专利名称：一种加热炉水冷管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种加热炉水冷管。
背景技术：
冶金行业使用的加热炉内均设置有多组加热炉水冷管(以下简称水冷管)。这些 水冷管用于支撑放置在加热炉内的钢坯，因而需要使水冷管在高温工作环境下长期保持一 定的强度。为了避免水冷管在高温工作环境下发生变形和强度降低，通常需要在水冷管中 通入冷却介质例如水，使水冷管保持强度。但是，水冷管中的水在冷却水冷管本身的同时 也带走大量加热炉正常工作所需的热量，造成不必要的热损耗。因此，为了减少这部分损 耗，同时也为了避免水冷管在加热炉内高温氧化性气氛下被氧化烧损，通常在水冷管的管 体外包覆耐火浇注层以进行隔热和隔绝氧化性气体。其中，耐火浇注层由耐火浇注料例如 DGG-II型高铝质耐火浇注料(主要成分A1203 65%， Si02 :《21% )浇注形成，厚度通 常为50mm，用于对管体进行隔热保护。但这种水冷管的抗热震稳定性较差，使用时耐火浇注 料形成的耐火浇注层容易开裂、脱落。加热炉内的高温气体会通过开裂和脱落处的空隙接 触管体，使得水冷管暴露在高温气体中并造成了大量的热损耗。这不仅造成隔热效果达不 到预期效果、降低了钢坯加热质量，而且使得水冷管的管体在高温气体的作用下迅速氧化， 大大縮短了加热炉水冷管的使用寿命。
实用新型内容本实用新型提供一种隔热性能好且能够延长使用寿命的加热炉水冷管。 本实用新型提供了一种加热炉水冷管，该加热炉水冷管包括管体和包覆该管体的
耐火浇注层，其中，所述加热炉水冷管还包括耐高温层，所述耐火浇注层位于所述耐高温层
和管体之间。 通过在耐火浇注料形成的耐火浇注层的外部包覆耐高温层，一方面可以进一步减 少冷却水带走的热量，另一方面可以对所述耐火浇注层进行保护。当所述耐高温层采用陶 瓷纤维毯形成时，该陶瓷纤维毯本身具有很好的耐高温性，即便与高温气体接触也不会产 生软化、开裂等问题，而且由于其为连续的纤维状，因而能够有效避免所述耐火浇注层开裂。
图1是本实用新型的一种实施方式的水冷管包扎结构的截面示意图。
具体实施方式
如图1所示，在本实用新型的一种实施方式中，所述加热炉水冷管包括水冷管的 管体10和包覆该管体的包扎结构，该包扎结构包括耐火浇注层30，其中，所述包扎结构还 包括耐高温层40，浇注层30位于管体10和耐高温层40之间，使得耐高温层40包覆耐火浇注层30。 管体10可以是本领域常规使用的各种管体，例如厚壁无缝钢管，以满足加热炉的需要。 所述包扎结构包覆管体10。所述包扎结构中，耐高温层40包覆耐火浇注层30，耐 高温层40主要用于隔绝加热炉中的高温，还可以用于防止耐火浇注料开裂、脱落以保持耐 火浇注层30的完整和强度，从而使整个加热炉水冷管包扎结构保持良好的隔热性并延长 使用寿命。具体地，耐高温层40的隔热作用使得耐火浇注层30接触的温度大大降低，从而 防止耐火浇注层30开裂。而且，由于耐火浇注层30接触的温度大大降低，从而通过热传递 到达水冷管中冷却水的热量也就大大减少，降低了热损耗。另外，耐高温层40包覆耐火浇 注层30，从而能够防止耐火浇注层30脱落。因此，耐高温层40能够保持耐火浇注层30的 完整性和隔热性，进而确保所述包扎结构以及整个加热炉水冷管的使用，延长加热炉水冷 管的使用寿命。所述耐高温层可以由各种耐高温材料制成，只要其耐高温性不低于耐火浇 注层30即可，优选其耐高温性不低于130(TC。由于当所述耐高温层由具有良好抗拉强度和 韧性的耐高温纤维材料制成时，该材料能够很好地对耐火浇注层提供包覆固定作用。结合 上述两项要求，可以选择现有的陶瓷纤维毯作为本实用新型的耐高温层。根据加热炉的需 要，可以选择不同的陶瓷纤维毯形成耐高温层40。例如，当加热炉为轧钢加热炉时，炉内温 度为1200 132(TC左右，耐高温层40可以由耐高温陶瓷纤维毯制成，例如含锆型陶瓷纤维 毯(如LYGX-512、LYGX-612等)，上述陶瓷纤维毯均可商购得到。