JP5362497B2

JP5362497B2 - 溜鍋および溜鍋傾転装置

Info

Publication number: JP5362497B2
Application number: JP2009209827A
Authority: JP
Inventors: 勇三崎; 秀明田川
Original assignee: Pan Pacific Copper Co Ltd
Current assignee: Pan Pacific Copper Co Ltd
Priority date: 2009-09-10
Filing date: 2009-09-10
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2029-09-10
Also published as: JP2011056554A

Description

本発明は、溶融金属を一時的に貯留する溜鍋および溜鍋傾転装置に関する。

金属の鋳造工程において、溶融金属を一時的に貯留する溜鍋、（溜桶とも呼ばれている）が用いられる。銅の製錬工程においては、精製炉から流れ出る銅湯が溜桶に一時的に貯留される（例えば、特許文献１参照）。貯留された銅湯は、溜桶を傾転させることによって、計量鍋に注ぎこまれる。計量鍋に注ぎ込まれた銅湯は、鋳型に注ぎ込まれて銅アノードとして回収される。

特開２００１−１９１１７１号公報

溜鍋を傾転させて銅湯を計量鍋に注ぎ込む場合、計量鍋に鋳付が発生することがある。この鋳付が成長して銅湯の流れが妨害されると、鋳銅の継続が困難になる。また、鋳銅中に鋳付を除去する作業が生じてしまう。

本発明は、上記課題に鑑み、鋳付量を抑制することができる溜鍋および溜鍋傾転装置を提供することを目的とする。

本発明に係る溜鍋は、溶融金属を貯留する溜まり部と、溜まり部から水平方向よりも上側に傾斜して延び溶融金属の流路が形成された第１注ぎ部と、溜まり部を挟んで第１注ぎ部と反対側に設けられ溜まり部から水平方向よりも上側に傾斜して延び溶融金属の流路が形成された第２注ぎ部と、を備え、第１注ぎ部および第２注ぎ部の先端の側面が閉じられ、第１注ぎ部および第２注ぎ部の流路底面に溶融金属の注ぎ口が設けられていることを特徴とするものである。本発明に係る溜鍋においては、第１注ぎ部および第２注ぎ部の流路底面に注ぎ口が設けられていることから、溜まり部における溶融金属量にかかわらず、落下点の変動を抑制することができる。その結果、鋳付量を抑制することができる。

第１注ぎ部および第２注ぎ部において、上側から底面側にかけて流路幅が狭くなっていてもよい。この場合、鋳銅終了後に第１注ぎ部および第２注ぎ部の内壁全体に付着した鋳付を上方へ剥ぎ取り易くなる。溶融金属は、鋳造工程における鋳造対象の溶融金属としてもよい。

本発明に係る溜鍋傾転装置は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の溜鍋と、溜鍋を一方向に傾転させることによって第１注ぎ部を一方の計量鍋に傾斜させ溜鍋他方向に傾転させることによって第２注ぎ部を他方の計量鍋に傾斜させる傾転装置と、を備えることを特徴とするものである。本発明に係る溜鍋傾転装置においては、第１注ぎ部および第２注ぎ部の流路底面に注ぎ口が設けられていることから、溜まり部における溶融金属量にかかわらず、落下点の変動を抑制することができる。その結果、鋳付量を抑制することができる。

本発明によれば、鋳付量を抑制することができる溜鍋および溜鍋傾転装置を提供することができる。

実施の形態に係る金属鋳造装置の全体構成を説明するための模式図である。溜鍋の詳細を説明するための図である。溜鍋の傾転動作を説明するための模式図である。注ぎ部の詳細を説明するための図である。計量鍋への銅湯の注ぎ込みについて説明するための図である。注ぎ部の流路断面形状の他の例について説明するための図である。実施例および比較例の各寸法を説明するための図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

（実施の形態）
図１は、実施の形態に係る金属鋳造装置１００の全体構成を説明するための模式図である。図１に示すように、金属鋳造装置１００の一例として、銅アノード回転鋳造機について説明する。金属鋳造装置１００は、溜鍋１０、２つの計量鍋２０ａ，２０ｂ、ターンテーブル３０、予備剥部４０、および、回収部５０を備える。

