铁水自激振荡脉冲搅拌脱硫搅拌器的制作方法

本发明涉及铁水预处理领域，具体涉及一种铁水自激振荡脉冲搅拌脱硫搅拌器。

背景技术：

根据相关资料报道，铁水脱硫预处理是高炉转炉—连铸流程降低钢中硫质量分数的最经济工艺，也是改善高炉和转炉操作的重要手段之一，为此，自上世纪70年代开始，以喷吹脱硫与kr搅拌脱硫为代表的系列铁水脱硫预处理工艺先后推广应用，其中，铁水kr机械搅拌脱硫工艺以优良的搅拌混合动力学特征成为铁水高效稳定深脱硫的首选工艺，并随着用户对钢铁产品质量要求的不断提升和铁水kr搅拌脱硫技术的不断完善，呈现出逐步取代喷吹脱硫工艺的发展趋势。

铁水kr搅拌脱硫工艺过程是将一个外衬耐火材料的矩形或倒直角梯形叶片单层十字交叉布置的搅拌器，沿铁水罐中心垂直浸没铁水中进行旋转搅动，使铁水液面产生旋涡，经过称量的脱硫剂由给料器加入到铁水表面，漂浮在铁水液面上的脱硫剂被旋涡下拉卷入铁水，并在离心力与浮升力的作用下排出和上浮，实现脱硫剂在铁水中的卷吸、排出与上浮循环运动，通过脱硫剂与高温铁水的循环混合接触、表面反应，达到铁水脱硫的目的。在脱硫剂种类、粒度分布与铁水成分、铁水温度一定的条件下，影响铁水脱硫反应的关键因素是脱硫反应动力学条件，即：脱硫剂在铁水中的混合分散状况。为此，国内外学者开展了大量的铁水kr机械搅拌脱硫反应流体动力学特征与改善反应动力学条件的研究，以提高铁水机械搅拌脱硫反应效率与铁水脱硫技术经济指标。大量研究结果表明，现有的铁水kr搅拌脱硫搅拌混合为搅拌器中心混合不良、外侧自由混合分散的局域混合特征，如：文献“叶裕中.模型研究kr法的搅拌混合特性，钢铁研究学报，1992，4(1)”报道，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，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；此外，进一步的理论与试验研究表面，搅拌强制涡流区半径与搅拌器叶轮半径之比近似为0.7，搅拌叶有效搅拌面积仅为30％。此外，文献“熔剂扩散特性对铁水脱硫的影响，钢铁译文集，2010，(2)，6-13.”报道，脱硫剂颗粒主要分布在搅拌器插入深度以上的铁水罐区域，在高速搅拌的脱硫剂“完全扩散”阶段，搅拌叶下部区域仅有少量脱硫剂颗粒混合分散，虽然搅拌过程中搅拌叶下部区域也会形成相应的涡流循环运动，改善了铁水罐中下部铁水的传质过程，但循环量小、且下部中心强制涡流区内铁水相对静止，传质改善不明显，制约了搅拌混合效果与脱硫效率的提高。由此可见，对于常规的铁水kr搅拌脱硫，脱硫剂与铁水中的混合分布不均匀，脱硫剂有效反应区局限于搅拌叶的外侧自由涡流区和铁水罐的中上部区域。为此，扩展脱硫剂搅拌混合区域、强化铁水传质过程是改善铁水kr机械搅拌脱硫反应动力学条件、提高脱硫效果的重要途径，尤其是罐径与罐高支小的“瘦长”型铁水罐，铁水罐下部铁水与脱硫剂的混合更为困难。

根据“陈志平、章序文、林兴华等编著，搅拌与混合设备设计选用手册，化学工业出版社，2004.5”报道，搅拌流型与搅拌效果、搅拌功率密切相关，主要取决于搅拌方式、搅拌器、容器形状、挡板等几何特征以及流体性质、转速、搅拌器插入位置等因素，对于工业上应用最多的立式圆筒搅拌器顶插式中心安装的搅拌装置，搅拌将产生三种基本流型，即：(1)径向流，流体的流动方向垂直于搅拌轴，沿径向流动，碰到容器壁面后分成两股流体，分别向上、向下流动，再回到叶端，不穿过叶片形成上、下两个循环流动，其中，圆盘式搅拌器以径向流为主。(2)轴向流，流体的流动方向平行于搅拌轴，流体由桨叶推动，使流体向下流动，碰到容器底面再翻上，形成上下循环流，轴向流的产生是由于流体对旋转叶片产生的升力的反作用力引起的。(3)切向流，无挡板的容器内，流体绕搅拌轴作旋转运动，流速高时流体会形成漩涡，此时流体从桨叶周围周向卷吸至桨叶区的流量很小，混合效果很差。由此可见，强化轴向流与径向流、抑制切向流是改善搅拌混合效果的关键途径。

