用于機(jī)械攪拌脫硫的攪拌器的制作方法

本發(fā)明涉及攪拌器，具體地指一種轉(zhuǎn)爐煉鋼前鐵水爐外用于機(jī)械攪拌脫硫的攪拌器。

背景技術(shù)：

KR(Kambara Reactor)攪拌脫硫法是日本新日鐵于1963年開始研究，1965年應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的一種鐵水爐外脫硫技術(shù)，這種脫硫方法是以一個外襯耐火材料的十字形葉結(jié)構(gòu)攪拌器浸入鐵水罐內(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)攪動鐵水，使鐵水產(chǎn)生旋渦，經(jīng)過稱量的脫硫劑由給料器加入到鐵水表面，并被旋渦卷入鐵水中，與高溫鐵水混合、反應(yīng)，達(dá)到脫硫的目的。該脫硫方法具有脫硫效率高，脫硫劑消耗少，作業(yè)時間短，金屬耗損低以及耐火材料消耗低等特點。

攪拌器是KR脫硫裝置中的重要部件，也是脫硫劑在鐵水中攪拌混合分散的唯一動力來源，因而攪拌器的損毀進(jìn)程與使用壽命將直接影響到攪拌混合特性、鐵水脫硫效能與脫硫技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的改善。隨著KR脫硫攪拌器結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化，攪拌器制備技術(shù)、制作材料與制備工藝、在線維護(hù)技術(shù)的不斷發(fā)展，攪拌器使用壽命成倍延長，例如：文獻(xiàn)“歐陽德剛、劉守堂、李具中，KR脫硫攪拌器長壽命綜合技術(shù)的研究與應(yīng)用，煉鋼，2009，No6”報道，100噸鐵水罐KR脫硫攪拌器使用壽命由早期的平均不到100爐/支提高到730爐/支。然而，實際生產(chǎn)中，隨著鐵水KR攪拌裝置的大型化，攪拌器使用壽命急劇下降，其破損狀況也由攪拌器葉片裂紋剝落與磨損演變?yōu)閿嚢杵鞯撞磕p與剝落，尤其是攪拌葉片底部外側(cè)，損毀尤為嚴(yán)重，最終因攪拌葉片金屬芯底部或攪拌軸金屬芯底部燒蝕而終止使用。針對鐵水KR攪拌裝置大型化帶來的攪拌器使用壽命急劇下降的問題，國內(nèi)外學(xué)者 開展了一些有益的研究工作，如：文獻(xiàn)“鐵水脫硫技術(shù)的改進(jìn)(摘譯),太鋼譯文，1994,(1),20-25.”報道了日本住友金屬鹿島制鐵所于上世紀(jì)90年代率先研究了攪拌器葉輪直徑和攪拌葉形狀對機(jī)械攪拌脫硫流體動力學(xué)條件的影響，提出了攪拌器葉輪擴(kuò)徑和葉外凸弧形攪拌面的動力學(xué)改進(jìn)措施，其中，異形攪拌葉因?qū)嶋H使用中形狀維持困難而未推廣應(yīng)用，攪拌器葉輪擴(kuò)徑隨在國內(nèi)外一些鋼鐵企業(yè)得到應(yīng)用，但因鐵水液面上升高度、攪拌強(qiáng)度與振動大，影響了鐵水罐的鐵水有效裝載量，加劇了攪拌器葉片的沖刷磨損，并因攪拌設(shè)備振動大而危機(jī)安全生產(chǎn)。申請?zhí)枮?00810048900.8的中國發(fā)明專利公開了一種鐵水脫硫攪拌頭，其為一種攪拌葉片邊角為圓弧過渡面的新型攪拌器，通過攪拌葉片邊角圓弧過渡面結(jié)構(gòu)設(shè)計，強(qiáng)化攪拌葉片的抗鐵水沖刷磨損能力；申請?zhí)枮?00910060770.4的中國發(fā)明專利“一種鐵水脫硫用攪拌器，在上述專利的基礎(chǔ)上，公開了一種三葉片攪拌器，并進(jìn)一步優(yōu)化了攪拌葉片結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展相鄰攪拌葉片間夾角與空間，達(dá)到降低葉片間粘渣、降低粘渣清理機(jī)械損傷、延長攪拌器使用壽命的目的。上述專利技術(shù)在實際生產(chǎn)中取得了延長大型攪拌器使用壽命的一定效果，但主要關(guān)注攪拌器的攪拌葉片自身的抗破損能力，未能關(guān)注大型攪拌器底部平面中心鐵水旋轉(zhuǎn)渦流的影響，尤其是攪拌器底部平面中心鐵水旋轉(zhuǎn)渦流隨攪拌器擺動快速飄動導(dǎo)致的攪拌器底部中心平面的磨損及其與攪拌鐵水?dāng)嚢栊D(zhuǎn)周向流動的疊加對攪拌葉片底部平面磨損的加劇問題，遏制了大型攪拌器使用壽命的進(jìn)一步延長。由此可見，由于攪拌器破損仍表現(xiàn)為攪拌葉片部位的破損，只是攪拌葉片破損部位發(fā)生了變化，攪拌器底部磨損大多體現(xiàn)在攪拌葉片底部的損毀加劇，或偶爾出現(xiàn)攪拌器底部先于攪拌葉片，因而目前國內(nèi)外學(xué)者廣泛關(guān)注的是攪拌葉片結(jié)構(gòu)及其布置方式對攪拌器使用壽命的影響，對設(shè)備大型化后出現(xiàn)了攪拌器底部損毀問題未能給予足夠的重視，也未開展相關(guān)的研究工作，更未見到相關(guān)專利與技術(shù)文獻(xiàn)的資料 報道。為此，關(guān)于如何遏制大型攪拌器底部損毀問題有必要開展系統(tǒng)的研究。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、制作方便、攪拌器底部抗破損能力強(qiáng)、使用壽命長的轉(zhuǎn)爐煉鋼前鐵水爐外用于機(jī)械攪拌脫硫的攪拌器，其解決了鐵水KR機(jī)械攪拌裝置大型化后存在的攪拌器使用壽命急劇下降的問題。

