JP4471875B2 - アノード鋳造用計量鍋 - Google Patents

Description

本発明は、アノード鋳造装置におけアノード計量鍋に関し、さらに詳しくは、銅等の有価金属を溶融させた溶湯を所定量計量してモールドに供給することによりアノード板を鋳造するためのアノード鋳造用計量鍋に関する。

乾式の銅製錬においては、粗銅を精製炉においてそれぞれ酸化、還元して得られた純度約９９．５％の精製粗銅をさらに電解精製に供するために「アノード」と呼ばれる板状粗銅に鋳造することが行われている。すなわち、一般に２基の精製炉によってそれぞれ精製された溶湯は、樋を介して溜鍋に一旦貯留された後、ロードセルによる計量機能を備えた計量鍋に注湯される。そして、図２に示すように、計量鍋１０から回転テーブル１上に並べられたモールド３（図３参照）に順番に一定重量（約３５０ｋｇ）ずつ注湯されてアノードが鋳造される。尚、図２における回転テーブル１には１〜２０の番号で示したモールド３が配設されていると共に、モールドを冷却する設備である水冷ゾーン５が設けられている。

モールドに流し込まれた溶湯は、テーブルの回転によって水冷ゾーン５を通過する間に冷却されて固形化し、アノード板としてモールドから剥ぎ取られ、電解精製工程に送られる。アノードを剥ぎ取った後のモールド３には、その表面に粘土粉などからなる離型材が塗布された後、元の位置に戻って再び溶湯が注入されてアノードの鋳造が行われる。このようにして精製炉内の溶湯がなくなるまでアノードの鋳造処理が繰り返し行われる。

このような鋳造工程において使用される計量鍋１０は、図４（ａ）に示すように、概略として、平面長方形形状をなしており、予め設定された所定量の溶湯を貯留可能な深さを備えた湯溜部１１と、湯溜部１１に隣接した注湯部１３を有して構成され、図４（ａ）における注湯部１３の左側端部には湯溜部１１に貯えられた溶湯をモールド３に流し込むための排出口１３ａが設けられている。また、注湯部１３の底面は排出口１３ａに向かってその深さが次第に浅くなるように形成されている。そして、溶湯は図示しない溜鍋から湯溜部１１に注湯されるようになっている。

一方、計量鍋１０の両側壁部１０ａの前後には計量鍋１０を吊下するための図示しない棒部材の先端に設けられたフックが係止される支持部２３、２５がそれぞれ突設されている。さらに、支持部２３、２５の間に位置する計量鍋１０の両側壁部１０ａには図示しない棒部材の高さ位置を変化させることによって計量鍋１０を傾倒させるための支点となる鍋支持シャフト２１が配設されている。
また、計量鍋１０の両側壁部１０ａに設けられた支持シャフト２１同士を結ぶ位置には湯溜部１１に注湯された溶湯の表面に浮遊する銅酸化物等からなる異物がモールド３に注入されるのを防止するための垢止め部材１５が設けられている。このような垢止め部材１５を設けるのは、銅酸化物異物等の異物がモールド３に混入してしまうと電解精製工程によって得られる純度の高い電気銅の品質を著しく低下させてしまうおそれがあるからである。

上述したような従来の計量鍋１０に、図示しない溜鍋から溶湯を注湯すると図示しないロードセルによってその重量が計量されると共に、予め定められた所定の重量に達すると鍋支持シャフト２１を持している架台共、計量鍋１０が傾倒しモールド３に溶湯が注湯されるようになっている。

しかしながら、溶湯を湯溜部１１に注湯した際に飛び跳ねた溶湯が当該湯溜部１１の側壁１０ａの縁部に付着する。図４（ｃ）に示すように、付着した溶湯は冷えて固まり、溶湯の注湯が進むにつれて次第に成長する。また、排出口１３ａの下面等に付着した溶湯も次第に冷えて固まって成長する。このようにアノード鋳造用計量鍋１０に付着した塊はいわゆる「鋳付」と呼ばれ、鋳付３０は、鋳造量制御に異常を生じさせたり、また、成長した鋳付が鋳型内に落下してアノード表面にコブを生じさせたりする等、不良アノードを発生させる要因となっていた。そのため、計量鍋１０に付着した鋳付３０は除去する必要があった。

