CN113073175B - 铁水全域冲击混合长寿命搅拌器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了铁水全域冲击混合长寿命搅拌器，包括搅拌器连接法兰、搅拌轴及搅拌叶；搅拌叶为单层异形结构搅拌叶，每片搅拌叶的顶面和底面为平面、外侧面为圆弧面、上部迎铁面和上部背铁面为正向螺旋面、下部迎铁面和下部背铁面为反向螺旋面；上部迎铁面的正向螺旋面与下部迎铁面的反向螺旋面的结合部为弧形过渡面，上部背铁面的正向螺旋面与下部背铁面的反向螺旋面的结合部为弧形过渡面。通过异形搅拌叶的结构设计与结构参数的优化，显著降低了搅拌器铁水冲刷磨损面积与冲刷损毁进程，大幅度延长搅拌器服役寿命，扩大了搅拌上下循环流区域大小，提高了上下循环流速度与动能，保证了搅拌上下循环流径向排出射流冲击流场的可靠性与稳定性。

Description

铁水全域冲击混合长寿命搅拌器

技术领域

本发明涉及铁水预处理技术领域，具体涉及一种铁水全域冲击混合长寿命搅拌器。

背景技术

铁水KR机械搅拌脱硫工艺通过浸入铁水中的矩形或倒直角梯形叶片单层十字交叉布置搅拌器的旋转搅拌，使投加在铁水液面的脱硫剂循环卷入铁水，实现脱硫剂在铁水中的持续分散和界面脱硫反应，因而，具有优良的脱硫反应动力学条件，并成为铁水深脱硫的首选工艺。

根据铁水KR机械搅拌脱硫流体动力学研究资料报道，从KR搅拌混合宏观行为来看，在搅拌器高速旋转的过程中，由于搅拌离心力的作用，推动流体质点径向外流，在铁水罐壁的阻挡作用下，搅拌中心铁水液面下凹、外侧铁水液面涌起，形成搅拌旋涡和卷吸负压，铁水液面脱硫剂在旋涡负压的卷吸作用下，卷入铁水进行脱硫反应，并随着搅拌离心力形成的径向射流排出搅拌叶，径向射流在铁水罐壁面的阻挡作用下，分化成沿罐壁向上与向下两股流，并进一步流向搅拌中心，产生上下两个循环流，由于受底部罐壁的阻碍迟滞作用，上循环流动强度远大于下循环流；由于受铁水浮升力的作用，密度轻的脱硫剂主要跟随上循环流运动，而下循环流区域中的脱硫剂分布较少。因而铁水KR搅拌脱硫反应主要发生在上循环流动区域，铁水罐下部铁水只能通过低强度的下循环流对流与传质进行脱硫反应，导致下部铁水脱硫不充分、深脱硫的稳定性差、脱硫时间长、脱硫剂消耗高等不足；此外，随着搅拌器服役历程的持续，搅拌器叶片耐火材料衬的磨损、侵蚀与剥落不断加剧，搅拌转速上升、搅拌功率下降，导致铁水罐内搅拌流场速度不断降低、上下循环流区域不断缩小、脱硫反应速度与罐内铁水脱硫均匀性显著下降，造成铁水脱硫时间延长、脱硫剂消耗上升、搅拌器寿命缩短等，甚至引起铁水二次脱硫和无法达到铁水深脱硫要求。

根据上述铁水KR机械搅拌脱硫搅拌流场分布与脱硫剂混合分散行为可见，扩展铁水机械搅拌脱硫的上下循环流区域大小、提高循环流动速度，是提高脱硫剂搅拌混合分散效果、改善铁水脱硫反应动力学条件的重要手段，提高搅拌器抗损毁能力则是提高铁水深脱硫稳定性、改善铁水KR搅拌脱硫技术经济指标的重要途径。