所述耐高温层40的厚度 优选为20-40mm。 耐火浇注层30包覆管体10。由于加热炉水冷管主要通过耐高温层40进行隔热，相 对降低了对耐火浇注层30的隔热要求，因此耐火浇注层30主要发挥隔绝作用，避免管体10 与炉内高温氧化性气体接触，同时辅助耐高温层40进一步起到隔热作用。耐火浇注层30可 以由耐火浇注料浇注而成，所述耐火浇注料可以优选使用能够承受1200-132(TC范围的耐 火浇注料，例如DGG-II型高铝质耐火浇注料(主要成分A1203 65%，Si02 :《21% )或 SAL-70型自流浇注料(主要成分A1203 70% )，耐火浇注层30的厚度优选为40-60mm。 耐火浇注层30通过浇注与管体10紧密连接。为了提高耐高温层40对耐火浇注层30的保 护，可以使耐高温层40紧贴在耐火浇注层30的外表面上。例如，可以使耐高温层40通过 高温粘合剂(例如LYHG-26(粘度为18500 21500mPa. s)高温粘结剂)粘结在耐火浇注 层30的外表面上。在这种情况下，本实用新型提供的加热炉水冷管还包括粘结剂层，所述 粘结剂层位于耐火浇注层30与耐高温层40之间，实现耐火浇注层30与耐高温层40之间 的粘结。 为了提高耐火浇注层30与管体10的接合强度，优选在管体10上设置锚固钉50， 该锚固钉50从管体10径向向外延伸。优选地，锚固钉50延伸至耐火浇注层30的厚度的 3/4-4/5。更优选地，锚固钉50为弧形或Y形(即锚固钉50从管体10延伸并具有分支结 构)。优选所述锚固钉50为多个，并且该多个锚固钉沿管体10的表面均匀分布，例如，所述 多个锚固钉50分多排沿在管体10的轴向方向设置，每排沿管体10的同一圆周设置。进一 步优选情况下，相邻两排锚固钉50之间彼此错开。同一排的相邻两个锚固钉50与管体10 的接合部分沿管体10圆周方向之间的角度为85-95° ，相邻两排锚固钉50之间沿管体10 轴向的距离为60-80mm。通过上述设置，可以进一步提高锚固钉50对管体10与隔热层20
4和/或管体10对耐火浇注层30的紧固作用。所述锚固钉50优选与管体10 —体成型，例 如可以将锚固钉50焊接在管体10上。 为了使所述包扎结构更紧密地包覆管体IO，所述包扎结构还包括捆扎部件，该捆 扎部件压入由所述耐高温陶瓷纤维毯形成的耐高温层40中，从而使所述包扎结构捆扎在 管体10上。优选地，所述捆扎部件可以是多个小1.2mm耐热钢丝(例如镀锌铁丝)，该多 个耐热钢丝形成为环形并沿管体10的管体长度方向以一定间隔设置，优选地，所述间隔为 60 70mm。优选地，捆扎完成后从所述包扎结构的外观上看不到所述耐热钢丝。 为了进一步提高隔热效果，可以在管体10与耐火浇注层30之间设置隔热层20。 该隔热层20可以由各种适当的隔热材料制成，隔热层20的内表面和外表面分别与管体10 的外表面和浇注层30的内表面接触。优选地，可以使隔热层20通过高温粘结剂粘结在管 体10的外表面上，并用小1. 2mm耐热钢丝捆扎，从而保持隔热层20与管体10的紧密连接。 当所述加热炉水冷管还包括位于管体10与耐火浇注层30之间的隔热层20时，所述锚固钉 50穿过所述隔热层20，并进入耐火浇注层30的厚度的3/4-4/5，从而能够很好的提供隔热 层20与管体10之间、隔热层20与耐火浇注层30之间的结合强度。另外，隔热层20可以 使用与耐高温层40相同或不同的材料制成，例如陶瓷纤维毯。由于管体10主要通过耐高 温层40和耐火浇注层30隔绝加热炉中的高温，因此，通过耐高温层40和耐火浇注层30传 递到隔热层20的温度较低(例如1000 1200°C )，所以隔热层20可以选择耐高温性能较 低的纤维毯，例如RT型硅酸铝耐火纤维毯(主要成分:A1203 :52 57%，A1203+Si02 : 99%， 工作温度1200°C )，隔热层20的厚度优选为10-30mm。 