大規格高純銅鑄錠的制備方法技術

本發明專利技術涉及一種金屬材料成型技術領域，具體涉及大規格高純銅鑄錠的制備方法。所述大規格高純銅鑄錠的制備方法的制備方法包括以下步驟：步驟1、原料選擇：銅含量一定比鑄錠高；步驟2、熔煉：電解銅裝爐—加木炭—熔化—Ⅱ加電解銅—升溫熔化—保溫靜置；步驟3、鑄造：安裝石墨澆鑄管、限流閥等組件—燙爐頭—保溫靜置—鑄造；步驟4、檢查與鋸切。本發明專利技術提供的大規格高純銅鑄錠的制備方法制得的鑄錠組織較細小、枝晶不發達；工藝簡單，無需特制設備，沒有設備投資，可充分利用一般有色金屬加工企業現有的上下結構感應熔煉爐、半連續鑄造機、耦合磁場電源系統、帶感應線圈結晶器，操作方便、清潔環保，生產效率高，并能形成工業化批量生產。

【技術實現步驟摘要】
大規格高純銅鑄錠的制備方法
本專利技術涉及一種金屬材料成型
，具體涉及大規格高純銅鑄錠的制備方法。
技術介紹
近年來，隨著我國工業轉型升級，銅及銅合金制品因其良好綜合性能在很多領域得到了應用，特別在5G領域的應用，也對銅加工產品提出了更高要求。以電子行業的高速發展為例，隨著薄膜材料的飛速發展，應用在這些行業的高純銅旋轉靶材需求越來越多，品質要求越來越好，尤其強調材料利用率，大規格旋轉管靶材利用率可達80％，而小的塊體材料利用率最高只有40％，因此要求是管材具有大規格、高純度、低含氧量以及均勻硬度等綜合性能指標。現有技術公開的大規格管靶材的制備方法基本是鑄錠經過壓力加工之后獲得，現有企業制作的高純銅鑄錠晶粒粗大、枝晶發達，鑄錠呈現嚴重各向異性，再加工容易開裂、殘留織構等等，且晶粒大小不均勻、硬度分布不均勻，導致靶材濺射性能差，也使得高純銅旋轉靶材制備成材率低。因此，我國高純銅金屬靶材生產需要突破高純化技術、微觀組織控制、織構調控等關鍵核心技術才能解決制作難題。目前，從高純銅企業生產情況看，大尺寸高純銅在熔煉與鑄造過程中，低純度銅內在質量較好控制，高純度銅的內在質量控制不理想，往往是純度越高，組織越粗大，枝晶越發達，對高品質大規格靶材加工造成難度，主要是靶材整體晶粒不均勻、有織構，這樣的靶材硬度往往是不均勻的，導致其旋轉時濺射性能差，無法滿足平面顯示器用高質量靶材需求，在我國，高質量大規格高純銅旋轉靶材基本需要進口，不利于我國電子工業發展。
技術實現思路
為解決現有技術高純鑄錠晶粒粗大、枝晶發達，不能滿足高質量大規格旋轉靶材制作的需求問題，本專利技術的目的是提供一種大規格高純銅鑄錠的制備方法。該制備方法生產出的高純銅鑄錠內在質量良好，該制備方法操作性好，生產效率高，生產成本較低，并能形成工業化批量生產。為實現上述目的，本專利技術提供以下技術方案。一種大規格高純銅鑄錠的制備方法包括以下步驟。步驟1、原料選擇：銅含量一定比鑄錠高。步驟2、熔煉：電解銅裝爐—加木炭—熔化—Ⅱ加電解銅—升溫熔化—保溫靜置。步驟3、鑄造：安裝石墨澆鑄管-燙爐頭—保溫靜置—鑄造。步驟4、檢查與鋸切。進一步地，步驟1原料選擇為通常在大氣條件下，用純度不低于A級陰極銅，制作純度不小于99.99％的鑄錠；或99.999％純銅鑄錠應選擇純度比99.999％更高的銅原料制作。進一步地，步驟2熔煉選擇帶爐頭的封閉爐子。進一步地，步驟2熔煉選用原料為A級陰極銅，表面光滑無銅豆，切掉四邊邊角耳料，然后切成條狀小塊；添加原料順序：首先爐膛填滿原料并添加約100mm厚塊狀干餾木炭，升溫熔化后爐內液面降低，這時第二次加銅原料至爐膛滿，關閉爐蓋，繼續升溫熔煉至1200℃。進一步地，步驟2熔煉具體操作方法如下。1)原料準備：電解銅切去四邊，并切成100-200mm寬的條狀。2)木炭：選擇木炭覆蓋，使用前進行徹底干餾。3)電解銅添加：在電解銅第一次添加完成后，立即往爐內一次加足干餾木炭，升溫熔化，可Ⅱ次添加電解銅，每爐最多裝料不超過二次，裝料后將爐蓋蓋嚴，爐蓋接縫處用石棉布塞嚴，之后只在測溫時打開爐蓋。進一步地，步驟3中熔煉好的銅液經半連續立式潛流耦合震動鑄造成鑄錠。進一步地，步驟3中結晶器設計為帶感應線圈、圓柱面無錐度、高度比普通結晶器少30-50mm。