本实用新型属于铁水预处理技术领域，具体涉及一种可冷却的喷吹搅拌复合铁水脱硫的搅拌装置。
背景技术：
随着社会发展，对钢铁品质要求的不断提高，铁水脱硫已成为钢铁生产必不可少的环节之一。机械搅拌脱硫和喷吹脱硫是目前铁水脱硫的两种主要方法：机械搅拌脱硫法是将一个外衬耐火材料的搅拌头浸入到铁水罐内，由驱动装置驱动其旋转，从而搅动铁水，促进铁水与脱硫剂发生脱硫反应，达到铁水脱硫的目的；这种脱硫法脱硫效果好、生产成本低、处理时间短，但是铁水温降大，铁损量大。喷吹脱硫法是利用高压气体作为载体将脱硫剂由喷枪喷入铁水中，载气同时起到搅拌铁水的作用，使脱硫剂和铁水混合进行脱硫；喷吹脱硫法设备投资费用低，铁水温降小，铁损量小，但是动力学条件差，脱硫剂与铁水不能充分反应，脱硫剂利用率低，脱硫剂单耗成本高。因此，为了满足现代生产的需要，有必要对铁水脱硫的方法作进一步地研究。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种可冷却的喷吹搅拌复合铁水脱硫的搅拌装置。
本实用新型采用的技术方案为：一种可冷却的喷吹搅拌复合铁水脱硫的搅拌装置，包括升降框架、旋转驱动系统、传动轴、搅拌头、粉气管和冷气管，所述升降框架由升降驱动系统驱动，可在垂直方向上升降并锁紧；所述旋转驱动系统安装于升降框架上，并可随升降框架共同升降；所述旋转驱动系统的驱动端与传动轴的上端相连；所述传动轴垂直布置，传动轴的下端与搅拌头相连，并可在旋转驱动系统的驱动下带动搅拌头旋转；所述传动轴和搅拌头均为内部中空结构，所述粉气管同轴配设与冷气管的内部，且二者自传动轴内部轴向延伸至搅拌头的内底部；所述粉气管的入口与外设的脱硫剂粉气供应管道连通，粉气管的出口与外界连通；粉气管外壁与冷气管内壁之间的间隙形成进气通道，冷气管外壁与传动轴或搅拌头内壁之间的间隙形成出气通道，进气通道的底部与出气通道连通，且出气通道的上部出口与外界连通。
按上述方案，所述搅拌头包括搅拌器钢芯；所述搅拌器钢芯上端的法兰通过半接手与传动轴的下端相连，所述粉气管和冷气管自传动轴的上端穿入，二者共同延伸至搅拌器钢芯的下端且粉气管自搅拌器的下端伸出；搅拌器钢芯的下部及粉气管伸出搅拌器钢芯的部分均外部包覆有耐火材料，耐火材料内设与粉气管连通的粉气出口通道，粉气出口通道的一端与粉气管连通，粉气出口通道的另一端与外界连通；所述冷气管的下端开设有连通进气通道和出气通道的侧孔。
按上述方案，在下部粉气管的下部垂直对称布置有两个粉气出口通道，两个粉气出口通道与下部粉气管形成t型通道，脱硫剂粉气由这两个粉气出口通道喷出。
按上述方案，冷气管包括相互连接的上部冷气管和下部冷气管，其中上部冷气管设于传动轴内，下部冷气管设于搅拌器钢芯内；在下部冷气管的底部开有连通进气通道和出气通道的侧孔；在上部冷气管与下部冷气管的连接处密封处理。
按上述方案，粉气管包括相连的上部粉气管和下部粉气管，其中上部粉气管设于上部冷气管内，下部粉气管套在下部冷气管内；在上部粉气管与下部粉气管的连接处密封处理。
按上述方案，所述升降框架为钢结构框架，由升降驱动系统驱动，可根据铁水脱硫工艺要求，在垂直方向自由升降并锁紧，该技术为现有技术，这里不作赘述。在升降框架上沿高度方向间隔设上层钢平台、中层钢平台和下层钢平台；所述旋转驱动系统包括安装于上层钢平台上的旋转驱动电机，以及安装于中层钢平台上的旋转驱动减速机，旋转驱动电机的电机轴、旋转驱动减速机的电机轴及传动轴依次相连。
