JP2023003515A - カソードの製造方法およびカソード仕上げ機 - Google Patents

Abstract

【課題】電解槽に装入する前に、カソード上部を矯正することができるカソードの製造方法およびカソード仕上げ機を提供する。
【解決手段】カソード仕上げ機１によって種板Ｓを有するカソードＣを製造する方法であって、折り曲げた状態の吊手リボンＰＲの両端部間に種板Ｓの第一端部Ｓａを配置した状態かつ吊手リボンＰＲと種板Ｓの第一端部Ｓａを挟んで加圧している状態において、種板Ｓの第一端部Ｓａにおいて吊手リボンＰＲが取り付けられる部分よりも外方を種板Ｓの板厚方向に押圧する。
【選択図】図１

Description

本発明は、カソードの製造方法およびカソード仕上げ機に関する。さらに詳しくは、非鉄金属などの電解精製工程に使用されるカソードを製造するカソードの製造方法およびカソード仕上げ機に関する。

金属の電解精製あるいは電解採取に代表される金属電解においては、アノードとなる母板（粗金属板）とカソードを交互に並べて電解槽に供給して電解操業を行っている。例えば、銅の電解精製であれば、カソードと精製粗銅鋳造アノードとを電解槽に交互に並ぶように装入して通電する。すると、電解の進行につれアノードから銅が溶け出し、この溶け出した銅がカソード上に電着して製品となる電気銅が得られる。

このような金属電解においては、生産性向上のため、アノードとカソードは可及的に小さい間隔をもって電解槽内に装入され、また不利益を生じない限り高い電流密度において電解される。このため、カソードの種板の形状が不整な場合、例えば、種板が曲がっているような場合には、アノードとカソードの間隔を狭くし過ぎると、両極の接触、すなわちショートを起こして電解に寄与しない電流が流れることとなり、電解効率を悪化させることになる。また、アノードとカソードとが接触しない場合でも、電解槽内のアノードとカソードに流れる電流にばらつきが生じる可能性がある。例えば、カソードの種板において突起や曲がりが生じている箇所には電流が集中し、アノードとカソードとが接触していなくてもショートが発生する可能性がある。したがって、電解槽に供給されるカソードの種板には、その形状（平坦度など）が整ったものが求められる。

金属電解に用いるカソードの種板は、電解精製などの方法でステンレス板等の母板に金属を電着させたのち、その母板から剥ぎ取った金属の薄板を使用するのが一般的である。しかし、電着によって作られる金属の薄板からなる種板は、電着歪みや母板から剥ぎ取る時に歪が生じ易い。また、種板は薄いので、運搬時やハンドリング時においても非常に曲がり易い。このように、種板は、その平坦度等の形状を整った状態に維持することが困難であるため、カソード仕上げ機において、カソードを作製する際に矯正や溝付け処理等が行われている。

例えば、特許文献１～３には、カソード仕上げ機において、カソードにおける種板の形状（平坦度など）を整える技術が開示されている。具体的には、千鳥状に配置されたローラーを有するレベラーによって種板を矯正するとともに、上下一対の溝付けローラーによって種板に溝状の変形を与えることによって、種板の形状を整えている。かかる種板を使用して製造されたカソードは、カソード歪を小さくすることができる。

上記のような方法で製造されたカソードは、電解槽に装入されている複数のアノード間に装入される。そして、アノードとカソードが装入された電解槽では、隣接するアノードが互いに平行になった状態に近づくように、アノードの傾きの調整が行われる。アノードの傾きを調整した後には、アノードとカソードの間隔や両者の平行度を調整するためにカソードの曲がりの修正が行われる。つまり、隣接するアノードとカソードとがほぼ同じ傾きになるように、カソードの曲がりの修正が行われる。

特開平８－１７６８８０号公報 特開２００１－１９２８７９号公報 特開２００４－３６００５０号公報

ところで、図７（Ａ）に示すように、アノードＡは、ショルダー部ＡＳが、電解槽ＥＢの上端部に設けられているブスバーに、カソードＣを懸架するカソードビームＢと同じ高さになるように架け渡された状態で電解槽ＥＢに装入されているが、アノードＡのショルダー部ＡＳは水平方向に張り出している（図７（Ｂ）参照）。このため、電解槽ＥＢにアノードＡとカソードＣとが装入された状態では、鉛直方向からみると、ショルダー部ＡＳとカソードビームＢとの間隔が狭くなっており、カソードＣの上部の形状を矯正する際には、アノードＡＳのショルダー部ＡＳが邪魔になる。このため、カソードＣを電解槽ＥＢに装入した状態で、カソードＣの上部を矯正することが難しい。