基于上述搅拌混合理论和改善铁水kr机械搅拌脱硫混合特性的要求，国内外学者开展了大量理论与试验研究，并取得了良好的水模试验效果。如：中国硕士学位论文“奚超超，kr铁水脱硫预处理工艺数理模拟研究，重庆大学材料科学与工程学院，2016.5”系统报到了贴壁挡板、离壁挡板以及正反脉冲旋转、变位旋转、变速旋转等搅拌方式对搅拌混合效果的影响规律，通过对搅拌漩涡的抑制作用，取得了明显改善搅拌混合特性的试验效果。中国专利“铁水机械搅拌脱硫方法，授权公告号：cn101492753.b”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，限制切向流的发展，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。中国专利“用于铁水脱硫预处理的机械搅拌脱硫方法，申请公布号：cn106244759.a”公开了一种采用离壁挡板抑制搅拌切向流的搅拌脱硫方法，通过离壁挡板对搅拌漩涡的阻挡作用，阻止搅拌切向流动，强化搅拌轴向流与径向流，达到改善搅拌混合特性的目的，但因离壁挡板的安装与使用困难，目前未见实际应用的报道。中国专利“铁水机械搅拌高效混合脱硫用搅拌器，申请号201610405010.2”公开了一种异形叶片搅拌器，搅拌叶迎铁面由迎铁面的上部垂直面段和迎铁面的下部前倾斜面段组成，背铁面由背铁面的上部垂直面段和背铁面的下部前倾斜面段组成，迎铁面的上部垂直面段和背铁面的上部垂直面段的宽度b1均为搅拌器叶轮直径d的0.25～0.35倍，迎铁面的下部前倾斜面段和背铁面的下部前倾斜面段的宽度b2均为搅拌器叶轮直径d的0.35～0.65倍，通过异形叶片下部的倾斜或螺旋叶片结构，达到强化搅拌轴向流、抑制切向流的目的。中国专利“铁水脱硫用高效混合搅拌器，申请号201710582931.0”公开了一种螺旋叶片搅拌器，其中，搅拌叶的上端面和下端面均为水平平面，搅拌叶的迎铁面和背铁面均为螺旋面，搅拌叶的外侧面为圆台外缘弧面螺旋的螺旋面，通过螺旋叶片结构，强化搅拌轴向流与径向流，达到扩展搅拌混合区域、强化混合分散的目的。此外，基于挡板、强制脉冲搅拌、变速搅拌等对搅拌流场稳定性干扰带来的混合分散改善效能，针对上述干扰手段在铁水kr搅拌脱硫大型设备上实施困难的问题，相关学者从搅拌器自身的角度出发，开展了搅拌自脉冲振荡技术研究，并在水模试验条件下取得了良好的改善效果，如：中国专利“铁水机械搅拌脱硫用喷气式搅拌器，授权公告号：cn102154533.b”公开了一种叶片间喷吹改善搅拌动力学条件的新型搅拌器，利用搅拌轴金属芯内风冷管的冷却氮气，通过搅拌器叶片间设置的弥散式喷口，向搅拌强制涡流区喷射氮气，提高强制涡流区的湍流流动，抑制切向流，强化轴向流与径向流，促进搅拌混合，改善搅拌脱硫动力学条件，由于在旋转体搅拌器上实现氮气稳定喷吹的困难，目前未能在实际生产中得到应用。中国专利“铁水全域搅拌脱硫搅拌器及其使用方法，申请公布号cn108546795a”公开了一种由上下两层螺旋叶片构成的搅拌器，其中，上层螺旋叶片的螺旋方向与搅拌旋转方向相同，下层螺旋叶片的螺旋方向与上层相反，通过上下层搅拌叶结构参数与布置方式的设置与优化，保证了上下层搅拌叶的设计功能，同时，强化了上下两层搅拌叶的卷吸、排出循环流之间的冲击混合与涡流混合的复合效应，实现上层搅拌叶卷吸排出脱硫剂和铁水的固液两相流与下层搅拌叶卷吸排出铁水流间的直接接触与界面反应，并通过上下搅拌叶排出的两股间的复合涡流与流场干扰，强化脱硫反应传质过程，实现脱硫剂与全域铁水的搅拌混合，但目前还未见到实际生产应用的报道。中国专利“铁水机械搅拌脱硫用高性能搅拌器，申请号201610407690.1”公开了一种双层叶片错层布置结构的搅拌器，其中，上层搅拌叶和下层搅拌叶均绕搅拌轴周向均匀分布，上层搅拌叶和下层搅拌叶数量相同，且上层搅拌叶和下层搅拌叶交错布置，通过两层叶片的错层布置，实现了两层叶片搅拌轴向流的叠加与搅拌流场的干扰效应，提高脱硫剂的搅拌下拉深度，促进脱硫剂与铁水的混合分散，达到扩大脱硫剂搅拌混合区域、延长铁水中脱硫剂卷吸上浮循环行程以及提高脱硫剂颗粒混合分散程度与铁水脱硫效率的目的；此外，日本专利jp特開2004-204303a也公开了一种由双层叶片组成的搅拌器，但错层距离大于叶片高度的一半，大于上述中国专利的错层距离，但目前均仍未见到实际生产应用的报道。中国专利“双叶片铁水脱硫复合搅拌器，申请号201310716672.8”公开了一种由底层叶片和上层叶片组成的双层叶片结构搅拌器，其中底层叶片与中心搅拌轴下部固定相连，上层叶片与中心搅拌轴滑动套，目的在于通过上下层搅拌叶的复合涡流效应达到改善搅拌脱硫效率，但未对涡流复合条件以及涡流效果进行限制，无法正确实现铁水的全域搅拌及其与脱硫剂的混合接触反应，同时上层叶片的套装也无法满足铁水条件下稳定搅拌的要求，因而，目前未见相关应用与试验的报道。中国专利“铁水脱硫用自脉冲搅拌器，申请公布号cn108342536a”公开了一种搅拌叶中部沿搅拌旋转方向开设有流场干扰通孔的搅拌器，通过干扰通孔的搅拌流场干扰作用，起到抑制搅拌切向流、强化搅拌轴向与径向流的作用，达到缩小强制涡流区、扩大自由涡流区与改善搅拌混合特性的目的，但也未见到实际生产应用的报道。