溜鍋１０は、銅の精製炉から流れ出た銅湯を一時的に溜め、水平固定軸を軸として傾転する。溜鍋１０が計量鍋２０ａ側に傾転することによって、溜鍋１０の計量鍋２０ａ側の注ぎ口から計量鍋２０ａに規定量の銅湯が注ぎ込まれる。同様に、溜鍋１０が計量鍋２０ｂ側に傾転することによって、溜鍋１０の計量鍋２０ｂ側の注ぎ口から計量鍋２０ｂに規定量の銅湯が注ぎ込まれる。

ターンテーブル３０は、外周近傍において、外周方向に沿って複数の鋳型３１が順に配置されている。鋳型３１は、電解精製に用いられる銅アノード型に形成された凹部を有する。各鋳型３１は、ターンテーブル３０の回転に伴って、順次、計量鍋２０ａ，２０ｂ下に移動する。計量鍋２０ａ，２０ｂは、溜鍋１０から規定量の銅湯が注ぎ込まれた場合に、ターンテーブル３０の互いに隣合う２つの鋳型に該規定量の銅湯を注ぎ込む。計量鍋２０ａ，２０ｂから２つの鋳型３１に銅湯が注ぎ込まれる周期と、２つの鋳型３１が計量鍋２０ａ，２０ｂ下に移動する周期とが等しく設定されている。それにより、ターンテーブル３０の回転に伴って、各鋳型３１に銅湯が注ぎ込まれる。鋳型３１に注ぎ込まれた銅湯は、冷却されて銅アノード３２となる。

予備剥部４０は、例えば、ターンテーブル３０の溜鍋１０と反対側の外周部に備わっている。予備剥部４０は、銅アノード３２を下から少量押し上げることによって、銅アノード３２を鋳型３１から予備的に剥がす装置である。予備剥部４０によって剥がされた銅アノード３２は、鋳型３１に再セットされる。

回収部５０は、例えば、ターンテーブル３０の外周部における予備剥部４０と溜鍋１０との間に備わっている。回収部５０は、銅アノード３２を回収して、後工程へと搬送する。なお、予備剥部４０によって銅アノード３２が予備的に剥がされていることから、鋳型３１からの銅アノード３２の回収は容易である。

図２は、溜鍋１０の詳細を説明するための図である。図２（ａ）は、溜鍋１０の正面図である。図２（ｂ）は、溜鍋１０の上面図である。図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、溜鍋１０は、溜まり部１１および注ぎ部１２ａ，１２ｂを含む。溜まり部１１は、上側に開口を有して銅湯を一時的に溜めておく容器である。溜まり部１１は、銅湯を貯留可能な形状を有し、例えば、断面略半円弧状、断面略Ｕ字状、断面略Ｖ字状等の形状を有する。注ぎ部１２ａ，１２ｂは、溜まり部１１の銅湯を計量鍋２０ａ，２０ｂに注ぐための流路および注ぎ口を備える腕部であり、溜まり部１１を挟んで互いに反対側に設けられている。注ぎ部１２ａ，１２ｂは、水平方向よりも上側に傾斜しつつ溜まり部１１から延びている。したがって、図２（ａ）に示すように、溜鍋１０を正面から見ると、略Ｖ字状または略Ｕ字状に見える。

続いて、溜鍋１０の傾転動作について説明する。図３（ａ）〜図３（ｄ）は、溜鍋１０の傾転動作を説明するための模式図である。図３（ａ），図３（ｃ）および図３（ｄ）は、溜鍋１０および支持部６０を正面側から見た図である。図３（ｂ）は、溜鍋１０、支持部６０および駆動部７０を上から見た図である。

図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、溜鍋１０は、支持部６０および駆動部７０によって傾転可能に支持されている。支持部６０は、溜鍋１０の傾転軸を支持する部材である。駆動部７０は、溜鍋１０の傾転軸を支持するとともに、溜鍋１０に駆動力を与えることによって溜鍋１０を傾転させるための駆動装置である。したがって、本実施の形態においては、溜鍋１０、支持部６０、および駆動部７０が溜鍋傾転装置として機能する。

図３（ｃ）に示すように、駆動部７０によって溜鍋１０が計量鍋２０ａ側に傾斜すると、銅湯が注ぎ部１２ａの流路を通って注ぎ口から計量鍋２０ａに注ぎ込まれる。次に、図３（ｄ）に示すように、駆動部７０によって溜鍋１０が計量鍋２０ｂ側に傾斜すると、銅湯が注ぎ部１２ｂの流路を通って注ぎ口から計量鍋２０ｂに注ぎ込まれる。

