JP7259347B2

JP7259347B2 - アノード鋳型の水平度測定装置、および、電解用アノードの胴体鋳込み面の水平度調整方法

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Publication number: JP7259347B2
Application number: JP2019008648A
Authority: JP
Inventors: 史弥松浦; 明久谷; 晃也鈴江; 大河牧野
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2019-01-22
Filing date: 2019-01-22
Publication date: 2023-04-18
Anticipated expiration: 2039-01-22
Also published as: JP2020116598A

Description

本発明は、銅などの非鉄金属の電解精製で用いられる電解用アノードを鋳造する工程において、アノード鋳型の水平度、より具体的には、アノード鋳型の胴体鋳込み面の水平度を測定するための装置、および、該水平度測定装置を用いた電解用アノードの胴体鋳込み面の水平度調整方法に関する。

非鉄金属の精錬において、粗金属をアノード（陽極）とし、その金属塩の水溶液を電解質として電気分解を行い、カソード（陰極）に純度の高い金属を析出させる電解精製が行われる。

たとえば、銅の電解精製では、精製炉において粗銅を酸化精製および還元処理することにより得られた、純度約９９．５％の精製粗銅を板状に鋳造した銅板をアノードとして用いる。一方、カソードとしては、ＰＣ（パーマネントカソード：Permanent Cathode）法では、ステンレス製の薄板が、コンベンショナル法（種板法）では、高純度の銅からなる薄板状の種板が用いられる。アノードとカソードは、電解槽内に貯えられた電解液内に交互に浸漬される。この状態で、アノードとカソードの間に電圧を印加して、カソードの表面に銅を電着させることにより、純度が９９．９９％以上である電気銅が得られる。ＰＣ法では、後工程で電着した電気銅をステンレス製の薄板から剥ぎ取ることにより製品とする。一方、種板法では、電気銅はカソードの銅板そのままの状態で製品として出荷される。

銅の電解精製に用いられるアノードは、精製炉からの溶融粗銅（精製粗銅）を、たとえば、特開２０１５－１２３４５１号公報に記載されている、アノード鋳造機を使用して、鋳造することにより得られる。

図５に、特開２０１５－１２３４５１号公報に記載されている、従来のアノード鋳造機の１例を示す。アノード鋳造機１は、溶融金属供給部２と、１対の回転鋳造部３とにより構成される。溶融金属供給部２は、流し樋４、溜樋５、１対の計量樋６を備える。１対の回転鋳造部３は、溶融金属供給部２の溜樋５を挟んで配置され、それぞれ複数のアノード鋳型７とこれらのアノード鋳型７が載置されるターンテーブル８を備える。

流し樋４は、精製炉Ｆから排出された溶融金属を受け止めて、溜樋５に溶融金属を供給するように構成されている。溜樋５は、流し樋４から供給された溶融金属を一旦貯留した後、溶融金属を１対の計量樋６のそれぞれに交互に供給するように構成されている。１対の計量樋６は、溜樋５と１対の回転鋳造部３との間に配置され、それぞれに対応する回転鋳造部３のアノード鋳型７に対して溶融金属を供給するように構成されている。それぞれの計量樋６には、その重量を測定するための重量計９が備えられている。

図６に、従来使用されているアノード鋳型７の１例を示す。アノード鋳型７は、鋳造する電解用アノードの平板のアノード胴体に対応する胴体鋳込み面１０と、アノード胴体を電解槽へ懸下し、かつ、電解用の配線に接続される耳部に対応する耳部鋳込み面１１と、これらの外周に存在する外枠部１２とを備える。

電解精製では、電解槽中に垂直に吊り下げられた状態で、電解用アノードとカソードとの間の距離すなわち面間距離が、向かい合う電解用アノードとカソードのいずれの部分においても一定の範囲内で等しくなるよう調整されていることが、安定的な操業に必要とされる。すなわち、電解用アノードのアノード胴体の上部と下部の間において、その厚みに差が生じると、電解槽内でアノードとカソード間の距離に差が生じ、電極距離の短い場所で電着量が局所的に増大して、ショートが発生する。また、アノード胴体の上部の厚みがアノード胴体の下部の厚みに比べて薄い場合には、電解精製工程の終盤において、電槽内でアノード胴体の下部を支えるに足る強度がアノード胴体の上部に残る程度で電解を終わらせる必要が生ずる。

このため、アノード胴体の厚みは、均一であること、特にその上下方向に関して均一であることが重要となる。アノード鋳造工程において、アノード胴体の厚みが均一である電解用アノードを製造するためには、アノード鋳型７の胴体鋳込み面１０を水平に保って、湯面から胴体鋳込み面１０までの深さを、どの位置においても同じにする必要がある。

