一种电渣炉熔池超声波导入底水箱的制作方法

1.本实用新型属于冶金行业电渣重熔技术领域，尤其涉及一种电渣炉熔池超声波导入底水箱。


背景技术：

2.冶金行业中电渣重熔工艺所使用方法仍然是传统电渣重熔工艺，是以渣系，电流，电压和冷却水的控制工艺为重点，力求在此基础上获得优质的电渣钢锭。但是，由于工艺限制，较大尺寸电渣钢锭的中心部位质量很难保证，大型电渣钢锭中心疏松、晶粒粗大、偏析甚至缩孔是常见的现象，对这些质量问题，通常都是通过加大后续锻造和热处理工艺的投入来改善前期所带来的质量问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种电渣炉熔池超声波导入底水箱。
4.本实用新型采用如下技术方案：
5.一种电渣炉熔池超声波导入底水箱，包括超声波换能器、底水箱铜板、超声波换能器安装法兰、底水箱底板、底水箱支撑座、超声波耦合缝、超声波换能器控制器、超声波换能器控制线。
6.超声波换能器的一部分安装在底水箱内，底水箱上方为安装的底水箱铜板，底水箱下方为安装的底水箱底板，超声波换能器底部通过超声波换能器安装法兰固定在底水箱底板上，底水箱底板底部安装有底水箱支撑座，超声波换能器顶部与底水箱铜板底部之间具有超声波耦合缝。超声波换能器通过超声波换能器控制线与超声波换能器控制器相连接。
7.进一步的技术方案是，底水箱支撑座安装在小车上。
8.进一步的技术方案是，底水箱铜板上部安装电渣炉结晶器，电极棒一端置入电渣炉结晶器内，电渣炉结晶器内、电极棒下方为熔化冷却的电渣锭，电极棒通过波导杆固定在电渣炉横臂上，电渣炉横臂安装在电渣炉立柱上。
9.本实用新型的有益效果：
10.本实用新型的特点是超声波换能器发出的特定频率和特定功率的超声波，通过超声波耦合缝、底水箱铜板、通过电渣锭再传入金属熔池中，传入金属熔池中的超声波对金属熔池中固液界面液面侧的晶胚会产生重要影响。大型电渣钢锭熔炼过程中，固液界面两侧的温差很小，凝固动力严重不足，晶核产生很慢，晶胚数量不足，使得大量的金属元素围绕这些晶胚生长，使得晶粒粗大，中心疏松，导致电渣钢锭产生大量质量问题。引入超声波后，晶胚在生长过程中获得的振动能量，这些超声波会不断破碎生长过程中不稳定的的晶胚，使得这些晶胚呈几何级数增长。数量巨大的晶胚会同时聚集固液界面附近的金属元素，达到细化晶粒的目的。
附图说明
11.图1为图2中b部分放大结构示意图；
12.图2为本实用新型安装位置示意图(省略超声波换能器的控制器和超声波换能器的控制线)。
13.图中：1-超声波换能器、2-底水箱铜板、3-超声波换能器安装法兰、4-底水箱底板、5-底水箱支撑座、6-超声波耦合缝、7-电渣炉结晶器、8-小车、9-电渣锭、10-电极棒、11-波导杆、12-电渣炉横臂、13-电渣炉立柱、14-超声波换能器控制器、15-超声波换能器控制线。
具体实施方式
14.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
15.超声波换能器6包括可调频调功率超声波换能器或固定参数超声波换能器。
16.如图1-2所示，本实用新型的一种电渣炉熔池超声波导入底水箱，包括超声波换能器1、底水箱铜板2、超声波换能器安装法兰3、底水箱底板4、底水箱支撑座5、超声波耦合缝6、超声波换能器控制器14、超声波换能器控制线15。
17.超声波换能器1的一部分安装在底水箱内，底水箱上方为安装的底水箱铜板2，底水箱下方为安装的底水箱底板4，超声波换能器1底部通过超声波换能器安装法兰3固定在底水箱底板4上，底水箱底板4底部安装有底水箱支撑座5，超声波换能器1顶部与底水箱铜板2底部之间具有超声波耦合缝6。
18.超声波换能器1通过超声波换能器控制线15与超声波换能器控制器14相连接。
19.进一步的技术方案是，底水箱支撑座5安装在小车8上。
20.进一步的技术方案是，底水箱铜板2上部安装电渣炉结晶器7，电极棒10一端置入电渣炉结晶器7内，电渣炉结晶器7内、电极棒10下方为熔化冷却的电渣锭9，电极棒10通过波导杆11固定在电渣炉横臂12上，电渣炉横臂12安装在电渣炉立柱13上。
21.本实用新型的工作过程：
22.超声波换能器1安装在底水箱内，通过超声波耦合缝6把超声波传递到底水箱铜板2，再通过电渣锭9把超声波传递到电渣锭还未冷却的金属熔池，形成一条特定的超声波传递通道，从而实现超声波声源对金属熔池远距离的控制干扰，达到破碎固液界面液相侧晶胚，促进晶胚快速增长，有效增大形核率，细化电渣锭的晶粒度。
23.本实用新型的电渣炉熔池超声波导入底水箱，适用于电渣炉结晶器的锭重为5吨到20吨。电渣重熔过程中，金属熔池的温度是随结晶器铜板向熔池中心逐渐递增，金属熔池中心的冷却条件最差，中心部位钢水凝固所需的冷量一部分是由冷却水通过结晶器铜板和金属熔池外侧逐步向金属熔池中心传递，离熔池中心越近，温度梯度越小，钢水所获得的冷量就越慢。
24.另一部分是通过凝固的电渣锭传递到金属熔池，由于刚凝固的电渣锭具有很高的温度，电渣锭能够给金属熔池提供的冷量很有限。这使得较大结晶器(大于5吨)的金属熔池中心换热条件非常恶劣，晶坯生长速度很慢，凝固速度缓慢，使大型电渣锭晶粒粗大、中心
疏松、甚至产生严重缩孔、偏析等冶金质量问题。
25.电渣重熔过程中，安装在底水箱内(底水箱底板4和底水箱铜板2之间的)超声波换能器1在超声波换能器控制器14的指令下产生的特定频率特定功率超声波，这些特定频率超声波通过超声波耦合缝6传递到底水箱铜板2，再通过电渣锭将超声波传递到金属熔池10，使得金属熔池10和熔渣池产生同步振动。
26.在超声波能量的作用下，电渣重熔过程中发生了一下变化：
27.1.在超声波能量的作用下，金属熔池固液界面液相侧的形核率大幅度提高。原电渣结晶器中心部位固液界面附近的晶胚生长速度缓慢，而在超声波的作用下，一个晶胚会被破碎成若干个更细小的晶胚，新形成的晶胚重新生长并不断重复被破碎，使得金属熔池中中心部位的形核率也大幅度上升，获得的液晶效果非常明显：杜绝晶粒粗大、缩孔、中心疏松等现象，成分偏析也得到有效控制。
28.2.在超声波能量的作用下，作为电渣重熔核心作用的熔渣池10也跟随超声波同步振动，电渣重熔过程中，从电极上熔化并滴落的金属液滴会出现提前滴落现象，也就是金属液滴不是像传统电渣重熔那样，靠重力克服液滴表面张力滴落，而是同时在超声波的作用下把那些还没有积累到足够重的液滴从电极上击落下来，进入熔池10进行反应。更细小的液滴在熔池10中反应时具有更大的反应界面，使熔池10的去除夹杂物的能力也到显著提高，极大改善了电渣重熔的功能。
29.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。