按上述方案，所述传动轴为中空的长轴型结构，垂直布置；传动轴与分别设于上轴承座内和下轴承座内的轴承适配，且由二者支撑；其中，上轴承座安装于下层钢平台上，下轴承座设于支撑钢管内，支撑钢管固定于下层钢平台的底部。
按上述方案，传动轴的上部配置有滑环，滑环的下部与上轴承座相连；传动轴的下端套设于半接手内且与半接手键连接；半接手的下部通过螺栓与搅拌器钢芯的上端相连。
按上述方案，所述滑环为中空圆筒型结构，滑环的内侧壁沿轴线方向间隔开设自上而下的环形通道一、环形通道二和环形通道三，环形通道一、环形通道二和环形通道三分别对应设有粉气入口、冷却空气入口、冷却空气出口；每个环形通道对应一个连通的垂直通道，也即三者分别对应垂直通道一、垂直通道二和垂直通道三，各垂直通道沿高度方向间隔开设于传动轴上；粉气入口、环形通道一、垂直通道一、粉气管四者依次连通，冷却空气入口、环形通道二、垂直通道二、进气通道四者依次连通，出气通道、垂直通道三、环形通道三、冷却空气出口四者依次连通。
按上述方案，传动轴上的各垂直通道与滑环上的环形通道之间密封处理。
本实用新型的有益效果为：本实用新型以机械搅拌脱硫为基础，保留了机械搅拌脱硫装置的主体功能及结构，在其冷气管内置入粉气管，脱硫效果好、生产成本低，同时将脱硫剂运用气体输送的方式，通过搅拌头的内腔将脱硫剂运送至铁水内部，延长脱硫剂在铁水中的上浮路径和停留时间，从而提高脱硫剂的利用率、降低铁损，进一步提高了脱硫效率；本实用新型在传动轴及搅拌器钢芯内设冷气管，工作时通冷气冷却，保护搅拌头钢芯，延长其使用寿命；本实用新型结构设计合理，优化各通道的结构及密封性能，可行性好，可靠性高；本实用新型设备投入成本相对于机械搅拌脱硫搅拌装置无大幅增加，而投资收益明显提高，尤其适用于大吨位铁水脱硫工艺，经济效益显著。
附图说明
图1为本实用新型一个具体实施例的结构示意图。
图2为本实施例中的a处放大图。
图3为本实施例中的b处放大图。
图4为本实施例中的c处放大图。
图5为本实施例中的d处放大图。
图中标记说明：1-升降框架，2-旋转驱动电机，3-联轴器一，4-旋转驱动减速机，5-联轴器二，6-传动轴，7-滑环，8-上部轴承座，9-上部冷气管，10-上部粉气管，11-下部轴承座，12-键，13-半接手，14-搅拌头钢芯，15-下部冷气管，16-下部粉气管，17-粉气出口通道，18-搅拌头耐材，19-粉气入口，20-冷却空气入口，21-冷却空气出口，22-环形通道一，23-垂直通道一，24-环形通道二，25-垂直通道二，26-环形通道三，27-垂直通道三，28-密封圈一，29-粉气管密封头，30-密封圈二，31-冷气管密封头，32-密封圈三，33-轴承，34-密封圈四，35-卡板，36-翼板一，37-螺母，38-密封板一，39-盖板，40-冷气管密封槽，41-密封圈五，42-翼板二，43-密封板二，44-密封圈六，45-粉气管密封槽，46-冷气管侧孔，47-堵头一，48-堵头二，49-支撑钢管，50-连接螺栓。
具体实施方式
为了更好地理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步地描述。
