一種高導(dǎo)熱管非真空熔鑄裝置及加工工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高導(dǎo)熱管非真空熔鑄裝置及加工工藝，包括節(jié)流控制式熔煉爐、精煉爐、保溫爐以及結(jié)晶器，所述節(jié)流控制式熔煉爐包括熔煉爐體、入料口，以及位于所述熔煉爐體底部的流槽，所述流槽的出口端設(shè)有節(jié)流閥，該節(jié)流閥位于所述精煉爐內(nèi)；所述精煉爐包括精煉爐體，精煉劑入口，以及位于所述精煉爐體底部的潛流槽；所述精煉爐通過該潛流槽與所述保溫爐的底部連通；所述保溫爐包括保溫爐體，以及位于所述保溫爐體上方的覆蓋劑入口；所述保溫爐體的底部連接所述結(jié)晶器。本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)簡單，投入少，整個鑄造過程銅液與空氣零接觸，工藝方法引入La元素作為精煉劑，真正意義上實(shí)現(xiàn)了定量配比用于生產(chǎn)實(shí)踐，并實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高導(dǎo)熱管非真空熔鑄裝置及加工工藝，尤其涉及一種高純度無氧 銅非真空熔鑄設(shè)備及工藝，屬于金屬加工領(lǐng)域。 一種高導(dǎo)熱管非真空熔鑄裝置及加工工藝
【背景技術(shù)】
[0002] 電腦及通訊電子用高導(dǎo)熱管普遍采用高純無氧銅作為管殼材料，高純無氧銅的熱 導(dǎo)率僅次于銀，20°c時熱導(dǎo)率大于300WAm. °C)，導(dǎo)熱性能優(yōu)良。同時，它還具有延展性好、 透氣率低、不產(chǎn)生氫脆、耐腐蝕性能好等優(yōu)點(diǎn)。
[0003] 目前生產(chǎn)高純無氧銅的工藝是真空熔煉，但設(shè)備投入大、生產(chǎn)效率底，生產(chǎn)成本 高。市場方面，高性能高導(dǎo)熱管產(chǎn)品，國內(nèi)供應(yīng)不到25%，超過75%的比例需要依賴進(jìn)口。 國內(nèi)部分廠家采用上引鑄造法半連續(xù)鑄造法生產(chǎn)高導(dǎo)熱管，產(chǎn)出的產(chǎn)品氧含量> lOppm，并 且雜質(zhì)含量無法有控制，力學(xué)性能也無法和進(jìn)口產(chǎn)品相媲美。
[0004] 面對我國高導(dǎo)熱管工藝復(fù)雜和原料成本逐步攀升形勢，如何利用企業(yè)自身技術(shù)改 造創(chuàng)新，研究非真空熔煉方法生產(chǎn)高性能高導(dǎo)熱管正成為多數(shù)銅加工企業(yè)急需解決的問 題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種高導(dǎo)熱管非真空熔鑄裝置及工藝方法， 該方法工藝簡單，獨(dú)特的精煉劑應(yīng)用配比，脫氧去雜明顯，裝置結(jié)構(gòu)簡單、投入少，生產(chǎn)的高 導(dǎo)熱管坯含氧低、雜質(zhì)含量少，成分穩(wěn)定，力學(xué)性能優(yōu)良。
[0006] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種高導(dǎo)熱管非真空熔鑄裝置，包括 節(jié)流控制式熔煉爐1、精煉爐2、保溫爐3以及結(jié)晶器4,其特征在于，所述節(jié)流控制式熔煉爐 1包括熔煉爐體11、位于所述熔煉爐體上方的入料口 12,以及位于所述熔煉爐體底部的流 槽13,所述流槽13的出口端設(shè)有節(jié)流閥5,該節(jié)流閥5位于所述精煉爐2內(nèi)；所述精煉爐2 包括精煉爐體21，位于所述精煉爐體上方的精煉劑入口 22,以及位于所述精煉爐體底部的 潛流槽6 ;所述精煉爐2通過該潛流槽6與所述保溫爐3的底部連通；所述保溫爐3包括保 溫爐體31，以及位于所述保溫爐體上方的覆蓋劑入口 32 ;所述保溫爐體31的底部連接所述 結(jié)晶器4。
[0007] 進(jìn)一步，所述節(jié)流閥5位于所述精煉爐2的精煉爐體21上方。
[0008] 本發(fā)明第二方面公開了基于前述高導(dǎo)熱管非真空熔鑄裝置的高導(dǎo)熱管加工工藝， 包括以下步驟：
