[發明專利]一種采用細晶結晶器半連續鑄造高純鋁鑄錠的方法

有效

• 申請號: 201610021623.6
• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN105598398B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 長海博文;郭世杰;劉金炎;陳丹丹;余康才;王雛艷;谷寧杰
• 申請（專利權）人: 中色科技股份有限公司
• 主分類號: B22D11/04
• 分類號: B22D11/04;B22D11/07
• 代理公司: 洛陽市凱旋專利事務所41112
• 代理人: 符繼超

技術領域

本發明屬于有色金屬鑄造技術領域，尤其是一種采用細晶結晶器半連續鑄造高純鋁鑄錠的方法。

背景技術

高純鋁或是超高純鋁由于比工業純鋁的雜質元素含量更低，因此具有比工業純鋁更好的導電性、延展性、反射性和抗腐蝕性，在電子工業及航空航天等領域有著更廣泛的使用用途，例如5N5-6N超高純鋁中各雜質的最大含量不超過0.4ppm，因此可用于半導體器件制造行業，也可用于制備超導電纜。

隨著高純鋁產品應用性能的提升以及應用領域的逐步擴大，對制備高純鋁鑄錠的質量也提出了更高要求，不僅要滿足下游產品對高純鋁純度以及雜質元素的苛刻要求，而且對高純鋁鑄錠的顯微組織晶粒尺寸也提出了更加嚴格的要求，即希望其晶粒尺寸要控制得足夠細小。

由于高純鋁鑄錠使用的鋁熔體極為純凈，不能像傳統鋁鑄錠鑄造加工那樣通過添加細化劑來實現其組織細化，只能通過成型工藝或是結晶器的改進來實現高純鋁鑄錠的組織細化，而目前采用的結晶器主要通過其外側設計的電磁感應線圈來促使鋁熔體在鑄造過程中產生強制流動，從而實現高純鋁鑄錠組織的細化。但是這種結晶器的設計過于復雜，在鑄造過程中需要持續施加電磁場而使其能源消耗較大，電磁場驅動的鋁熔體在強制流動時容易將其表面的氧化膜層破壞并被帶入鋁鑄錠內部，從而影響高純鋁鑄錠的純凈度，鑄造成本較高。

發明內容

為了解決上述結晶器存在的問題，本發明提供了一種采用細晶結晶器半連續鑄造高純鋁鑄錠的方法，該方法通過細晶結晶器的結構設計來增加鋁熔體內部的形核數量，從而得到組織細化的高純鋁鑄錠，減小了鑄造成本，且鑄造過程易于實現。

為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

一種采用細晶結晶器半連續鑄造高純鋁鑄錠的方法，采用的細晶結晶器含有分流蓋、本體、擋水圈及下蓋板，高純鋁鑄錠使用的鋁熔體中各雜質的最大含量不超過0.4ppm，高純鋁鑄錠或是圓錠，或是扁錠，或是方錠，所述圓錠的設計尺寸為ΦDmm，所述扁錠的設計尺寸為Dmm×dmm，D＞d，所述方錠的設計尺寸為Dmm×Dmm，本發明的特征如下：

呈凸狀的分流蓋正中設置有進液口，進液口的下端由分流蓋中的圓堵頭實施封堵，所述圓堵頭的尺寸或為ΦD₁，或為Φd₁，在進液口的下端四周軸向側壁上配鉆有數個間距相等的出液孔，各出液孔的孔徑均控制在Φ5～Φ15mm，分流蓋的下端面設置有倒凹環槽，所述倒凹環槽的最小尺寸或為ΦD₁，或為Φd₁，所述倒凹環槽的最大外圍結構尺寸或為ΦD₂，或為D₂×d₂，或為D₂×D₂，D₁＜D₂＜D，d₁＜d₂＜d，所述倒凹環槽的軸向高度以完全暴露出數個出液孔為準，分流蓋下端的最大尺寸或為ΦD₃，或為D₃×d₃，或為D₃×D₃，D₃遠大于D ，d₃遠大于d；

本體的外圍結構尺寸或等于ΦD₃，或等于D₃×d₃，或等于D₃×D₃，在本體的正中從上到下依次設置有凹環槽、一次冷卻結晶區和出錠區，所述凹環槽的結構尺寸或大于ΦD，或大于D×d，或大于D×D，所述凹環槽的軸向高度控制在1～3mm，在所述凹環槽中設置有向下的儲油槽，在所述凹環槽上方加裝蓋油板，所述儲油槽與水平設置的進油通道聯通，進油通道外接脈沖式供油器；所述一次冷卻區的結構尺寸或等于ΦD，或等于D×d，或等于D×D，所述一次冷卻區的軸向高度控制在15～80 mm，在所述一次冷卻區的四周軸向側壁上設置有數個間距相等的冷卻凹槽，各冷卻凹槽的深度控制在0.2～0.5mm，各冷卻凹槽的槽寬控制在0.5～1mm，相鄰冷卻凹槽之間的凸出寬度控制在0～5mm；所述出錠區的結構尺寸或大于ΦD，或大于D×d，或大于D×D；在本體的下端設置有不規則的環狀冷卻水腔，環狀冷卻水腔在本體內上端呈凸出狀結構，所述凸出狀結構的水平高度至各冷卻凹槽中部為準，沿所述凸出狀結構向下斜鉆有數條間距相等的出水通道，出水通道貫穿聯通到各冷卻凹槽底端，環狀冷卻水腔的下端寬度設定為Hmm，根據H在所述凸出狀結構的端面上設置有上環槽；