专利名称：炉辊新型隔热保护层结构及其制备方法
技术领域：
本发明属于冶炼装备技术领域。具体涉及一种用于水冷炉底辊的隔热保护层结构，特别是薄板坯连铸连轧辊底式加热炉炉辊的保温隔热保护层结构及其制备方法。
背景技术：
薄板坯连铸连轧生产线是20世纪90年代的热轧宽带钢生产技术。辊底式加热炉是薄板坯连铸机与薄板坯连轧机之间的连接设备，
其作用是其一，将连铸机送来的薄板坯按工艺要求均匀地加热到轧制温度，完成板坯的输送；再则，当轧机换辊或出现事故停轧时，为保证连铸机的正常生产，炉子起到板坯的缓冲、储存作用。炉辊则是辊底式加热炉完成板坯运送的重要运转设备。通过辊身上的4圈辊环与板坯的接触，完成铸坯的支撑与输送，由于其高温恶劣的工作条件，为防止其高温变形与延长使用寿命，生产维护人员一般对炉辊与板坯非接触部分进行绝热层包裹保护，并通水冷却。由于受国外炉辊隔热保护专利技术的限制，早期均为国外整体进口炉辊，炉辊隔热保护层平均使用寿命为8个月左右，其中，德国RHI公司生产的炉辊隔热保护层结构为耐火纤维绳缠绕层加耐火纤维喷涂层复合结构，其制备方法是先用内部穿有加强耐热合金钢丝的耐火纤维绳固定在炉辊需要保护的部位表面，然后一边转动炉辊一边将含锆耐火纤维通过专用的喷涂机将其均匀地喷涂在炉辊耐火纤维绳缠绕层表面，使喷涂纤维与纤维绳交织一起，拍打成型后，经干燥炉在(20o士icrc)温度范围内
烘烤38h左右，即可出炉使用。虽然该结构具有保温隔热性能优、容
重轻的特点，但由于没有金属锚固件加固，致使隔热保护结构与辊身结合强度低、抗机械振动能力低、抗气流冲刷能力弱，同时，高温条件下喷涂纤维与纤维绳收縮比例不同以及纤维的结晶粉化，导致隔热保护结构开裂、分层与脱落，实际使用寿命较短。意大利德兴公司生产的炉辊隔热保护层结构为耐火纤维保温层和重质耐火浇注料层的
复合结构，耐火纤维保温层厚度约为5mm，其制备方法是先在辊身包裹耐火纤维垫，纤维垫沿周向均匀分布数排与炉辊轴向平行的穿孔，通过纤维垫穿孔在辊身上焊接Y形金属锚固件，Y形金属锚固件开口方向与辊身轴向平行，再在炉辊需要保护的部位套上模具，然后将重质浇注料倒入模具中，水平振动成型，为防止辊环凹面内水平浇注的填充密实度，特采用含锆耐火纤维棉将辊环凹面内填平，待其凝结成形后，将炉辊放入烘烤炉烘干后即可使用。我国武钢薄板坯连铸连轧辊底式加热炉便是采用该结构。虽然该结构通过Y形金属锚固件和重质浇注料的整体浇注方式，有效地增强了隔热保护结构与辊身的结合强度大与抗机械破损能力、降低了施工难度，但浇注料容重大，增加了炉辊的重量与转动的动力消耗，较高导热系数厚浇注层和低导热系数耐火纤维薄层复合，降低了保护结构的隔热性能；同时，高温条件下浇注层与耐火纤维的收縮，致使耐火纤维层与浇注层间形成不规则的间隙，并使辊环凹面内填充的耐火纤维直接暴露在高温烟气之中，高温烟气在纤维层中的串通，引起纤维高温结晶粉化破损，降低了隔热保护结构的整体性；金属锚固件与浇注料不匹配的热膨胀与Y形金 属锚固件沿辊身轴向的平行布置，引起耐火浇注层沿Y形金属锚固件 排列辊身轴线方向线性开裂，导致浇注层大块剥落。由于上述原因， 炉辊实际使用寿命远低于设计水平。
针对薄板坯连铸连轧辊底式加热炉炉辊消耗数量大、实际使用寿 命较短和进口价格高的问题，国内一些学者先后进行了炉辊隔热保护 技术的研究。例如针对德国RHI公司炉辊隔热保护结构存在的问题， 《具有抗热震性能的加热炉炉辊绝热保护层》(公开号CN1924031A) 提供了一种以耐火纤维制品为绝热层的复合隔热保护结构，通过焊接 在辊身上的钢钉、高温胶与耐热合金丝的三重加固，增强复合隔热保 护结构的整体性。《一种炉辊隔热保护工艺》(授权公告号CN1299847C)