為上述目的，本發(fā)明提供的一種用于機(jī)械攪拌脫硫的攪拌器，它包括攪拌軸和設(shè)置在在攪拌軸上方的連接法蘭，所述攪拌軸下端依次設(shè)置有攪拌葉片和穩(wěn)定器，所述攪拌軸、攪拌葉片和穩(wěn)定器的內(nèi)層均為空心金屬管芯，所述空心金屬管芯頂端與連接法蘭連接，所述空心金屬管芯下端內(nèi)壁上設(shè)置有金屬堵頭，所述空心金屬管芯內(nèi)部插入有風(fēng)冷管，所述風(fēng)冷管頂端與連接法蘭連接，所述風(fēng)冷管下端管口與金屬堵頭形成出風(fēng)口，所述風(fēng)冷管、金屬堵頭和空心金屬管芯形成冷卻空腔，所述攪拌葉片處的金屬管芯外壁上設(shè)置有攪拌葉片金屬芯，所述空心金屬管芯、攪拌葉片金屬芯和金屬堵頭外部面水平均勻焊接有V形錨固件，所述攪拌軸、攪拌葉片和穩(wěn)定器最外層整體澆筑有耐火材料工作襯。

進(jìn)一步地，所述穩(wěn)流器為旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，所述穩(wěn)流器直徑沿穩(wěn)流器軸向向下逐漸減小或不變，穩(wěn)流器底部為平面或球冠面結(jié)構(gòu)。

再進(jìn)一步地，所述攪拌葉片處的耐火材料工作襯徑向長度和攪拌葉片金屬芯徑向長度沿攪拌軸軸向向下逐漸減??；所述攪拌葉片處的耐火材料工作襯外側(cè)面為斜面或弧形面，所述攪拌葉片處的耐火材料工作襯外側(cè)面與攪拌葉片的耐火材料襯水平底面相交或與穩(wěn)流器側(cè)面相交；

再進(jìn)一步地，所述攪拌葉片金屬芯外側(cè)面為對應(yīng)的斜面或弧形面，所述攪拌葉片金屬芯外側(cè)面與攪拌葉片金屬芯水平底面相交或與穩(wěn)流器處的空心金屬管芯側(cè)面相交。

