JP6507770B2 - カソード仕上機 - Google Patents

Description

本発明は、カソード仕上機に関する。さらに詳しくは、非鉄金属などの電解製錬工程に使用されるカソードの種板に溝を形成するカソード仕上機に関する。

高純度の金属を製造する方法として、電解製錬がある。この電解製錬では、電解液を満たした電解槽中にアノード（純度の低い目的金属からなる電極、または、電解液に溶出しない電極）とカソードを交互に浸漬して通電することにより、カソードの種板表面上に高純度の金属を電着させて製品を製造している。

かかる通電工程では大量の電力を消費することから、電解製錬の生産効率を向上するために、消費電力を低減することが求められている。アノードとカソードは、両者間の間隔が電着に適した距離となるように配設されている。しかし、アノードとカソードの距離が適切な距離から変化すれば、消費電力はその距離の変化の影響を受ける。例えば、アノードとカソードの距離が大きくなりすぎた場合には、電解液の電気抵抗が大きくなり、電着に大きな電力が必要になる。一方、アノードとカソードの距離が小さくなりすぎた場合には、電力の消費は小さくできるものの、カソードの種板に電着が進むと、電着した金属の一部がアノードと接触してしまう場合がある。かかる接触が生じれば、電流がアノードからカソードに直接流れてしまうので、電力が空費される。したがって、アノードとカソードの距離を適切に調整する必要がある。

ところで、カソードの種板（以下単に種板という）は平板状に形成されているが、上下方向（つまり、電解槽に配置したときの上下方向）においてそりや曲げが生じている場合がある。かかるそりや曲げなどの変形が生じた場合には、アノードとカソードの間の距離は、上下方向において一定ではなくなり、位置によって両者間の距離が変化することになる。したがって、カソードは、通常、上下方向の変形を小さくするための加工が施されたのち、通電工程で使用される。

種板における上下方向の変形を小さくするためには、種板に溝状の変形を与える加工が行われる（特許文献１、２）。

種板に溝状の変形を与える工程では、成形装置によって種板に溝を形成する。この成形装置は、上下一対の溝付けローラを複数有しており、上下一対の溝付けローラは鍔部が形成された軸を有している。具体的には、上側のローラー（または下側のローラー）には、その外周に突起を有する山鍔部が設けられており、下側のローラー（または上側のローラー）には、その外周に溝が形成された谷鍔部を有している。このため、上下のローラーの軸方向と種板の上下方向が直交するように上下のローラー間に種板を供給すれば、山鍔部と谷鍔部の間に種板が挟まれて、種板にはその上下方向に沿って溝が形成される。そして、溝が形成されればその部分は溝の軸方向には変形しづらくなるので、種板における上下方向の変形を抑えることができる。

特開２００１−１９２８７９号公報 特開２００４−３６００５０号公報

しかるに、上記のように種板に溝を形成することによって、種板の上下方向の変形をある程度抑えることはできる。しかし、溝を形成する力は、カソードの種板を幅方向から折り曲げる変形を生じさせる力にもなる。すると、種板には溝が形成されると同時に、幅方向に沿って凹凸が形成される。この凹凸が大きくなれば、アノードとカソードの距離が均一ではなくなり、種板の幅方向の位置によって電着速度の差が大きくなる。電着速度の差が大きくなれば、種板の幅方向の凹凸はますます大きくなり、カソードがアノードと接触してしまう場合がある。かかる接触が生じた後は、電流がアノードからカソードに直接流れてしまうので、電力が空費されてしまうという問題が生じる。

特許文献１、２では、溝付けローラによって溝を形成する順序などを調整して種板の凹凸を抑制しているが、均一な電着を生じさせるためには、種板の凹凸をより一層小さくすることが求められている。