如图1所示的一种带冷却的喷吹搅拌复合铁水脱硫的搅拌装置，包括升降框架1、旋转驱动系统、传动轴6、搅拌头、粉气管和冷气管，所述升降框架1由升降驱动系统驱动，可在垂直方向上升降并锁紧；所述旋转驱动系统安装于升降框架1上，并可随升降框架1共同升降；所述旋转驱动系统的驱动端与传动轴6的上端相连；所述传动轴6垂直布置，传动轴6的下端与搅拌头相连，并可在旋转驱动系统的驱动下带动搅拌头旋转；所述传动轴6和搅拌头均为内部中空结构，所述粉气管同轴配设与冷气管的内部，且二者自传动轴6内部轴向延伸至搅拌头的内底部；所述粉气管的入口与外设的脱硫剂粉气供应管道连通，粉气管的出口与外界连通；粉气管外壁与冷气管内壁之间的间隙形成进气通道，冷气管外壁与传动轴6或搅拌头内壁之间的间隙形成出气通道，进气通道的底部与出气通道连通，且出气通道的上部出口与外界连通。本实施例中，冷气管包括相互连接的上部冷气管9和下部冷气管15，其中上部冷气管9设于传动轴6内，下部冷气管15设于搅拌器钢芯14；粉气管包括上部粉气管10和下部粉气管16，其中上部粉气管10设于上部冷气管9内，下部粉气管16套在下部冷气管15内。
本实用新型中，所述升降框架1为钢结构框架，由升降驱动系统驱动，可根据铁水脱硫工艺要求，在垂直方向自由升降并锁紧，该技术为现有技术，这里不作赘述。在升降框架1上沿高度方向间隔设上层钢平台、中层钢平台和下层钢平台；所述旋转驱动系统包括安装于上层钢平台上的旋转驱动电机2，以及安装于中层钢平台上的旋转驱动减速机4，旋转驱动电机2的电机轴通过联轴器一3与旋转驱动减速机4的电机轴相连，旋转驱动减速机4的电机轴通过联轴器二5与传动轴6的上端相连。
本实用新型中，所述传动轴6为中空的长轴型结构，垂直布置；传动轴6与分别设于上轴承33座内和下轴承33座内的轴承33适配，且由二者支撑；其中，上轴承33座安装于下层钢平台上，下轴承33座设于支撑钢管49内，支撑钢管49固定于下层钢平台的底部，且传动轴6自支撑钢管49内穿出后与搅拌器钢芯14相连；为了防止灰尘进入轴承33，下部轴承座11的两端分别设置密封圈三32。本实施例中，上部轴承座6与下部轴承座11通过支撑钢管49连成一体，共同固定在升降框架1的下层钢平台上，实现对传动轴6的支撑。传动轴6的上部配置有滑环7，滑环7的下部通过螺栓与上轴承33座相连。传动轴6的下端套设与半接手13内且与半接手13键12连接(键12设置在传动轴6与半接手13之间用于传递扭矩)，键12的下端设有盖板39；半接手13的下部通过螺栓与搅拌器钢芯14的上端相连。
本实用新型中，所述滑环7为中空圆筒型结构，滑环7的底部与上部轴承座6螺栓连接；滑环7的内侧壁沿轴线方向间隔开设自上而下的环形通道一22、环形通道二24和环形通道三26，环形通道一22、环形通道二24和环形通道三26分别对应设有粉气入口19、冷却空气入口20、冷却空气出口21；每个环形通道对应一个连通的垂直通道，也即上述三者分别对应垂直通道一23、垂直通道二25和垂直通道三27，各垂直通道沿高度方向间隔开设于传动轴6上；粉气入口19、环形通道一22、垂直通道一23、粉气管四者依次连通，冷却空气入口20、环形通道二24、垂直通道二25、进气通道四者依次连通，出气通道、垂直通道三27、环形通道三26、冷却空气出口21四者依次连通。传动轴6上的各垂直通道与滑环7上的环形通道之间密封处理以防止发生泄漏，具体地，在每个环形通道之间以及上下两端分别设密封圈一28，共设置了八个密封圈一28；在上部粉气管10的顶部设有粉气管密封头29，在粉气管密封头29外壁上设有两个密封圈二30，用于防止垂直通道一23与垂直通道二25之间的泄漏；在上部冷气管9的顶部设有冷气管密封头31，在冷气管密封头31外壁上设有两个密封圈三32，用于防止垂直通道二25与垂直通道三27之间的泄漏(如图2所示)。
