一种强化轧钢加热炉辐射传热的预制块的制作方法

本实用新型涉及一种强化轧钢加热炉辐射传热的预制块，属于轧钢加热炉制造技术领域。

背景技术：

我国冶金产品的成本构成中，轧钢工序占整个冶金行业能耗的10％，加热炉作为轧钢工序的重要设备，占轧钢工序能耗的75～80％。轧钢加热炉炉膛内加热温度为800-1300℃，传热方式以辐射传热为主，占到总传热量的80％以上。实践证明，通过强化辐射传热，可有效提高加热炉热效率，实现节能。强化辐射传热的方法一般有两种：在加热炉炉膛内设置突出、凸起物来增加炉膛传热面积；或是通过炉膛内壁喷涂高辐射覆层材料，提高内壁表面发射率。

传统工艺中，采用浇筑炉体及在已建好或已运行的炉膛内再次安装热辐射体的做法来增加辐射传热面积，利用铆钉铆接或高温粘结等方式将辐射体与炉膛内壁连接为一体。但是，受炉体热胀冷缩及炉膛内高温烟气冲刷等影响，热辐射体容易从炉壁上脱落，且脱落后对炉膛内壁造成损伤。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种强化轧钢加热炉辐射传热的预制块，预制块面向炉膛内部的一面呈凹凸形状，可以增加炉膛传热面积；同时预制块制作时，在凹凸面可以添加高发射率材料，或涂覆高辐射覆层，使其具有高发射率；提高炉膛辐射传热效率和炉窑的工作效率。

本实用新型的技术方案如下：

一种强化轧钢加热炉辐射传热的预制块，包括基块，基块面向炉膛内部的侧面为凹凸结构，在凹凸面的表面覆有一层高辐射材料层。

优选的，所述凹凸结构包括多个凹坑。

优选的，所述凹坑的深度为10-250mm，开口最大直径为300mm。

优选的，所述凹坑与基块表面的连接处为圆弧倒角。

优选的，所述凹坑为多阶梯凹坑，多阶梯凹坑的阶梯连接处为弧形结构。

优选的，所述高辐射材料层包括氧化锆、氧化铬、棕刚玉、氧化铁、碳化硅、钛白粉成分中的一种或多种。

优选的，所述基块的外形包括四方形、六方形。

优选的，所述基块的厚度为50-800mm。

优选的，所述基块为长方体或六边体，长方体的长宽厚分别为0.5-2m、0.5-1.5m、50-500mm；六边体的六边形面面向炉膛内侧及外侧，六边形的边长为0.3-1.2m，六边体厚度为50-500mm。

优选的，所述基块包含各组分的质量分数为高铝水泥60％-90％，磷酸或磷酸盐2％-10％，水玻璃1％-5％，低水泥5％-25％。

优选的，所述基块包含有耐高温纤维，质量分数为0-1％。此设计的好处是，在基块制造过程中添加耐高温纤维，增强其结合力。

优选的，所述基块的外侧面设置有预埋螺栓，螺栓间距大于200mm，埋设深度100-200mm。此设计的好处是，采用锁母力强的粗牙螺栓，预制块吊装在炉顶通过预埋螺栓安装在顶墙的大梁上，安装过程简便快捷。

优选的，所述基块的四周侧边为斜面，倾斜角度为0-45°。此设计的好处是，在安装预制块的过程中，相邻预制块之间斜面可以形成v形楔口，用于浇灌浇注料，可以使预制块连接的更为牢固，炉体密封性更强。

本实用新型提供的预制块用来直接代替轧钢加热炉炉膛内壁，前期通过带有凸结构的专用模具生产制造，采用一体成型结构设计能够保证预制块的整体性，延长使用寿命；在面向炉膛内侧的一面涂覆一层大于基块本身发射率的高辐射材料，能够提升炉膛内壁的发射率。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型设计的预制块结构独特，实现炉膛内壁的结构改进，增加炉膛内壁的辐射传热面积和发射率。本实用新型与传统炉膛内壁相比，可将辐射传热量增加20％以上，提高了产量和减少了燃料消耗。

2、本实用新型设计的预制块实用性强，能够在筑炉过程中省去炉膛内侧模板的支设，在筑炉过程中与炉墙浇注成一个整体，结构稳固。

3、本实用新型设计的筑炉工艺综合预制结构和整体浇注两个方面优势，整体性、气密性和稳定性好；现场施工方便、快捷、使用寿命长。

附图说明

图1为本实用新型预制块的立体图；

图2为本实用新型预制块的主视截面图；

图3为图2中a部分的放大图；

图4为本实用新型预制块的俯视图(凹坑整齐排列)；

图5为本实用新型预制块的俯视图(凹坑错位排列)；

图6为本实用新型预制块的主视截面图(多阶梯凹坑)；

图7为图6的俯视图；

图8为本实用新型预制块的立体图；

图9为图8的俯视图；

图10为本实用新型预制块的主视截面图(预埋螺栓)；

图11为本实用新型预制块施工安装时的示意图；

图12为本实用新型在炉膛顶部安装预制块时底部稳定支撑的示意图；

图13为本实用新型预制块为六边体的俯视图；

其中：1、基块；2、凹坑；3、凸起；4、预埋螺栓。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本实用新型做进一步说明，但不限于此。

