[發明專利]一種齒輪鋼水平連鑄用施加超聲波振動的裝置及其方法

有效

• 申請號: 201410286147.1
• 申請日: 2014-06-23
• 公開（公告）號: CN104057040A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 王建軍;周俐;王海軍;常立忠;蒙李朋
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: B22D11/053
• 分類號: B22D11/053;C22C38/28
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 蔣海軍

1.一種齒輪鋼水平連鑄用施加超聲波振動的裝置，其特征在于：中間包(2)的一側壁開設有鋼水出口，該鋼水出口與水平連鑄結晶器(3)相連接，所述的水平連鑄結晶器(3)的外周設置有結晶器冷卻水箱(4)，上述的水平連鑄結晶器(3)包括結晶器底部銅板(61)、結晶器頂部銅板(62)、結晶器第一側銅板(63)和結晶器第二側銅板(64)，上述的結晶器底部銅板(61)、結晶器頂部銅板(62)、結晶器第一側銅板(63)、結晶器第二側銅板(64)圍成矩形的結晶器內腔，該結晶器內腔呈水平設置，結晶器內腔的一端與中間包(2)側壁的鋼水出口相連通，結晶器內腔的另一端與外部空間相連通；

所述的結晶器頂部銅板(62)向結晶器底部銅板(61)傾斜設置，該結晶器頂部銅板(62)與水平面的夾角為0.4°；所述的結晶器底部銅板(61)外側壁設置有底部超聲波導桿(51)，該底部超聲波導桿(51)的導波端與結晶器底部銅板(61)外側壁相接觸，該底部超聲波導桿(51)的另一端穿過結晶器冷卻水箱(4)；所述的結晶器頂部銅板(62)外側壁設置有頂部超聲波導桿(52)，該頂部超聲波導桿(52)的導波端與結晶器頂部銅板(62)外側壁相接觸，該頂部超聲波導桿(52)的另一端穿過結晶器冷卻水箱(4)；所述的結晶器第一側銅板(63)外側壁設置有第一側超聲波導桿(53)，該第一側超聲波導桿(53)的導波端與結晶器第一側銅板(63)外側壁相接觸，該第一側超聲波導桿(53)的另一端穿過結晶器冷卻水箱(4)；所述的結晶器第二側銅板(64)外側壁設置有第二側超聲波導桿(54)，該第二側超聲波導桿(54)的導波端與結晶器第二側銅板(64)外側壁相接觸，該第二側超聲波導桿(54)的另一端穿過結晶器冷卻水箱(4)；上述的底部超聲波導桿(51)、頂部超聲波導桿(52)、第一側超聲波導桿(53)、第二側超聲波導桿(54)分別與各自的換能器相連，換能器通過電纜與各自的超聲波電源相連。

2.根據權利要求1所述的一種齒輪鋼水平連鑄用施加超聲波振動的裝置，其特征在于：所述的底部超聲波導桿(51)、頂部超聲波導桿(52)、第一側超聲波導桿(53)、第二側超聲波導桿(54)的冷卻采用結晶器冷卻水箱(4)內的冷卻水進行冷卻。

3.根據權利要求2所述的一種齒輪鋼水平連鑄用施加超聲波振動的裝置，其特征在于：所述的底部超聲波導桿(51)、頂部超聲波導桿(52)、第一側超聲波導桿(53)、第二側超聲波導桿(54)分別與相接觸的結晶器底部銅板(61)、結晶器頂部銅板(62)、結晶器第一側銅板(63)、結晶器第二側銅板(64)相垂直接觸。

4.根據權利要求2或3所述的一種齒輪鋼水平連鑄用施加超聲波振動的裝置，其特征在于：所述的底部超聲波導桿(51)、頂部超聲波導桿(52)、第一側超聲波導桿(53)、第二側超聲波導桿(54)的長度為各自采用的超聲波波長的整數倍或半波長的整數倍。

