專利名稱：一種鐵水脫硫攪拌頭的制作方法
技術領域：
本發明涉及轉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攪拌脫硫預處理的攪拌頭。
技術背景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年應用于工業生產的一種鐵水爐外脫硫技術，這種脫硫方法是以 一個外襯耐火材料的攪拌頭浸入鐵水罐內進行旋轉攪動鐵水，使鐵水產生旋 渦，經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，達到脫硫的目的。該脫硫方法具有脫硫效率高，脫硫劑消 耗少，作業時間短，金屬耗損低以及耐火材料消耗低等特點。根據KR攪拌脫 硫工藝可見，攪拌頭是KR脫硫裝置中的重要部件，主要由旋轉軸與攪拌葉組 成，常用的攪拌頭有四片攪拌葉，并沿旋轉軸周向均勻布置。旋轉軸和攪拌葉 由金屬內芯和耐火材料襯體構成。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以及對鐵水的強烈攪拌，攪拌頭鐵水沖刷劇烈，冷熱 狀態交替頻繁，導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熱膨 脹性能的差異，導致攪拌葉耐火材料工作襯熱震龜裂，并在金屬芯和襯體結合 面間形成間隙，鐵水通過裂紋沿結合面間隙不斷滲透，最終導致工作襯剝落和 金屬芯燒失，因而，破損主要集中出現在攪拌葉上。此外，由于攪拌葉的旋轉 線速度高，加劇了鐵水對攪拌葉的沖刷磨損，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速度 不斷提高，進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際生產操作控制，導致脫硫生產效率的下降與消耗的上升；同時，攪拌葉的不均勻磨損與攪拌頭旋轉速度的提高，影響了攪拌頭的動 平衡與靜平衡，加劇了攪拌機械傳動設備的損傷，給設備的安全穩定運行帶來 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，并在實際生產應用中獲得了降低攪拌 葉局部熱應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CN101037714A公開了一種攪拌葉金屬芯帶風冷的攪拌頭，降低了使 用時攪拌葉金屬芯的綜合溫度，緩解了攪拌葉的熱應力破損。其不足之處在于 攪拌葉磨損嚴重，不利于鐵水KR (Kambara Reactor)攪拌脫硫效果、生產操 作控制以及攪拌脫硫設備的安全穩定運行狀態的改善。 發明內容本發明所要解決的技術問題是解決鐵水脫硫攪拌頭磨損快，使用壽命低的 問題。為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術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，上端設有連 接法蘭，所述攪拌葉設置在攪拌軸下部外表面上，攪拌軸內設有外徑小于攪拌 軸內徑的風冷管且所述風冷管的內腔與風冷管外壁和攪拌軸內壁之間的空隙 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 鉚固件分別設置在攪拌軸耐火材料工作襯內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置在攪拌葉耐火 材料工作襯內且該攪拌葉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形鉚固件的材質為普通盤條鋼，直徑為6 8mm。 所述攪拌葉V形鉚固件的材質為帶肋鋼筋，直徑為8 12mm。 所述雙V形鉚固件的材質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平面內的V字形鉚固件的V字頂點相互焊接而成。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。本發明中V形鉚固件、V形鉚固件和雙V形鉚固件兩種結構的設計、部分 外肋鋼筋V形鉚固件的設置、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，強化了攪拌葉金屬芯與耐火材料襯體的結合強度， 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程；攪拌葉金屬芯棱角部位的圓弧過渡面設計， 降低了攪拌葉金屬芯邊棱部位的應力集中程度，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程，降低了攪拌器局部破損導致攪拌器整體 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構，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速度的增大，提高了攪拌強度 的穩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 了攪拌葉耐火材料工作襯邊棱的圓弧過渡面結構帶來的旋轉阻力降低，保證了 等攪拌力矩下攪拌頭合適的旋轉速度，提高了脫硫設備的運行穩定性。攪拌葉 金屬芯表面的硅酸鹽結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，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，達到提 高攪拌葉金屬芯強度、剛度與緩解耐火材料襯體結合面熱應力及裂紋破損進 程。本發明通過上述各項措施的綜合應用，最終達到延長攪拌頭使用壽命和改善鐵水KR (Kambara Reactor)攪拌脫硫效果、生產操作控制以及攪拌脫硫設備的安全穩定運行狀態的目的。