再進(jìn)一步地，所述攪拌葉片數(shù)量為2～4片。

上述攪拌葉片迎鐵面面積與常規(guī)KR攪拌器攪拌葉片迎鐵面面積相同。

其它與常規(guī)KR脫硫攪拌器相同。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明針對鐵水KR機(jī)械攪拌裝置大型化后存在的攪拌器使用壽命急劇下降的問題，進(jìn)行了設(shè)備大型化后攪拌器的損毀原因進(jìn)行了分析。分析認(rèn)為，由于攪拌設(shè)備加工精度的波動、控制過程的信號干擾以及攪拌器破損等難以避免，引起攪拌設(shè)備振動、攪拌工作闡述不穩(wěn)定、攪拌器旋轉(zhuǎn)動平衡的偏離等，從而使攪拌器旋轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)擺動、振動，尤其是大型鐵水KR攪拌脫硫系統(tǒng)，由于鐵水罐尺寸與額定裝載量大，相應(yīng)的攪拌器尺寸、攪拌功率也大，攪拌器相同旋轉(zhuǎn)速度條件下攪拌葉片線速度大幅提高，攪拌葉片承受的鐵水壓力與鐵水沖刷磨損增大，攪拌器底部中心以下的鐵水旋轉(zhuǎn)渦流增強(qiáng)，加劇了攪拌葉片與攪拌器底部的鐵水沖刷磨損以及攪拌葉片間的不均勻破損，促進(jìn)了攪拌器的旋轉(zhuǎn)動平衡偏離、旋轉(zhuǎn)擺動與機(jī)械振動，進(jìn)一步惡化了攪拌器的工作條件，同時，攪拌器底部中心以下的鐵水旋轉(zhuǎn)渦流跟隨攪拌器的擺動與振動而快速飄動，導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)渦流中心在攪拌器底部漂移，促進(jìn)了攪拌器底部中心鐵水的旋轉(zhuǎn)渦流沖刷磨損，尤其是攪拌葉片底部外側(cè)區(qū)域，承受鐵水?dāng)嚢栊D(zhuǎn)周向流與攪拌器底部漂移旋轉(zhuǎn)渦流的疊加作用，鐵水沖刷磨損尤其嚴(yán)重，因而大型化攪拌器葉片損毀主要集中在攪拌葉片的底部區(qū)域，并時常出現(xiàn)嚴(yán)重的攪拌器底部破損嚴(yán)重，最終導(dǎo)致攪拌器使用壽命隨著鐵水?dāng)嚢杳摿蛟O(shè)備的大型化而急劇下降。

本發(fā)明基于上述鐵水KR攪拌脫硫設(shè)備大型化后引起的攪拌器使用壽命急劇下降的原因分析，通過穩(wěn)流器的設(shè)置，遏制攪拌器底部中心以下鐵水旋轉(zhuǎn)渦流跟隨攪拌器擺動的漂移，降低攪拌器底部中心以下的鐵水旋轉(zhuǎn)渦流強(qiáng)度，遏制攪拌器底部中心以下的鐵水旋轉(zhuǎn)渦流對 攪拌器底部的沖刷磨損；通過穩(wěn)流器的旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)以及旋轉(zhuǎn)體直徑沿穩(wěn)流器軸向向下逐漸減小或不變、穩(wěn)流器底部為平面或球冠面結(jié)構(gòu)設(shè)計，使攪拌器底部的鐵水旋轉(zhuǎn)渦流磨損轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)流器的沖刷磨損，避免了攪拌器底部磨損對攪拌器使用壽命的不利影響。通過攪拌葉片外側(cè)面沿攪拌軸軸向向下逐漸向內(nèi)傾斜以及攪拌葉片外側(cè)面與攪拌葉片水平底面相交或與穩(wěn)流器旋轉(zhuǎn)體側(cè)面相交的結(jié)構(gòu)設(shè)計，縮小了攪拌葉片底部直徑，降低了攪拌葉片底部的旋轉(zhuǎn)線速度，減緩了鐵水沖刷磨損進(jìn)程。通過底部開設(shè)有出風(fēng)口的攪拌器風(fēng)冷管插入由穩(wěn)流器金屬芯、攪拌軸金屬芯和金屬堵頭構(gòu)成的冷卻空腔底部的措施，實現(xiàn)對穩(wěn)流器金屬芯、攪拌軸金屬芯和金屬堵頭進(jìn)行整體風(fēng)冷，提高了攪拌器工作條件下穩(wěn)流器金屬芯、攪拌軸金屬芯和金屬堵頭的強(qiáng)度與剛度，降低了穩(wěn)流器金屬芯、攪拌軸金屬芯和金屬堵頭表面結(jié)合的耐火材料襯平均工作溫度，增強(qiáng)了攪拌器各部位耐火材料襯的抗高溫破損綜合能力。通過攪拌葉片迎鐵面面積與常規(guī)KR攪拌器攪拌葉片迎鐵面面積相同，保證與提高攪拌器的攪拌強(qiáng)度，穩(wěn)定與改善攪拌器的攪拌混合特性與鐵水脫硫效率。

由此可見，本發(fā)明的機(jī)械攪拌脫硫用新型攪拌器，通過上述技術(shù)措施，降低了攪拌器底部中心以下的鐵水旋轉(zhuǎn)渦流強(qiáng)度、延緩了攪拌器破損進(jìn)程、改善了攪拌器綜合使用性能，可有效緩解大型攪拌器使用壽命短的不足，達(dá)到延長攪拌器使用壽命、降低攪拌器消耗、改善大型鐵水KR攪拌脫硫技術(shù)經(jīng)濟(jì)直銷等綜合目的。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的底部為平面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)流器結(jié)構(gòu)的用于機(jī)械攪拌脫硫的攪拌器的B-B剖面圖；

