专利名称：一种具有超声波搅拌功能的中间包塞棒的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及冶金连铸用的中间包技术领域，更具体地说，涉及一种具有超声波搅拌功能的中间包塞棒。
背景技术：
随着对钢质量要求的日益提高，开发了各种钢包精炼技术，其目的就是提高钢水洁净度。中间包是连接钢包与结晶器间的一个耐火材料容器，经过炉外精炼的钢水，其洁净度较高，但是在浇到中间包后很有可能再污染。因此，不能把中间包看着是一个简单的钢水 过渡容器，而应把它看着是一个连续的冶金反应器，钢包精炼中采用的措施可以移植到中间包，以进一步净化钢液。曾建华、礼重超、陈天明等人在发表的论文“中间包塞棒吹氩技术的应用”中(曾建华、礼重超、陈天明等，中间包塞棒吹氩技术的应用，钢铁钒钛，1999年第20卷第2期)，公开了一种塞棒吹氩工艺，采用单孔型吹氩塞棒来预防水口堵塞，包塞棒吹氩技术来预防水口堵塞，工业实验表明，该技术不仅能有效地防止水口堵塞，增加低碳铝镇静钢的连浇炉数，而且还可改善钢质，但是该中间包塞棒在钢液的震动搅拌，进而提高钢水纯净度方面还有待进一步提闻。中国专利号ZL 201120035076. X，授权公告日为2011年9月28日，发明创造名称
为一种方坯连铸机中间包塞棒及连接件，该申请案的一种方坯连铸机中间包塞棒及连接件，它包括塞棒和连接件，它的连接件包括预埋螺母、丝杠、连接螺母，预埋螺母固定在塞棒上部的塞棒体内的中心轴线上，丝杠与预埋螺母相匹配，在丝杠中心轴线上有丝杠吹氩孔，在塞棒体内的中心轴线上有塞棒吹氩孔与丝杠吹氩孔相连接，塞棒吹氩孔在塞棒头部开口，丝杠吹氩孔的进气端与氩气发生装置相连接。该申请案中的中间包塞棒同样设计了塞棒吹氩孔，采用吹氩孔进行吹氩工序，但是，该中间包塞棒缺乏超声波振动装置，在去除钢中夹杂、细化晶粒、改善铸坯质量等方面，还需要进一步改进。目前，现有中间包塞棒主要分为两大类一种是单一的塞棒功能，在中间包内主要起到控流作用，延长钢水停留时间，促进夹杂物生长上浮，但去除夹杂、脱气等方面存在不足；另一种是在中间包塞棒中加氩气管道，向中间包内通入氩气，中间包内通氩能有效地防止水口堵塞，增加连浇路数，吹入的氩气改善了钢中夹杂物和[O]、[N]、[H]等的上浮动力学条件，促进了夹杂物和[O]、[N]、[H]等的上浮，减少了铸坯中的夹杂物和[O]、[N]、[H]等的含量，达到促进夹杂物上浮、脱气、改善钢质量的目的。而新一代钢铁材料要求具有三个特征一是超细晶化，达到微米级组织；二是高洁净化，达到经济洁净度；三是高均匀化，消除宏观偏析(中心偏析)。现有技术中的中间包塞棒不能实现细化晶粒的目的，已满足不了新一代钢铁材料的质量控制要求。同样，钢液中微小的夹杂物上浮是非常困难的，只能当它们聚集起来才会使上浮更加容易。超声波是一种机械波，在液体介质传播过程中会产生周期性的应力和声压变化，将在液体介质中出现一系列非线性过程，超声波在液体中传播时，液体内部或液-固交界面上出现气体空泡，并且液体中的微小气泡核在声波作用下被激活，表现为气泡核的振荡、生长、收缩乃至崩溃等一系列过程(即超声空化)。