5.根據權利要求4所述的一種齒輪鋼水平連鑄用施加超聲波振動的裝置，其特征在于：所述的底部超聲波導桿(51)、頂部超聲波導桿(52)、第一側超聲波導桿(53)、第二側超聲波導桿(54)的材質為鋁鎂合金或鈦合金。

6.一種齒輪鋼水平連鑄用施加超聲波振動的方法，其特征在于：

精煉之后的齒輪鋼鋼水化學成分的質量百分比為：C：0.18％～0.22％，Si：0.20％～0.30％，Mn：0.90％～1.15％，P：≤0.030％，S：≤0.030％，Cr：1.00％～1.32％，Ti：0.04％～0.08％，W：0.025％～0.038％，[O]：12×10^-6～16×10^-6，[H]：≤1.5×10^-6，[N]：30×10^-6～40×10^-6，其余為鐵和不可避免的雜質；

齒輪鋼鋼水從鋼包(1)的底部，流經長水口注入到中間包(2)中，中間包(2)的一側壁開設有鋼水出口，該鋼水出口與水平連鑄結晶器(3)相連接，所述的水平連鑄結晶器(3)的外周設置有結晶器冷卻水箱(4)，上述的水平連鑄結晶器(3)包括結晶器底部銅板(61)、結晶器頂部銅板(62)、結晶器第一側銅板(63)和結晶器第二側銅板(64)，上述的結晶器底部銅板(61)、結晶器頂部銅板(62)、結晶器第一側銅板(63)、結晶器第二側銅板(64)圍成矩形的結晶器內腔，該結晶器內腔呈水平設置，結晶器內腔的一端與中間包(2)側壁的鋼水出口相連通，結晶器內腔的另一端與外部空間相連通；

所述的結晶器頂部銅板(62)向結晶器底部銅板(61)傾斜設置，該結晶器頂部銅板(62)與水平面的夾角為0.4°；所述的結晶器底部銅板(61)外側壁設置有底部超聲波導桿(51)，該底部超聲波導桿(51)的導波端與結晶器底部銅板(61)外側壁相接觸，該底部超聲波導桿(51)的另一端穿過結晶器冷卻水箱(4)；所述的結晶器頂部銅板(62)外側壁設置有頂部超聲波導桿(52)，該頂部超聲波導桿(52)的導波端與結晶器頂部銅板(62)外側壁相接觸，該頂部超聲波導桿(52)的另一端穿過結晶器冷卻水箱(4)；所述的結晶器第一側銅板(63)外側壁設置有第一側超聲波導桿(53)，該第一側超聲波導桿(53)的導波端與結晶器第一側銅板(63)外側壁相接觸，該第一側超聲波導桿(53)的另一端穿過結晶器冷卻水箱(4)；所述的結晶器第二側銅板(64)外側壁設置有第二側超聲波導桿(54)，該第二側超聲波導桿(54)的導波端與結晶器第二側銅板(64)外側壁相接觸，該第二側超聲波導桿(54)的另一端穿過結晶器冷卻水箱(4)；上述的底部超聲波導桿(51)、頂部超聲波導桿(52)、第一側超聲波導桿(53)、第二側超聲波導桿(54)分別與各自的換能器相連，換能器通過電纜與各自的超聲波電源相連，其中：

底部超聲波導桿(51)使用的超聲波功率為P1，P1＝A×310W，

底部超聲波導桿(51)使用的超聲波頻率為F1，F1＝A×30KHz；

式中：

A為超聲波系數，A＝(C+Si)/0.5+Mn/3+(Cr+Ti)/2+W/0.1；

頂部超聲波導桿(52)使用的超聲波功率為P2，P2＝P1×0.83，

頂部超聲波導桿(52)使用的超聲波頻率為F2，F2＝F1×0.94；

第一側超聲波導桿(53)、第二側超聲波導桿(54)使用的超聲波功率均為P34，P34＝P1×0.95，

第一側超聲波導桿(53)、第二側超聲波導桿(54)使用的超聲波頻率均為F34，F34＝F1×1.02。