高效KR脱硫铁水罐的制作方法

高效kr脱硫铁水罐
技术领域
1.本发明涉及铁水预处理和铁水脱硫技术领域，更具体地，涉及一种高效的kr脱硫铁水罐。


背景技术：

2.铁水预处理脱硫已公认是高炉-转炉-连铸流程降低钢中硫质量分数的最经济工艺，是改善高炉和转炉操作的重要手段之一，在炼钢中起着重要的作用。在诸多铁水预处理脱硫方法当中，kr(kanbara reactor)机械搅拌法因其具有脱硫效果好，喷溅少，脱硫后转炉内钢水回硫少等优点，被国内外钢厂广泛采用并取得了良好的经济效益。kr机械搅拌法是日本新日铁广畑制铁所于1965年开发的铁水炉外脱硫技术。该设备是将浇铸耐火材料并经过烘烤的十字形搅拌头，浸入铁水包熔池一定深度，借其旋转产生的旋涡，使脱硫粉剂与铁水充分接触反应，达到脱硫目的。kr机械搅拌法中，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，铁水脱硫反应热力学条件与界面反应动力学条件则已确定，因而脱硫剂在铁水中的混合分散状况成为影响kr机械搅拌脱硫反应的关键因素。
3.kr机械搅拌过程中铁水的流动状态存在三种典型特征：中心强制涡流区、自由涡流区及铁水罐下部的弱流区。其中仅在自由涡流区，由于循环运动引起了脱硫剂与铁水之间的相对运动，起到了混合分散的作用，石灰与铁水间脱硫反应动力学条件最好。其他两个区域则较差，尤其是中心强制涡流区，在该区域由于没有液体微元之间的相对运动，同时由于负压的存在使得搅拌过程中大量的石灰团聚在该区域，这部分的石灰未参与反应，使得脱硫剂利用率较低。由此可见，扩展自由涡流区大小是改善kr搅拌脱硫混合特性、提高脱硫剂利用率的有效手段。
4.现有的技术主要为改进脱硫工艺参数(搅拌桨转速、插入深度、偏心距离等)和搅拌装置结构参数(搅拌桨直径、叶片结构、叶片数量及容器直径、容器形状等)，已有多项专利产生，尽管对改善搅拌脱硫混合特性能够起到一定的作用，但其并不能达到消除强制涡流区的目的，脱硫剂的聚集现象依然存在。此外，通过检索现有技术，在已有专利中，公告号为cn202411399u中，公开了一种kr铁水罐内衬结构，在kr搅拌头区域外圆弧形耐火材料的砌筑区域均匀设有三个缓冲凸起，提高搅拌区域内衬耐材寿命。此种紊流式机械搅拌铁水罐对改善搅拌混合特性有显著作用，但设置在铁水罐内壁上的内凸缘不仅会对铁水罐罐衬产生影响，而且会造成脱硫剂在内凸缘处的聚集，形成新的弱流区。公告号为cn106987682a中，公开了一种kr脱硫铁水罐中的控流装置，在铁水罐上方安装支架，将数条档杆上端分别固定安装于支架上，下端分别插入到铁水罐中，以搅拌桨为轴心对称分布。通过档杆对铁水罐搅拌流场产生周期性的影响，显著抑制了中心涡流区的形成，明显改善了搅拌混合特性。但在工业生产中，由于旋转的铁水作用力大，档杆的寿命很短，经过多次脱硫处理后，档杆本身会消失，无法持续改善搅拌混合特性。档杆本身的成本增加，可能会增加脱硫处理的成本。因此，需要一种在工业生产中能够持续有效的铁水脱硫装置来抑制强制涡流区，持续改善搅拌混合特性，以达到消除脱硫剂聚集、在kr搅拌脱硫整个过程中提高脱硫剂利用率的
目的。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于，提供一种高效kr脱硫铁水罐，能够将添加的脱硫剂有效地分散在铁水中，改善搅拌混合特性，提高脱硫过程中脱硫剂利用率。
6.本发明解决其技术问题采用的技术方案如下：
7.一种高效kr脱硫铁水罐，包括外部壳体9、由永久砖砌筑形成的底部平面1、设置在底部平面1上的工作层、以及安装于铁水罐中心处的搅拌桨8，所述工作层根据位置不同由厚度不同的工作砖砌筑而成，所述工作层的上表面构成底部内表面，所述底部内表面的形状相对于铁水罐中心轴不是轴向对称的。
8.作为进一步改进，所述底部内表面为一整体倾斜平面3，所述整体倾斜平面3相对于水平面倾斜。
9.作为进一步改进，所述整体倾斜平面3与水平面之间的倾斜角θ1为2
°
～10
°
。
10.作为进一步改进，所述底部内表面由一半水平平面4和一半倾斜平面7构成，所述一半倾斜平面7相对于与水平面倾斜。
11.作为进一步改进，所述一半倾斜平面7与水平面之间的倾斜角θ2为4
°
～20
°
。
12.作为进一步改进，所述外部壳体9的横截面为圆形，所述底部平面1的两个相垂直的中心线为x向中心线11和y向中心线10，所述工作层中的工作砖沿着x向中心线11和y向中心线10的方向平行布置。
13.作为进一步改进，所述一半水平平面(4)和一半倾斜平面(7)分别位于y向中心线(10)的左侧和右侧，所述工作层位于y向中心线(10)左侧的工作砖厚度恒定，所述工作层位于y向中心线(10)右侧的工作砖沿y向从左至右的厚度呈阶梯状递增。
14.作为进一步改进，所述外部壳体9的一侧具体罐口12，所述整体倾斜平面3较高一侧设置在所述罐口12一侧。
15.作为进一步改进，所述外部壳体9的一侧设有罐口12，所述一半倾斜平面7的较高一侧设置在所述罐口12一侧。
