一种高温反应用炉体钢结构的制作方法

1.本发明涉及炉体结构技术领域，具体涉及一种高温反应用炉体钢结构。


背景技术：

2.加热炉其按照加热方式不同，初略可分为电加热、燃烧加热等，其应用范围广泛，是进行各种高温反应的必要加热设备之一。传统加热炉一般包括炉体和设置在炉体内的内衬，炉体采用钢材锻造、焊接构成，其通常在生产车间内完成组装，然后运输到现场直接进行安装。现有的加热炉在实际应用过程中主要还存在以下一些问题：
3.一、在部分大型工业应用场合，由于加热炉本身的尺寸较大，若在生产车间内先完成装配后再运输到现场，由于总体质量大、体积大，这种方式将耗费大量的人力物力；若采用装配式结构，加热炉的炉体由于长期承受高温，具有较大的高温变形风险，其装配的可靠性又需要着重考量；
4.二、大型加热炉在安装过程中，由于重量大，为了保证其稳定性，通常需要通过预埋螺栓、锚杆等对其底座进行固定，然预埋螺栓、锚杆安装时由于施工误差、基础水平度等因素的影响，往往不能保证底座的完全水平，而底座的偏差又会使得炉体倾斜，重心偏移等，使得加热炉在正常使用过程中安全风险增加；
5.三、大型加热炉的炉膛内部温度极高，尽管能够通过内衬的耐火砖阻隔一定的热量传导，但炉体总体上处于一个温度较高的状态，其容易产生变形，影响焊缝、连接件等处的应力性能，也会造成安全风险、生产风险的增加，为此如何通过一种有效的方式对炉体进行降温，也是一个亟待解决的重大问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种能够实现现场快速装配的高温反应用炉体钢结构。
7.为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种高温反应用炉体钢结构，包括由四块l形的炉壁板组合构成的方筒状的炉体、设置在炉体下端拐角部位的四个调节底座和设置在炉体外侧壁上的水冷机构；
8.所述炉壁板两侧的边沿均设置有折边，相邻两块炉壁板相对的折边内外交叠构成v形的锁定部；相邻两块炉壁板的锁定部处设置有锁紧机构，所述锁紧机构包括位于锁定部外侧的与锁定部相配合的截面呈π字形的包覆板、以及设置在锁定部内侧的截面呈梯形的嵌条；所述嵌条的外侧面上沿嵌条的长度方向均匀设置有多根中心紧固螺杆，相邻所述炉壁板的折边及包覆板上对应设置有与中心紧固螺杆相配合的中心螺杆孔，所述中心紧固螺杆穿设在中心螺杆孔内，且外端适配有中心紧固螺母；所述包覆板、折边和嵌条之间通过中心紧固螺杆和中心紧固螺母锁紧。
9.优选的，与所述包覆板两侧边相对的炉壁板上设置有侧紧固螺杆，所述包覆板两侧边设置有侧螺杆孔；所述侧紧固螺杆穿设在侧螺杆孔内，且外端适配有侧紧固螺母；所述包覆板的两侧边与炉壁板之间通过侧紧固螺杆和侧紧固螺母锁紧。
10.优选的，所述包覆板两侧边的内表面设置有沿包覆板长度方向延伸的u形卡槽，与所述u形卡槽相对的炉壁板上设置有卡接条，所述卡接条与u形卡槽相配合，所述侧紧固螺杆设置在卡接条上。
11.优选的，所述中心紧固螺杆和侧紧固螺杆均为挠性螺杆，所述挠性螺杆包括内架和套设在内架外的杆体，所述内架包括顶盘、底盘和若干根连接条；所述连接条位于顶盘和底盘之间，且绕顶盘和底盘的轴心呈环形均匀分布，连接条的两端分别与顶盘和底盘焊接；所述杆体的中心设置有杆孔，并通过杆孔套设在连接条外；所述杆体的上端与顶盘和连接条的上端焊接、杆体的下端与连接条的下端焊接。
12.优选的，所述中心紧固螺母和侧紧固螺母均为t形螺母，且t形螺母下段的上表面和上端的外侧面之间设置有三角筋板。
