專利名稱：一種鐵水脫硫攪拌頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)爐煉鋼前鐵水爐外攪拌脫硫的攪拌頭，具體地說是-種用于鐵水罐KR攪拌脫硫預(yù)處理的攪拌頭。
技術(shù)背景KR (Kambara Reactor)攪拌脫硫法是日本新日鐵廣田制鐵所于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(gè)外襯耐火材料的攪拌頭浸入鐵水罐內(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)攪動(dòng)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，并被旋渦巻入鐵水中，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(shí)間短，金屬耗損低以及耐火材料消耗低等特點(diǎn)。根據(jù)KR攪拌脫 硫工藝可見，攪拌頭是KR脫硫裝置中的重要部件，主要由旋轉(zhuǎn)軸與攪拌葉組 成，常用的攪拌頭有四片攪拌葉，并沿旋轉(zhuǎn)軸周向均勻布置。旋轉(zhuǎn)軸和攪拌葉 由金屬內(nèi)芯和耐火材料襯體構(gòu)成。常用攪拌頭的攪拌葉迎鐵面為傾斜面，由下 向上外傾；背鐵面為鉛直面；側(cè)面也為傾斜面，也是由下向上外傾。由于攪拌 頭的高溫間歇式工作狀態(tài)以及對(duì)鐵水的強(qiáng)烈攪拌，攪拌頭鐵水沖刷劇烈，冷熱 狀態(tài)交替頻繁，導(dǎo)致攪拌頭使用壽命短；在攪拌頭的攪拌脫硫過程與待用冷卻 過程中，由于攪拌葉單位體積換熱面積大以及襯體耐火材料與金屬芯材質(zhì)熱膨 脹性能的差異，導(dǎo)致攪拌葉耐火材料工作襯熱震龜裂，并在金屬芯和襯體結(jié)合 面間形成間隙，鐵水通過裂紋沿結(jié)合面間隙不斷滲透，最終導(dǎo)致工作襯剝落和 金屬芯燒失，因而，破損主要集中出現(xiàn)在攪拌葉上。此外，由于攪拌葉的旋轉(zhuǎn) 線速度高，加劇了鐵水對(duì)攪拌葉的沖刷磨損，尤其是攪拌葉的邊棱部位，由于 邊棱的突出以及鐵水接觸比表面積大，磨損最為嚴(yán)重，并隨著攪拌頭的不斷使 用，攪拌葉邊棱不斷磨損而形成圓弧過渡面，等攪拌力矩下攪拌頭的旋轉(zhuǎn)速度 不斷提高，進(jìn)一步加劇了攪拌葉的磨損速度，從而影響了攪拌頭不同使用階段 下的攪拌脫硫效果與實(shí)際生產(chǎn)操作控制，導(dǎo)致脫硫生產(chǎn)效率的下降與消耗的上升；同時(shí)，攪拌葉的不均勻磨損與攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度的提高，影響了攪拌頭的動(dòng) 平衡與靜平衡，加劇了攪拌機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備的損傷，給設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來 危害。為此，專利《新型KR脫硫攪拌器》ZL200620095492.8公開了一種攪拌 葉金屬芯棱角邊為圓弧過渡面的攪拌頭，并在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中獲得了降低攪拌 葉局部熱應(yīng)力集中與延緩攪拌葉裂紋破損的效果。專利《鐵水脫硫攪拌頭》專 利公開號(hào)CN101037714A公開了一種攪拌葉金屬芯帶風(fēng)冷的攪拌頭，降低了使 用時(shí)攪拌葉金屬芯的綜合溫度，緩解了攪拌葉的熱應(yīng)力破損。其不足之處在于 攪拌葉磨損嚴(yán)重，不利于鐵水KR (Kambara Reactor)攪拌脫硫效果、生產(chǎn)操 作控制以及攪拌脫硫設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的改善。