專利名稱：采用超聲波空化強化的金屬結晶器及其冷卻方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種金屬結晶器，具體而言是指一種利用超聲波空化 強化的超湍流冷卻的結晶器及冷卻方法，用在鋼鐵、有色金屬連續(xù)鑄 造結晶等技術領域。
背景技術：
目前，結晶器在鋼鐵、有色金屬連續(xù)鑄造等有廣泛應用，為了加 強冷卻，需要加大冷卻水流量，加大結晶器結構，冷卻效果不高。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述所要解決的技術問題，本發(fā)明的主要目的是提供一種結 構設計合理、適用范圍廣、換熱效果好、節(jié)能的采用超聲波空化強化 的金屬結晶器。
本發(fā)明采取的技術方案如下， 一種采用超聲波空化強化的金屬結 晶器，其特征在于，用超聲波空化強化的超湍流冷卻結晶器，還包括
有
超聲波信號發(fā)生器，用來發(fā)出高頻信號；
換能器，換能器安裝在結晶器的殼體上與超聲波信號發(fā)生器導線 聯(lián)結，用來接收高頻信號并產(chǎn)生超聲波振動。
本發(fā)明的進一步設置為結晶器包括結晶管或結晶板，結晶管或 結晶板為中空封閉狀，結晶管或結晶板的中空部為冷凝區(qū)，結晶器殼 體設置于結晶管或結晶板的外圍與結晶管或結晶板相適配，結晶器殼體外圍設置有水冷系統(tǒng)，包括一個水流通道，以及一個冷卻水進口及 冷卻水出口 ，冷卻水進口及冷卻水出口分別與水流通道相連通組成水 冷系統(tǒng)，在結晶器殼體的兩端板上分別安裝有換能器，超聲波信號發(fā) 生器與換能器通過導線相聯(lián)結。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種采用超聲波空化強化的金屬冷 卻方法，包括以下步驟通過超聲波信號發(fā)生器發(fā)出高頻信號，使換 能器產(chǎn)生超聲波振動，對結晶器內(nèi)的冷卻水產(chǎn)生超聲波空化效應，使 冷卻水變?yōu)槌牧鳡顟B(tài)，強化冷卻。
超聲波振動有效清洗和防止結晶器殼體的結垢，提高冷卻效果。 同時，通過超聲波信號發(fā)生器發(fā)出高頻信號，使結晶器產(chǎn)生超聲波振 動，對結晶器的被結晶金屬進行超聲波振動，細化晶粒，提高結晶金 屬機械性能。
本發(fā)明的工作原理如下
超聲空化是液體中由于超聲的物理作用，在液體內(nèi)的某一區(qū)域會 形成局部的暫時的負壓區(qū)，于是在液體中產(chǎn)生空穴或氣泡.這些充有 蒸氣或空氣的氣泡處于非穩(wěn)定狀態(tài)，當它們突然閉合時，會產(chǎn)生激波， 因而在局部微小區(qū)域產(chǎn)生很大很大的壓力，從而把聚集起來的聲場能 量在液體中極小的空間內(nèi)迅速釋放出來，形成異乎尋常的高溫(可高 達5000K以上)、高壓(可高達5xl(^pa)以及強沖擊波和射流等極端的 物理條件。超聲空化現(xiàn)象交叉包含流體核化，空化發(fā)起，空化空泡動 態(tài)行為，聲混沌和空化效應等很多物理和化學現(xiàn)象，超聲波空化產(chǎn)生 的微射流作用，不斷沖刷結晶器傳熱表面，增加流體在傳熱界面的湍動程度，減小傳熱邊界厚度，從而增加傳熱系數(shù)，使液體為超湍流狀 態(tài)。超聲結晶器的強化冷卻，原因還在于(1)超聲波有清洗作用， 自動清洗傳傳熱面的污垢，使垢層脫落或變薄，使傳熱表面保持清潔， 從而減小污垢熱阻。
本發(fā)明的有益效果如下本發(fā)明通過在冷卻水中施加超聲波振 動，使冷卻水產(chǎn)生超聲波空化效應，液體流速很小也成為超湍流狀態(tài)， 強化冷卻效果，使結晶器產(chǎn)生超聲波振動，對結晶器的被結晶金屬進 行超聲波振動，細化晶粒。與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點
1、 冷卻能力提高；
2、 節(jié)約能源；
3、 超聲波對結晶器有防垢清洗作用，可保持長期的高換熱效率。
4、 減小結晶器結構。
5、 提高結晶金屬機械性能。