かかる鋳付を除去するために、回転テーブル上の数箇所に鋳付を除去するための鋳付取り装置を設置するものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、鋳付を除去する際に計量鍋を傷めることがあることから計量鍋の内面にライニングされた耐火物の寿命を延長し、かつ補修が容易に行えるようにした計量鍋も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００４−２３０４３４号公報 特開平１１−２５４１２３号公報

しかしながら、最近ではアノードの鋳造効率の更なるアップが求められるようになっている。例えば、これまでの鋳造速度８０ｔ／ｈから１２０ｔ／ｈでの操業にするには、溜鍋から計量鍋への注湯のスピードアップが不可欠となる。溜鍋から計量鍋への注湯のスピードアップは計量鍋での溶湯の飛散をさらに激しくさせることになり、計量鍋へ付着する鋳付の量が増加することになる。この場合、特許文献１の鋳付取り装置では計量鍋の側壁面に付着した鋳付までは除去することができない。また、特許文献２の計量鍋にあってはそもそも鋳付の発生を防止するものではなく、補修が容易であるにすぎない。従って、鋳付除去作業自体は行う必要がある。鋳付除去作業は、ランスにより鋳付を人手によって切断することにより行われるが大変危険な作業であるため鋳造中は行うことができず、鋳造作業を一旦止めて行う必要がある。そうなるとアノードの鋳造効率のアップが図れないという問題がある。

そこで、本発明は、上述の問題を解決するために、鋳付の成長による操業の一時停止を行う必要がなく、また、ランスによる鋳付除去作業を大幅に軽減可能なアノード計量鍋を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために請求項１に記載の本発明は、所定量の溶湯を計量してモールドに供給するためのアノード鋳造用計量鍋において、計量鍋を傾倒させる支点よりも上流側に位置し、溶湯が注湯される部分であって、所定量の溶湯を貯留可能な深さを備えた湯溜部と、そして、湯溜部に貯えられた溶湯をモールドに流し込む排出口を有し、排出口に向かってその深さが浅くなるように形成された注湯部とを備え、湯溜部の湯レベルを高さ１／３以上保有した状態で湯溜部に溶湯を注湯した際に飛び跳ねた溶湯が湯溜部の縁部まで至らないように湯溜部の幅サイズを注湯部の幅サイズに対して１．５〜１．７倍と広く形成して計量鍋の平面形状を凸字状とし、それによって縁部における鋳付きの発生を防止したことを特徴とする。

本発明に係るアノード鋳造用計量鍋は、溜鍋から溶湯が注湯される部分である湯溜部の幅サイズを溶湯を注湯した際に飛び跳ねた溶湯が湯溜部の側壁の縁部まで至らない程度に広く形成したので溶湯を注湯した際に飛び跳ねた湯は湯溜部内に落下する。従って、計量鍋の側壁部に飛散した湯が付着することがないので鋳付が発生し成長することがない。仮に、付着する溶湯があったとしてもその成長は著しく阻害される。
但し、溜めている溶湯が少ないと、溜鍋から注湯された湯が計量鍋底面にぶつかり飛散するおそれがある。この為、計量鍋湯溜部内の湯レベルを高さ１／３以上となるように湯を保有しておくことが好ましい。この場合、ロードセルの設定が許す限り多く保有することで飛散を効果的に防ぐことができる。このように、ランス作業を行うために操業を停止することがないのでアノードの鋳造効率のアップを実現することができる。

