利用超声波改善下铸法模铸铸锭质量的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及钢铁冶金模铸领域，尤其是一种明显改善大型模铸锭质量的利用超声波改善下铸法模铸铸锭质量的装置及方法，包括钢锭模，包括设置有至少一个侧壁导波探头的超声波装置，其中，所述超声波装置的侧壁导波探头设置于钢锭模的侧壁的中部或上部处。通过侧壁导波探头导入超声波，利用超声波的空化效应、声波效应以及机械效应，使铸锭中上部两相区产生空化效应及振动搅拌，增加结晶形核的核心数量，产生结晶雨，增加铸锭下部结晶形核核心，铸锭整体凝固组织细化；破坏铸锭凝固过程中上部出现的“搭桥现象”，增强冒口补缩，提高铸锭致密度减轻铸锭疏松缩孔和减轻宏观偏析。本发明专利技术尤其适用于改善下铸法模铸铸锭质量的工艺之中。

Apparatus and Method of Improving Ingot Quality by Ultrasound

【技术实现步骤摘要】
利用超声波改善下铸法模铸铸锭质量的装置及方法
本专利技术涉及钢铁冶金模铸领域，尤其是一种利用超声波改善下铸法模铸铸锭质量的装置及方法。
技术介绍
随着钢铁冶炼工艺技术的不断发展，特别是连铸技术的发展，模铸工艺已经逐渐的被连铸工艺所代替，如板材，线材等模铸工艺，无论是钢锭模成本还是钢锭模质量都无法与连铸相竞争。但对一些特殊的钢种，比如大型的锻铸钢件，压缩一定比的钢材，小批量特种钢还需要模铸工艺。模铸设备包括主要钢包，中注管，钢锭模，保温帽和绝热板等。与提升铸锭质量设备及方法有关的使用新专利技术主要有以下几项：(1)CN205989042U，《一种铸坯超声波共振装置》。本技术公开了一种铸坯超声波共振装置，该铸坯位于连铸机辊道，包括超声波发生装置、超声波功率放大装置和若干个超声波发射装置，所述超声波发生装置产生超声波通过超声波功率放大装置放大，然后传递给和干个超声波发射装置，超声波发射装置位于相邻的连铸机辊道之间，超声波发射装置位于可升降装置上。本技术的一种铸坯超声波共振装置，通过超声波使铸坯内部两相区产生共振，破坏铸坯凝固过程中出现的“搭桥现象”，从而减少铸坯疏松现象，提高铸坯质量。本专利所述的铸坯超声波共振装置，位于连铸机辊道，用于破坏连铸坯凝固过程中出现的“搭桥现象”，减少连铸坯疏松现象，提高连铸坯质量。而本专利将超声波应用于模铸过程，改善模铸坯质量。(2)CN204455251U，《一种在电渣重熔中导入超声波的装置》。本技术公开了一种在电渣重熔中导入超声波的装置，属于电渣重熔
本技术包括变压器、导线、电极夹持器、自耗电极和结晶器，还包括超声波发生机构、侧壁导波探头和底部导波探头，结晶器冷却壁侧壁在高度方向上等间距地安装一排侧壁导波探头，上述一排侧壁导波探头中的一个与一个超声波发生机构的输出端相连；结晶器冷却壁底部上安装三个底部导波探头，上述三个底部导波探头分别与三个超声波发生机构的输出端相连；超声波发生机构包括超声波电源、超声波换能器和变幅杆。本技术的主要功能是:(1)、降低钢中气体和夹杂物的含量；(2)、使冶炼钢种获得致密均匀的结晶组织。该专利将超声波导入电渣重熔过程中，超声波探头安于结晶器侧壁及底部，主要功能是降低钢中气体和夹杂物的含量；使冶炼钢种获得致密均匀的结晶组织。而本专利将超声波应用于下铸法模铸过程，超声波探头安于钢锭模侧壁，改善模铸坯质量。(3)CN105316488B，《一种高速、低夹杂物的电渣重熔装置及其重熔方法》。本专利技术公开了一种高速、低夹杂物的电渣重熔装置及其重熔方法，属于电渣重熔领域。本专利技术的电渣重熔装置包括自耗电极、结晶器、超声波发生装置和电极驱动机构，电极驱动机构中的假电极一端与自耗电极固连，假电极另一端与固定装置上的轴承相连，并通过调速电机控制假电极转动，变压器一端通过电刷与假电极电连接，因此在重熔过程中，自耗电极在不断转动，同时受到来自底部的超声波影响。基于本专利技术的重熔装置所采取的重熔方法加快了自耗电极熔炼，减少能耗，而且所制备的电渣锭组织均匀、夹杂物少，具有较好的品质。该专利将超声波导入电渣重熔过程中，超声波探头只安于结晶器底部，所制备的电渣锭组织均匀、夹杂物少，具有较好的品质。而本专利将超声波应用于下铸法模铸过程，超声波探头安于钢锭模侧壁，用于改善模铸坯质量。(4)CN101485064B，《用于金属及合金凝固的高声强超声处理装置及其处理方法》。本专利技术提供一种高声强超声处理装置，用于金属及合金高温熔体凝固场合时的晶粒细化、除气及成分均匀化，其包括超声波发生器、换能器、变幅杆和祸合头，其中，所述超声波发生器包括频率锁相跟踪模块，对所述超声波发生器的工作频率自动进行跟踪、检测及调节匹配频率，实现所述超声波发生器与换能器系统的高频共振。通过采用频率锁相跟踪模块，解决了频率下降漂移问题，即使在不同的高温熔体中，也能获得与在额定频率处开机时相同的超声效果，从而实现金属及合金凝固时的晶粒细化、除气及成分均匀化。