KR20130130014A - Method for purifying high-purity aluminium by directional solidification and smelting furnace therefor - Google Patents

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KR20130130014A
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타오 홍
이민 누굴
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신지앙 조인월드 컴퍼니, 리미티드
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Abstract

원료 물질로 4N 내지 5N 알루미늄을 제공하는 단계, 상기 알루미늄 원료 물질을 670 ℃ 내지 730 ℃의 온도로 가열시키는 단계, 7 분 내지 80 분 동안 유지시키는 단계, 결정성 잉곳의 완성된 제품의 결정화 공정 동안에, 결정성 잉곳을 얻기 위해 1 시간 내지 8 시간 동안 챔버 (3)의 바닥으로부터 상부로의 방향으로 상기 알루미늄 액체 결정화를 허용하도록 상기 챔버 (3)의 바닥을 냉각시키는 단계, 상기 알루미늄 액체를 교반 및 가열시키는 단계, 상기 알루미늄 액체의 특정 온도 구배를 유지시키는 단계, 및 상기 잉곳의 일 말단으로부터 상기 결정성 잉곳의 일부를 제거하는 단계를 포함하며, 잔여 부분이 고순도 알루미늄인 방향성 응고에 의한 고순도 알루미늄의 제조방법은 제공된다. 또한, 쉘 (1), 가열장치 (2), 챔버 (3), 온도 측정 장치, 교반 장치 및 냉각 장치 (6)를 포함하는 용해로가 제공된다. Providing 4N to 5N aluminum as the raw material, heating the aluminum raw material to a temperature of 670 ° C to 730 ° C, holding for 7 to 80 minutes, during the crystallization process of the finished product of the crystalline ingot Cooling the bottom of the chamber 3 to allow crystallization of the aluminum liquid in the direction from the bottom of the chamber 3 to the top for 1 to 8 hours to obtain a crystalline ingot, stirring the aluminum liquid and Heating, maintaining a specific temperature gradient of the aluminum liquid, and removing a portion of the crystalline ingot from one end of the ingot, wherein the remaining portion is high purity aluminum of high purity aluminum by directional solidification. Manufacturing methods are provided. Also provided is a melting furnace comprising a shell 1, a heating device 2, a chamber 3, a temperature measuring device, a stirring device and a cooling device 6.

Description

방향성 응고에 의한 고-순도 알루미늄의 제조방법 및 이를 위한 용해로 {Method for purifying high-purity aluminium by directional solidification and smelting furnace therefor}Method for producing high-purity aluminum by directional solidification and melting furnace therefor {Method for purifying high-purity aluminum by directional solidification and smelting furnace therefor}

본 발명은 고-순도 알루미늄의 용해 정제 (smelting purification)의 기술적 분야에 속한다. 본 발명은 방향성 응고에 의한 고-순도 알루미늄의 제조방법 및 이를 위한 용해로, 특히, 방향성 응고에 의한 고-순도 알루미늄 (즉, 5N 내지 6N 알루미늄)의 제조방법 및 이를 위한 용해로에 관한 것이다.
The present invention belongs to the technical field of melting purification of high-purity aluminum. The present invention relates to a process for producing high-purity aluminum by directional solidification and to a melting furnace therefor, in particular to a process for producing high-purity aluminum (ie 5N to 6N aluminum) by directional solidification and to a melting furnace for the same.

상기 5N 내지 6N 알루미늄은 전자 산업, 특히 광 저장 매체 (photical storage media), 반도체 장치, 초전도성 케이블 (superconducting cables), 등과 같은, 첨단 기술 분야에서 유용하고 필요하다. 소위 고-순도 알루미늄의 순도는 두 가지 방법으로 정의될 수 있다. 순도는 99.95%, 99.99%, AL 99.993A%과 같은, 산업 표준 등급 또는 알루미늄 함량에 의해 직접적으로 정의되거나; 또는 "디지털 + N" 또는 "디지털 + N + 디지털"에 의해 정의된다. 예를 들어, 4N은 99.99%의 순도를 나타내고, 4N6은 99.996%의 순도를 나타낸다. 특별한 언급이 없는 한, 본 발명의 상세한 설명에서 이후에 기술된 알루미늄 순도는 일반적으로 중국 비철 금속 산업 표준 (Non-ferrous Metals Industry Standard) "재용융 YS/T665-2009에 대한 미세 알루미늄 잉곳"에서 세목에 따라 통상적으로 측정되고 명확하게 기술된다. The 5N to 6N aluminum is useful and needed in the electronic industry, in particular in the field of high technology, such as optical storage media, semiconductor devices, superconducting cables, and the like. The purity of the so-called high-purity aluminum can be defined in two ways. Purity is defined directly by industry standard grade or aluminum content, such as 99.95%, 99.99%, AL 99.993A%; Or "digital + N" or "digital + N + digital". For example, 4N represents 99.99% purity and 4N6 represents 99.996% purity. Unless otherwise stated, the aluminum purity described later in the description of the invention is generally detailed in the Chinese Non-ferrous Metals Industry Standard "Micro Aluminum Ingots for Remelting YS / T665-2009". It is usually measured and described accordingly.

현재, 일반적인 정제 방법은 다음과 같다: 3층 액체 전해 정제 방법 (three-layer liquid electrolysis refining method), 유기 용액 전해 방법 (organic solution electrolysis method) 및 편석 방법 (segregation method). 이들 방법들은 다양한 순도로 고-순도 알루미늄을 제조하기 위해 세계의 대부분 나라에서 사용되고 있다. 3-층 액체 전해 정제 방법으로 추출된 알루미늄의 순도는 일반적으로 4N 내지 4N8이지만, 전력소비는 일반적으로 편석 방법의 약 4 내지 5배인, 13000kwh/t을 초과한다. 한편으로는, 비용을 감소시키는 것이 매우 힘들고, 다른 한편으로는, 플루오르화수소 (hydrogen fluoride), 일산화탄소, 이산화황, 등과 같은 유해 가스 및 전해 공정 동안 발생된 폐 전해액에 의해 환경이 심각하게 오염된다. 따라서, 3-층 액체 전해 정제 방법의 적용을 증진시키는 것은 실현 가능하지 않다. 더 높은 에너지 소비, 저생산 및 공정의 복잡함 때문에, 상기 유기 용액 전해 방법은 일반적으로 7N 이상의 소량의 초-고순도 알루미늄의 생산을 위해 사용되고, 따라서 산업적인 생산에 대하여 적합하지 않다. Currently, general purification methods are as follows: three-layer liquid electrolysis refining method, organic solution electrolysis method and segregation method. These methods are used in most countries of the world to produce high-purity aluminum in various purity. The purity of the aluminum extracted by the three-layer liquid electrolytic purification method is generally 4N-4N8, but the power consumption is generally above 13000 kwh / t, which is about 4-5 times the segregation method. On the one hand, it is very difficult to reduce costs, and on the other hand, the environment is severely polluted by hazardous gases such as hydrogen fluoride, carbon monoxide, sulfur dioxide, and the like and waste electrolytes generated during the electrolytic process. Therefore, it is not feasible to promote the application of the three-layer liquid electrolytic purification method. Because of the higher energy consumption, lower production and complexity of the process, the organic solution electrolysis method is generally used for the production of small quantities of ultra-high purity aluminum of 7N or more, and therefore not suitable for industrial production.

물리적 정제 방법의 한 종류인, 상기 편석 방법은, 적은 작업량을 요구하고, 화학적 반응 오염이 없기 때문에 점점 광범위하게 사용되고 있다. 편석 방법은 분획 결정화 공정, 존 용융 공정, 및 방향성 응고 공정을 포함하는 다양한 공정에 의해 실행될 수 있다. 분획 결정화 공정은 알루미늄 정제의 산업에서 널리 적용되어 왔다. 상기 공정의 정제 효과는 공정에서 사용된 1차 알루미늄 (출발물질)의 순도에 의존하고, 99.5% 내지 99.95%의 순도를 갖는 상기 알루미늄 원료 물질은 통상 사용되고, 3N5 내지 4N5 알루미늄을 제조하기 위해 상기 공정에 정제된다. 그러나, 생산 효율은 낮고, 잔여 알루미늄 액체는 최종 고순도 알루미늄을 오염시키는데 영향을 미친다. 더구나, 공정 및 장비는 복잡하고, 얻어진 고순도 알루미늄의 순도 등급은 제한된다. 상기 존 용융 공정은 5N5 내지 6N 알루미늄을 생산할 수 있고, 주로 3층 액체 전해 정제 방법 또는 편석 방법에 의해 생산된 고-순도 알루미늄의 또 다른 정제를 위해 주로 사용된다. 그러나, 상기 존 용융 공정을 수행하기 위한 장비는 너무 복잡하고, 생산 효율은 낮으며, 에너지 소비는 상대적으로 높다. 그래서, 산업적인 적용에 대하여 적절하지 않다. The segregation method, which is a kind of physical purification method, is increasingly used because it requires a small amount of work and there is no chemical reaction contamination. The segregation method can be carried out by various processes including fractional crystallization process, zone melting process, and directional solidification process. Fractional crystallization processes have been widely applied in the industry of aluminum refining. The purification effect of the process depends on the purity of the primary aluminum (starting material) used in the process, and the aluminum raw material having a purity of 99.5% to 99.95% is commonly used and the process for producing 3N5 to 4N5 aluminum Is purified on. However, the production efficiency is low, and residual aluminum liquid affects the contamination of the final high purity aluminum. Moreover, the process and equipment are complex and the purity grade of the high purity aluminum obtained is limited. The zone melting process can produce 5N5-6N aluminum and is mainly used for further purification of high-purity aluminum produced by the three-layer liquid electrolytic purification method or segregation method. However, the equipment for performing the zone melting process is too complicated, the production efficiency is low, and the energy consumption is relatively high. Thus, it is not appropriate for industrial applications.

방향성 응고 방법은 파이프-냉각 응고 방법, 바닥-냉각 방법, 측벽-냉각 방법, 수직 구배-냉각 방법, 및 측면-냉각 방법, 등으로 더욱 분류될 수 있다. 그러나, 이들 종래의 존재하던 방향성 응고 방법은 다음의 결점을 갖는다: 상기 방법의 에너지 소비 및 비용이 높고, 상기 방법의 수율이 낮고, 상기 제조된 제품은 산업적 대량 생산을 어렵게 하는, 낮은 순도 및 작은 크기를 갖는다.
Directional solidification methods can be further classified into pipe-cooling solidification methods, floor-cooling methods, side-wall cooling methods, vertical gradient-cooling methods, side-cooling methods, and the like. However, these conventional existing directional solidification methods have the following drawbacks: high energy consumption and cost of the method, low yield of the method, low purity and small, making the manufactured product difficult for industrial mass production. Has a size.

