[发明专利]一种采用细晶结晶器半连续铸造高纯铝铸锭的方法

说明书

技术领域

本发明属于有色金属铸造技术领域，尤其是一种采用细晶结晶器半连续铸造高纯铝铸锭的方法。

背景技术

高纯铝或是超高纯铝由于比工业纯铝的杂质元素含量更低，因此具有比工业纯铝更好的导电性、延展性、反射性和抗腐蚀性，在电子工业及航空航天等领域有着更广泛的使用用途，例如5N5-6N超高纯铝中各杂质的最大含量不超过0.4ppm，因此可用于半导体器件制造行业，也可用于制备超导电缆。

随着高纯铝产品应用性能的提升以及应用领域的逐步扩大，对制备高纯铝铸锭的质量也提出了更高要求，不仅要满足下游产品对高纯铝纯度以及杂质元素的苛刻要求，而且对高纯铝铸锭的显微组织晶粒尺寸也提出了更加严格的要求，即希望其晶粒尺寸要控制得足够细小。

由于高纯铝铸锭使用的铝熔体极为纯净，不能像传统铝铸锭铸造加工那样通过添加细化剂来实现其组织细化，只能通过成型工艺或是结晶器的改进来实现高纯铝铸锭的组织细化，而目前采用的结晶器主要通过其外侧设计的电磁感应线圈来促使铝熔体在铸造过程中产生强制流动，从而实现高纯铝铸锭组织的细化。但是这种结晶器的设计过于复杂，在铸造过程中需要持续施加电磁场而使其能源消耗较大，电磁场驱动的铝熔体在强制流动时容易将其表面的氧化膜层破坏并被带入铝铸锭内部，从而影响高纯铝铸锭的纯净度，铸造成本较高。

发明内容

为了解决上述结晶器存在的问题，本发明提供了一种采用细晶结晶器半连续铸造高纯铝铸锭的方法，该方法通过细晶结晶器的结构设计来增加铝熔体内部的形核数量，从而得到组织细化的高纯铝铸锭，减小了铸造成本，且铸造过程易于实现。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种采用细晶结晶器半连续铸造高纯铝铸锭的方法，采用的细晶结晶器含有分流盖、本体、挡水圈及下盖板，高纯铝铸锭使用的铝熔体中各杂质的最大含量不超过0.4ppm，高纯铝铸锭或是圆锭，或是扁锭，或是方锭，所述圆锭的设计尺寸为ΦDmm，所述扁锭的设计尺寸为Dmm×dmm，D＞d，所述方锭的设计尺寸为Dmm×Dmm，本发明的特征如下：

呈凸状的分流盖正中设置有进液口，进液口的下端由分流盖中的圆堵头实施封堵，所述圆堵头的尺寸或为ΦD₁，或为Φd₁，在进液口的下端四周轴向侧壁上配钻有数个间距相等的出液孔，各出液孔的孔径均控制在Φ5～Φ15mm，分流盖的下端面设置有倒凹环槽，所述倒凹环槽的最小尺寸或为ΦD₁，或为Φd₁，所述倒凹环槽的最大外围结构尺寸或为ΦD₂，或为D₂×d₂，或为D₂×D₂，D₁＜D₂＜D，d₁＜d₂＜d，所述倒凹环槽的轴向高度以完全暴露出数个出液孔为准，分流盖下端的最大尺寸或为ΦD₃，或为D₃×d₃，或为D₃×D₃，D₃远大于D ，d₃远大于d；

本体的外围结构尺寸或等于ΦD₃，或等于D₃×d₃，或等于D₃×D₃，在本体的正中从上到下依次设置有凹环槽、一次冷却结晶区和出锭区，所述凹环槽的结构尺寸或大于ΦD，或大于D×d，或大于D×D，所述凹环槽的轴向高度控制在1～3mm，在所述凹环槽中设置有向下的储油槽，在所述凹环槽上方加装盖油板，所述储油槽与水平设置的进油通道联通，进油通道外接脉冲式供油器；所述一次冷却区的结构尺寸或等于ΦD，或等于D×d，或等于D×D，所述一次冷却区的轴向高度控制在15～80 mm，在所述一次冷却区的四周轴向侧壁上设置有数个间距相等的冷却凹槽，各冷却凹槽的深度控制在0.2～0.5mm，各冷却凹槽的槽宽控制在0.5～1mm，相邻冷却凹槽之间的凸出宽度控制在0～5mm；所述出锭区的结构尺寸或大于ΦD，或大于D×d，或大于D×D；在本体的下端设置有不规则的环状冷却水腔，环状冷却水腔在本体内上端呈凸出状结构，所述凸出状结构的水平高度至各冷却凹槽中部为准，沿所述凸出状结构向下斜钻有数条间距相等的出水通道，出水通道贯穿联通到各冷却凹槽底端，环状冷却水腔的下端宽度设定为Hmm，根据H在所述凸出状结构的端面上设置有上环槽；