实施例1：

如图1至图4所示，本实施例提供一种强化轧钢加热炉辐射传热的预制块，包括基块1，基块1的一侧面为凹凸结构，在凹面结构的表面设置有一层高辐射材料层。

其中，基块的厚度为50-350mm，具体厚度的选择需根据不同的设计方案而定。基块的外形包括四方形、六方形等多边形，优选四方形，方便耐火材料制造企业生产，同时也方便施工。本实施例中基块为一正方形基块，其长宽厚为0.5m、0.5m、50mm。

凹凸结构具体为多个凹坑形态，本实施例中凹坑之间相互独立不连接，凹坑2可以成行列排布(如图4所示)，也可以成横排交错排布(如图5所示)，也可以无规则排布。凹坑的深度为10-250mm，开口最大直径为200mm，凹坑边缘与基块的连接处都是圆弧倒角(如图2和图3所示)。

整个预制块的材料组成与炉膛内壁相同，由预制块直接代替炉膛内壁，省去了炉膛内壁及内侧模板，预制块事先在耐火材料制造企业利用专用模具生产制造，后续运到筑炉现场进行施工作业。本实施例预制块中基块包含各组分的质量分数为高铝水泥60％-90％，磷酸或磷酸盐2％-10％，水玻璃1％-5％，低水泥5％-25％。

基块包含有耐高温纤维，质量分数≤1％。在基块制造过程中添加耐高温纤维，能增强其结合力。

在基块凹面结构的这面涂覆高辐射材料层，基块和凹面结构上均匀涂覆高辐射材料层，高辐射材料层包括氧化锆、氧化铬、棕刚玉、氧化铁、碳化硅、钛白粉成分中的一种或多种，可根据不同的使用需求进行选择。凹体用于扩大辐射面积，高辐射材料层用来提高发射率。

实施例2：

如实施例1所述的一种强化轧钢加热炉辐射传热的预制块，结构上的不同之处在于：本实施例中基块为一长方体基块，其长宽厚为2m、1.5m、350mm。

凹坑2为多阶梯凹坑，如图6和图7所示，本实施例中为三阶梯凹坑。采用多阶梯凹坑的结构形式，相比实施例1的凹坑而言，其进一步增大了辐射面积。

实施例3：

如实施例1所述的一种强化轧钢加热炉辐射传热的预制块，结构上的不同之处在于：本实施例中凹坑边缘为非圆形，类似梅花形，由曲折的圆弧连接而成，如图8和图9所示，可进一步增大辐射传热面积。

实施例4：

如实施例1所述的一种强化轧钢加热炉辐射传热的预制块，结构上的不同之处在于：基块的另一侧面设置有预埋螺栓，螺栓间距应大于200mm，埋设深度100-200mm。设有预埋螺栓的预制块可以吊装在炉顶，通过预埋螺栓安装在顶墙的大梁上，安装过程简便快捷。如图10所示。

实施例5：

如实施例1所述的一种强化轧钢加热炉辐射传热的预制块，结构上的不同之处在于：基块的四周侧边为斜面(如图10所示)，倾斜角度为0-45°，具体倾斜角度的选择根据施工要求来定。在安装预制块的过程中，相邻预制块之间依靠斜面可以形成v字形楔口，用于浇灌浇注料之后，可以使预制块连接的更为牢固。

实施例6：

一种利用实施例1所述的预制块浇注轧钢加热炉炉膛内壁的工艺，具体操作过程如下：

(1)根据设计方案，准备预制块，预制块事先在耐火材料制造企业内按照配料、浇注成型、养护、一面喷涂高辐射材料、烘烤等工序生产制造后，再运到筑炉现场备用；

(2)对炉膛内壁施工，用准备好的预制块代替内侧筑炉模板，预制块的凹凸面朝向炉膛内部，并与外侧模板一起进行支设固定，支设固定可采用对拉螺栓和钢管支撑的方式，外侧模板支设前先涂刷一层脱模剂；

预制块安装时，上一排和下一排的两块预制块之间的缝隙需错开，如图11所示，第二排两块预制块之间的缝隙在第一排单个预制块的中间位置，缝隙用高温粘结剂填充紧密；

(3)将带有预埋螺栓的预制块，依次吊装在炉膛顶墙的大梁上，并在炉膛内对预制块设置稳定支撑，将搅拌好的浇注料从v形楔口开始浇注(如图12所示)，炉膛顶壁浇注到覆盖预埋螺栓以上，炉膛侧壁从远离预制块的一侧即靠近外侧模板开始浇注，待浇注料凝固24小时后，将外侧模板拆除，此时预制块即成为炉膛内壁，同时与炉墙凝固为一体。

某钢铁企业建设1^#、2^#两座步进梁式加热炉，1^#加热炉采用本实用新型筑炉工艺施工，2^#加热炉采用传统筑炉工艺施工，两座加热炉的其它设计参数相同。正常生产后，两座加热炉的生产数据如下：

由以上数据得知：1^#加热炉不但热装热送率降低，而且煤气单耗减少了。综合考虑热装热送率和煤气单耗，1^#加热炉比2^#加热炉节能10.7％。利用本筑炉工艺得到的轧钢加热炉，与传统炉膛内壁相比，可将辐射传热量增加20％以上，提高了产量及减少了燃料消耗。