고-순도 알루미늄의 전통적인 방향성 응고 정제의 낮은 생산성, 높은 에너지 소비 및 높은 비용과 같은, 문제점을 해결하고 결점을 극복하기 위하여, 본 발명은 고 효율 및 생산성, 낮은 에너지 소비 및 저비용으로 방향성 응고에 의해 고-순도 알루미늄을 제조하는 방법을 제공한다. 고순도 알루미늄 제품은 본 발명의 방법에 의해 제조될 수 있다.
In order to solve the problems and overcome the shortcomings, such as low productivity, high energy consumption and high cost of traditional directional solidification tablets of high-purity aluminum, the present invention is directed to directional solidification at high efficiency and productivity, low energy consumption and low cost. Provided are methods for producing high-purity aluminum. High purity aluminum products can be produced by the process of the invention.

본 발명에 의해 직면한 기술적 문제를 해결하기 위해 적용된 기술적 해법은 다음의 단계를 포함하는 방향성 응고에 의해 고-순도 알루미늄을 제조하는 방법이다: The technical solution applied to solve the technical problem faced by the present invention is a method of producing high-purity aluminum by directional solidification comprising the following steps:

원료 물질로 4N 내지 5N 알루미늄을 제공하고, 상기 알루미늄 원료 물질의 표면을 세정시키는, 제1 단계 (물질 선택 단계); A first step (material selection step) of providing 4N to 5N aluminum as a raw material and cleaning the surface of the aluminum raw material;

제1 단계로부터의 상기 알루미늄 원료 물질을 용해로의 챔버로 공급시키는 단계로, 여기서 상기 알루미늄 원료 물질은 670 ℃ 내지 730 ℃의 온도로 가열되어, 상기 알루미늄 원료 물질이 알루미늄 액체를 형성하도록 완전히 용융되는, 제2 단계 (용융 단계); Feeding the aluminum raw material from the first step into the chamber of the furnace, wherein the aluminum raw material is heated to a temperature of 670 ° C. to 730 ° C., whereby the aluminum raw material is completely melted to form an aluminum liquid, Second step (melting step);

제2 단계로부터의 상기 알루미늄 액체를 670 ℃ 내지 730 ℃의 온도에서 7 분 내지 80 분 동안 유지시키는, 제3 단계 (온도 유지 단계); A third step (temperature holding step) of holding the aluminum liquid from the second step at a temperature of 670 ° C. to 730 ° C. for 7 minutes to 80 minutes;

결정성 잉곳을 얻기 위해 1 시간 내지 8 시간 동안 상기 챔버의 바닥으로부터 상부로의 방향으로 상기 알루미늄 액체 결정화를 허용하도록 상기 챔버의 바닥을 냉각시키는 단계, 이로부터 완성된 결정성 잉곳 제품은 상기 결정화가 최종적으로 완성된 상기 잉곳 말단으로부터 상기 잉곳 일부의 제거에 의해 제조되며, 여기서 적어도 상기 완성된 결정성 잉곳 제품 (이후 "최종 제품"에 관한)에 상응하는 상기 잉곳 부분을 형성하기 위한 결정화 공정 동안에, 기계적 교반 및/또는 전자기 교반이 알루미늄 액체가 가열된 경우 알루미늄 액체에 적용되고, 655 ℃ 내지 665 ℃에서 상기 알루미늄 액체의 결정 평면의 온도 및 695 ℃ 내지 705 ℃에서 상기 알루미늄 액체의 액체 표면의 온도를 유지시키며, 상기 알루미늄 액체의 온도를 상기 결정 평면으로부터 상기 액체 표면으로 점진적으로 증가시키는, 제4 단계; Cooling the bottom of the chamber to allow crystallization of the aluminum liquid in the direction from the bottom of the chamber to the top for 1 to 8 hours to obtain a crystalline ingot, from which the crystalline ingot product is finished. Finally made by removal of the ingot portion from the finished ingot end, wherein during the crystallization process to form the ingot portion corresponding at least to the finished crystalline ingot product (hereinafter referred to as "final product"), Mechanical stirring and / or electromagnetic stirring are applied to the aluminum liquid when the aluminum liquid is heated, and the temperature of the crystal plane of the aluminum liquid at 655 ° C. to 665 ° C. and the temperature of the liquid surface of the aluminum liquid at 695 ° C. to 705 ° C. Maintaining the temperature of the aluminum liquid from the crystal plane Which gradually increased as the body surface, the fourth step;

상기 결정화가 최종적으로 완성된 상기 잉곳 말단으로부터 상기 결정성 잉곳의 일부를 제거하는 단계, 여기서 제거될 상기 잉곳 일부는 얻어질 상기 결정성 잉곳 제품의 원하는 순도 및 전체 결정성 잉곳의 두께의 15% 내지 70% 범위에 의존하며, 상기 결정성 잉곳의 잔여 부분은 상기 완성된 결정성 잉곳 제품, 즉 원하는 순도를 갖는 고순도 알루미늄 제품이 최종 제품인, 제5 단계. Removing a portion of the crystalline ingot from the end of the ingot where the crystallization is finally completed, wherein the portion of the ingot to be removed is from 15% of the desired purity of the crystalline ingot product to be obtained and the thickness of the total crystalline ingot to A fifth step, wherein the remaining portion of the crystalline ingot is the finished crystalline ingot product, ie a high purity aluminum product having a desired purity.

상기 용어 "최종 제품에 상응하는 잉곳 부분"은 최종 고-순도 알루미늄 제품, 즉, 제5 단계에서 완전한 결정성 잉곳의 15% 내지 70%를 구성하는 부분의 제거 후 나머지 부분으로 형성된 결정성 잉곳에 관한 것이다. 다시 말해서, 상기 나머지 부분은 완성된 결정의 시작으로부터 30% 내지 85%까지 알루미늄 액체의 결정화에 의해 형성된 결정성 잉곳 부분이다. 상기 결정성 잉곳의 이러한 부분의 결정화 공정 동안, 교반 및 가열은 알루미늄 액체에 대해 요구되고, 상기 알루미늄 액체의 온도 구배는 유지된다. 후속하는 결정화 공정 동안, 교반 및 가열은 불필요하지만, (상기 결정 잉곳의 이러한 부분이 후에 제거될 것이고 따라서 최종 고-순도 알루미늄 제품의 부분이 아닐 수 있기 때문에) 허용할 수 있다. The term “ingot portion corresponding to the final product” refers to a crystalline ingot formed into the remainder after removal of the final high-purity aluminum product, ie, the portion constituting 15% to 70% of the complete crystalline ingot in the fifth step. It is about. In other words, the remaining portion is a crystalline ingot formed by crystallization of aluminum liquid from 30% to 85% from the beginning of the finished crystal. During the crystallization process of this part of the crystalline ingot, stirring and heating are required for the aluminum liquid, and the temperature gradient of the aluminum liquid is maintained. During the subsequent crystallization process, stirring and heating are unnecessary, but may be acceptable (since this portion of the crystal ingot will be removed later and thus may not be part of the final high-purity aluminum product).

본 발명의 방향성 응고에 의한 고-순도 알루미늄 제조를 위한 방법에 있어서, 상기 결정화 공정은 안정하고 조절 가능하고, 에너지 소비 및 비용은 감소되며, 생산성 및 효율은 적절한 결정화 온도 구배, 결정화 속도 및 다른 파라미터를 선택하여 개선된다. 더구나, 알루미늄 액체는 결정화의 경계면에서 불순물-풍부한 층의 두께를 감소하기 위해 결정화 공정 동안 교반된다. 상기 결정화의 경계면에 불순물을 만드는 교반은 상기 결정성 경계면으로부터 분리시키고, 알루미늄 액체의 상부에 위쪽으로 확산시킨다. 본 발명의 이러한 조치는 상기 결정성 잉곳의 최종 제품이 고순도를 가지며, 완전한 결정성 잉곳과 관련된 최종 제품에 상응하는 상기 잉곳 부분의 비율이 큰 것을 보장한다. 따라서, 큰 크기 및 고순도를 갖는 알루미늄 최종 제품은 얻어질 수 있다. 따라서 제조된 제품의 순도는 5N 내지 6N일 수 있다. In the method for producing high-purity aluminum by directional solidification of the present invention, the crystallization process is stable and controllable, energy consumption and cost are reduced, productivity and efficiency are appropriate crystallization temperature gradient, crystallization rate and other parameters. By selecting it is improved. Moreover, the aluminum liquid is stirred during the crystallization process to reduce the thickness of the impurity-rich layer at the interface of crystallization. Stirring that creates impurities at the crystallization interface separates from the crystalline interface and diffuses upwards on top of the aluminum liquid. This measure of the present invention ensures that the final product of the crystalline ingot has high purity and that the proportion of the ingot portion corresponding to the final product associated with the complete crystalline ingot is large. Therefore, an aluminum end product having a large size and high purity can be obtained. Thus, the purity of the manufactured product may be 5N to 6N.

바람직하게는, 제1 단계에서, 전술된 알루미늄 원료 물질의 표면은, 상기 알루미늄 원료 물질의 표면 위의 산화 필름을 제거하기 위한 화학적 세정 공정을 수반하는, 물리적 세정 공정에 의해 세정된다. Preferably, in the first step, the surface of the aluminum raw material described above is cleaned by a physical cleaning process, followed by a chemical cleaning process for removing an oxide film on the surface of the aluminum raw material.

바람직하게는, 제4 단계에서, 상기 알루미늄 액체는 건조 및 예열된 교반 블레이드에 의해 기계적으로 교반되고, 상기 교반 블레이드 및 결정 평면 사이의 거리는 10 mm 내지 50 mm이며; 및/또는 전자기 교반은 알루미늄 액체에 적용되고 여기서 전자기 교반에 의해 교반된 층 및 결정 평면 사이의 거리는 10 mm 내지 50 mm이다. Preferably, in the fourth step, the aluminum liquid is mechanically stirred by a dried and preheated stirring blade, and the distance between the stirring blade and the crystal plane is 10 mm to 50 mm; And / or electromagnetic stirring is applied to the aluminum liquid, wherein the distance between the layer and the crystal plane stirred by electromagnetic stirring is 10 mm to 50 mm.