综合上述可见，强化轴向流与径向流、抑制切向流是改善铁水机械搅拌脱硫反应动力学的核心关键所在，虽然国内外学者为此做出了大量的努力，形成了系列改善技术方案，有些改进技术在水模试验中取得了显著扩大搅拌混合区域与混合分散效果的目的，但受铁水机械搅拌脱硫的高温、大功率搅拌、间歇式生产等恶劣工况条件的限制，改进措施难以在实际生产中稳定实施，如：正反旋转脉冲搅拌、贴壁与离壁挡板、偏心搅拌等；此外，也有技术在实际生产中得到应用，取得了良好的改进效果，如：叶片结构异形化技术，但因单层叶片结构搅拌器的局域搅拌混合特性，搅拌混合效果改善粒度不显著。虽然在搅拌流场自脉冲干扰方面，先后有专利报道，但流场干扰手段单一、搅拌流场干扰对混合分散效果的影响关系还需进一步研究、干扰强度还需进一步检验、实际应用的稳定性与可靠性还需进一步论证。虽然多层叶片结构搅拌器理论上能够达到扩展搅拌轴向混合区域，达到均化铁水罐内脱硫反应的效果，但双层叶片搅拌器结构参数对铁水搅拌脱硫的自浮颗粒搅拌分散混合区域的扩展却未系统研究，如何应用到实际生产还需进一步研究，同时，双层叶片搅拌器的搅拌强度也将大幅上升，在不改变现有设备条件下实施困难。由此可见，如何基于现有的生产工艺条件和设备条件，在确保生产稳定可靠的基础上，简便易行地实施搅拌切向流的遏制是改善实际生产中kr搅拌脱硫反应动力学条件的关键。因而，急需开发自激振荡脉冲强度大、搅拌流场干扰强、搅拌混合性能优等的新型叶片结构搅拌器，以强化搅拌轴向流与径向流，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、缩短搅拌时间等目的。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种自激振荡脉冲强度大、搅拌流场干扰强、搅拌混合性能优、搅拌器使用寿命长的铁水自激振荡脉冲搅拌脱硫搅拌器。