本発明は上記事情に鑑み、電解槽に装入する前に、カソード上部を矯正することができるカソードの製造方法およびカソード仕上げ機を提供することを目的とする。

＜カソードの製造方法＞
第１発明のカソードの製造方法は、カソード仕上げ機によって種板を有するカソードを製造する方法であって、吊り手となる折り曲げた状態の板状の部材の両端部間に前記種板の第一端部Ｓａを配置した状態かつ該板状の部材と前記種板の第一端部Ｓａを挟んで加圧している状態において、前記種板の第一端部Ｓａにおいて前記板状の部材が取り付けられる部分よりも外方を前記種板の板厚方向に押圧することを特徴とする。
第２発明のカソードの製造方法は、第１発明において、前記種板を押圧する位置は、前記種板の第一端部の端縁と直交する方向における前記種板の第一端部の端縁からの距離が、前記板状の部材と前記種板の第一端部を挟んで加圧する位置から該種板の第一端部の端縁までの距離と同じ長さになる位置であることを特徴とする。
第３発明のカソードの製造方法は、第１または第２発明において、前記種板を押圧する押圧部材において、前記種板を押圧する押圧面が、曲率半径が５ｍｍ以上の曲面、または、１０ｍｍ×１０ｍｍ～５０ｍｍ×５０ｍｍの平面であることを特徴とする。
第４発明のカソードの製造方法は、第１、第２または第３発明において、前記種板は、板厚が０．６～１．０ｍｍ、縦幅１０００～１１００ｍｍ、横幅１０００～１１００ｍｍであり、該種板を押圧する位置が、該種板の第一端部の端縁に沿った方向で、前記板状の部材と該種板の第一端部を挟んで加圧する位置から２０～８０ｍｍ離間した位置に調整されており、該種板を該種板の板厚方向に押圧する量が、該種板における前記板状の部材の両端部間に挟まれた状態で加圧されている部分よりも該種板の板厚方向に該種板を１０～２５ｍｍ移動させる量に調節されている、ことを特徴とする。
＜カソード仕上げ機＞
第５発明のカソード仕上げ機は、電解精製によって精製された種板を有するカソードを製造するカソード仕上げ機であって、該カソード仕上げ機が、吊り手となる折り曲げた状態の板状の部材の両端部間に前記種板の第一端部Ｓａを配置した状態で、該板状の部材と前記種板の第一端部Ｓａを挟んで加圧して吊り手を形成する吊り手形成部と、該吊り手形成部によって前記板状の部材と前記種板の第一端部が加圧されている状態において、前記種板の第一端部Ｓａにおいて前記板状の部材が取り付けられる部分よりも外方を前記種板の板厚方向に押圧する矯正部と、を備えていることを特徴とする。
第６発明のカソード仕上げ機は、第５発明において、前記矯正部が、前記種板を板厚方向に押圧する押圧部材と、前記吊り手形成部によって前記板状の部材および前記種板を挟んで加圧している状態における前記種板の板厚方向に沿って前記押圧部材を移動させる押圧部材移動機構と、を備えていることを特徴とする。
第７発明のカソード仕上げ機は、第６発明において、前記押圧部材は、前記吊り手形成部によって前記板状の部材および前記種板を加圧している状態において、前記種板の第一端部の端縁から該押圧部材までの距離が、前記吊り手形成部が前記板状の部材と前記種板の第一端部Ｓａを挟んで加圧する位置から前記種板の第一端部の端縁までの距離と同じ長さになる位置ように配設されていることを特徴とする。
第８発明のカソード仕上げ機は、第５、第６または第７発明において、前記押圧部材移動機構が、前記吊り手形成部において前記板状の部材および前記種板を挟んで加圧する加圧部材を移動させる加圧部材移動機構であることを特徴とする。
第９発明のカソード仕上げ機は、第５、第６、第７または第８発明において、前記矯正部における前記種板を板厚方向に押圧する押圧部材は、前記種板を押圧する押圧面が、曲率半径が５ｍｍ以上の曲面、または、１０ｍｍ×１０ｍｍ～５０ｍｍ×５０ｍｍの平面であることを特徴とする。

＜カソードの製造方法＞
第１発明によれば、カソードを製造する際に、電解槽に吊り下げたときに上側に位置するカソードの種板の端部を矯正できるので、カソードとアノードを電解槽に吊り下げたときに、アノードのショルダー部とカソードとの干渉を防止しやすくなる。しかも、吊り手を形成する作業とほぼ同時にカソードの端部を矯正できるので、カソードの端部を矯正するための作業工数を少なくできる。
第２～第４発明によれば、カソードを適切に矯正することができる。
＜カソード仕上げ機＞
第５発明によれば、電解槽に吊り下げた際に、上側に位置するカソードの種板の端部を矯正部によって矯正できるので、カソードとアノードを電解槽に吊り下げたときに、アノードのショルダー部とカソードとの干渉を防止しやすくなる。しかも、吊り手形成部によって吊り手を形成する作業とほぼ同時に矯正部によってカソードの端部を矯正できるので、カソードの端部を矯正する作業の作業工数を少なくできる。
第６発明によれば、矯正部が簡単な構造であるので、矯正部を設けても、カソード仕上げ機の構造が複雑化することを防止できる。
第７発明によれば、カソードを適切に矯正することができる。
第８発明によれば、カソード仕上げ機の構造が複雑化することを防止できる。
第９発明によれば、カソードを適切に矯正することができる。

本実施形態のカソード仕上げ機１における吊り手形成部２０および矯正部３０の概略説明図であり、（Ａ）は図２（Ａ）のＩＡ－ＩＡ線断面矢視図であり、（Ｂ）は図２（Ｂ）のＩＢ－ＩＢ線断面矢視図である。 （Ａ）は図１（Ａ）のＩＩＡ－ＩＩＡ線断面矢視図であり、（Ｂ）は図１（Ｂ）のＩＩＢ－ＩＩＢ線断面矢視図である。 （Ａ）～（Ｅ）は吊り手形成部２０および矯正部３０の作動状態の説明図であり、（Ｆ）はカソードＣをカソードビームＢによって吊り下げた状態の概略説明図である。 （Ａ）は本実施形態のカソード仕上げ機１の概略説明図であり、（Ｂ）は内部応力除去部２のレベラーの概略説明図である。 （Ａ）はカソード仕上げ機１の溝つけ部１０に採用される溝つけローラー対１１～１３の一例を示した図であり、（Ｂ）はカソード仕上げ機１によって溝ｇが形成された種板Ｓの概略平面図であり、（Ｃ）は溝つけローラー対１１～１３の鍔部１５～１７の概略説明図である。 （Ａ）はカソードＣの概略説明図であり、（Ｂ）は変位量Ｘの説明図であり、（Ｃ）は変位量の測定位置を表した図である。 （Ａ）は電解槽ＥＢにカソードＣとアノードＡを装入した状態の概略説明図であり、（Ｂ）は電解槽ＥＢにカソードＣとアノードＡを装入した状態の概略平面図である。

本発明のカソードの製造方法は、カソードを製造する方法であって、電解槽に装入した後では矯正が難しいカソードの上部を、カソードを製造する際に矯正するようにしたことに特徴を有している。

本発明のカソードの製造方法は、電解精製による電気銅の製造に使用されるカソードの上部の矯正に適しているが、本発明のカソードの製造方法によって製造されるカソードはかかるカソードに限られない。例えば、電気ニッケル電解製錬による電気ニッケルの製造に使用されるカソード等のように、アノードとの距離を適切に維持することが求められるカソードの製造に本発明のカソードの製造方法を使用することができる。

＜カソードＣ＞
まず、本発明のカソードの製造方法によって製造されるカソードＣの概略を説明する。
図６に示すように、カソードＣは、種板Ｓを吊り手ｓｈでカソードビームＢから吊り下げたものである。種板Ｓは、例えば、縦幅が約１０００～１１００ｍｍ、横幅が約１０００～１１００ｍｍ、厚さが約０．６～１．０ｍｍの金属板である。電気銅の製造に使用される場合には、種板Ｓには、純度が９９．９９％の電気銅が使用される。

