一种高强攀延式双夹板薄壳搭扣炉衬结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及到大型冶化炉窑领域，具体的说是一种高强攀延式双夹板薄壳搭扣炉衬结构。
【背景技术】
[0002]随着环保意识的提高和资源短缺的矛盾日益突出，以及冶化建材行业节能环保、压缩生产制造成本的要求，这些行业普遍向集约化、大型化发展，其中作为生产线核心设备之一的冶化窑炉，也越来越大型化，需要承受更加复杂强烈的热冶化反应。在炉窑形状确定之后，炉窑炉衬承担着所有高温冶化功能和热能引导功能，是炉窑的核心部件。炉衬在热工艺过程中自身也消耗热能，大型化的冶化窑炉炉体，在生产线中没有备品，一旦损坏必须停炉修理，损失巨大。因此，大型炉窑迫切需要更加稳定结实的炉窑炉衬，能够适应长周期健康运行。
[0003]我国大型冶化炉窑大都是近二十多年陆续从国外引进的工艺生产线一同引进的，炉衬配置随同引进。引进的炉衬是砖砌炉衬，紧贴钢外壳的是轻质砖保温层炉衬，里层是重质耐火砖砌筑而成的工作层见火面炉衬，二层炉衬总厚度在550mm至750mm之间，见火面工作层砖衬厚度在340mm至500mm之间直达炉体炉顶。一个大型单体炉衬重量可以达到1000至数千吨。因此，支撑大型炉体的骨架结构和土建基础很大，这种炉体炉衬成为现在大型炉窑炉衬的主流炉衬。
[0004]但是，这种炉衬有很多缺点。譬如:这种炉衬的力学结构是分离性双支撑系统，即钢外壳金属连续支撑体系和内部耐火砖工作层的堆砌式支撑体系，这二者力学支撑体系因为分属于金属键物质的钢外壳和共价键物质的耐火砖，随温度增高呈现不同的膨胀背离表现出不同的强度变化和体型变化，各层炉衬之间、炉衬和钢外壳之间有不同的热强度特症和膨胀特性，随着温度的提高，致使炉衬之间分层，炉衬和钢外壳分离，造成两个力学结构分离，炉衬稳定性下降，使炉窑的炉体形状和体积再扩大受到限制。又如，高级别的耐火原料日益稀缺，为了维持炉衬自身的稳定，现有炉衬不分炉体位置和相应的冶化条件采用同样的炉衬的结构和厚度进行配置，是对高级别的耐火原料资源的浪费；又如:砖砌炉衬见火面大量的砌筑灰缝形成了砖衬见火面在接触内热场时会在砖衬工作炉衬表面产生“粘热”现象，砖体和砌缝形成的强度差造成内热场热量来回穿越砌缝在内热场边缘产生热谐波和热旋流对热能中心产生干扰，造成热源浪费；又如:很厚的炉衬使炉体沉重，造成炉体支撑骨架和土建基础加大，建设投资增加。
【实用新型内容】
[0005]为解决现有的大型冶化炉窑炉衬结构的不合理导致出现的上述诸多问题，本实用新型提供了一种高强攀延式双夹板薄壳搭扣炉衬结构。
[0006]本实用新型为解决上述技术问题采用的技术方案为:一种高强攀延式双夹板薄壳搭扣炉衬结构，将炉衬分成若干个分区，每个炉衬分区的边缘设置有固定在钢外壳上的金属分隔托圈或耐火混凝土隔离梁，金属分隔托圈或耐火混凝土隔离梁将该分区炉衬的重量卸载在钢外壳上；所述每个炉衬分区的结构从外向内依次为柔性隔离层、轻质保温层和浇注料工作层，其中，在柔性隔离层的两侧均设置有高强涂料层，柔性隔离层通过其两侧的高强涂料层分别与钢外壳和轻质保温层固定，所述轻质保温层和浇注料工作层相对的两个面为形状互补的凹凸面，以使轻质保温层与浇注料工作层形成高强度的搭扣扣接结构；在每个炉衬分区内均设置有若干金属锚固件和非金属锚固件以对炉衬进行锚固，金属锚固件和非金属锚固件的一端固定在钢外壳上，另一端贯穿柔性隔离层和轻质保温层后埋入到浇注料工作层内。
[0007]所述轻质保温层与浇注料工作层形成的高强度搭扣扣接结构是指，轻质保温层和浇注料工作层相互接触的两个面上均设有嵌入彼此内部的凹凸台，以保证轻质保温层与浇注料工作层的结合强度。
[0008]所述柔性隔离层由两层以上的柔性薄片状保温材料组成，其厚度为钢外壳厚度的2-4倍；所述轻质保温层由保温砌块砌筑而成；所述浇注料工作层的厚度小于轻质保温层的厚度。
[0009]所述浇注料工作层的厚度为80-200mm。
[0010]所述耐火混凝土隔离梁由耐火材料浇筑在钢外壳上形成，其形状不受限制，只在不影响炉子功能性情况下对炉衬隔离即可。。
[0011]所述非金属锚固件，沿其垂直炉衬方向的表面具有凹凸槽，以增强锚固力。