ここで、回転鋳造部３に設置されたアノード鋳型７は、注湯により蓄積される熱応力によって変形し(歪み)、胴体鋳込み面１０の水平度が変わってしまうため、頻繁に胴体鋳込み面１０の水平度を確認し、胴体鋳込み面１０の水平度に応じて、たとえば所定厚さの鉄板などからなる水平調整治具、あるいは、特開２００９－０４５６４７号公報に記載されている水平調整治具を用いて、アノード鋳型７の胴体鋳込み面１０が水平となるように調整することが必要とされる。

アノード鋳型の胴体鋳込み面の水平度は、通常、注湯前に胴体鋳込み面の水平度を目測あるいは気泡式水準器による測定結果により判断している。しかしながら、目測による水平度の調整には看過できない誤差が生ずる可能性があり、電解用アノードの変形誤差が大きくなってしまうという問題がある。一方、気泡式水準器による測定には熟練を要する。また、アノード鋳型７は熱容量が大きいので冷めがたく、アノード鋳型７の歪みについて気泡式水準器を用いて測定するには、アノード鋳型７が十分に冷えるまで待たなければならない。このため、アノード鋳型７の歪みを測定できる時間は限られてしまう、また、アノード鋳型７の歪みを頻繁に測定することが難しいという問題もある。

特開平０５－２７７７０６号公報には、無接触式距離センサを利用した水平度測定装置が開示されている。この水平度測定装置を用いる場合には、鋳造時に飛散した熔湯に由来する粉塵や、蒸発する冷却水に由来し、胴体鋳込み面１０の上に浮遊している蒸気（霧）が消散するまで待つ必要がある。また、水平度測定装置の受感部が粉塵や結露で誤動作するといった問題もある。

特開２０１５－１２３４５１号公報特開２００９－０４５６４７号公報特開平０５－２７７７０６号公報

本発明の目的は、アノード鋳型の温度に拘わらず、アノード鋳型の胴体鋳込み面の水平度を簡便に測定することを可能とするアノード鋳型の水平度測定装置を提供することにある。また、本発明の目的は、前記水平度測定装置を用いて、アノード鋳型の胴体鋳込み面の水平度を簡便に測定し、かつ、該胴体鋳込み面の水平度を調整することを可能にする方法を提供することにある。

本発明は、アノード鋳型の胴体鋳込み面の水平度を測定する水平度測定装置に関する。特に、本発明の水平度測定装置は、
前記胴体鋳込み面の一部に接触する、耐熱性を有する、第１接触部と、
第１接触部とは離間して配置され、前記胴体鋳込み面の別の一部に接触する、耐熱性を有する、第２接触部と、
第１接触部と第２接触部との間に伸長し、第１接触部および第２接触部がそれぞれ取り付けられ、かつ、測定面を形成する、橋部と、
前記橋部に支持され、かつ、前記測定面の水平方向に対する水平度を定量化する角度検出部と、
を備えることを特徴とする。

第１接触部および第２接触部が、アルミナ製であることが好ましい。

前記橋部と前記角度検出部は、一体に構成されることができ、あるいは、別体に構成され、前記角度検出部が、前記橋部に取り付けられている構造からなることもできる。

前記角度検出部、あるいは、前記橋部と前記角度検出部の組合せとして、デジタル水平器を用いることができる。

本発明は、アノード鋳型の胴体鋳込み面の水平度を調整する方法に関する。特に、本発明のアノード鋳型の胴体鋳込み面の水平度調整方法は、本発明の水平度測定装置を、少なくとも第１接触部と第２接触部が、前記胴体鋳込み面のうち、少なくとも得られる電解用アノードの上下方向に関して離間するように、前記胴体鋳込み面に載置し、前記角度検出部により、前記胴体鋳込み面の水平度を測定する工程と、前記胴体鋳込み面の水平度の測定値と、前記胴体鋳込み面の水平度の目標値との差が所定の許容範囲から外れる場合に、前記差が前記許容範囲内となるように、好ましくは前記差が概ねゼロとなるように、前記アノード鋳型の前記電解用アノードの上下方向に関する一端または他端において、前記差に応じた合計厚みの水平調整治具を追加または除去することを特徴とする。

前記水平度の測定の前に、離型剤を用いた鋳造により得られた電解用アノードの剥ぎ取り後のアノード鋳型の胴体鋳込み面および耳部鋳込み面を含む鋳込み面に、清掃用離型剤として硫酸バリウムを散布したうえで、溶融金属を前記アノード鋳型の鋳込み面に注湯し、該溶融金属を凝固させ、凝固した金属を前記離型剤と前記清掃用離型剤とともに剥ぎ取ることにより、前記鋳込み面を清掃する工程をさらに備えることが好ましい。

本発明により、アノード鋳型の胴体鋳込み面の水平度をより簡便かつ頻繁に測定することができる。このため、アノード鋳型の胴体鋳込み面の水平度を適宜かつ適切に調整することが可能となり、電解用アノードの上部と下部の厚みの誤差を低減させて、銅を含む非鉄金属の電解精製工程で用いる電解用アノードを適切な寸法で作製することが可能となる。したがって、電解工程において、電解用アノードのアノード胴体の厚みの差に起因するショートの発生や電解用アノードの強度の低下が効果的に防止され、十分な電解を行うことが可能となる。このように、本発明は、銅を含む非鉄金属の電解精製における効率化に大きく寄与するものである。