16.作为进一步改进，所述底部平面1的永久砖和所述工作层中的工作砖均为由采用耐火材料制成的成型砖，所述工作层中的工作砖可以砌筑一层或多层。
17.本发明具有以下优点：
18.1、根据本发明，当使用kr机械搅拌脱硫装备对铁水进行脱硫时，作为用于储存铁水的铁水罐，底部的内表面形状相对于铁水罐的中心轴不是轴向对称的。搅拌桨旋转产生的偏心旋涡，加强了铁水的搅拌，改善了铁水与脱硫剂之间的搅拌混合，促进了脱硫剂向铁水的分散，提高了脱硫效率。
19.2、通过本发明减少了脱硫剂的消耗从而降低了生产成本，还减少了产生的脱硫渣，减轻了对环境的影响。
附图说明
20.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
相对于水平面的倾斜角θ1选在2
°
至10
°
范围内，“一半倾斜平面”相对于水平面的倾斜角θ2选在4
°
至20
°
范围内，如果相对于水平面的倾斜角过小，则产生的旋涡的偏心度小，从而降低了脱硫效率的提升率。如果相对于水平面的倾斜角过大，则会有铁水罐体积过小，生产率降低的问题。
33.以下结合说明书附图对本发明的两种实施方式进行具体说明，但不能因此而限制本发明要求保护的范围。
34.第一实施例
35.图1为本发明高效kr脱硫铁水罐第一种实施方式的纵剖视图，包括外部壳体9，所述外部壳体9的内表面均由相同厚度的永久砖砌筑而成，形成了由相同厚度的永久转砌筑的底部平面1，整体倾斜工作层2置于底部平面1上方，由厚度不同的工作砖砌筑而成，工作砖的厚度根据砌筑的位置不同而不同，工作砖的厚度沿一个方向呈梯度增加，形成了与水平面成倾斜角θ1的整体倾斜平面3，搅拌桨8安装在铁水罐中心处，所述永久砖和所述工作砖均为采用耐火材料制成的成型砖，所述工作砖可以砌筑一层或多层。
36.因此本发明的高效kr脱硫铁水罐底部内表面的形状相对于铁水罐中心轴不是轴向对称的。为一个与水平面成倾斜角θ1的整体倾斜平面3，其中倾斜角θ1为2
°
～10
°
，当需要进行脱硫处理的铁水注入到铁水罐时，旋转搅拌桨8，搅拌桨8旋转产生的旋涡相对于搅拌桨8的旋转轴不对称，形成偏心旋涡，促进了脱硫剂的分散，改善了搅拌混合特性。
37.第二实施例
38.本发明的第二实施例类似于第一实施例，只是置于底部平面1上的工作层以及由工作层上表面构成的底部内表面形状发生了变化，工作层由工作砖沿着通过底部中心位置的两条直线平行的方向砌筑而成，以两条直线中的任意一条为边界，其中一半水平工作层5由恒定厚度的工作砖砌筑，形成了一半水平平面4，另一半倾斜工作层6由厚度大于恒定厚度的工作砖砌筑，工作砖厚度呈梯度增加，形成另一半倾斜平面7，与第一实施方式相同，搅拌桨8安装在铁水罐中心处，所述永久砖和所述工作砖均为采用耐火材料制成的成型砖，所述工作砖可以砌筑一层或多层，工作砖沿着通过底部中心位置的两条直线平行的方向规则施工，如图3所示底部工作砖施工方法平面图，图3为工作砖沿着平行y向中心线10和x向中心线11方向规则施工的示意图。图4为沿图3罐口轴对称中心线截取的截面图，y向中心线10左侧的工作砖的恒定厚度为250mm，而y向中心线10右侧的工作砖厚度为300mm、350mm、400mm。另外，随着距y向中心线10的距离增加，工作砖的厚度依次增加进而形成了一半水平工作层5和一半倾斜工作层6，一半水平工作层5上表面构成了一半水平平面4，一半倾斜工作层6上表面构成了一半倾斜平面7。
39.因此本发明的高效kr脱硫铁水罐底部内表面的形状相对于铁水罐中心轴同样不是轴向对称的。由一个一半水平平面4和一半倾斜平面7构成，所述倾斜平面7与水平面的倾斜角为θ2，其中倾斜角θ2为4
°
～20
°
，当需要进行脱硫处理的铁水注入到铁水罐时，置于铁水罐中心处的搅拌桨8开始旋转，搅拌桨8旋转产生的旋涡相对于搅拌桨8的旋转轴不对称，同样形成了偏心旋涡，进而促进了脱硫剂的分散，改善了搅拌混合特性。
40.另外，当铁水罐的底部内表面由一半水平平面4和一半倾斜平面7构成时，与底部内表面为整体倾斜平面3相比，使用现有铁水罐重新制作所需的耐火材料量要少。在本发明的高效kr铁水罐中，使用了四种工作砖。但如果使用两种以上的工作砖，则可以确认由搅拌
桨8的旋转产生的旋涡中产生了湍流，工作砖的厚度也可以是两种。
41.此外，本发明的两种实施方式中，所述整体倾斜平面3和所述一半倾斜平面7的较高一侧设置在所述罐口12一侧，有利于脱硫处理后扒渣操作。扒渣操作时，将铁水包向罐口12一侧倾斜，由于铁水罐底部倾斜且靠近罐口12一侧底部较高，铁水液面相对较高，有利于将脱硫渣扒除干净。两种实施方式中，改变工作砖的厚度的施工方法可以减少成型砖的种类，不仅容易砌筑，而且在成本上也是优选的。
42.最后，需要指出的是，虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，在不脱离本发明构思的前提下还可以作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。