由于在高温阶段(120(TC以上)，主要通过辐射传热对钢坯进行加热，为了提高所 述包扎结构的辐射效果，可以在耐高温层40的外表面上涂敷高温耐火涂料，例如KT系列多 功能热辐射强化涂料(KT纳米节能涂料)。优选地，所述高温耐火涂料形成的涂敷层的厚度 为l_2mm。 本实用新型提供的加热炉水冷管的制作方法简单，只要将各层依次附着在管体IO 表面即可。下面以同时包括锚固钉50、隔热层20、耐火浇注层30、耐高温层40、捆扎部件和 耐高温涂层的加热炉水冷管为例，说明本实用新型提供的加热炉水冷管的制作方法。 首先，选用表面具有锚固钉50的厚壁无缝钢管作为管体10。 第二，使用或不使用粘结剂在管体10的外表面包覆陶瓷纤维毯，以形成隔热层 20，并用捆扎部件捆扎隔热层20。 第三，使用模具或其它方式在隔热层20表面浇注耐火浇注料，形成耐火浇注层 30，耐火浇注层30通过浇注与隔热层20紧密连接。由于管体10具有锚固钉50，因而耐火 浇注层30与隔热层20之间以及隔热层20与管体10之间能够很好地附着在一起。特别是 当锚固钉50为弧形或Y形时，锚固钉50穿过隔热层20并使隔热层20和后续浇注形成的 耐火浇注层30更紧固地包覆管体10。 第四，在耐火浇注层30表面包覆耐高温层40。为了使耐高温层40与耐火浇注层 30的粘贴更加紧密，可以对浇注后的耐火浇注层30的外表面进行清理，例如通过压縮空气 吹扫灰尘，从而使耐火浇注层30的外表面保持清洁，便于耐高温层40更好地包覆耐火浇注 层30并得到更好的隔热效果。在本实用新型的一种实施方式中，使耐高温层40的内表面与 耐火浇注层30的外表面通过高温粘结剂粘结在一起。具体地，在耐火浇注层30的外表面上和所述耐高温陶瓷纤维毯的内表面上分别涂敷高温粘结剂，该高温粘结剂可以是LYHG-26 型高温粘结剂，耐火浇注层30的外表面上的涂敷面密度为2. 0-2. 5kg/tf，所述耐高温陶瓷 纤维毯的内表面上的涂敷密度为7. 5-8. Okg/tf，从而保证耐火浇注层30与耐高温层40之 间具有足够的结合强度，使所述耐高温陶瓷纤维毯包覆耐火浇注层30并通过涂敷的高温 粘结剂紧密连接，然后用捆扎部件捆扎耐高温层40，进一步使耐高温层40达到密实状态。 根据管体10的安装位置和作用不同，隔热层20、耐火浇注层30和耐高温层40的 厚度可以改变。例如，当管体10用于纵向水管时，隔热层20和耐高温层40的厚度可以相 同或不同，例如隔热层20、耐火浇注层30和耐高温层40的厚度可以分别为20mm、50mm和 20mm ;当管体10用于支撑水管时，隔热层20的厚度<耐高温层40的厚度<耐火浇注层30 的厚度，例如，隔热层20、耐火浇注层30和耐高温层40的厚度可以分别为30mm、60mm和 40mm。 第五，在耐高温层40的外表面上涂敷耐高温涂层，从而既可使耐高温层40表面硬
化，提高其使用寿命，又可增强炉内辐射传热效果。 下面通过实施例说明本实用新型的加热炉水冷管的优点。 实施例1 该实施例用于说明本实用新型的加热炉水冷管及其制作方法。 按照本实用新型上述方法制作加热炉水冷管。其中，管体10为无缝钢管，管壁厚 度15mm，直径100mm ;锚固钉50分多排沿圆周方向分布在管体10表面上，相邻两排锚固钉 50之间的距离为70mm，同一排相邻的两个锚固钉50与管体10的接合部分沿管体10的圆 周距离为60mm，锚固钉直径为8mm，材质为1Crl8Ni9Ti，锚固钉为弧形并延伸至耐火浇注层 30的厚度的3/4 ;耐火浇注层30的厚度为50mm，材质为DGG-II型耐火浇注料或SAL-70型 自流浇注料；耐高温层40的厚度为20mm，材质为LYGX-512含锆型陶瓷纤维毯；隔热层20 的厚度为20mm，材质为RT型硅酸铝耐火纤维毯。得到图1所示的加热炉水冷管。 对比例1 按照实施例1所示制作加热炉水冷管，不同的是，未设置耐高温层，得到现有技术