図１は、本発明の水平度測定装置の１実施形態の１例を示す、正面図である。図２は、本発明の対象となるアノード鋳型の１例について、水平度測定の基準点とともに示す、正面図である。図３は、本発明の水平度測定装置の１実施形態の１例を、アノード鋳型の１例に配置した状態を示す、断面図である。図４は、本発明の水平度測定装置を用いて測定したアノード鋳型の胴体鋳込み面の水平度と、アノード鋳型で鋳造された電解用アノードのアノード胴体の上部の厚みと下部の厚みの差との関係を示すグラフである。図５は、従来のアノード鋳造機の１例を示す、概略平面図である。図６は、従来のアノード鋳型の１例を示す、正面図である。

（１）水平度測定装置
本発明の第１の態様は、アノード鋳型の胴体鋳込み面の水平度を測定する水平度測定装置に関する。

本発明の対象となる、アノード鋳型７は、図６に示す従来のアノード鋳型と同様であり、図２に示すように、電解用アノードのアノード胴体に対応する胴体鋳込み面１０と、電解用アノードの耳部に対応する耳部鋳込み面１１と、これらの外周に存在する外枠部１２とを備える。

アノード鋳型７の形状およびサイズについては任意であり、本発明がこれらにより限定されることはない。通常、アノード鋳型７の大きさは、得られる電解用アノードの上下方向（図２の上下方向、図３の左右方向）に関する長さが１２００ｍｍ～１５００ｍｍ程度、幅方向（図２の左右方向）に関する長さも１２００ｍｍ～１５００ｍｍ程度、厚さ方向（図３の上下方向）に関する長さが４００ｍｍ～８００ｍｍ程度である。

また、注湯部を構成する胴体鋳込み面１０と耳部鋳込み面１１のうちの胴体鋳込み面１０については、得られる電解用アノードの上下方向に関する長さが８００ｍｍ～１１００ｍｍ程度、幅方向に関する長さが８００～１１００ｍｍ程度、深さ（アノード鋳型７の厚さ方向一端面から胴体鋳込み面１０までの長さ）は、１００ｍｍ～２００ｍｍ程度である。

本発明の水平度測定装置の１例として、図１に、デジタル水平器１７を用いた水平度測定装置１３を示す。本例の水平度測定装置１３は、角度検出部を構成するデジタル水平器１７とは別に、デジタル水平器１７により角度が測定される測定面を有する形鋼材（図示の例ではアングル）により構成される橋部１６と、デジタル水平器１７が固定された橋部１６を、アノード鋳型７の胴体鋳込み面１０に載置するための脚部として機能する、耐熱性を有する第１接触部１４と第２接触部１５とを備えることに特徴がある。

より具体的には、水平度測定装置１３は、アノード鋳型７の胴体鋳込み面１０の一部に接触する、耐熱性を有する、第１接触部１４と、第１接触部１４とは離間して配置され、胴体鋳込み面１０の別の一部に接触する、耐熱性を有する、第２接触部１５とを備える。

第１接触部１４および第２接触部１５を備えることで、角度検出部（デジタル水平器）１７および測定面を有する橋部（形鋼材）１６を、アノード鋳型７の胴体鋳込み面１０に直接押し付ける必要がなくなる。これにより、橋部１６の測定面が胴体鋳込み面１０に存在する凹凸の影響を受けて傾斜したりすることが防止され、角度検出部１７が測定時に胴体鋳込み面１０に存在する凹凸を拾うことなく、胴体鋳込み面１０の水平度を適切に測定することが可能となる。また、アノード鋳型７が十分に冷えない状態においても、アノード鋳型７の胴体鋳込み面１０の水平度の測定が可能となる。

この観点から、第１接触部１４および第２接触部１５として、耐熱温度が５００℃以上、好ましくは９００℃以上、より好ましくは１２００℃以上である、耐熱性部材が用いられる。また、第１接触部１４および第２接触部１５を、熱絶縁性を有する部材により構成することが好ましい。これにより、第１接触部１４および第２接触部１５から角度検出部１７に伝わる熱で、角度検出部１７が破壊ないしは故障してしまうことを防止して、アノード鋳型７がより冷めていない状態での、胴体鋳込み面１０の水平度の測定が可能となる。このような耐熱性および熱絶縁性を備えた部材として、セラミックス製の部材を挙げることができる。セラミックス製の部材のうち、特に、アルミナ（耐熱温度：１３００℃～１６００℃、熱伝導率：３０Ｗｍ^－１Ｋ^－１）製の部材を用いることが、コストや入手容易性の観点からも好ましい。ただし、その他にも、ステンレス、鉄、銅などの耐熱性を有する金属製の部材も用いることができる。

