專利名稱：一種具有超聲波攪拌功能的中間包塞棒的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及冶金連鑄用的中間包技術領域，更具體地說，涉及一種具有超聲波攪拌功能的中間包塞棒。
背景技術：
隨著對鋼質量要求的日益提高，開發了各種鋼包精煉技術，其目的就是提高鋼水潔凈度。中間包是連接鋼包與結晶器間的一個耐火材料容器，經過爐外精煉的鋼水，其潔凈度較高，但是在澆到中間包后很有可能再污染。因此，不能把中間包看著是一個簡單的鋼水 過渡容器，而應把它看著是一個連續的冶金反應器，鋼包精煉中采用的措施可以移植到中間包，以進一步凈化鋼液。曾建華、禮重超、陳天明等人在發表的論文“中間包塞棒吹氬技術的應用”中(曾建華、禮重超、陳天明等，中間包塞棒吹氬技術的應用，鋼鐵釩鈦，1999年第20卷第2期)，公開了一種塞棒吹氬工藝，采用單孔型吹氬塞棒來預防水口堵塞，包塞棒吹氬技術來預防水口堵塞，工業實驗表明，該技術不僅能有效地防止水口堵塞，增加低碳鋁鎮靜鋼的連澆爐數，而且還可改善鋼質，但是該中間包塞棒在鋼液的震動攪拌，進而提高鋼水純凈度方面還有待進一步提聞。中國專利號ZL 201120035076. X，授權公告日為2011年9月28日，發明創造名稱
為一種方坯連鑄機中間包塞棒及連接件，該申請案的一種方坯連鑄機中間包塞棒及連接件，它包括塞棒和連接件，它的連接件包括預埋螺母、絲杠、連接螺母，預埋螺母固定在塞棒上部的塞棒體內的中心軸線上，絲杠與預埋螺母相匹配，在絲杠中心軸線上有絲杠吹氬孔，在塞棒體內的中心軸線上有塞棒吹氬孔與絲杠吹氬孔相連接，塞棒吹氬孔在塞棒頭部開口，絲杠吹氬孔的進氣端與氬氣發生裝置相連接。該申請案中的中間包塞棒同樣設計了塞棒吹氬孔，采用吹氬孔進行吹氬工序，但是，該中間包塞棒缺乏超聲波振動裝置，在去除鋼中夾雜、細化晶粒、改善鑄坯質量等方面，還需要進一步改進。目前，現有中間包塞棒主要分為兩大類一種是單一的塞棒功能，在中間包內主要起到控流作用，延長鋼水停留時間，促進夾雜物生長上浮，但去除夾雜、脫氣等方面存在不足；另一種是在中間包塞棒中加氬氣管道，向中間包內通入氬氣，中間包內通氬能有效地防止水口堵塞，增加連澆路數，吹入的氬氣改善了鋼中夾雜物和[O]、[N]、[H]等的上浮動力學條件，促進了夾雜物和[O]、[N]、[H]等的上浮，減少了鑄坯中的夾雜物和[O]、[N]、[H]等的含量，達到促進夾雜物上浮、脫氣、改善鋼質量的目的。而新一代鋼鐵材料要求具有三個特征一是超細晶化，達到微米級組織；二是高潔凈化，達到經濟潔凈度；三是高均勻化，消除宏觀偏析(中心偏析)。現有技術中的中間包塞棒不能實現細化晶粒的目的，已滿足不了新一代鋼鐵材料的質量控制要求。同樣，鋼液中微小的夾雜物上浮是非常困難的，只能當它們聚集起來才會使上浮更加容易。超聲波是一種機械波，在液體介質傳播過程中會產生周期性的應力和聲壓變化，將在液體介質中出現一系列非線性過程，超聲波在液體中傳播時，液體內部或液-固交界面上出現氣體空泡，并且液體中的微小氣泡核在聲波作用下被激活，表現為氣泡核的振蕩、生長、收縮乃至崩潰等一系列過程(即超聲空化)。