本实用新型中，所述搅拌头包括搅拌器钢芯14；所述搅拌器钢芯14上端的法兰通过半接手13与传动轴6的下端相连，所述粉气管和冷气管自传动轴6的上端穿入，二者共同延伸至搅拌器钢芯14的下端且粉气管自搅拌器的下端伸出；搅拌器钢芯14的下部及粉气管伸出搅拌器钢芯14的部分均外部包覆有耐火材料18，耐火材料18内设与粉气管连通的粉气出口通道17，粉气出口通道17的一端与粉气管连通，粉气出口通道17的另一端与外界连通；所述冷气管的下端开设有连通进气通道和出气通道的侧孔。本实施例中，在下部粉气管16的下部垂直对称布置有两个粉气出口，两个粉气出口通道17与下部粉气管16形成t型通道，脱硫剂粉气由这两个粉气出口通道17喷出；下部粉气管16的底部焊接堵头二48。本实施例中，搅拌器钢芯14法兰以下的部分、下部粉气管16下露出搅拌器钢芯14的部分，以及粉气出口通道17均由耐火材料18包覆，且耐火材料18自上而下逐渐加厚，抵御搅拌过程中铁水的侵蚀，满足搅拌头的使用寿命需求。
本实用新型中，冷气管包括相互连接的上部冷气管9和下部冷气管15，其中上部冷气管9设于传动轴6内，下部冷气管15设于搅拌器钢芯14内；在上部冷气管9的下部设置3～5块翼板一36，它均匀焊接与上部冷气管9的外侧。卡板35为圆盘形结构，对应翼板一36的部位有凹槽，翼板一36卡在相应凹槽内，并通过连接螺栓50固定在传动轴6上，从而实现与传动轴6同步转动。螺母37为特制外径螺母，拧与传动轴6上，用于支撑翼板一36及上部冷气管9(如图4所示)。在下部冷气管15的底部开有2～3个冷气管侧孔46(也即上述的连通进气通道和出气通道的侧孔)，用于冷却空气从进气通道返回出气通道后排出，从而起到冷却搅拌头钢芯14的效果(如图5所示)。在上部冷气管9与下部冷气管15的连接处密封处理：下部冷气管15的顶部设置冷气管密封槽40，在密封槽内布置有两层密封圈五41，用于密封上部冷气管9与下部冷气管15的连接处。在下部冷气管15的外侧壁上设有6～8个翼板二42，与搅拌头钢芯14相应处的凹槽配合，其作用是确保下部冷气管15与搅拌头钢芯14同步转动(如图4所示)。
本实用新型中，粉气管包括上部粉气管10和下部粉气管16，其中上部粉气管10设于上部冷气管9内，下部粉气管16套在下部冷气管15内。在下部粉气管16的下端垂直对称布置有两个方向相反的粉气出口通道17，并在粉气出口通道17底部焊接堵头，两个粉气出口通道17与下部粉气管16形成t型通道，脱硫剂粉气由脱硫剂粉气供应管道进入，依次经过上部粉气管10和下部粉气管16后，从两个粉气出口通道17喷出。在上部粉气管10与下部粉气管16的连接处密封处理：下部粉气管16的顶部设置粉气管密封槽45，在密封槽内侧面设置密封圈六44用于密封上部粉气管10与下部粉气管16的连接处，同时在粉气管密封槽45的顶部设置密封板二43，支撑上部粉气管10的同时进一步密封上部粉气管10与下部粉气管16的连接处(如图4所示)。堵头一47焊接于下部粉气管16外侧壁与搅拌头钢芯14的中空内侧壁之间，起到密封冷却通道的作用。
