[發明專利]一種利用超聲波處理金屬熔體的裝置和方法

有效

• 申請號: 201210348369.2
• 申請日: 2012-09-18
• 公開（公告）號: CN102876900A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 康進武;聶剛;游銳;胡毅森
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C22B9/02
• 分類號: C22B9/02;B22D27/08
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

1.一種利用超聲波處理金屬熔體的裝置，其特征在于，所述的裝置結構如下：

待處理的金屬和超聲波工具桿是直徑相同的一體化的桿狀，且待處理的金屬位于超聲波工具桿的頂端；

待處理的金屬和超聲波工具桿的上部有石英管套住；所述的石英管的熔點高于待處理的金屬的熔點；

在包圍待處理的金屬部分的石英管的外圍布置有加熱裝置；在所述的超聲波工具桿的下部有水冷套套住；在所述的水冷套內部有冷卻水流動；

在所述的石英管與水冷套之間有保溫棉隔離，以保護位于超聲波工具桿下方的設備免于高溫損害；

所述的超聲波工具桿的下方連接在超聲波換能器上，所述的超聲波換能器和超聲波控制器連接，超聲波換能器發出的超聲波頻率由超聲波控制器調節。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的加熱裝置為感應線圈、電爐爐膛、電弧電極、激光束或乙炔氧槍。

3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的超聲波工具桿的長度是超聲波在超聲波工具桿所用金屬材料內傳播的半波長的整數倍；所述的待處理的金屬的長度是待處理的金屬直徑的0.5~3倍。

4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的石英管的壁厚為3~10mm，石英管的內徑比待處理金屬的外徑大1～2mm。

5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的水冷套的內徑比所述的超聲波工具桿的直徑大0.2～1mm；在所述的超聲波工具桿和水冷套之間填塞導熱膏。

6.一種利用權利要求1所述的裝置處理金屬熔體的方法，其特征在于，所述的方法包括如下步驟：

（1）將待處理的金屬連接到超聲波工具桿的頂端，將待處理的金屬和超聲波工具桿做成直徑相同的一體化的桿狀；超聲波工具桿的長度是超聲波在超聲波工具桿所用金屬材料內傳播的半波長的整數倍，待處理的金屬的長度是待處理的金屬直徑的0.5~3倍；將超聲波工具桿豎直放置，使待處理的金屬的一端向上；

（2）選擇比待處理的金屬的熔點高的石英材料制作石英管，并將石英管套在待處理的金屬和超聲波工具桿上部的外圍；

（3）對待處理的金屬頂端通惰性氣體保護，以防止待處理的金屬熔化后發生氧化；

（4）在水冷套內通入冷卻水，并保持冷卻水持續流動；

（5）啟動加熱裝置，對待處理的金屬進行加熱，使待處理的金屬熔化形成金屬熔池；調節加熱裝置的加熱功率和冷卻水流速，使待處理的金屬在超聲波工具桿頂端形成穩定的金屬熔池；

（6）開啟超聲波換能器和超聲波控制器，利用超聲波控制器調節超聲波的頻率，直到超聲波工具桿和金屬熔池發生共振，從而對待處理的金屬熔體進行處理。