また、注湯部は、モールドに溶湯を案内して注入する部分であるためその部分の幅サイズを湯溜部同様に広くしてしまうとモールドに溶湯を注入した際にこれまでより広い範囲に溶湯が飛散してしまうおそれがあり安易に幅サイズを広くすることはできない。また、飛散した溶湯が注湯部まで至ることは少ない。そのため、湯溜部の幅が注湯部の幅に対して、１．５〜１．７倍に広げた形状、すなわち、概略として計量鍋の形状が凸字状とされている。

上記課題を解決するために請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のアノード鋳造用計量鍋において、湯溜部に注湯された溶湯の表面に浮遊する異物がモールドに流し込まれるのを防止するための垢止め部材を、溶湯排出口側であって湯溜部に溶湯を注湯した際に飛び跳ねた溶湯が至らない位置に設置したことを特徴とする。
鋳付は、垢止め部材上にも形成されることがあるので垢止め部材をこれまでより溶湯排出口側に移動させた位置に設ける。これにより、飛散した湯が垢止め部材上に付着することがなくなる。

上記課題を解決するために請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載のアノード鋳造用計量鍋において、湯溜部から注湯部に至る部分の側壁部には溶湯が流れるのを妨げないよう傾斜が設けられていることを特徴とする。
湯溜部と注湯部とではその幅サイズが異なっており、計量鍋の形状は上述したように凸字状とされている。そのため、湯溜部と注湯部との境界部に無用な段差を生じさせて溶湯が滞留することがないように傾斜面が設けられている。

本発明に係るアノード鋳造用計量鍋によれば、計量鍋の側壁部や垢止め部材に飛散した溶湯が付着することがないので鋳付が発生することがない。そのため、ランス作業を行うために操業を停止することがないのでアノードの鋳造効率のアップを実現することが可能となるという効果を有する。

本発明に係るアノード鋳造用計量鍋について図面を参照しつつ以下詳細に説明する。図１（ａ）は本発明に係るアノード鋳造用計量鍋１０の平面図、図１（ｂ）はその断面図である。尚、図４に示した従来のアノード鋳造用計量鍋１０の各部と同じ部分には同じ符号を付した。
図１（ａ）（ｂ）に示されたアノード鋳造用計量鍋１０は、概略として、予め設定された所定量の溶湯を貯留可能な深さを備えた湯溜部１１と、湯溜部１１に隣接した注湯部１３を有して構成されている。

図示しない溜鍋から溶湯が注湯される部分である湯溜部１１の幅サイズは、注湯部１３の幅サイズよりも広く形成されており、概略としてアノード鋳造用計量鍋１０の平面形状は凸字状をなしている。このように、湯溜部１１の幅サイズが溶湯を注湯した際に飛び跳ねた溶湯が湯溜部１１の側壁１０ａの上部である縁部まで至らない程度に広く形成されている。そのため、溶湯を注湯した際に飛び跳ねた湯は湯溜部１１内に落下することになる。従って、計量鍋１０の側壁１０ａ部に飛散した湯が付着することがない。湯溜部１１の幅サイズは注湯部１３の幅サイズに対して、１．５〜１．７倍、具体的には、注湯部１３の幅サイズよりもそれぞれ両側に約１５０ｍｍほど広く形成されている。

また、湯溜部１１と注湯部１３とではその幅サイズが異なっていることから湯溜部１１から注湯部１３に至る両側壁部１０ａには、溶湯が流れるのを妨げないよう傾斜部１７が設けられている。このように傾斜部１７を設けることにより湯溜部１１と注湯部１３との境界部に無用な段差を生じさせることなく溶湯をスムーズに流すことができるようになっている。本実施形態では、湯溜部１１の幅方向に対して約１０°の傾斜角度が設けられている。もちろん傾斜角度はこれに限定されるものではない。また、湯溜部１１から注湯部１３に至る両側壁部１０ａは溶湯が滞留しない形状であれば曲面で形成することも可能である。

