一种加热炉炉膛内衬的制作方法

本实用新型涉及加热炉领域，具体涉及一种加热炉炉膛内衬。

背景技术：

现有技术中的轧钢加热炉，其炉膛内衬一般是由耐火材料经捣打、浇筑或预制块等方式建造而成，砌筑好的内衬为平整的平面。炉膛内衬在加热炉炉体和被加热的工件的传热过程中起到重要作用，炉膛内衬表面积越大，其对工件的传热效果越强。然而，炉体高度和宽度往往受到客观条件的制约，建炉时不能无限增大加热炉的规格。为此，本发明人在炉膛内衬表面安装凸起物，也称之为热辐射体，以增加内衬表面积，提高加热炉的辐射发射率，增强传热效率。

可参考图1，此前，发明人采用螺钉固定的方式来安装热辐射体。具体来说，首先在内衬11表面钻孔，然后利用螺钉13将热辐射体12固定安装在内衬11表面上，使热辐射体12能够悬挂于内衬下方。

对于常规的加热炉来说，热辐射体的安装量很大，每个加热炉需要安装上万个。采用前述的方法，一方面需要在内衬上钻大量的孔，钻孔产生的灰尘在狭小的炉膛内不易散去，使得炉膛内的工作环境恶劣，不便于施工；另一方面，加热炉在工作时炉膛内持续处于高温状态(几百度至上千度)，气流不断冲刷热辐射体，并且热胀冷缩还容易使内衬因热膨胀力而开裂，导致热辐射体脱落。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本申请提供一种加热炉炉膛内衬，以避免钻孔的工序以及减少热辐射体的脱落。

具体地，第一方面，本申请提供一种加热炉炉膛内衬，包括耐火层、凸起部和锚固砖，所述耐火层的一侧向炉膛内部凸出形成所述凸起部，所述凸起部与所述耐火层一体成型，所述锚固砖的一端从所述耐火层的另一侧嵌入所述耐火层中，所述锚固砖的另一端用于与加热炉的钢结构连接。

结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述凸起部为圆台形、圆锥形、多边棱锥形、多边棱台形或半球形。

结合第一方面及上述可能的实现方式，在第一方面第二种可能的实现方式中，底端端面内凹形成空腔，所述空腔为圆柱形、圆台形或圆锥形。

结合第一方面及上述可能的实现方式，在第一方面第三种可能的实现方式中，当所述空腔为圆台形时，所述空腔在所述凸起部底端端面上的直径大于所述空腔在所述凸起部内部的直径；当所述空腔为圆锥形时，所述空腔的顶点位于所述凸起部内部。

结合第一方面，在第一方面第四种可能的实现方式中，所述凸起部为侧壁内凹呈弧形的圆台形，并且所述凸起部由顶端至底端直径逐渐减小。

结合第一方面的第四种实现方式，在第一方面第五种可能的实现方式中，所述耐火层上凸起部之间的间距H1约为所述凸起部顶端端面外径H2的1/6-1/2。

结合第一方面的第五种实现方式，在第一方面第六种可能的实现方式中，所述凸起部的底端端面内凹形成半椭圆状的空腔。

结合第一方面的第六种实现方式，在第一方面第七种可能的实现方式中，所述耐火层和所述凸起部的表面涂覆有远红外辐射涂层。

结合第一方面及上述可能的实现方式，在第一方面第八种可能的实现方式中，所述凸起部之间的所述耐火层上开有贯穿所述耐火层的曲线形的膨胀缝。

结合第一方面及上述可能的实现方式，在第一方面第九种可能的实现方式中，所述凸起部的轴线与所述耐火层垂直。

上述技术方案中的加热炉炉膛内衬通过一体成型的方式浇注或捣打形成具有凸起部的炉膛内衬，以凸起部作为热辐射体，可以增加内衬表面积，提高加热炉的辐射发射率，增强传热效率。这样，一方面，可以避免在内衬表面钻孔安装热辐射体的改造过程，避免了钻孔加工破坏炉膛内衬的情况，提高了内衬结构稳定性。另一方面，由于凸起部与耐火层是一体成型的，加热炉内的高温冲刷气流对凸起部的影响较小；凸起部与耐火层所使用的材料是相同的，因此，无论加热炉加热或冷却，耐火层与凸起部的膨胀系数是相同的，从而大大减少了因为热膨胀系数的差异导致内衬开裂或内衬挤碎连接件(比如螺钉)的情况，进而避免了热辐射体脱落的问题。