基于铁水KR机械搅拌脱硫反应动力学条件的改善需求，中国专利“欧阳德刚、李明晖、李华、刘洋，铁水全域搅拌脱硫搅拌器及其使用方法，授权公告号CN 108546795 B”公开了一种上下两层正反螺旋叶片结构的全域混合搅拌器及其使用方法；通过上下布置的双层搅拌叶片结构，大幅度增加了搅拌叶片在搅拌轴长度方向的布置距离，扩展了搅拌器对铁水罐内铁水的搅拌深度和有效搅拌区域，通过上层正螺旋叶片的设计，强化了脱硫剂的搅拌卷吸混合循环量，提高脱硫剂有效卷入量，通过下层反螺旋叶片的结构设计，提高搅拌下循环流强度与循环区域，改善下循环区反应动力学条件，通过上下循环流在双层叶片间的排出与冲击混合，强化脱硫剂的分散均匀性，避免脱硫剂团聚，实现下循环区铁水与上循环区卷入脱硫剂的高效混合，达到罐内全部铁水与脱硫剂的充分混合与接触反应目的。虽然上述专利为铁水KR搅拌脱硫的高效混合提供了可靠的技术途径，并在实际生产中取得了提高铁水深脱硫稳定性、降低脱硫剂与搅拌电力消耗、缩短搅拌时间等综合效果，得到了用户的抑制肯定，但也存在搅拌器结构复杂、成本高、制作困难的不足；此外，由于下循环流区域与流场速度的大幅增大以及搅拌叶片铁水接触面数量与面积的显著增加，加剧了搅拌器叶片磨损与侵蚀，制约了搅拌器寿命的延长。

针对搅拌器服役过程破损引起的搅拌混合特性劣化速度快的不足，中国专利“欧阳德刚、欧阳思、李明晖、胡清明，低应力铁水脱硫搅拌器，授权公告号CN107904348B”公开了一种搅拌叶由组合式搅拌叶芯、隔热缓冲涂层及搅拌叶芯耐火材料衬组成的搅拌器，通过组合式搅拌叶芯中多根金属条钢或者金属棒材的间隔布置，实现搅拌叶芯金属材料与外衬耐火材料间性能差异引起的应力集中，缓解搅拌叶热机械应力裂纹破损，通过组合式搅拌叶芯表面喷涂隔热缓冲涂层，进一步吸收搅拌器服役过程热应力，延缓搅拌器破损进程，并在实际生产中取得了明显延长搅拌器使用寿命的积极效果，缓解了搅拌叶破损引起的搅拌混合特性劣化速度快的不足，但未能遏制搅拌混合过程中上循环区逐渐减小的发展趋势，也未能达到有效遏制搅拌器服役后期铁水深脱硫稳定性下降的目的。

针对上述铁水KR搅拌脱硫的不足，特采取水模与数模试验的手段，开展了搅拌器不同叶片结构特征对搅拌混合特性的影响规律研究。

对于叶片结构完整的新上线搅拌器，在搅拌器插入深度为铁水面深度一半时，随着搅拌转速的增加，搅拌旋涡深度不断增加；当搅拌旋涡抵达搅拌器叶片顶面时，液面脱硫剂开始卷入铁水，并从搅拌器叶片顶部径向射流排出，随着搅拌上循环流不断卷吸循环；随着搅拌转速的进一步提高，搅拌旋涡深入搅拌器叶片内部，上循环流区域不断增大，脱硫剂径向射流排出部位沿搅拌器叶片外侧面不断下移，脱硫剂卷入量及其卷吸循环混合分散区域液不断增大；随着搅拌转速的进一步提高，搅拌旋涡深度超越搅拌器底面，脱硫剂卷入量和搅拌混合分散区域进一步缓慢增加，达到脱硫剂在铁水中的最佳混合分散状态，脱硫剂径向射流排出部位沿搅拌器叶片外侧面继续下移，最终稳定在距离搅拌器叶片底面约1/2叶片高度区域，少量脱硫剂通过下循环流的粘附携带作用下潜一定深度，抵达深度略大于搅拌器叶片底面深度，脱硫剂平均卷入深度为1/2搅拌器叶片高度的铁水深度；继续增大搅拌转速，脱硫剂搅拌混合分散区域反而减少，并出现大量气泡卷入和搅拌喷溅现象。