전통적인 방향성 응고 방법에 의한 고-순도 알루미늄을 제조하는 방법의 저효율, 고에너지 소비, 및 고비용의 문제점과 관련하여, 본 발명은 또한 방향성 응고를 통해 대량 생산성, 저에너지 소비, 및 저 비용으로 고-순도 알루미늄을 제조하기 위한 용해로를 제공한다. Regarding the problems of low efficiency, high energy consumption, and high cost of the method of producing high-purity aluminum by the conventional directional solidification method, the present invention also provides high-purity at high productivity, low energy consumption, and low cost through directional solidification. Provide a melting furnace for producing aluminum.

전술된 문제점을 해결하기 위한 기술적 해법은 쉘 (shell), 가열 장치, 챔버, 온도 측정 장치, 교반 장치 및 냉각 장치를 포함하는 용해로이다. 상기 용해로는 방향성 응고에 의해 고-순도 알루미늄 제조를 위한 본 발명의 방법을 실시하는데 유용하다. 상기 용융로에 있어서: The technical solution for solving the above problems is a melting furnace comprising a shell, a heating device, a chamber, a temperature measuring device, a stirring device and a cooling device. The furnace is useful for practicing the process of the invention for producing high-purity aluminum by directional solidification. In the melting furnace:

상기 챔버는 상기 쉘에 설치된다;The chamber is installed in the shell;

가열장치는 한 개의 가열 장치가 존재하는 경우, 상기 쉘 및 상기 챔버 사이에 장착되고, 하나 이상의 가열장치가 존재하는 경우, 상기 챔버의 상부에 배열되며, 이들은 상기 챔버의 상부에서 하부까지의 방향으로 간격을 두고 배열된다; A heating device is mounted between the shell and the chamber, if one heating device is present, and arranged at the top of the chamber, if one or more heating devices are present, which are in the direction from top to bottom of the chamber. Are spaced apart;

냉각 장치는 상기 로의 바닥에서 상기 챔버 아래에 배열된다. A cooling device is arranged below the chamber at the bottom of the furnace.

교반 장치는 기계적 교반 장치 및/또는 전자기 교반 장치를 포함한다;The stirring device comprises a mechanical stirring device and / or an electromagnetic stirring device;

온도 측정 장치는 노변 온도 감지 장치 및 챔버 온도 센서 장치를 포함하고, 상기 노변 온도 감지 장치는 상기 냉각 장치 및 상기 쉘 사이에 배열되고, 상기 챔버 온도 센서 장치는 상기 챔버의 높이 방향을 따라 다른 위치에 챔버 온도를 측정하기 위해 사용된다. The temperature measuring device includes a roadside temperature sensing device and a chamber temperature sensor device, wherein the roadside temperature sensing device is arranged between the cooling device and the shell, and the chamber temperature sensor device is located at another position along the height direction of the chamber. It is used to measure the chamber temperature.

본 발명의 용해로는 집약적 배열 (compact arrangement) 및 합리적인 구조 (rational structure)를 갖는다. 전술한 방향성 응고에 의해 고-순도 알루미늄을 제조하는 방법을 실행하는데 유용하고, 사용이 간단하다. 용해로는 가열 장치, 냉각 장치, 온도 측정 장치 및 교반 장치를 연동 (coordinative) 조합하여 고-순도 알루미늄을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 전력 소비 및 비용은 낮은 반면, 생산 수율 및 순도는 높다. The furnace of the present invention has a compact arrangement and a rational structure. It is useful to implement the method of producing high-purity aluminum by the directional solidification described above, and is simple to use. The furnace can be used to produce high-purity aluminum by coordinative combination of heating device, cooling device, temperature measuring device and stirring device. Thus, power consumption and cost are low, while production yield and purity are high.

바람직하게는, 교반 장치는 기계적 교반 장치를 포함하고; 여기서 기계적 교반 장치의 블레이드는 상기 기계적 교반 장치의 더 낮은 부분에 배열되고, 상기 교반 장치의 높이 방향을 따라 상승 또는 하강할 수 있다. Preferably, the stirring device comprises a mechanical stirring device; The blades of the mechanical stirring device here are arranged in the lower part of the mechanical stirring device, and can be raised or lowered along the height direction of the stirring device.

바람직하게는, 상기 교반 장치는 전자기 교반 장치를 포함하고, 이것은 상기 쉘 및 가열 장치 사이에 배열되고, 상기 용해로의 높이 방향으로 가열장치를 갖는 변위 방식으로 배열된다. Preferably, the stirring device comprises an electromagnetic stirring device, which is arranged between the shell and the heating device and arranged in a displacement manner with the heating device in the height direction of the melting furnace.

바람직하게는, 열적 단열층은 상기 쉘 내부 및 상기 가열장치 외부에 배열된다. Preferably, a thermal insulation layer is arranged inside the shell and outside the heater.

더욱 바람직하게는, 상기 교반 장치는 전자기 교반 장치를 포함하고, 이것은 열적 절연 층 및 가열 장치 사이에 배열되며, 상기 용해로의 높이 방향을 따라 가열 장치를 갖는 변위 방식으로 배열된다. More preferably, the stirring device comprises an electromagnetic stirring device, which is arranged between the thermal insulation layer and the heating device, arranged in a displacement manner with the heating device along the height direction of the furnace.

바람직하게는, 상기 챔버 온도 센서 장치는 상기 챔버의 높이 방향을 따라 챔버의 외부에 분포된 몇 개의 온도 센서를 포함한다. Preferably, the chamber temperature sensor device includes several temperature sensors distributed outside the chamber along the height direction of the chamber.

바람직하게는, 상기 가열 장치는 전기 가열 장치이다. 본 발명은 5N 내지 6N의 순도를 갖는 고-순도 알루미늄의 대량 (large-scale) 제조에 특히 적절하다.
Preferably, the heating device is an electric heating device. The present invention is particularly suitable for large-scale production of high-purity aluminum having a purity of 5N to 6N.

본 발명은 5N 내지 6N의 순도를 갖는 고-순도 알루미늄의 대량 (large-scale) 제조에 특히 적절하다.
The present invention is particularly suitable for large-scale production of high-purity aluminum having a purity of 5N to 6N.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 방향성 응고에 의한 고-순도 알루미늄의 제조 방법에 사용된 용해로의 구조에 대한 개략도이다.
설명의 편리함을 위하여, 상기 용해로의 성분의 상부, 하부, 탑, 바닥, 내부, 외부와 같은, 위치 관계는 첨부된 도면에서 나타낸 성분의 배열을 참조하여 설명된다.
1 is a schematic diagram of a structure of a melting furnace used in a method for producing high-purity aluminum by directional solidification according to an embodiment of the present invention.
For convenience of description, the positional relationship, such as the top, bottom, tower, bottom, interior, exterior of the components of the furnace, is described with reference to the arrangement of the components shown in the accompanying drawings.

기술 분야의 당업자에게 본 발명의 기술적 해법의 더 나은 이해를 갖도록 하기 위하여, 이하 본 발명을 첨부된 도면 및 구체 예를 참고로 더욱 상세히 설명한다. BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS To enable those skilled in the art to have a better understanding of the technical solutions of the present invention, the present invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawings and embodiments.

실시 예 1:Example 1:

본 실시 예는 하기 단계를 포함하는 방향성 응고에 의해 고-순도 알루미늄을 제조하기 위한 방법을 제공한다: This example provides a method for producing high-purity aluminum by directional solidification comprising the following steps:

제1 단계 (물질 선택의 단계): 원료 물질로서 4N 내지 5N 알루미늄을 제공하는 단계, 및 알루미늄 원료 물질의 표면을 세정하는 단계. 상기 알루미늄 원료 물질의 표면 위에, 먼지, 불순물, 산화 필름 등은 더스팅, 세정, 화학적 에칭 등을 통해 제거되어, 상기 원료 물질의 순도를 개선시키고, 용해 공정에 도입될 불순물의 양을 감소시키며, 따라서 가능한 한 제품의 순도를 개선시킨다. First step (step of material selection): providing 4N to 5N aluminum as raw material, and cleaning the surface of aluminum raw material. On the surface of the aluminum raw material, dust, impurities, oxide films and the like are removed through dusting, cleaning, chemical etching, etc. to improve the purity of the raw material and reduce the amount of impurities to be introduced into the dissolution process, Therefore, the purity of the product is improved as much as possible.

바람직하게는, 상기 알루미늄 원료 물질의 표면의 전술한 세정 단계는: 상기 알루미늄 원료 물질의 표면이 물리적 세정 공정에 의해 세척되고 (예를 들어, 더스팅, 세정, 및 다른 비-화학적 수단), 그 다음 화학적 세정 공정 (예를 들어, 화학적 에칭, 등)은 상기 알루미늄 원료 물질의 표면으로부터 산화 필름을 제거하기 위해 적용되는 것을 포함한다. Preferably, the aforementioned cleaning step of the surface of the aluminum raw material is: the surface of the aluminum raw material is cleaned by a physical cleaning process (eg, dusting, cleaning, and other non-chemical means), The following chemical cleaning processes (eg, chemical etching, etc.) include those applied to remove the oxide film from the surface of the aluminum raw material.

제2 단계 (용융 단계): 용해로의 챔버 안으로 제1 단계로부터의 알루미늄 원료 물질을 공급하는 단계, 여기서 상기 알루미늄 원료 물질은 670 ℃ 내지 730 ℃ 온도에서 가열되고, 그래서 상기 알루미늄 원료 물질은 알루미늄 액체를 형성하기 위해 완전히 용융된다. 즉, 다시 말해, 상기 알루미늄 원료물질은 용융된 상태로 알루미늄을 형성하기 위해 정제를 위한 챔버 안에서 용융된다. Second step (melting step): feeding the aluminum raw material from the first step into the chamber of the melting furnace, wherein the aluminum raw material is heated at a temperature of 670 ° C. to 730 ° C., so that the aluminum raw material Melt completely to form. In other words, the aluminum raw material is melted in a chamber for purification to form aluminum in a molten state.

