专利名称：改进截面的机械搅拌脱硫铁水罐的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及转炉炼钢前铁水炉外机械搅拌脱硫的铁水容器，具体地指一种适用于铁水KR搅拌脱硫的改进截面的机械搅拌脱硫铁水罐。
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。现有的技术研究主要为改进搅拌器结构、搅拌叶片形状以及搅拌工艺方面，并有多项专利产生。然而，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，搅拌脱硫铁水罐的结构形状同样显著地影响着搅拌过程中铁水和脱硫剂的混合流动状态。目前通常采用的铁水罐为普通圆形截面铁水罐，尽管改进搅拌器结构以及搅拌叶片形状能够起到改善搅拌脱硫动力学条件的一定作用，但强制涡流区的存在，一定程度上制约了机械搅拌脱硫效果的进一步提升。
发明内容本实用新型的目的就是要提供一种改进截面的机械搅拌脱硫铁水罐，以改善铁水机械搅拌脱硫动力学条件，提高铁水机械搅拌脱硫技术经济指标。为实现上述目的，本实用新型所设计的改进截面的机械搅拌脱硫铁水罐，包括金属罐壳，所述金属罐壳的内壁上复合有耐火材料罐衬。所述金属罐壳的罐身部位由耐火材料罐衬形成的内空横截面为椭圆形截面或长圆形截面。进一步地，为使铁水罐的搅拌混合空间更为合理，当金属罐壳的罐身部位由罐衬形成的内空横截面为椭圆形截面时，其截面的椭圆度Tu1 = 10 20%，其中，Tu1 = 2(长轴 br短轴 )/(长轴bA短轴ai) X 100% ；当罐壳的罐身部位由罐衬形成的内空横截面为长圆形截面时，其截面的椭圆度Tu2 = 20 40%。其中，Tu2 = 2(长轴132-短轴32)/(长轴 ID2+短轴 ει2) X 100%。[0008]本实用新型的优点在于所设计的改进截面的机械搅拌脱硫铁水罐通过铁水罐罐身部位耐火材料罐衬内空横截面为椭圆形截面或长圆形截面的结构设计，在沿铁水罐中心插入搅拌器的实际生产工艺条件下，使铁水罐耐火材料罐衬内壁对搅拌流场产生周期性干扰，使搅拌漩涡中心偏离搅拌器轴心，可有效遏制搅拌中心强制涡流区的形成与发展，显著扩展自由涡流区体积，提高脱硫剂卷吸循环量。通过脱硫剂偏离搅拌轴心的卷入循环，增强了搅拌器叶片对卷入脱硫剂的冲击分散作用，显著改善了脱硫剂在铁水中的混合分散程度。同时，铁水罐罐身部位耐火材料罐衬内壁横面形状为对称性设计，避免了偏心搅拌时产生的水平推力，保证了搅拌过程的稳定性。
图1为一种改进截面的机械搅拌脱硫铁水罐的主视结构示意图。图2为图1所示铁水罐的改进截面为椭圆形截面的结构示意图。图3为图1所示铁水罐的改进截面为长圆形截面的结构示意图。图4为图1所示铁水罐在常规圆形管金属罐壳内侧砌筑或浇注厚度变化的耐火材料罐衬的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。如图1所示，本实用新型的改进截面的机械搅拌脱硫铁水罐包括金属罐壳1，金属罐壳1的内壁上复合有耐火材料罐衬2。如图2所示，金属罐壳1的罐身部位由耐火材料罐衬2形成的内空横截面是椭圆形截面，其截面的椭圆度Tu1 = 10 20%，其中，Tu1 = ？丨长轴！^-短轴心八长轴！^+短轴 B1) X 100%。如图3所示，金属罐壳1的罐身部位由耐火材料罐衬2形成的内空横截面是长圆形截面，它由两条平行直线连接两头圆弧线构成，其椭圆度Tu2 = 20 40%。其中，Tu2 = 2 (长轴b2-短轴ει2) / (长轴b2+短轴ει2) X 100 %。如图4所示，上述椭圆形截面或长圆形截面可通过在常规圆形管金属罐壳1内侧砌筑或浇注厚度变化的耐火材料罐衬2制成。这样，在不改变现有铁水罐外形结构尺寸的条件下对其进行改进，具有实施方便，铁水机械搅拌脱硫动力学条件改善显著、使用寿命长的优点。
权利要求1.一种改进截面的机械搅拌脱硫铁水罐，包括金属罐壳(1)，所述金属罐壳(1)的内壁上复合有耐火材料罐衬O)，其特征在于所述金属罐壳(1)的罐身部位由耐火材料罐衬 (2)形成的内空横截面为椭圆形截面或长圆形截面。
2.根据权利要求1所述的改进截面的机械搅拌脱硫铁水罐，其特征在于所述金属罐壳(1)的罐身部位由耐火材料罐衬( 形成的内空横截面为椭圆形截面时，其截面的椭圆度Tu1 = 10 20%，其中，Tu1 = 2 (长轴Id1-短轴 )/(长轴Id1+短轴a) X 100%。
3.根据权利要求1所述的改进截面的机械搅拌脱硫铁水罐，其特征在于所述金属罐壳(1)的罐身部位由耐火材料罐衬( 形成的内空横截面为长圆形截面时，其截面的椭圆度 Tu2 = 20 40%，其中，Tu2 = 2 (长轴 b2-短轴 a2) / (长轴 b2+ 短轴 a2) X 100%。
专利摘要一种改进截面的机械搅拌脱硫铁水罐包括金属罐壳，金属罐壳的内壁上复合有耐火材料罐衬。金属罐壳的罐身部位由耐火材料罐衬形成的内空横截面为椭圆形截面或长圆形截面。本实用新型改进截面的机械搅拌脱硫铁水罐在沿铁水罐中心插入搅拌器的实际生产工艺条件下，使铁水罐耐火材料罐衬内壁对搅拌流场产生周期性干扰，使搅拌漩涡中心偏离搅拌器轴心，可有效遏制搅拌中心强制涡流区的形成与发展，显著扩展自由涡流区体积，提高脱硫剂卷吸循环量。
文档编号B22D41/00GK202054855SQ201120125608
公开日2011年11月30日 申请日期2011年4月25日 优先权日2011年4月25日
发明者余明红, 刘小卿, 吴杰, 张先贵, 朱善合, 李具中, 李明晖, 欧阳德刚, 王海青, 田义胜, 田大鹏, 罗安智, 罗巍, 蒋扬虎, 邓品团 申请人:武汉钢铁(集团)公司