对于服役过程中搅拌叶不同磨损状况的搅拌器，水模试验结果表明，叶片不同磨损量的搅拌器，搅拌转速对脱硫剂搅拌混合分散行为和脱硫剂径向射流排出部位的影响规律与叶片结构完整的新上线搅拌器相同，但搅拌旋涡抵达搅拌器叶片顶面的脱硫剂起始卷入搅拌转速以及搅拌旋涡超越搅拌器底面的充分混合分散搅拌速度增加，相同搅拌转速条件下搅拌旋涡深度与旋涡直径减小、搅拌功率急剧降低，脱硫剂径向射流排出部位上移、搅拌卷吸循环区域缩小、循环流速降低；随着搅拌器叶片磨损量的进一步增加，脱硫剂充分混合分散搅拌转速继续增大，脱硫剂径向射流排出部位继续上移，最终在搅拌设备最高设定转速条件下，脱硫剂排出部位上移至距离搅拌叶片顶面约1/4处时，搅拌混合特性难以满足铁水脱硫反应动力学的基本要求，导致铁水二次脱硫频发而终止服役。

纵观上述常规叶片结构搅拌器的水模与数模试验结果可见，在铁水KR搅拌脱硫过程中，脱硫剂均是沿搅拌器叶片外侧面中部区域径向排出，并随着搅拌器磨损状态与搅拌工艺参数的不同，脱硫剂的排出部位与脱硫剂混合状态也随之变化，但脱硫剂从搅拌叶外侧面中部区域排出时，脱硫剂搅拌混合分散状态良好，当脱硫剂从搅拌器叶片外侧面中部排出时，搅拌混合状态、搅拌功率与搅拌稳定性等综合最优，这是实际生产中需要努力控制到达的搅拌混合状态。

对于中国专利“欧阳德刚、李明晖、李华、刘洋，铁水全域搅拌脱硫搅拌器及其使用方法，授权公告号CN 108546795 B”公开的上下两层正反螺旋叶片结构的全域混合搅拌器，在维持搅拌器上层叶片顶面铁水深度相同的搅拌器插入深度时，搅拌转速对脱硫剂搅拌混合分散行为的影响规律与叶片结构完整的新上线搅拌器相同，但脱硫剂起始卷入分散转速降低，脱硫剂径向射流排出部位下移速度加快，脱硫剂上下层叶片间排出的速度范围增大，最佳分散状态下的脱硫剂混合区域显著扩大，尤其是下循环流区域流场速度明显加快、上下循环流径向排出混合冲击强烈、脱硫剂分散数量显著增加、脱硫剂分散深度已接近铁水罐罐底。由此可见，上下两层正反螺旋叶片结构搅拌器基本实现了脱硫剂铁水罐内全域分散，并通过上下循环流径向排出的冲击混合，实现了铁水罐内全域铁水与脱硫剂的接触混合与界面反应，达到显著改善铁水机械搅拌脱硫反应动力学条件的目标。并在实际生产中取得了显著改善铁水KR搅拌脱硫技术经济指标的应用效果，虽然实际生产中应用的全域混合搅拌器采取了中国专利“欧阳德刚、欧阳思、李明晖、胡清明，低应力铁水脱硫搅拌器，授权公告号CN107904348B”公开的搅拌器长寿化技术，有效遏制了搅拌器的裂纹损毁，但大强度的上下循环流场对搅拌叶片的冲刷，导致搅拌其叶片磨损速度快，制约了脱硫剂高效混合分散效果的稳定保持与搅拌器的服役寿命，同时，双层正反螺旋叶片间隔布置方式，搅拌器制备过程中两层搅拌叶耐火材料衬需分次进行浇注成型，一方面增加了搅拌器制备成本、延长制备时间、增大制造过程材料损耗，另一方面增加了搅拌器结构参数精度控制难度，不利于搅拌器质量保证与搅拌混合特性的保持。由此可见，对于上下两层正反螺旋叶片结构的全域搅拌器，如何抑制叶片磨损进展、提高搅拌叶片结构参数保持率是延长搅拌器使用寿命、稳定改善脱硫反应动力学条件的关键所在，降低搅拌器制作难度、保证搅拌器制作质量是全域混合搅拌器低成本高质量制备的关键所在。

综上所述可见，如何稳定实现全域铁水与脱硫剂的接触混合、提高混合特性保持率、延长搅拌器服役寿命等，则是进一步提高铁水KR深脱硫稳定性、改善脱硫技术经济指标的技术关键。为此，急需开发性能优良的新型搅拌器，以进一步改善铁水机械搅拌脱硫反应动力学条件、提高脱硫技术经济指标的目的。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种铁水全域冲击混合长寿命搅拌器，达到延长搅拌器使用寿命、铁水罐内全域铁水与脱硫剂的充分搅拌混合、提高铁水深脱硫稳定性、改善铁水脱硫技术经济指标等综合目的。