本発明は上記事情に鑑み、カソードの種板のそりや曲がりを抑制しかつ幅方向から見た凹凸を小さくすることができるカソード仕上機を提供することを目的とする。

（カソード仕上機）
第１発明のカソード仕上機は、複数本の溝が形成された種板を有するカソードを形成するカソード仕上機であって、該カソード仕上機は、前記種板を挟んで溝を形成する鍔部を備えた一対の溝付けローラを有する溝付けローラ対を備えた溝付け部を備えており、該溝付け部の溝付けローラ対における一対の溝付けローラは、前記種板に複数本の溝を同時に形成する複数の鍔部を備えており、前記鍔部は、前記種板に形成される隣接する一対の溝間の部分が該種板において吊り手が取り付けられる部分となり、かつ、吊り手を挟む一対の溝が同時に形成されるように、前記一対の溝付けローラに設けられており、前記鍔部は、前記隣接する一対の溝を同時かつ両者が互いに逆方向に凹むように形成するものである
ことを特徴とする。
第２発明のカソード仕上機は、第１発明において、前記溝付け部が、溝付けローラ対を複数備えており、各溝付けローラ対における一対の溝付けローラは、前記種板において、他の溝付けローラ対によって形成された溝と異なる位置に溝を形成するように鍔部が設けられていることを特徴とする。
第３発明のカソード仕上機は、第２発明において、前記複数の溝付けローラ対は、前記種板に形成される溝が、該種板の中央から側端縁に向かって順次形成されるように設けられていることを特徴とする。
第４発明のカソード仕上機は、複数本の溝が形成された種板を有するカソードを形成するカソード仕上機であって、該カソード仕上機は、前記種板を挟んで溝を形成する鍔部を備えた一対の溝付けローラを有する溝付けローラ対を備えた複数の溝付け部を備えており、該溝付け部の溝付けローラ対における一対の溝付けローラは、前記種板に複数本の溝を同時に形成する鍔部を備えており、該一対の溝付けローラに設けられた鍔部は、隣接する溝を同時かつ両者が互いに逆方向に凹むように形成するように設けられており、各溝付けローラ対における一対の溝付けローラは、前記種板において、他の溝付けローラ対によって形成された溝と異なる位置に溝を形成するように鍔部が設けられていることを特徴とする。
第５発明のカソード仕上機は、第４発明において、前記複数の溝付け部は、前記種板に形成される溝が、該種板の中央から側端縁に向かって順次形成されるように設けられていることを特徴とする。
なお、本明細書において「隣接する溝」とは、種板の幅方向の長さに比べて両溝間の距離が十分に小さい溝を意味している。具体的には、両溝間の距離が種板の幅の半分の長さよりも短い場合が、本明細書における「隣接する溝」に該当する。

（カソード仕上機）
第１発明によれば、吊り手の両側に位置する一対の溝を同一の溝付けローラ対で形成するので、カソード歪をより小さくすることができる。カソードビームと種板を連結する吊り手を両側から挟む溝を同時かつ逆方向に凹ませるので、カソード歪をより小さくすることができる。
第２発明によれば、各溝には一回しか力が加わらないので、同時に形成された溝の曲げ量等を同じ状態にできる。
第３発明によれば、種板への溝の形成を種板の中央部から順次両端縁に向かって形成できるので、種板に溝を付けた際に発生する応力が中央部に残留することを防ぐことができる。すると、残留応力に起因する成形後の種板の変形を抑制できる。
第４発明によれば、隣接する一対の溝を同時かつ逆方向に凹むように形成できるので、溝を形成する際の変形を相殺することができる。カソードの種板のそりや曲がりを抑制しかつ幅方向の凹凸を小さくすることができるので、カソード歪を抑制することができる。しかも、各溝には一回しか力が加わらないので、同時に形成された溝の曲げ量等を同じ状態にできる。
第５発明によれば、種板への溝の形成を種板の中央部から順次両端縁に向かって形成できるので、種板に溝を付けた際に発生する応力が中央部に残留することを防ぐことができる。すると、残留応力に起因する成形後の種板の変形を抑制できる。