提供了一种以特制陶瓷纤维块为绝热层的复合保护结构，通过专用高 温结合剂的粘接、陶瓷纤维块表面喷涂的高温红外复合液乳料层的保 护和耐热钢紧固扣的加固，实现炉辊隔热保护结构的完整性。《一种 提高辊底式加热炉炉辊保温材料寿命的方法》(公开号CN101157976A)
提供了一种以耐热钢钉为加固件耐火胶泥粘结纤维绳的复合隔热保 护结构。虽然上述专利结构，通过一系列加固措施，改善了以纤维制 品为隔热层的炉辊隔热保护结构的综合整体性，但仍未有效解决德国 朋I公司炉辊隔热保护结构的其他不足。针对意大利德兴公司炉辊隔 热保护结构的不足，《一种用于辊底炉炉辊的耐火浇注料》(授权公 告号CN100408515C)从公开了一种由电熔莫来石、焦宝石、莫来石、 重青石、蓝晶石、氧化硅微粉、氧化铝微粉、高铝水泥、不锈钢纤维、防爆纤维、三聚磷酸钠、水组成的重质耐火浇注料，通过提高炉辊隔 热保护结构中浇注层的热震稳定性， 一定程度上达到了改善浇注层开 裂与剥落的效果，但仍存在重质耐火浇注料容重大、导热系数较高、 隔热性能差以及金属锚固件结构与布置方式引起的浇注层大块剥落 等不足。综合上述，相对于国外技术，国内专利均有所改进，但由于 国内原材料成分与性能的波动以及炉辊恶劣的使用条件，国内产品使 用寿命仍普遍偏低，致使目前国内薄板坯连铸连轧辊底式加热炉的炉 辊仍主要靠进口，大幅度低增加了炉辊消耗成本。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种薄板坯连铸连轧生产线辊底式 加热炉炉辊的新型隔热保护层结构；本发明的第二个目的是提供制备 炉辊隔热保护结构的方法，最终达到炉辊结构简单、制备方便、重量 轻、隔热性能优、成本低与使用寿命长。
本发明的技术方案是这种炉辊新型隔热保护层结构，它包括辊 身、有机缓冲涂层、异形金属锚固件、浇注料层、辊环凹面、辊环、 冷却水导管构成，本发明所述的异形金属锚固件由v形金属锚固件、 双V形金属锚固件和辊环凹面小V形金属锚固件构成，所有V形夹角 为60° ;其中，V形金属锚固件的V形平面与炉辊轴向垂直，V形金 属锚固件由普通碳钢盘条制备，双V形金属锚固件和辊环凹面小V形 金属锚固件由铁铬铝耐热合金钢丝制备。小V形金属锚固件的V形平 面与炉辊轴向成30°夹角，双V形金属锚固件将两个V形金属锚固 件尖角部位焊接一起组成，使两个V形面成60。夹角。一种制备炉辊新型隔热保护结构的方法是第一步用钢刷清理 辊身与辊环凹面表面浮锈，吹扫干净；第二步按照辊身轴向与周向 间隔布置的方式，焊接V形金属锚固件与双V形金属锚固件，沿周向 辊环凹面中下部焊接辊环凹面小V形金属锚固件，并在辊身周向与轴 向错位布置V形金属锚固件和双V形金属锚固件；第三步采用有机 涂料涂刷浇注段辊身与异形金属锚固件表面，并阴干；第四步在辊 身浇注段套上模具并固定；第五步采用耐热钢纤维增强的轻质莫来 石浇注料加水搅拌均匀后，沿浇注段两端辊环凹面处缓'漫加入，边加 入边振动浇注成型。为了保证辊环凹面的填充密实，采用小钢铲推挤 浇注料填充加料口部位的辊环凹面。第六步浇注成型24小时后脱
模，自然养护一周，再进行常温 4ocrc温度范围烘烤两天左右，烘 烤后入库备用。
本发明所述有机缓冲涂层由辊身有机缓冲涂层和异形金属锚固 件有机缓冲涂层构成，采用有机涂料涂刷形成。
本发明所述浇注料层采用耐热钢纤维增强的轻质莫来石浇注料 整体浇注成型制备。
本发明具有结构简单、制备方便、重量轻、隔热性能优、成本低 与使用寿命长的优点。本发明通过单层隔热浇注料层的新型结构设 计，简化炉辊隔热保护的结构，提高了炉辊隔热保护结构的高温使用