为实现上述目的，本发明所设计的铁水全域冲击混合长寿命搅拌器，包括搅拌器连接法兰、搅拌轴及固定在搅拌轴外周缘上且绕搅拌轴周向均匀分布的搅拌叶；所述搅拌叶为单层异形结构搅拌叶，每片搅拌叶的顶面和底面为平面、外侧面为圆弧面、上部迎铁面和上部背铁面为正向螺旋面、下部迎铁面和下部背铁面为反向螺旋面，正向螺旋面的螺旋方向与搅拌器旋转方向相同、反向螺旋面的螺旋方向与搅拌器旋转方向相反；上部迎铁面的正向螺旋面与下部迎铁面的反向螺旋面的结合部为弧形过渡面，上部背铁面的正向螺旋面与下部背铁面的反向螺旋面的结合部为弧形过渡面。

进一步地，所述搅拌叶的平均搅拌直径与铁水罐平均直径D之比d/D为0.37～0.4，搅拌叶的轴向垂直高度b与搅拌叶平均搅拌直径d之比b/d为0.65～0.70，从而，在常规铁水KR搅拌脱硫工艺参数控制范围内，稳定维持脱硫剂在铁水中的高效混合状态。

进一步地，所述搅拌叶上部迎铁面和上部背铁面的正向螺旋面与外侧面的螺旋交线导程角α为67.5°，搅拌叶下部迎铁面和下部背铁面的反方螺旋面与外侧面的螺旋交线导程角β比α小0～15°，实现搅拌上循环流与下循环流区域大小与分布的优化，保证铁水罐内全域铁水与脱硫剂接触反应的顺利实施。

进一步地，所述上部迎铁面的轴向垂直高度与下部迎铁面的轴向垂直高度比为1:1～1:1.1或者为1:1.1～1:1，上部背铁面的轴向垂直高度与轴向下部背铁面的垂直高度比为1:1～1:1.1或者为1:1.1～1:1。

进一步地，所述搅拌叶由搅拌叶耐火浇注料衬包裹搅拌叶芯组成，其中，搅拌叶芯由垂直焊接在搅拌轴表面的多根金属棒和焊接在金属棒外表面的V形锚固件构成，多根金属棒沿搅拌叶厚度中心面与搅拌轴外表面交线等垂直高度间隔分布，V形金属锚固件均匀焊接分布在金属棒外侧面与顶端面。

进一步地，所述金属棒直径

为50～100mm，相邻金属棒中心线垂直间隔距离L为

进一步地，每片所述搅拌叶的搅拌叶芯中的多根金属棒形成的轮廓线与搅拌叶的轮廓线一致。

进一步地，所述搅拌叶上部迎铁面的正向螺旋面与下部迎铁面的反向螺旋面的结合部为弧形凹面，弧形凹面半径沿搅拌叶径向向外逐渐减小，弧形凹面与搅拌叶外侧面相交弧线弦高h1为(0.10～0.25)e、弦长m1为(0.05～0.15)b；上部背铁面的正向螺旋面与下部背铁面的反向螺旋面的结合部为弧形凸面，弧形凸面半径沿搅拌叶径向向外逐渐减小，弧形凸面与搅拌叶外侧面相交弧线弦高h2为(0.15～0.40)e，弦长m2为(0.10～0.25)b；