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是解決鐵水脫硫攪拌頭磨損快，使用壽命低的 問題。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是提供一種鐵水脫硫攪 拌頭，主要由管狀攪拌軸和攪拌葉組成，所述攪拌軸的下端封閉，上端設(shè)有連 接法蘭，所述攪拌葉設(shè)置在攪拌軸下部外表面上，攪拌軸內(nèi)設(shè)有外徑小于攪拌 軸內(nèi)徑的風(fēng)冷管且所述風(fēng)冷管的內(nèi)腔與風(fēng)冷管外壁和攪拌軸內(nèi)壁之間的空隙 相通，攪拌軸由攪拌軸金屬芯、若干攪拌軸V形鉚固件和攪拌軸耐火材料工作 襯組成，攪拌軸耐火材料工作襯覆蓋在攪拌軸金屬芯的外表面上，攪拌軸v形 鉚固件分別設(shè)置在攪拌軸耐火材料工作襯內(nèi)且尖部與攪拌軸金屬芯的外表面 焊接；所述攪拌葉由攪拌葉金屬芯、若干攪拌葉V形鉚固件、若干雙V形鉚固 件和攪拌葉耐火材料工作襯組成，攪拌葉耐火材料工作襯覆蓋在攪拌葉金屬芯 的外表面上，攪拌葉V形鉚固件和雙V形鉚固件分別間隔設(shè)置在攪拌葉耐火 材料工作襯內(nèi)且該攪拌葉V形鉚固件和雙V形鉚固件的尖部分別與攪拌軸金屬 芯的外表面焊接。上述方案中，所述攪拌軸V形鉚固件的材質(zhì)為普通盤條鋼，直徑為6 8mm。 所述攪拌葉V形鉚固件的材質(zhì)為帶肋鋼筋，直徑為8 12mm。 所述雙V形鉚固件的材質(zhì)為普通盤條鋼或耐熱金屬絲，盤條鋼的直徑為 6 8mm，耐熱金屬絲的為直徑4 8mm，雙V形鉚固件由位于相互成一定夾角的兩個(gè)平面內(nèi)的V字形鉚固件的V字頂點(diǎn)相互焊接而成。所述攪拌軸V形鉚固件高度為攪拌軸耐火材料工作襯厚度的1/2 2/3，攪 拌葉V形鉚固件和雙V形鉚固件的高度分別為攪拌葉耐火材料工作襯厚度的 1/2 2/3。所述攪拌葉V形鉚固件和雙V形鉚固件間隔布置，布置間距為70 120mm。 所述攪拌葉耐火材料工作襯的邊棱與相鄰表面圓弧過渡。 所述攪拌葉金屬芯采用普碳鋼厚板制作，邊棱為圓弧過渡面，表面涂覆一 層緩沖涂層。所述緩沖涂層為硅溶膠結(jié)合緩沖隔熱涂層，其原材料的重量百分比組成包 括硅溶膠15 25%，粒度《0.088咖的燒結(jié)合成莫來石粉30 60%，纖維長 度《6皿n的耐火纖維10 30%，粒度《0. 088mm的軟質(zhì)粘土粉5 25%，上述各 禾申原材料混合均勻后，與重量百分比為0. 2 0. 5%的三聚氰胺和25 35%的水 攪拌而成。本發(fā)明中V形鉚固件、V形鉚固件和雙V形鉚固件兩種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、部分 外肋鋼筋V形鉚固件的設(shè)置、兩種鉚固件的間隔布置以及鉚固件合適高度、布 置間距、材料與直徑的選擇，強(qiáng)化了攪拌葉金屬芯與耐火材料襯體的結(jié)合強(qiáng)度， 改善了鉚固件扭矩力傳遞的和襯體受力的均勻性，提高了攪拌器的整體抗沖刷 能力，遏止了鉚固件燒失的進(jìn)程；攪拌葉金屬芯棱角部位的圓弧過渡面設(shè)計(jì)， 降低了攪拌葉金屬芯邊棱部位的應(yīng)力集中程度，改善了耐火材料襯體的受力均 勻性，延緩了攪拌器局部破損的進(jìn)程，降低了攪拌器局部破損導(dǎo)致攪拌器整體 終止使用的可能性；攪拌葉耐火材料工作襯邊棱的圓弧過渡面結(jié)構(gòu)，提高了攪 拌葉耐火材料工作襯邊棱的抗沖刷磨損能力，延緩了攪拌葉外形的磨損變形速 度，遏止了磨損引起的等攪拌力矩下攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度的增大，提高了攪拌強(qiáng)度 的穩(wěn)定性和操作控制的可靠性。