제3 단계 (온도를 유지하는 단계): 670 ℃ 내지 730 ℃의 온도로 제 2 단계로부터의 알루미늄 액체를 7분 내지 80분 동안 유지하는 단계. 즉, 다시 말해, 상기 용융된 알루미늄 원료 물질은 용융이 완전하게 될 수 있도록, 일정 기간 동안 열적으로 단열되고, 상기 알루미늄 액체의 온도 및 조성 등은 더욱 균일하고 안정될 수 있다. Third step (maintaining temperature): holding the aluminum liquid from the second step for 7 to 80 minutes at a temperature of 670 ° C to 730 ° C. In other words, the molten aluminum raw material is thermally insulated for a period of time so that the melting can be completed, and the temperature and composition of the aluminum liquid can be more uniform and stable.

제4 단계 (응고에 의한 정제 단계): 결정성 잉곳을 얻기 위해 1 시간 내지 8 시간 동안 상기 챔버의 바닥으로부터 상부로의 방향으로 상기 알루미늄 액체 결정화를 허용하도록 상기 챔버의 바닥을 냉각시키는 단계, 이로부터 최종 제품은 상기 결정화가 최종적으로 완성된 상기 잉곳 말단으로부터 상기 잉곳 일부의 제거에 의해 제조되며, 여기서 적어도 상기 최종 제품에 상응하는 상기 잉곳 부분을 형성하기 위한 결정화 공정 동안에, 기계적 교반 및/또는 전자기 교반이 상기 알루미늄 액체에 적용되고, 동시에 상기 알루미늄 액체는 가열되고, 655 ℃ (고순도 금속 액체는 과냉각의 더 큰 정도를 갖고, 상기 액체 온도는 어는점 이하일 수 있기 때문에) 내지 665 ℃에서 상기 알루미늄 액체의 결정 평면, 즉, 상기 알루미늄 액체의 더 낮은 표면의 온도 및 695 ℃ 내지 705 ℃에서 상기 알루미늄 액체의 액체 표면의 온도를 유지시키면서 가열되며, 상기 알루미늄 액체의 온도를 상기 결정 평면으로부터 상기 액체 표면으로 점진적으로 증가시킨다. 상기 챔버의 바닥을 냉각시키는 것은 상기 챔버의 바닥에 알루미늄 액체의 결정화를 일으키고, 상기 결정 평면은 점진적으로 위쪽으로 이동된다. 그 결과, 결정성 잉곳은 형성된다. 바람직하게는 최종 제품에 상응하는 상기 잉곳 부분을 형성하기 위하여 결정화 공정 동안 (즉, 완성된 상기 결정화의 출발로부터 30% 내지 85%까지 결정화에 의해 얻어진 결정성 잉곳 부분), 상기 알루미늄 액체는 결정화의 경계면에서 불순물-풍부 층의 두께를 감소하기 위하여 교반되는 반면, 상기 알루미늄 액체는 상기 알루미늄 액체의 적절한 온도 구배를 유지하기 위하여 가열된다. 예를 들어, 상기 알루미늄 액체의 가장 낮은 층의 온도는 655 ℃ 내지 665 ℃를 유지하고 (즉, 알루미늄의 용융점에 가까운 온도), 및 상기 알루미늄 액체의 가장 위층은 695 ℃ 내지 705 ℃를 유지하며, 따라서 결정화 공정이 안정적으로 진행되는 것을 보장한다. 온도 구배는 냉각 및 가열의 정도를 조정하여 유지될 수 있다. 온도 조절의 정확도는 제한되기 때문에, 상기 알루미늄 액체의 가장 낮은 층 및 가장 높은 층의 온도는 특정한 범위 내에서 변동할 수 있다. 만약 온도가 정확하게 조절된다면, 정확한 점에서 온도를 유지하는 것이 실현 가능하다. 결정화의 공정으로, 상기 알루미늄 액체층의 두께는 감소한다. 상기 알루미늄 액체의 가장 상부 층의 온도는 결정화 표면의 온도에 가깝게 점진적으로 감소될 수 있다. 상기 결정화 표면의 온도는 감당 못할 응고점을 벗어날 수 없다. 상기 알루미늄 액체층의 두께의 감쇠로, 큰 온도 구배를 유지하는 것이 매우 어렵다. 그래서, 상기 알루미늄 액체의 가장 상부 층의 온도는 낮아질 수 있다. 최종 제품에 상응하는 상기 잉곳 부분을 형성하기 위한 결정화 공정이 완성된 후에 (즉, 상기 결정화가 제5 단계 이후에 제거될 수 있는 잉곳 부분을 형성하기 위해 시작한 경우), 상기 알루미늄 액체의 교반은 멈출 수 있고, 온도 구배의 유지는 더 이상 필요 없다. 사실상, 상기 결정화가 최종단계까지 진행된 경우, 상기 알루미늄 액체는 매우 얇아서, 교반을 계속하고 온도 구배를 유지하는 것이 어렵다. Fourth step (purification step by solidification): cooling the bottom of the chamber to allow crystallization of the aluminum liquid in the direction from the bottom of the chamber to the top for 1 to 8 hours to obtain a crystalline ingot, thereby From the final product is prepared by removal of a portion of the ingot from the ingot end where the crystallization is finally completed, wherein at least during the crystallization process to form the ingot portion corresponding to the final product, mechanical stirring and / or electromagnetic Agitation is applied to the aluminum liquid, and at the same time the aluminum liquid is heated, and the aluminum liquid is heated to 655 ° C. (because the high purity metal liquid has a greater degree of subcooling and the liquid temperature can be below freezing point) to 665 ° C. Crystal plane, ie the temperature of the lower surface of the aluminum liquid and 695 To be heated while maintaining the temperature of the liquid surface of the liquid aluminum at 705 ℃, thereby increasing the temperature of the liquid aluminum in the liquid surface gradually from the crystal plane. Cooling the bottom of the chamber causes crystallization of aluminum liquid at the bottom of the chamber, and the crystal plane is gradually moved upwards. As a result, crystalline ingots are formed. Preferably during the crystallization process (ie the crystalline ingot portion obtained by crystallization from 30% to 85% from the start of the complete crystallization) to form the ingot portion corresponding to the final product, the aluminum liquid While the aluminum liquid is stirred to reduce the thickness of the impurity-rich layer at the interface, the aluminum liquid is heated to maintain an appropriate temperature gradient of the aluminum liquid. For example, the temperature of the lowest layer of aluminum liquid is maintained at 655 ° C. to 665 ° C. (ie, the temperature close to the melting point of aluminum), and the top layer of the aluminum liquid is maintained at 695 ° C. to 705 ° C., This ensures that the crystallization process proceeds stably. The temperature gradient can be maintained by adjusting the degree of cooling and heating. Since the accuracy of temperature control is limited, the temperature of the lowest and highest layers of the aluminum liquid can vary within a certain range. If the temperature is precisely controlled, it is feasible to maintain the temperature at the correct point. In the process of crystallization, the thickness of the aluminum liquid layer is reduced. The temperature of the top layer of the aluminum liquid can be gradually reduced to close to the temperature of the crystallization surface. The temperature of the crystallization surface cannot escape the unacceptable freezing point. Due to the attenuation of the thickness of the aluminum liquid layer, it is very difficult to maintain a large temperature gradient. Thus, the temperature of the top layer of the aluminum liquid can be lowered. After the crystallization process for forming the ingot portion corresponding to the final product is completed (ie, when the crystallization has started to form an ingot portion which can be removed after the fifth step), the stirring of the aluminum liquid stops. And maintenance of the temperature gradient is no longer necessary. In fact, when the crystallization has proceeded to the final stage, the aluminum liquid is so thin that it is difficult to continue stirring and maintain a temperature gradient.

바람직하게는, 상기 알루미늄 액체는 상기 기계적 교반 동안 건조 및 예열된 교반 블레이드에 의해 교반되고, 상기 교반 블레이드 및 결정 평면 사이의 거리는 10 mm 내지 50 mm로 조절되고, 만약 상기 알루미늄 액체가 전자기 교반에 위해 교반된다면, 상기 전자기 교반이 적용된 층 및 상기 결정 평면 사이의 거리는 10 mm 내지 50 mm로 조절된다. 바꾸어 말하면, 상기 기계적 교반은 교반 블레이드에 의해 수행되고, 상기 교반 블레이드는 또한 상기 결정화 공정에 부작용을 피하기 위하여 건조되고 예열된다 (예열된 온도는 상기 알루미늄 액체의 온도이거나 또는 대략 근접할 수 있다). 기계적 교반 및/또는 전자기 교반이 실행되는 경우, 상기 교반층 및 결정 평면 사이의 거리는 교반의 최적 효과를 달성하기 위하여 10 mm 내지 50 mm을 유지할 수 있다. 상기 결정 평면은 위쪽으로 점진적으로 진행되기 때문에, 전술된 거리는 교반 블레이드 및/또는 다른 위치에서 전자기 교반 코일 (상기 전자기 교반 코일을 상승 또는 하강)을 선택적으로 작동시켜 상승 또는 하강을 통해 조정될 수 있다. Preferably, the aluminum liquid is stirred by a stirring blade dried and preheated during the mechanical stirring, and the distance between the stirring blade and the crystal plane is adjusted to 10 mm to 50 mm, if the aluminum liquid is for electromagnetic stirring If agitated, the distance between the layer to which the electromagnetic agitation is applied and the crystal plane is adjusted to 10 mm to 50 mm. In other words, the mechanical agitation is performed by a stirring blade, which is also dried and preheated to avoid adverse effects on the crystallization process (the preheated temperature may be at or about the temperature of the aluminum liquid). When mechanical stirring and / or electromagnetic stirring is carried out, the distance between the stirring layer and the crystal plane can be kept between 10 mm and 50 mm in order to achieve the optimum effect of stirring. Since the crystal plane proceeds progressively upwards, the aforementioned distance can be adjusted by raising or lowering by selectively operating the electromagnetic stirring coil (raising or lowering the electromagnetic stirring coil) at the stirring blades and / or other positions.