（Ａ）は本実施形態のカソード仕上機１の溝つけ部１０に採用される溝つけローラ対１１〜１３の一例を示した図であり、（Ｂ）は本実施形態のカソード仕上機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）が本実施形態のカソード仕上機１によって溝ｇが形成された種板Ｓの概略端面図である。 本実施形態のカソード仕上機１の溝つけ部１０に採用される溝つけローラ対１１〜１３による溝ｇ加工の説明図である。 本実施形態のカソード仕上機１によって溝ｇが形成された種板Ｓを使用したカソードＣの概略説明図である。 （Ａ）は本実施形態のカソード仕上機１の要部を示した図であり、（Ｂ）は溝つけローラ対１１〜１３の鍔部１５〜１７の概略説明図である。 カソード歪Ｘの概略説明図である。 （Ａ）は比較例の溝つけローラ対の概略平面図であり、（Ｂ）は比較例の溝つけローラ対によって溝ｇが形成された種板Ｓの概略端面図である。

本発明のカソード仕上機は、カソードの種板の変形、具体的には、幅方向の凹凸を小さくする溝付けローラを有するものであり、溝付けローラの構成に特徴を有している。

本発明のカソード仕上機は、電解製錬による電気銅の製造に使用されるカソードの種板の変形防止に適しているが、かかる種板の溝付けローラに限られない。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種板の変形防止のために使用することができる。

（カソード仕上機１）
以下、本実施形態のカソード仕上機１を説明する。

まず、本実施形態のカソード仕上機１によって製造されるカソードＳの概略を説明する。
図３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１０００〜１１５０ｍｍ、横幅が約１０００〜１１５０ｍｍ、厚みが約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。本実施形態のカソード仕上機１では、図示しない種板電解工程から得られた種板Ｓを収容した種板パレットをカソード仕上機１の装入口に移送すれば、カソードビームＢが取り付けられた状態のカソードＳが製造されるのである。

そして、このカソード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３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、以下に説明する本実施形態のカソード仕上機１によって形成されるので、幅方向（上下方向と交差する方向、図３では左右方向）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、通電工程における電力量の消費を抑えることができるので、電解製錬の生産効率を向上することができる。

なお、カソード歪とは、種板Ｓを上下方向の端縁からみたときにおける、種板Ｓの厚さを意味している（図５のＸ参照）。

つぎに、本実施形態のカソード仕上機１を説明するが、本実施形態のカソード仕上機１の特徴である溝付け部１０を説明する前に、カソード仕上機１の一般的な構造を簡単に説明する。

カソード仕上機１は、内部応力除去部２、溝付け部１０、吊り手形成部、カソードビーム取り付け部、を備えている（図４（Ａ）参照）。
なお、カソード仕上機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。

カソード仕上機には、高純度の金属板を所定の寸法（例えば、縦約１ｍ×横約１ｍ）に加工した種板Ｓと、金属板を所定の寸法（例えば、縦約０．１ｍ×横約０．３ｍ）に加工した吊り手ｓｈ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を形成する方法は、バリが少なく平滑な板が得られる方法であればよく、とくに限定されない。

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、内部応力除去部は、ローラーレベラーを備えている。ローラーレベラーは、種板Ｓに直接接触するワークローラーを備えたものである。ワークローラーは、上下に千鳥状に配置されており、上下ワークローラー間に種板Ｓが送り込まれる。すると、種板Ｓは多数のワークローラー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、搬送方向は、種板Ｓの上下方向と一致している。
なお、ローラーレベラーは、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は、内部応力除去部によって内部応力を除去された種板Ｓに溝を形成するものである。具体的には、内部応力除去部における種板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４（Ａ）に示すように、３対の溝付けローラ対１１〜１３を備えている。この３対の溝付けローラ対１１〜１３は、いずれも上下一対の溝付けローラ１１Ａ〜１３Ｂを備えている。

図１（Ａ）および図４（Ｂ）に示すように、各溝付けローラ対１１〜１３の溝付けローラ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（例えば溝付けローラ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４（Ｂ）参照）。このため、対となる溝付けローラ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が形成される。

なお、各溝付けローラ１１Ａ〜１３Ｂにおける鍔部１５〜１７を設ける位置については、後述する。

また、各溝付けローラ１１Ａ〜１３Ｂの製造方法はとくに限定されない。たとえば、軸部ａに略リング状に形成した鍔部１５〜１７を嵌め込み固定して各溝付けローラ１１Ａ〜１３Ｂを製造してもよい。また、各溝付けローラ１１Ａ〜１３Ｂは、一本の軸状の部材から削り出して製造してもよい。

