铁水脱硫用喷吹式螺旋搅拌器制造技术

本发明专利技术公开了一种铁水脱硫用喷吹式螺旋搅拌器，搅拌轴上设置多孔喷吹头(6)和螺旋状搅拌叶片(4)，搅拌叶片(4)各叶片大小均一且周向均匀间隔分布；整个搅拌轴中心上下连通形成空腔状直通喷吹管(7)，直通喷吹管(7)下端在多孔喷吹头(6)处分叉贯通形成多个小喷吹导管(8)，各小喷吹导管(8)贯通多孔喷吹头(6)的外表面，使脱硫剂经过直通喷吹管(7)由上至下成多个方位喷吹至多孔喷吹头(6)外。可使搅拌叶片扩大脱硫剂的轴向、径向搅拌的混合区域，增大卷吸循环流量，降低剪切动力消耗，改善搅拌叶片受力情况；能进一步改进脱硫剂蒸汽在铁水中的运动方式，使之作螺旋上升运动，提高其溶解程度，从而有效脱硫；适应于瘦长型脱硫铁水罐，满足当前既搅又喷脱硫工艺要求。

Injection screw agitator for hot metal desulfurization

【技术实现步骤摘要】
铁水脱硫用喷吹式螺旋搅拌器
本专利技术属于铁水预处理脱硫设备领域，具体涉及一种铁水脱硫用喷吹式螺旋搅拌器。
技术介绍
随着现代工业生产和科学技术的迅速发展，对钢材质量的要求日益提高，迫使铁水预脱硫设备不断升级改进，有效降低铁水中硫的含量，减少脱硫剂的损耗，从而降低生产成本。现有KR(KambaraReactor)搅拌脱硫法，具有良好的动力学特性，脱硫稳定，而缺点明显：由于搅拌轴的旋转作用，铁水与脱硫剂呈对称循环流动，搅拌轴旋转附近形成柱状回转区，此区域与搅拌头底部“死区”脱硫剂均分散困难，聚集成团，流速小，导致底部熔池脱硫剂扩散效果和反应动力学条件较差。而传统喷吹法所采用的脱硫喷枪，因搅拌能力不足，导致脱硫反应速度慢，会造成一些脱硫粉剂没参与脱硫就已上浮到渣中，一些脱硫产物上浮不充分仍在铁水内，造成回硫现象，起不到脱硫的效果，脱硫效率低。基于常规KR搅拌脱硫的局域混合特性，国内外学者开展了大量的改善铁水机械搅拌脱硫反应动力学条件的研究，以提高铁水机械搅拌脱硫的反应效率与铁水脱硫技术的经济指标，例如，中国专利《一种铁水脱硫用搅拌器》申请号200910060770.4公开了一种搅拌叶片迎铁水面与背铁水面均为前倾斜面的三叶搅拌器，通过三叶前倾结构，增强搅拌卷吸空间与卷吸循环流量，使叶之间的夹角由传统90°增大到120°，降低叶之间粘渣速度，方便了粘渣的清理，提高了搅拌强度的稳定性，但搅拌叶迎铁面和背铁面的倾斜平面结构，导致倾斜角度有限，否则将使搅拌叶片上端偏离搅拌轴芯距离较于下端过大，引起搅拌器旋转搅拌失衡，尤其是在搅拌叶不均匀磨损与裂纹剥落后，失衡问题及其严重，甚至危及搅拌系统的安全，因而改善效果不突出。此外，专利《铁水脱硫用高效混合搅拌器》201710582931.0公开了一种上下端面为水平平面、迎铁面和背铁面为螺旋面、外侧面为半径上大下小圆台弧面的螺旋状结构搅拌器，实现了大型铁水罐用叶片数量少的搅拌器的精确制作，克服了平面结构搅拌叶的偏心距离不一致带来的搅拌失衡问题，同时，螺旋面结构实现了面内个点的均衡受力与冲刷磨损，保证了搅拌器使用过程中叶片形状结构的保持，进而保证了搅拌装置的安全稳定运行，但是搅拌器混合区域小、柱状回转区与搅拌头底部“死区”脱硫效果不佳等问题仍是未得到根本性解决。另基于传统喷吹脱硫动力学条件不足、喷口易堵塞等现状，也在持续研究，如专利《多股旋流分散防堵铁水喷吹脱硫喷枪》201510903159.9公开了一种在喷枪身上除主喷头外再增加副喷头的多孔脱硫喷枪，增强喷吹气通量，使脱硫颗粒更均匀的分散至铁水中，另喷口处开设有沟槽，达到喷枪整体防堵塞的目标，并使枪身做自旋转运动，增强了一定的搅拌动力，但是，因其无叶片结构，旋转范围狭小，并没有效改善铁水流动特性，喷枪内芯需要经常跟换，操作繁琐，难以推广使用。再有学者针对上述两种脱硫方式的不足，思索将KR法与喷吹法相结合，提出了一种“既搅又喷”的脱硫方式，如专利《一种喷吹搅拌复合式铁水预处理脱硫装置及方法》2014103391859.7公开了一种包括上料系统、升降系统和铁水盛送系统，增设喷吹系统、搅拌系统及铁水包盖脱硫装置，该装置各部分紧密相连，组成一个整体，在搅拌的同时，利用载气将粉剂从喷吹管喷入铁水中，较喷吹法提升了脱硫率，较KR搅拌法减少了铁水温降。