第１接触部１４および第２接触部１５を構成するアルミナを含むセラミックス製、あるいは、金属製の部材の形状およびサイズについては、水平度測定装置１３を鋳込み面上に安定的に配置することができる限り、任意である。すなわち、水平度測定装置１３を構成する、橋部１６および角度検出部１７の形状およびサイズに応じて、適宜決定される。たとえば、第１接触部１４および第２接触部１５を構成する部材の形状としては、前記鋳込み面との接触部の面積を大きくする観点からは、直方体、立方体などを採用することが好ましい。すなわち、平板状の板材、特にアルミナ製の板材を用いることが好ましい。一方、胴体鋳込み面１０および耳部鋳込み面１１に、離型剤として散布された粘土が多く残留している場合には、板材のうち、前記鋳込み面と接触する底面の一部に尖った形状の歯部あるいは鋲などの離型剤を貫通する部材を設ける、あるいは、該底面全体を角錐あるいは円錐状の尖った形状を採用することもできる。このような構造により、残留した粘土などの離型剤の厚みにより生じた凹凸により測定値が左右されることが防止でき、さらには、部材の熱絶縁性を向上させることもできる。このように、第１接触部１４および第２接触部１５の構造は、安定性と残留する離型剤の厚みなどを考慮して、適宜決定される。

第１接触部１４と第２接触部１５とは、水平度測定装置１３の設置場所から橋部１６および角度検出部１７までの高さが長さ方向で同一となるように、互いに同じ形状および同じサイズを有することが好ましい。

本発明の水平度測定装置１３は、第１接触部１４と第２接触部１５との間に伸長し、第１接触部１４および第２接触部１５がそれぞれ取り付けられ、かつ、測定面を形成する、橋部１６を備える。

橋部１６を備えることで、角度検出部の種類、形状およびサイズに拘わらず、アノード鋳型７の胴体鋳込み面１０の水平度を適切に測定可能とする測定面が提供される。すなわち、橋部１６は、角度検出部の長さを延長する機能と、測定面を提供する機能とを有する。

橋部１６としては、測定面を備え、かつ、所定長さを有する限り、たとえば、形鋼材、鋼管、金属製で中空状のパイプ、金属製で中実状の棒材などを用いることができる。橋部１６として形鋼材を用いる場合、その断面形状は、Ｌ形（アングル）、Ｈ形、溝形、Ｚ形などの断面形状とすることができる。本例では、橋部１６としてアングルが用いられている。

橋部１６の長さは、測定したい平面の大きさに応じて設定される。電解用アノードのアノード胴体の厚みが一定範囲に収まるように鋳造するという見地からすると、対応する平面は胴体鋳込み面１０であるので、胴体鋳込み面１０の上下方向の長さに応じて、橋部１６の長さを設定することができる。このとき橋部１６の長さは、アノード鋳型７の胴体鋳込み面１０の電解用アノードの上下方向に関する長さ、あるいは、その対角線の長さを最大長さとすることになる。このように、第１接触部１４と第２接触部１５との間に掛け渡される橋部１６が胴体鋳込み面１０の上下方向に関する長さに合っていることにより、胴体鋳込み面１０全体の平均的な水平度を水平度測定装置１３により１回で測定することが可能となる。

たとえば、胴体鋳込み面１０についての電解用アノードの上下方向に関する長さが８００ｍｍである場合には、橋部１６の長さは７００ｍｍ～７５０ｍｍ程度であることが好ましく、胴体鋳込み面１０の上下方向の長さが１１００ｍｍである場合には、橋部１６の長さは１０００ｍｍ～１０５０ｍｍ程度であることが好ましい。橋部１６の幅については、第１接触部１４および第２接触部１５を取り付けることが可能であり、かつ、角度検出部１７を安定的に載置可能であれば、任意に設定することができる。

本発明の水平度測定装置１３は、橋部１６に支持され、かつ、橋部１６の前記測定面の水平度を定量化する角度検出部１７を備える。

角度検出部１７としては、アノード鋳型７の胴体鋳込み面１０の水平方向に対する傾斜角度を測定可能な水平器あるいは水準器であれば、いずれも採用可能であるが、デジタル水平器を用いることが好ましい。本発明の水平度測定装置１３は、アノード鋳型７の温度が十分に低下していない状態で、測定者がアノード鋳型７の上に乗って、アノード鋳型７の胴体鋳込み面１０に静置して測定することから、デジタル画面に瞬時に測定値が表示されるデジタル水平器を適用することが好ましい。デジタル水平器の水平精度は、±０．１度、より好ましくは±０．０５度である。デジタル水平器としては加速度センサないしは気泡管を用いたものを採用することが、使用環境との関係から好ましい。