吊り手形成部は、溝付け部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。具体的には、帯状の板を、輪状になるようにその両端を種板Ｓの両面に固定して吊り手ｓｈが形成される。例えば、一対の吊り手ｓｈ，ｓｈを取り付ける場合には、図３に示すような位置に取り付けられる。

カソードビーム取り付け部は、吊り手ｓｈにカソードビームＢを取り付けるものである。具体的には、輪状になっている吊り手ｓｈ（例えば、一対の吊り手ｓｈ，ｓｈ）にカソードビームＢを挿通する。このように、カソードビームＢを吊り手ｓｈに取り付ければ、カソードＣが完成する（図３参照）。

（溝付け部１０）
以下では、溝付け部１０を詳細に説明する。
まず、溝付け部１０の３対の溝付けローラ対１１〜１３は、種板Ｓが搬送される方向における上流側から、溝付けローラ対１１、溝付けローラ対１２、溝付けローラ対１３、の順で配設されている（図２（Ａ）参照）。

まず、図２（Ａ）に示すように、溝付けローラ対１１は、種板Ｓにおける中央部に溝ｇを形成するものである。この溝付けローラ対１１には、溝付けローラ対１１の軸方向の中央部に鍔部１５が複数設けられている。例えば、種板Ｓの幅方向の中央（種板Ｓを二等分する線）の鍔部１５ａと、この鍔部１５ａに両側に設けられる一対の鍔部１５ｂ，１５ｂとを備えている。この鍔部１５ａと一対の鍔部１５ｂ，１５ｂは、種板Ｓに形成する溝ｇの凹む方向が逆方向になっている。つまり、鍔部１５ａと各鍔部１５ｂが、隣接する溝ｇを形成する鍔部となっているのである（図１（Ｃ）参照）。

図２（Ｂ）に示すように、溝付けローラ対１２は、溝付けローラ対１１によって溝ｇが形成された種板Ｓに、さらに溝ｇを形成するものである。この溝付けローラ対１２は、溝付けローラ対１１によってすでに種板Ｓに形成されている溝ｇの外方に溝ｇを形成するように配置されている。具体的には、溝付けローラ対１２は、その軸方向における中央部よりも両端部側に、それぞれ一対の鍔部１６ａ，１６ｂを備えている。そして、この鍔部１６ａと鍔部１６ｂは、種板Ｓに形成する溝ｇの凹む方向が逆方向になっている。つまり、鍔部１６ａと鍔部１６ｂが、隣接する溝ｇを形成する鍔部となっているのである（図１（Ｃ）参照）。なお、中央部よりの鍔部１６ａは、溝付けローラ対１１の鍔部１５ｂが形成する溝ｇと逆向きに凹んだ溝ｇを形成するように設けられている。

しかも、一対の鍔部１６ａ，１６ｂは、種板Ｓに吊り手ｓｈを取り付ける際に、一対の鍔部１６ａ，１６ｂによって形成された溝ｇ（隣接する溝ｇ）の間に吊り手ｓｈが取り付けられるように設けられている。言い換えれば、種板Ｓに吊り手ｓｈを取り付けると、一対の鍔部１６ａ，１６ｂによって形成された溝ｇによって吊り手ｓｈが挟まれた状態となるように形成されている（図３参照）。

さらに、図２（Ｃ）に示すように、溝付けローラ対１３は、溝付けローラ対１１，１２によって溝ｇが形成された種板Ｓに、さらに溝ｇを形成するものである。この溝付けローラ対１３は、すでに溝付けローラ対１１，１２によって種板Ｓに形成されている溝ｇの外方に溝ｇを形成するように配置されている。具体的には、溝付けローラ対１３は、その軸方向の両端部に、それぞれ一対の鍔部１７ａ，１７ｂを備えている。この鍔部１７ａと鍔部１７ｂは、種板Ｓに形成する溝ｇの凹む方向が逆方向になっている。つまり、鍔部１７ａと鍔部１７ｂが、隣接する溝ｇを形成する鍔部となっているのである（図１（Ｃ）参照）。なお、中央部よりの鍔部１７ａは、溝付けローラ対１２の鍔部１６ｂが形成する溝ｇと逆向きに凹んだ溝ｇを形成するように設けられている。