図４は、注ぎ部１２ａの詳細を説明するための図である。図４（ａ）は、注ぎ部１２ａの上面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図４（ｃ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

図４（ａ）に示すように、注ぎ部１２ａの先端部の底面には、開口１３が形成されている。開口１３は、銅湯の注ぎ口として機能する。図４（ｂ）に示すように、注ぎ部１２ａの外側は、鉄皮１４によって覆われている。鉄皮１４の内側にレンガ１５が配置され、レンガ１５の内側にレンガ１６が配置されている。図４（ａ）に示すように、互いに対向するレンガ１６の間の空間が、溜まり部１１から開口１３までの銅湯の流路として機能する。また、注ぎ部１２ａと溜まり部１１との間には、レンガ１７が配置されている。図４（ｃ）に示すように、レンガ１７は、注ぎ部１２ａの底面から上側に離れて配置されている。

レンガ１５は、例えば、高級シャモットからなる。高級シャモットは、安価でかつ高温または急激な温度変化に対する耐性を有する。レンガ１６は、例えば、炭化珪素からなる。炭化珪素は、材質として硬く、銅湯に直接接触しても壊れにくい性質を有する。レンガ１７は、例えば、硬質粘土からなる。硬質粘土は、安価でかつ高温または急激な温度変化に対する耐性を有する。また、硬質粘土は、鋳付が付着しにくい性質を有する。

レンガ１５およびレンガ１６が配置されることによって、銅湯を計量鍋２０ａに注ぎこむ際の耐性が向上する。また、レンガ１７を配置することによって、溜まり部１１に表面に浮いている酸化物、耐火物等の垢が計量鍋２０ａに注がれることが防止される。したがって、レンガ１７は、垢止めレンガとしての機能を有する。

図４（ｃ）に示すように、開口１３においては、鉄皮１４よりもレンガ１６が開口１３の中心側に突出している。それにより、鉄皮１４と銅湯との接触が防止される。その結果、鋳付が鉄皮１４に溶着し、剥がれなくなる事を防止することができる。さらに、鉄皮１４とレンガ１６によって形成される段差にキャスタ１８が配置されている。また、キャスタ１８は、鉄皮１４よりも下側に延在している。それにより、鉄皮１４と銅湯との接触がより効果的に防止される。なお、キャスタとは、キャスタブル耐火物のことであり、加水混錬することによって流し込み可能な耐火物である。例えば、キャスタとして、Ｃ−１４０（ＳｉＯ_２を４９ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３を４０ｗｔ％含む）を用いることができる。

続いて、注ぎ部１２ａの効果について説明する。図５は、計量鍋への銅湯の注ぎ込みについて説明するための図である。図５（ａ）は、銅湯の注ぎ口が底面ではなく溜まり部と反対側の先端側の側面に形成された注ぎ部２００について説明するための模式図である。注ぎ部２００の構成では、銅湯は、注ぎ口から放物線を描くようにして落下して計量鍋２０ａに注ぎ込まれる。この場合、銅湯が計量鍋からこぼれ落ちないように、防護壁２０１を設置する必要がある。防護壁２０１を設置すると、防護壁２０１を中心にして鋳付が成長してしまう。

なお、銅湯がこぼれ落ちないように、銅湯の落下点が計量鍋２０ａの中心になるように計量鍋２０ａに銅湯を注ぐことも考えられる。この場合には、防護壁２０１を設置しなくてもよくなる。しかしながら、溜まり部１１における銅湯量に応じて銅湯の流速が変化してしまう。すなわち、溜まり部１１における銅湯量が多い場合には銅湯が勢いよく落下して流速が高くなり、銅湯量が少ない場合には流速が低くなる。したがって、銅湯量に応じて落下点が変動してしまうのである。以上のことから、常に銅湯の落下点を計量鍋２０ａの中心に制御するのは困難である。

