[发明专利]一种电子束熔炼装置及利用该装置制备硼母合金的方法

摘要

本发明涉及一种电子束熔炼装置及利用该装置制备硼母合金的方法，属于硼母合金制备领域。所述装置包括熔炼室，所述熔炼室内设有无底的水冷铜坩埚，所述水冷铜坩埚底部内部尺寸与位于其下方的定向凝固拉锭装置的水冷铜拉锭底座的尺寸相配合，使得水冷铜拉锭底座与无底的水冷铜坩埚形成一个完整的水冷铜坩埚；水冷铜拉锭底座底部固定拉锭杆，拉锭杆与电机相连；所述水冷铜坩埚的上方设有加料装置，所述加料装置的出料口设有用于控制加料口开启的阀门。利用本发明提供的装置和工艺可实现硼母合金的连续化生产，可保证生产室内持续高真空，避免了开关仓门时抽真空和放气需要的等待时间以及不必要的能源浪费，提高生产效率，降低能耗。

主权项

一种电子束熔炼装置制备硼母合金的方法，其特征在于：所述方法包括下述工艺步骤：①混料装料：将硅料与硼掺杂剂混合，得混合料；将5～30kg混合料置于无底的水冷铜坩埚(13)中，将部分混合料装入电子束熔炼装置加料装置中；②预热：使电子束熔炼装置熔炼室内的真空度小于5×10‑2Pa，电子枪室真空度小于5×10‑3Pa；电子枪(7)设置高压为25～35kW，高压预热5～10min后，关闭高压，设置电子枪束流为70～200mA，束流预热5～10min，关闭电子枪束流；③熔化：开启电子枪的高压和束流，逐渐增大电子枪的功率至40～380kW，功率增大速率为5～20kW/min，直至水冷铜坩埚(13)内的混合料全部熔化；④熔炼：水冷铜坩埚(13)内的混合料全部熔化后，调整电子枪(7)的功率至30～250kW，维持熔体表面温度1450～1600℃，熔炼10～60min；启动定向凝固拉锭装置，拉锭速率为1～10mm/min，直至硼母合金锭拉至拟定长度；硼母合金锭全部拉出后，利用连动机构将硼母合金锭旋转至隔离仓(19)，并随炉冷却60min～120min；冷却结束后启动隔离仓隔离阀(18)，将隔离仓(19)与熔炼室隔离，取出硼母合金；旋出硼母合金锭的同时，将另一水冷铜拉锭底座(14)上升至熔炼水冷铜坩埚(13)底部，重复上述熔炼步骤；⑤补料：加料仓(8)中的混合料全部或部分加入水冷铜坩埚后，进行补料；首先关闭加料仓隔离阀(9)，开启加料口(10)进行补料；补料完成后，关闭加料口(10)并对加料仓(8)进行抽真空；当真空度到达5×10‑2Pa以下时，开启加料仓隔离阀(9)使补充的原料落入水冷铜坩埚(13)，其中，所述装置包括熔炼室，熔炼室内设有定向凝固拉锭装置；所述熔炼室内设有无底的水冷铜坩埚(13)，所述水冷铜坩埚(13)底部内部尺寸与位于其下方的定向凝固拉锭装置的水冷铜拉锭底座(14)的尺寸相配合，使得水冷铜拉锭底座(14)与无底的水冷铜坩埚(13)形成一个完整的水冷铜坩埚；水冷铜拉锭底座(14)底部固定拉锭杆(4)，拉锭杆(4)与电机相连；所述水冷铜坩埚(13)的上方设有加料装置，所述加料装置的出料口设有用于控制加料口开启的阀门；所述水冷铜拉锭底座(14)下方设有圆锥台形水冷铜保护套(3)，所述水冷铜保护套(3)使得水冷铜拉锭底座(14)在下降拉锭时位于水冷铜保护套(3)形成的圆锥台中。