下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進一步的詳細說明，以下實 施例是對本發(fā)明的解釋但本發(fā)明不局限于以下實施例。


圖l為本發(fā)明的結構示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明包括結晶器1，結晶器1包括結晶管或結晶 板ll，結晶管或結晶板11為中空封閉狀，可設置為圓形或方形，結 晶管或結晶板11主要用以傳遞熱量，可采用銅或其他傳熱性好的金 屬制成，結晶管 結晶板11的中空部為冷凝區(qū)111，結晶器殼體12設置于結晶管或結晶板11的外圍，可設置為圓形或方形以與結晶管 或結晶板11相適配，起保護結晶管或結晶板11的作用，結晶器殼體
12采用金屬等傳熱材料制成，結晶器殼體12的外圍設置有水冷系統(tǒng) 13，包括一個水流通道131，以及一個冷卻水進口 132及冷卻水出口 133，冷卻水進口 132及冷卻水出口 133分別與水流通道121相連通 組成水冷系統(tǒng)13，在結晶器殼體12的兩端板14上分別安裝換能器2， 超聲波信號發(fā)生器3與換能器2通過導線相聯(lián)結，結晶器1采用冷卻 水冷卻單金屬或多金屬結晶器的任意一種，超聲波振動加在結晶器的 冷卻水的邊端，結晶器中冷卻水產(chǎn)生超聲波空化效應，成為超湍流狀 態(tài)。
本發(fā)明的工作原理如下工作時，先將超聲波信號發(fā)生器3的電 源打開，使換能器2產(chǎn)生超聲波振動，對結晶器l內(nèi)的冷卻水產(chǎn)生超 聲波空化效應，使液體變?yōu)槌牧鳡顟B(tài)，強化冷卻、防止結垢。
權利要求
1、一種采用超聲波空化強化的金屬結晶器，包括結晶器，其特征在于，還包括有超聲波信號發(fā)生器，用來發(fā)出高頻信號；換能器，換能器安裝在結晶器的殼體上與超聲波信號發(fā)生器導線聯(lián)結，用來接收高頻信號并產(chǎn)生超聲波振動。
2、 如權利要求1所述的一種采用超聲波空化強化的金屬結晶器，其特征在于結晶器包括結晶管或結晶板，結晶管或結晶板為中空封閉狀，結晶管或結晶板的中空部為冷凝區(qū)，結晶器殼體設置于結晶管或結晶板的外圍與結晶管或結晶板相適配，結晶器殼體外圍設置有水冷系統(tǒng)，包括一個水流通道，以及一個冷卻水進口及冷卻水出口，冷卻水進口及冷卻水出口分別與水流通道相連通組成水冷系統(tǒng)，在結晶器殼體的兩端板上分別安裝有換能器，超聲波信號發(fā)生器與換能器通過導線相聯(lián)結。
3、 一種采用超聲波空化強化的金屬冷卻方法，包括以下步驟通過超聲波信號發(fā)生器發(fā)出高頻信號，使換能器產(chǎn)生超聲波振動，對結晶器內(nèi)的冷卻水產(chǎn)生超聲波空化效應，使冷卻水變?yōu)槌牧鳡顟B(tài)，強化冷卻，同時，通過超聲波信號發(fā)生器發(fā)出的高頻信號，使結晶器產(chǎn)生超聲波振動，對結晶器的被結晶金屬進行超聲波振動，細化晶粒，提高結晶金屬機械性能。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用超聲波空化強化的金屬結晶器及其冷卻方法，用在鋼鐵、有色金屬連續(xù)鑄造結晶等技術領域，包括結晶器、超聲波信號發(fā)生器、換能器，其中，換能器安裝在結晶器的殼體上，超聲波信號發(fā)生器與換能器通過導線聯(lián)結。本發(fā)明通過超聲波信號發(fā)生器發(fā)出高頻信號，使換能器產(chǎn)生超聲波振動，對結晶器內(nèi)的冷卻水產(chǎn)生超聲波空化效應，使液體變?yōu)槌牧鳡顟B(tài)，強化換熱。具有冷卻能力提高；提高結晶金屬機械性能；自動防垢；減小結晶器結構；節(jié)約能源；長期高冷卻效率的優(yōu)點。
文檔編號B22D11/114GK101633035SQ20091010201
公開日2010年1月27日 申請日期2009年8月27日 優(yōu)先權日2009年8月27日
發(fā)明者黃德中 申請人:紹興文理學院