以上のように溝付け部１０が形成されているので、隣接する一対の溝ｇ，ｇが同時かつ逆方向に凹むように、複数の溝ｇを種板Ｓに形成することができる。このため、隣接する溝ｇを形成した際に加わる力に起因する反りや曲げを相殺することができる。しかも、中央の溝ｇから順番に凹む方向が逆になるように溝ｇが形成されているので、カソードＣの種板Ｓのそりや曲がりをより効果的に抑制できる。すると、種板Ｓの幅方向の凹凸を小さくすることができるので、カソード歪を抑制することができる。

以上のように溝付け部１０によって、カソード歪を抑制できる理由をより具体的に説明する。
まず、溝付けローラ対１１〜１３の鍔部１５〜１７によって溝ｇを形成する場合、鍔部１５〜１７から種板Ｓに対して、種板を挟んで変形させる力が加わる。この場合、種板Ｓは溝ｇが形成されるだけでなく、溝ｇの周囲の部分が傾いた状態となるように変形する（図１（Ｃ）のθ参照）。この傾きは、一方に凹んだ溝ｇの周囲と、他方に凹んだ溝の周囲で、逆方向に傾くことになる。すると、種板Ｓにおいて、隣接する溝ｇの凹む方向を逆方向にすれば、上述した溝ｇの周囲の傾きを相殺することができるので、カソード歪を小さくすることができる。

また、溝付け部１０では、隣接する一対の溝ｇ，ｇを、同一の溝付けローラ対１１〜１３によって形成するようになっている。種板Ｓは、その厚さや硬さが必ずしも均一ではないので、所望の深さや形状の溝ｇを形成するには、溝付けローラ対１１〜１３の鍔部１５〜１７によって種板Ｓを挟む力を調節する必要がある。この調節は溝付けローラ対１１〜１３毎に行うので、一の溝付けローラ対が種板Ｓを挟む力と他の溝付けローラ対が種板Ｓを挟む力を同じに調整することは難しい。すると、隣接する一対の溝ｇ，ｇを異なる溝付けローラ対で形成した場合、隣接する一対の溝ｇ，ｇにおいて、溝ｇを形成する際の力を適切に調整できない可能性が生じる。すると、隣接する一対の溝ｇ，ｇを形成した際の変形を相殺することが難しくなってしまう。したがって、種板Ｓの変形を抑制しカソード歪をより小さくする上では、隣接する一対の溝ｇ，ｇを、同一の溝付けローラ対１１〜１３によって形成することが望ましい。この場合、溝付けローラ対１１〜１３によって種板Ｓを挟む力を、隣接する一対の溝ｇ，ｇ同士で等しくすることもできるし、隣接する一対の溝ｇ，ｇ同士で一定量の差をつけることも可能となる。つまり、隣接する一対の溝ｇ，ｇの形状等に合わせて、溝付けローラ対１１〜１３によって種板Ｓを挟む力を適切に調整できる。しかも、隣接する一対の溝ｇ，ｇを同時に形成するので、溝ｇを形成する際の外乱（温度、気体雰囲気など）の影響を受けにくくなるので、カソード歪をより小さくすることが可能となる。

また、一対の鍔部１６ａ，１６ｂは、種板Ｓに吊り手ｓｈを取り付ける際に、一対の鍔部１６ａ，１６ｂによって形成された溝ｇ（隣接する溝ｇ）の間に取り付けられるように設けられている（図２および図３参照）。そして、一対の鍔部１６ａ，１６ｂによって、カソードビームＢと種板Ｓを連結する吊り手ｓｈの両側に位置する一対の溝ｇ，ｇを同時かつ逆方向に凹ませている。このため、一対の鍔部１６ａ，１６ｂによって形成された隣接する一対の溝ｇによって、吊り手ｓｈの両側に位置する領域における種板Ｓの曲がりを抑制することができる。つまり、吊り手ｓｈの右側の溝ｇによって吊り手ｓｈの右側領域の曲がりを抑制でき、吊り手ｓｈの左側の溝ｇは吊り手ｓｈの左側領域の曲がりを抑制できる。このため、吊り手ｓｈの近傍の曲がりを適切に抑制することができる。