なお、後述するカソード仕上げ機１では、図示しない種板電解工程において製造された種板Ｓを収容した種板パレットをカソード仕上げ機１の供給口に移送すれば、種板Ｓに吊り手ｓｈとカソードビームＢが取り付けられた状態のカソードＣが製造される。

ここで、種板電解工程とは、例えば、電気銅を製造する場合であれば、純度が９９．９９％の電気銅の種板を得る工程を意味している。この種板電解工程では、純度９８％程度の粗銅であるアノード（陽極）とステンレス製やチタン製の母板（陰極）とを、電解液を満たした電解槽に交互に装入した状態で種板の製造が実施される。この状態で、電解槽に対する電解液の給液を行いつつ、例えば、電流密度２５０Ａ／ｍ^２程度となるように両電極間に電流を供給すれば、純度が９９．９９％の電気銅の種板を得ることができる。この種板電解工程で使用される電解液はとくに限定されないが、例えば、膠、アビトン等が添加された銅の硫酸溶液が好ましい。

そして、図５に示すように、カソードＣの種板Ｓには、その上下方向（カソードＣを吊り下げたときに鉛直方向となる方向、図５（Ｂ）、図６（Ａ）、（Ｃ）では上下方向）に沿って延びる溝ｇが複数本形成されている。この複数本の溝ｇは、以下に説明するカソード仕上げ機１によって形成される。この複数本の溝ｇを形成することによって、カソードＣの種板Ｓの幅方向（上下方向と交差する方向、図５（Ｂ）では左右方向）における種板Ｓの凹凸が小さくなり、カソード歪を抑制することができる。したがって、かかるカソードＣを使用すれば、電解槽にカソードＣとアノードＡとを浸漬した状態においてアノードＡとの距離を適切に維持することができるので、通電工程における電力量の消費を抑えることができ、電解精製の生産効率を向上することができる。

＜カソード仕上げ機１＞
つぎに、本発明のカソードの製造方法によって、上述したカソードＣを製造するカソード仕上げ機１の一例を説明する。

図４（Ａ）に示すように、カソード仕上げ機１は、厚さ測定部、内部応力除去部２、溝付け部１０、吊り手形成部２０、矯正部３０、を備えている。なお、図４（Ａ）では、厚さ測定部は記載を省略している。
また、カソード仕上げ機１は、上記以外にも、種板の裁断、表面付着物の除去、カソード歪の測定などを行う機能を有していてもよい。
さらに、カソード仕上げ機１は、内部応力除去部２を有していれば、溝付け部１０は必ずしも設けなくてもよい。

カソード仕上げ機１には、高純度の金属板を所定の寸法（例えば、縦幅約１０００～１１００ｍｍ、横幅が約１０００～１１００ｍｍ）に裁断などの加工を施した種板Ｓと、金属板を所定の寸法（例えば、縦約１００ｍｍ×横約３０ｍｍ）に加工した吊り手ｓｈとなる板状の部材ＰＲと、が供給される。
なお、高純度の金属板を裁断して所定の寸法の種板Ｓや板状の部材ＰＲを製作する方法は、バリが少なく平滑な板となった種板Ｓや板状の部材ＰＲが得られる方法であればよく、とくに限定されない。

＜厚さ測定部＞
厚さ測定部は、内部応力除去部２へ供給する種板Ｓの厚さを測定するものである。厚さ測定部を設ければ、所定の範囲の厚さから外れた種板Ｓを検出することができるので、その種板Ｓを、内部応力除去部２等に供給する前に予め除去しておくことができる。

厚さ測定部が種板Ｓの厚さを測定する方法はとくに限定されない。例えば、ノギスによって種板Ｓの厚さを直接測定してもよいし、レーザー光、放射線、超音波等を使用した機器によって非接触で厚さを測定してもよい。レーザー変位計などのレーザー光等を使用した機器によって種板Ｓの厚さを測定する場合には、種板Ｓの板厚方向において対向する位置に機器を設置し、種板Ｓの表面までの距離を種板Ｓの板厚方向（例えば上下方向）から測定することによって、種板Ｓの厚さを求めることができる。

＜内部応力除去部２＞
内部応力除去部２は、ローラーによって種板Ｓを挟んで、種板Ｓの内部応力を除去するものである。具体的には、内部応力除去部２はレベラーを備えている(図４（Ｂ）参照)。図４（Ｂ）に示すように、レベラーは、種板Ｓに直接接触するワークローラー２１Ａ，２１Ｂを備えたものである。ワークローラー２１Ａ，２１Ｂは、上下に千鳥状に配置されており、上下のワークローラー２１Ａ，２１Ｂ間に内部応力を除去する種板Ｓが送り込まれる。送り込まれた種板Ｓは多数のワークローラー２１Ａ，２１Ｂで繰り返し板厚方向に曲げられるので、搬送方向における種板Ｓの反りや凹凸幅を小さくすることができる。なお、内部応力除去部２のレベラーにおける種板Ｓの搬送方向は、種板Ｓの上下方向と一致している。

レベラーにおいて、種板Ｓに対して板厚方向から変形を加える量、つまり、ローラー押込み量はとくに限定されないが、ローラー押込み量は、入口側が大きく出口側が小さくなるように調整することが好ましい。ここで、ローラー押し込み量とは、上段の各ワークローラー２１Ａと種板Ｓが接触する点を繋いで形成される第１接触面Ａ１と、下段の各ワークローラー２１Ｂと種板Ｓが接触する点を繋いで形成される第２接触面Ａ２と、の距離Ｗのことである（図４（Ｂ）参照）。第１接触面Ａ１と第２接触面Ａ２が一致する場合を基準、つまり、距離Ｗ＝０とする。すると、第１接触面Ａ１に対して第２接触面Ａ２が下方に位置する場合には、距離Ｗはプラス量として規定され（図４（Ｂ）の状態）、第１接触面Ａ１に対して第２接触面Ａ２が上方に位置する場合には、距離Ｗはマイナス量として規定される。つまり、この距離Ｗを調整することによって、種板Ｓに対して板厚方向から変形を加える力を調整できるので、種板Ｓの内部応力を効果的に除去することが可能である。例えば、種板Ｓの基準板厚が０．５～１．０ｍｍの範囲である場合には、入り口側で－２．０～０．０ｍｍ、出口側で０．５～１．５ｍｍの範囲となるようにローラー押し込み量Ｗを設定すれば、種板Ｓの内部応力を効果的に除去することができる。

