用于铁水预处理的气流式超声波声源装置的制作方法

本实用新型属于功率超声技术应用领域。尤其涉及一种用于铁水预处理的气流式超声波声源装置。

背景技术：

采用铁水预处理脱硫的方法，不仅能减轻高炉脱硫负担和提高高炉生产率，而且能减轻转炉炼钢脱硫负担甚至去掉脱硫环节。喷吹法是应用比较广泛的一种铁水脱硫技术，在喷吹法脱硫过程中，未来得及反应的镁颗粒及辅助脱硫剂氧化钙颗粒或包裹在气泡内或裹挟在气泡流区中随之上升。但由于高温下镁的蒸汽压高，生成的气泡体积大，气泡的上升速度快，使没来得及反应的镁颗粒和氧化钙喷出铁水液面，因此造成了含镁气泡和氧化钙颗粒在铁水中的停留时间过短。这不仅使脱硫效果变差，而且造成了脱硫剂的浪费。

为了提高脱硫效果和脱硫剂的利用率，需要将喷吹法中产生的气泡进行微细化和分散化处理，而功率超声是一种能有效微细化和分散气泡的方法。功率超声就是利用大功率、高强度超声波来改变物质的性质与状态的超声应用领域。利用功率超声来实现气泡的微细化和分散，就是利用其已被人们广泛认识的在液体中的分散效应。超声分散具有振幅小、加速度大的特点。针对铁水温度高、铁水包容量大的特点，为维持一定的比功率，需要输入的超声波功率就要很高。但使用传统的变幅杆式超声波装置时，变幅杆在高温铁水中将无法承受高功率超声波带来的巨大应力，同时变幅杆如果出现任何微小缺损，都将极大地影响超声波的输入，所以对在铁水中应用超声波造成了很大的困难。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术的缺陷，旨在提供一种结构简单、制作容易、操作方便，能够很好地将超声波导入铁水的用于铁水预处理的气流式超声波声源装置。

本实用新型目的的实现方式为，用于铁水预处理的气流式超声波声源装置，内套管和外套管的上端固定有圆形顶板，圆形顶板和内套管间形成气体谐振腔；锥形波导管对称斜置，并固定于圆形顶板、内套管和外套管上，锥形波导管与气体谐振腔连通，锥形波导管顶端安有哈特曼哨；紧贴外套管的外壁固定有环形聚气罩，外套管均匀地开有多个导气孔，与环形聚气罩相对应位置上所开的导气孔与环形聚气罩相通；内、外套管间有环形挡气板；环形挡气板的位置位于与环形聚气罩相通的透气孔的上面，内、外套管和环形挡气板围成气体外排通道；环形聚气罩连有气体收集系统接口；外套管外壁固定有吊耳。

使用本实用新型时，先通过系在吊耳上的吊运绳索、卷扬机将本实用新型吊至铁水包上方，并将外套管下部悬浮于铁水上部，但不能与铁水接触。定位准确后，采用高压气体由位于锥形波导管顶端的哈特曼哨生成高功率的超声波，哈特曼哨产生的高功率超声波由锥形波导管传至气体谐振腔，超声波与气体谐振腔中的气体柱产生谐振，将高功率超声波输入到铁水中。用于产生高功率超声波的高压气体进入气体外排通道，流经位于外套管壁上的导气孔到达环形聚气罩，最后通过气体收集系统接口被收集系统回收。

本实用新型具有以下积极效果：

1、采用高压气体通过哈特曼哨产生超声波，由于钢铁厂不缺乏高压气源，因而很好地解决了高压气体来源问题，降低了使用成本；

2、使用哈特曼哨产生超声波，哈特曼哨结构简单、造价低廉、安装方便和产生的超声波功率高；

3、使用斜置锥形波导管，使位于锥形管波导管顶端的哈特曼哨可以避开铁水的高温辐射，进而提高使用寿命；

4、超声波通过位于铁水上部谐振腔输入铁水，不直接接触铁水，使外套管和内套管不被铁水侵蚀受损，从而延长使用寿命；同时可以防止铁水粘附在外套管和内套管管壁对超声波形成谐振产生不良影响；

5、提供的气体外排通道可以顺利将气体及时排出，故可以防止气体在气体谐振腔内的超声波衰减；

6、从气体外排通道排出的气体进入环形聚气罩，最终通过气体收集系统接口被收集系统回收，可实现气体的循环利用，提高利用率。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为图1的俯视结构示意图；

图3为图1的A-A向剖视图；

图4为本实用新型的使用状态示意图。

具体实施方式

本实用新型的内、外套管上有圆形顶板，圆形顶板和内套管间形成气体谐振腔，斜置锥形波导管与气体谐振腔连通，锥形波导管顶端有哈特曼哨。外套管外有环形聚气罩，外套管有导气孔，导气孔与环形聚气罩相通；内、外套管间有环形挡气板，内、外套管和环形挡气板围成气体外排通道；环形聚气罩连有气体收集系统接口。

