一種連鑄結晶器熔融式超聲波振動裝置，包括超聲波換能器，連接在超聲波換能器側面的超聲波發生器，連接在超聲波換能器下端的變幅桿，所述變幅桿下端為插入結晶器鋼液中的超聲波傳振桿，所述超聲波傳振桿采用與所澆注鋼種相近且添加微量合金元素的鑄鋼材料制成，在澆注過程中允許超聲波傳振桿在鋼液中融化；本發明專利技術裝置一方面可以實現超聲波冶金在連續鑄鋼中的工業化長時間應用，另一方面融化的工具頭能夠極大的降低鋼液的過熱度和溫度梯度，通過控制工具頭的融化速度來實現改善鑄坯凝固組織的目的。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及冶金連鑄工程
，特別涉及一種連鑄結晶器熔融式超聲波振動 裝置。
技術介紹
凝固過程控制的基本途徑是控制冷卻速度、強化對流、孕育變質處理三大類。其中 控制冷卻速度是獲得細晶組織最簡單的方法，應用最廣。通過強化對流促進枝晶臂折斷、重 熔來達到細化晶粒目標的方法很多，如機械攪拌、電磁攪拌、各種振動等。孕育和變質是通 過加入能能夠促進形核（孕育）和控制長大（變質）的添加劑來達到控制凝固組織的目的。 超生細化是一種新興的細化金屬凝固組織的技術。它主要是利用超聲處理過程形 成的大量的空化氣泡，在超過一定閥值的生涯下放生崩潰并產生沖擊波，在局部熔體中產 生瞬時的高溫、高壓作用。空化泡在崩潰后變成大大小小的許多氣泡，小氣泡繼續作為核 心，使空化泡不斷產生、崩潰，并不斷地產生沖擊波，這樣在超聲波空化的作用下，已結晶長 大的晶粒被強烈的沖擊波擊碎，抑制了晶粒的長大，使晶粒得到了細化。 同時超聲在熔體內傳播時，由于聲波與液體中粘性力的交互作用，有限振幅衰減 使液體內從聲源處開始形成一定的聲壓梯度，導致液體流動，當聲壓幅超過一定值時，液體 中可以產生一個流體的噴射。此噴流直接離開超聲變幅桿的端面并在整個流體中形成環流 (聲流）。在聲流作用下，也能把結晶長大的晶粒打碎，抑制晶粒的長大，使晶粒細化，同時 已被擊碎的晶粒被聲流帶到金屬熔池各處，使碎晶得到均勻彌散。 超聲波發生裝置主要由超聲波發生器、換能器和變幅桿組成。變幅桿還包括插入 熔池的超聲波傳振桿（工具頭）。超聲波冶金在有色金屬半連續鑄造領域應用較為成熟，因 為鋁的熔點較低，660. 4°C，而在鋼鐵連鑄領域至今沒有工業化應用。這主要是因為鋼澆注 時的溫度通常大于1500°C，超聲波傳振桿插入到熔池之中就融化無法持續生產。
技術實現思路
為了克服上述現有技術存在的問題，本專利技術的目的是提供一種連鑄結晶器熔融式 超聲波振動裝置，具有結構簡單、功能完善、控制系統可靠性高的，能滿足安全生產要求的 特點；該裝置一方面可以實現超聲波振動在連續鑄鋼中的工業化長時間應用，另一方面融 化的工具頭能夠極大的降低鋼液的過熱度和溫度梯度。 為了達到上述目的，本專利技術的技術方案是： -種連鑄結晶器熔融式超聲波振動裝置，包括超聲波換能器1，連接在超聲波換能 器1側面的超聲波發生器2,連接在超聲波換能器1下端的變幅桿3,所述變幅桿3下端為 插入結晶器5的鋼液6中的超聲波傳振桿4,所述超聲波傳振桿4采用與所澆注鋼種相近且 添加微量合金元素的鑄鋼材料制成，制成后的超聲波傳振桿4中的微量化學成份及其重量 百分比如表1所述：在澆注過程中允許超聲波傳振桿4融化到鋼液6中。 表 1 所述超聲波傳振桿4與液壓缸或氣缸7通過連桿機構8相連接，通過液壓缸或氣 缸7控制超聲波傳振桿4的運動以補償融化部分對聲波振動的衰減。 通過已知澆注鋼液6的溫度和測定的超聲波傳振桿4的熱物性參數（包括（固相 線、液相線，導熱系數和凝固潛熱），利用傳熱來計算和試驗測試超聲波傳振桿4的融化速 度和時間；根據澆注鋼種的特性和不同超聲波傳振桿4所計算和測試融化速度和時間來選 擇合適的超聲波傳振桿4進行超聲波冶金。 和現有技術相比較，本專利技術的有益結果如下： 1、本專利技術裝置應用在連續鑄鋼結晶器內。 2、由于超聲波傳振桿4采用與所澆注鋼種相近且添加微量合金元素的鑄鋼材料 制成，在澆注過程中允許超聲波傳振桿4融化到鋼液中。該裝置一方面可以實現超聲波冶 金在連續鑄鋼中的工業化長時間應用，另一方面融化的工具頭能夠極大的降低鋼液的過 熱度和溫度梯度，改善鑄坯芯部凝固組織。 3、通過液壓缸或氣缸7控制超聲波傳振桿4的運動以補償融化部分對聲波振動的 衰減。 4、利用傳熱來計算和實驗測試超聲波傳振桿4的融化速度和時間，通過控制聲波 傳振桿4的融化速度來改善鑄坯芯部凝固組織。