入手可能なデジタル水平器の長さは、２００ｍｍ～６００ｍｍ程度であるが、本発明はこれに限定されることはない。すなわち、測定に寄与する実質的な長さは、第１接触部と第２接触部の間の距離により定められるが、この距離は、デジタル水平器とは独立して橋部１６の長さにより決定される。

なお、デジタル水平器の長さが、アノード鋳型７の胴体鋳込み面１０の電解用アノードの上下方向に関する長さと同程度の長さを有する場合には、橋部１６を省略して、デジタル水平器に対して、第１接触部および第２接触部を直接取り付けることも可能である。この場合には、デジタル水平器の筐体が橋部１６を構成するものとして解釈される。

デジタル水平器の最大長さは、アノード鋳型７の胴体鋳込み面１０の電解用アノードの上下方向に関する長さ、あるいは、その対角線の長さまでとすることが好ましい。

本発明の水平度測定装置１３を構成する部材は、それぞれ適切な取り付け手段により、相互に固定される。取り付け手段は、任意であり、所定の耐熱性を有する接着剤、両面テープ、金属製のボルトとナットの組合せなどの締結具を用いることができる。相互に取り外し可能として、適宜、橋部の長さや第１接触部および第２接触部を構成する部材の形状などを簡易に交換可能とする観点から、所定の耐熱性を有する両面テープを用いることが好ましい。

（２）アノード鋳型の胴体鋳込み面の水平度の調整方法
本発明のアノード鋳型の胴体鋳込み面の水平度調整方法は、アノード鋳型７の胴体鋳込み面１０の水平度を測定するに際して、本発明の水平度測定装置１３を用いることを特徴とする。

具体的には、図３に示すように、使用者は、水平度測定装置１３を、第１接触部１４と第２接触部１５が、胴体鋳込み面１０のうち、得られる電解用アノードの上下方向に関して離間するように、胴体鋳込み面１０に載置する。なお、電解用アノードの左右方向に関しては、第１接触部１４と第２接触部１５が離間していてもしていなくてもよい。すなわち、水平度測定装置１３を、得られる電解用アノードの上下方向あるいは対角線方向に配置することができる。

第１接触部１４と第２接触部１５の配置は、あらかじめ定めた基準点に、あるいは基準点間を結んだ線分上の点に定めることにより、位置の偏りや位置の変化が測定値に与える影響を抑制することができる。基準点としては、図２に示す、胴体鋳込み面１０上のＡ～Ｄの４箇所が好ましい。基準点Ａ～Ｄは、胴体鋳込み面１０を囲む四辺の端部に相当し、この間に胴体鋳込み面１０のうちの主要部（得られる電解用アノードのうちのアノード胴体の厚さに均一性が要求される部分に相当する部分）が納まるためである。基準点Ａ～Ｄは、隣接する胴体鋳込み面１０の二辺のいずれもから、３０ｍｍ～８０ｍｍ程度とすることが好ましく、たとえば５０ｍｍだけ離れた位置とする。ただし、基準点ＡおよびＣについては、胴体鋳込み面１０の上側は、耳部鋳込み面１１とあまり段差なく連続しているため、胴体鋳込み面１０の上辺および耳部鋳込み面１１の境界線から所定長さだけ離れた位置とする。

水平度測定装置１３の第１接触部１４と第２接触部１５との間の長さが、それぞれ胴体鋳込み面１０上の基準点ＡとＢの間、および、基準点ＣとＤの間の距離に対応するように、水平度測定装置１３は、予め構成されている。よって、使用者は、たとえば、第１接触部１４が基準点Ａに、第２接触部１５が基準点Ｂに、それぞれ位置するように、水平度測定装置１３を胴体鋳込み面１０に載置し、基準点ＡとＢの間の水平度を測定し、デジタル水平器１７の測定値を読み込む。次に、第１接触部１４が基準点Ｃに、第２接触部１５が基準点Ｄに、それぞれ位置するように、水平度測定装置１３を胴体鋳込み面１０に載置し基準点ＣとＤの間の水平度を測定し、デジタル水平器１７の測定値を読み込む。

代替的に、水平度測定装置１３の第１接触部１４と第２接触部１５との間の長さが、胴体鋳込み面１０の対角線に実質的に相当する距離、すなわち、それぞれ胴体鋳込み面１０上の基準点ＡとＤの間、および、基準点ＣとＢの間の距離に対応するように、水平度測定装置１３を予め構成して、基準点ＡとＤの間および基準点ＣとＢの間の水平度を測定することもできる。

図４に、複数のアノード鋳型７について、鋳型の水平度と得られる電解用アノードのアノード胴体の厚みとの関係の１例を示す。横軸である鋳型の水平度は、本発明の水平度測定装置１３を用いて測定した、胴体鋳込み面１０の基準点ＡとＢの間、および、基準点ＣとＤの間の傾きとして表した。横軸である上下厚み差は、本発明の水平度測定装置１３を用いて水平度を測定した複数のアノード鋳型７を用いて鋳造して得た電解用アノードについて、キャリパゲージを用いてアノード胴体の上部の厚みとアノード胴体の下部の厚みをそれぞれ計測し、アノードの上部厚みから下部厚みを差し引いたものである。