13.优选的，所述炉壁板靠近下端的内侧壁设置有沿炉壁板内侧壁横向延伸的内衬托板；所述内衬托板上方的炉体内侧壁上由外至内依次设置有热辐射反射层和耐火砖砌层；炉体的中心设置有相配合的炉排，所述炉排的边沿放置在内衬托板的边沿上。
14.优选的，所述折边与折边相对的表面、折边与包覆板相对的表面设置有相互啮合的沿横向延伸的键齿。
15.优选的，所述水冷机构包括设置在炉壁板外侧壁的若干道沿横向延伸的水冷槽，所述水冷槽内的两端设置有溢流短管，所述溢流短管的上端低于水冷槽的槽壁；还包括用于朝水冷槽内加入冷却水的注水组件和用于检测水冷槽内水位的检测组件。
16.优选的，所述炉壁板的外侧壁上还设置有若干道竖向的加强纵筋，所述加强纵筋与水冷槽交错；所述加强纵筋上还设置有贯通加强纵筋两侧水冷槽的过水孔。
17.优选的，所述注水组件包括朝位于最上层的一道水冷槽内注入冷却水的注水管和用于朝注水管内泵入冷却水的注水泵，所述注水泵与补水控制器电性连接；所述检测组件包括对称设置在水冷槽两侧槽壁上的一对感应电极，所述感应电极与检测器电性连接，所述检测器与补水控制器电性连接。
18.本发明的有益效果集中体现在：能够进行现场的快速装配，无需采用焊接的方式构成炉体，尤其适合在中大型加热炉中进行运用，简化了运输环节的操作、降低了运输成本，提高了炉体的装配效率。具体来说，本发明摒弃了传统的车间装配再运输方式和现场焊接装配方式，而采用锁紧机构对炉壁板进行组合装配，炉壁板与炉壁板之间通过折边叠合构成锁定部，然后再利用包覆板和嵌条对锁定部进行内外夹紧锁定，使得锁定后总体的稳定性得到提升，同时改善了传统组合方式下，组合缝附近应力薄弱的情况，使得炉体的装配稳定性和装配效率得到极大的提升。
附图说明
19.图1为本发明炉体的结构示意图；
20.图2为图1的俯视图；
21.图3为水冷槽横截面的结构示意图；
22.图4为图2中a部放大图；
23.图5为挠性螺杆的结构示意图；
24.图6为t形螺母的结构示意图；
25.图7为图1中所示结构仰视状态下的局部结构示意图；
26.图8为调节底座的俯视结构示意图；
27.图9为调节底座的主视结构示意图；
28.图10为抵挡盘的结构示意图。
具体实施方式
29.结合图1
‑
10所示的，加热炉及其具体结构，主要包括炉体0，炉体1由四块l形的炉壁板1组合构成，其整体呈方筒状。其组合的方式主要可以采用焊接或利用装配锁紧机构进行拼接锁定，对于小型炉体1而言，由于总体体积和重量有限，可选择将炉体0在厂房装配好后直接运输到生产车间进行安装。但对于中大型炉体0而言，考虑到运输环节的便捷性，通常可将炉壁板1和其他配件单独运输至现场装配，为了节省焊接耗费的工时，以及减少焊接加工误差，其最好选择采用锁紧机构进行装配，便于提高现场装配效率，节约工时。
30.本发明所述的炉体1设置在调节底座上，调节底座的作用在于方便快速的对炉体0的水平度调节，当然该调节是为对于炉体0的水平微调节，其作用主要在于谐振预埋误差、地平误差造成的微量水平度误差，修正炉头0的整体重心，以提高炉体0在整个生产过程中的安全性。除此之外，本发明还包括设置在炉体0外侧壁上的水冷机构，水冷机构主要用于对炉体0进行温度控制，防止炉体0温度过高，以对炉体0周侧的高温工况进行一定的抑制，不仅可以改善生产环境，还可以对避免炉体0配套安装的各种电子配件、阀门配件等造成高温冲击，改善总体工况。