该专利在使用超声波处理金属熔体时采用超声波直接导入的方式，该导入方式下超声波耦合头需插在浇冒口处直接与高温金属熔体直接接触，所以变幅杆与耦合头为空心结构，需要通入冷却水或压缩空气进行冷却。而本专利将超声波应用于下铸法模铸过程中，超声波通过钢锭模侧壁导入高温钢液中，此导入方式下超声波工具头不与高温钢液直接接触。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种明显改善大型模铸锭质量的利用超声波改善下铸法模铸铸锭质量的装置及方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：利用超声波改善下铸法模铸铸锭质量的装置，包括钢锭模，包括设置有至少一个侧壁导波探头的超声波装置，其中，所述超声波装置的侧壁导波探头设置于钢锭模的侧壁的中部或上部处。进一步的是，所述超声波装置的侧壁导波探头处设置有变幅杆。进一步的是，所述超声波装置还包括超声波电源和超声波换能器，所述变幅杆通过超声波换能器与超声波电源连通。进一步的是，所述侧壁导波探头通过焊接结构设置于钢锭模的侧壁处。进一步的是，所述侧壁导波探头通过锁紧螺栓结构设置于钢锭模的侧壁处。进一步的是，所述侧壁导波探头之间为等间距设置。进一步的是，在钢锭模铸浇注完成后，启动超声波装置，利用超声波装置的侧壁导波探头导入超声波，并直至铸锭完全凝固结束。本专利技术的有益效果是：通过侧壁导波探头导入超声波，利用超声波的空化效应、声波效应以及机械效应，使铸锭中上部两相区产生空化效应及振动搅拌，增加结晶形核的核心数量，产生结晶雨，增加铸锭下部结晶形核核心，铸锭整体凝固组织细化；破坏铸锭凝固过程中上部出现的“搭桥现象”，增强冒口补缩，提高铸锭致密度减轻铸锭疏松缩孔和减轻宏观偏析。本专利技术尤其适用于改善下铸法模铸铸锭质量的工艺之中。附图说明图1是专利技术的结构示意图。图中标记为：超声波电源1、超声波换能器2、变幅杆3、侧壁导波探头4、保温帽5、绝热板6、钢锭模7。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进一步说明。如图1所示的利用超声波改善下铸法模铸铸锭质量的装置，包括钢锭模7，包括设置有至少一个侧壁导波探头4的超声波装置，其中，所述超声波装置的侧壁导波探头4设置于钢锭模7的侧壁的中部或上部处。本专利技术在实际使用时，是在钢锭模铸浇注完成后，启动超声波装置，利用超声波装置的侧壁导波探头4导入超声波，并直至铸锭完全凝固结束。随着机械行业的发展，人们对钢品质的要求越来越高。提高钢的品质主要有:(1)高洁净度，钢中气体和夹杂物含量低；(2)组织均匀致密，减轻在钢液的凝固过程中所产生的成分偏析、组织不均匀、缩孔和疏松等缺陷。目前国内大多数钢厂模铸生产的钢锭结晶组织已无法满足后续生产的需要，特别是大型铸锭，经过锻造或锻轧过后难以通过超声波探伤检测。铸锭在凝固过程中，当大型铸锭形成坯壳后，液相穴依然很长，由于铸锭表面冷却强度不均匀，致使冷却强度大的局部区域柱状晶优先发展，当两边的柱状晶相连或等轴晶下落被柱状晶捕捉，就会出现“搭桥现象”。这时液相穴的钢水被“凝固桥”隔开，桥下残余钢液因凝固产生的收缩，得不到桥上钢液的补充，最终形成细微的孔隙，称之为疏松。分散分布于整个断面的孔隙称为一般疏松，在树枝晶间的空隙称为枝晶疏松，铸锭中心线附近的的空隙称为中心疏松。一般疏松和枝晶疏松在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.利用超声波改善下铸法模铸铸锭质量的装置，包括钢锭模(7)，其特征在于：包括设置有至少一个侧壁导波探头(4)的超声波装置，其中，所述超声波装置的侧壁导波探头(4)设置于钢锭模(7)的侧壁的中部或上部处。

【技术特征摘要】
1.利用超声波改善下铸法模铸铸锭质量的装置，包括钢锭模(7)，其特征在于：包括设置有至少一个侧壁导波探头(4)的超声波装置，其中，所述超声波装置的侧壁导波探头(4)设置于钢锭模(7)的侧壁的中部或上部处。2.如权利要求1所述的利用超声波改善下铸法模铸铸锭质量的装置，其特征在于：所述超声波装置的侧壁导波探头(4)处设置有变幅杆(3)。3.如权利要求2所述的利用超声波改善下铸法模铸铸锭质量的装置，其特征在于：所述超声波装置还包括超声波电源(1)和超声波换能器(2)，所述变幅杆(3)通过超声波换能器(2)与超声波电源(1)连通。4.如权利要求1、2或3所述的利用超声波改善下铸法模铸铸锭质量的装置，其特征在于：所述侧壁导波探头(4)通过焊接结构设置于钢锭模(7)的侧壁处。5.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴铖川，王唐林，王洪利，林发驹，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51