[0009] 1)熔煉：銅板經(jīng)過加料口加料，熔煉溫度控制在1180-120(TC，熔融后的銅液表面 均勻覆蓋一層木炭；
[0010] 2)精煉：熔煉爐內(nèi)的銅液通過流槽經(jīng)由流槽出口端的節(jié)流閥流入精煉爐，精煉爐 內(nèi)的銅液上方覆蓋一層石墨鱗片，精煉溫度控制在1160-1180°C ;
[0011] 3)除雜：通過精煉劑入口向銅液中加入稀土 La元素進(jìn)行除雜；
[0012] 4)保溫：精煉除雜后的銅液通過潛流槽進(jìn)入保溫爐，保溫爐溫度控制在 1150-1170°C，對銅液進(jìn)行取樣化驗(yàn)，當(dāng)銅液中銅含量穩(wěn)定到99. 99%以上，氧含量<5ppm， 雜質(zhì)元素 Bi〈0. 0001%，F(xiàn)e〈0. 001，Pb〈0. 0005%，S〈0. 0015 時，進(jìn)行下一步引鑄；
[0013] 5)引鑄：銅液通過石墨結(jié)晶器，并經(jīng)過二次水冷結(jié)晶進(jìn)行引鑄。
[0014] 進(jìn)一步的，步驟1)熔煉過程中，銅液表面覆蓋的木炭厚度為150?200mm。
[0015] 進(jìn)一步的，步驟2)精煉過程中，通過節(jié)流閥控制精煉爐內(nèi)銅液的液位；精煉爐內(nèi) 的銅液上方覆蓋的石墨鱗片的厚度為100?150mm。
[0016] 進(jìn)一步的，步驟3)除雜過程中，稀土 La元素的用量為銅液總質(zhì)量的 0· 05-0. 08wt%，凈化穩(wěn)定5?8min去除雜質(zhì)兀素。
[0017] 進(jìn)一步的，步驟4)中保溫爐銅液表面覆蓋的石墨鱗片厚度為100?150mm。
[0018] 保溫爐設(shè)計(jì)三流同時引鑄，銅液通過石墨結(jié)晶器，并經(jīng)過二次水冷結(jié)晶引鑄，牽引 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)拉-停-退-停-拉控制過程替代振動鑄造效果。進(jìn)一步的，步驟5)引鑄過程中 的拉速為150?300mm/min。
[0019] 本發(fā)明還公開了前述高導(dǎo)熱管非真空熔鑄裝置，及高導(dǎo)熱管加工工藝在高純度無 氧銅加工領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0020] 本發(fā)明的裝置在使用時，工藝方法為：將高純電解銅送入熔煉爐初步熔煉，銅液表 面煅燒木炭覆蓋，完全熔化的銅液通過流槽流入精煉爐，精煉爐入中設(shè)計(jì)有節(jié)流閥，來控制 液位，銅液表面覆蓋石墨鱗片，通過加入一定配比的稀土 La元素作為精煉劑，進(jìn)一步脫氧 去雜，成分穩(wěn)定后的銅液，通過潛流槽進(jìn)入保溫爐，保溫爐銅液表面覆蓋石墨鱗片，通過結(jié) 晶器連續(xù)引鑄。
[0021] 通過改進(jìn)的設(shè)備，熔煉爐初步實(shí)現(xiàn)銅的熔煉，改變傳統(tǒng)傾倒方式，設(shè)計(jì)潛流液位控 制閥，銅液采用煅燒干燥木炭及石墨鱗片全覆蓋，達(dá)到隔絕空氣及脫氧的作用，精煉爐進(jìn)行 靜化提純，靜化后的銅液通過流槽口，流入保溫爐，通過石墨結(jié)晶器，經(jīng)過兩次水冷引鑄，實(shí) 現(xiàn)熔鑄過程銅液無空氣接觸，通過此方式有效控制材料含氧量，可使含氧量控制在3ppm最 佳范圍以內(nèi)，另外可實(shí)現(xiàn)三流同時連續(xù)引鑄，效率比傳統(tǒng)熔鑄方式提高40%。
[0022] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)簡單，投入少，整個鑄造過程銅液與空氣 零接觸，工藝方法引入La元素作為精煉劑，真正意義上實(shí)現(xiàn)了定量配比用于生產(chǎn)實(shí)踐，并 實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023] 圖1為一種高導(dǎo)熱管非真空熔鑄裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 1.節(jié)流控制式熔煉爐
[0025] 2.精煉爐
[0026] 3.保溫爐