レベラー間を種板Ｓが搬送される搬送速度は特に限定されない。希望する処理量（つまりカソードＣの製造量）に応じて都度設定すればよい。レベラー間を種板Ｓが搬送される搬送速度は、例えば、２５～３５ｍ／分の範囲に設定することができる。

なお、レベラーは、ワークローラーを支えるバックアップローラーを備えていることが望ましい。

＜溝付け部１０＞
溝付け部１０は、内部応力除去部２によって内部応力を除去された種板Ｓに溝ｇを形成するものである。具体的には、溝付け部１０では、種板Ｓを搬送しながら、内部応力除去部２における種板Ｓの搬送方向と平行な複数本の溝ｇを種板Ｓに形成する。この溝付け部１０は、図５（Ａ）に示すように、３対の溝付けローラー対１１～１３を備えている。この３対の溝付けローラー対１１～１３は、いずれも上下一対の溝付けローラー１１Ａ～１３Ｂを備えている（図５（Ｃ）参照）。

図５（Ａ）、（Ｃ）に示すように、各溝付けローラー対１１～１３の溝付けローラー１１Ａ～１３Ｂは、その軸方向の所定の位置に鍔部１５～１７が設けられたものである。鍔部１５～１７は、溝付けローラー対１１～１３ごとに設けられる位置が異なるが、対となる溝付けローラー（例えば溝付けローラー１１Ａ，１１Ｂ）では同じ位置に設けられる。また、対となる溝付けローラー１１Ａ～１３Ｂでは、一方には谷鍔部が設けられ、他方には山鍔部が設けられる（図５（Ｃ）参照）。このため、対となる溝付けローラー１１Ａ～１３Ｂ間に種板Ｓが通されると、種板Ｓには、鍔部１５～１７に挟まれた部分に谷鍔部側に凹んだ溝ｇが形成される。

そして、カソード仕上げ機１は、各溝付けローラー対１１～１３の鍔部１５～１７同士の隙間（クリアランスＣＬ、図５（Ｃ）参照）を調整する隙間調整部を備えている。この隙間調整部は、各溝付けローラー対１１～１３において、対になる溝付けローラー間の距離を調整する調整機構を有している。例えば、調整機構は、シリンダ機構やネジ機構等によって構成することができる。この場合、各溝付けローラー対１１～１３の溝付けローラー１１Ａ～１３Ｂを回転可能に保持する軸受を調整機構に連結する。すると、調整機構によって軸受を移動させれば、軸受に保持されている溝付けローラー１１Ａ～１３Ｂを移動させて、対になる溝付けローラー間の距離、つまり、クリアランスＣＬを調整することができる。

この隙間調整部には、溝付けを行う種板Ｓの基準板厚が入力されている。そして、基準板厚の種板Ｓを用いてカソードＣを製造する際には、クリアランスＣＬが基準クリアランスになるように隙間調整部がクリアランスＣＬを調整する。基準クリアランスとは、基準板厚の種板Ｓに対して、適切な力で溝を形成できるクリアランスＣＬのことである。例えば、基準クリアランスは、種板Ｓの基準板厚が０．５～１．０ｍｍの範囲である場合には、通常、１．３～２．０ｍｍの範囲に設定される。

このように、基準クリアランスを基準板厚の種板Ｓに対応した値に設定することは、さまざまな種板Ｓに対応した値に設定するよりも、設定時の板厚のばらつきの影響を受けにくく、信頼性の高いクリアランスが得られる利点がある。

なお、種板Ｓの基準板厚には、種板Ｓの精製条件から決まる標準的な種板Ｓの厚みを用いるのが好ましい。例えば、電解精製による電気銅の精製に使用されるカソードの種板Ｓを精製する場合には、０．５～１．０ｍｍの範囲における任意の値を種板Ｓの基準板厚とすることができる。

なお、溝付け部１０において種板Ｓを搬送する搬送速度は特に限定されない。カソードＣの製造量に応じて適宜設定すればよく、例えば、２５～３５ｍ／分に設定することができる。

＜吊り手形成部２０＞
吊り手形成部２０は、溝付け部１０によって溝がつけられた種板Ｓに吊り手ｓｈを取り付けるものである。また、吊り手形成部２０では、種板Ｓに吊り手ｓｈを取り付けると同時に、カソードビームＢを取り付けるものである。

吊り手形成部２０は、上流工程の溝付け部１０から供給された種板Ｓを水平に維持した状態で搬送する搬送機能を有している。また、吊り手形成部２０は、種板Ｓの移動方向の先端の端部（以下第一端部Ｓａという）よりも前方にカソードビームＢを配置した状態、かつ、カソードビームＢと種板Ｓの第一端部Ｓａとの間を一定の距離に維持した状態で移動させる機能も有している(図３参照)。

また、カソードビームＢと種板Ｓの第一端部Ｓａとの間の距離は、吊手リボンＰＲの長手方向の長さの半分よりも短くなるように設定される。具体的には、吊手リボンＰＲと種板Ｓの第一端部Ｓａとの連結部分を十分に取れる長さになるように設定される。例えば、吊手リボンＰＲの長手方向の長さが、３００～３２０ｍｍであれば、カソードビームＢと種板Ｓの第一端部Ｓａとの間の距離は７０～７５ｍｍ程度に設定される。

＜折り曲げ部２１＞
図１示すように、吊り手形成部２０は、カソードビームＢを挟んだ状態となるように、帯状の板材（以下吊手リボンＰＲという）を折り曲げた状態とする折り曲げ部２１を有している。この折り曲げ部２１は、種板ＳおよびカソードビームＢの搬送方向において並ぶように、一対の第一折り曲げローラー２２，２２と、一対の第二折り曲げローラー２３，２３と、を有している。一対の第一折り曲げローラー２２，２２は、バネなどによって互いに接近離間可能かつ互いに接近するように付勢された状態で保持されている。しかも、一対の第一折り曲げローラー２２，２２は、両者が離間すると、種板ＳおよびカソードビームＢが通過し得る間隔を形成できるように設けられている。また、一対の第二折り曲げローラー２３，２３も、種板ＳおよびカソードビームＢが通過し得る間隔を空けて配設されている。この一対の第二折り曲げローラー２３，２３はその移動が固定されており、両者の間隔が一対の第一折り曲げローラー２２，２２が接近した状態の間隔よりも広くなるように設けられている（図１参照）。