虽然该装置具有机械搅拌工艺和喷吹工艺的优点，但是整体拆卸不方便，若一部分出问题，则整个喷粉搅拌器都需换掉，成本相对较高。由上述研究可见，对于KR搅拌脱硫设备的搅拌装置，随着新型叶片搅拌器的开发与进步，达到了一定的改善混合效果，但对于轴向柱状回转区和底部“死区”的搅拌混匀问题未能得到有效解决。关于现有搅拌脱硫与喷吹脱硫技术对“瘦长”形铁水罐的适应性问题以及如何改变多管喷吹混合问题，目前还未见到有效的喷吹式脱硫搅拌装置，急需开发性能优良的新型复合搅拌器，以满足当前搅拌器“既搅又喷”脱硫工艺要求，实现搅拌叶片以强化搅拌轴向流与径向流，并喷吹管喷出的搅拌颗粒能均匀有效的与铁水反应，能进一步改善铁水机械搅拌脱硫反应动力学、提高脱硫效率与脱硫剂有效利用率、缩短搅拌时间、增加搅拌叶片使用寿命等。
技术实现思路
本专利技术的要解决的技术问题在于提供一种铁水脱硫用喷吹式螺旋搅拌器，搅拌动力学特性、脱硫效果稳定性、深脱硫成本低廉、喷吹法设备简便、温降少及扒损低；能够显著扩大铁水机械搅拌脱疏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，改善搅拌叶片受力情况；同时显著改进脱硫剂蒸汽在铁水中的运动方式，提高脱硫剂溶解程度，从而高效脱除铁水中的硫。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的主要技术方案包括：一种铁水脱硫用喷吹式螺旋搅拌器，其特征在于在搅拌轴上设置多孔喷吹头(6)和螺旋状搅拌叶片(4)，搅拌叶片(4)各叶片大小均一且彼此绕搅拌轴的周向均匀间隔分布；所述多孔喷吹头(6)设置在搅拌轴最下端，搅拌轴上部与上部紧固装置固接，整个搅拌轴的中央空腔上下连通直通喷吹管(7)，直通喷吹管(7)的下端在多孔喷吹头(6)处分叉贯通形成多个喷吹导管(8)，各喷吹导管(8)贯通多孔喷吹头(6)的外表面，使脱硫剂经过直通喷吹管(7)由上至下成多个方位喷吹至多孔喷吹头(6)外。进一步的，搅拌叶片(4)将整个搅拌轴分为上部搅拌轴(2)与下部搅拌轴(5)，并设置在上部搅拌轴(2)与下部搅拌轴(5)之间的区域；搅拌叶片(4)各叶片螺旋方向沿周向与旋转搅拌方向反向旋转设置，形成与旋转搅拌方向相反的反向扭转角。进一步的，搅拌叶片(4)任一螺旋状叶片均包括迎铁水面与背铁水面，迎铁水面与背铁水面之间的连接面平滑延伸形成棱面；迎铁水面包括迎铁水面前倾角与径向内倾角；迎铁水面相对于与竖直方向形成夹角为迎铁水面前倾角；迎铁水面由下而上沿径向与竖直方向形成夹角为径向内倾角。进一步的，所述多孔喷吹头(6)为半球体或倒立的锥球体。进一步的，搅拌叶片(4)和多孔喷吹头(6)之间的下部搅拌轴(5)高度h为搅拌叶片(4)高度H的1/3~1/2倍。进一步的，多孔喷吹头(6)内部的任一喷吹导管(8)均与直通喷吹管(7)中心轴成同一角度夹角设置。优选成45°～60°夹角设置。进一步的，所述多孔喷吹头(6)的高度r为下部搅拌轴(5)高度h的1/3~1/2倍。进一步的，各喷吹导管(8)间呈30°～90°夹角间隔设置。优选地，所述喷吹导管(8)的直径为8～15mm，直通喷吹管(7)直径比小喷吹导管(8)直径大1～2cm，所述直通喷吹管(7)外侧壁与搅拌轴内壁的距离在5cm～10cm之间。进一步的，上部紧固装置为法兰连接件(1)，法兰连接件(1)与上方搅拌设备采用螺纹连接方式或弹性夹具连接方式对接。优选地，所述搅拌器法兰连接件的上端设有4个连接销键，大小相同，高度高于喷枪法兰连接件的高度3cm~8cm，以保证搅拌器法兰与搅拌设备对接。进一步的，优选反向扭转角为30°～60°。进一步的，优选迎铁水面前倾角α为1°～5.5°。进一步的，优选径向内倾角β为0.5°～3.5°。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁水脱硫用喷吹式螺旋搅拌器，其特征在于搅拌轴上设置多孔喷吹头(6)和螺旋状搅拌叶片(4)，搅拌叶片(4)各叶片大小均一且周向均匀间隔分布；整个搅拌轴中心上下连通形成空腔状直通喷吹管(7)，直通喷吹管(7)下端在多孔喷吹头(6)处分叉贯通形成多个喷吹导管(8)，各喷吹导管(8)贯通多孔喷吹头(6)的外表面，使脱硫剂经过直通喷吹管(7)由上至下成多个方位喷吹至多孔喷吹头(6)外。/n

