[实用新型]轻质高强加热炉耐火材料炉衬结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及轧钢加热炉炉墙结构，具体涉及一种轧钢加热炉炉墙耐火材料炉衬结构。

背景技术

目前国内轧钢加热炉炉墙由护炉钢板壳和耐火材料炉衬组成，其中，耐火材料炉衬由绝热层、隔热层和工作层组成的复合结构。根据相关资料报道以及实际生产用轧钢加热炉耐火材料炉衬结构，炉衬绝热层一般采用硅酸钙板或陶瓷纤维板制备，隔热层耐用轻质耐火砖砌筑，主要有轻质粘土砖与轻质高铝砖，工作层采用重质耐火浇注料制备，主要有低水泥浇注料和粘土浇注料，如文献“肖海东，轧钢蓄热式加热炉炉型及关键设备的设计选择，钢铁技术，2011，No6”、“冯洲，步进式加热炉炉衬施工与烘烤，科学时代，2013，No2”、“宋艳华，加热炉耐火材料应用，价值工程，2012，No2”、“陈应中、严连，轧钢加热炉浇注料复合炉衬，冶金能源，1997，No2”。尽管加热炉炉墙设计严格按照GB/T16618-1996《工业炉窑保温技术通则》设计，炉墙外表面温度理论上能够满足通则要求，但实际生产中炉墙外表面温度均高于理论设计值；究其原因主要有耐火材料性能与砌筑质量方面的原因，还有炉衬耐火材料复合层的结构设计原因，尤其是蓄热式加热炉，由于其特殊燃烧器结构及其脉冲换向燃烧控制方式，导致浇注料工作层热震裂纹，高温炉气穿透浇注料层裂纹与隔热层轻质耐火砖砖缝直抵绝热层，引起陶瓷纤维板或硅酸钙板高温收缩、粉化与烧结，不仅绝热层缺损与功能丧失，炉墙外表面显著超温，同时引起炉墙护炉钢板变形、焊缝开裂，甚至钢板烧蚀，导致炉墙串气冒火。针对上述普遍存在的加热炉炉墙外表面温度偏高、隔热性能差、气密性不严等时机问题，中国专利“周京文、王洋，高强轻质保温加热炉整体炉墙，申请号为200920029262.5”公开了一种炉墙整体结构，主要由护炉钢板、耐火纤维层、高强轻质保温浇注料层与低水泥浇注料层构成，耐火纤维层与低水泥浇注料层之间设置有高强轻质保温浇注料层，与常规加热炉炉墙结构相比，通过高强轻质保温浇注料提高炉墙的保温隔热性能与气密性，达到降低炉墙外表面温度、遏制炉墙耐火材料裂纹串气的目的。然而，根据常规轻质耐火浇注料的一般理化性能报道，浇注料开口气孔率高、高温以收缩，难以阻断炉墙高温炉气贯穿通道，因而高温炉气贯穿炉衬引起的陶瓷纤维高温结晶收缩与粉化问题仍不能避免，尤其是热震频繁的蓄热式加热炉。为此，文献“肖海东，轧钢蓄热式加热炉炉型及关键设备的设计选择，钢铁技术，2011，No6”提出了在炉墙设计时炉墙耐火材料炉衬结构应该进行一些调整，但具体调整方式，还需进一步研究和摸索，以期找到一种更合适的加热炉炉墙耐火材料组合方式。比如采取加厚保温层厚度、工作层贴高温耐火纤维等措施。

对于高温轧钢加热炉，炉内辐射传热是决定炉内钢坯加热质量、产量以及加热炉热效率的关键因素，为此，国内外开展了大量的研究，开发了红外辐射涂料技术，并在实际生产中广泛应用，但由于炉内复杂成分气氛以及粉尘的物理化学作用，涂料辐射性能老化衰减速度快，涂层剥落严重，有效作用时间短。针对这一问题，国内学者开发了以炉衬内表面粘贴凸起物为特征的强化炉内辐射传热技术，文献“李治岷、魏玉文，工业加热炉窑节能的新途径—黑体强化辐射传热节能的新机理，热处理技术与装备，2008年，No2”报到了凸出炉壁或凹入炉壁黑体元件的炉内辐射传热强化机理，并在实际生产中取得了节能20～30％的优良效果；此外，中国专利“陈颖通、高蓄热强辐射筑炉内衬材料及其加热炉窑，申请号为201110210061.7”公开了一种高蓄热强辐射筑炉内衬材料及其加热炉窑，采用微孔加储热添加剂的双重结构，制备四方型砖或空腔形状异形预制件砌筑材料，其中，空腔形状异形预制件的空腔长径比为1︰3～7，并安装于正对受热体的炉墙部位，形成红外线的定向发射。根据实际生产考察，发现粘贴在炉壁表面的凸起或凹入辐射元件尺度大、易脱落，影响了实际节能效果。由此可见，如何低成本长期稳定提高炉壁黑度仍需持续研究。

综合上述可见，对于轧钢加热炉的炉墙保温隔热及其气密性方面，国内外做了大量的研究，但仍未在实际生产中达到炉墙规范设计要求，尤其是蓄热式加热炉，导致炉墙热损失增大、串气冒火时常出现、炉墙破损严重等问题。对于轧钢加热炉炉壁辐射传热强化节能技术，虽然国内外开展了大量的研究，但仍存在使用性能不稳定、有效服役周期短、剥落损毁严重等问题，导致加热炉节能效果持续下降，为此，有必要进一步开展轧钢加热炉炉墙结构优化与辐射传热强化技术研究。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述加热炉炉墙现有技术存在的不足，提供一种轧钢加热炉炉墙耐火材料炉衬结构，该结构具有隔热性能与气密性能优良、炉内辐射传热强化、施工简单、炉墙整体使用寿命长等优点。