제5 단계 (최종 제품을 얻는 단계): 상기 결정화가 최종적으로 완성된 상기 잉곳 말단으로부터 결정성 잉곳의 부분을 제거하는 단계, 여기서 제거된 상기 잉곳 부분은 얻어진 결정성 잉곳의 원하는 순도에 의존하고, 완전한 결정성 잉곳의 두께의 15% 내지 70%의 범위이다. 상기 결정성 잉곳의 나머지 부분은 최종 제품 결정성 잉곳 제품, 즉, 원하는 순도 (5N 내지 6N)를 갖는 고-순도 알루미늄 제품이다. 방향성 응고의 원리에 따르면, 본 방법으로부터 유도된 결정 잉곳에서, 상기 결정화 공정의 초기 단계에서 형성된 부분이 더 높은 순도를 갖고, 상기 결정화 공정의 말기 단계에서 형성된 부분은 불순물이 풍부하기 때문에 더 낮은 순도를 갖는다고 알려져 있다. 따라서, 본 단계에서, 순도 요구조건을 만족시키기 위하여, 상기 결정화 공정의 말기 단계에서 형성된 잉곳 부분은 상기 결정 잉곳으로부터 끝을 잘라낸다 (이 부분은 다른 분야에서 사용될 수 있다). 나머지 부분 (즉, 상기 결정성 잉곳의 최종 제품)은 고-순도 알루미늄의 원하는 최종 제품이다. 물론, 상기 최종 제품의 순도는 또한 결정될 수 있고, 만약 순도가 요구에 맞지 않는다면, 상기 결정성 잉곳은 더 끝을 잘라내거나, 또는 본 발명의 방향성 응고의 정제 방법을 위하여, 재정제할 수 있도록, 원료물질로 다시 순환시킬 수 있다. 5th step (obtaining the final product): removing the part of the crystalline ingot from the end of the ingot where the crystallization is finally completed, wherein the part of the ingot removed is dependent on the desired purity of the obtained crystalline ingot, Range from 15% to 70% of the thickness of the complete crystalline ingot. The remainder of the crystalline ingot is the final product crystalline ingot product, ie a high-purity aluminum product with the desired purity (5N to 6N). According to the principle of directional solidification, in the crystal ingot derived from the present method, the portion formed in the initial stage of the crystallization process has a higher purity, and the portion formed in the late stage of the crystallization process is lower in purity because it is rich in impurities. It is known to have. Thus, in this step, to meet the purity requirements, the ingot portion formed at the end of the crystallization process is cut off from the crystal ingot (this portion can be used in other fields). The remaining part (ie the final product of the crystalline ingot) is the desired final product of high-purity aluminum. Of course, the purity of the final product can also be determined, so that if the purity does not meet the requirements, the crystalline ingot can be further cut off or refined for the method of purifying directional solidification of the present invention, Can be recycled back to the raw material.

당연히, 본 실시 예의 방향성 응고에 의한 고-순도 알루미늄의 제조 공정은, 알루미늄 액체의 산화를 감소시키기 위하여, 진공 또는 보호 분위기 하에서 수행될 수 있다. Naturally, the process for producing high-purity aluminum by directional solidification of this embodiment can be performed under vacuum or protective atmosphere, in order to reduce oxidation of the aluminum liquid.

본 실시 예의 방향성 응고에 의한 고-순도 알루미늄 제조를 위한 방법에 있어서, 상기 결정화 공정은 안정적이고 조절가능하고, 에너지 소비 및 비용은 감소되며, 상기 생산성 및 효율은 적절한 결정화 온도 구배, 결정화 속도 및 다른 파라미터의 선택에 의해 개선된다. 더구나, 상기 알루미늄 액체는 상기 결정화 경계면에서 불순물-풍부 층의 두께를 감소시키기 위해 결정화 공정 동안 교반된다. 상기 결정화의 경계면에 불순물을 만드는 교반은 상기 결정성 경계면으로부터 분리시키고, 상기 알루미늄 액체의 상부에 위쪽으로 확산시킨다. 본 발명의 이러한 조치는 결정성 잉곳의 최종 제품이 고순도를 가지며, 완전한 결정성 잉곳과 관련된 최종 제품에 상응하는 상기 잉곳 부분의 비율이 커지도록 보장한다. 따라서, 큰 크기 및 고순도를 갖는 알루미늄의 최종 제품은 얻어질 수 있다. 따라서 제조된 제품의 순도는 5N 내지 6N까지 일 수 있다. In the method for producing high-purity aluminum by directional solidification of the present embodiment, the crystallization process is stable and controllable, energy consumption and cost are reduced, and the productivity and efficiency are appropriate crystallization temperature gradient, crystallization rate and other Improved by the selection of parameters. Moreover, the aluminum liquid is stirred during the crystallization process to reduce the thickness of the impurity-rich layer at the crystallization interface. Stirring that creates impurities at the crystallization interface separates from the crystalline interface and diffuses upwards on top of the aluminum liquid. This measure of the present invention ensures that the final product of the crystalline ingot is of high purity and that the proportion of the ingot portion corresponding to the final product associated with the complete crystalline ingot is large. Thus, a final product of aluminum with large size and high purity can be obtained. Thus, the purity of the manufactured product may be from 5N to 6N.

실시 예 2: Example 2:

본 실시 예는 하기 단계를 포함하는 방향성 응고에 의한 고-순도 알루미늄의 제조방법을 제공한다: This example provides a method for producing high-purity aluminum by directional solidification comprising the following steps:

원료 물질로서 4N 알루미늄을 제공하는 단계, 및 상기 알루미늄 원료 물질의 표면을 물리적으로 세정하는, 제1 단계; Providing 4N aluminum as a raw material, and physically cleaning the surface of the aluminum raw material;

용해로의 챔버 안으로 상기 알루미늄 원료물질을 공급하는 단계, 여기서 상기 알루미늄 원료 물질은 알루미늄 액체를 형성하기 위해 완전하게 용융하기 위하여 670 ℃의 온도까지 가열시키는, 제2 단계;Feeding the aluminum raw material into a chamber of a furnace, wherein the aluminum raw material is heated to a temperature of 670 ° C. to melt completely to form an aluminum liquid;

상기 알루미늄 액체를 80분 동안 670 ℃의 온도로 유지시키는, 제3 단계;Maintaining the aluminum liquid at a temperature of 670 ° C. for 80 minutes;

결정성 잉곳을 얻기 위하여 1시간 동안 상기 챔버의 바닥에서 상부의 방향으로 상기 알루미늄 액체 결정화를 허용하도록 상기 챔버의 바닥을 냉각시키는 단계; 최종 제품에 상응하는 잉곳 부분을 형성하기 위한 결정화공정 동안, 기계적 교반 및 전자기 교반이 상기 알루미늄 액체에 적용되고, 동시에 상기 알루미늄 액체는 655 ℃ 내지 660 ℃의 온도로 알루미늄 액체의 결정 평면을 유기시키며, 700 ℃ 내지 705 ℃의 온도로 상기 알루미늄 액체의 액체 표면을 유지시키며, 가열되고, 상기 알루미늄 액체의 온도는 결정 평면으로부터 액체 표면까지 점진적으로 증가시키며, 여기서 상기 기계적 교반은 건조 및 예열된 교반 블레이드를 통해 실시되고, 상기 교반 블레이드 및 결정 평면사이의 거리는 10 mm로 조절되는 반면, 상기 전자기 교반에 의해 교반된 층 및 결정 평면 사이의 거리는 10 mm 내지 20 mm로 조절되는 (전자기 교반에 의해 교반된 층의 조정은 주로 다른 전자기 교반 코일을 작동시켜 달성되고, 상기 전자기 교반 코일의 배열 밀도는 제한되며, 교반층 및 결정 평면 사이의 정확한 거리를 유지하는 것은 어렵고, 대신, 상기 거리는 일반적으로 특정한 범위 내에 있다), 제4 단계; Cooling the bottom of the chamber to allow crystallization of the aluminum liquid in the direction from the bottom of the chamber to the top for 1 hour to obtain a crystalline ingot; During the crystallization process to form an ingot portion corresponding to the final product, mechanical agitation and electromagnetic agitation are applied to the aluminum liquid, while at the same time the aluminum liquid induces the crystal plane of the aluminum liquid to a temperature of 655 ° C. to 660 ° C., Maintaining the liquid surface of the aluminum liquid at a temperature of 700 ° C. to 705 ° C., and heating, the temperature of the aluminum liquid gradually increases from the crystal plane to the liquid surface, wherein the mechanical agitation causes the dried and preheated stirring blade to And the distance between the stirring blade and the crystal plane is adjusted to 10 mm, while the distance between the stirred layer and the crystal plane is adjusted to 10 mm to 20 mm (the stirred layer by electromagnetic stirring). Adjustment is mainly achieved by operating another electromagnetic stirring coil, The array density of the half coil are limited and, maintaining the correct distance between the agitating layer and the crystal plane is difficult, and in the place of, the distance typically a specific range), a fourth step;

상기 결정화가 최종적으로 완성된 상기 잉곳 말단으로부터 완전한 결정성 잉곳의 두께의 15%를 제거시키는 단계; 상기 결정성 잉곳의 나머지 부분은 상기 결정성 잉곳의 최종 제품, 즉, 5N 알루미늄의 고-순도 최종 제품인, 제5 단계. Removing 15% of the thickness of the complete crystalline ingot from the ingot end where the crystallization was finally completed; And the remainder of the crystalline ingot is a final product of the crystalline ingot, ie a high-purity final product of 5N aluminum.

실시 예 3: Example 3:

본 실시 예는 방향성 응고에 의한 고-순도 알루미늄 제조 방법을 제공하는데, 하기 관점에서 실시 예 2와는 다르다: This example provides a method for producing high-purity aluminum by directional solidification, which differs from Example 2 in the following respects:

제1 단계에 있어서, 5N 알루미늄은 원료 물질로서 제공되고, 상기 알루미늄 원료 물질의 표면의 물리적 세정 후에, 화학적 세정은 상기 알루미늄 원료 물질의 표면으로부터 산화 필름을 제거하기 위해 순차적으로 수행된다. In the first step, 5N aluminum is provided as raw material, and after physical cleaning of the surface of the aluminum raw material, chemical cleaning is performed sequentially to remove the oxide film from the surface of the aluminum raw material.

제2 단계에 있어서, 상기 알루미늄 원료 물질은 730 ℃의 온도까지 가열된다. In a second step, the aluminum raw material is heated to a temperature of 730 ° C.

제3 단계에 있어서, 상기 알루미늄 액체는 7분 동안 730 ℃로 유지된다. In a third step, the aluminum liquid is maintained at 730 ° C. for 7 minutes.