31.从调节底座的具体结构来讲，为了配合调节底座的使用，如图7中所示，在仰视状态下可以看出，所述炉壁板1下端的拐角部位内侧壁上设置有沿炉壁板1内侧壁延伸的l形的底托板2，也就是说底托板2沿横向延伸，其弯折角度随炉壁板1，底托板2直接焊接在炉壁板1上，底托板2的下表面与炉壁板1的内表面之间设置有若干第一加强筋板12，以提高底托板2在炉壁板1上的结构稳定性，可以想见的是，炉壁板1的内表面与底托板2的上表面之间也可以焊接第二加强筋板，图中只简易的示出了第一加强筋板12的一种安装位置；在实际应用中，由于底托板2需要与调节底座相结合，故第一加强筋板和第二加强筋板可根据实际需求进行设计，其以不影响调节底座与底托板2的结合为宜，例如在调节底座上设计与第一加强筋板和第二加强筋板配合的让位缺口。所述底托板2的两端各设置有两个条形的第一连接孔3，调节底座于第一连接孔3处实现与底托板2的锁定。
32.如图8中所示，所述调节底座包括底板4，所述底板4可采用l形、类三角形等，如图8中所示底板4的总体形状即为类三角形。所述底板4的上表面倒扣设置有一条与底托板2相配合的u形槽钢5，u形槽钢5直接焊接固定在底板4上，也就是所述u形槽钢5与底板4焊接，u形槽钢5两端与第一连接孔3相对的位置均设置有连接螺栓6，连接螺栓6与第一连接孔3对应，为了进一步保证连接螺栓6在u形槽钢5上固定的稳定性，如图9中所示，所述u形槽钢5的顶面开设有与连接螺栓6的杆部相配合的通孔，所述连接螺栓6的杆部由下至上穿过通孔，连接螺栓6的头部和杆部分别与u形槽钢5焊接，这样能够提高连接螺栓6与u形槽钢5的焊接结合面积，提高其固定的强度，同时所述连接螺栓6的头部和底板4之间还设置有枕块11，通过枕块11对连接螺栓6的下端进行支撑，便于应分散、稳定的传递至底板4。
33.如图9中所示，所述连接螺栓6上适配有两组定位螺母7，定位螺母7用于锁紧底托
板2，通常每一组定位螺母7包括两个，图9中为了简化图示，每一组只示出一个，通过两个定位螺母7能够有效的确保对底托板2支撑和锁紧度。所述连接螺栓6穿过底托板2上的第一连接孔3，且底托板2位于两组定位螺母7之间。除此之外，由于加热炉为重型设备，其在车间内通常不需要进行移动，为了进一步提升其安装的稳定性，可直接采用预埋螺栓9、锚杆等将其与地面安装基础固定，也就是说，本发明的底板4直接固定在安装基础上。为了实现固定，如图8中所示，所述u形槽钢5两侧的底板4上设置有条形的第二连接孔8，第二连接孔8与预埋螺杆9相配合，预埋螺杆9穿设在第二连接孔8内，并通过固定螺母10与底板4锁紧。第二连接孔8及预埋螺杆9的具体数量，可根据炉头0的体积重量等进行灵活调整，如图8中所示，所述u形槽钢5两端内侧和外侧的底板4上分别设置有两个和三个第二连接孔8。
34.本发明先在安装基础上开挖基坑，进行预埋螺杆9的混凝土预埋处理，也就是将预埋螺杆9定位好并稳定在基坑内后，进行混凝土的浇筑；为了保证预埋螺杆9与混凝土的结合强度，所述预埋螺杆9的下端固定设置有抵挡盘13，通过抵挡盘13与混凝土块形成拉扯，实现稳定的固定，为了避免抵挡盘13下方出现混凝土空鼓，所述抵挡盘13上设置有若干连通孔14，连通孔14可便于混凝土浆流动至抵挡盘13下方。
35.待基础混凝土干透牢靠后，安装底板4，利用固定螺母10将穿设在底板上的第二连接孔内的预埋螺杆9和底板4固定好。紧接着，安装好连接螺栓6上位于下层的一组定位螺母7后，将装配好的炉体吊装移动至调节底座上，使炉壁板1上的底托板2与u形槽钢5对准，连接螺栓6穿过底托板2上的第一连接孔3，接着在连接螺栓6上安装上层的一组定位螺母7。安装到位后，根据水平需要调整各连接螺栓6上定位螺母7，利用定位螺母7修正调节炉体0整体的水平度。本发明通过这种方式，能够实现炉体0水平度的微调，克服基础水平度不足造成的影响，修正炉体0重心，提高了后续使用过程中的安全性。