進一步地，步驟3鑄造具體操作方法如下。1)鑄造時首先好安裝石墨組件，將石墨澆鑄管上端插入爐頭并擰緊，下端伸入結晶器大約1/3位置處。2)耦合磁場，耦合磁場電流250-280A，耦合磁場頻率10-40Hz。3)傾動爐體燙爐頭(10～18分鐘)，讓爐頭充分預熱，并將銅液溫度調整到1180-1200℃，保溫靜置3-5分鐘，再傾動爐體使嵌入爐頭的石墨管對準結晶器中心并垂直于結晶器(水平面)，打開限流閥，銅液經過閥門－石墨管路進入結晶器進行鑄造，銅液在結晶器內高度為距結晶器上沿10～15mm并使石墨管浸入銅液中，鑄造溫度1180～1200℃，鑄造速度0.9～1.3mm/s，鑄造時冷卻水壓力為0.04～0.06MPa。4)使用烤紅煙灰覆蓋結晶器內銅液表面。進一步地，步驟4檢查與鋸切具體操作為：鑄造結束后，爐體恢復原位；將鑄錠吊出鑄造井，切取試樣分析化學成分，檢查內外部質量，測量尺寸，合格后按要求鋸切待用，堆放到合格鑄錠存放區域，作好相關記錄。與現有技術相比較，本專利技術的有益效果如下。1)本專利技術提供的大規格高純銅鑄錠的制備方法采用耦合磁場震動鑄造，耦合磁場電流250-280A，耦合磁場頻率10-40Hz。2)本專利技術提供的大規格高純銅鑄錠的制備方法采用結晶器的特點為帶感應線圈、側面無錐度且高度較小。3)本專利技術提供的大規格高純銅鑄錠的制備方法制得的鑄錠組織較細小、枝晶不發達。4)本專利技術提供的大規格高純銅鑄錠的制備方法，無需特制設備，沒有設備投資，可充分利用一般有色金屬加工企業現有的上下結構感應熔煉爐、半連續鑄造機、耦合磁場電源系統、帶感應線圈結晶器，操作方便、清潔環保。附圖說明圖1是大尺寸高純銅鑄錠制備工藝流程圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術做進一步說明。本專利技術保護范圍不僅局限于以下內容的表述。實施例1鐵銅合金∮290mm圓形鑄錠的制備。產品要求：新打制熔煉爐子前期過度生產不低于3天，然后轉入正常生產；在熔煉時將耦合磁場電源接好、結晶器安裝好，結晶器直徑為∮297mm。鐵銅合金∮290mm圓形鑄錠的制備方法具體包括以下步驟。步驟1、原料選擇。條件高純銅鑄錠制作所需原料，銅含量一定比鑄錠高。通常在大氣條件下采用純度不低于A級陰極銅，制作純度大于99.99％的鑄錠；或99.999％純銅鑄錠應選擇純度比99.999％更高的銅原料制作。步驟2、熔煉。操作流程：電解銅—裝爐—加干流木炭覆蓋—熔化—二次添加電解銅—升溫熔化—保溫靜置。工藝控制條件：裝料與熔煉：選擇2t中頻感應爐，總投料2500kg，將切好的小塊電解銅1500kg裝入爐中，在其上加上木炭，木炭厚度約100mm，升溫熔化，電解銅完全熔化后，繼續向爐內添加電解銅1000kg，然后關閉爐門，升溫繼續熔化，完全熔化并使溫度達到1200℃，保溫靜置約3～5分鐘。步驟3、鑄造。操作流程：安裝石墨管組件—燙爐頭—保溫靜置—鑄造。工藝控制條件：閥門、石墨管等組件在爐頭安裝擰好，傾動爐體使銅液流入爐頭進行燙爐頭，爐頭內充滿銅液13-18分鐘，讓爐頭充分預熱，調整加熱功率保持銅液1180-1200℃，保溫靜置3-5分鐘，繼續傾動爐體使嵌入爐頭的石墨管對準結晶器中心并垂直于結晶器(水平面)，打開限流閥，銅液經過閥門－石墨管路進入結晶器進行鑄造，銅液在結晶器內高度為距上沿10-13mm，石墨管浸入結晶器銅液中。結晶器內以煙灰覆蓋熔體表面，鑄造溫度1180～1200本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種大規格高純銅鑄錠的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：/n步驟1、原料選擇：銅含量一定比鑄錠高；/n步驟2、熔煉：電解銅裝爐—加木炭—熔化—Ⅱ加電解銅—升溫熔化—保溫靜置；/n步驟3、鑄造：安裝石墨澆鑄管、限流閥等組件—燙爐頭—保溫靜置—鑄造；/n步驟4、檢查與鋸切。/n