發明內容實用新型要解決的技術問題本實用新型在于針對現有技術中的中間包塞棒存在功能單一，在去除鋼中夾雜、細化晶粒、提高鋼液質量方面的不足，提供一種具有超聲波攪拌功能的中間包塞棒。 技術方案為達到上述目的，本實用新型提供的技術方案為本實用新型的一種具有超聲波攪拌功能的中間包塞棒，包括塞棒本體，所述的塞棒本體為中空結構，其內部設有氬氣通道，塞棒本體底端開設有吹氬孔，該吹氬孔與氬氣通道相通，氬氣通道的頂部與吹氬管的一端相連通，吹氬管的另一端連接氬氣源；所述的氬氣通道的頂部固連有超聲波換能器，該超聲波換能器與導波桿相連，導波桿位于氬氣通道中，超聲波換能器通過導線與超聲波電源相連接。更進一步地，所述的吹氬孔開口向下，或者，吹氬孔為側面孔。更進一步地，所述側面的吹氬孔在塞棒本體底端的圓周上均勻排列有2 4個。更進一步地，所述的導波桿的軸線方向與塞棒本體的軸線方向相互平行。本實用新型的原理本實用新型是在中空的塞棒本體內安裝一根導波桿，導波桿與超聲波換能器相連，超聲波換能器通過導線和超聲波電源相連，在中間包正常工作時，打開超聲波電源，調整超聲波輸出功率，從而將電能轉化為高頻電能，并輸入超聲換能器，產生一個低振幅、高頻率的超聲振動波，經導波桿輸入到中間包鋼液。超聲波引入鋼液后，固-液接觸面受到超聲波空化效應產生的沖擊波的強烈輻射作用后，在固體夾雜物顆粒的表面產生瞬時空洞，這些空洞在相繼而來的聲波正壓相內又將被壓縮，其結果是一些空化泡將進入持續振蕩階段，而另外一些空化泡將完全崩潰，當這些微小的氣泡破裂時，產生強烈的沖擊波，氣泡的空化效果可在鋼液中產生一個流體的噴射，此噴流在整個流體中形成聲流，正是這種聲流的作用使超聲波起到了攪拌鋼液的作用，促進了夾雜物的排除。利用該過程中的空化效應，可達到凈化組織，細化晶粒，使組織均勻化等目的。超聲波振動凝固能夠提高金屬液的有效過冷度，減小臨界晶核半徑，從而增加形核率，細化晶粒。有益效果采用本實用新型提供的技術方案，與已有的公知技術相比，具有如下有益效果(I)本實用新型的一種具有超聲波攪拌功能的中間包塞棒，由超聲波換能器輸出超聲波，通過導波桿將超聲波引入中間包的鋼液，可進一步去除鋼中夾雜，細化晶粒，改善鑄坯質量，降低連鑄坯熱處理難度和強度，進而降低能耗，有利于節能減排，降低生產成本；(2)本實用新型的一種具有超聲波攪拌功能的中間包塞棒，在氬氣通道中設置導波桿，通入的氬氣可保護導波桿；(3)本實用新型的一種具有超聲波攪拌功能的中間包塞棒，設置有吹氬系統，當吹氬孔開口向下時，可有效防止水口堵塞，實現多爐連澆；吹氬孔為側面孔時，有利于夾雜物上浮，減少鑄坯中的夾雜物，凈化鋼水，同時，吹氬能夠穩定中間包的包內流場，提高鑄坯質量。
圖I為本實用新型中吹氬孔開口向下的中間包塞棒結構示意圖；圖2為本實用新型中吹氬孔為側面孔的中間包塞棒結構示意圖。示意圖中的標號說明1-||氣源；2-吹気管；3-導線；4_超聲波電源；5_超聲波換能器；6_導波桿；7-気氣通道；8_吹氬孔；9_塞棒本體。
具體實施方式
為進一步了解本實用新型的內容，結合附圖和實施例對本實用新型作詳細描述。實施例I本實施例的一種具有超聲波攪拌功能的中間包塞棒，包括塞棒本體9，塞棒本體9為中空結構，其內部設有氬氣通道7，塞棒本體9底端開設有吹氬孔8，該吹氬孔8開口向下(實施例I的結構示意圖如圖I所示)，吹氬孔8與氬氣通道7相通，氬氣通道7的頂部與吹氬管2的一端相連通，吹氬管2的另一端連接氬氣源I ;氬氣通道7的頂部固連有超聲波換能器5，該超聲波換能器5與導波桿6相連，導波桿6位于氬氣通道7中，導波桿6的軸線方向與塞棒本體9的軸線方向相互平行，超聲波換能器5通過導線3與超聲波電源4相連接。本實施例中的導波桿6的材質為鋁鎂合金或鈦合金，導波桿6的長度為采用的超聲波波長的整數倍或半波長的整數倍。本實施例的吹氬系統，可有效防止水口堵塞，實現多爐連澆。