JPH0732090A - アノードの冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 銅アノードの鋳造工程において、アノードの
温度降下を自動制御が適用可能な方法で制御して、アノ
ードの形状を良好に保つ様なアノードの冷却方法を提供
する。 【構成】 鋳込時の溶湯温度と、鋳型中のアノードをそ
のショルダー部側を押し上げる最初の位置のアノード表
面温度の差が３００℃以内とし、冷却水散水後のアノー
ド表面温度が６５０℃以下となるように冷却を調節す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は銅精錬工程で生産される
粗銅を鋳込んでアノードとして次工程の電解精錬工程に
供給するための銅アノード鋳造において、鋳型に鋳込ま
れたアノードの冷却方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に銅アノード鋳造装置は図１に示さ
れるように、ターンテーブル１の上に複数個の鋳型２を
載置して、これを矢印Ａの方向に回転しつつ、鋳込、冷
却、剥取を順次行なうように構成されている。図１にお
いて３は計量樋であり、この計量樋３によって一定量づ
つの溶融精製粗銅を鋳型２の中に傾注する。

【０００３】４は転炉で生産される粗銅を脱硫、脱酸等
の精製処理を行なうための精製炉であり、精製された粗
銅をタップ樋１９、連絡樋５、溜樋６を介して計量樋３
に供給するように配置されている。

【０００４】７は冷却フードであり、この冷却フード７
内の冷却水散布配管８より冷却水を散布することによっ
て鋳込まれたアノードの冷却を行ない、鋳型冷却散水配
管８ａより、後記するようにショルダー側を押し上げら
れたアノードの下の鋳型２に冷却水を散水し鋳型２の冷
却が行なわれる。９は冷却水散布配管８および鋳型冷却
散水配管８ａに設けられた制御弁である。

【０００５】この冷却フード７の中でアノードは鋳型に
設けられた押し上げピン１４（図２参照）によって、そ
のショルダー部側が押し上げられる。この押し上げは、
アノードと鋳型の離型性を向上させるために、１次押し
上げ（Ｄ点）で少しだけショルダー部を押し上げた後、
鋳込まれた位置にショルダー部を戻した後、再度２次押
し上げ（Ｅ点）でアノードが剥ぎ取られる位置まで押し
上げる方法と、Ｅ点で一気に押し上げる方法とがある。

【０００６】１０は不良アノード剥取機であり、アノー
ドのショルダー部に溶湯が良好に行き渡らなかった際に
生ずる不良アノードを取り除くための装置である。１１
は剥取機であり、ここで鋳造されたアノードのショルダ
ー部が引掛けられて鋳型２から剥ぎ取られる。１２は粘
土水散布部であり、ここで鋳型２の表面に次の鋳込みを
行うための離型剤が散布される。１３は銅アノード鋳造
装置全体の運転、制御、監視を行なうための運転室であ
る。

【０００７】上記のような装置を用いる銅アノードの鋳
造操作において、鋳込まれた溶銅からなるアノードが適
正な温度に冷却されることは品質管理上重要なことであ
る。

【０００８】従来は冷却フード出口のアノードの色や曲
り、歪等を作業者が目視で観察して冷却水散布配管の制
御弁を手動調整していたため、溶銅温度、鋳型温度やア
ノードの単重、あるいは冷却水温度の変化に追従するに
は相当な熟練度を必要とし、正確な調整は困難であっ
た。

【０００９】本出願人が既に出願した特開平４−２５３
５６２号（特願平３−３１６５９号）明細書には、鋳込
時の溶湯温度を測定する放射温度計と、鋳込後冷却され
た銅アノードの表面温度を測定する放射温度計と、銅ア
ノードの冷却水散布配管に設けられた制御弁と、前記二
つの放射温度計の測定値に基づいて前記制御弁の開閉を
制御する演算装置とを備えてなる銅アノード温度制御装
置の発明が開示されている。そして、その制御装置によ
る制御方法として、同明細書に、図１におけるＢ点の溶
湯温度と冷却されたアノードのＣ点における温度とを測
定して、その温度降下量からどれだけの量の冷却水を銅
アノードに散布すべきかを演算装置によって算出し、こ
れによって冷却水散布配管に設けられた制御弁の開閉を
制御する方法が開示されている。

【００１０】この方法は、従来の作業者の熟練に頼る方
法から、自動制御に移行する有意義な方法であるが、溶
湯温度と冷却アノードの温度差のみに着目し、冷却過程
における温度プロフィールは全く無視されている。例え
ば、該温度差が目標値に合致していてもアノードの変形
が生じる場合も生じるし、該温度差が設定値と大きく外
れても変形のないアノードが得られることがある。