【技术特征摘要】
1.一种铁水脱硫用喷吹式螺旋搅拌器，其特征在于搅拌轴上设置多孔喷吹头(6)和螺旋状搅拌叶片(4)，搅拌叶片(4)各叶片大小均一且周向均匀间隔分布；整个搅拌轴中心上下连通形成空腔状直通喷吹管(7)，直通喷吹管(7)下端在多孔喷吹头(6)处分叉贯通形成多个喷吹导管(8)，各喷吹导管(8)贯通多孔喷吹头(6)的外表面，使脱硫剂经过直通喷吹管(7)由上至下成多个方位喷吹至多孔喷吹头(6)外。


2.根据权利要求1所述的铁水脱硫用喷吹式螺旋搅拌器，其特征在于搅拌叶片(4)将整个搅拌轴分为上部搅拌轴(2)与下部搅拌轴(5)，并设置在上部搅拌轴(2)与下部搅拌轴(5)之间的区域；搅拌叶片(4)各叶片螺旋方向沿周向与旋转搅拌方向反向旋转设置，形成与旋转搅拌方向相反的反向扭转角。


3.根据权利要求1所述的铁水脱硫用喷吹式螺旋搅拌器，其特征在于搅拌叶片(4)任一螺旋状叶片均包括迎铁水面与背铁水面，迎铁水面与背铁水面之间的连接面平滑延伸形成棱面；迎铁水面包括迎铁水面前倾角与径向内倾角；迎铁水面相对于与竖直方向形成夹角为迎铁水面前倾角；迎铁水面由下而上沿径向与竖直方向形成夹角为径向内倾角。


4.根据权利要求1所述的铁水脱硫用喷吹式螺旋搅拌器，其特征在于所述多孔喷吹头...

【专利技术属性】
技术研发人员：但斌斌，闵昌飞，陈奎生，容芷君，熊凌，曾良才，付婷，牛清勇，孙贞贞，罗钟邱，刘宗锴，王伟，龚昌运，邓思洪，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42