为实现上述目的，本发明所设计的铁水自激振荡脉冲搅拌脱硫搅拌器，包括搅拌轴、设置在搅拌轴顶端的搅拌器连接法兰及搅拌叶，搅拌轴包括搅拌轴芯和搅拌轴芯耐火浇注料衬；所述搅拌叶包括数量相等的大搅拌叶和小搅拌叶，所有所述大搅拌叶与所有所述小搅拌叶交替且均匀绕所述搅拌轴周向焊接在所述搅拌轴外周面上，所述大搅拌叶的叶底面和所述小搅拌叶的叶底面均与所述搅拌轴的底面平齐。

进一步地，所述大搅拌叶平均旋转直径d1与铁水罐平均直径d之比n1为0.40～0.42，所述大搅拌叶垂直高度h1与所述大搅拌叶平均旋转直径d1之比为0.55～0.90，所述小搅拌叶平均旋转直径d2与铁水罐平均直径d之比n2为0.34～0.37，所述小搅拌叶垂直高度h2与所述小搅拌叶平均旋转直径d2之比为0.50～0.80。

进一步地，所述大搅拌叶和所述小搅拌叶均包括搅拌叶芯和搅拌叶芯耐火浇注料衬，所述搅拌叶芯均包括金属厚板、v形锚固件、双v形锚固件及翅形锚固件；所有所述大搅拌叶的搅拌叶芯金属厚板和所有所述小搅拌叶的搅拌叶芯金属厚板交替且均匀绕所述搅拌轴芯周向焊接在所述搅拌轴芯上，且所有所述金属厚板的底面与所述搅拌轴心的底面平齐；所有所述大搅拌叶的金属厚板和所有所述小搅拌叶的金属厚板的上表面、下表面与外侧面均为外凸弧形面。

进一步地，所述大搅拌叶的金属厚板高度h11与对应的所述大搅拌叶高度h1之比为0.4～0.6，所述小搅拌叶的金属厚板高度h22与对应的所述小搅拌叶高度h2之比为0.4～0.6；所述大搅拌叶的金属厚板平均旋转直径d11与对应的所述大搅拌叶平均旋转直径d1之比为0.4～0.6，所述小搅拌叶的金属厚板平均旋转直径d22与对应的所述小搅拌叶平均旋转直径d2之比为0.4～0.6；且所述大搅拌叶的金属厚板与所述小搅拌叶的金属厚板厚度相等均为50～100mm。

进一步地，所述大搅拌叶中的v形锚固件和双v形锚固件沿所述金属厚板的迎铁面交替且均匀焊接在迎铁面上、v形锚固件和双v形锚固件沿金属厚板的背铁面交替且均匀焊接在背铁面上；所述小搅拌叶中的v形锚固件和双v形锚固件沿所述金属厚板的迎铁面交替且均匀焊接在迎铁面上、v形锚固件和双v形锚固件沿金属厚板的背铁面交替且均匀焊接在背铁面上。

进一步地，所述翅形锚固件包括主筋及多层沿主筋轴向方向均匀分布的侧筋总成，每层所述侧筋总成均包括多根沿所述主筋圆周方向均匀分布且焊接在所述主筋圆周面上的单斜筋；所述大搅拌叶中翅形锚固件沿搅拌叶芯的金属厚板上表面、下表面与外侧面均均匀分布焊接，且每个所述翅形锚固件的主筋内端焊接在金属厚板上、主筋的外端上焊接有一层侧筋总成，每层侧筋总成的单斜筋均向外倾斜且倾斜角度相等均为30°～60°；同理，所述小搅拌叶中翅形锚固件沿搅拌叶芯的金属厚板上表面、下表面与外侧面均均匀分布焊接，且每个翅形锚固件的主筋内端焊接在金属厚板上、主筋的外端上焊接有一层侧筋总成，每层所述侧筋总成的单斜筋均向外倾斜且倾斜角度相等均为30°～60°。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明铁水自激振荡脉冲搅拌脱硫搅拌器采用大小搅拌叶的结构设计与结构参数的优化，达到提高脱硫反应速度、提高脱硫效率、缩短搅拌时间、延长搅拌器使用寿命等综合效果，最终达到改善铁水kr搅拌脱硫动力学条件与脱硫技术经济指标的预期目的。