種板Ｓは吊り手ｓｈで支えられているので、吊り手ｓｈの近傍は位置が決まるものの、吊り手ｓｈから遠くの部位は、種板Ｓを上から見ると位置のばらつきが大きく、このばらつきはカソード歪の増大に寄与する。吊り手ｓｈから遠くの部位は、種板Ｓの屈曲（溝ｇの周囲の傾き）に影響されて位置がばらつくが、屈曲の起点が支点となる吊り手ｓｈに近いほど、また、屈曲が大きいほど、吊り手ｓｈから遠くの位置は大きく左右される。つまり、カソード歪を小さくするためには、吊り手ｓｈの近傍では屈曲が小さいことが望ましい。このため、吊り手ｓｈに隣接する溝ｇについては、溝付けローラ対によって種板Ｓを挟む力が制約される。したがって、複数対の溝付けローラ対を使用する場合には、吊り手ｓｈを挟む溝ｇを同一の溝付けローラ対によって形成し、他の溝ｇは、他の溝付けローラ対によって形成することが望ましい。この場合、吊り手ｓｈを挟む溝ｇを形成する溝付けローラ対によって種板Ｓを挟む力を制限しても、他の溝ｇを形成する溝付けローラ対が種板Ｓを挟む力は自由に調整できるので、溝付けローラ対の本数が少なくてもカソード歪を小さくすることができるという利点が得られる。

なお、吊り手ｓｈを挟む溝ｇは互いに逆方向に凹んでいるが、同じ方向に凹ませるようにしてもよい。その場合でも、吊り手ｓｈを挟む各溝ｇと隣接する他の溝ｇが逆方向に凹んでいれば、カソード歪はある程度小さくすることができる。

（溝ｇの間隔）
種板Ｓに形成する隣接する溝ｇの間隔は、種板Ｓの幅方向の中央部分は広くして、幅方向の端部は狭くすることが望ましい。種板Ｓの幅方向の端部は、通電中に変形しやすい。しかし、溝ｇ間隔を狭くしておけば、変形を抑制することができる。例えば、種板Ｓの幅方向の端部における溝ｇの間隔を、種板Ｓの幅方向の中央部分の半分程度にしておけば、通電中にカソードＣの種板Ｓの曲がりやねじれを適確に抑制できる。

（溝形成の回数）
上記例では、種板Ｓに形成される溝ｇは、一つの溝ｇが一つの溝付けローラ対によって形成される場合を説明したが、複数の溝付けローラ対によって種板Ｓの同じ位置を複数回挟んで一つの溝ｇを成形してもよい。つまり、一つの溝ｇを複数の溝付けローラ対によって形成してもよい。しかし、一つの溝ｇを一つの溝付けローラ対だけで形成するようにした場合、各溝ｇには一回しか力が加わらないので、溝ｇに加わる力を一定に保つことが可能になる。すると、形成される溝ｇの溝深さや溝幅、溝の周囲の傾きなどのばらつきを抑えることができる。

（溝付けローラ対１１〜１３の配置について）
上記例では、溝付けローラ対１１〜１３によって、種板Ｓの幅方向の中央から側端縁に向かって順次溝ｇが形成される場合を説明した。このように複数の溝ｇを種板Ｓの中央部から順次両端縁に向かって形成すれば、種板Ｓに溝ｇを付けた際に発生する応力が中央部に残留することを防ぐことができる。すると、残留応力に起因する成形後の種板Ｓの変形を抑制できる。しかし、溝付けローラ対１１〜１３により種板Ｓに発生する応力が小さい場合などのように、残留応力に起因する成形後の種板Ｓの変形が小さいと考えられる場合には、溝付けローラ対１１〜１３によって溝ｇを形成する順番はとくに限定されない。