36.从本发明采用锁紧机构进行装配的具体形式上来讲，结合图1、2和4所示，图中示出了各炉壁板1在集中视角下的装配的结构示意图。如图4中所示，所述炉壁板1两侧的边沿均设置有折边15，总体上看，这边15包括一个倾斜段和一个平直段，相邻两块炉壁板1相对的折边15内外交叠构成v形的锁定部。也就是说，一个炉壁板1的折边15位于外侧，另一个位于内侧，二者拼接后，就形成了一个截面类似于v形的锁定部。相邻两块炉壁板1的锁定部处设置有锁紧机构，并利用锁紧机构锁紧锁定部。
37.如图4中所示，所述锁紧机构包括位于锁定部外侧的与锁定部相配合的截面呈π字形的包覆板16、以及设置在锁定部内侧的截面呈梯形的嵌条17，通过包覆板16和嵌条17实现对折边15的夹紧锁定，由于包覆板16为π字形结构，当包覆板16安装固定后，能够有效的形成对两个折边15的横向限位，防止其在横向上发生窜动，保证装配的稳定性。对于重量较大的炉体0而言，由于各炉壁板1自身重量较大，其为了实现强度更高的纵向限止，还可以是所述折边15与折边15相对的表面、折边15与包覆板16相对的表面设置有相互啮合的沿横向延伸的键齿。通过键齿的啮合受力，使得两块连接的炉壁板1之间形成相互作用，避免下滑变形。
38.关于嵌条17与包覆板16之间的具体连接方式，本发明所述嵌条17的外侧面上沿嵌条17的长度方向均匀设置有多根中心紧固螺杆18，相邻所述炉壁板1的折边15及包覆板16上对应设置有与中心紧固螺杆18相配合的中心螺杆孔，所述中心紧固螺杆18穿设在中心螺杆孔内，且外端适配有中心紧固螺母19。所述包覆板16、折边15和嵌条17之间通过中心紧固
螺杆18和中心紧固螺母19锁紧。如图1中所示，中心紧固螺杆18和中心紧固螺母19设置有三组，其具体数量可以在满足紧固需求的情况下增加或减少。为了进一步提高连接的强度，与所述包覆板16两侧边相对的炉壁板1上设置有侧紧固螺杆21，所述包覆板16两侧边设置有侧螺杆孔。所述侧紧固螺杆21穿设在侧螺杆孔内，且外端适配有侧紧固螺母20。所述包覆板16的两侧边与炉壁板1之间通过侧紧固螺杆21和侧紧固螺母20锁紧。
39.本发明摒弃了传统的车间装配再运输方式和现场焊接装配方式，而采用锁紧机构对炉壁板1进行组合装配，炉壁板1与炉壁板1之间通过折边15叠合构成锁定部，然后再利用包覆板16和嵌条17对锁定部进行内外夹紧锁定，使得锁定后总体的稳定性得到提升，同时改善了传统组合方式下，组合缝附近应力薄弱的情况，使得炉体的装配稳定性和装配效率得到极大的提升。在此基础上，所述包覆板16两侧边的内表面设置有沿包覆板16长度方向延伸的u形卡槽，与所述u形卡槽相对的炉壁板1上预先焊接设置有卡接条22，所述卡接条22与u形卡槽相配合，这种情况下，所述侧紧固螺杆21可设置在卡接条22上。
40.当然，本发明所述的加热炉除其外层由炉壁板1构成的炉体0外，为了满足锁温、隔热、耐火需要，还应当包括内衬层，通常内衬层为砖砌层，其可在炉体0自身装配完毕后在其内部砌筑。为了便于进行砌筑，如图7中仰视状态下所示，炉壁板1靠近下端的内侧壁设置有沿炉壁板1内侧壁横向延伸的内衬托板28。所述内衬托板28上方的炉体0内侧壁上由外至内依次设置有热辐射反射层29和耐火砖砌层30，也就是说本发明内衬层包括热辐射反射层29和耐火砖砌层30，二者相互结合其锁温隔热效果更好。炉体0的中心设置有相配合的炉排31，所述炉排31的边沿放置在内衬托板28的边沿上，使用时炉排31作为燃料燃烧的主要场所。
41.当然，尽管设置有内衬层，其也不可能完全隔绝热量的外传，换言之也就是炉体0实质上也还是存在一定的高温，在燃烧温度较高时，由于其存在一定的热变形，当使用传统的紧固螺杆时，由于紧固螺杆挠性不佳，有可能导致炉体0的炉壁板1结合位置出现变形，影响使用。为了改善该状况，本发明的紧固螺杆可采用挠性螺杆，紧固螺杆在具有足够强度的基础上，还具有一定的挠性，用于缓冲炉体0的高温热变形。