なお、この例では、基準点ＡおよびＣは、図２に示すように、鋳込み面全体の上端縁である耳部鋳込み面１１の上端縁から３００ｍｍ離れた位置で、胴体鋳込み面１０の側端縁より５０ｍｍ離れた位置に設定されている。また、基準点ＢおよびＤは、胴体鋳込み面１０の下端縁および側端縁よりそれぞれ５０ｍｍ離れた位置に設定されている。

図４に示すグラフから理解されるとおり、アノード鋳型７の胴体鋳込み面１０の水平度と、アノード胴体の上部の厚みと下部の厚みとの差とは、相関関係を有する。このことから、電解用アノードに求められるアノード胴体の上部の厚みと下部の厚みとの差に関する目標値と、アノード鋳型７の実際の上部位置と下部位置との差（歪み）との関係を、アノード鋳型７の胴体鋳込み面１０の水平度に関する測定値から推測することが可能となる。

図４に示した例では、同じ胴体鋳込み面１０の水平度において、電解用アノードのアノード胴体の上部の厚みと下部の厚みとの差は±１．５ｍｍの範囲に収まっている。たとえば、アノード鋳型７の胴体鋳込み面１０の水平度が０．１度の場合、電解用アノードのアノード胴体の上部の厚みと下部の厚みとの差は、－０．５ｍｍ～２．５ｍｍの範囲に収まる。電解用アノードのアノード胴体の上部の厚みと下部の厚みとの差の目標値が、得られる電解用アノードにおけるショートの発生あるいは切れ込みの発生を防止する観点から、３ｍｍ以下に設定されている場合に、図４に示した例では、アノード鋳型７の胴体鋳込み面１０の水平度が０．２度以上となると、電解用アノードのアノード胴体の上部の厚みと下部の厚みとの差が目標値の３ｍｍを超える可能性があるため、胴体鋳込み面１０の水平度が０．１５度以下、好ましくは０．１度以下、さらに好ましくはゼロもしくはゼロ近傍となるように、アノード鋳型７の傾きを調整する。これにより、電解用アノードのアノード胴体の上部の厚みと下部の厚みとの差が３ｍｍ以下となり、その結果、アノード鋳型７の胴体鋳込み面１０における湯面から胴体鋳込み面１０までの距離が、電解用アノードのアノード胴体の上下方向にわたって、概ね均一（またはわずかな差のみ）となるため、凝固して得られる電解用アノードの形状が良好となる。

一方、胴体鋳込み面１０の水平度の測定値と、胴体鋳込み面１０の水平度の目標値との差が、所定の許容範囲から外れる場合、たとえば、目標値が０．１５度以下で許容幅が±０．０５度の場合、測定値が０．２０度を超えたときに、アノードの上下方向に関する傾きを調整する。より具体的には、目標値との差が許容幅に収まるように、さらには、胴体鋳込み面１０の水平度が前記目標値である０．１５度以下、好ましくは胴体鋳込み面１０の水平度がゼロあるいは概ねゼロとなるように、アノードの上下方向に関するアノード鋳型７の一端または他端において、前記差に応じた合計厚みの水平調整治具を追加または除去する。

水平調整治具としては、ターンテーブル８上にアノード鋳型７を載置するための架台とアノード鋳型７の背面（胴体鋳込み面１０および耳部鋳込み面１１とは逆側の面）との間に挿入可能な所定厚さの鉄板あるいはステンレス板があり、これらの治具を複数枚用意しておき、調整する角度に応じた枚数だけこれらの治具を挿入または取り出す。あるいは、特開２００９－０４５６４７号公報に記載されたような水平調整治具を用いることもできる。

（３）電解用アノードの製造方法
本発明の水平度測定装置を用い、本発明のアノード鋳型の胴体鋳込み面の水平度を調整する方法が適用された、電解用アノードの製造方法は、従来と同様に、たとえば図５に記載されたアノード鋳造機１を用いて実施される。具体的には、溶融金属は、精製炉Ｆから流し樋４を介して溜樋５に供給され、溜樋５で一旦貯留された後、計量樋６に供給されて、計量樋６を介して、回転鋳造部３の架台上に載置されたアノード鋳型７に一定量ずつ注湯される。

アノード鋳型７に供給された溶融金属は、回転鋳造部３で、冷却により凝固し、凝固した電解用アノードはアノード鋳型７より剥ぎ取られる。電解用アノードが剥ぎ取られた後、次の鋳込みのために、胴体鋳込み面１０および耳部鋳込み面１１に離型剤が散布され、アノード鋳型７は、再度、溶融金属の供給位置に送られる。