附图说明

图1为本发明四片搅拌叶铁水自激振荡脉冲搅拌脱硫搅拌器立体示意图；

图2为图1的主视示意图；

图3为图2的a-a剖面示意图；

图4为本发明六片搅拌叶铁水自激振荡脉冲搅拌脱硫搅拌器主视示意图；

图5为图4的b-b剖面示意图；

图6为图5的c-c剖面示意图。

图中各部件标号如下：搅拌器连接法兰1、搅拌轴2(其中：搅拌轴芯21、搅拌轴芯耐火浇注料衬22)、大搅拌叶3、搅拌叶芯4(其中：金属厚板41、v形锚固件42、双v形锚固件43、翅形锚固件44、主筋44a、单斜筋44b)、搅拌叶芯耐火浇注料衬5、小搅拌叶6。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示的铁水自激振荡脉冲搅拌脱硫搅拌器，包括搅拌轴2、设置在搅拌轴2顶端的搅拌器连接法兰1及搅拌叶，搅拌轴2包括搅拌轴芯21和搅拌轴芯耐火浇注料衬22。搅拌叶包括数量相等的大搅拌叶3和小搅拌叶6，所有大搅拌叶3与所有小搅拌叶6交替且均匀绕搅拌轴2周向焊接在搅拌轴2外周面上，大搅拌叶3的叶底面和小搅拌叶6的叶底面均与搅拌轴2的底面平齐。本发明铁水自激振荡脉冲搅拌脱硫搅拌器通过偶数片搅拌叶设计，实现了大小两种搅拌叶的均匀交替布置；通过大小两种搅拌叶按照搅拌叶底面平齐绕所述的搅拌轴周向均匀间隔分布固定的结构设计，保证了搅拌器放置的稳定性与旋转搅拌的动平衡，提高了搅拌器制备、调运、安装的便利性以及搅拌过程的安全可靠性，同时保证了搅拌器底面的结构完整性，提高搅拌器底部的抗磨损能力，防止底面磨损烧蚀，延长搅拌器使用寿命。

大搅拌叶3的迎铁面和背铁面均为垂直面或均为向搅拌旋转方向倾斜的斜面或均为向搅拌旋转方向倾斜的螺旋面，大搅拌叶3的上端面、下端面和外侧面均为平面或均为外凸圆弧面；小搅拌叶6的迎铁面和背铁面均为垂直面或均为向搅拌旋转方向倾斜的斜面或均为向搅拌旋转方向倾斜的螺旋面，小搅拌叶6的上端面、下端面和外侧面均为平面或均为外凸圆弧面。大搅拌叶3平均旋转直径d1与铁水罐平均直径d之比n1为0.40～0.42，大搅拌叶3垂直高度h1与大搅拌叶3平均旋转直径d1之比为0.55～0.90，小搅拌叶6平均旋转直径d2与铁水罐平均直径d之比n2为0.34～0.37，小搅拌叶6垂直高度h2与小搅拌叶6平均旋转直径d2之比为0.50～0.80。