性能、隔热性能与抗破损能力；通过有机涂料的合理配制与有机缓冲 涂层的设置，通过烘烤与高温使用条件下有机成分的挥发与烧蚀，在 浇注层与金属辊身与异形金属锚固件之间形成均匀细小的裂隙，缓解了金属材料与耐火材料之间热膨胀不匹配引起的浇注层裂纹破损；通 过异形金属锚固件的设计、布置方式的改进与金属材料的合理选择， 遏制了浇注层辊身轴向裂纹的形成与发展，增强了浇注层与辊身和辊 环凹面的结合强度以及隔热保护结构的综合整体性；利用耐热钢纤维 增强的轻质莫来石浇注料进行浇注料层的制备，通过耐热钢纤维增强 的轻质莫来石浇注料容重轻、导热系数低、结合强度大、高温使用性 能优、热震稳定性高的特点，提高了浇注层的强度、热震稳定性、抗 机械破损能力与高温使用性能，改善了隔热保护结构的保温隔热性 能，降低了隔热保护结构的重量、制作成本与炉辊转动的动力消耗。 通过制备方法的合理制定，减轻了制备过程的劳动强度，保证了新型 隔热保护结构的制备质量制备过程的顺利实施。通过上述措施，最终 达到改善炉辊使用性能、降低制备成本与延长使用寿命的目的。
图1为本发明的炉辊新型隔热保护结构的径向剖视示意图 图2为本发明的炉辊新型隔热保护结构辊身浇注段的轴向剖视 示意图
具体实施方式
本发明结合实施例进一步详述
实施例1:炉辊新型隔热保护结构，如图1， 2所示，由辊身(1)、 有机缓冲涂层(2)、异形金属锚固件(3)、浇注料层(4)、辊环凹面 (5)、辊环(6)、冷却水导管(7)构成。有机缓冲涂层(2)采用有 机涂料涂刷形成，有机涂料是由重量百分比为(％):机油95，柴油4，聚丙烯粉1的原料搅拌混合均匀后制备的，分别在辊身(1)和异形
金属锚固件(3)表面涂刷，制成有机缓冲涂层。异形金属锚固件(3) 由V形金属锚固件、双V形金属锚固件和辊环小V形金属锚固件构成。 V形金属锚固件采用直径为6mm普通碳钢盘条制备，高度为浇注层厚 度的55%， V形夹角为60。；双V形金属锚固件采用直径为5mm的铁 铬铝耐热合金钢丝制备，高度为浇注层厚度的55%，双V形夹角为60 ° ;辊环凹面(5)小V形金属锚固件采用直径为4腿的铁络铝耐热 合金钢丝制备，高度为浇注层厚度的30%， V形夹角为60。。浇注层
(4) 采用体积密度为1.6g/cm3的市售耐热钢纤维增强轻质莫来石浇 注料浇注而成。
炉辊新型隔热保护结构的具体制备方法是第一步用钢刷清理 辊身(1)与辊环凹面(5)表面浮锈，吹扫干净；第二步按照辊身 轴向与周向间隔布置的方式，焊接V形金属锚固件与双V形金属锚固 件，沿周向辊环凹面(5)中下部焊接辊环小V形金属锚固件，并在 辊身周向与轴向错位布置V形金属锚固件和双V形金属锚固件；第三 步采用有机涂料涂刷浇注段辊身(1)与异形金属锚固件(3)表面， 并阴干；第四步在辊身浇注段套上模具并固定；第五步采用耐热 钢纤维增强的轻质莫来石浇注料加水搅拌均匀后，沿浇注段两端辊环 凹面(5)处缓慢加入，边加入边振动浇注成型。为了保证辊环凹面
(5) 的填充密实，采用小钢铲推挤浇注料填充加料口部位的辊环凹 面(5)。第六步浇注成型24小时后脱模，自然养护一周，再进行 常温 400。C温度范围烘烤48h,烘烤后入库备用。实施例2:炉辊新型隔热保护结构，如图1， 2所示，由辊身(1)、
有机缓冲涂层(2)、异形金属锚固件(3)、浇注料层(4)、辊环凹面 (5)、辊环(6)、冷却水导管(7)构成。有机缓冲涂层(2)采用有 机涂料涂刷形成，有机涂料是由重量百分比为(％):机油85,柴油10, 聚丙烯腈粉5的原料搅拌混合均匀后制备的，分别在辊身(1)和异 形金属锚固件(3)表面涂刷，制成有机缓冲涂层。异形金属锚固件 (3)由V形金属锚固件、双V形金属锚固件和辊环小V形金属锚固 件构成。V形金属锚固件采用直径为5mm普通碳钢盘条制备，高度为 浇注层厚度的70%， V形夹角为60。；双V形金属锚固件采用直径为 4ram的铁铬铝耐热合金钢丝制备，高度为浇注层厚度的70%，双V形 夹角为60° ;辊环凹面(5)小V形金属锚固件采用直径为3mm的铁 铬铝耐热合金钢丝制备，高度为浇注层厚度的35%， V形夹角为60° 。 浇注层(4)采用体积密度为1.5g/cm3的市售耐热钢纤维增强轻质莫 来石浇注料浇注而成。其制备方法与实施例1相同。