[0027] 4.結(jié)晶器
[0028] 5.節(jié)流閥
[0029] 6.潛流槽
[0030] 11.熔煉爐體
[0031] 12.入料口
[0032] 13.流槽
[0033] 14.煅燒木炭層
[0034] 21.精煉爐體
[0035] 22.精煉劑入口
[0036] 23.石墨鱗片層
[0037] 31.保溫爐體
[0038] 32.覆蓋劑入口
【具體實(shí)施方式】
[0039] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并 非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0040] 如圖1所示的一種高導(dǎo)熱管非真空熔鑄裝置，包括節(jié)流控制式熔煉爐1、精煉爐2、 保溫爐3以及結(jié)晶器4,節(jié)流控制式熔煉爐1包括熔煉爐體11、位于所述熔煉爐體上方的入 料口 12,以及位于所述熔煉爐體底部的流槽13,所述流槽13的出口端設(shè)有節(jié)流閥5,該節(jié)流 閥5位于精煉爐2內(nèi)；精煉爐2包括精煉爐體21，位于所述精煉爐體上方的精煉劑入口 22， 以及位于所述精煉爐體底部的潛流槽6 ;精煉爐2通過該潛流槽6與保溫爐3的底部連通； 保溫爐3包括保溫爐體31，以及位于所述保溫爐體上方的覆蓋劑入口 32 ;保溫爐體31的底 部連接所述結(jié)晶器4。節(jié)流閥5位于所述精煉爐2的精煉爐體21上方。本實(shí)施例所采用的 節(jié)流控制式熔煉爐為節(jié)流控制式有芯工頻感應(yīng)熔煉爐，精煉爐為工頻感應(yīng)精煉爐，保溫爐 為工頻感應(yīng)保溫爐。
[0041] 采用本發(fā)明所述高導(dǎo)熱管非真空熔鑄裝置時，工藝流程如下：
[0042] 1、加料熔煉
[0043] 有芯工頻感應(yīng)熔煉爐升溫，選用的高純陰極銅板，通過入料口加料，熔煉溫度控制 在1160?1200°C，銅液表面均勻覆蓋150?200mm經(jīng)煅燒干燥的木炭（煅燒木炭層14)， 待全部熔化后，經(jīng)過流槽流入節(jié)流閥，由節(jié)流閥控制精煉爐液位。
[0044] 2、精煉爐精煉
[0045] 銅液進(jìn)入精煉爐，銅液上方需覆蓋100?150mm石墨鱗片（石墨鱗片層23)，用于 隔絕空氣及脫氧的作用。精煉爐溫度控制在1160?1180°C之間。
[0046] 3、添加稀土 La，微化晶粒，去除雜志
[0047] 精煉過程從精煉爐的入料口按比例加入0. 06?0. 08%稀土 La元素，La元素原料 的純度要達(dá)到99. 99%，按照設(shè)計(jì)的工藝要求進(jìn)行5?8min凈化穩(wěn)定，去除雜質(zhì)元素。
[0048] 4、保溫爐成分穩(wěn)定過程
[0049] 精煉去雜后銅液通過潛流槽移流到保溫爐，溫度控制1150?1170°C之間，保溫爐 銅液表面同樣覆蓋100?150mm石墨鱗片（石墨鱗片層23)，并取樣化驗(yàn)，銅含量穩(wěn)定到 99. 99% 以上，氧含量 <3ppm，雜質(zhì)元素 Bi〈0. 0001%，F(xiàn)e〈0. 001，Pb〈0. 0005%，S〈0. 0015 時， 方可引鑄。
[0050] 5、連續(xù)引鑄
[0051] 保溫爐設(shè)計(jì)三流同時引鑄，銅液通過石墨結(jié)晶器，并經(jīng)過二次水冷結(jié)晶引鑄，牽引 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)拉-停-退 _停-拉控制過程替代振動鑄造效果，拉速控制在150?300mm/min 范圍。
[0052] 實(shí)施上述非真空熔鑄方案，產(chǎn)出的產(chǎn)品性能優(yōu)良，各項(xiàng)指標(biāo)：Cu>99. 99 %， 0〈0· 0003%，Bi〈0. 0001%，F(xiàn)e〈0. 001，Pb〈0. 0005%，S〈0. 0015,晶粒度 0· 005-0. 01/mm，熱導(dǎo) 率>360WAm. °C )，相比傳統(tǒng)真空熔鑄技術(shù)產(chǎn)出的產(chǎn)品，雜質(zhì)含量極低，傳熱效率高，力學(xué)性 能更加優(yōu)益，后續(xù)彎曲、壓扁等再加工，銅管表面光滑無凹陷。