この際、アノード鋳型７の胴体鋳込み面１０および耳部鋳込み面１１には、溶融金属の注湯前に離型剤が散布される。離型剤として、粘土または硫酸バリウム（バライト）などが使用される。特に、粘土はコストが低く入手が容易であることから一般的に使用されている。これらの離型剤は、鋳造後に得られた電解用アノードをアノード鋳型７から剥ぎ取る際に、同時に除去されるが、離型剤として粘土を用いた場合には、粘土が一定量は残留する。

本発明のアノード鋳型の胴体鋳込み面の水平度を調整する方法が適用された電解用アノードの製造方法では、離型剤の種類に拘わらず、回転鋳造部３で使用中であって、鋳造により得られた電解用アノードの剥ぎ取り後のアノード鋳型７の胴体鋳込み面１０および耳部鋳込み面１１を含む鋳込み面に、清掃用離型剤として硫酸バリウムを散布し、溶融金属をアノード鋳型７の鋳込み面に注湯し、この溶融金属を凝固させ、凝固した金属を使用されていた離型剤と前記清掃用離型剤とともに剥ぎ取ることにより、前記鋳込み面を清掃する工程を経た後、本発明のアノード鋳型の胴体鋳込み面の水平度調整方法により、アノード鋳型７の胴体鋳込み面１０の水平度を調整することが好ましい。

これにより、アノード鋳型７を必要以上に冷やすことなく、アノード鋳造機１の運転中において、任意のアノード鋳型７の胴体鋳込み面１０の水平度を正確に測定し、その測定結果に応じて、アノード鋳型７の傾きを適宜調整することが可能となる。

特に、離型剤として粘土が使用されている場合、電解用アノードの剥ぎ取り後に粘土が残留し、基準点Ａ～Ｄを含む胴体鋳込み面１０上に粘土の厚みに応じて凹凸が生ずる場合がある。第１接触部及び第２接触部の形状に関する工夫により、基準点Ａ～Ｄに存在する凹凸から測定値に対する影響を回避することも可能であるが、任意のアノード鋳型７に対して、胴体鋳込み面１０に対する清掃を行って粘土を可能な限り除去する工程を別途設けることにより、前記凹凸の測定値に対する影響を排除することがより好ましい。

清掃用離型剤として、硫酸バリウム（バライト）を用いることにより、清掃工程で凝固した金属を剥ぎ取る際に、この金属および硫酸バリウムとともに、粘土などの離型剤の残留量を低減させることができる。

銅の電解精製に用いられる電解用アノードを鋳造する工程において使用されているアノード鋳型７について、本発明を適用して、その胴体鋳込み面１０の水平度を測定した。使用前におけるアノード鋳型７については、得られる電解用アノードの上下方向に関する長さが１４００ｍｍであり、幅方向に関する長さが１４００ｍｍであり、厚さ方向に関する長さは７００ｍｍであった。アノード鋳型７の胴体鋳込み面１０については、得られる電解用アノードの上下方向に関する長さが１０００ｍｍ、幅方向に関する長さが１０００ｍｍであり、深さ（アノード鋳型７の正面（横置きで配置状態での上面）から胴体鋳込み面１０までの長さ）は１５０ｍｍであった。胴体鋳込み面１０は、上部側左右端部において耳部鋳込み面１１に連続する構造を有していた。

基準点ＡおよびＣは、耳部鋳込み面１１の上端縁から３００ｍｍ（胴体鋳込み面１０と耳部鋳込み面１１の境界線から５０ｍｍ）、左端縁あるいは右端縁から５０ｍｍだけ離れた位置に設定した。基準点ＢおよびＤは、胴体鋳込み面１０の下端縁および左端縁あるいは右端縁からそれぞれ５０ｍｍだけ離れた位置に設定した。基準点ＡとＢの間および基準点ＣとＤの間の距離はそれぞれ９００ｍｍであった。

胴体鋳込み面１０の水平度の測定には、図１に示すような加速度センサ式のデジタル水平器（ムラテックＫＤＳ株式会社製、ＤＬ－６０１Ｐ）を用いた水平度測定装置１３を用いた。角度検出部１７であるデジタル水平器は、長さ６００ｍｍ×幅６５ｍｍ×奥行２７ｍｍであった。橋部１６である形鋼材としては、アングルを用いた。アングル１６は、長さ９００ｍｍ×幅５０ｍｍ×奥行５０ｍｍであった。第１接触部１４および第２接触部１５には、長さ２５ｍｍ×幅１２．５ｍｍ×奥行２５ｍｍのアルミナ板を用いた。アングル１６の平面の長さ方向中央部に、３Ｍ（登録商標）高耐熱両面粘着テープ（スリーエムジャパン株式会社製、９０７７）を用いてデジタル水平器１７を取り付けるとともに、アングル１６の底面の長さ方向両端部に、高耐熱両面粘着テープを用いて、第１接触部１４および第２接触部１５の長さ２５ｍｍ×奥行２５ｍｍの面を取り付けた。