注湯部１３の先端部、すなわち図１（ａ）における左側端部には、湯溜部１１に貯えられた溶湯をモールド３に流し込むための排出口１３ａが設けられている。また、注湯部１３の底面は、図１（ｂ）に示すように、排出口１３ａ方向に向かってその深さが次第に浅くなるように形成されている。

また、計量鍋１０の両側壁１０ａの前後には、計量鍋１０を吊下するための図示しない棒部材の先端に設けられたフックが係止される支持部２３、２５がそれぞれ突設されている。さらに、支持部２３、２５の間に位置する計量鍋１０の両側壁部には図示しない棒部材の高さ位置を変化させることによって計量鍋１０を傾倒させるための支点となる鍋支持シャフト２１が配設されている。

一方、計量鍋１０の両側壁１０ａに設けられた支持シャフト２１同士を結ぶ位置に対して、溶湯排出口１３ａ側であって湯溜部１１に溶湯を注湯した際に飛び跳ねた溶湯が至らない位置に垢止め部材１５が設置されている。鋳付は、垢止め部材１５上にも形成されることがあるので垢止め部材１５を従来よりも溶湯排出口１３ａ側に移動させた位置に設けることにより、飛散した湯が垢止め部材１５上に付着することが防止される。

このように形成された計量鍋１０に図示しない溜鍋から溶湯を注湯すると、飛び跳ねた溶湯が壁面１０ａの縁部や垢止め部材１５上に付着することなく湯溜部１１内に落下する。そして、図示しないロードセルによってその重量を計量した後、鍋支持シャフト２１を支点として計量鍋１０を傾倒して図２に示すような回転テーブル１上に配設されたモールド３に溶湯を注入する。

（ａ）は本発明に係るアノード鋳造用計量鍋の平面図、（ｂ）はその断面図である。 アノード鋳造設備の概要を示す平面図である。 アノード鋳造用モールドの平面図である。 （ａ）は従来のアノード鋳造用計量鍋の平面図、（ｂ）はその断面図である。

１ 回転テーブル
３ モールド
５ 水冷ゾーン
１０ アノード鋳造用計量鍋
１０ａ 側壁
１３ 注湯部
１３ａ 排出口
１５ 垢止め部材
１７ 傾斜部
１１ 湯溜部
２１ 支持シャフト
２３ 支持部
２５ 支持部

Claims (3)

1. 所定量の溶湯を計量してモールドに供給するためのアノード鋳造用計量鍋において、
   前記計量鍋を傾倒させる支点よりも上流側に位置し、溶湯が注湯される部分であって、所定量の溶湯を貯留可能な深さを備えた湯溜部と、そして、
   前記湯溜部に貯えられた溶湯を前記モールドに流し込む排出口を有し、当該排出口に向かってその深さが浅くなるように形成された注湯部と、
   を備え、
   前記湯溜部の湯レベルを高さ１／３以上保有した状態で前記湯溜部に溶湯を注湯した際に飛び跳ねた溶湯が当該湯溜部の縁部まで至らないように前記湯溜部の幅サイズを前記注湯部の幅サイズに対して１．５〜１．７倍と広く形成して当該計量鍋の平面形状を凸字状とし、それによって前記縁部における鋳付きの発生を防止したことを特徴とするアノード鋳造用計量鍋。
2. 請求項１に記載のアノード鋳造用計量鍋において、
   前記湯溜部に注湯された溶湯の表面に浮遊する異物が前記モールドに流し込まれるのを防止するための垢止め部材を、前記溶湯排出口側であって前記湯溜部に溶湯を注湯した際に飛び跳ねた溶湯が至らない位置に設置したことを特徴とするアノード鋳造用計量鍋。
3. 請求項１又は２に記載のアノード鋳造用計量鍋において、
   前記湯溜部から前記注湯部に至る部分の側壁部には溶湯が流れるのを妨げないよう傾斜が設けられていることを特徴とするアノード鋳造用計量鍋。

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