42.如图5中所示，所述中心紧固螺杆18和侧紧固螺杆21均为挠性螺杆，所述挠性螺杆包括内架和套设在内架外的杆体23，所述内架包括顶盘24、底盘25和若干根连接条26。所述连接条26位于顶盘24和底盘25之间，且绕顶盘24和底盘25的轴心呈环形均匀分布，连接条26的两端分别与顶盘24和底盘25焊接，图中连接条26的数量只示出四根，实际上可以是更多，以确保其具有足够的强度，各连接条26之间还可以填充耐高温的弹性填料，以进一步提高其强度。所述杆体23的中心设置有杆孔，并通过杆孔套设在连接条26外，杆体的外表面开设螺纹。所述杆体23的上端与顶盘24和连接条26的上端焊接、杆体23的下端与连接条26的下端焊接。相互配套的，如图6中所示，所述中心紧固螺母19和侧紧固螺母20均为t形螺母，且t形螺母下段的上表面和上端的外侧面之间设置有三角筋板27。采用这种形式后，当发生热变形时，尽管挠性螺栓的杆体23受到的剪切力较大，但其能够通过连接条26在一定程度上的形变施放其收到的变形应力，从而防止挠性螺栓断裂，保证了连接的有效性和稳定性。
43.从本发明的水冷机构的具体形式来讲，本发明相较于传统的加热炉，通过一个极为简单的水冷降温形式实现了对炉体0降温的效果，保证炉体0的热变形量在可控范围内，同时改善了周边高温工况。具体而言，如图1中所示，所述水冷机构包括设置在炉壁板1外侧
壁的若干道沿横向延伸的水冷槽32，水冷槽32可以一用l形钢直接与炉壁板1焊接形成，其不仅作为水冷通道，还可以起到加强筋的作用，提高炉壁板1的结构强度和稳定性，降低其变形风险。为了提高水冷槽32与炉壁板1之间的连接强度，所述水冷槽32的下表面与炉壁板1的外侧壁之间设置有三角形的槽加强筋板37。
44.所述水冷槽32内的两端设置有溢流短管33，所述溢流短管33的上端低于水冷槽32的槽壁。通过溢流短管33的设计，使得上层水冷槽32在达到额定水位后，多余的冷却水可经溢流短管33流动至下层的水冷槽32，提高了补水的可操作性。当然，还包括用于朝水冷槽32内加入冷却水的注水组件和用于检测水冷槽32内水位的检测组件。
45.上文中提到，由于遗留短管33的存在，上层水冷槽32中的冷却水可依次补入下层的水冷槽32，故本发明所述注水组件一般只包括朝位于最上层的一道水冷槽32内注入冷却水的注水管和用于朝注水管内泵入冷却水的注水泵，所述注水泵与补水控制器电性连接，结合检测组件的检测，本发明通过补水控制器实现对注水泵的自动控制。如图3中所示，所述检测组件包括对称设置在水冷槽32两侧槽壁上的一对感应电极36，所述感应电极36与检测器电性连接，所述检测器与补水控制器电性连接。当水冷槽32内的水位达到后，两感应电极36导通，检测器检测到所有水冷槽32内的水位信号，当全部水冷槽32内的水位达标，这注水泵停止运行，否则补水控制器控制注水泵持续打水。
46.本发明通过注水组件朝水冷槽32内注入冷却水，加热炉在工作过程中，冷却水加热蒸发，能够吸收炉体0上的高温，从而使得炉体0的温度保持在一定的范围内，防止炉体温度过高。水冷槽32同时还起到横向加强筋的作用，在一定程度上提高炉体自身的结构强度，伴随着炉体温度的降低，炉体周边的生产车间内的总体高温工况得到缓解，便于其他智能化电路设备的布置和安装。
47.当然，本发明的炉壁板1上的水冷槽32作为横向加强筋，所以无需单独再设置加强横筋，但可根据需要，在所述炉壁板1的外侧壁上设置若干道竖向的加强纵筋34，所述加强纵筋34与水冷槽32交错。为了避免加强纵筋34影响水冷槽32的冷却水流动所述加强纵筋34上还设置有贯通加强纵筋34两侧水冷槽32的过水孔35。