實施例2本實施例的基本結構同實施例1，不同之處在于吹氬孔8為側面孔(實施例2的結構示意圖如圖2所示)，側面的吹氬孔8在塞棒本體9底端的圓周上均勻排列2個，本實施例的一種具有超聲波攪拌功能的中間包塞棒，有利于夾雜物上浮，減少鑄坯中的夾雜物，凈化鋼水，同時，吹氬能夠穩定中間包的包內流場，提高鑄坯質量。實施例3本實施例的基本結構同實施例2，不同之處在于吹氬孔8為側面孔，側面的吹氬孔8在塞棒本體9底端的圓周上均勻排列4個。實施例4本實施例的基本結構同實施例2，不同之處在于側面的吹氬孔8在塞棒本體9底端的圓周上均勻排列3個。實施例廣4的一種具有超聲波攪拌功能的中間包塞棒，在使用過程中，接通超聲波電源4，超聲波換能器5通過導波桿6將超聲波導入鋼液內，能夠促進夾雜物上浮，提高鋼液的純凈度，可達到凈化組織、細化晶粒、使組織均勻化等作用，通入的氬氣到達鋼液后，能起到去除鋼液中氣體，進一步凈化鋼液，達到提高鋼質量的效果。以上示意性的對本實用新型及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本實用新型的實施方式之一，實際的結構并不局限于此。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本實用新型創造宗旨的情況下，不經創造性的設計出與該技術方案相似的結構方式及實施例，均應屬于本實用新型的保護 范圍。
權利要求1.一種具有超聲波攪拌功能的中間包塞棒，包括塞棒本體(9)，其特征在于所述的塞棒本體(9)為中空結構，其內部設有氬氣通道(7)，塞棒本體(9)底端開設有吹氬孔(8)，該吹IS孔(8)與気氣通道(7)相通,気氣通道(7)的頂部與吹IS管(2)的一端相連通,吹IS管(2)的另一端連接氬氣源(I);所述的氬氣通道(7)的頂部固連有超聲波換能器(5)，該超聲波換能器(5)與導波桿(6)相連,導波桿(6)位于IS氣通道(7)中，超聲波換能器(5)通過導線(3)與超聲波電源(4)相連接。
2.根據權利要求I所述的一種具有超聲波攪拌功能的中間包塞棒，其特征在于所述的吹氬孔(8)開口向下。
3.根據權利要求I所述的一種具有超聲波攪拌功能的中間包塞棒，其特征在于所述的吹IS孔(8)為側面孔。
4.根據權利要求3所述的一種具有超聲波攪拌功能的中間包塞棒，其特征在于所述側面的吹氬孔(8)在塞棒本體(9)底端的圓周上均勻排列有2 4個。
5.根據權利要求4所述的一種具有超聲波攪拌功能的中間包塞棒，其特征在于所述的導波桿(6)的軸線方向與塞棒本體(9)的軸線方向相互平行。
專利摘要本實用新型公開了一種具有超聲波攪拌功能的中間包塞棒，屬于冶金連鑄用的中間包技術領域。本實用新型包括塞棒本體，所述的塞棒本體為中空結構，其內部設有氬氣通道，塞棒本體底端開設有吹氬孔，該吹氬孔與氬氣通道相通，氬氣通道的頂部與吹氬管的一端相連通，吹氬管的另一端連接氬氣源；所述的氬氣通道的頂部固連有超聲波換能器，該超聲波換能器與導波桿相連，導波桿位于氬氣通道中，超聲波換能器通過導線與超聲波電源相連接。本實用新型中的超聲波換能器通過導波桿將超聲波導入鋼液內，可細化晶粒，提高鋼液的純凈度，氬氣通入到鋼液后，能起到去除鋼液中氣體，進一步凈化鋼液，達到提高鋼質量的效果。
文檔編號B22D41/18GK202377526SQ20112057272
公開日2012年8月15日 申請日期2011年12月31日 優先權日2011年12月31日
發明者周俐, 王建軍, 王海軍 申請人:王海軍