其中，e为搅拌叶周向厚度，b为搅拌叶轴向垂直高度。

本发明铁水全域冲击混合长寿命搅拌器，通过上部迎铁面和背铁面为正向螺旋面、下部迎铁面和背铁面为反向螺旋面的异形整体结构叶片设计，大幅度降低了铁水搅拌脱硫过程中搅拌叶片与铁水的直接接触面积与磨损速度，克服了搅拌叶铁水接触面磨损引起的搅拌叶结构参数变化速度快问题，尤其是搅拌叶磨损引起的上下层叶片间距的扩大引起的上下循环流冲击混合动能的大幅下降、脱硫剂搅拌混合分散效果的快速劣化问题，达到提高搅拌器结构完整性与铁水深脱硫稳定性、延长搅拌器服役寿命、改善脱硫技术经济指标的目的，同时，避免了现有技术中上下层螺旋搅拌叶分别浇注耐火材料衬带来的搅拌器制备操作复杂、搅拌器质量控制困难、制作材料损耗大、生产效率低、制造成本高等不足。通过异形结构搅拌叶上部迎铁面和背铁面的正向螺旋面结构设计，提高脱硫剂颗粒的下拉卷吸力、脱硫剂卷吸量与卷吸深度，强化搅拌轴向流与径向流，增大搅拌上循环流速度与循环区域，降低铁水冲刷剪切，达到缩小搅拌流场的强制涡流区、扩大自由涡流区与改善搅拌混合特性、延长搅拌器寿命等效果。通过异形搅拌叶下部迎铁面和背铁面的反向螺旋面的结构设计，提高了下部搅拌叶对铁水罐底部铁水的卷吸提升与径向排出循环速度，扩展下循环区域，一方面，通过下循环流中铁水对脱硫剂的粘附携带作用，实现脱硫剂的进一步下拉，提高脱硫剂的下潜深度，扩大脱硫剂混合分散区域，另一方面，通过下循环流中铁水与上循环流中脱硫剂径向排出的射流冲击混合，提高脱硫传质速度，实现铁水罐下部铁水与上部脱硫剂的直接接触与界面反应，达到铁水罐全域铁水与脱硫剂的混合接触反应目的。由此可见，本发明通过上部迎铁面和背铁面为正向螺旋面、下部迎铁面和背铁面为反向螺旋面的异形整体结构叶片设计，有效抑制了叶片磨损进展、提高了搅拌叶片结构参数保持率、降低了搅拌器制作难度、保证了搅拌器制作质量，能够达到延长搅拌器使用寿命、稳定改善脱硫反应动力学条件、降低全域混合搅拌器制造成本、提高搅拌器内在质量等综合目的。

通过搅拌叶迎铁面和背铁面上部正向螺旋面与下部反向螺旋面的结合部为弧形过渡面结构设计，提高搅拌叶迎铁面与背铁面正反螺旋面结合部的抗铁水冲刷磨损能力，延长搅拌器服役寿命。通过迎铁面、背铁面弧形过渡面的弧形凹面与弧形凸面结构设计，稳定搅拌上下循环流的径向排出区域，强化上下循环流的冲击混合，改善脱硫剂与铁水混合效果，提高脱硫反应传质速度与脱硫反应速度，缩短铁水脱硫搅拌时间；通过弧形凹面半径沿搅拌叶径向向外逐渐减小的结构设计，强化上下循环流的径向排出，促进脱硫剂与铁水的全域混合，通过弧形凸面半径沿搅拌叶径向向外逐渐减小的结构设计，抑制上下循环流的径向排出冲击混合尾部涡流，降低搅拌叶背铁面涡流磨损，延长搅拌器服役寿命，达到强化搅拌全域混合、延长搅拌器服役寿命、改善脱硫技术经济指标的目的。

通过垂直焊接在金属搅拌轴表面的多根金属棒和焊接在金属棒外表面的V形锚固件组成的搅拌叶芯结构设计与结构参数的优化，提高了搅拌叶芯对包裹的搅拌叶耐火材料衬锚固作用力以及作用力分布的均匀性，改善了异形搅拌叶的结构稳定性，降低了服役过程中搅拌叶热机械应力集中，提高了服役过程中异形搅拌叶的结构完整性与抗损毁能力，达到延长搅拌器服役寿命、提高搅拌脱硫反应动力学条件的稳定性、改善铁水脱硫技术经济指标等综合目的。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明铁水全域冲击混合长寿命搅拌器，通过异形搅拌叶的结构设计与结构参数的优化，显著降低了搅拌器铁水冲刷磨损面积与冲刷损毁进程，大幅度延长搅拌器服役寿命，扩大了搅拌上下循环流区域大小，提高了上下循环流速度与动能，保证了搅拌上下循环流径向排出射流冲击流场的可靠性与稳定性，实现了全域铁水与脱硫剂的快速混合接触与高效脱硫反应，达到铁水KR搅拌脱硫的高效、低成本、稳定生产综合目的。