的加热炉水冷管。 性能测试 将实施例1和对比例1的加热炉水冷管分别用于热轧加热炉(加热温度为1200 1300°C )并使用水冷方式冷却，在由实施例1和对比例1的加热炉水冷管构成的冷却系统 的进口和出口位置测量进水温度和出水温度，结果如表1所示。 表1
项目进水温度/°c出水温度/°c温差/°c
对比例126. 534. 68. 1
实施例126. 332. 25. 9 由表1可知，实施例1的加热炉水冷管使得进水温度和出水温度之差明显縮小，在 冷却水冷管的同时显著降低了热损失，从而具有明显的节能效果。另外，实践证明，对比例1的加热炉水冷管氧化程度非常严重，需要经常维护(例如修补浇注层)，使用寿命一般只 有1年。而实施例1的加热炉水冷管在维护量减少的情况下，整体使用寿命可以达到2 3年，维护时也只需更换耐高温层40，大大延长了加热炉水冷管的使用寿命。
权利要求一种加热炉水冷管，该加热炉水冷管包括管体(10)和包覆该管体的耐火浇注层(30)，其特征在于，所述加热炉水冷管还包括耐高温层(40)，所述耐火浇注层(30)位于所述耐高温层(40)和所述管体(10)之间。
2. 根据权利要求l所述的加热炉水冷管，其特征在于，所述耐高温层(40)由陶瓷纤维毯构成。
3. 根据权利要求2所述的加热炉水冷管，其特征在于，所述陶瓷纤维毯为含锆型陶瓷纤维毯。
4. 根据权利要求l所述的加热炉水冷管，其特征在于，所述耐高温层(40)的厚度为20-40毫米。
5. 根据权利要求4所述的加热炉水冷管，其特征在于，所述加热炉水冷管还包括粘结剂层，所述粘结剂层位于所述耐高温层与(40)与所述耐火浇注层(30)之间，用于粘结所述耐高温层与(40)与所述耐火浇注层(30)。
6. 根据权利要求1-5中任意一项所述的加热炉水冷管，其特征在于，所述加热炉水冷管还包括隔热层(20)，所述隔热层(20)位于所述管体(10)与所述耐火浇注层(30)之间。
7. 根据权利要求6所述的加热炉水冷管，其特征在于，所述隔热层(20)由隔热纤维毯形成，该隔热纤维毯为硅酸铝耐火纤维毯。
8. 根据权利要求6所述的加热炉水冷管，其特征在于，所述隔热层(20)的厚度为10-30mm，所述耐火浇注层(30)的厚度为40-60mm。
9. 根据权利要求6所述的加热炉水冷管，其特征在于，所述加热炉水冷管还包括从所述管体(10)的表面沿其径向向外延伸的锚固钉(50)，所述锚固钉(50)延伸至所述耐火浇注层(30)的厚度的3/4-4/5。
10. 根据权利要求9所述的加热炉水冷管，其特征在于，所述锚固钉(50)焊接在管体(10)上。
11. 根据权利要求10所述的加热炉水冷管，其特征在于，所述锚固钉(50)为弧形或Y形。
12. 根据权利要求l-5、7-9中任意一项所述的加热炉水冷管，其特征在于，所述加热炉水冷管还包括捆扎部件，该捆扎部件设置在所述耐高温层(40)的表面并对所述耐高温层(40)施加径向向内的压力。
13. 根据权利要求12所述的加热炉水冷管，其特征在于，所述加热炉水冷管还包括设置在所述耐高温层(40)外表面上的高温耐火涂层，该高温耐火涂层的厚度为l-2mm。
专利摘要本实用新型涉及一种加热炉水冷管，该加热炉水冷管包括管体(10)和包覆该管体的耐火浇注层(30)，其中，所述加热炉水冷管还包括耐高温层(40)，所述耐火浇注层(30)位于所述耐高温层(40)和管体(10)之间。本实用新型的加热炉水冷管包扎结构既可以进一步减少冷却水带走的热量，又可以保持所述包扎结构的整体完整性和强度，提高其使用寿命。
文档编号C21D9/70GK201514126SQ200920174670
公开日2010年6月23日 申请日期2009年9月18日 优先权日2009年9月18日
发明者张宏, 曹凤洲, 朱乐, 杨安林, 温亚成, 罗宝军 申请人:攀钢集团攀枝花钢钒有限公司