[发明专利]铁水机械搅拌脱硫用喷气式搅拌器

说明书

技术领域

本发明涉及转炉炼钢前铁水炉外机械搅拌脱硫搅拌装置，具体地说是一种铁水机械搅拌脱硫用喷气式搅拌器。

背景技术

KR(Kambara Reactor)搅拌脱硫法是日本新日铁于1963年开始研究，1965年应用于工业生产的一种铁水炉外脱硫技术。这种脱硫方法是以一个外衬耐火材料的十字形叶片结构搅拌器浸入铁水罐内进行旋转，搅动铁水使其产生旋涡，同时经过称量的脱硫剂由给料器加入到铁水表面，脱硫剂被旋涡卷入铁水中，与高温铁水混合、反应，达到脱硫的目的。该脱硫方法通过漂浮于铁水液面上脱硫剂的卷吸循环混合，实现脱硫剂与铁水的循环接触脱硫冶金反应，具有脱硫剂接触反应时间充分，脱硫效率高，脱硫剂消耗少，作业时间短，金属耗损低等优点，在国内得到了广泛的推广应用。

KR搅拌脱硫过程中铁水的流动状态分为搅拌中心强制涡流区和该区以外的自由涡流区。其中，强制涡流区由于没有液体微元之间的相对运动，为不良混合区；自由涡流区由于循环运动引起了液体微元之间的相对运动，起到了混合分散的作用，为充分混合区。扩展搅拌自由涡流区、缩小强制涡流区是提高脱硫效果的有效途径。在实际生产中，强制涡流区半径与搅拌器叶轮半径之比近似为0.7，搅拌叶片有效搅拌面积仅为30％，因而，铁水KR搅拌脱硫传输动力学机制是局域卷吸混合、径向剪切分散。

对于自浮颗粒脱硫剂在铁水中的搅拌卷吸循环混合的铁水机械搅拌脱硫，其搅拌混合空间由搅拌器与铁水罐共同组成，现有搅拌器结构、搅拌叶片形状以及搅拌工艺改进方面的技术研究取得了一定的进展，例如：文献《铁水脱硫技术的改进(摘译)》(太钢译文，1994，(1)，20-25)介绍了日本住友金属鹿岛制铁所于上世纪90年代率先研究了搅拌器叶轮直径和搅拌叶片形状对脱硫动力学条件的影响，并提出搅拌器叶轮扩径和叶片外凸弧形搅拌面的动力学改进措施。其中，搅拌器叶轮扩径虽在国内外一些钢铁企业得到应用，但因搅拌时铁水液面上升高度、搅拌强度与振动大，影响了铁水罐的铁水有效装载量、降低了搅拌器使用寿命，甚至因搅拌设备振动大而危及安全生产；以叶片外凸弧形搅拌面为特征的异形搅拌叶片在实际使用中形状维持困难而未得到推广应用。

公开号为CN101603111A的中国专利《一种铁水脱硫用搅拌器》公开了一种搅拌叶迎铁面与背铁面均为前倾斜面的三叶搅拌器，通过三叶片前倾结构，增强搅拌卷吸空间与卷吸循环流量，达到改善脱硫动力学条件目的，并使叶片之间的夹角增大到120°，降低叶片之间粘渣速度，不仅方便了粘渣的清理，同时降低了粘渣对叶片搅拌叶片有效作用面积的影响，提高了搅拌强度的稳定性。授权公告号为CN201406443Y的中国专利《铁水脱硫搅拌器》公开了一种搅拌叶迎铁面为前倾凸形弧面、背铁面为竖直面或前倾面、轴向垂直截面为径向内缩的梯形面的三叶搅拌器，通过搅拌叶的异形结构设计，在前述公开号为CN101603111A的中国专利《一种铁水脱硫用搅拌器》基础上，进一步增大了搅拌叶之间的夹角，强化了搅拌器的剪切分散能力和搅拌脱硫动力学条件的改善效果。上述两项专利技术的搅拌器结构改进主要是通过强化搅拌自由涡流区的混合分散，达到改善铁水机械搅拌脱硫动力学条件的效果，但上述改进措施既不能遏制搅拌中心强制涡流区的形成，也不能缩小强制涡流区的体积大小，其铁水机械搅拌脱硫动力学条件难以得到显著的改善。

公开号为CN101492753A的中国专利《铁水机械搅拌脱硫方法》公开了一种铁水罐偏心搅拌脱硫方法，通过搅拌器偏离铁水罐中心的搅拌，引起搅拌漩涡中心偏离搅拌轴心，遏制了常规KR搅拌脱硫时搅拌中心强制涡流区的形成，使漩涡吸入的脱硫剂偏离搅拌轴心非对称性卷入循环，并通过搅拌器叶片的冲击实现卷入的脱硫剂在铁水中的混合分散，从而有效地改善了铁水机械搅拌脱硫动力学条件。该方法虽然在实际生产中取得了良好的工业性试验效果，但由于偏心搅拌较大的偏心推力，促进了铁水罐车刹车系统的磨损，增大了铁水罐车的维护工作量，给实际推广应用带来困难。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种铁水机械搅拌脱硫用喷气式搅拌器，在不改变搅拌器在铁水罐中插入方式的条件下，改善铁水机械搅拌脱硫的动力学条件，并解决相邻搅拌叶间脱硫渣的滞留粘结问题。

为实现上述目的，本发明所设计的铁水机械搅拌脱硫用喷气式搅拌器，包括旋转轴和设置于旋转轴下端并沿其周向均匀布置的搅拌叶，所述旋转轴由金属空心轴以及复合在金属空心轴外侧的耐火材料工作衬构成，所述金属空心轴的内腔中设置有风冷管。所述旋转轴下端设置有与所述风冷管相通的喷气通道，所述喷气通道位于相邻搅拌叶之间。