Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zum Gießen von Anoden, die als eine Gießform ausgebildet ist, die mindestens eine Gießmulde zur Formgebung für die Anode aufweist.

Eine Vielzahl von metallischen Werkstoffen werden in einem geschmolzenen Zustand in Formen gegossen, um Werkstücke mit einer vorgegebenen Kontur herzustellen. Beispielsweise wird ein derartiger Gießvorgang bei der Herstellung von Kupfer- anoden durchgeführt. Derartige Kupferanoden werden bei der Kupferproduktion in einem Zwischenschritt hergestellt, um als Endprodukt hochreines Kupfer zu erzeugen.

Eine typische Kupferproduktion wird derart durchgeführt, daß zunächst aus sulfidischen Kupferkonzentraten über meh- rere Prozeßschritte durch Schmelzen und Oxidieren ein Pro- dukt mit einem Anteil von ca. 99% an reinem Kupfer herge- stellt wird. Dieses Rohkupfer wird dann zu Kupferanoden verarbeitet, die einer elektrolytischen Raffination in Elektrolysebädern unterworfen werden. Eine typische Verar- beitung des Rohkupfers zu Anoden erfolgt derart, daß das flüssige Rohkupfer in metallische Formen eingegossen wird.

Bewährt hat sich insbesondere die Verwendung von Formen aus Kupfer, die vor dem Eingießen des flüssigen Rohkupfers mit einem Trennmittel beschichtet werden, um einen anschließen- den Entformungsvorgang zu erleichtern.

Die Formen werden typischerweise derart hergestellt, daß in eine Metallschmelze ein gekühlter Stempel eingeführt wird, dessen Kontur den später herzustellenden metallischen Werkstücken entspricht. Nach einer Trennung des Stempels von der Form, können die Formen für die Herstellung der me- tallischen Werkstücke verwendet werden.

Bei der Verwendung derartiger Formen aus gegossenen Metal- len hat es sich herausgestellt, daß die Haltbarkeit dieser Formen nur sehr begrenzt ist. Bei der Herstellung der For- men entstehen Materialspannungen, die bei einer späteren Verwendung zu Rißbildungen führen. Kleinere Risse können zwar mit entsprechendem Aufwand noch repariert werden, bei einem Auftreten von größeren Rissen können die Formen aber nicht weiter verwendet werden.

Auch bei einem anderen Herstellungsvorgang für die Produk- tion von Formen, bei dem das flüssige Metall für die Her- stellung der Formen in eine eigene Form gegossen wird, die im Bodenbereich ein Anodenmodell zur Vorgabe der Kontur für die zu gießende Anode enthält, treten bei einem Abkühlvor- gang ähnliche thermische Effekte auf, die auch hier zu in- neren Materialspannungen führen. Bei allen bislang einge- setzten Verfahren zur Herstellung der Formen ist es darüber hinaus erforderlich, die zunächst gegossene Form nachzuar- beiten, um eine ausreichend präzise Formgeometrie für die Produktion der metallischen Werkstücke bereitzustellen.

Ein weiteres Problem bei der Verwendung von gegossenen For- men besteht darin, daß die Formen relativ zueinander unter- schiedlich sind. Dies resultiert daraus, daß insbesondere bei einer Verwendung von Kupfer als Formmaterial das Kupfer beim Vergießen Sauerstoff aufnimmt und bei einem Abküh- lungsvorgang Gase ausscheidet. Hierdurch entstehen Poren und bei einer Verwendung von Kupfer können zusätzlich Kup- feroxide abgeschieden werden. Auch diese Effekte führen zu einer ungleichmäßigen Wärmeabfuhr sowohl bei der Herstel- lung der Form als auch bei der anschließenden Produktion der metallischen Werkstücke. Derartige ungleichmäßige Wär- meabfuhren unterstützen Rißbildungen bzw. beschleunigen ein Wachsen von Rissen. Die Ungleichmäßigkeit der Formen rela- tiv zueinander hat darüber hinaus den Effekt, daß die Halt- barkeit der einzelnen Formen sehr unterschiedlich ist, so daß fortlaufend einzelne Formen ausgewechselt werden müs- sen. Hieraus resultieren ständige Produktionsunterbrechun- gen bei der Herstellung der metallischen Werkstücke.

Ein zusätzlicher Nachteil bei der Verwendung der derzeiti- gen gegossenen Formen liegt darin, daß Änderungen an der Formkontur nur relativ aufwendig durchgeführt werden können und daß Materialfehler in der Form, die zu Formen mit be- reichsweise zu großen Anodennegativen führen, nur durch ei- nen relativ aufwendigen Materialauftrag korrigiert werden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der einleitend genannten Art derart zu verbessern, daß For- men mit hoher Qualität sowie hoher Reproduziergenauigkeit hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Formrohling durch Abtrennung von einem kontinuierlich ge- gossenen Strang hergestellt wird und daß anschließend im Formrohling ein Anodennegativ zur Formgebung für das Werk- stück hergestellt wird.

Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstru- ieren, daß eine lange Betriebsfähigkeit sowie eine hohe Qualität der zu gießenden metallischen Werkstücke erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gießform aus einem stranggegossenen Werkstoff ausgebildet ist.

Die Verwendung eines stranggegossenen Materials als Aus- gangswerkstoff für die Gießform ermöglicht die Bereitstel- lung von sehr gleichmäßigen Materialeigenschaften innerhalb der Gießform und vermeidet weitgehend Materialspannungen innerhalb der Form. Nach einer Unterteilung des kontinuier- lich gegossenen Stranges in eine erforderliche Anzahl von Formrohlingen und somit einer Anzahl von Stücken des Stran- ges weisen die Formrohlinge relativ zueinander nahezu iden- tische Materialeigenschaften auf. Die Formrohlinge werden nach ihrer Abtrennung vom Strang einer geeigneten Material- bearbeitung unterzogen, um die Kontur des Anodennegativs für die Formgebung der Werkstücke herzustellen. Jeder Form- rohling wird hierbei einem gleichartigen Bearbeitungsver- fahren unterzogen, so daß auch hierdurch eine sehr hohe Re- produktionsgenauigkeit erreicht wird.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist darin zu sehen, daß eine Gießform zur Produktion von Kupferanoden hergestellt wird.

Im Hinblick auf eine wirksame wärmeabführung bei einem Ab- kühlen der gegossenen Werkstücke wird vorgeschlagen, daß der Formrohling aus einem kontinuierlich gegossenen Strang aus Kupfer hergestellt wird.

Eine weitere Verbesserung der Materialeigenschaften kann dadurch erreicht werden, daß der Formrohling aus einem kon- tinuierlich gegossenen Strang aus einer Kupferlegierung hergestellt wird.

Ein typischer Fertigungsvorgang wird derart durchgeführt, daß der Formrohling aus einem eckigen Strang hergestellt wird.

Darüber hinaus ist auch daran gedacht, daß der Formrohling aus einem runden Strang hergestellt wird.

Bei einer vorgesehenen Bearbeitung des gegossenen Stranges ist daran gedacht, daß der gegossene Strang mit einer ge- genüber einer Außenkontur der Gießform kleineren Quer- schnittfläche hergestellt wird.

Bei einem unmittelbaren Abtrennen der Formrohlinge ist vor- gesehen, daß der gegossene Strang mit einer gegenüber einer Außenkontur der Gießform gleichen Querschnittfläche herge- stellt wird.

Ebenfalls ist es möglich, daß der gegossene Strang mit ei- ner gegenüber einer Außenkontur der Gießform größeren Quer- schnittfläche hergestellt wird.

Ein typischer Bearbeitungsvorgang besteht darin, daß der Formrohling vor einer Herstellung der Gießform durch einen Walzvorgang bearbeitet wird.

Ebenfalls ist es möglich, daß der Formrohling vor einer Herstellung der Gießmulde durch einen Schmiedevorgang bear- beitet wird.

Darüber hinaus ist daran gedacht, daß der Formrohling vor einer Herstellung der Gießmulde durch einen Preßvorgang be- arbeitet wird.

Die Herstellung der Gießkontur für die Werkstücke kann da- durch erfolgen, daß die Gießmulde durch einen Materialab- trag hergestellt wird.

Insbesondere ist daran gedacht, daß die Gießmulde durch ei- nen Fräsvorgang hergestellt wird.

Eine alternative Fertigung kann dadurch durchgeführt wer- den, daß die Gießmulde durch einen formgebenden Verarbei- tungsvorgang hergestellt wird.

Typischerweise erfolgt ein formgebender Vorgang dadurch, daß die Gießmulde durch einen Schmiedevorgang hergestellt wird.

Darüber hinaus ist es möglich, daß die Gießmulde durch ei- nen Preßvorgang hergestellt wird.

Eine typische Materialauswahl besteht darin, daß die Gieß- form aus SE-Kupfer ausgebildet ist.

Ebenfalls ist es möglich, daß die Gießform aus SF-Kupfer ausgebildet ist.

Schließlich ist auch daran gedacht, daß die Gießform aus OF-Kupfer ausgebildet ist.