根据偶数片大小搅拌叶绕搅拌轴交替布置的搅拌器减半混合特性的水模试验研究结果，由于搅拌漩涡半径随着漩涡深度增加而减小，使顶面高度高的大搅拌叶与搅拌漩涡接触的漩涡半径大，搅拌叶对搅拌漩涡的冲击动能大，脱硫剂搅拌卷吸循环流速高，而顶面高度低的小搅拌叶与搅拌漩涡接触的漩涡半径小，漩涡冲击动能小，脱硫剂搅拌卷吸循环流速低，并通过两个搅拌卷吸流场的叠加与干扰，形成搅拌自脉动流场，强化了悬浮聚集在搅拌漩涡内脱硫剂颗粒的冲击分散，促进了卷入搅拌器内脱硫剂颗粒径向排出，扩大搅拌径向混合区域，同时，搅拌漩涡内自浮脱硫剂颗粒被大小搅拌叶片两次搅拌下拉卷吸，增大了脱硫剂颗粒的卷吸下拉深度，进一步扩展了脱硫剂的搅拌混合区域。由于铁水搅拌脱硫过程中卷吸下拉到搅拌器内的脱硫剂在搅拌离心力与叶片径向推力作用下随铁水沿搅拌叶外侧面径向排出，由于间隔布置的大小搅拌叶旋转半径不同，卷入到搅拌器大小叶片内的脱硫剂径向排出推力与速度不同，两股径向排出的固液流股相互干扰，形成自脉冲振荡，进一步促进脱硫剂颗粒在铁水中混合分散均匀性，强化了脱硫剂与铁水的搅拌混合效果；根据搅拌器叶片旋转直径与铁水罐直径比值对搅拌混合特性的水模试验研究结果，随着比值的增大，搅拌漩涡增大，铁水罐内的搅拌“死区”减小，但漩涡液面上升高度增大，搅拌喷溅加剧，不利于搅拌脱硫的安全稳定生产。

本发明基于上述研究规律和大量水模试验结果，发明了由大小搅拌叶片绕搅拌轴交替均匀布置的自己振荡搅拌器，综合考虑安全稳定生产、搅拌混合分散量、搅拌器制备难度等方面的因素，进一步优化了大小搅拌叶片结构参数，h1为0.55～0.90和h2为0.50～0.80、n1为0.40～0.42和n2为0.34～0.37；通过水模验证试验，在相同搅拌转速与插入深度条件下，与常规搅拌器相比，本发明搅拌器的脱硫剂颗粒分散区域扩展5～10％，分散区域内脱硫剂颗粒数量提高10～30％，达到了强化脱硫剂搅拌混合、改善脱硫反应动力学条件的目的，同时搅拌功率相同，在不需进行设备改造的条件下可采用本发明搅拌器直接替换使用常规搅拌器生产应用。

大搅拌叶3和小搅拌叶6均包括搅拌叶芯4和搅拌叶芯耐火浇注料衬5，搅拌叶芯均包括金属厚板41、v形锚固件42、双v形锚固件43及翅形锚固件44。所有大搅拌叶3的搅拌叶芯4金属厚板41和所有小搅拌叶6的搅拌叶芯4金属厚板41交替且均匀绕搅拌轴芯21周向焊接在搅拌轴芯上，且所有金属厚板41的底面与搅拌轴心21的底面平齐；所有大搅拌叶3的金属厚板41和所有小搅拌叶6的金属厚板41的上表面、下表面与外侧面均为外凸弧形面，且大搅拌叶3的金属厚板41高度h11与对应的大搅拌叶3高度h1之比为0.4～0.6，小搅拌叶6的金属厚板41高度h22与对应的小搅拌叶6高度h2之比为0.4～0.6；大搅拌叶3的金属厚板41平均旋转直径d11与对应的大搅拌叶3平均旋转直径d1之比为0.4～0.6，小搅拌叶6的金属厚板41平均旋转直径d22与对应的小搅拌叶6平均旋转直径d2之比为0.4～0.6；且大搅拌叶3的金属厚板41与小搅拌叶6的金属厚板41厚度相等均为50～100mm。

基于表面形状与热机械应力分布规律的影响理论研究结构，通过大小搅拌叶芯的金属厚板上表面、下表面与外侧面为外凸弧形面的结构设计，降低金属厚板与耐火材料衬结合界面应力集中，延缓搅拌器内应力损毁，通过数值模拟研究，可降低金属厚板与耐火材料衬结合界面最大应力10％；通过金属厚板高度h11、h22与对应的大小搅拌叶高度h1、h2之比为0.4～0.6，大小搅拌叶芯的金属厚板平均旋转直径d11、d22与对应的大小搅拌叶平均旋转直径d1、d2之比为0.45～0.65，大小搅拌叶芯的金属厚板厚度为50～100mm，保证了大小搅拌叶片的强度与刚度以及抗高温耐火材料衬的厚度，满足了搅拌过程中铁水对搅拌叶片的冲击磨损要求，达到延长搅拌器使用寿命的目的。

