一种减少高纯铝液引入杂质的装置系统及其方法与流程

1.本发明属于高纯铝熔炼铸造技术领域，具体涉及一种减少高纯铝液引入杂质的装置系统及其方法。


背景技术：

2.高纯铝薄膜具有电阻率低、易沉积、易刻蚀和工艺成熟等优点，是集成电路上主要的导线材料，其纯度直接影响最终的使用性能。目前，高纯铝主要通过半连续铸造的方式成型，铝熔体会通过流道系统引入到铸造机中，具体过程是高纯铝液从熔炼炉熔炼完成后，通过流道先进入在线除气机，然后经过过滤箱后进入铸造机进行铸造。在生产过程中，铸造一般会连续生产1个月左右，在线除气机中的铝液会长时间存放，如果有杂质颗粒进入在线除气机，就会不断积聚最终影响铝液纯度。
3.现有工艺中，为避免污染铝液，通常在生产开始前将流道进行彻底清理和处理，以减少杂质颗粒的引入。但在实际操作中，生产前流道处理过程中控制不好，部分杂质颗粒就会随着铝液进入到在线除气机中，不断积聚，进而影响材料纯度；此外，生产中若有杂质颗粒掉入流道中，就会随铝液进入在线除气机，从而造成材料纯度异常。
4.因此，针对现有技术不足，需要提供一种减少高纯铝液引入杂质的装置系统及其方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种减少高纯铝液引入杂质的装置系统及其方法，减少杂质颗粒随流道引入高纯铝液中，保证产品纯度。
6.为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
7.第一方面，本发明提供了一种减少高纯铝液引入杂质的装置系统，所述装置系统包括：流道、第一过滤装置、除气装置和第二过滤装置；
8.所述流道包括第一流道和第二流道，所述第一流道的一端与除气装置的入口相连，第一流道的另一端连接熔炼炉，所述第二流道的一端与除气装置的出口相连，第二流道的另一端连接铸造机；
9.所述第一过滤装置设置在第一流道上，所述第二过滤装置设置在第二流道上。
10.本发明提供的装置系统设置在高纯铝工艺中熔炼与铸造工艺之间，将流道中带入高纯铝液的杂质过滤除去，减少杂质在除气装置中残留积聚，在除气后再次除杂，避免在流道中引入杂质颗粒而造成的材料纯度异常。
11.本发明所述高纯铝的纯度≥99.999％。
12.优选地，所述第一过滤装置的孔隙密度≤50ppi，例如可以是10ppi、20ppi、30ppi、40ppi或50ppi，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
13.优选地，所述第一过滤装置包括第一过滤箱和第二过滤箱。
14.优选地，所述第一过滤箱的孔隙密度大于第二过滤箱的孔隙密度。
15.按照高纯铝液流动的方向，将第一过滤箱设置在前，第二过滤箱设置在后。铝液进入流道后，先经过第一过滤箱，将较大颗粒的杂质除去，再经第二过滤箱过滤，进一步将其它小颗粒杂质除去。设置两个过滤箱进行双重过滤，既可提高过滤效果，也可避免一个过滤箱容易堵塞的问题，提高效率。
16.优选地，所述第一过滤箱与第二过滤箱的间距为0.1-0.5m，例如可以是0.1m、0.2m、0.3m、0.4m或0.5m，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
17.优选地，第二过滤箱与除气装置的距离为0.5-1m，例如可以是0.5m、0.6m、0.7m、0.8m、0.9m或1m，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
18.优选地，所述装置系统还包括防护装置，所述防护装置设置在流道上方。
19.在整个流道上方设置防护措施，使流道形成半密闭环境，避免工艺环境中的杂质颗粒进入流道污染铝液，同时也可具有一定的保温效果，减少铝液冷却而使颗粒凝聚。
20.优选地，所述防护装置距流道的高度为0-20mm，例如可以是0mm、5mm、10mm、15mm或20mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
21.优选地，所述防护装置的材质包括保温棉。
