铁水KR搅拌脱硫装置与搅拌工艺协同优化设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111748668A(43)申请公布日2020.10.09(21)申请号202010531801.6G06F111/06(2020.01)(22)申请日2020.06.11G06F119/14(2020.01)(71)申请人武汉钢铁有限公司地址430083湖北省武汉市青山区厂前2号门股份公司机关(72)发明人欧阳德刚杨新泉邓品团陈超沈继胜朱善合孙伟朱万军杨成威刘婳(74)专利代理机构武汉开元知识产权代理有限公司42104代理人胡镇西张继巍(51)Int.Cl.C21C1/02(2006.01)C21C7/064(2006.01)G06F30/17(2020.01)权利要求书4页说明书14页附图1页(54)发明名称铁水KR搅拌脱硫装置与搅拌工艺协同优化设计方法(57)摘要本发明公开了一种铁水KR搅拌脱硫装置与搅拌工艺协同优化方法，根据转炉炼钢容量，确定铁水罐铁水额定装载量W、铁水罐平均直径D、铁水深度H和铁水罐自由空间高度h‑五个设计参数协同优化计算范围设定‑搅拌漩涡深度ΔH1和漩涡液面涌起高度ΔH2动力学条件过程参数的计算‑旋涡面与搅拌器叶片上表面相交圆半径rb动力学条件过程参数的计算‑搅拌混合特性优化准则建立‑搅拌装置结构参数与工艺参数协同计算‑搅拌装置结构参数与工艺参数协同优化。到达强化脱硫剂搅拌混合分散特性、改善铁水搅拌脱硫反应动力学条件、稳定铁水脱硫效果、缩短脱硫搅拌时间、提高铁水KR搅拌脱硫技术经济指标等综合目标。CN111748668ACN111748668A权利要求书1/4页1.一种铁水KR搅拌脱硫装置与搅拌工艺协同优化方法，其特征在于：包括以下步骤：1)根据转炉炼钢容量，确定铁水罐铁水额定装载量W、铁水罐平均直径D、铁水深度H和铁水罐自由空间高度h；2)五个设计参数协同优化计算范围设定为(1)搅拌器插入深度F为：F＝(0.4～0.6)×H(2)搅拌器转速N为：60～150rpm(3)搅拌器叶轮直径d为：d＝(0.34～0.42)×D(4)搅拌器叶片有效高度b为：b＝(0.55～0.75)×d(5)搅拌器叶片数量np为3～4片；3)搅拌漩涡深度ΔH1和漩涡液面涌起高度ΔH2动力学条件过程参数的计算4)旋涡面与搅拌器叶片上表面相交圆半径rb动力学条件过程参数的计算5)搅拌混合特性优化准则建立(1)旋涡面与搅拌器叶片上表面相交圆半径rb的优化准则为rc≤rb＜rs；(2)搅拌漩涡深度ΔH1和搅拌漩涡面涌起高度△H2优化准则为：ΔH1/H比值≤0.9、ΔH1/F≥1.1和h≦ΔH2+0.5m；(3)对于铁水罐额定转载量W≤200t的铁水罐，搅拌器叶片数量np为3片，对于铁水罐额定转载量W＞200t的铁水罐，搅拌器叶片数量np为4片；6)搅拌装置结构参数与工艺参数协同计算根据步骤3)和步骤4)的计算以及步骤1)中的额定铁水量和铁水罐相关结构参数，根据步骤2)中五个设计参数的计算范围设定，通过其中1个参数变化，其它4个参数固定不变，计算获得在4个固定参数条件下，单一变化参数对动力学条件过程参数的影响结果，通过变化参数的顺序改变以及固定参数数值的变化，获得步骤2)中5个设计参数设定范围内任意数值组合下的动力学条件过程参数计算结果；7)搅拌装置结构参数与工艺参数协同优化根据步骤6)中计算结果，按照步骤5)中的优化准则，选取对应的5个设计参数的组合系列。2.根据权利要求1所述铁水KR搅拌脱硫装置与搅拌工艺协同优化方法，其特征在于：还包括理论搅拌功率的计算根据搅拌功率计算公式(9)，根据步骤7)中五个设计参数的协同优化设计结果，计算不同搅拌装置结构参数与搅拌工艺参数组合条件下的理论搅拌功率；3式中：Ω为理论搅拌功率(W)，Np为功率准数(量纲为1)，ρ为铁水密度(kg/m)，N为搅拌器转速(rpm)，d为搅拌器旋转直径(m)对于铁水KR搅拌脱硫常用的3叶或4叶搅拌器，在保持搅拌叶片上端面与液面距离相同的条件下，按照叶片数量np与叶片高度b0的乘积相等则搅拌功率也相等的原则进行功率准数Np的修正，对于三叶搅拌器，公式中的b＝(3/2)b0，对于四叶搅拌器，b＝2b0，其中，b0为三叶或四叶搅拌器的叶片高度，功率计算时对于3叶与4叶搅拌器的液面高度分别为H+b0和H+2CN111748668A权利要求书2/4页2b0，相应的搅拌器插入深度为F+0.5b0和F+b0。3.根据权利要求2所述铁水KR搅拌脱硫装置与搅拌工艺协同优化方法，其特征在于：还包括搅拌电机的选型根据理论搅拌功率Ω，采用公式(14)进行经验修正，获得搅拌电机功率ΩdΩd＝K×Ω÷η……(14)Ωd为搅拌电机功率(W)，K为经验修正系数，取5.51，η为机械传动效率，取0.8；根据电机型号，按照