大搅拌叶3中的v形锚固件42和双v形锚固件43沿金属厚板41的迎铁面交替且均匀焊接在迎铁面上、v形锚固件42和双v形锚固件43沿金属厚板41的背铁面交替且均匀焊接在背铁面上，同理，小搅拌叶6中的v形锚固件42和双v形锚固件43沿金属厚板41的迎铁面交替且均匀焊接在迎铁面上、v形锚固件42和双v形锚固件43沿金属厚板41的背铁面交替且均匀焊接在背铁面上，同理。翅形锚固件44包括主筋44a及多层沿主筋44a轴向方向均匀分布的侧筋总成，每层侧筋总成均包括多根沿主筋44a圆周方向均匀分布且焊接在主筋44a圆周面上的单斜筋44b；大搅拌叶3中翅形锚固件44沿搅拌叶芯4的金属厚板41上表面、下表面与外侧面均均匀分布焊接，且每个翅形锚固件44的主筋44a内端焊接在金属厚板41上、主筋44a的外端上焊接有一层侧筋总成，每层侧筋总成的单斜筋44b均向外倾斜且倾斜角度相等均为30°～60°；同理，小搅拌叶3中翅形锚固件44沿搅拌叶芯4的金属厚板41上表面、下表面与外侧面均均匀分布焊接，且每个翅形锚固件44的主筋44a内端焊接在金属厚板41上、主筋44a的外端上焊接有一层侧筋总成，每层侧筋总成的单斜筋44b均向外倾斜且倾斜角度相等均为30°～60°。其中，制备v形锚固件42的条钢截面直径与制备双v形锚固件43的条钢截面直径相等，制备翅形锚固件44的主筋44a条钢截面直径为制备v形锚固件42条钢截面直径的2～4倍，且v形锚固件42与双v形锚固件43、翅形锚固件44的总高度为搅拌叶芯耐火浇注料衬5厚度的0.5～0.75倍。其它与常规搅拌器相同。

本发明通过v形锚固件与双v形锚固件沿大小搅拌叶芯的金属厚板迎铁面和背铁面间隔均匀分布焊接固定结构设计，提高v形锚固件与双v形锚固件与耐火材料衬的结合面积，达到提高金属厚板迎铁面和背铁面与耐火材料衬的结合紧密性和力学强度，遏制耐火材料剥落；通过翅形锚固件的结构设计及其沿金属厚板上表面、下表面与外侧面均匀分布焊接固定，一方面扩大翅形锚固件与耐火材料衬的结合面积，防止耐火材料衬剥落，另一方面诱导搅拌叶上表面、下表面与外侧面耐火材料衬热机械应力分散，防止应力集中开裂破损；分散了搅拌叶上表面、下表面与外侧面的热机械内应力，削弱了相应部位表面换热强引起的大温差应力危害，同时保证了搅拌叶芯与耐火材料衬的结合强度，延缓搅拌叶上表面、下表面与外侧面等易损部位的损毁进程；加固锚固件的结构设计与布置方式，进一步提高了耐火材料衬与搅拌叶芯的结合强度与结构整体性，为搅拌器使用早期的耐火材料衬提供了保护烧结条件，并通过使用过程中加强锚固件的高温渗透熔蚀，为表层耐火材料衬应力释放提供通道，延缓耐火材料衬的热应力破损进程；通过翅形锚固件的主筋条钢截面直径为制备其它锚固件条钢截面直径的2～4倍的尺寸优化，保证了翅形锚固件锚强度与刚度及其使用功能。通过v形锚固件与双v形锚固件、翅形锚固件的总高度为耐火材料衬厚度的0.5～0.75倍的尺寸优化，在保证各种锚固件的锚固功能前提下，防止锚固件的高温熔蚀和热桥效应，降低热机械应力集中。通过上述搅拌叶结构的多种改进措施的发明及其积极效果的叠加耦合，有效遏制了搅拌器中最易损毁部件—搅拌叶的破损进程，最终达到大幅度延长搅拌叶使用寿命的目的。