22.第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述的装置系统的使用方法，所述使用方法包括：熔炼后的高纯铝液从熔炼炉流出进入第一流道，经第一过滤装置过滤高纯铝液中的杂质，进入除气装置进行除气，然后进入第二流道，再经第二过滤装置除去杂质，进入铸造机。
23.相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
24.本发明提供的装置系统设置在高纯铝工艺中熔炼与铸造工艺之间，通过在流道上增加设置过滤，将流道中带入高纯铝液的杂质过滤除去，减少杂质在除气装置中残留积聚，并在流道上方设置防护措施，避免工艺环境中的杂质颗粒进入流道污染铝液，使处理后的铝液中杂质极大减少。
附图说明
25.图1是本发明实施例1提供的减少高纯铝液引入杂质的装置系统的结构示意图。
具体实施方式
26.下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
27.为了清楚说明本发明的技术方案，高纯铝液经本发明提供的装置系统后，进入熔炼炉生产为产品，生产结束后在产品上取样，表面车削制成分析小样后，通过gmds分析检测最终产品上的杂质成分含量。
28.实施例1
29.本实施例提供了一种如图1所示的减少高纯铝液引入杂质的装置系统，所述装置系统包括：流道、第一过滤装置、除气装置5、第二过滤装置和防护装置7；
30.所述流道包括第一流道1和第二流道2，所述第一流道1的一端与除气装置5的入口相连，第一流道1的另一端连接熔炼炉8，所述第二流道2的一端与除气装置5的出口相连，第二流道2的另一端连接铸造机9；
31.所述第一过滤装置设置在第一流道1上，所述第二过滤装置设置在第二流道2上。
32.所述第一过滤装置包括第一过滤箱3和第二过滤箱4，其中，第一过滤箱3的孔隙密度为50ppi，第二过滤箱4的孔隙密度为30ppi。
33.第二过滤装置为过滤箱6，其孔隙密度为30ppi。
34.第一过滤箱3与第二过滤箱4的间距为0.3m，第二过滤箱4与除气装置5的距离为0.8m。
35.所述除气装置5为在线除气机。
36.所述防护装置7采用保温棉，设置在流道上方，距流道的高度为10mm。
37.实施例2
38.本实施例提供了一种减少高纯铝液引入杂质的装置系统，所述装置系统包括：流道、第一过滤装置、除气装置5、第二过滤装置和防护装置7；
39.所述流道包括第一流道1和第二流道2，所述第一流道1的一端与除气装置5的入口相连，第一流道1的另一端连接熔炼炉8，所述第二流道2的一端与除气装置5的出口相连，第二流道2的另一端连接铸造机9；
40.所述第一过滤装置设置在第一流道1上，所述第二过滤装置设置在第二流道2上。
41.所述第一过滤装置包括第一过滤箱3和第二过滤箱4，其中，第一过滤箱3的孔隙密度为40ppi，第二过滤箱4的孔隙密度为20ppi。
42.第二过滤装置为过滤箱6，其孔隙密度为30ppi。
43.第一过滤箱3与第二过滤箱4的间距为0.1m，第二过滤箱4与除气装置5的距离为1m。
44.所述除气装置5为在线除气机。
45.所述防护装置7采用保温棉，设置在流道上方，距流道的高度为0mm。
46.实施例3
47.本实施例提供了一种减少高纯铝液引入杂质的装置系统，所述装置系统包括：流道、第一过滤装置、除气装置5、第二过滤装置和防护装置7；
48.所述流道包括第一流道1和第二流道2，所述第一流道1的一端与除气装置5的入口相连，第一流道1的另一端连接熔炼炉8，所述第二流道2的一端与除气装置5的出口相连，第二流道2的另一端连接铸造机9；
49.所述第一过滤装置设置在第一流道1上，所述第二过滤装置设置在第二流道2上。
50.所述第一过滤装置包括第一过滤箱3和第二过滤箱4，其中，第一过滤箱3的孔隙密度为40ppi，第二过滤箱4的孔隙密度为20ppi。
51.第二过滤装置为过滤箱6，其孔隙密度为30ppi。
52.第一过滤箱3与第二过滤箱4的间距为0.5m，第二过滤箱4与除气装置5的距离为0.5m。
53.所述除气装置5为在线除气机。
54.所述防护装置7采用保温棉，设置在流道上方，距流道的高度为20mm。
55.实施例4
56.本实施例提供了一种减少高纯铝液引入杂质的装置系统，所述装置系统包括：流道、第一过滤装置、除气装置5、第二过滤装置和防护装置7；