Eine weitere Verbesserung der Materialeigenschaften der Gießform kann dadurch erfolgen, daß die Gießform aus einer Kupferlegierung ausgebildet ist. Als Legierungselemente können beispielsweise Silber, Chrom, Zirkon, Magnesium, Zink oder Aluminium verwendet werden.

Eine typische Legierungszusammensetzung wird dadurch defi- niert, daß die Legierung aus Kupfer besteht, dem bis zu 10% Legierungsstoffe zugesetzt sind.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen : Fig. 1 Eine Seitenansicht eines geformten metallischen Werkstückes, das als eine Anode ausgebildet ist, Fig. 2 eine Seitenansicht gemäß Blickrichtung II in Fig.

1, Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Gießform zur Herstellung der Anode gemäß Fig. 1, Fig. 4 einen Querschnitt gemäß Schnittlinie IV-IV in Fig.

3, Fig. 5 eine Draufsicht auf einen gegossenen Strang, auf dem Strangbereiche zur Abtrennung von Formrohlin- gen markiert sind, Fig. 6 eine gegenüber Fig. 5 modifizierte Anordnung der Strangbereiche und Fig. 7 eine nochmals modifizierte Anordnung der Strangbe- reiche.

Gemäß der Ausführungsform in Fig. 1 kann ein metallisches Werkstück (1) in Form einer Anode realisiert werden, die im Wesentlichen aus einem Anodenkörper (2) sowie seitlich überstehenden Tragstegen (3) ausgebildet ist. Eine derarti- ge Anode wird bei der Kupferproduktion in ein Elektrolyse- bad eingehängt und stellt über die Tragstege (3) einen elektrischen Kontakt zu Versorgungsschienen her. Bei einem Stromfluß durch das Elektrolysebad hindurch wird das Mate- rial der Anode aufgelöst und scheidet sich in hochreiner Form auf Kathoden ab, die typischerweise aus Edelstahl aus- gebildet sind.

Fig. 2 zeigt in einer Seitenansicht, daß der Anodenkörper (2) relativ massiv ausgebildet ist. Dies führt bei der oben beschriebenen Anwendung dazu, daß relativ viel Material für den Elektrolysevorgang bereitgestellt wird.

Fig. 3 zeigt eine Gießform (4), die mit einem Anodennegativ (5) zur Formgebung für das Werkstück gemäß Fig. 1 versehen ist.

Fig. 4 zeigt in einer Querschnittdarstellung, daß die Gieß- form (4) relativ zu einer Tiefe der Gießmulde (5) mit einer relativ starken Materialdicke versehen ist. Dies vermeidet bei einem Eingießen von flüssigen Metallen in das Anodenne- gativ (5) ein Verziehen der Gießform (4).

Gemäß der Darstellung in Fig. 5 erfolgt eine Herstellung der Gießformen (4) derart, daß zunächst von einem gegosse- nen Strang (6) Formrohlinge (7) als Strangstücke abgetrennt werden. Aufgrund der sehr gleichmäßigen Materialeigenschaf- ten des gegossenen Stranges (6) weisen auch die Formrohlin- ge (7) relativ zueinander sehr gleichmäßige Materialeigen- schaften auf. Vor einem Abtrennen der Formrohlinge (7) kann der Strang (6) noch in seiner gegossenen Form vorliegen, es ist aber ebenfalls möglich, den Strang (6) zunächst mit ei- nem anderen Querschnittprofil zu versehen und vor einem Ab- trennen der Formrohlinge (7) eine Verformung des Stranges (6) beispielsweise durch Walzen, Schmieden oder Pressen vorzunehmen. Ebenfalls ist es möglich, die Formrohlinge (7) nach einem Abtrennen vom Strang (6) zunächst einem For- mungsvorgang zu unterwerfen, der die Außenkonturen verän- dert.

Für die Herstellung der Kontur des Anodennegativs (5) kann der Formrohling (7) unterschiedlichen Materialbearbeitungs- verfahren unterworfen werden. Gedacht ist insbesondere an die Anwendung eines programmierten automatischen CNC- Fräsvorganges. Ebenfalls ist es aber möglich, andere abtra- gende Bearbeitungsverfahren oder formgebende Verfahren an- zuwenden. Auch hier seien beispielhaft Schmieden und Pres- sen genannt.

Fig. 6 zeigt eine modifizierte Anordnung zur Positionierung der Bereiche für die Formrohlinge (7) im Bereich des Stran- ges (6). Die in Fig. 6 dargestellte Anordnung gewährlei- stet, daß die Formrohlinge (7) auch im Hinblick auf das Ma- terialfließverhalten beim Gießen des Stranges sehr gleich- mäßige Eigenschaften aufweisen. Fig. 7 zeigt eine nochmals modifizierte Variante.