所述内、外套管的内径为待预处理铁水包包口直径的0.15～0.25倍，外套管内径与内套管外径之差与内套管壁厚相等。

所述对称地斜置锥形波导管的斜置角度为40～70°。所述锥形波导管的底端内径为内套管内径的0.35～0.45倍，顶端内径为内套管内径的0.2～0.3倍，锥形波导管的高度为内套管内径的1.5～2倍。

所述外套管的高度为待预处理铁水包高度的1.25～1.375倍，外套管下端与内套管下端间距为外套管高度的0.2～0.25倍。所述导气孔的直径为10～30mm、气体收集系统接口的内径为60～100mm。

所述内套管、外套管、锥形波导管、环形挡气板、圆形顶板的壁厚为50～75mm。所述圆形顶板的外径与外套管的外径相同；环形挡气板的内径和外径分别与内套管的外径和外套管的内径相等。

所述圆形顶板、锥形波导管、内套管、外套管、环形挡气板、环形聚气罩和气体收集系统接口的材质为铝镁尖晶石耐火材料。所述吊耳和哈特曼哨的材质为钢材质。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的描述。

实施例1、参照图1、2、3，本实用新型的内套管11和外套管12的上端固定有圆形顶板2，圆形顶板2和内套管11间形成气体谐振腔9。锥形波导管4对称斜置，并固定于圆形顶板2、内套管11和外套管12上。

锥形波导管4与气体谐振腔9连通，锥形波导管顶端安有哈特曼哨3。采用本实用新型，高压气体通过哈特曼哨产生超声波，由于钢铁厂不缺乏高压气源，因而很好地解决了高压气体来源问题，降低了使用成本；同时，哈特曼哨结构简单、造价低廉、安装方便，产生的超声波功率高。哈特曼哨位于锥形管波导管顶端，可以避开铁水的高温辐射，进而提高使用寿命。

紧贴外套管12的外壁固定有环形聚气罩6，外套管12均匀地开有多个导气孔8，与环形聚气罩相对应位置上所开的导气孔与环形聚气罩相通。内、外套管间有环形挡气板5；与环形聚气罩相对应位置上所开的导气孔与环形聚气罩相通。内、外套管和环形挡气板围成气体外排通道10。环形聚气罩6连有气体收集系统接口7。外套管外壁固定有吊耳1。

所述对称地斜置锥形波导管4的斜置角度为40～55°。所述锥形波导管的底端内径为内套管内径的0.35～0.4倍，顶端内径为内套管内径的0.2～0.25倍，锥形波导管的高度为内套管内径的1.5～1.75倍。

所述内套管11的内径为待预处理铁水包13包口直径的0.15～0.2倍。外套管12 内径与内套管11外径之差与内套管壁厚相等。所述外套管12的高度为待预处理铁水包高度的1.25～1.375倍，外套管下端与内套管下端间距为外套管高度的0.2～0.225倍。所述导气孔的直径为10～20mm、气体收集系统接口的内径为60～80mm。

所述内套管11、外套管12、锥形波导管4、环形挡气板5、圆形顶板2的壁厚为 50～75mm。所述圆形顶板的外径与外套管的外径相同；环形挡气板的内径和外径分别与内套管的外径和外套管的内径相等。

所述圆形顶板2、锥形波导管4、内套管11、外套管12、环形挡气板5、环形聚气罩6和气体收集系统接口7的材质为铝镁尖晶石耐火材料。所述吊耳1和哈特曼哨 4的材质为钢材质。

参照图4，使用本实用新型时，先通过系在吊耳1上的吊运绳索16、卷扬机将本实用新型吊至铁水包13上方，并将外套管12下部悬浮于铁水上面，使外套管12下端悬浮于铁水上面距离为外套管12下端与内套管11下端间距的0.2～0.225倍。定位准确后，采用高压气体由位于锥形波导管顶端的哈特曼哨3生成高功率的超声波，哈特曼哨产生的高功率超声波由锥形波导管4传至气体谐振腔9，超声波与气体谐振腔中的气体柱产生谐振；最后将高功率超声波输入到铁水14中。用于产生高功率超声波的高压气体进入气体外排通道10，流经位于外套管12壁上的导气孔8到达环形聚气罩6，最后通过气体收集系统接口7被收集系统回收。

实施例2，结构及使用方法同实施例1，不同的是，各部件的技术参数具体如下：

所述对称地斜置锥形波导管4的斜置角度为55～70°。所述锥形波导管的底端内径为内套管内径的0.4～0.45倍，顶端内径为内套管内径的0.25～0.3倍，锥形波导管的高度为内套管内径的1.75～2倍。

所述内套管11的内径为待预处理铁水包13包口直径的0.2～0.25倍。所述外套管 12的高度为待预处理铁水包高度的1.375～1.5倍，外套管下端与内套管下端间距为外套管高度的0.225～0.25倍。所述导气孔的直径为20～30mm、气体收集系统接口的内径为80～100mm。

所述内套管11、外套管12、锥形波导管4、环形挡气板5、圆形顶板2的壁厚为 75～100mm。