57.所述流道包括第一流道1和第二流道2，所述第一流道1的一端与除气装置5的入口相连，第一流道1的另一端连接熔炼炉8，所述第二流道2的一端与除气装置5的出口相连，第二流道2的另一端连接铸造机9；
58.所述第一过滤装置设置在第一流道1上，所述第二过滤装置设置在第二流道2上。
59.所述第一过滤装置包括第一过滤箱3，其中，第一过滤箱3的孔隙密度为50ppi。
60.第二过滤装置为过滤箱6，其孔隙密度为20ppi。
61.第一过滤箱3与除气装置5的距离为0.8m。
62.所述除气装置5为在线除气机。
63.所述防护装置7采用保温棉，设置在流道上方，距流道的高度为10mm。
64.实施例5
65.本实施例提供了一种减少高纯铝液引入杂质的装置系统，所述装置系统包括：流道、第一过滤装置、除气装置5、第二过滤装置；
66.所述流道包括第一流道1和第二流道2，所述第一流道1的一端与除气装置5的入口相连，第一流道1的另一端连接熔炼炉8，所述第二流道2的一端与除气装置5的出口相连，第二流道2的另一端连接铸造机9；
67.所述第一过滤装置设置在第一流道1上，所述第二过滤装置设置在第二流道2上。
68.所述第一过滤装置包括第一过滤箱3和第二过滤箱4，其中，第一过滤箱3的孔隙密度为50ppi，第二过滤箱4的孔隙密度为30ppi。
69.第二过滤装置为过滤箱6，其孔隙密度为20ppi。
70.第一过滤箱3与第二过滤箱4的间距为0.5m，第二过滤箱4与除气装置5的距离为1m。
71.所述除气装置5为在线除气机。
72.对比例1
73.本对比例提供了一种减少高纯铝液引入杂质的装置系统，所述装置系统包括：流道、除气装置5和第二过滤装置；
74.所述流道包括第一流道1和第二流道2，所述第一流道1的一端与除气装置5的入口相连，第一流道1的另一端连接熔炼炉8，所述第二流道2的一端与除气装置5的出口相连，第二流道2的另一端连接铸造机9；
75.所述第二过滤装置设置在第二流道2上。
76.第二过滤装置为过滤箱6，其孔隙密度为50ppi。
77.所述除气装置5为在线除气机。
78.应用例1
79.本应用例提供了一种使用实施例1提供的减少高纯铝液引入杂质的装置系统的使用方法，所述使用方法包括：熔炼后的高纯铝液从熔炼炉8流出进入第一流道1，依次经第一过滤箱3和第二过滤箱4过滤高纯铝液中的杂质，进入除气装置5进行除气，然后进入第二流道2，再经过滤箱6除去杂质，进入铸造机9，流道上方设有防护装置7，阻止环境内杂质进入高纯铝液。
80.本应用例处理后的高纯铝液中的杂质含量列于表1中。
81.应用例2
82.本应用例提供了一种使用实施例2提供的减少高纯铝液引入杂质的装置系统的使用方法，所述使用方法包括：熔炼后的高纯铝液从熔炼炉8流出进入第一流道1，依次经第一过滤箱3和第二过滤箱4过滤高纯铝液中的杂质，进入除气装置5进行除气，然后进入第二流道2，再经过滤箱6除去杂质，进入铸造机9，流道上方设有防护装置7，阻止环境内杂质进入高纯铝液。
83.本应用例处理后的高纯铝液中的杂质含量列于表1中。
84.应用例3
85.本应用例提供了一种使用实施例3提供的减少高纯铝液引入杂质的装置系统的使用方法，所述使用方法包括：熔炼后的高纯铝液从熔炼炉8流出进入第一流道1，依次经第一过滤箱3和第二过滤箱4过滤高纯铝液中的杂质，进入除气装置5进行除气，然后进入第二流道2，再经过滤箱6除去杂质，进入铸造机9，流道上方设有防护装置7，阻止环境内杂质进入高纯铝液。
86.本应用例处理后的高纯铝液中的杂质含量列于表1中。
87.应用例4
88.本应用例提供了一种使用实施例4提供的减少高纯铝液引入杂质的装置系统的使用方法，所述使用方法包括：熔炼后的高纯铝液从熔炼炉8流出进入第一流道1，依次经第一过滤箱3过滤高纯铝液中的杂质，进入除气装置5进行除气，然后进入第二流道2，再经过滤箱6除去杂质，进入铸造机9，流道上方设有防护装置7，阻止环境内杂质进入高纯铝液。
89.本应用例处理后的高纯铝液中的杂质含量列于表1中。
90.应用例5
91.本应用例提供了一种使用实施例5提供的减少高纯铝液引入杂质的装置系统的使用方法，所述使用方法包括：熔炼后的高纯铝液从熔炼炉8流出进入第一流道1，依次经第一过滤箱3和第二过滤箱4过滤高纯铝液中的杂质，进入除气装置5进行除气，然后进入第二流道2，再经过滤箱6除去杂质，进入铸造机9。