【００１１】アノードの変形の状態は図２に示すが、変
形したアノードは次工程である電解精製工程でショート
の原因になったり、電流分布のバラツキによる電気銅形
状の悪化を招いたり、あるいは極間距離を一定にするた
めにアノードのショルダー部下に薄い板を置く作業をも
たらしたりして、操業上支障となるところ大である。近
年はアノードの変形を矯正するために、電解精製する前
にプレス成型する製錬所も増えているが、アノードの変
形が大きいとプレス装置に搬入するときに、ハンドリン
グ上のトラブルを引き起す。したがって、プレス成型の
有無にかかわらず変形の無い形状の良いアノードを鋳造
することは肝要である。

【００１２】以上のように、曲りの無い形状の良いアノ
ードを作業者の熟練度に依らず、且つ自動制御可能な方
法で得られる方法が待たれていた。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は鋳込後、アノ
ードの温度降下を自動制御が適用可能な方法で制御し
て、アノードの形状を良好に保つ様なアノードの冷却方
法を提供することを課題とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、ターンテーブル上に複数の鋳型を載置し、
ターンテーブルを回転しつつ鋳込、冷却、剥取を行なう
銅アノード鋳造装置によるアノードの鋳造において、鋳
込時の溶湯温度と、鋳型中のアノードをそのショルダー
部側を上向に押し上げる最初の位置のアノード表面温度
の差が３００℃以内とし、且つアノード冷却と鋳型冷却
のための散水終了時のアノード表面温度が６５０℃以下
となるように冷却を調節することを特徴とするアノード
の冷却方法にある。

【００１５】前記したように、鋳込温度と冷却後アノー
ドの温度差、あるいは冷却後アノードの温度が目標値に
合致していても曲りの有るアノードが産出されることも
あるし、目標値を外れていても曲りの無い形状の良いア
ノードが得られることがある。そこで本発明者等は、冷
却フード内でのアノードの冷却過程の温度プロフィール
が重要であると考え、鋳込まれたアノードの表面に熱電
対温度計を埋め、アノード温度の変化を連続測定した。
その結果、以下の知見が得られた。

【００１６】１）鋳湯時の溶湯温度とアノードを最初に
押し上げる位置のアノード表面温度の差を３００℃以内
にするとショルダー部（耳部）の曲りやアノード全体の
ねじれが生じない。測定結果を図３に示す。

【００１７】なお、鋳湯時の溶湯温度は、溜樋６のＢ点
で測定したが、測定場所については安定した値が得られ
る場所ならどこでも良い。例えば精製炉４の出口のタッ
プ樋１９、計量樋３、あるいは鋳込まれた直後のアノー
ド表面温度でもよい。ただし、この時は精製炉４から計
量樋３まで通常４０〜５０℃の温度降下があるので、鋳
湯温度と冷却中押し上げ時のアノードの温度の差３００
℃以内という目標値は、この温度降下を考慮して変更す
べきである。いずれにしろ、溜樋の溶湯温度との差が３
００℃以内という条件を充している限り、本発明の範囲
に含まれる。

【００１８】最初に押上げる位置でのアノード表温度に
ついては、冷却フード７の吸引力を大きく調節しておけ
ば、この位置のアノードは傾斜して押し上げられている
ため、冷却水、ミスト、蒸気の影響を受けること無く、
放射温度計による測定は可能である。

【００１９】２）鋳型を冷却された後のアノード表面温
度、実質的には冷却フード７の出口のＣ点のアノードの
表面温度を６５０℃以下にするとアノードの曲りは生じ
ない。この結果を図４に示す。

【００２０】以上得られた知見より、鋳湯時の溶湯温
度、最初の押上げ位置にあるアノードの表面温度、冷却
フード出口のアノード表面温度を測定し、鋳湯時の溶湯
温度と最初の押上げ位置にあるアノード表面温度の差を
３００℃以内、冷却フード出口のアノードの表面温度を
６５０℃以下になるように冷却水散布配管の制御弁を開
閉あるいは開閉時間を変更、調節することで曲りの無
い、形状の良いアノードが得られる。なお、これらの制
御を自動的に行なうには、例えば前記した特開平４−２
５３５６２号に開示された銅アノード温度制御装置と同
様な装置が使用できる。

【００２１】

【作用】鋳湯時の溶湯温度と最初の押し上げ位置におけ
るアノードの表面温度の温度差を３００℃以下にする
と、アノードのショルダー部（耳部）の曲り及びねじれ
がなくなるのは、精製粗銅の冷却収縮に起因する。