攪拌葉與攪拌葉金屬芯的長度適量延長，彌補(bǔ) 了攪拌葉耐火材料工作襯邊棱的圓弧過渡面結(jié)構(gòu)帶來的旋轉(zhuǎn)阻力降低，保證了 等攪拌力矩下攪拌頭合適的旋轉(zhuǎn)速度，提高了脫硫設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性。攪拌葉 金屬芯表面的硅酸鹽結(jié)合緩沖隔熱涂層緩解了耐火材料與金屬材料之間的不 同步熱膨脹，同時(shí)，涂層的隔熱效果提高了耐火材料襯體與攪拌葉金屬芯之間的導(dǎo)熱熱阻，降低了使用條件下攪拌葉金屬芯的溫度水平與熱膨脹量，達(dá)到提 高攪拌葉金屬芯強(qiáng)度、剛度與緩解耐火材料襯體結(jié)合面熱應(yīng)力及裂紋破損進(jìn) 程。本發(fā)明通過上述各項(xiàng)措施的綜合應(yīng)用，最終達(dá)到延長攪拌頭使用壽命和改善鐵水KR (Kambara Reactor)攪拌脫硫效果、生產(chǎn)操作控制以及攪拌脫硫設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的目的。


圖l為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的A—A剖面圖；圖3為本發(fā)明雙V形鉚固件的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作出詳細(xì)的說明。實(shí)施例一、如圖1所示，圖l為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明由管狀攪拌軸2和攪拌葉 3組成，所述攪拌軸2的下端封閉，上端設(shè)有連接法蘭，攪拌頭法蘭連接構(gòu)件 與常規(guī)攪拌頭相同，所述攪拌葉3設(shè)置在攪拌軸2下部外表面上，攪拌軸2內(nèi) 設(shè)有外徑小于攪拌軸2內(nèi)徑的風(fēng)冷管1，風(fēng)冷管1用15號(hào)無縫鋼管制作，其外 壁和攪拌軸2內(nèi)壁之間設(shè)有空隙，風(fēng)冷管1的下端與攪拌軸2底部內(nèi)表面之間 設(shè)有間隙，使得風(fēng)冷管1的內(nèi)腔與風(fēng)冷管1外壁和攪拌軸2內(nèi)壁之間的空隙相 通。攪拌軸2由攪拌軸金屬芯4、若干攪拌軸V形鉚固件5和攪拌軸耐火材料 工作襯6組成，攪拌軸金屬芯4由20CrMo厚壁澆鑄鋼管制成，攪拌軸耐火材 料工作襯6覆蓋在攪拌軸金屬芯4的外表面上，攪拌軸V形鉚固件5采用普通 盤條制作，盤條直徑為8mm，其高度為攪拌軸耐火材料工作襯6厚度的1/2 2/3，攪拌軸V形鉚固件5分別設(shè)置在攪拌軸耐火材料工作襯6內(nèi)且尖部與攪 拌軸金屬芯4的外表面焊接。所述攪拌葉3由攪拌葉金屬芯9、若干攪拌葉V形鉚固件7、若干雙V形 鉚固件8和攪拌葉耐火材料工作襯10組成，攪拌葉金屬芯9采用Q235厚鋼板 制成，其邊棱與相鄰表面圓弧過渡，圓弧半徑為20mm，外表面涂覆一層緩沖涂層ll，其原材料的重量百分比組成包括市售硅溶膠25%,粒度《0. 088mm的 燒結(jié)合成莫來石粉60%,纖維長度《6mm的耐火纖維10%,粒度《0. 088mm的軟 質(zhì)粘士粉5%，上述各種原材料混合均勻后與重量百分比為0. 5%的三聚氰胺和 25%的水?dāng)嚢璩赡酀{。攪拌葉耐火材料工作襯10覆蓋在攪拌葉金屬芯9的外表 面上，攪拌葉V形鉚固件7采用帶肋鋼筋制作，鋼筋直徑為10mm，雙V形鉚 固件8采用普通盤條或耐熱金屬絲制作，盤條直徑為8mm，耐熱金屬絲直徑6mm， 攪拌葉V形鉚固件7和雙V形鉚固件8的高度為耐火材料工作襯厚度的1/2 2/3，攪拌葉V形鉚固件7和雙V形鉚固件8分別間隔設(shè)置在攪拌葉耐火材料 工作襯10內(nèi)且該攪拌葉V形鉚固件7和雙V形鉚固件8的尖部分別與攪拌軸 金屬芯4的外表面焊接，攪拌葉V形鉚固件7和雙V形鉚固件8間隔布置，間 距為100mm。