제4 단계에 있어서, 결정성 잉곳은 냉각단계 8시간 후에 얻어지고; 최종 제품에 상응하는 상기 잉곳 부분을 형성하기 위한 결정화 공정 동안, 오직 기계적 교반은 상기 알루미늄 액체에 적용되고, 상기 교반 블레이드 및 결정 평면 사이의 거리는 50 mm이다. 상기 알루미늄 액체의 결정 평면의 온도는 660 ℃로 유지되고, 상기 알루미늄 액체의 액체 표면의 온도는 695 ℃ 내지 700 ℃로 유지된다. In a fourth step, a crystalline ingot is obtained after 8 hours of cooling step; During the crystallization process to form the ingot portion corresponding to the final product, only mechanical stirring is applied to the aluminum liquid, and the distance between the stirring blade and the crystal plane is 50 mm. The temperature of the crystal plane of the aluminum liquid is maintained at 660 ° C., and the temperature of the liquid surface of the aluminum liquid is maintained at 695 ° C. to 700 ° C.

제5 단계에 있어서, 상기 완전한 결정성 잉곳의 두께의 70%는 상기 결정화가 최종적으로 완성된 상기 잉곳 말단으로부터 제거된다. 따라서 고-순도 최종 제품, 6N 알루미늄은 얻어진다. In a fifth step, 70% of the thickness of the complete crystalline ingot is removed from the ingot end where the crystallization is finally completed. Thus a high-purity end product, 6N aluminum, is obtained.

실시 예 4: Example 4:

본 실시 예는 방향성 응고에 의해 고-순도 알루미늄의 제조방법을 제공하는데, 하기 관점에서 실시 예 2와는 다르다: This example provides a method for producing high-purity aluminum by directional solidification, which differs from Example 2 in the following respects:

제1 단계에 있어서, 4N5 알루미늄은 원료 물질로서 제공된다. In a first step, 4N5 aluminum is provided as raw material.

제2 단계에 있어서, 상기 알루미늄 원료 물질은 700 ℃의 온도까지 가열된다. In a second step, the aluminum raw material is heated to a temperature of 700 ° C.

제3 단계에 있어서, 상기 알루미늄 액체는 40분 동안 710 ℃의 온도로 유지된다. In a third step, the aluminum liquid is maintained at a temperature of 710 ° C. for 40 minutes.

제4 단계에 있어서, 결정성 잉곳은 냉각단계의 4 시간 후 얻어지고; 최종 제품에 상응하는 상기 잉곳 부분을 형성하기 위한 결정화 공정 동안, 오직 전자기 교반이 알루미늄 액체에 적용되고, 전자기 교반에 의해 교반된 층 및 결정 평면 사이의 거리는 30 mm이다 (상승 또는 하강할 수 있는 전자기 교반 코일이 사용될 수 있다). 상기 알루미늄 액체의 결정 평면의 온도는 660 ℃ 내지 665 ℃로 유지되고, 상기 알루미늄 액체의 액체 표면의 온도는 698 ℃ 내지 702 ℃로 유지된다. In the fourth step, the crystalline ingot is obtained after 4 hours of the cooling step; During the crystallization process to form the ingot portion corresponding to the final product, only electromagnetic stirring is applied to the aluminum liquid, and the distance between the stirred layer and the crystal plane by electromagnetic stirring is 30 mm (electromagnetic which can rise or fall) Stirring coils may be used). The temperature of the crystal plane of the aluminum liquid is maintained at 660 ° C to 665 ° C, and the temperature of the liquid surface of the aluminum liquid is maintained at 698 ° C to 702 ° C.

제5 단계에 있어서, 상기 완전한 결정성 잉곳의 두께의 40%는 상기 결정화가 최종적으로 완성된 상기 잉곳으로부터 제거된다. 따라서 고-순도 최종 제품, 5N4 알루미늄은 얻어진다. In a fifth step, 40% of the thickness of the complete crystalline ingot is removed from the ingot where the crystallization is finally completed. Thus a high-purity end product, 5N4 aluminum, is obtained.

실시 예 5: Example 5:

본 실시 예는 방향성 응고에 의해 고-순도 알루미늄 제조 방법을 제공하는데, 하기 관점에서 실시 예 2와는 다르다: This example provides a method for producing high-purity aluminum by directional solidification, which differs from Example 2 in the following respects:

제1 단계에 있어서, 4N8 알루미늄은 원료 물질로 제공된다. In a first step, 4N8 aluminum is provided as raw material.

제2 단계에 있어서, 상기 알루미늄 원료 물질은 705 ℃의 온도까지 가열된다. In a second step, the aluminum raw material is heated to a temperature of 705 ° C.

제3 단계에 있어서, 상기 알루미늄 액체는 60 분 동안 705 ℃의 온도로 유지된다. In a third step, the aluminum liquid is maintained at a temperature of 705 ° C. for 60 minutes.

제4 단계에 있어서, 결정성 잉곳은 냉각단계의 6시간 후에 얻어지고; 상기 최종 제품에 상응하는 잉곳 부분을 형성하기 위한 결정화 공정 동안, 상기 교반 블레이드 및 결정 평면 사이의 거리는 30 mm이고, 전자기 교반에 의해 교반된 층 및 결정 평면 사이의 거리는 40 mm 내지 50 mm이다. 상기 알루미늄 액체의 결정 평면의 온도는 658 ℃ 내지 662 ℃로 유지되고, 상기 알루미늄 액체의 액체 표면의 온도는 700 ℃로 유지된다. In the fourth step, the crystalline ingot is obtained after 6 hours of the cooling step; During the crystallization process to form the ingot portion corresponding to the final product, the distance between the stirring blade and the crystal plane is 30 mm, and the distance between the layer and the crystal plane stirred by electromagnetic stirring is 40 mm to 50 mm. The temperature of the crystal plane of the aluminum liquid is maintained at 658 ° C to 662 ° C, and the temperature of the liquid surface of the aluminum liquid is maintained at 700 ° C.

제5 단계에 있어서, 상기 완전한 결정성 잉곳의 두께의 50%는 상기 결정화된 잉곳 말단으로부터 제거된다. 따라서 고-순도 최종 제품, 5N6 알루미늄은 얻어진다. In a fifth step, 50% of the thickness of the complete crystalline ingot is removed from the crystallized ingot end. Thus a high-purity end product, 5N6 aluminum, is obtained.

실시 예 6: Example 6:

도 1에서 도시된 바와 같이, 본 실시 예는 방향성 응고에 의해 고-순도 알루미늄 제조에 대한 전술된 방법에 사용된 용해로를 제공하고, 쉘 (1), 가열장치 (2), 챔버 (3), 온도 측정 장치 (도에 도시되지 않음), 교반 장치 (5), 및 냉각 장치 (6)을 포함한다. As shown in FIG. 1, the present embodiment provides a melting furnace used in the above-described method for producing high-purity aluminum by directional solidification, and includes a shell (1), a heater (2), a chamber (3), A temperature measuring device (not shown in the figure), a stirring device 5, and a cooling device 6.

상기 용해로에 있어서, 챔버 (3)는 상기 쉘 (1)이 장착되고; 상기 알루미늄 액체는 상기 챔버 내에서 결정화된다.In the melting furnace, the chamber (3) is equipped with the shell (1); The aluminum liquid is crystallized in the chamber.

적어도 하나의 가열 장치 (2)는, 상기 쉘 (1) 및 챔버 (3) 사이에 배열된 용해로에 배열된다. 하나의 가열 장치 (2)가 존재한 경우, 챔버 (3)의 상부의 위치에 배열되고, 여러 개의 가열 장치 (2)가 존재한 경우, 챔버 (3)의 상부에서 하부로의 방향으로 간격을 갖도록 배열된다. 바꾸어 말하면, 상기 결정화 공정에서 전술된 온도 구배를 유지하기 위하여, 만약 오직 하나의 가열 장치 (2)가 있다면, 챔버 (3)의 상부에 배열되고, 만약 다수의 가열 장치 (2)가 있다면, 상기 챔버 (3)의 상부에서 하부로의 방향으로 간격을 갖도록 배열되며 (즉, 바람직하게는 챔버 (3)의 상부에 배열된다), 근접한 가열 장치 (2) 사이의 공간이 있을 수 있다. 결정화 공정 동안, 냉각 장치 (6) 및 가열 장치 (2)의 온도를 조정하여, 전술된 온도 구배는 유지될 수 있다. At least one heating device 2 is arranged in a melting furnace arranged between the shell 1 and the chamber 3. If one heating device 2 is present, it is arranged at the position of the upper part of the chamber 3, and if there are several heating devices 2, it is spaced in the direction from the top to the bottom of the chamber 3 Arranged to have. In other words, in order to maintain the above-described temperature gradient in the crystallization process, if there is only one heating device 2, it is arranged on top of the chamber 3, and if there are multiple heating devices 2, It is arranged to be spaced in the direction from the top to the bottom of the chamber 3 (ie preferably arranged at the top of the chamber 3), and there may be a space between adjacent heating devices 2. During the crystallization process, by adjusting the temperature of the cooling device 6 and the heating device 2, the above-described temperature gradient can be maintained.

바람직하게는, 상기 가열 장치 (2)는 전자 가열 장치 (2)이다. Preferably, the heating device 2 is an electronic heating device 2.

상기 냉각 장치 (6)는 상기 알루미늄 용융물이 챔버의 바닥에서 상부까지의 방향을 따라 결정화될 수 있도록, 챔버 (3)의 바닥을 냉각하기 위해 로의 바닥인 챔버 (3) 아래에 배열된다. The cooling device 6 is arranged below the chamber 3, which is the bottom of the furnace, for cooling the bottom of the chamber 3 so that the aluminum melt can crystallize along the direction from the bottom to the top of the chamber.

바람직하게는, 단열층 (4)은 챔버 (3)의 열적 절연 효과를 개선, 전력 소비를 감소, 및 정확하게 온도를 유지하기 위한 목적을 위하여 쉘 (1) 내부 및 가열장치 (2) 외부에 배열된다. Preferably, the insulating layer 4 is arranged inside the shell 1 and outside the heating device 2 for the purpose of improving the thermal insulation effect of the chamber 3, reducing the power consumption, and maintaining the temperature accurately. .

교반 장치는 기계적 교반 장치 (5) 및/또는 전자기 교반 장치 (8)을 포함하고; 이들은 상기 알루미늄 용융물을 교반하기 위해 사용된다. The stirring device comprises a mechanical stirring device 5 and / or an electromagnetic stirring device 8; These are used to stir the aluminum melt.