附图说明

图1为本发明四叶片结构铁水全域冲击混合长寿命搅拌器立体示意图；

图2为图1的主视示意图；

图3为图2的仰视示意图；

图4为图1中上部迎铁面螺旋线导程角示意图；

图5为图1中上部背铁面螺旋线导程角示意图；

图6为图1中下部迎铁面螺旋线导程角示意图；

图7为图1中下部背铁面螺旋线导程角示意图；

图8为本发明三叶片结构铁水全域冲击混合长寿命搅拌器立体示意图；

图9为图8的主视示意图；

图10为图8的仰视示意图；

图11为图1中搅拌叶芯立体示意图。

图中各部件标号如下：搅拌器连接法兰1、搅拌轴2、搅拌叶3、顶面3.1、底面3.2、外侧面3.3、上部迎铁面4.1、上部背铁面4.2、弧形过渡面5、下部迎铁面6.1、下部背铁面6.2、搅拌叶芯金属棒7、V形锚固件8。

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。

实施例1

如图1～图7及图11所示铁水全域冲击混合长寿命搅拌器，包括搅拌器连接法兰1、搅拌轴2及固定在搅拌轴2外周缘上且绕搅拌轴2周向均匀分布的搅拌叶3，搅拌叶3为单层异形结构搅拌叶，搅拌叶3的叶片数量为4片。其中，每片搅拌叶3的顶面3.1和底面3.2为平面、外侧面3.3为圆弧面、上部迎铁面4.1和上部背铁面4.2为正向螺旋面、下部迎铁面6.1和下部背铁面6.2为反向螺旋面，正向螺旋面的螺旋方向与搅拌器旋转方向相同、反向螺旋面的螺旋方向与搅拌器旋转方向相反；上部迎铁面4.1的正向螺旋面与下部迎铁面6.1的反向螺旋面的结合部为弧形过渡面5，同理，上部背铁面4.2的正向螺旋面与下部背铁面6.2的反向螺旋面的结合部为弧形过渡面5，且上部迎铁面4.1的轴向垂直高度与下部迎铁面6.1的轴向垂直高度比为1:1～1:1.1或者为1:1.1～1:1，同理，上部背铁面4.2的轴向垂直高度与下部背铁面6.2的轴向垂直高度比为1:1～1:1.1或者为1:1.1～1:1。

搅拌叶3的平均搅拌直径d与铁水罐平均直径D之比d/D为0.37～0.4，搅拌叶3的轴向垂直高度b与搅拌叶平均搅拌直径d之比b/d为0.65～0.70。结合图5，搅拌叶上部迎铁面4.1和上部背铁面4.2的正向螺旋面与外侧面3.3的螺旋交线导程角α为67.5°，搅拌叶下部迎铁面6.1和下部背铁面6.2的反方螺旋面与外侧面3.3的螺旋交线导程角β比α小0～15°。

搅拌叶3由搅拌叶耐火浇注料衬包裹搅拌叶芯组成，其中，搅拌叶芯由垂直焊接在搅拌轴2表面的多根金属棒7和焊接在金属棒7外表面的V形锚固件8构成，多根金属棒7沿搅拌叶3厚度中心面与搅拌轴2外表面交线等垂直高度间隔分布，V形金属锚固件8均匀焊接分布在金属棒7外侧面与顶端面，金属棒7直径

为50～100mm，相邻金属棒7中心线垂直间隔距离L为

每片搅拌叶3的搅拌叶芯中的多根金属棒7形成的轮廓线与搅拌叶3的轮廓线一致。

实施例2

与实施例1的不同点在于：如图8～图11所示搅拌叶3的叶片数量为3片，如图6～8所示，搅拌叶3上部迎铁面4.1的正向螺旋面与下部迎铁面6.1的反向螺旋面的结合部为弧形凹面，弧形凹面半径沿搅拌叶径向向外逐渐减小，弧形凹面与搅拌叶外侧面相交弧线弦高h1为(0.10～0.25)e、弦长m1为(0.05～0.15)b；上部背铁面4.2的正向螺旋面与下部背铁面6.2的反向螺旋面的结合部为弧形凸面，弧形凸面半径沿搅拌叶径向向外逐渐减小，弧形凸面与搅拌叶外侧面相交弧线弦高h2为(0.15～0.40)e，弦长m2为(0.10～0.25)b；其中，e为搅拌叶周向厚度，b为搅拌叶轴向垂直高度。其他与实施例1相同。