92.本应用例处理后的高纯铝液中的杂质含量列于表1中。
93.对比应用例1
94.本对比应用例提供了一种使用对比例1提供的减少高纯铝液引入杂质的装置系统的使用方法，所述使用方法包括：熔炼后的高纯铝液从熔炼炉8流出进入第一流道1，进入除气装置5进行除气，然后进入第二流道2，再经过滤箱6除去杂质，进入铸造机9。
95.本对比应用例处理后的高纯铝液中的杂质含量列于表1中。
96.表1
97.[0098][0099]
由表1可以看出，本发明应用例1-3中，高纯铝液经装置系统后，其杂质含量控制在0.0003％以下，杂质含量低；与应用例1相比，应用例4中，第一过滤装置中仅设置一个过滤箱，除杂效果有所下降，杂质含量上升；应用例5中，没有在流道上设置防护装置，可能使工艺环境中的杂质颗粒落入高纯铝液中，导致杂质含量上升。对比应用例1与应用例1相比，没有在流道上设置第一过滤装置，铝液中的杂质含量显著上升，含量提高了一个数量级。
[0100]
综上所述，本发明提供的装置系统设置在高纯铝工艺中熔炼与铸造工艺之间，通过在流道上增加设置过滤，将流道中带入高纯铝液的杂质过滤除去，减少杂质在除气装置中残留积聚，并在流道上方设置防护措施，避免工艺环境中的杂质颗粒进入流道污染铝液，使处理后的铝液中杂质极大减少。
[0101]
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

技术特征：
1.一种减少高纯铝液引入杂质的装置系统，其特征在于，所述装置系统包括：流道、第一过滤装置、除气装置和第二过滤装置；所述流道包括第一流道和第二流道，所述第一流道的一端与除气装置的入口相连，第一流道的另一端连接熔炼炉，所述第二流道的一端与除气装置的出口相连，第二流道的另一端连接铸造机；所述第一过滤装置设置在第一流道上，所述第二过滤装置设置在第二流道上。2.根据权利要求1所述的装置系统，其特征在于，所述第一过滤装置的孔隙密度≤50ppi。3.根据权利要求1或2所述的装置系统，其特征在于，所述第一过滤装置包括第一过滤箱和第二过滤箱。4.根据权利要求3所述的装置系统，其特征在于，所述第一过滤箱的孔隙密度大于第二过滤箱的孔隙密度。5.根据权利要求3或4所述的装置系统，其特征在于，所述第一过滤箱与第二过滤箱的间距为0.1-0.5m。6.根据权利要求3-5任一项所述的装置系统，其特征在于，第二过滤箱与除气装置的距离为0.5-1m。7.根据权利要求1-6任一项所述的装置系统，其特征在于，所述装置系统还包括防护装置，所述防护装置设置在流道上方。8.根据权利要求7所述的装置系统，其特征在于，所述防护装置距流道的高度为0-20mm。9.根据权利要求7或8所述的装置系统，其特征在于，所述防护装置的材质包括保温棉。10.一种如权利要求1-9任一项所述的装置系统的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括：熔炼后的高纯铝液从熔炼炉流出进入第一流道，经第一过滤装置过滤高纯铝液中的杂质，进入除气装置进行除气，然后进入第二流道，再经第二过滤装置除去杂质，进入铸造机。

技术总结
本发明提供了一种减少高纯铝液引入杂质的装置系统及其方法，所述装置系统包括：流道、第一过滤装置、除气装置和第二过滤装置；所述流道包括第一流道和第二流道，所述第一流道的一端与除气装置的入口相连，第一流道的另一端连接熔炼炉，所述第二流道的一端与除气装置的出口相连，第二流道的另一端连接铸造机；所述第一过滤装置设置在第一流道上，所述第二过滤装置设置在第二流道上。所述方法使用该装置系统。本发明提供的装置系统通过在流道上增加设置过滤，将流道中带入高纯铝液的杂质除去，减少杂质在除气装置中残留积聚，并在流道上方设置防护措施，避免工艺环境中的杂质颗粒进入流道污染铝液，减少铝液杂质含量。减少铝液杂质含量。减少铝液杂质含量。


技术研发人员：姚力军 钟伟攀 仝连海 俞柏森 罗明浩
受保护的技术使用者：宁波同创普润新材料有限公司
技术研发日：2023.07.11
技术公布日：2023/9/26