攪拌葉耐火材料工作襯10的邊棱與相鄰表面圓弧過渡，圓弧半徑為40mm: 攪拌葉3和攪拌葉金屬芯9的長度與常規(guī)攪拌頭相比，分別延長15ram和25咖。 在攪拌頭金屬芯加工制作后，采用專用耐火澆注料進(jìn)行攪拌軸耐火材料工作襯 6和攪拌葉耐火材料工作襯10進(jìn)行澆注成型。實(shí)施例二、本實(shí)施例與實(shí)施例一的區(qū)別在于，所述攪拌軸金屬芯4由30CrMo厚壁澆 鑄鋼管制成，攪拌軸V形鉚固件5的直徑為6咖，雙V形鉚固件8的直徑為6mm， 耐熱金屬絲直徑5mm，攪拌葉V形鉚固件7和雙V形鉚固件8的間距為80mm。 攪拌葉金屬芯9邊棱的過渡圓弧半徑為30mm，攪拌葉耐火材料工作襯邊棱過渡 圓弧半徑為50mm,攪拌葉3和攪拌葉金屬芯9的長度與常規(guī)攪拌頭相比，分別 延長20mm和35mm。緩沖涂層11的原材料的重量百分比組成是市售硅溶膠 15%，燒結(jié)合成莫來石粉(粒度《0.088咖)30%，耐火纖維(纖維長度《6mm ) 3()%，軟質(zhì)粘土粉(粒度《0.088mm) 25%,各種原材料混合均勻后，與重量百 分比為0. 2%的三聚氰胺和35%的水?dāng)嚢璩赡酀{。本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明的一種KR鐵水?dāng)嚢杳摿驍嚢桀^具有結(jié)構(gòu)簡單、制作方便、使 用性能優(yōu)良的特點(diǎn)。2、 本發(fā)明的攪拌葉金屬芯9表面的硅酸鹽結(jié)合緩沖隔熱涂層緩解了耐火 材料與金屬材料之間的不同步熱膨脹，同時(shí)，涂層的隔熱效果提高了耐火材料 襯體與攪拌葉金屬芯之間的導(dǎo)熱熱阻，降低了使用條件下攪拌葉金屬芯的溫度 水平與熱膨脹量，達(dá)到提高攪拌葉金屬芯強(qiáng)度、剛度與緩解耐火材料襯體結(jié)合 面熱應(yīng)力及裂紋破損進(jìn)程。3、 本發(fā)明的攪拌葉耐火材料工作襯10邊棱圓弧過渡面結(jié)構(gòu)和攪拌葉3 長度適量延長的措施，延緩了攪拌葉的磨損，穩(wěn)定了等攪拌力矩下攪拌頭合適 的旋轉(zhuǎn)速度，提高了脫硫設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性。4、 本發(fā)明通過攪拌頭的合理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與綜合技術(shù)的應(yīng)用，具有大幅度延 長攪拌頭使用壽命和改善鐵水KR (Kambara Reactor)攪拌脫硫效果、生產(chǎn)操 作控制以及攪拌脫硫設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明不局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人應(yīng)該得知在本發(fā)明的啟示下作 出的結(jié)構(gòu)變化，凡是與本發(fā)明具有相同或相近的技術(shù)方案，均落入本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種鐵水脫硫攪拌頭，主要由管狀攪拌軸(2)和攪拌葉(3)組成，所述攪拌軸(2)的下端封閉，上端設(shè)有連接法蘭，所述攪拌葉(3)設(shè)置在攪拌軸(2)下部外表面上，攪拌軸(2)內(nèi)設(shè)有外徑小于攪拌軸(2)內(nèi)徑的風(fēng)冷管(1)且所述風(fēng)冷管(1)的內(nèi)腔與風(fēng)冷管(1)外壁和攪拌軸(2)內(nèi)壁之間的空隙相通，其特征在于攪拌軸(2)由攪拌軸金屬芯(4)、若干攪拌軸V形鉚固件(5)和攪拌軸耐火材料工作襯(6)組成，攪拌軸耐火材料工作襯(6)覆蓋在攪拌軸金屬芯(4)的外表面上，攪拌軸V形鉚固件(5)分別設(shè)置在攪拌軸耐火材料工作襯(6)內(nèi)且尖部與攪拌軸金屬芯(4)的外表面焊接；所述攪拌葉(3)由攪拌葉金屬芯(9)、若干攪拌葉V形鉚固件(7)、若干雙V形鉚固件(8)和攪拌葉耐火材料工作襯(10)組成，攪拌葉耐火材料工作襯(10)覆蓋在攪拌葉金屬芯(9)的外表面上，攪拌葉V形鉚固件(7)和雙V形鉚固件(8)分別間隔設(shè)置在攪拌葉耐火材料工作襯(10)內(nèi)且該攪拌葉V形鉚固件(7)和雙V形鉚固件(8)的尖部分別與攪拌軸金屬芯(4)的外表面焊接。