圖2為本發(fā)明的耐火材料工作襯外側(cè)面為斜面的用于機(jī)械攪拌脫硫的攪拌器的B-B剖面圖；

圖3為本發(fā)明的底部為球冠面結(jié)構(gòu)的用于機(jī)械攪拌脫硫的攪拌器的B-B剖面圖；

圖4為四片攪拌葉片的機(jī)械攪拌脫硫用新型攪拌器的A-A剖面圖；

圖5為三片攪拌葉片的機(jī)械攪拌脫硫用新型攪拌器的A-A剖面圖；

圖6為兩片攪拌葉片的機(jī)械攪拌脫硫用新型攪拌器的A-A剖面圖；

圖中，攪拌軸1、連接法蘭2、攪拌葉片3、攪拌葉片金屬芯3.1、迎鐵面3.2、穩(wěn)定器4、金屬堵頭4.1、出風(fēng)口4.2、空心金屬管芯5、風(fēng)冷管6、冷卻空腔7、V形錨固件8、耐火材料工作襯9。

具體實施方式

為了更好地解釋本發(fā)明，以下結(jié)合具體實施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的主要內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于以下實施例。

實施例1

如圖1、4～6所示：一種用于機(jī)械攪拌脫硫的攪拌器，它包括攪拌軸1和設(shè)置在在攪拌軸1上方的連接法蘭2，攪拌軸1下端依次設(shè)置有2～4片攪拌葉片3和穩(wěn)定器4，穩(wěn)流器4為旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，穩(wěn)流器4直徑沿穩(wěn)流器軸向向下不變，穩(wěn)流器4底部為平面結(jié)構(gòu)。

攪拌軸1、攪拌葉片3和穩(wěn)定器4的內(nèi)層均為空心金屬管芯5，空心金屬管芯5頂端與連接法蘭2連接，空心金屬管芯5下端內(nèi)壁上焊接有金屬堵頭4.1，空心金屬管芯5內(nèi)部插入有風(fēng)冷管6，風(fēng)冷管6頂端與連接法蘭2連接，風(fēng)冷管6下端管口與金屬堵頭4.1形成出風(fēng)口4.2，風(fēng)冷管6、金屬堵頭4.1和空心金屬管芯5形成冷卻空腔7，對穩(wěn)流器金屬芯3.1、攪拌軸金屬芯1.1和金屬堵頭3.3進(jìn)行風(fēng)冷；

攪拌葉片3處的金屬管芯5外壁上設(shè)置有攪拌葉片金屬芯3.1，空心金屬管芯5、攪拌葉片金屬芯3.1和金屬堵頭4.1外部面水平均勻焊接有V形錨固件8，攪拌軸1、攪拌葉片3和穩(wěn)定器4最外層整體澆筑有耐火材料工作襯9。

攪拌葉片3處的耐火材料工作襯9徑向長度和攪拌葉片3的金屬芯徑向長度沿攪拌軸軸向向下逐漸減小；攪拌葉片3處的耐火材料工 作襯9外側(cè)面為弧形面，攪拌葉片3處的耐火材料工作襯9外側(cè)面與攪拌葉片3的耐火材料襯9水平底面相交或與穩(wěn)流器4側(cè)面相交；

攪拌葉片金屬芯3.1外側(cè)面為對應(yīng)的弧形面，攪拌葉片金屬芯3.1外側(cè)面與與穩(wěn)流器處的空心金屬管芯側(cè)面相交。

的攪拌葉片迎鐵面3.2面積與常規(guī)KR脫硫攪拌器攪拌葉片的迎鐵面面積相同。其它與常規(guī)KR脫硫攪拌器相同。

實施例2

如圖2、4～6所示：本實施例與實施例1攪拌器的結(jié)構(gòu)基本相同，不同之處在于：

穩(wěn)流器4直徑沿穩(wěn)流器軸向向下逐漸減小，穩(wěn)流器底部為平面；攪拌葉片處的耐火材料工作襯9外側(cè)面為斜面。攪拌葉片金屬芯3.1外側(cè)面為對應(yīng)的斜面。

實施例3

如圖3～6所示：本實施例與實施例1攪拌器的結(jié)構(gòu)基本相同，不同之處在于：

穩(wěn)流器4直徑沿穩(wěn)流器軸向向下逐漸減小，穩(wěn)流器4底部為球冠面結(jié)構(gòu)。

攪拌葉片3的耐火材料襯9外側(cè)面與攪拌葉片3的耐火材料襯9水平底面相交，攪拌葉片金屬芯3.1外側(cè)面與攪拌葉片金屬芯3.1水平底面相交。

其它未詳細(xì)說明的部分均為現(xiàn)有技術(shù)。盡管上述實施例對本發(fā)明做出了詳盡的描述，但它僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部實施例，人們還可以根據(jù)本實施例在不經(jīng)創(chuàng)造性前提下獲得其他實施例，這些實施例都屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。