【附圖說明】 圖1是本專利技術裝置結構示意圖。 圖2是本專利技術超聲波傳振桿與液壓缸或氣缸的連接示意圖。【具體實施方式】 下面結合實施例附圖對本專利技術作進一步詳細說明。 如圖1所示，本專利技術一種連鑄結晶器熔融式超聲波振動裝置，包括超聲波換能器 1，連接在超聲波換能器1側面的超聲波發生器2,連接在超聲波換能器1下端的變幅桿3， 所述變幅桿3下端為插入結晶器5的鋼液6中的超聲波傳振桿4,所述超聲波傳振桿4采 用與所澆注鋼種相近且添加微量合金元素的鑄鋼材料制成，制成后的超聲波傳振桿4中的 微量化學成份及其重量百分比如表1所述：在澆注過程中允許超聲波傳振桿4融化到鋼液 6中。表 1 作為本專利技術的優選實施方式，所述超聲波傳振桿4與液壓缸或氣缸7通過連桿機 構8相連接，通過液壓缸或氣缸7控制超聲波傳振桿4的運動以補償融化部分對聲波振動 的衰減。 作為本專利技術的優選實施方式，通過已知澆注鋼液6的溫度和測定的超聲波傳振桿 4的熱物性參數（包括（固相線、液相線，導熱系數和凝固潛熱），利用傳熱來計算和實驗測 試超聲波傳振桿4的融化速度和時間；根據澆注鋼種的特性和不同超聲波傳振桿4所計算 融化速度和時間來選擇合適的超聲波傳振桿4進行超聲波冶金。【主權項】1. 一種連鑄結晶器烙融式超聲波振動裝置，包括超聲波換能器（1)，連接在超聲波換 能器（1)側面的超聲波發生器（2)，連接在超聲波換能器（1)下端的變幅桿（3)，其特征在 于：所述變幅桿（3)下端為插入結晶器（5)的鋼液化）中的超聲波傳振桿（4)，所述超聲波 傳振桿（4)采用與所誘注鋼種相近且添加微量合金元素的鑄鋼材料制成，制成后的超聲波 傳振桿（4)中的微量化學成份及其重量百分比如表1所述： 表1在誘注過程中允許超聲波傳振桿（4)融化到鋼液化）中。2. 根據權利要求1所述的連鑄結晶器烙融式超聲波振動裝置，其特征在于：所述超聲 波傳振桿（4)與液壓缸或氣缸（7)通過連桿機構（8)相連接，通過液壓缸或氣缸（7)控制 超聲波傳振桿（4)的運動W補償融化部分對聲波振動的衰減。3. 根據權利要求1所述的連鑄結晶器烙融式超聲波振動裝置，其特征在于：通過已知 誘注鋼液化）的溫度和測定的超聲波傳振桿（4)的熱物性參數，利用傳熱來計算和試驗測 試超聲波傳振桿（4)的融化速度和時間；根據誘注鋼種的特性和不同超聲波傳振桿（4)所 計算和測試融化速度和時間來選擇合適的超聲波傳振桿（4)進行超聲波冶金。【專利摘要】一種連鑄結晶器熔融式超聲波振動裝置，包括超聲波換能器，連接在超聲波換能器側面的超聲波發生器，連接在超聲波換能器下端的變幅桿，所述變幅桿下端為插入結晶器鋼液中的超聲波傳振桿，所述超聲波傳振桿采用與所澆注鋼種相近且添加微量合金元素的鑄鋼材料制成，在澆注過程中允許超聲波傳振桿在鋼液中融化；本專利技術裝置一方面可以實現超聲波冶金在連續鑄鋼中的工業化長時間應用，另一方面融化的工具頭能夠極大的降低鋼液的過熱度和溫度梯度，通過控制工具頭的融化速度來實現改善鑄坯凝固組織的目的。【IPC分類】B22D11/053【公開號】CN105397043【申請號】CN201510884607【專利技術人】劉趙衛, 關杰, 高琦, 張西鋒, 曾晶 【申請人】中國重型機械研究院股份公司【公開日】2016年3月16日【申請日】2015年12月4日本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種連鑄結晶器熔融式超聲波振動裝置，包括超聲波換能器(1)，連接在超聲波換能器(1)側面的超聲波發生器(2)，連接在超聲波換能器(1)下端的變幅桿(3)，其特征在于：所述變幅桿(3)下端為插入結晶器(5)的鋼液(6)中的超聲波傳振桿(4)，所述超聲波傳振桿(4)采用與所澆注鋼種相近且添加微量合金元素的鑄鋼材料制成，制成后的超聲波傳振桿(4)中的微量化學成份及其重量百分比如表1所述：表1在澆注過程中允許超聲波傳振桿(4)融化到鋼液(6)中。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉趙衛，關杰，高琦，張西鋒，曾晶，
申請(專利權)人：中國重型機械研究院股份公司，
類型：發明
國別省市：陜西;61
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。