【００２２】例えば、溜樋６のＢ点で測定された温度が
１１７０℃だとアノードが鋳込まれた直後のアノード表
面温度は１１１０℃程度になる。このアノード表面温度
が、目標の温度降下３００℃を満足させるには、最初の
押し上げ位置でのアノード表面温度は８７０℃となる。
簡略化するために、アノード表面と内部の温度差を無視
すると、アノードが鋳込まれた後、最初の押上げ位置に
達するまでの温度降下は２４０℃となる。アノード底部
（図２における押し上げの際、支点となる部分）からア
ノードの耳下までの長さが約４〜５ｍｍ収縮する。ま
た、鋳型についてはアノードとの接触面が離型剤層で断
熱されているため顕著な膨張、収縮は見られない。した
がって、アノードの収縮が４〜５ｍｍを越えると、アノ
ード耳下が鉛直角度であれば、アノードを押し上げると
き、アノードの耳下と鋳型のアノード耳下に対峙する面
とが引掛ってアノード耳下が鋳型側に曲げられたり、ア
ノード全体にねじれが生じたり、あるいはアノードと鋳
型が離れず、鋳型もいっしょに押し上げられる事態が生
じる。したがって、温度差は３００℃以内でなければな
らない。

【００２３】また、温度差が３００℃より小さくても、
大きく外れると、最初の押し上げ時にアノードが充分固
化していなかったり、あるいは最初の押上げ後、鋳型の
冷却まで充分な時間が無いため、それ以降のアノードが
充分冷却されず、目標とする冷却フード出口のアノード
表面温度を得られない事態も生じるので、温度差は３０
０℃に近い方が良い。

【００２４】鋳型冷却後のアノード、実質的には冷却フ
ード出口のアノード表面温度が６５０℃を越えると、い
わゆる腰折れ現象が生じアノードが曲る。このアノード
の腰折れは図２に示しており、原因としてはアノードが
剥ぎ取られる位置まで押し上げられたとき、自重で曲が
るものである。冷却されたアノードは表面と内部に温度
差を有し、押し上げられた時は、未だ内部が高温状態を
保持しており、表面温度が銅の凝固点よりもはるかに低
くても、この腰折れ現象が生ずる。前記した本発明者等
が実施した測定結果より、冷却フード出口のアノード表
面温度を６５０℃以下に冷却すれば、アノード内部温度
も自重で腰折れを生じない程度まで降下していることが
判った。

【００２５】本質的には、鋳型冷却後、あるいは冷却フ
ード出口のアノード表面温度よりも最終押し上げ後の冷
却速度が重要であり、押し上げ後できるだけ急冷するの
が好ましいが、この温度を測定することは、冷却水、ミ
スト、水蒸気が邪魔をして実際上測定できないので、本
発明者等は鋳型冷却後あるいは冷却フード出口のアノー
ド表面温度で代用した。

【００２６】実操業では最初の押し上げ後、鋳型の冷却
水が散布されるまで限られた時間しか無く、更には鋳造
能力向上のために鋳造速度を上げ、アノード１枚当り２
４〜２８秒で鋳造しているので、最初の押し上げ後は冷
却速度をかなり大きくとっており、冷却速度を増減させ
る余裕があまり無いので、鋳型冷却後あるいは冷却フー
ド出口のアノード表面温度で代用しても問題は無い。

【００２７】

【実施例】本発明法にしたがい、図１における溜樋６の
Ｂ点での溶湯温度、１次押し上げ位置Ｄでのアノード表
面温度、冷却フード出口Ｃでのアノード表面温度をそれ
ぞれ放射温度計で測定しつつ、制御弁９を調節して本発
明の範囲に入るように自動制御した。また、制御弁を調
節せず成り行きにまかせた鋳造を比較例として３種類行
なった。その結果を表１に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１より、本発明法にしたがった場合、耳
部曲り、腰折れともに少く抑えられていることが判る。

【００３０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のア
ノードの冷却方法によれば、曲りの少ない形状の良好な
銅アノードを鋳造することができる。また、測定点が定
まり、定量化されているので自動制御が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】銅アノード鋳造装置の全体を示す図である。

【図２】押し上げピンで押し上げられたアノードの変形
（腰折）を示す図である。

【図３】鋳造時の溶湯温度とアノードを最初に押し上げ
る位置のアノード表面温度の差と耳部曲りとの関係を示
す図である。

【図４】鋳型を冷却された後のアノード表面温度と腰折
れによる曲りとの関係を示す図である。

【符号の説明】 １ ターンテーブル ２ 鋳型 ３ 計量樋 ４ 精製炉 ５ 連絡樋 ６ 溜樋 ７ 冷却フード ８ 冷却水散布配管 ８ａ 鋳型冷却散水配管 ９ 制御弁 １０ 不良アノード剥取機 １１ 剥取機 １２ 粘土水散布部 １３ 運転室 １４ 押し上げピン １９ タップ樋

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ターンテーブル上に複数の鋳型を載置
   し、ターンテーブルを回転しつつ鋳込、冷却、剥取を行
   なう銅アノード鋳造装置によるアノードの鋳造におい
   て、鋳込時の溶湯温度と、鋳型中のアノードをそのショ
   ルダー部側を上向に押し上げる最初の位置のアノード表
   面温度の差が３００℃以内とし、且つアノード冷却と鋳
   型冷却のための散水終了時のアノード表面温度が６５０
   ℃以下となるように冷却を調節することを特徴とするア
   ノードの冷却方法。