实用新型具体实现了喷吹法和搅拌法复合后搅拌装置上所需要各种功能，如搅拌器的旋转驱动、以及在搅拌器旋转过程中脱硫剂粉气的输入、粉气通道的设置、冷却通道的设置、以及各个连接处的动密封设计等。本实用新型的工作原理为：
1、搅拌装置整体安装，根据脱硫工艺要求，当搅拌装置不需要工作时，升降框架1上升至高位并锁定；当搅拌装置需要工作时，升降框架1下降至低位并锁定，然后才能启动旋转驱动电机2。
2、旋转驱动电机2通过联轴器一3带动旋转驱动减速机4，旋转驱动减速机4为行星齿轮减速机，体积较小，并具有较大的减速比，能达到搅拌所需要的转速和旋转力矩。
3、搅拌头钢芯14、下部粉气管16、粉气出口为固定在一起的整体，它们外部由搅拌头耐材包覆，共同构成搅拌头，通过传动轴6、联轴器二5与旋转驱动减速机4相连，在旋转驱动电机22的驱动下进行旋转运动，达到机械搅拌铁水的目的。
4、在机械搅拌过程中，传动轴6同步转动，滑环7固定在上部轴承座6上与下层钢平台保持静止，脱硫剂粉气通过滑环7上的粉气入口19进入环形通道一22中，环形通道一22始终与传动轴6上的垂直通道一23保持相通，并由密封圈一28将连接处密封；脱硫剂粉气通过垂直通道一23进入到上部粉气管10内部，并由粉气管密封头29和密封圈二30将上部粉气管10与传动轴6中空内壁处密封，防止粉气进入其它通道；脱硫剂粉气由上部粉气管10进入到下部粉气管16内部，最后由下部粉气管16底部的两个粉气出口通道17喷出，进入铁水中。当搅拌头旋转时，下部粉气管16随搅拌头一同旋转，上部粉气管10则保持相对静止，下部粉气管16与上部粉气管10连接处通过密封圈六44和密封板二43进行密封。
5、在机械搅拌过程中，除了要喷入脱硫剂粉气外，为了保护搅拌头钢芯14，延长其使用寿命，一般需要通入冷却空气进行冷却。冷却空气通过滑环7上的冷却空气入口20进入环形通道二24中，环形通道二24始终与传动轴6上的垂直通道二25保持相通，并由密封圈一28将连接处密封；冷却空气通过垂直通道二25进入到上部冷气管9内部，并由冷气管密封头31和密封圈三32将上部冷气管9与传动轴6中空内壁处密封，防止冷却气体进入其它通道；冷却空气由上部冷气管9进入到下部冷气管15内，然后通过下部冷气管15底部的冷气管侧孔46进入出气通道中，再一路向上，经过垂直通道三27、环形通道三26，最后由冷却空气出口21排出。下部冷气管15通过翼板二42与搅拌头钢芯14卡槽固定同步转动，上部冷气管9通过翼板一36、卡板35与传动轴6固定同步转动，下部冷气管15与上部冷气管9之间通过密封圈五41进行静密封。在冷却气出口通道上，由密封板一38密封住传动轴6与键12之间的缝隙。
最后应说明的是，以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
1.一种可冷却的喷吹搅拌复合铁水脱硫的搅拌装置，其特征在于，包括升降框架、旋转驱动系统、传动轴、搅拌头、粉气管和冷气管，所述升降框架由升降驱动系统驱动，可在垂直方向上升降并锁紧；所述旋转驱动系统安装于升降框架上，并可随升降框架共同升降；所述旋转驱动系统的驱动端与传动轴的上端相连；所述传动轴垂直布置，传动轴的下端与搅拌头相连，并可在旋转驱动系统的驱动下带动搅拌头旋转；所述传动轴和搅拌头均为内部中空结构，所述粉气管同轴配设与冷气管的内部，且二者自传动轴内部轴向延伸至搅拌头的内底部；所述粉气管的入口与外设的脱硫剂粉气供应管道连通，粉气管的出口与外界连通；粉气管外壁与冷气管内壁之间的间隙形成进气通道，冷气管外壁与传动轴或搅拌头内壁之间的间隙形成出气通道，进气通道的底部与出气通道连通，且出气通道的上部出口与外界连通。