바람직하게는, 상기 교반 장치가 기계적 교반 장치 (5)를 포함한 경우, 기계적 교반 장치 (5)의 교반 블레이드 (7)은 기계적 교반 장치 (5)의 낮은 부분에 배열되고, 상기 교반 장치의 높이 방향을 따라 상승 또는 하강할 수 있다. 바꾸어 말하면, 교반 블레이드(7)의 상부 말단은 브라켓 (bracket) (도면에 도시되지 않음)에 연결될 수 있고, 상기 브라켓은 리프팅 장치 (도면에 도시되지 않음)에 연결될 수 있어서, 상기 교반 블레이드 (7)는 교반 블레이드 및 결정 평면 사이에 전술된 거리를 유지하기 위하여 상승 또는 하강할 수 있다. 상기 기계적 교반 장치 (5)의 다양한 구조는 본 발명에서 상세하게 기술되지 않았다. Preferably, when the stirring device includes the mechanical stirring device 5, the stirring blade 7 of the mechanical stirring device 5 is arranged in the lower portion of the mechanical stirring device 5, and the height direction of the stirring device is provided. It can rise or fall along. In other words, the upper end of the stirring blade 7 can be connected to a bracket (not shown in the figure), and the bracket can be connected to a lifting device (not shown in the figure), so that the stirring blade 7 ) May be raised or lowered to maintain the aforementioned distance between the stir blade and the crystal plane. Various structures of the mechanical stirring device 5 have not been described in detail in the present invention.

바람직하게는, 상기 교반 장치가 전자기 교반 장치 (8)을 포함하는 경우, 상기 전자기 교반 장치 (8)는 쉘 (1) 및 가열 장치 (2) 사이, 또는 단열층 (4) 및 가열 장치 (2) 사이에 배열되고, 상기 용해로의 높이 방향으로 가열 장치 (2)를 갖는 변위 방식으로 설정된다. 바꾸어 말하면, 단열층 (4)이 존재하지 않는 경우, 전자기 교반 장치 (8) (주로 전자기 교반 코일)는 쉘 (1) 및 가열 장치 (2) 사이에 배열되고, 단열층 (4)이 존재하는 경우, 전자기 교반 장치 (8)는 단열층 (4) 및 가열 장치 (2) 사이에 배열된다. 전자기 교반 장치 (8)는 상기 용해로의 높이 방향을 따라 가열 장치 (2)의 위치와 다른 위치에 항상 설정된다. 이러한 방식의 배열에 있어서, 전자기 교반 장치 (8)는 가열 장치 (2)로부터 분리 및 떨어져 있고, 따라서 가열 장치 (2)에 의해 영향을 받지 않는다. 상기 전자기 교반 장치가 가열장치 (2)로부터 높이에서 다른 위치에 배열되기 때문에, 이에 의해 발생된 전자기장 (electromagnetic fields)은 가열 장치 (2)를 통과하지 못할 수 있고, 상기 알루미늄 액체 위에 직접적으로 적용될 수 있다. 따라서, 우수한 교반 효과는 달성될 수 있다. 상기 결정화 공정에 있어서, 상기 결정 평면의 상부로의 이동으로, 다른 전자기 교반 장치 (8) (즉, 전자기 교반 코일)는 순차적으로 작동되고, 교반층 및 결정 평면 사이의 전술된 거리는 유지될 수 있다. 물론, 오직 하나의 전자기 교반 장치 (8)가 존재하고, 만약 교반 블레이드 (7)와 같이 상승 및 하강할 수 있다면, 교반층 및 결정 평면 사이의 전술된 거리는 또한 유지될 수 있다. Preferably, if the stirring device comprises an electromagnetic stirring device 8, the electromagnetic stirring device 8 is between the shell 1 and the heating device 2, or the heat insulating layer 4 and the heating device 2. It is arranged in between, and is set in a displacement manner having the heating device 2 in the height direction of the melting furnace. In other words, when the heat insulating layer 4 is not present, the electromagnetic stirring device 8 (mainly electromagnetic stirring coil) is arranged between the shell 1 and the heating device 2, and when the heat insulating layer 4 is present, The electromagnetic stirring device 8 is arranged between the heat insulating layer 4 and the heating device 2. The electromagnetic stirring device 8 is always set at a position different from the position of the heating device 2 along the height direction of the melting furnace. In the arrangement of this way, the electromagnetic stirring device 8 is separated and separated from the heating device 2 and is thus not affected by the heating device 2. Since the electromagnetic stirring device is arranged at a different position in height from the heating device 2, the electromagnetic fields generated by it may not pass through the heating device 2 and can be applied directly onto the aluminum liquid. have. Thus, an excellent stirring effect can be achieved. In the crystallization process, by moving to the top of the crystal plane, the other electromagnetic stirring device 8 (ie, the electromagnetic stirring coil) is operated sequentially, and the aforementioned distance between the stirring layer and the crystal plane can be maintained. . Of course, if only one electromagnetic stirring device 8 is present and can be raised and lowered like the stirring blade 7, the aforementioned distance between the stirring bed and the crystal plane can also be maintained.

온도 측정 장치는 노변 온도 감지 장치 및 챔버 온도 센서 장치를 포함한다. 상기 노변 온도 감지 장치는 냉각 장치 (6) 및 쉘 (1) 사이에 설치되고, 상기 챔버 온도 센서 장치는 높이 방향에서 다른 위치로 챔버 (3)의 온도를 측정하기 위해 사용된다. The temperature measuring device includes a roadside temperature sensing device and a chamber temperature sensor device. The roadside temperature sensing device is installed between the cooling device 6 and the shell 1, and the chamber temperature sensor device is used to measure the temperature of the chamber 3 to another position in the height direction.

바람직하게는, 상기 챔버 온도 센서 장치는 다른 높이에서 챔버 (3)의 온도를 측정하기 위해 높이 방향을 따라 상기 챔버 (3)의 외부에 분포된 몇 개의 온도 센서 (예를 들어, 열전대 (thermocouples))를 포함한다. 물론, 만약 오직 하나의 챔버 온도 센서 장치가 존재한다면, 높이 방향을 따라 상승 또는 하강할 수 있는 한, 실현 가능하다. Preferably, the chamber temperature sensor device comprises several temperature sensors (eg, thermocouples) distributed outside of the chamber 3 along the height direction to measure the temperature of the chamber 3 at different heights. ). Of course, if there is only one chamber temperature sensor device, it is feasible as long as it can rise or fall along the height direction.

상기 결정화 공정 동안, 냉각 장치 (6)는 상기 알루미늄 액체의 전술된 온도 구배를 유지하도록, 온도 측정 장치의 온도 측정 결과에 따라 조정될 수 있다. During the crystallization process, the cooling device 6 can be adjusted according to the temperature measurement result of the temperature measuring device, so as to maintain the above-mentioned temperature gradient of the aluminum liquid.

본 실시 예의 용해로에 있어서, 가열장치 (2), 단열층 (4), 기계적 교반 장치 (5), 냉각 장치 (6), 전자기 교반 장치 (8), 온도 측정 장치는 모두 기술 분야에서 알려진 장치를 사용할 수 있다. 상기 용해로는 또한 다른 알려진 구조, 예를 들어, 진공을 유지하는 또는 보호분위기를 제공하는 등을 위한 장치를 포함할 수 있다. In the melting furnace of the present embodiment, the heating device 2, the heat insulating layer 4, the mechanical stirring device 5, the cooling device 6, the electromagnetic stirring device 8, and the temperature measuring device all use devices known in the art. Can be. The furnace may also include other known structures, for example devices for maintaining a vacuum or providing a protective atmosphere.

본 발명의 용해로는 컴팩트한 배열 및 합리적인 구조를 갖는다. 방향성 응고에 의해 고-순도 알루미늄을 제조하기 위한 전술된 방법의 실시는 사용이 간단하고, 유용하다. 상기 용해로는 가열장치, 냉각 장치, 온도 측정 장치 및 교반 장치의 조합을 고-순도 알루미늄 제조하는데 사용될 수 있다. 따라서, 전력 소비 및 비용은 낮은 반면, 생산수율 및 순도는 높다. The melting furnace of the present invention has a compact arrangement and reasonable structure. The implementation of the aforementioned method for producing high-purity aluminum by directional solidification is simple to use and useful. The furnace can be used to produce high-purity aluminum using a combination of heating, cooling, temperature measuring and stirring devices. Thus, power consumption and cost are low, while production yield and purity are high.

전술한 구체 예는 본 발명의 원리를 설명하기 위해서 단지 예시된 것으로 이해되어야 한다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지는 않는다. 기술분야에서 당업자에게는, 본 발명의 사상 및 본질로부터 벗어나지 않고, 다양한 변형 및 개선은 만들어질 수 있고, 이러한 변화 및 변형은 또한 본 발명의 범주내에 속한다.
It is to be understood that the foregoing embodiments are merely illustrated to illustrate the principles of the invention. However, the present invention is not limited thereto. Various modifications and improvements can be made to those skilled in the art without departing from the spirit and essence of the invention, and such changes and modifications are also within the scope of the invention.