（溝付けローラ対の数について）
上記例では、３対の溝付けローラ対１１〜１３によって溝ｇを形成する場合を説明した。溝付けローラ対は、一対でもよいし、４対以上あってもよい。形成する溝ｇの数や種板Ｓの性質に合わせて、カソード歪が小さくなるように適宜設定すればよい。なお、溝付けローラ対を複数対設ければ、各溝付けローラ対が種板Ｓを挟む力を、溝毎に微調整することも可能となるので好ましい。

本発明のカソード仕上機を使用することによって、種板の変形を抑制できることを確認した。
実験は、図４（Ａ）に示す構造のカソード仕上機を使用し、使用する溝付けローラのみを変更して、カソードを形成し、そのカソードのカソード歪を確認した。

溝付けローラ対は３対であり（図１参照）、各溝付けローラ対における隣接する鍔部は、１１本の溝を、以下の位置に形成することができるように配置した。つまり、溝を、種板を８等分する位置に７本、１６等分する位置に両端辺から１本ずつ計２本、４０等分する位置に両端辺から１本ずつ計２本、の計１１本形成できるように鍔部を設けた。また、溝付けローラ対は、鍔部によって形成される各溝ｇの幅が５〜２０ｍｍ、深さが５ｍｍ以下となるように調節した。

種板には、純度９９．９９％の電気銅によって形成された種板を使用した。種板の寸法は、縦１０５０ｍｍ×横１０７０ｍｍ×厚さ０．６〜１．０ｍｍの平板状であった。
吊り手も、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。
なお、カソードビームは、３０×３０×１４００ｍｍのものを使用した。

カソード歪は、吊り手が取り付けられた種板にカソードビームを通し、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測定した。カソード歪は、図５に示すＸの値である。つまり、種板を板の端縁から見たときにおける種板の幅をレーザー式距離測定器（オムロン製 型番３Ｚ４Ｍ−Ｊ）によって測定し、カソード歪とした。

（実施例１）
実施例１では、図１に示す溝付けローラ対（３本の溝付けローラ対）を使用した。この溝付けローラ対では、鍔部は、３対の溝付けローラ対によって形成される溝が、種板の中央から外側へ向かって順次溝を形成するように溝付けローラ対に配置されている。しかも、各溝付けローラ対において、種板の中央に対して略線対称な位置に配置され、隣接する溝を形成するように複数の鍔部が並んで配置されている。
この溝付けローラ対を使用して、種板１００枚に溝を形成し、この１００枚の種板を用いて製造された１００枚のカソードについて、カソード歪Ｘを測定した。１００枚のカソード歪Ｘの平均値は１１．６ｍｍであった。
なお、種板における溝の周囲の曲がり角度θの大きさを観察したところ、各溝において、その曲がり角度θの大きさにはばらつきが見られた。しかし、吊り手の両側に形成されている２本の溝を比較したところ、一方の溝の曲がり角度θが大きいカソードは、例外なく、他方の溝も曲がり角度θが大きいことが確認された。したがって、吊り手の両側で、曲がりが相殺されて、変形を抑制できることが確認できた。

（実施例２）
実施例１に対して、種板に最初に接触する溝付けローラと最後に接触する溝付けローラを入れ替えた点以外は、実施例１と同様の方法でカソードを１００枚製造した。
得られたカソードについて、カソード歪Ｘを測定したところ、１００枚のカソード歪Ｘの平均値は１２．５ｍｍであった。
このことから、３つの溝を同じ面へ打ち出す条件、つまり、カソード歪Ｘが大きくなる条件で測定をおこなっても、２本目の溝付けローラによる溝の形成が、カソード歪Ｘの抑制に適していることが推測された。

（実施例３）
実施例１に対して、１本目の溝付けローラが３つの溝を同じ面へ打ち出すようにした点のみを変更した。つまり、図１（Ｃ）において、下面に突起が形成されるように１本目の溝付けローラで３つの溝を形成した以外は、実施例１と同様の方法でカソードを１００枚製造した。
得られたカソードについて、カソード歪Ｘを測定したところ、１００枚のカソード歪Ｘの平均値は、１４．２ｍｍであった。
このことから、３つの溝を同じ面へ打ち出す条件、つまり、カソード歪Ｘが大きくなる条件で測定をおこなっても、２本目の溝付けローラによる溝の形成が、カソード歪Ｘの抑制に寄与していることが確認された。