[0012]本实用新型中，外层以高强密闭的钢外壳作为外夹板，也是炉衬的强度基础，炉衬里层是一层坚实密闭的高强度浇注料工作层作为内夹板，中间是强度和密度都比较低的柔性隔离层和轻质保温层；在钢外壳和柔性隔离层、柔性隔离层和轻质保温层之间采用高强涂抹料形成的高强涂料层粘接，轻质保温层和浇注料工作层炉衬之间采用相合相扣互相互补的凹凸槽相互搭扣扣接。在本实用新型中，不同炉衬材料的刚性和柔性搭配、收缩性和膨胀性搭配、材料密度和材料承受热震力性能搭配，使不同材料组合而成的炉衬相互取长补短刚柔并济紧密结合，无论常温状态还是高温状态都能够浑然成为一体。
[0013]本实用新型将炉衬分区，在每个区内有少量的金属锚固件和非金属锚固件固定，在每个区的边缘，设置金属分隔托圈或耐火混凝土隔离梁，使炉衬分部位、分区域在钢外壳上卸载重量和压力。
[0014]本实用新型的炉衬结构只有一个力学支撑体系，这个力学支撑体系的基础是具有稳定均匀连续高强度的钢外壳，形成外层夹板；另一侧夹板是具有优越的高温强度和体积稳定性的高强浇注料工作层，中间是紧贴在钢外壳内侧上是柔性隔离层和金属分隔托圈或耐火混凝土隔离梁分隔的轻质保温层，借助于锚固件、金属分隔托圈或耐火混凝土隔离梁沿钢外壳向上攀延。紧贴在钢外壳内侧上是柔性隔离层和紧靠粘贴在一起的轻质保温层，二者填充在高强浇注料工作层与钢外壳之间的夹心层，是保护层，增加了炉衬的气密性和柔韧性，同时又保护了轻质保温层不被钢外壳挤坏；轻质保温层另一侧上是凹凸面，和带有相应互补凹凸面的浇注料工作层紧紧粘接、贴靠、扣接在一起，形成高强度搭扣扣接；高强浇注料工作层的另一面是光滑致密的见火面，把内热场传递过来的热量形成反射旋流回馈于内热场，使炉衬内热场和炉体内腔冶化热场分离，阻止了热场向炉衬内部侵染，同时保护了内热场边缘的平滑完整，维护了热能中心的完整和均匀性；整个炉衬划分成不同的区域，炉衬在一定的区间设置金属锚固件将周围部位炉衬固定在对应部位的钢外壳上；在各个炉衬区域边缘设置金属分隔托圈或耐火混凝土隔离梁可以把各个区域的炉衬按功能要求分别进行个性化的设置，同时各部位炉衬重量借助于金属锚固件和金属分隔托圈在钢外壳上卸载。当炉衬承受高温时，高强浇注料工作层变形很小，仍然保持着很高的硬度和强度，向钢外壳提供稳定的强度和刚性辅助支撑，同时自身也受到钢外壳的变形牵制和约束，阻止了炉衬的破裂和分层。
[0015]本实用新型炉衬结构每层厚度分配为:以钢外壳的厚度为基准，柔性隔离层由两层以上的柔性薄片状保温材料组成，柔性隔离层总厚度为钢外壳厚度的2倍至4倍；轻质保温层由保温砌块砌筑而成，厚度和外形根据炉衬保温性能要求灵活设置；浇注料工作层的厚度小于轻质保温层厚度，为80-200_，根据炉衬的工作温度区域和冶化工艺要求灵活调整厚度和外形。
[0016]本实用新型的实用意义如下:
[0017]1、本实用新型中，浇注料工作层的厚度只有80mm至200mm，同比常规工作炉衬减少了 30-40%，从而使炉衬的浇注料工作层重量较常规炉衬减少了 25-35%，使支护炉体的钢构支架和土建基础相应减小；
[0018]2、本实用新型中，浇注料工作层内表面形状和炉衬材料种类可以根据不同的功能性要求可以分区设置、分区调整，使本发明的炉衬具有了功能性调节手段，而且利于将来炉衬后期的分区改造和分区检修；
[0019]3、本实用新型中只有一个力学结构体系，具有很好的抗热震性，在各种温度工作状态下也不分层，不惧急速和多次开停炉；
[0020]4、本实用新型的内部炉衬为多种材料综合配置而成，炉衬在竖立方向上多层配置在工作中产生的热边界效应使炉衬热动势的指向基本和炉内热动势方向一致，炉衬内部不分层使炉衬内部热场稳定，起到了对炉内热动势的多层包裹的效果；而传统炉衬在炉衬的横切面上有很多裂隙，这些裂隙会把炉膛内热场的热能转化为热谐波在炉衬内穿行同时引向炉外钢壳产生热能泄露。因此，本实用新型的攀延性双夹板薄壳搭扣炉衬结构在工作中产生的热边界效应使炉衬虽然减薄但是炉衬的隔热性能更高，从而节能；
[0021]5、本实用新型中，浇注料工作层与轻质保温层之间搭扣的力学结构使炉衬整体强度大大增加，搭扣相接处的炉衬表面积远远大于浇注料工作层的见火面，使炉衬的整体抗热震性能大大增加，从而使炉衬的整体荷载能力和抗扭曲能力大大增加，抗热震性能也大大增加，也使炉衬具有优越的稳定性和过负荷能力和抗灾害能力；
[0022]6、在本实用新型中，炉衬的强度基础是钢外壳而不是各层的保温或耐火层炉衬，各层的保温或耐火层炉衬是分区域挂在钢外壳上的，所以炉衬整体的强度特点是带有金属特征的有很高柔韧性的连续均匀的高强度整体组合炉衬，在高温运行状态下，钢外壳产生的高温软化趋势被浇注料工作层所具有的高温刚性强度所弥补，炉体内热场向外传递的热动势冲击波被柔性隔离层、轻质保温层和浇注料工作层等各