[发明专利]铁水脱硫用高效混合搅拌器

说明书

本发明公开了一种铁水脱硫用高效混合搅拌器，包括搅拌器连接法兰、搅拌轴及固定在搅拌轴外周缘上且绕搅拌轴周向均匀分布的多个搅拌叶，搅拌轴包括搅拌轴芯和搅拌轴芯耐火浇注料衬，搅拌叶的上端面和下端面均为水平平面，搅拌叶的迎铁面和背铁面均为螺旋面，搅拌叶的外侧面为圆台外缘弧面螺旋的螺旋面，且圆台上端面的半径大于圆台下端面的半径；本发明技术能够在实际生产中达到扩大铁水机械搅拌脱硫过程中脱硫剂的轴向、径向搅拌混合区域，增大卷吸循环流量，降低剪切动力消耗，最终达到改善铁水KR搅拌脱硫动力学条件、扩大脱硫剂混合分散深度、规避搅拌失衡危害、满足“瘦长”型喷吹脱硫铁水罐的KR机械搅拌脱硫改造需求的预期目的。

技术领域

本发明涉及铁水预处理领域，具体涉及一种铁水脱硫用高效混合搅拌器。

背景技术

文献“铁水的炉外脱硫，山西冶金，2007年，No1”报道，铁水作为钢水冶炼的基本原料，其化学成分和物理性质在某种程度上决定着钢铁产品的质量和企业的效益，其中，硫是钢铁产品中的主要有害元素之一(除含硫钢种外)，因而，必须加以去除；若在高炉炼铁过程中可以脱除，则必须提高炉渣碱度和炉温，导致高炉技术经济指标急剧下降，若在转炉冶炼过程中脱除，则由于转炉冶炼过程的热力学条件制约，脱硫率仅40％左右，难以达到低硫钢产品的需求，必须在钢水精炼过程中进一步脱除，导致生产成本急剧升高。因此，从20世纪70年代开始，铁水脱硫预处理技术得到了广泛的关注与系统研究，结果表明，铁水脱硫预处理是高炉转炉—连铸流程降低钢中硫质量分数的最经济工艺，是改善高炉和转炉操作的重要手段之一，同时也开发出了以喷吹脱硫与KR搅拌脱硫为代表的系列铁水脱硫预处理工艺。

铁水KR机械搅拌脱硫方法是以一个外衬耐火材料的矩形或倒直角梯形叶片单层十字交叉布置的搅拌器，沿铁水罐中心垂直浸入铁水中进行旋转搅动，使铁水液面产生旋涡，经过称量的脱硫剂由给料器加入到铁水表面，漂浮在铁水液面上的脱硫剂被旋涡下拉卷入铁水，并在离心力与浮升力的作用下排出和上浮，实现脱硫剂在铁水中的循环卷吸与上浮，通过脱硫剂与高温铁水混合接触、表面反应，达到铁水脱硫的目的。由此可见，该脱硫方法具有脱硫反应动力学条件优的技术特征，可持续满足铁水深脱硫稳定生产的技术要求。但早期的铁水KR搅拌脱硫因剧烈的铁水搅拌，导致搅拌器使用寿命短、铁水温降大、脱硫剂消耗高、设备投资大等不足，严重影响了该脱硫工艺的技术经济性，一度成为限制该工艺推广与发展的技术障碍，致使国内外钢铁企业大量推广应用喷吹脱硫方法进行铁水预处理。针对上述铁水KR机械搅拌脱硫方法不足，基于其优良的搅拌反应动力学条件，国内外学者先后从搅拌器长寿化、脱硫剂组成与脱硫工艺优化、脱硫设备改进等方面开展了大量的研究工作，显著改善了铁水KR搅拌脱硫的技术经济指标，从而成为国内外钢铁企业低硫钢大规模稳定生产的首选铁水预处理脱硫工艺，先后有众多先进企业逐步完成了铁水喷吹脱硫工艺向铁水KR搅拌脱硫工艺的改造。然而，在铁水喷吹脱硫工艺中，为了有效延长脱硫剂在铁水中的上浮时间与行程，一般将铁水罐设计为瘦长型结构，即铁水深度与铁水罐直径比大，与KR搅拌脱硫铁水罐的矮胖型结构不同，若直接采用现有的喷吹脱硫铁水罐进行KR搅拌脱硫改造，势必导致铁水罐内的铁水搅拌流动形态的显著差异，直接影响铁水KR搅拌脱硫的改造效果和技术经济指标。在不同企业的实际改造过程中，由于铁水罐数量大、改造成本高、工期长等原因，往往均采用原有的喷吹脱硫铁水罐直接进行KR搅拌脱硫改造，导致改造效果不佳，制约了KR搅拌脱硫改造的实际效果。