また、折り曲げ部２１は、一対の第一折り曲げローラー２２，２２の上流側、つまり、一対の第一折り曲げローラー２２，２２に種板ＳおよびカソードビームＢが供給される側（図１では左側）に、吊手リボンＰＲを配置する機能を有している。具体的には、吊手リボンＰＲが鉛直方向（図１では上下方向）に伸びた状態で、その長手方向の中央部がほぼ一対の第一折り曲げローラー２２，２２の中間に位置するように吊手リボンＰＲを配置する機能を有している。なお、カソードＣには２か所の吊り手ｓｈが設けられるため、吊手リボンＰＲもカソードビームＢの軸方向（言い換えれば種板Ｓの第一端部Ｓａの端縁に沿った方向）であって、後述する固定部２５の加圧部２７と対応する位置に２か所配置される。

＜固定部２５＞
図１に示すように、種板ＳおよびカソードビームＢの搬送方向において、折り曲げ部２１の下流側には、固定部２５が設けられている。

図２に示すように、固定部２５は、ベース部材２６ａと、案内軸２６ｃに沿ってベース部材２６ａに対して接近離間可能に設けられた移動部材２６ｂと、を有する加圧部材移動機構２６を備えている。この加圧部材移動機構２６は、例えば、シリンダ機構等の駆動装置によって移動部材２６ｂをベース部材２６ａに向かって移動させることができるようになっている。

この固定部２５には、加圧部２７が２個所設けられている。つまり、カソードＣに設ける吊り手ｓｈの数と同じ数の加圧部２７が設けられている。加圧部２７は、柱状の一対の加圧部材２７ａ，２７ｂを有している。この一対の加圧部材２７ａ，２７ｂは、一方の加圧部材２７ａはベース部材２６ａにおいて移動部材２６ｂと対向する面に設けられており、他方の加圧部材２７ｂは移動部材２６ｂにおいてベース部材２６ａと対向する面に設けられている。しかも、一対の加圧部材２７ａ，２７ｂは、移動部材２６ｂをベース部材２６ａに向かって移動させると、一対の加圧部材２７ａ，２７ｂの先端間に種板Ｓおよび吊手リボンＰＲを挟むことができる位置に配置されている（図１（Ｂ）、図２（Ｂ）参照）。つまり、平面視では、一対の加圧部材２７ａ，２７ｂの先端同士が重なり合うように、一対の加圧部材２７ａ，２７ｂは設けられている。しかも、一対の加圧部材２７ａ，２７ｂは、一対の加圧部材２７ａ，２７ｂの先端間に種板Ｓと吊手リボンＰＲとが挟まれると、両者をかしめて連結することができる構造を有している。

＜矯正部３０＞
図２に示すように、加圧部材移動機構２６の移動部材２６ｂには、矯正部３０の２つの押圧部材３１が設けられている。２つの押圧部材３１は、移動部材２６ｂにおいてベース部材２６ａと対向する面に設けられている。この２つの押圧部材３１は、２つの加圧部２７よりも外方に位置するように設けられている。具体的には、種板Ｓの移動方向からみて、２つの押圧部材３１は、２つの加圧部２７よりも外方に位置するように設けられている。図２であれば、右側の押圧部材３１は、右側の加圧部２７よりも外方（図２では右方）に設けられ、左側の押圧部材３１は、左側の加圧部２７よりも外方（図２では左方）に設けられている。

また、２つの押圧部材３１は、種板Ｓの移動方向において、その先端の位置が加圧部２７における一対の加圧部材２７ａ，２７ｂの先端とほぼ同じ位置になるように配設されている（図１（Ａ）参照）。具体的には、加圧部２７における一対の加圧部材２７ａ，２７ｂによって種板Ｓと吊手リボンＰＲを挟んだ状態において、種板Ｓの移動方向において、加圧部２７の加圧中心の位置と押圧部材３１の押圧中心の位置とが同じ位置になるように、２つの押圧部材３１が設けられている。言い換えれば、押圧部材３１の押圧中心から種板Ｓの第一端部Ｓａの端縁までの距離Ｊ（図１（Ｂ）参照）が、加圧部２７の加圧中心から種板Ｓの第一端部Ｓａの端縁までの距離と同じ長さになるように、２つの押圧部材３１は設けられている。

しかも、２つの押圧部材３１は、加圧部材移動機構２６の移動部材２６ｂの移動方向において、その先端の位置が、加圧部２７において移動部材２６ｂに設けられている他方の加圧部材２７ｂの先端よりも下方、つまり、他方の加圧部材２７ｂの先端よりもベース部材２６ａ側に位置するように設けられている。言い換えれば、一対の加圧部材２７ａ，２７ｂによって種板Ｓと吊手リボンＰＲとを挟んだときに、先端が一対の加圧部材２７ａ，２７ｂの先端よりも下方に位置するように、２つの押圧部材３１は設けられている。

＜吊り手形成および矯正作業＞
固定部２５および矯正部３０がかかる構造であるので、以下のように、種板Ｓに連結された吊り手ｓｈにカソードビームＢが挿通されたカソードＣが形成される。

まず、固定部２５では、一対の第一折り曲げローラー２２，２２の上流側に吊手リボンＰＲが配置された状態から（図３（Ａ）参照）、種板ＳおよびカソードビームＢが第一折り曲げローラー２２，２２間に向かって移動される。

種板ＳおよびカソードビームＢが第一折り曲げローラー２２，２２間に向かって移動されると、カソードビームＢに押されてカソードビームＢとともに吊手リボンＰＲが下流側に移動する。吊手リボンＰＲは、カソードビームＢと接触している個所の上下の部分（吊手リボンＰＲの長手方向の端部という場合がある）が第一折り曲げローラー２２，２２に接触するので、中央部はカソードビームＢとともに移動するが、その吊手リボンＰＲの長手方向の端部は第一折り曲げローラー２２，２２によって移動が制限される。すると、カソードビームＢの移動に伴って、吊手リボンＰＲは中央部を屈曲部として曲げられ、長手方向の端部がカソードビームＢを挟んだ状態になるように曲げられる（図３（Ｂ）参照）。