Claims (7)

1.一种铁水全域冲击混合长寿命搅拌器，包括搅拌器连接法兰(1)、搅拌轴(2)及固定在搅拌轴(2)外周缘上且绕搅拌轴(2)周向均匀分布的搅拌叶(3)；其特征在于：所述搅拌叶(3)为单层异形结构搅拌叶，每片搅拌叶(3)的顶面(3.1)和底面(3.2)为平面、外侧面(3.3)为圆弧面、上部迎铁面(4.1)和上部背铁面(4.2)为正向螺旋面、下部迎铁面(6.1)和下部背铁面(6.2)为反向螺旋面，正向螺旋面的螺旋方向与搅拌器旋转方向相同、反向螺旋面的螺旋方向与搅拌器旋转方向相反；上部迎铁面(4.1)的正向螺旋面与下部迎铁面(6.1)的反向螺旋面的结合部为弧形过渡面(5)，上部背铁面(4.2)的正向螺旋面与下部背铁面(6.2)的反向螺旋面的结合部为弧形过渡面(5)；

所述搅拌叶(3)上部迎铁面(4.1)的正向螺旋面与下部迎铁面(6.1)的反向螺旋面的结合部为弧形凹面，弧形凹面半径沿搅拌叶径向向外逐渐减小，弧形凹面与搅拌叶外侧面相交弧线弦高h1为(0.10～0.25)e、弦长m1为(0.05～0.15)b；上部背铁面(4.2)的正向螺旋面与下部背铁面(6.2)的反向螺旋面的结合部为弧形凸面，弧形凸面半径沿搅拌叶径向向外逐渐减小，弧形凸面与搅拌叶外侧面相交弧线弦高h2为(0.15～0.40)e，弦长m2为(0.10～0.25)b；

其中，e为搅拌叶周向厚度，b为搅拌叶轴向垂直高度。

2.根据权利要求1所述铁水全域冲击混合长寿命搅拌器，其特征在于：所述搅拌叶(3)的平均搅拌直径d与铁水罐平均直径D之比d/D为0.37～0.4，搅拌叶(3)的轴向垂直高度b与搅拌叶平均搅拌直径d之比b/d为0.65～0.70。

3.根据权利要求1所述铁水全域冲击混合长寿命搅拌器，其特征在于：所述搅拌叶上部迎铁面(4.1)和上部背铁面(4.2)的正向螺旋面与外侧面(3.3)的螺旋交线导程角α为67.5°，搅拌叶下部迎铁面(6.1)和下部背铁面(6.2)的反方螺旋面与外侧面(3.3)的螺旋交线导程角β比α小0～15°。

4.根据权利要求1所述铁水全域冲击混合长寿命搅拌器，其特征在于：所述上部迎铁面(4.1)的轴向垂直高度与下部迎铁面(6.1)的轴向垂直高度比为1:1～1:1.1或者为1:1.1～1:1，上部背铁面(4.2)的轴向垂直高度与下部背铁面(6.2)的轴向垂直高度比为1:1～1:1.1或者为1:1.1～1:1。

5.根据权利要求1所述铁水全域冲击混合长寿命搅拌器，其特征在于：所述搅拌叶(3)由搅拌叶耐火浇注料衬包裹搅拌叶芯组成，其中，搅拌叶芯由垂直焊接在搅拌轴(2)表面的多根金属棒(7)和焊接在金属棒(7)外表面的V形锚固件(8)构成，多根金属棒(7)沿搅拌叶(3)厚度中心面与搅拌轴(2)外表面交线等垂直高度间隔分布，V形金属锚固件(8)均匀焊接分布在金属棒(7)外侧面与顶端面。

6.根据权利要求5所述铁水全域冲击混合长寿命搅拌器，其特征在于：所述金属棒(7)直径

为50～100mm，相邻金属棒(7)中心线垂直间隔距离L为(1.5～2.5)

7.根据权利要求5所述铁水全域冲击混合长寿命搅拌器，其特征在于：每片所述搅拌叶(3)的搅拌叶芯中的多根金属棒(7)形成的轮廓线与搅拌叶(3)的轮廓线一致。

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