圖l為本發明結構示意圖；圖2為圖1的A—A剖面圖；圖3為本發明雙V形鉚固件的立體結構示意圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明作出詳細的說明。實施例一、如圖1所示，圖l為本發明結構示意圖，本發明由管狀攪拌軸2和攪拌葉 3組成，所述攪拌軸2的下端封閉，上端設有連接法蘭，攪拌頭法蘭連接構件 與常規攪拌頭相同，所述攪拌葉3設置在攪拌軸2下部外表面上，攪拌軸2內 設有外徑小于攪拌軸2內徑的風冷管1，風冷管1用15號無縫鋼管制作，其外 壁和攪拌軸2內壁之間設有空隙，風冷管1的下端與攪拌軸2底部內表面之間 設有間隙，使得風冷管1的內腔與風冷管1外壁和攪拌軸2內壁之間的空隙相 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分別設置在攪拌軸耐火材料工作襯6內且尖部與攪 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%的水攪拌成泥漿。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分別間隔設置在攪拌葉耐火材料 工作襯10內且該攪拌葉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進行澆注成型。實施例二、本實施例與實施例一的區別在于，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%，燒結合成莫來石粉(粒度《0.088咖)30%，耐火纖維(纖維長度《6mm ) 3()%，軟質粘土粉(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%的水攪拌成泥漿。本發明有如下優點1、本發明的一種KR鐵水攪拌脫硫攪拌頭具有結構簡單、制作方便、使 用性能優良的特點。2、 本發明的攪拌葉金屬芯9表面的硅酸鹽結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，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，達到提高攪拌葉金屬芯強度、剛度與緩解耐火材料襯體結合 面熱應力及裂紋破損進程。3、 本發明的攪拌葉耐火材料工作襯10邊棱圓弧過渡面結構和攪拌葉3 長度適量延長的措施，延緩了攪拌葉的磨損，穩定了等攪拌力矩下攪拌頭合適 的旋轉速度，提高了脫硫設備的運行穩定性。4、 本發明通過攪拌頭的合理結構設計與綜合技術的應用，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、生產操 作控制以及攪拌脫硫設備的安全穩定運行狀態的優點。本發明不局限于上述最佳實施方式，任何人應該得知在本發明的啟示下作 出的結構變化，凡是與本發明具有相同或相近的技術方案，均落入本發明的保 護范圍之內。
權利要求
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，上端設有連接法蘭，所述攪拌葉(3)設置在攪拌軸(2)下部外表面上，攪拌軸(2)內設有外徑小于攪拌軸(2)內徑的風冷管(1)且所述風冷管(1)的內腔與風冷管(1)外壁和攪拌軸(2)內壁之間的空隙相通，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)分別設置在攪拌軸耐火材料工作襯(6)內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)分別間隔設置在攪拌葉耐火材料工作襯(10)內且該攪拌葉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)的材質為普通盤條鋼，直徑為6 8mm。
3、 如權利要求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)的材質為帶肋鋼筋，直徑為8 12皿。
4、 如權利要求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 水攪拌而成。
全文摘要
本發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，攪拌軸內設有風冷管，攪拌軸及攪拌葉分別設有金屬芯、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形鉚固件分別設置在耐火材料工作襯內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。本發明中V形鉚固件和雙V形鉚固件兩種結構的設計，強化了攪拌葉金屬芯與耐火材料襯體的結合強度，攪拌葉邊棱的圓弧過渡結構，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、生產操作控制以及攪拌脫硫設備的安全穩定運行狀態的目的。
文檔編號C21C7/064GK101403022SQ200810048900
公開日2009年4月8日 申請日期2008年8月18日 優先權日2008年8月18日
發明者劉守堂, 杰 吳, 朱善合, 李具中, 李明暉, 歐陽德剛, 王海清, 羅安智, 蔣揚虎, 袁凡成 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司