種板ＳおよびカソードビームＢがさらに移動すると、吊手リボンＰＲは曲げられた状態で一対の第二折り曲げローラー２３，２３間に進入する。第一折り曲げローラー２２，２２は互いに接近するように付勢されているので、吊手リボンＰＲの長手方向の端部は種板Ｓに向かって付勢される（図３（Ｃ）参照）。すると、吊手リボンＰＲは一対の第二折り曲げローラー２３，２３を通過するとスプリングバックするが、Ｕ字状やＶ字状となってカソードビームＣＢに巻き付いた状態となり、その状態で種板Ｓ、カソードビームＢおよび吊手リボンＰＲ（以下種板Ｓ等という場合がある）が固定部２５に供給される（図３（Ｄ））。

吊手リボンＰの長手方向の端部、つまり、吊手リボンＰにおいて種板Ｓと連結される部分が固定部２５の加圧部２７に配置されるまで種板Ｓ等が移動すると、種板Ｓ等の移動が停止する。すると、加圧部材移動機構２６の移動部材２６ｂがベース部材２６ａに向かって移動し、加圧部２７の一対の加圧部材２７ａ，２７ｂによって種板ＳとカソードビームＢが挟まれて、種板ＳとカソードビームＢとが連結される（図３（Ｅ）参照）。すると、輪状になった吊り手ｓｈが種板Ｓに連結され、かつ、吊り手ｓｈにカソードビームＢが取り付けられたカソードＣが形成される（図３（Ｆ）参照）。

ここで、移動部材２６ｂがベース部材２６ａに向かって移動したときに、移動部材２６ｂに設けられている押圧部材３１もベース部材２６ａに向かって移動すると、押圧部材３１の先端がカソードビームＢの表面に接触する。押圧部材３１の先端は加圧部材２７ｂの先端よりも下方に位置しているため、種板Ｓの第一端部Ｓａ近傍は押圧部材３１の先端によって基準面ＡＳ（図１（Ｂ）のＡＳ）よりも下方に押される。つまり、加圧部２７の一対の加圧部材２７ａ，２７ｂによって種板ＳとカソードビームＢが挟まれた状態になると、種板Ｓの第一端部Ｓａ近傍は押圧部材３１の先端によって基準面ＡＳよりも下方に押されるので（図２（Ｂ）参照）、押圧部材３１によって種板Ｓの第一端部Ｓａ近傍を矯正することができる。

以上のような吊り手形成部２０および矯正部３０を有する本実施形態のカソード仕上げ機１によってカソードＣを製造すれば、カソードＣの種板Ｓにおいて電解槽に吊り下げた状態で上側に位置する端部（第一端部Ｓａ）を矯正部３０によって矯正できる。すると、電解槽にカソードＣを吊り下げたときに、カソードＣとアノードＡのショルダー部との干渉を防止しやすくなる。

しかも、吊り手形成部２０において、吊手リボンＰＲを種板Ｓに連結して吊り手ｓｈを形成する作業とほぼ同時に、カソードＣの第一端部Ｓａを矯正部３０の押圧部材３１によって矯正できる。すると、カソードＣを電解槽に吊り下げた状態では矯正が難しいカソードＣの第一端部Ｓａを矯正することができるし、カソードＣを矯正する作業の作業工数を少なくできる。

＜固定部２５について＞
固定部２５の一対の加圧部材２７ａ，２７ｂによって、種板Ｓと吊手リボンＰＲとをかしめて連結する構造はとくに限定されないが、例えば、パンチとダイスを組み合わせてクリンチングカシメ接合を行うカシメ機構を採用してもよい。つまり、加圧部材２７ａの先端（または加圧部材２７ｂの先端）にパンチを設け、加圧部材２７ｂの先端（または加圧部材２７ａの先端）にダイスを設けて、種板Ｓと吊手リボンＰＲとをかしめて連結するようにしてもよい。この場合、一対の加圧部材２７ａ，２７ｂの先端によって吊手リボンＰＲと種板Ｓとが把持された状態からさらに移動部材２６ｂをベース部材２６ａに接近させることによって、一対の加圧部材２７ａ，２７ｂの先端によって種板Ｓと吊手リボンＰＲとがかしめて連結される。つまり、パンチによって種板Ｓと吊手リボンＰＲとを貫通する円状の穴あけを行うとともに、穴あけをした際に形成される凸状片が折り返されるので、種板Ｓと吊手リボンＰＲとを連結して固定することができる。

＜矯正部３０について＞
加圧部材移動機構２６の移動部材２６ｂの移動方向において、押圧部材３１の先端と加圧部２７の加圧部材２７ｂの先端との距離、つまり、押圧部材３１がカソードＣの第一端部Ｓａを押しこむ量（押し込み量Ｑ、図１（Ａ）、図２（Ａ）参照）はとくに限定されず、種板Ｓに合せて適切に調整すればよい。同様に、種板Ｓの移動方向からみたときに、隣接する加圧部２７の加圧部材２７ｂの加圧中心から押圧部材３１の押圧中心までの距離（離間距離Ｋ、図２（Ａ）参照）もとくに限定されず、種板Ｓに合せて適切に調整すればよい。矯正部３０によって種板Ｓの第一端部Ｓａ（上端）が塑性変形されたカソードＣをカソードビームＢによって吊り下げた際に、塑性変形後の端部領域Ｕ内の各部とカソードビームＢの中心軸を通過する鉛直面ＣＳとの距離Ｘ（図３（Ｆ）、図６（Ｂ）参照）が１ｍｍ以内となるように、押圧部材３１の押し込み量Ｑや離間距離Ｋを調節することが好ましい。例えば、種板Ｓの板厚が０．６～１．０ｍｍ、大きさが縦１０００～１１００ｍｍ、横１０００～１１００ｍｍの場合には、離間距離Ｋを２０～８０ｍｍに調節し、押し込み量Ｑを＋１０～＋２５ｍｍに調節すれば、上記状態とすることができる。なお、上記端部領域Ｕは、図６（Ａ）に示すように、カソードビームＢの軸方向、つまり、種板Ｓの第一端部Ｓａの端縁とこの端縁と平行な線、および、第一端部Ｓａの端縁と直交する側端縁とこの側端縁と平行な線に囲まれた正方形領域として規定することができる。この場合、端部領域Ｕは、第一端部Ｓａの端縁と直交する側端縁と加圧部２７の加圧中心との距離を一辺の長さとする、正方形領域として規定することができる。