【技術特征摘要】
1.一種大規格高純銅鑄錠的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟1、原料選擇：銅含量一定比鑄錠高；
步驟2、熔煉：電解銅裝爐—加木炭—熔化—Ⅱ加電解銅—升溫熔化—保溫靜置；
步驟3、鑄造：安裝石墨澆鑄管、限流閥等組件—燙爐頭—保溫靜置—鑄造；
步驟4、檢查與鋸切。


2.如權利要求1所述一種大規格高純銅鑄錠的制備方法，其特征在于，步驟1原料選擇為通常在大氣條件下用純度不低于A級陰極銅，制作純度不小于99.99%的鑄錠；或99.999%純銅鑄錠應選擇純度比99.999%更高的銅原料制作。


3.如權利要求1所述一種大規格高純銅鑄錠的制備方法，其特征在于，熔煉選擇帶爐頭的封閉爐子。


4.如權利要求1所述一種大規格高純銅鑄錠的制備方法，其特征在于，步驟2中熔煉選用原料為A級陰極銅，表面光滑無銅豆，切掉四邊邊角耳料，然后切成條狀小塊；添加原料順序：首先爐膛填滿原料并添加約100mm厚塊狀干餾木炭，升溫熔化后爐內液面降低，這時第二次加銅原料至爐膛滿，關閉爐蓋，繼續升溫熔煉至1180-1200℃。


5.如權利要求1所述一種大規格高純銅鑄錠的制備方法，其特征在于，步驟2熔煉的具體操作方法如下：
1）原料準備：電解銅切去四邊，并切成100-200mm寬的條狀；
2）木炭：選擇木炭覆蓋，使用前進行徹底干餾；
3）電解銅添加：在電解銅第一次添加完成后，立即往爐內一次加足干餾木炭，升溫熔化，可Ⅱ次添加電解銅，每爐最多裝料不超過二次，裝料后...

【專利技術屬性】
技術研發人員：董艷霞，
申請(專利權)人：沈陽有色金屬加工有限公司，
類型：發明
國別省市：遼寧;21