2.如权利要求1所述的可冷却的喷吹搅拌复合铁水脱硫的搅拌装置，其特征在于，所述搅拌头包括搅拌器钢芯；所述搅拌器钢芯上端的法兰通过半接手与传动轴的下端相连，所述粉气管和冷气管自传动轴的上端穿入，二者共同延伸至搅拌器钢芯的下端且粉气管自搅拌器的下端伸出；搅拌器钢芯的下部及粉气管伸出搅拌器钢芯的部分均外部包覆有耐火材料，耐火材料内设与粉气管连通的粉气出口通道，粉气出口通道的一端与粉气管连通，粉气出口通道的另一端与外界连通；所述冷气管的下端开设有连通进气通道和出气通道的侧孔。
3.如权利要求2所述的可冷却的喷吹搅拌复合铁水脱硫的搅拌装置，其特征在于，在下部粉气管的下部垂直对称布置有两个粉气出口通道，两个粉气出口通道与下部粉气管形成t型通道，脱硫剂粉气由这两个粉气出口通道喷出。
4.如权利要求2所述的可冷却的喷吹搅拌复合铁水脱硫的搅拌装置，其特征在于，冷气管包括相互连接的上部冷气管和下部冷气管，其中上部冷气管设于传动轴内，下部冷气管设于搅拌器钢芯内；在下部冷气管的底部开有连通进气通道和出气通道的侧孔；在上部冷气管与下部冷气管的连接处密封处理。
5.如权利要求4所述的可冷却的喷吹搅拌复合铁水脱硫的搅拌装置，其特征在于，粉气管包括相连的上部粉气管和下部粉气管，其中上部粉气管设于上部冷气管内，下部粉气管套在下部冷气管内；在上部粉气管与下部粉气管的连接处密封处理。
6.如权利要求2所述的可冷却的喷吹搅拌复合铁水脱硫的搅拌装置，其特征在于，所述升降框架为钢结构框架，由升降驱动系统驱动，可根据铁水脱硫工艺要求，在垂直方向自由升降并锁紧；在升降框架上沿高度方向间隔设上层钢平台、中层钢平台和下层钢平台；所述旋转驱动系统包括安装于上层钢平台上的旋转驱动电机，以及安装于中层钢平台上的旋转驱动减速机，旋转驱动电机的电机轴、旋转驱动减速机的电机轴及传动轴依次相连。
7.如权利要求6所述的可冷却的喷吹搅拌复合铁水脱硫的搅拌装置，其特征在于，所述传动轴为中空的长轴型结构，垂直布置；传动轴与分别设于上轴承座内和下轴承座内的轴承适配，且由二者支撑；其中，上轴承座安装于下层钢平台上，下轴承座设于支撑钢管内，支撑钢管固定于下层钢平台的底部。
8.如权利要求7所述的可冷却的喷吹搅拌复合铁水脱硫的搅拌装置，其特征在于，传动轴的上部配置有滑环，滑环的下部与上轴承座相连；传动轴的下端套设于半接手内且与半接手键连接；半接手的下部通过螺栓与搅拌器钢芯的上端相连。
9.如权利要求8所述的可冷却的喷吹搅拌复合铁水脱硫的搅拌装置，其特征在于，所述滑环为中空圆筒型结构，滑环的内侧壁沿轴线方向间隔开设自上而下的环形通道一、环形通道二和环形通道三，环形通道一、环形通道二和环形通道三分别对应设有粉气入口、冷却空气入口、冷却空气出口；每个环形通道对应一个连通的垂直通道，也即三者分别对应垂直通道一、垂直通道二和垂直通道三，各垂直通道沿高度方向间隔开设于传动轴上；粉气入口、环形通道一、垂直通道一、粉气管四者依次连通，冷却空气入口、环形通道二、垂直通道二、进气通道四者依次连通，出气通道、垂直通道三、环形通道三、冷却空气出口四者依次连通。
10.如权利要求9所述的可冷却的喷吹搅拌复合铁水脱硫的搅拌装置，其特征在于，传动轴上的各垂直通道与滑环上的环形通道之间密封处理。
技术总结