また、種板Ｓの移動方向における押圧部材３１の位置もとくに限定されない。上述したように、種板Ｓの移動方向において、加圧部２７の加圧中心と押圧部材３１の押圧中心が同じ位置になれば（図１（Ｂ）参照）、加圧部２７の加圧中心から押圧部材３１の押圧中心までの距離を最短距離にすることができる。つまり、種板Ｓの移動方向において、押圧部材３１の押圧中心から種板Ｓの第一端部Ｓａの端縁までの距離Ｊ（図１（Ｂ）参照）が、加圧部２７の加圧中心から種板Ｓの第一端部Ｓａの端縁までの距離と同じ長さとなれば、加圧部２７の加圧中心から押圧部材３１の押圧中心までの距離を最短距離にすることができるので、種板Ｓの幅方向に沿った変形を抑制することができる。押圧部材３１によって種板Ｓを押し込んだ際には、加圧部２７によって種板Ｓが挟まれた状態になっている。つまり、種板Ｓ移動や変化が加圧部２７によって制限されている。すると、押圧部材３１によって種板Ｓを押し込んだ際に、加圧部２７の加圧中心と押圧部材３１の押圧中心との間の部分に、種板Ｓの幅方向に沿った変形が生じる可能性がある。しかし、加圧部２７の加圧中心から押圧部材３１の押圧中心までの距離を短くすれば、押圧部材３１によって種板Ｓを押圧した際に、加圧部２７の加圧中心と押圧部材３１の押圧中心との間の部分において、種板Ｓの幅方向に沿った変形を抑制することができる。なお、種板Ｓの移動方向において、加圧部２７の加圧中心と押圧部材３１の押圧中心のズレは最大で１００ｍｍ程度としてもよく、種板Ｓに合せて適切に調整すればよい。

押圧部材３１の先端面、つまり、押圧部材３１において種板Ｓと接触し種板Ｓを押圧する押圧面の形状はとくに限定されない。しかし、押圧した際に種板Ｓが凹んだり、表面に傷がついたりすることを防止しつつ種板Ｓを適切に矯正する上では、押圧部材３１の先端面は曲面や平坦面に形成されていることが望ましい。例えば、押圧部材３１の押圧面は、曲率半径が５ｍｍ以上の曲面（好ましくは球面）、または、１０ｍｍ×１０ｍｍ～５０ｍｍ×５０ｍｍの平面とすることが望ましい。

上記例では、固定部２５の加圧部材移動機構２６によって押圧部材３１が移動される場合を説明した。この場合、加圧部材移動機構２６が特許請求の範囲に言う押圧部材移動機構に相当する。もちろん、押圧部材３１を移動させる専用の押圧部材移動機構（例えば、固定部２５の加圧部材移動機構２６に類似する機構）を設けてもよいが、加圧部材移動機構２６を押圧部材移動機構とすれば、矯正部３０の構造を簡素化できる。すると、カソード仕上げ機１の構造も簡素化できるので、矯正部３０を設けてもカソード仕上げ機１の構造が複雑化することを防止できる。

本発明のカソードの仕上げ機によって製造されたカソードの変形量を測定し、本発明のカソードの仕上げ機によってカソードを製造した場合、カソード上部の変形を低減できることを確認した。

本発明のカソード仕上げ機に供給する種板は以下の方法で製造した。
純度９８％程度の粗銅であるアノード（陽極）とステンレス製の母板（陰極）を電解槽の電解液に供給し、２４時間通電した後、母板から電着している銅を剥がして種板を製造した。使用した銅電解液は、銅濃度４７±５ｇ／ｌ、硫酸濃度１８０±３０ｇ／ｌ、膠１２０±６０ｇ／電着銅トン、アビトン３０±１５ｇ／電着銅トン、チオ尿素６０±３０ｇ／電着銅トンのものである。陽極と陰極との間に流す電流の電流密度は２５０Ａ／ｍ^２であり、電解槽に供給する電解液の給液量は２５Ｌ／ｍｉｎに調整した。

なお、製造された種板は、いずれも純度９９．９９％の電気銅であり、その寸法は、縦１０００ｍｍ×横１０００ｍｍ×厚さ０．６～１．０ｍｍの平板状であった。

吊り手リボンは、純度９９．９９％の電気銅によって形成された板を使用した。板の寸法は、縦３００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ０．６～１．０ｍｍの帯状のものを使用した。

製造された種板と吊り手リボンとを使用して、本発明のカソード仕上げ機によって、カソードを製造した。

本発明のカソード仕上げ機では、内部応力除去部のレベラーにおけるローラー押し込み量は、入り口側で－０．６ｍｍ、出口側で＋０．８ｍｍとし、溝付け部の溝付けローラーの基準クリアランスは１．３ｍｍとした。

吊り手リボンは、加圧部材によるカシメ加工によって種板に取り付けた。
このカシメ加工の際には、押圧部材によって種板の矯正、つまり、種板の押しこみを実施した。押圧部材による種板の押しこみ位置は、種板の移動方向の先端縁（第一端部の端縁）に沿った方向において、隣接する加圧部材の加圧中心から４５ｍｍの外方の位置である。また、種板の押しこみ量は１０ｍｍとした。

カソード上部の変形量は、カソードビームを保持してカソードを吊り下げた状態で、カソード上部の基準面からの変位量を、電解用極版の平坦度測定装置（特開平７－１９０７４４）に開示されている測定装置を用いて測定した。

変位量の測定位置は、図６（Ｃ）に示す位置で測定した。具体的には、種板の移動方向の先端縁（第一端部の端縁、図６（Ｃ）では上端縁）から８０ｍｍ内側（図６（Ｃ）では下方）に、種板の先端縁と平行に引いた線を線Ｌ１とする。また、種板の移動方向と平行な両端縁（種板の側端縁、図６（Ｃ）では左右の端縁）から８０ｍｍ内側に、種板の側端縁と平行に引いた線を線Ｌ２，Ｌ３とする。そして、線Ｌ１と線Ｌ２，Ｌ３との交点（上左、上右）と、種板の先端縁と平行な方向においてこの２つの交点の測定点の中間点（上中）とにおいて、基準面からの変位量を測定した。