도면에 나타낸 참고 번호는:
1: 쉘; 2: 가열장치;
3: 챔버; 4: 단열층;
5. 기계적 교반 장치; 6. 냉각 장치;
7. 교반 블레이드; 8. 전자기 교반 장치
Reference numbers shown in the drawings are:
1: shell; 2: heater;
3: chamber; 4: heat insulation layer;
5. Mechanical stirring device; 6. cooling system;
7. stirring blade; 8. Electromagnetic stirring device

Claims (10)

원료 물질로 4N 내지 5N 알루미늄을 제공하고, 상기 알루미늄 원료 물질의 표면을 세정시키는, 제1 단계;
제1 단계로부터의 상기 알루미늄 원료 물질을 용해로의 챔버로 공급시키는 단계로, 여기서 상기 알루미늄 원료 물질은 670 ℃ 내지 730 ℃의 온도로 가열되어, 상기 알루미늄 원료 물질이 알루미늄 액체를 형성하도록 완전히 용융되는, 제2 단계;
제2 단계로부터의 상기 알루미늄 액체를 670 ℃ 내지 730 ℃의 온도에서 7 분 내지 80 분 동안 유지시키는, 제3 단계;
결정성 잉곳을 얻기 위해 1 시간 내지 8 시간 동안 상기 챔버의 바닥으로부터 상부로의 방향으로 상기 알루미늄 액체 결정화를 허용하도록 상기 챔버의 바닥을 냉각시키는 단계, 이로부터 완성된 결정성 잉곳 제품은 상기 결정화가 최종적으로 완성된 상기 잉곳 말단으로부터 상기 잉곳 일부의 제거에 의해 제조되며, 여기서 적어도 상기 완성된 결정성 잉곳 제품에 상응하는 상기 잉곳 부분을 형성하기 위한 결정화 공정 동안에, 기계적 교반 및/또는 전자기 교반이 상기 알루미늄 액체에 적용되고, 동시에 상기 알루미늄 액체는, 655 ℃ 내지 665 ℃에서 상기 알루미늄 액체의 결정 평면의 온도 및 695 ℃ 내지 705 ℃에서 상기 알루미늄 액체의 액체 표면의 온도를 유지시키면서 가열되며, 상기 알루미늄 액체의 온도를 상기 결정 평면으로부터 상기 액체 표면으로 점진적으로 증가시키는, 제4 단계;
상기 결정화가 최종적으로 완성된 상기 잉곳 말단으로부터 상기 결정성 잉곳의 일부를 제거하는 단계, 여기서 제거될 상기 잉곳 일부는 얻어질 상기 결정성 잉곳 제품의 원하는 순도 및 전체 결정성 잉곳의 두께의 15% 내지 70% 범위에 의존하며, 상기 결정성 잉곳의 잔여 부분은 상기 완성된 결정성 잉곳 제품, 즉 원하는 순도를 갖는 고순도 알루미늄 제품인, 제5 단계를 포함하는 방향성 응고에 의한 고순도 알루미늄의 제조방법.
Providing 4N to 5N aluminum as a raw material and cleaning the surface of the aluminum raw material;
Feeding the aluminum raw material from the first step into the chamber of the furnace, wherein the aluminum raw material is heated to a temperature of 670 ° C. to 730 ° C., whereby the aluminum raw material is completely melted to form an aluminum liquid, Second step;
A third step of maintaining the aluminum liquid from the second step at a temperature of 670 ° C. to 730 ° C. for 7 minutes to 80 minutes;
Cooling the bottom of the chamber to allow crystallization of the aluminum liquid in the direction from the bottom of the chamber to the top for 1 to 8 hours to obtain a crystalline ingot, from which the crystalline ingot product is finished. Finally produced by removal of the portion of the ingot from the finished ingot end, wherein during the crystallization process to form at least the ingot portion corresponding to the finished crystalline ingot product, mechanical agitation and / or electromagnetic agitation is Applied to an aluminum liquid, and at the same time the aluminum liquid is heated while maintaining the temperature of the crystal plane of the aluminum liquid at 655 ° C. to 665 ° C. and the temperature of the liquid surface of the aluminum liquid at 695 ° C. to 705 ° C., and the aluminum liquid The temperature of the liquid surface from the crystal plane Gradually increasing to a fourth step;
Removing a portion of the crystalline ingot from the end of the ingot where the crystallization is finally completed, wherein the portion of the ingot to be removed is from 15% of the desired purity of the crystalline ingot product to be obtained and the thickness of the total crystalline ingot to And a fifth step, wherein the remaining portion of the crystalline ingot is the finished crystalline ingot product, i.e., a high purity aluminum product having a desired purity.
청구항 1에 있어서,
제1 단계에 있어서, 상기 알루미늄 원료 물질의 표면을 세정하는 단계는:
상기 알루미늄 원료 물질의 표면을 물리적 세정 공정에 의해 세정시키는 단계, 및
상기 알루미늄 원료 물질의 표면으로부터 산화막을 제거하기 위해 화학적 세정 공정을 적용시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방향성 응고에 의한 고순도 알루미늄의 제조방법.
The method according to claim 1,
In the first step, the step of cleaning the surface of the aluminum raw material is:
Cleaning the surface of the aluminum raw material by a physical cleaning process, and
And applying a chemical cleaning process to remove the oxide film from the surface of the aluminum raw material.
청구항 1 또는 2에 있어서,
제4 단계에 있어서,
기계적 교반은 건조되고 예열된 교반 블레이드에 의해 상기 알루미늄 액체에 적용되고, 상기 교반 블레이드 및 상기 결정 평면 사이의 거리는 10 ㎜ 내지 50 mm이며; 및/또는
전자기 교반은 상기 알루미늄 액체에 적용되며, 여기서 전자기 교반에 의해 교반된 층 및 상기 결정 평면 사이의 거리는 10 ㎜ 내지 50 mm인 것을 특징으로 하는 방향성 응고에 의한 고순도 알루미늄의 제조방법.
The method according to claim 1 or 2,
In the fourth step,
Mechanical stirring is applied to the aluminum liquid by a dried and preheated stirring blade, the distance between the stirring blade and the crystal plane being between 10 mm and 50 mm; And / or
Electromagnetic stirring is applied to the aluminum liquid, wherein the distance between the layer stirred by electromagnetic stirring and the crystal plane is from 10 mm to 50 mm.
쉘, 가열장치, 챔버, 온도 측정 장치, 교반 장치 및 냉각 장치를 포함하며; 여기서,
상기 챔버는상기 쉘에 설치되고;
상기 가열장치는 상기 쉘 및 챔버 사이에 배열되며, 하나의 가열장치가 존재하는 경우, 상기 챔버의 상부 부분에 위치되어 배열되고, 복수의 가열장치가 존재하는 경우, 이들은 상기 챔버의 상부로부터 하부 부분으로의 방향의 간격에서 배열되며;
상기 냉각 장치는 상기 로의 바닥에서 상기 챔버 아래에 배열되고;
상기 교반 장치는 기계적 교반 장치 및/또는 전자기 교반 장치를 포함하며;
상기 온도 측정 장치는 노변 온도 감지 장치 및 챔버 온도 감지 장치를 포함하고, 상기 노변 온도 감지 장치는 상기 냉각 장치 및 상기 쉘 사이에 배열되며, 상기 챔버 온도 감지 장치는 상기 챔버의 높이 방향을 따라 다른 위치에서 상기 챔버 온도를 측정하는데 사용되는 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에서 청구된 방향성 응고에 의한 고순도 알루미늄의 제조방법을 실행하는데 유용한 용해로.
A shell, heating device, chamber, temperature measuring device, stirring device and cooling device; here,
The chamber is installed in the shell;
The heaters are arranged between the shell and the chamber and, if there is one heater, are positioned and arranged in the upper part of the chamber, and if there are a plurality of heaters, they are from the top to the lower part of the chamber. Arranged at intervals in the direction of;
The cooling device is arranged below the chamber at the bottom of the furnace;
The stirring device comprises a mechanical stirring device and / or an electromagnetic stirring device;
The temperature measuring device includes a roadside temperature sensing device and a chamber temperature sensing device, the roadside temperature sensing device is arranged between the cooling device and the shell, and the chamber temperature sensing device is located at different positions along the height direction of the chamber. Melting furnace useful for carrying out the method for producing high purity aluminum by directional solidification as claimed in any one of claims 1 to 3 used for measuring the chamber temperature.
청구항 4에 있어서,
상기 교반 장치는 기계적 교반 장치를 포함하며; 여기서,
상기 기계적 교반 장치의 교반 블레이드는 상기 기계적 교반 장치의 하부 부분에 배열되고, 상기 교반 장치의 높이 방향에 따라 상승하고 하강할 수 있는 것을 특징으로 하는 방향성 응고에 의한 고순도 알루미늄의 제조방법을 실행하는데 유용한 용해로.
The method of claim 4,
The stirring device comprises a mechanical stirring device; here,
The stirring blade of the mechanical stirring device is arranged in the lower portion of the mechanical stirring device, and is useful for carrying out the method of producing high purity aluminum by directional solidification, which is capable of raising and lowering along the height direction of the stirring device. Melting furnace.
청구항 4 또는 5에 있어서,
상기 교반 장치는 전자기 교반 장치를 포함하며, 이는 상기 쉘 및 가열장치 사이에 배열되며, 상기 용해로의 높이 방향에 따라 상기 가열장치와 함께 변위 방식으로 배열된 것을 특징으로 하는 방향성 응고에 의한 고순도 알루미늄의 제조방법을 실행하는데 유용한 용해로.
The method according to claim 4 or 5,
The stirring device comprises an electromagnetic stirring device, which is arranged between the shell and the heating device, and arranged in a displacement manner with the heating device in accordance with the height direction of the melting furnace of high purity aluminum by directional solidification. Melting furnaces useful for carrying out manufacturing methods.
청구항 4 또는 5에 있어서,
단열층은 상기 쉘 내부 및 상기 가열장치 외부에 배열된 것을 특징으로 하는 방향성 응고에 의한 고순도 알루미늄의 제조방법을 실행하는데 유용한 용해로.
The method according to claim 4 or 5,
And a heat insulating layer is arranged inside the shell and outside the heating device. A melting furnace useful for carrying out a method for producing high purity aluminum by directional solidification.
청구항 7에 있어서,
상기 교반 장치는 전자기 교반 장치를 포함하며, 상기 전자기 교반 장치는 상기 단열층 및 가열장치 사이에 배열되며, 상기 용해로의 높이 방향에 따라 상기 가열장치와 함께 변위 방식 (dislocation manner)으로 배열된 것을 특징으로 하는 방향성 응고에 의한 고순도 알루미늄의 제조방법을 실행하는데 유용한 용해로.
The method of claim 7,
The stirring device includes an electromagnetic stirring device, wherein the electromagnetic stirring device is arranged between the heat insulation layer and the heating device, and is arranged in a dislocation manner together with the heating device according to the height direction of the melting furnace. A melting furnace useful for carrying out a method for producing high purity aluminum by directional solidification.
청구항 4 또는 5에 있어서,
상기 챔버 온도 감지 장치는 상기 챔버의 높이 방향에 따라 상기 챔버의 외부에 분포된 몇 개의 온도 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 방향성 응고에 의한 고순도 알루미늄의 제조방법을 실행하는데 유용한 용해로.
The method according to claim 4 or 5,
The chamber temperature sensing device is useful for carrying out a method for producing high purity aluminum by directional solidification, characterized in that it comprises several temperature sensors distributed outside of the chamber along the height direction of the chamber.
청구항 4 또는 5에 있어서,
상기 가열장치는 전기 가열장치인 것을 특징으로 하는 방향성 응고에 의한 고순도 알루미늄의 제조방법을 실행하는데 유용한 용해로.
The method according to claim 4 or 5,
The heating device is useful for carrying out a method for producing high purity aluminum by directional solidification, characterized in that the electric heating device.
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