（比較例１）
実施例１に対して、溝付けローラＲが図６の形状である点のみ（つまり、鍔部の配置のみ）を変更して、他は実施例１と同様の方法でカソードを１００枚製造した。
得られたカソードについて、カソード歪Ｘを測定したところ、１００枚のカソード歪Ｘの平均値は１５．５ｍｍであった。
また、得られたカソードの溝の周囲の曲がり角度θの大きさを観察したところ、ばらつきが見られた点は実施例１と同様であるが、吊り手の両側の溝の曲がり角度θに関して、関連性は見られなかった。つまり、一方の溝について曲がり角度θが大きい場合でも、他方の溝については、曲がり角度θにはばらつきがあった、

以上の結果より、本発明のカソード仕上機のように、吊り手の両側の溝を一本の溝付けローラで同時に形成することによって、カソード歪Ｘを効果的に抑制できることが確認された。

本発明のカソード仕上機は、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 カソード仕上機
２ 内部応力除去部
１０ 溝付け部
１１ 溝付けローラ
１２ 溝付けローラ
１３ 溝付けローラ
１５ 鍔部
１６ 鍔部
１７ 鍔部
Ｃ カソード
Ｓ 種板
Ｂ カソードビーム
ｓｈ 吊り手
Ｘ カソード歪
ｇ 溝
θ 溝の周囲の曲がり角度

Claims (5)

1. 複数本の溝が形成された種板を有するカソードを形成するカソード仕上機であって、
   該カソード仕上機は、
   前記種板を挟んで溝を形成する鍔部を備えた一対の溝付けローラを有する溝付けローラ対を備えた溝付け部を備えており、
   該溝付け部の溝付けローラ対における一対の溝付けローラは、前記種板に複数本の溝を同時に形成する複数の鍔部を備えており、
   前記鍔部は、
   前記種板に形成される隣接する一対の溝間の部分が該種板において吊り手が取り付けられる部分となり、かつ、吊り手を挟む一対の溝が同時に形成されるように、前記一対の溝付けローラに設けられており、
   前記鍔部は、
   前記隣接する一対の溝を同時かつ両者が互いに逆方向に凹むように形成するものである
   ことを特徴とするカソード仕上機。
2. 前記溝付け部が、
   溝付けローラ対を複数備えており、
   各溝付けローラ対における一対の溝付けローラは、
   前記種板において、他の溝付けローラ対によって形成された溝と異なる位置に溝を形成するように鍔部が設けられている
   ことを特徴とする請求項１記載のカソード仕上機。
3. 前記複数の溝付けローラ対は、
   前記種板に形成される溝が、該種板の中央から側端縁に向かって順次形成されるように設けられている
   ことを特徴とする請求項２記載のカソード仕上機。
4. 複数本の溝が形成された種板を有するカソードを形成するカソード仕上機であって、
   該カソード仕上機は、
   前記種板を挟んで溝を形成する鍔部を備えた一対の溝付けローラを有する溝付けローラ対を備えた複数の溝付け部を備えており、
   該溝付け部の溝付けローラ対における一対の溝付けローラは、前記種板に複数本の溝を同時に形成する鍔部を備えており、
   該一対の溝付けローラに設けられた鍔部は、
   隣接する溝を同時かつ両者が互いに逆方向に凹むように形成するように設けられており、
   各溝付けローラ対における一対の溝付けローラは、
   前記種板において、他の溝付けローラ対によって形成された溝と異なる位置に溝を形成し、かつ、各溝を一回だけ溝付けするように鍔部が設けられている
   ことを特徴とするカソード仕上機。
5. 前記複数の溝付け部は、
   前記種板に形成される溝が、該種板の中央から側端縁に向かって順次形成されるように設けられている
   ことを特徴とする請求項４記載のカソード仕上機。

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