2、 如權(quán)利要求1所述的鐵水脫硫攪拌頭，其特征在于所述攪拌軸V 形鉚固件(5)的材質(zhì)為普通盤條鋼，直徑為6 8mm。
3、 如權(quán)利要求2所述的鐵水脫硫攪拌頭，其特征在于所述攪拌葉V 形鉚固件(7)的材質(zhì)為帶肋鋼筋，直徑為8 12皿。
4、 如權(quán)利要求3所述的鐵水脫硫攪拌頭，其特征在于所述雙V形鉚 固件(8)的材質(zhì)為普通盤條鋼或耐熱金屬絲，盤條鋼的直徑為6 8mm，耐 熱金屬絲的為直徑4 8mm。
5、 如權(quán)利要求4所述的鐵水脫硫攪拌頭，其特征在于所述攪拌軸V 形鉚固件(5)髙度為攪拌軸耐火材料工作襯(6)厚度的1/2 2/3，攪拌 葉V形鉚固件(7)和雙V形鉚固件(8)的高度分別為攪拌葉耐火材料工 作襯(10)厚度的1/2 2/3。
6、 如權(quán)利要求5所述的鐵水脫硫攪拌頭，其特征在于所述攪拌葉V形鉚固件(7)和雙V形鉚固件(8)間隔布置，布置間距為70 120mm。
7、 如權(quán)利要求6所述的鐵水脫硫攪拌頭，其特征在于所述攪拌葉耐 火材料工作襯(10)的邊棱與相鄰表面圓弧過渡。
8、 如權(quán)利要求7所述的鐵水脫硫攪拌頭，其特征在于所述攪拌葉金 厲芯(9)采用普碳鋼厚板制作，邊棱為圓弧過渡面，表面涂覆一層緩沖涂 層(11)。
9、 如權(quán)利要求8所述的鐵水脫硫攪拌頭，其特征在于所述緩沖涂層 (11)為硅溶膠結(jié)合緩沖隔熱涂層，其原材料的重量百分比組成包括硅溶膠15 25%，粒度《0.088mm的燒結(jié)合成莫來石粉30 60%，纖維長度 《6mra的耐火纖維10 30%，粒度《0. 088腿的軟質(zhì)粘土粉5 25%，上述各 種原材料混合均勻后，與重量百分比為0. 2 0. 5%的三聚氰胺和25 35%的 水?dāng)嚢瓒伞?br> 全文摘要
本發(fā)明公開了一種鐵水脫硫攪拌頭，由管狀攪拌軸和攪拌葉組成，攪拌軸內(nèi)設(shè)有風(fēng)冷管，攪拌軸及攪拌葉分別設(shè)有金屬芯、若干V形鉚固件、雙V形鉚固件和耐火材料工作襯組成，V形鉚固件和雙V形鉚固件分別設(shè)置在耐火材料工作襯內(nèi)且與金屬芯的外表面焊接，攪拌葉的邊棱與相鄰表面圓弧過渡。本發(fā)明中V形鉚固件和雙V形鉚固件兩種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，強(qiáng)化了攪拌葉金屬芯與耐火材料襯體的結(jié)合強(qiáng)度，攪拌葉邊棱的圓弧過渡結(jié)構(gòu)，提高了攪拌葉耐火材料工作襯邊棱的抗沖刷磨損能力，延緩了攪拌葉外形的磨損變形速度，最終達(dá)到延長攪拌頭使用壽命和改善鐵水KR(KambaraReactor)攪拌脫硫效果、生產(chǎn)操作控制以及攪拌脫硫設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的目的。
文檔編號(hào)C21C7/064GK101403022SQ200810048900
公開日2009年4月8日 申請日期2008年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月18日
發(fā)明者劉守堂, 杰 吳, 朱善合, 李具中, 李明暉, 歐陽德剛, 王海清, 羅安智, 蔣揚(yáng)虎, 袁凡成 申請人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司