发明内容实用新型要解决的技术问题本实用新型在于针对现有技术中的中间包塞棒存在功能单一，在去除钢中夹杂、细化晶粒、提高钢液质量方面的不足，提供一种具有超声波搅拌功能的中间包塞棒。 技术方案为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为本实用新型的一种具有超声波搅拌功能的中间包塞棒，包括塞棒本体，所述的塞棒本体为中空结构，其内部设有氩气通道，塞棒本体底端开设有吹氩孔，该吹氩孔与氩气通道相通，氩气通道的顶部与吹氩管的一端相连通，吹氩管的另一端连接氩气源；所述的氩气通道的顶部固连有超声波换能器，该超声波换能器与导波杆相连，导波杆位于氩气通道中，超声波换能器通过导线与超声波电源相连接。更进一步地，所述的吹氩孔开口向下，或者，吹氩孔为侧面孔。更进一步地，所述侧面的吹氩孔在塞棒本体底端的圆周上均匀排列有2 4个。更进一步地，所述的导波杆的轴线方向与塞棒本体的轴线方向相互平行。本实用新型的原理本实用新型是在中空的塞棒本体内安装一根导波杆，导波杆与超声波换能器相连，超声波换能器通过导线和超声波电源相连，在中间包正常工作时，打开超声波电源，调整超声波输出功率，从而将电能转化为高频电能，并输入超声换能器，产生一个低振幅、高频率的超声振动波，经导波杆输入到中间包钢液。超声波引入钢液后，固-液接触面受到超声波空化效应产生的冲击波的强烈辐射作用后，在固体夹杂物颗粒的表面产生瞬时空洞，这些空洞在相继而来的声波正压相内又将被压缩，其结果是一些空化泡将进入持续振荡阶段，而另外一些空化泡将完全崩溃，当这些微小的气泡破裂时，产生强烈的冲击波，气泡的空化效果可在钢液中产生一个流体的喷射，此喷流在整个流体中形成声流，正是这种声流的作用使超声波起到了搅拌钢液的作用，促进了夹杂物的排除。利用该过程中的空化效应，可达到净化组织，细化晶粒，使组织均匀化等目的。超声波振动凝固能够提高金属液的有效过冷度，减小临界晶核半径，从而增加形核率，细化晶粒。有益效果采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果(I)本实用新型的一种具有超声波搅拌功能的中间包塞棒，由超声波换能器输出超声波，通过导波杆将超声波引入中间包的钢液，可进一步去除钢中夹杂，细化晶粒，改善铸坯质量，降低连铸坯热处理难度和强度，进而降低能耗，有利于节能减排，降低生产成本；(2)本实用新型的一种具有超声波搅拌功能的中间包塞棒，在氩气通道中设置导波杆，通入的氩气可保护导波杆；(3)本实用新型的一种具有超声波搅拌功能的中间包塞棒，设置有吹氩系统，当吹氩孔开口向下时，可有效防止水口堵塞，实现多炉连浇；吹氩孔为侧面孔时，有利于夹杂物上浮，减少铸坯中的夹杂物，净化钢水，同时，吹氩能够稳定中间包的包内流场，提高铸坯质量。
图I为本实用新型中吹氩孔开口向下的中间包塞棒结构示意图；图2为本实用新型中吹氩孔为侧面孔的中间包塞棒结构示意图。示意图中的标号说明1-||气源；2-吹気管；3-导线；4_超声波电源；5_超声波换能器；6_导波杆；7-気气通道；8_吹氩孔；9_塞棒本体。
具体实施方式
为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。实施例I本实施例的一种具有超声波搅拌功能的中间包塞棒，包括塞棒本体9，塞棒本体9为中空结构，其内部设有氩气通道7，塞棒本体9底端开设有吹氩孔8，该吹氩孔8开口向下(实施例I的结构示意图如图I所示)，吹氩孔8与氩气通道7相通，氩气通道7的顶部与吹氩管2的一端相连通，吹氩管2的另一端连接氩气源I ;氩气通道7的顶部固连有超声波换能器5，该超声波换能器5与导波杆6相连，导波杆6位于氩气通道7中，导波杆6的轴线方向与塞棒本体9的轴线方向相互平行，超声波换能器5通过导线3与超声波电源4相连接。