なお、基準面は、カソードビームを保持してカソードを吊り下げた状態において、カソードビームの中心軸を含む鉛直面（図３（Ｆ）および図６（Ｂ）のＣＳ）である。基準面から種板の表面までの距離を変位量とし、図６（Ｂ）において、上側への変位量をプラスとし、下側への変位量をマイナスとした。なお、上側への変位量は、吊り手形成部においてカソード形成している状態では、種板の上方への変位量に相当する。

上記測定を１日当たり３４００枚のカソードについて行い、各測定点における変位量の平均値を求めた。このような測定を７日間行い、各操業日毎に各測定点における変位量の平均値を求め、さらに、この平均値に基づいて、各測定点における変位量の７日間平均値を求めた。

結果を表１に示す。
表１に示すように、上左及び上右の変位量は７日間を通じて最大で１ｍｍであり、７日間の平均値は上左及び上右のいずれも－０．４ｍｍとなった。
また、上左及び上右の変位態様は上中の変位態様とほぼ一致している（つまり同じ側に変位している）ことから、本発明のカソードの製造方法によってカソード上部の曲がりを抑制できることが確認された。

［比較例１］
押圧部材を移動部材に設けなかったこと以外は、実施例１と同様に行った。
表２にその結果を示す。

表２に示すように、上左及び上右の変位量は７日間を通じて最大で４ｍｍであり、７日間の平均値は上左で＋２．９ｍｍ、上右で＋１．４ｍｍとなった。
また、上左及び上右の変位態様は、上中の変位と一致しておらず、カソード上部の曲がりを抑制できなかった。

以上のように、本発明のカソードの製造方法を採用すれば、電解槽に装入した後に矯正することが困難であるカソード上部を、電解槽に装入する前に適切に矯正することができることが確認された。

本発明のカソードの製造方法は、銅やニッケル等の薄い平板状の種板の変形抑制に適している。

１ カソード仕上げ機
２ 内部応力除去部
１０ 溝付け部
２０ 吊り手形成部
２１ 折り曲げ部
２２ 第一折り曲げローラー
２３ 第二折り曲げローラー
２５ 固定部
２６ 加圧部材移動機構
２６ａ ベース部材
２６ｂ 移動部材
２６ｃ 案内軸
２７ 加圧部
２７ａ 加圧部材
２７ｂ 加圧部材
３０ 矯正部
３１ 押圧部材
Ｃ カソード
Ｓ 種板
Ｂ カソードビーム
ｓｈ 吊り手
ＰＲ 吊手リボン
ＣＳ 鉛直面
Ａ アノード
ＡＳ ショルダー部

Claims (9)

1. カソード仕上げ機によって種板を有するカソードを製造する方法であって、
   吊り手となる折り曲げた状態の板状の部材の両端部間に前記種板の第一端部を配置した状態かつ該板状の部材と前記種板の第一端部を挟んで加圧している状態において、前記種板の第一端部において前記板状の部材が取り付けられる部分よりも外方を前記種板の板厚方向に押圧する
   ことを特徴とするカソードの製造方法。
2. 前記種板を押圧する位置は、
   前記種板の第一端部の端縁と直交する方向における前記種板の第一端部の端縁からの距離が、前記板状の部材と前記種板の第一端部を挟んで加圧する位置から該種板の第一端部の端縁までの距離と同じ長さになる位置である
   ことを特徴とする請求項1記載のカソードの製造方法。
3. 前記種板を押圧する押圧部材において、前記種板を押圧する押圧面が、曲率半径が５ｍｍ以上の曲面、または、１０ｍｍ×１０ｍｍ～５０ｍｍ×５０ｍｍの平面である
   ことを特徴とする請求項１または２記載のカソードの製造方法。
4. 前記種板は、
   板厚が０．６～１．０ｍｍ、縦幅１０００～１１００ｍｍ、横幅１０００～１１００ｍｍであり、
   該種板を押圧する位置が、
   該種板の第一端部の端縁に沿った方向で、前記板状の部材と該種板の第一端部を挟んで加圧する位置から２０～８０ｍｍ離間した位置に調整されており、
   該種板を該種板の板厚方向に押圧する量が、
   該種板における前記板状の部材の両端部間に挟まれた状態で加圧されている部分よりも該種板の板厚方向に該種板を１０～２５ｍｍ移動させる量に調節されている、
   ことを特徴とする請求項１、２または３記載のカソードの製造方法。
5. 電解精製によって精製された種板を有するカソードを製造するカソード仕上げ機であって、
   該カソード仕上げ機が、
   吊り手となる折り曲げた状態の板状の部材の両端部間に前記種板の第一端部を配置した状態で、該板状の部材と前記種板の第一端部を挟んで加圧して吊り手を形成する吊り手形成部と、
   該吊り手形成部によって前記板状の部材と前記種板の第一端部が加圧されている状態において、前記種板の第一端部において前記板状の部材が取り付けられる部分よりも外方を前記種板の板厚方向に押圧する矯正部と、を備えている
   ことを特徴とするカソード仕上げ機。
6. 前記矯正部が、
   前記種板を板厚方向に押圧する押圧部材と、
   前記吊り手形成部によって前記板状の部材および前記種板を挟んで加圧している状態における前記種板の板厚方向に沿って前記押圧部材を移動させる押圧部材移動機構と、を備えている
   ことを特徴とする請求項５記載のカソード仕上げ機。
7. 前記押圧部材は、
   前記吊り手形成部によって前記板状の部材および前記種板を加圧している状態において、前記種板の第一端部の端縁から該押圧部材までの距離が、前記吊り手形成部が前記板状の部材と前記種板の第一端部を挟んで加圧する位置から前記種板の第一端部の端縁までの距離と同じ長さになる位置ように配設されている
   ことを特徴とする請求項６記載のカソード仕上げ機。
8. 前記押圧部材移動機構が、
   前記吊り手形成部において前記板状の部材および前記種板を挟んで加圧する加圧部材を移動させる加圧部材移動機構である
   ことを特徴とする請求項５、６または７記載のカソード仕上げ機。
9. 前記矯正部における前記種板を板厚方向に押圧する押圧部材は、
   前記種板を押圧する押圧面が、曲率半径が５ｍｍ以上の曲面、または、１０ｍｍ×１０ｍｍ～５０ｍｍ×５０ｍｍの平面である
   ことを特徴とする請求項５、６、７または８記載のカソード仕上げ機。
   
   

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