これに対して、図５（ｂ）に示すように、本実施形態においては注ぎ口が注ぎ部１２ａの流路底面に形成されていることから、銅湯は、注ぎ口から略鉛直下方に落下して計量鍋２０ａに注ぎ込まれる。この場合、溜まり部１１における銅湯の量にかかわらず、計量鍋２０ａへの落下点の変動を抑制することができる。したがって、銅湯量にかかわらず計量鍋の中心に銅湯を落下させることができる。それにより、防護壁を設置する必要がなくなる。その結果、鋳付の発生・成長が抑制される。

図６は、注ぎ部１２ａの流路断面形状の他の例について説明するための図である。図６は、図４（ｂ）に対応する図である。図６に示すように、注ぎ部１２ａの上側から流路底面側にかけて流路幅が小さくなっていてもよい。また、図６のレンガ１６は、キャスタ１８にて代用することができる。この場合、鋳銅終了後に注ぎ部１２ａの内壁全体に付着した鋳付を上方へ剥ぎ取り易くなる。

なお、上記においては注ぎ部１２ａについて説明したが、注ぎ部１２ｂも注ぎ部１２ａと同様の構成を有する。また、上記実施の形態においては鋳造の対象金属を銅としたが、他の金属であってもよい。

上記実施形態に従って溜鍋を作製し、鋳付の発生量を調べた。

（実施例）
実施例においては、図２〜図４の実施形態に従って注ぎ部１２ａおよび注ぎ部１２ｂを作製した。各寸法を、図７（ａ）に示す。

（比較例）
比較例においては、図７（ｂ）に示す注ぎ部を作製した。比較例においては、注ぎ部の底面ではなく先端部側面に注ぎ口を形成した。各寸法を、図７（ｂ）に示す。

（分析）
実施例・比較例共に防護壁を設置して銅湯を計量鍋に注ぎこんだ。鋳付の発生量を表１に示す。表１に示すように、比較例に係る注ぎ部を用いた場合には、鋳付の発生量が１６０ｇｋ／Ｌｏｔであった。これに対して、実施例に係る注ぎ部を用いた場合には、鋳付の発生量が４０ｋｇ／Ｌｏｔとなった。すなわち、鋳付の発生量が１２０ｋｇ／Ｌｏｔ減少した。なお、表１において、Ｌｏｔとは、精製炉１つ分の銅湯量（約３６０ｔ）を意味する。

これに伴って、鋳付除去作業時間を減少させることができた。表1に鋳銅中の鋳付除去作業時間を示す。表１に示すように、比較例に係る注ぎ部を用いた場合には、鋳銅中に危険を伴なう鋳付除去作業を５０ｍｉｎ／Ｌｏｔ必要であった。これに対して、実施例に係る注ぎ部を用いた場合には鋳銅中に鋳付除去作業が不要であった。これにより、鋳銅中における計量鍋の鋳付除去という危険作業が必要なくなった。以上のことから、注ぎ口を注ぎ部の底面に設けることによって、鋳付の発生・成長が抑制されることがわかった。

１０溜鍋
１１溜まり部
１２注ぎ部
１３開口
１４鉄皮
１５，１６，１７レンガ
１８キャスタ
２０計量鍋
３０ターンテーブル
４０予備剥部
５０回収部
１００金属鋳造装置

Claims

溶融金属を貯留する溜まり部と、
前記溜まり部から水平方向よりも上側に傾斜して延び、前記溶融金属の流路が形成された第１注ぎ部と、
前記溜まり部を挟んで前記第１注ぎ部と反対側に設けられ、前記溜まり部から水平方向よりも上側に傾斜して延び、前記溶融金属の流路が形成された第２注ぎ部と、を備え、
前記第１注ぎ部および前記第２注ぎ部の先端の側面が閉じられ、
前記第１注ぎ部および前記第２注ぎ部の流路底面に、前記溶融金属の注ぎ口が設けられていることを特徴とする溜鍋。
前記第１注ぎ部および前記第２注ぎ部において、上側から底面側にかけて流路幅が狭くなることを特徴とする請求項１記載の溜鍋。
前記溶融金属は、鋳造工程における鋳造対象の溶融金属であることを特徴とする請求項１または２記載の溜鍋。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の溜鍋と、
前記溜鍋を一方向に傾転させることによって前記第１注ぎ部を一方の計量鍋に傾斜させ、前記溜鍋他方向に傾転させることによって前記第２注ぎ部を他方の計量鍋に傾斜させる傾転装置と、を備えることを特徴とする溜鍋傾転装置。