实施例3:炉辊新型隔热保护结构，如图1， 2所示，由辊身(1)、 有机缓冲涂层(2)、异形金属锚固件(3)、浇注料层(4)、辊环凹面 (5)、辊环(6)、冷却水导管(7)构成。有机缓冲涂层(2)采用有 机涂料涂刷形成，有机涂料是由重量百分比为(％):机油90，柴油7， 聚丙烯粉3的原料搅拌混合均匀后制备的，分别在辊身(1)和异形 金属錨固件(3)表面涂刷，制成有机缓冲涂层。异形金属锚固件(3) 由V形金属锚固件、双V形金属锚固件和辊环小V形金属锚固件构成。 V形金属锚固件采用直径为5. 5ram普通碳钢盘条制备，高度为浇注层厚度的60%， V形夹角为60。；双V形金属锚固件采用直径为4.5mm 的铁铬铝耐热合金钢丝制备，高度为浇注层厚度的60%，双V形夹角 为60° ;辊环凹面(5)小V形金属锚固件采用直径为3mm的铁格铝 耐热合金钢丝制备，高度为浇注层厚度的40%， V形夹角为60。。浇 注层(4)采用体积密度为1.8g/cm3的市售耐热钢纤维增强轻质莫来 石浇注料浇注而成。其制备方法与实施例l相同。
权利要求
1.炉辊新型隔热保护层结构，它包括辊身、有机缓冲涂层、异形金属锚固件、浇注料层、辊环凹面、辊环、冷却水导管构成，其特征在于所述异形金属锚固件由V形金属锚固件、双V形金属锚固件和辊环凹面小V形金属锚固件构成，所有V形夹角为60°；其中，V形金属锚固件的V形平面与炉辊轴向垂直，小V形金属锚固件的V形平面与炉辊轴向成30°夹角；双V形金属锚固件是将两个V形金属锚固件尖角部位焊接一起组成，使两个V形面成60°夹角。
2.—种制备炉辊新型隔热保护层结构的方法，其特征在于第一步用钢刷清理辊身与辊环凹面表面浮锈，吹扫干净；第二步按照辊身轴向与周向间隔布置的方式，焊接v形金属锚固件与双V形金属锚固件，沿周向辊环凹面中下部焊接辊环凹面小v形金属锚固件，并在辊身周向与轴向错位布置V形金属锚固件和双V形金属锚固件；第三步采用有机涂料涂刷浇注段辊身与异形金属锚固件表面，并阴干；第四步在辊身浇注段套上模具并固定；第五步采用耐热钢纤维增强的轻质莫来石浇注料加水搅拌均匀后，沿浇注段两端辊环凹面处缓慢加入，边加入边振动浇注成型，同时还采用小钢铲推挤浇注料填充加料口部位的辊环凹面；第六步浇注成型24小时后脱模，自然养护一周，再进行常温 400。C温度范围烘烤两天左右，烘烤后入库备用。
3. —种制备炉辊新型隔热保护层结构的方法，其特征在于所述有机缓冲涂层由辊身有机缓冲涂层和异形金属锚固件有机缓冲涂层构成，采用有机涂料涂刷形成。
4. 一种制备炉辊新型隔热保护层结构的方法，其特征在于所述浇注料层采用耐热钢纤维增强的轻质莫来石浇注料整体浇注成型制备。
全文摘要
炉辊新型隔热保护层结构及其制备方法，本发明属于冶炼装备技术领域。它包括辊身、有机缓冲涂层、异形金属锚固件、浇注料层、辊环凹面、辊环、冷却水导管构成，所述异形金属锚固件由V形金属锚固件、双V形金属锚固件和辊环凹面小V形金属锚固件构成，所有V形夹角为60°；其中，V形金属锚固件的V形平面与炉辊轴向垂直，小V形金属锚固件的V形平面与炉辊轴向成30°夹角；双V形金属锚固件是将两个V形金属锚固件尖角部位焊接一起组成，使两个V形面成60°夹角。轴身和异形金属锚固件采用有机涂料涂刷形成，浇注料层采用耐热钢纤维增强的轻质莫来石浇注料整体浇注成型制备。
文档编号C21D9/70GK101660038SQ20091027214
公开日2010年3月3日 申请日期2009年9月18日 优先权日2009年9月18日
发明者丁翠娇, 刘占增, 刘文清, 杰 吴, 吴建鹏, 宋中华, 超 张, 张可建, 朱善合, 李明晖, 超 杨, 欧阳德刚, 王海青, 田大鹏, 巍 罗, 罗安智, 蒋扬虎, 超 陈 申请人:武汉钢铁(集团)公司