本实施例中的导波杆6的材质为铝镁合金或钛合金，导波杆6的长度为采用的超声波波长的整数倍或半波长的整数倍。本实施例的吹氩系统，可有效防止水口堵塞，实现多炉连浇。实施例2本实施例的基本结构同实施例1，不同之处在于吹氩孔8为侧面孔(实施例2的结构示意图如图2所示)，侧面的吹氩孔8在塞棒本体9底端的圆周上均匀排列2个，本实施例的一种具有超声波搅拌功能的中间包塞棒，有利于夹杂物上浮，减少铸坯中的夹杂物，净化钢水，同时，吹氩能够稳定中间包的包内流场，提高铸坯质量。实施例3本实施例的基本结构同实施例2，不同之处在于吹氩孔8为侧面孔，侧面的吹氩孔8在塞棒本体9底端的圆周上均匀排列4个。实施例4本实施例的基本结构同实施例2，不同之处在于侧面的吹氩孔8在塞棒本体9底端的圆周上均匀排列3个。实施例广4的一种具有超声波搅拌功能的中间包塞棒，在使用过程中，接通超声波电源4，超声波换能器5通过导波杆6将超声波导入钢液内，能够促进夹杂物上浮，提高钢液的纯净度，可达到净化组织、细化晶粒、使组织均匀化等作用，通入的氩气到达钢液后，能起到去除钢液中气体，进一步净化钢液，达到提高钢质量的效果。以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护 范围。
权利要求1.一种具有超声波搅拌功能的中间包塞棒，包括塞棒本体(9)，其特征在于所述的塞棒本体(9)为中空结构，其内部设有氩气通道(7)，塞棒本体(9)底端开设有吹氩孔(8)，该吹IS孔(8)与気气通道(7)相通,気气通道(7)的顶部与吹IS管(2)的一端相连通,吹IS管(2)的另一端连接氩气源(I);所述的氩气通道(7)的顶部固连有超声波换能器(5)，该超声波换能器(5)与导波杆(6)相连,导波杆(6)位于IS气通道(7)中，超声波换能器(5)通过导线(3)与超声波电源(4)相连接。
2.根据权利要求I所述的一种具有超声波搅拌功能的中间包塞棒，其特征在于所述的吹氩孔(8)开口向下。
3.根据权利要求I所述的一种具有超声波搅拌功能的中间包塞棒，其特征在于所述的吹IS孔(8)为侧面孔。
4.根据权利要求3所述的一种具有超声波搅拌功能的中间包塞棒，其特征在于所述侧面的吹氩孔(8)在塞棒本体(9)底端的圆周上均匀排列有2 4个。
5.根据权利要求4所述的一种具有超声波搅拌功能的中间包塞棒，其特征在于所述的导波杆(6)的轴线方向与塞棒本体(9)的轴线方向相互平行。
专利摘要本实用新型公开了一种具有超声波搅拌功能的中间包塞棒，属于冶金连铸用的中间包技术领域。本实用新型包括塞棒本体，所述的塞棒本体为中空结构，其内部设有氩气通道，塞棒本体底端开设有吹氩孔，该吹氩孔与氩气通道相通，氩气通道的顶部与吹氩管的一端相连通，吹氩管的另一端连接氩气源；所述的氩气通道的顶部固连有超声波换能器，该超声波换能器与导波杆相连，导波杆位于氩气通道中，超声波换能器通过导线与超声波电源相连接。本实用新型中的超声波换能器通过导波杆将超声波导入钢液内，可细化晶粒，提高钢液的纯净度，氩气通入到钢液后，能起到去除钢液中气体，进一步净化钢液，达到提高钢质量的效果。
文档编号B22D41/18GK202377526SQ20112057272
公开日2012年8月15日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者周俐, 王建军, 王海军 申请人:王海军