[发明专利]一种长寿命铁水脱硫搅拌器

说明书

本发明公开了一种长寿命铁水脱硫搅拌器，包括风冷管、搅拌叶片，搅拌叶片包括组合式搅拌叶芯及搅拌叶芯耐火材料衬；组合式搅拌叶芯由多块耐火锚固砖组成，每块耐火锚固砖的上表面、下表面、前表面及后表面均带有多道均匀分布的凹槽；多块耐火锚固砖沿搅拌轴轴向分层布置，且相邻两块耐火锚固砖凸台面之间的间隔距离为10～50mm；每块耐火锚固砖的内端通过金属连接件与搅拌轴金属芯焊接，每块耐火锚固砖的外端面为带有凹槽的不规则凹凸面，同时，搅拌叶芯耐火材料衬包裹搅拌叶芯，且耐火锚固砖与搅拌叶芯耐火材料衬同材质。结构简单、内应力低、制备简便高效、成本低廉、使用寿命长、搅拌混合特性稳定等优点。

技术领域

本发明涉及铁水预处理领域，具体涉及一种长寿命铁水脱硫搅拌器。

背景技术

众所周知，铁水预处理是现代钢铁冶金流程中的必备工序，其中，铁水机械搅拌脱硫以其优良的反应动力学条件而得到广泛应用，并呈现出铁水喷吹脱硫向铁水机械搅拌脱硫改造的发展趋势。目前国内外广泛应用的铁水机械搅拌脱硫工艺为KR机械搅拌脱硫方法。这种脱硫方法是以一个外衬耐火材料的单层布置十字形叶片结构搅拌器浸入铁水罐内进行旋转搅动铁水，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，并被旋涡卷入铁水中，与高温铁水接触混合、反应，达到铁水脱硫的目的。由此可见，铁水KR机械搅拌脱硫具有脱硫反应动力学条件优、脱硫反应充分、脱硫效率高等优点，但作为脱硫反应器中唯一动力来源的旋转搅拌器，不仅需承受铁水的高温加热、铁水渗透、熔渣侵蚀、高低温频繁交替变化等作用，而且还需承受高温铁水的冲刷，工作条件极其恶劣，是脱硫反应器中最易损毁的器件，也是导致反应器搅拌混合特性劣化的关键因素，曾一度因为搅拌器破损速度快而阻碍了铁水KR机械搅拌脱硫技术的推广应用，因而，如何延缓搅拌器损毁进程、延长搅拌器使用寿命、稳定搅拌混合特性成为国内外学者一致关注的焦点。基于搅拌器金属搅拌芯与耐火材料衬复合体结构特点，其中金属搅拌芯由金属搅拌轴芯和搅拌器叶片金属芯焊接组成，耐火材料衬由耐火浇注料整体浇注成型制备，国内外学者先后从搅拌器叶片外形、搅拌器耐火浇注料、修补料及其修补维护工艺等方面开展了大量的工作，取得了大幅度延长搅拌器使用寿命的实际应用效果，极大地推进了铁水KR搅拌脱硫技术的发展，满足了低硫钢种大规模稳定生产的需要。然而，随着钢铁产品质量要求的不断提高，铁水深度脱硫比例不断提高，导致KR脱硫单罐次搅拌时间不断延长，服役条件不断恶化；此外，随着冶炼设备大型化与铁水输送过程的优化，脱硫预处理铁水温度不断提高，最高的铁水脱硫温度已超过1500℃，进一步提高了搅拌器服役条件下的温度水平，同时也是搅拌器叶片旋转线速度提升，加剧了搅拌器叶片耐火材料衬的冲刷磨损，进而导致搅拌器使用寿命大幅降低。分析认为，上述不断恶化的工况参数，不仅加剧了搅拌器耐火材料衬理化性能的劣化、磨损以及渣铁渗透侵蚀，引起搅拌器使用寿命降低，更关键是搅拌过程中搅拌器吸热量增大、温度进一步提高，增大了搅拌与等待工况间的热震温差，导致搅拌器耐火材料衬温差应力急剧上升，促进了搅拌器耐火材料衬的起裂与裂纹发展，加剧了耐火材料衬的渗透与剥落损毁；同时，搅拌器整体温度的上升，扩大了金属芯与耐火材料衬间因热膨胀性能的不同而引起的结合面内应力，导致耐火材料衬结合面内应力损毁，严重削弱了搅拌器金属芯与耐火材料衬复合体结构的整体性，引起耐火材料衬结构性剥落和金属芯外露熔损，大幅度降低了搅拌器的使用寿命。由此可见，铁水脱硫技术要求和生产管理技术的不断进步，有效提升了企业的产品质量和生产经营效益，但同时也严重恶化了铁水KR搅拌脱硫的工况条件，缩短了搅拌器的使用寿命，降低了铁水KR机械搅拌脱硫反应动力学条件的稳定性，制约了铁水KR搅拌脱硫工序的技术经济性。因而，研究适应当今铁水KR机械搅拌脱硫工况条件下的新型搅拌器已成为行业重点关注的焦点。