本申请涉及金属熔炼,尤其是涉及一种电子束炉结晶器及其制造方法和熔炼装置。
背景技术:
1、电子束熔炼炉是一种特殊的真空冶金设备,将电子束熔炼炉抽真空,在高真空条件下,利用电子枪发射出来的电子,通过阴极高压电场的作用被加热而发射出电子,电子汇集成束,电子束在加速电压的作用下,以极高的速度向阳极运动,穿过阳极后,在聚焦线圈和偏转线圈的作用下,准确地轰击在物料上,熔化冷床中的物料,物料通过精炼提纯得到高纯洁净的熔体流入结晶器,结晶器中底锭被熔化形成熔池,通过结晶器水冷系统冷却,拉锭杆以一定的速度下拉,从而实现熔炼高纯金属铸锭。
2、随着半导体先进制程的不断升级,对原材料的纯度及内部缺陷要求进一步提高,在电子束熔炼铸锭凝固过程中,对于铸锭内部晶粒组织要求非常高,因此常规设计结构的结晶器水路是螺旋式水路,只有单路螺旋且循环路径长,存在冷却不均匀,冷却效果差,加工难度大,造价高等缺点。
技术实现思路
1、鉴于背景技术中存在的问题,本申请提供一种电子束炉结晶器及其制造方法和熔炼装置,该电子束炉结晶器可以提升对铸锭的冷却均匀性,提高铸锭的品质。
2、根据本发明的第一个方面,提供一种电子束炉结晶器,包括:结晶套,所述结晶套内形成有引锭腔,所述引锭腔的两端分别形成熔液进口和铸锭出口;多个隔板,所述多个隔板间隔的安装于所述结晶套的外周,隔板的两端分别靠近所述熔液进口和铸锭出口,相邻隔板之间形成流道;冷却液套,所述冷却液套套设于所述结晶套和所述多个隔板外侧,所述冷却液套上形成有与各所述流道的其中一共同端连通的进液腔体和与各所述流道的另一共同端连通的出液腔体。
3、通过使用本技术方案中的电子束炉结晶器,利用进液腔体、隔板形成的多个流道和出液腔体,使冷却液体以直进直出的方式从结晶套外流过,循环路径通畅,大大降低了对冷却液体的流速和压力的影响,具有极佳的流速和压力,增加了换热速率,提高了冷却效果,使得换热更加均匀,能够提升引锭腔沿其长度方向的冷却的一致性,从而提升对铸锭的冷却均匀性,进而提高铸锭的品质。
4、在本发明的一些实施方式中,所述进液腔体靠近所述铸锭出口,所述出液腔体靠近所述熔液进口。
5、在本发明的一些实施方式中,所述结晶套外周形成有加强筋。
6、在本发明的一些实施方式中,所述加强筋靠近熔液进口布置。
7、在本发明的一些实施方式中,所述冷却液套的一端同轴固定有环形的挡板;所述挡板的内径小于所述冷却液套的内径并大于或等于所述结晶套的内径;所述结晶套与所述冷却液套的另一端采用法兰结构连接。
8、在本发明的一些实施方式中,所述结晶套与所述冷却液套之间采用o型圈密封。
9、在本发明的一些实施方式中,所述o型圈为氟胶o型圈。
10、在本发明的一些实施方式中,所述隔板靠近所述熔液进口的一端与所述结晶套之间连接有用于加固的顶针。
11、根据本发明的第二个方面,提供一种上述的电子束炉结晶器制造方法,包括:根据铸锭直径大小,设计结晶套,采用热锻压技术制备结晶套,通过探伤技术检测结晶套的内部缺陷;根据熔炼温度热场模拟,设计隔板宽度,并将隔板固定于结晶套的外周;采用一体化焊接技术一体成型冷却液套;将冷却液套与带有隔板的结晶套装配,得到电子束炉结晶器。
12、根据本发明的第三个方面,提供一种熔炼装置,包括上述的电子束炉结晶器。
13、本发明采用的分体式结构加工,隔板式流道(水路)与紫铜的结晶套单独加工,不仅水路加工简单,而且水路管道图形的尺寸选择可以多样化,可以有效降低熔炼中产生的应力及热张力对紫铜套的影响。
14、本发明采用隔板式水路设计,采用直进直出设计,循环路径更短,换热效果更加均匀,效果更好;而且可以根据熔炼工艺及铸锭微观晶粒组织要求,设计符合该工艺的水路换热系统,得到微观组织晶粒结构更加均匀的铸锭。
1.一种电子束炉结晶器,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的电子束炉结晶器,其特征在于,所述进液腔体靠近所述铸锭出口,所述出液腔体靠近所述熔液进口。
3.根据权利要求1所述的电子束炉结晶器,其特征在于,所述结晶套外周形成有加强筋。
4.根据权利要求3所述的电子束炉结晶器,其特征在于,所述加强筋靠近熔液进口布置。
5.根据权利要求1所述的电子束炉结晶器,其特征在于,所述冷却液套的一端同轴固定有环形的挡板;
6.根据权利要求5所述的电子束炉结晶器,其特征在于,所述结晶套与所述冷却液套之间采用o型圈密封。
7.根据权利要求6所述的电子束炉结晶器,其特征在于,所述o型圈为氟胶o型圈。
8.根据权利要求1所述的电子束炉结晶器,其特征在于,所述隔板靠近所述熔液进口的一端与所述结晶套之间连接有用于加固的顶针。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的电子束炉结晶器制造方法,其特征在于,包括:
10.一种熔炼装置,其特征在于,包括如权利要求1-8任一项所述的电子束炉结晶器。