図５に示す、アノード鋳造機１を用い、離型剤として粘土を使った鋳造により電解用アノードを得る工程を複数回実施した後、１４枚の使用中のアノード鋳型７からそれぞれ電解用アノードを剥ぎ取った後、アノード鋳型７の胴体鋳込み面１０および耳部鋳込み面１１を含む鋳込み面に、清掃用離型剤として硫酸バリウム１５０ｇ／枚を散布し、その後、溶融銅をアノード鋳型７の鋳込み面に注湯し、溶融銅を凝固させ、凝固した銅を剥ぎ取ることで、粘土および硫酸バリウムも除去する、清掃工程を実施した。

その後、１４枚のアノード鋳型７について、水平度測定装置１３を用いて、胴体鋳込み面１０の水平度を、基準点ＡとＢの間および基準点ＣとＤの間でそれぞれ測定した。また、剥ぎ取った電解用アノードのアノード胴体について、キャリパゲージを用いて、基準点Ａ～Ｄに対応する位置の厚さを測定した。

図４に、これらの測定により得られた、胴体鋳込み面１０の基準点ＡとＢの間、および、基準点ＣとＤの間の水平度（傾き）と、電解用アノードのアノード胴体の上部の厚みと下部の厚みとの差（基準点Ａにおける厚みと基準点Ｂにおける厚みの差、および、基準点Ｃにおける厚みと基準点Ｄにおける厚みの差）との関係を示す。

胴体鋳込み面１０の基準点ＡとＢの間、および、基準点ＣとＤの間の水平度が０．２度以上であったアノード鋳型７については、水平調整治具としての鉄板を用いて、アノード鋳型７の電解用アノードの上下方向に関する傾きを調整した。その後、通常の操業により、電解用アノードを鋳造により得たところ、いずれの電解用アノードも、そのアノード胴体の上部の厚みおよび下部の厚みは良好であった。

１アノード鋳造機
２溶融金属供給部
３回転鋳造部
４流し樋
５溜樋
６計量樋
７アノード鋳型
８ターンテーブル
９重量計
１０胴体鋳込み面
１１耳部鋳込み面
１２外枠部
１３水平度測定装置
１４第１接触部
１５第２接触部
１６アングル（橋部）
１７デジタル水平器（角度検出部）
Ｆ精製炉

Claims

アノード鋳型の胴体鋳込み面の水平度を測定する水平度測定装置であって、
前記胴体鋳込み面の一部に接触する第１接触部と、
第１接触部とは離間して配置され、前記胴体鋳込み面の別の一部に接触する第２接触部と、
第１接触部と第２接触部との間に伸長し、第１接触部および第２接触部がそれぞれ取り付けられ、かつ、測定面を形成する、橋部と、
前記橋部に支持され、かつ、前記測定面の水平方向に対する水平度を定量化する角度検出部と、
を備え、
第１接触部および第２接触部が、ステンレス、鉄、および銅のいずれかである金属製、または、セラミックス製であり、
第１接触部および第２接触部のうち、前記胴体鋳込み面と接触する底面の一部に、尖った形状を有する部材を設けるか、または、該底面全体が、角錐若しくは円錐状の尖った形状を有することを特徴とする、水平度測定装置。
第１接触部および第２接触部が、アルミナ製である、請求項１に記載の水平度測定装置。
前記角度検出部、あるいは、前記橋部と前記角度検出部の組合せとして、デジタル水平器が用いられている、請求項１または２に記載の水平度測定装置。
アノード鋳型の胴体鋳込み面の水平度を調整する方法であって、
請求項１～３のいずれかに記載の前記水平度測定装置を、少なくとも第１接触部と第２接触部が、前記胴体鋳込み面のうち、少なくとも得られる電解用アノードの上下方向に関して離間するように、前記胴体鋳込み面に載置し、前記角度検出部により、前記胴体鋳込み面の水平度を測定し、
前記胴体鋳込み面の水平度の測定値と、前記胴体鋳込み面の水平度の目標値との差が所定の許容範囲から外れる場合に、前記差が前記許容範囲内となるように、前記アノード鋳型の前記電解用アノードの上下方向に関する一端または他端において、前記差に応じた合計厚みの水平調整治具を追加または除去する、
ことを特徴とする、アノード鋳型の胴体鋳込み面の水平度を調整する方法。
前記水平度の測定の前に、離型剤を用いた鋳造により得られた電解用アノードの剥ぎ取り後のアノード鋳型の胴体鋳込み面および耳部鋳込み面を含む鋳込み面に、清掃用離型剤として硫酸バリウムを散布したうえで、溶融金属を前記アノード鋳型の鋳込み面に注湯し、該溶融金属を凝固させ、凝固した金属を前記離型剤と前記清掃用離型剤とともに剥ぎ取ることにより、前記鋳込み面を清掃する工程をさらに備える、請求項４に記載のアノード鋳型の胴体鋳込み面の水平度を調整する方法。