[0053] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種高導(dǎo)熱管非真空熔鑄裝置，包括節(jié)流控制式熔煉爐（1)、精煉爐（2)、保溫爐（3) 以及結(jié)晶器（4)，其特征在于，所述節(jié)流控制式熔煉爐（1)包括熔煉爐體（11)、位于所述熔 煉爐體上方的入料口（12)，以及位于所述熔煉爐體底部的流槽（13)，所述流槽（13)的出 口端設(shè)有節(jié)流閥（5)，該節(jié)流閥（5)位于所述精煉爐（2)內(nèi)；所述精煉爐（2)包括精煉爐 體（21)，位于所述精煉爐體上方的精煉劑入口（22)，以及位于所述精煉爐體底部的潛流槽 (6);所述精煉爐（2)通過該潛流槽（6)與所述保溫爐（3)的底部連通；所述保溫爐（3)包 括保溫爐體（31)，以及位于所述保溫爐體上方的覆蓋劑入口（32);所述保溫爐體（31)的底 部連接所述結(jié)晶器（4)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)熱管非真空熔鑄裝置，其特征在于，所述節(jié)流閥（5)位于 所述精煉爐（2)的精煉爐體（21)上方。
3. 采用權(quán)利要求1或2任一權(quán)利要求所述裝置生產(chǎn)高導(dǎo)熱管的加工工藝，包括以下步 驟： 1) 熔煉：銅板經(jīng)過加料口加料，熔煉溫度控制在1180-1200°C，熔融后的銅液表面均勻 覆蓋一層木炭； 2) 精煉：熔煉爐內(nèi)的銅液通過流槽經(jīng)由流槽出口端的節(jié)流閥流入精煉爐，精煉爐內(nèi)的 銅液上方覆蓋一層石墨鱗片，精煉溫度控制在1160-1180°C ; 3) 除雜：通過精煉劑入口向銅液中加入稀土 La元素進(jìn)行除雜； 4) 保溫：精煉除雜后的銅液通過潛流槽進(jìn)入保溫爐，保溫爐溫度控制在1150-1170°C， 對銅液進(jìn)行取樣化驗(yàn)，當(dāng)銅液中銅含量穩(wěn)定到99. 99 %以上，氧含量<5ppm,雜質(zhì)元素 Bi<0. 0001%, Fe<0. 001, Pb<0. 0005%, S〈0. 0015時，進(jìn)行下一步引鑄； 5) 引鑄：銅液通過石墨結(jié)晶器，并經(jīng)過二次水冷結(jié)晶進(jìn)行引鑄。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的加工工藝，其特征在于，步驟1)熔煉過程中，銅液表面覆蓋的 木炭厚度為150?200mm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的加工工藝，其特征在于，步驟2)精煉過程中，通過節(jié)流閥控制 精煉爐內(nèi)銅液的液位；精煉爐內(nèi)的銅液上方覆蓋的石墨鱗片的厚度為100?150mm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的加工工藝，其特征在于，步驟3)除雜過程中，稀土 La元素的 用量為銅液總質(zhì)量的〇. 05-0. 08wt%，凈化穩(wěn)定5?8min去除雜質(zhì)元素。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的加工工藝，其特征在于，步驟4)中保溫爐銅液表面覆蓋的石 墨鱗片厚度為1〇〇?150mm。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的加工工藝，其特征在于，步驟5)引鑄過程中的拉速為150? 300mm/mi η 〇
9. 權(quán)利要求1-2任一權(quán)利要求所述高導(dǎo)熱管非真空熔鑄裝置，及權(quán)利要求3-8任一權(quán) 利要求所述高導(dǎo)熱管加工工藝在高純度無氧銅加工領(lǐng)域的應(yīng)用。
【文檔編號】B22D11/10GK104087765SQ201410305640
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】趙欽海, 彭永聰, 曲紹文, 李文嬌, 陳大勇 申請人:山東中佳新材料有限公司