此外，采用上述的加热炉炉膛内衬，省略了钻孔和安装热辐射体的过程，减少了后期施工对炉膛带来的工程经济损失，也缩短了建造和改造炉膛的工期,降低了劳动强度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为发明人此前采用的热辐射体的安装结构示意图；

图2为本申请的加热炉炉膛内衬的第一个实施例的局部截面结构示意图；

图3为本申请的加热炉炉膛内衬的第一个实施例的局部仰视结构示意图；

图4为本申请的加热炉炉膛内衬的第二个实施例的局部截面结构示意图；

图5为本申请的加热炉炉膛内衬的第三个实施例的局部截面结构示意图；

图6为本申请的加热炉炉膛内衬的第四个实施例的局部截面结构示意图。

附图标记说明：

图1：内衬11；热辐射体12；螺钉13；胶泥层14。

图2至图6：耐火层21；凸起部22；底端221；空腔222；轴线223；顶端224；锚固砖23；锚固砖的一端231；锚固砖的另一端232；膨胀缝24。

具体实施方式

下面对本申请的实施例作详细说明。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参考图2至图3，在本申请的一个实施例中，提供一种加热炉炉膛内衬，包括耐火层21、凸起部22和锚固砖23，耐火层21的一侧向炉膛内部凸出形成凸起部22，凸起部22与耐火层21一体成型，锚固砖的一端231从耐火层21的另一侧嵌入耐火层21中，锚固砖的另一端232用于与加热炉的钢结构(图中未示出)连接。

上述加热炉炉膛内衬在实际施工时，以炉顶的内衬的施工过程举例说明，首先制作好具有向下凹陷的下凹部的模具，在模具上，下凹部按照一定的密度，例如45个/m²，以矩阵的方式排列。模具上的下凹部可以是圆台形、圆锥形、多边棱锥形、多边棱台形或半球形，除此以外，还可以是圆柱形、半椭球形等其他形状。下凹部的尺寸可以根据实际情况进行调整，例如，如果当下凹部为圆台形时，其直径较大的上圆台面的直径可以是120mm，直径较小的下圆台面的直径可以是80mm，圆台的高度可以是80-120mm。下凹部可以通过在模具主体板上直接冲压形成，也可以通过焊接等方式固接在模具主体板上，本申请模板的具体制作方式不做限制。

然后将锚固砖的另一端231与加热炉的钢结构中的横梁固定连接，从而使锚固砖23悬挂于钢结构下。两个锚固砖之间的距离可以根据实际情况进行调整，例如，可以控制锚固砖之间的间距为200mm-300mm。

最后将模具架设在加热炉炉顶下方，使用耐火材料进行浇筑或者捣打施工，使得在炉顶下方形成内衬，锚固砖的一端231嵌入耐火层21中，另一端232则与钢结构连接。待到风干以后，成型脱模，加热炉炉膛内衬就制作完成。其中，耐火层21内侧的锚固砖将炉膛内衬固定在炉顶下方，同时，耐火层21向着加热炉炉膛内部的一侧还具有多个一体成型的凸起部22。

本实施例中的加热炉炉膛内衬通过一体成型的方式浇注或捣打形成具有凸起部22的炉膛内衬，以凸起部22作为热辐射体，可以增加内衬表面积，提高加热炉的辐射发射率，增强传热效率。这样，一方面，可以避免在内衬表面钻孔安装热辐射体的改造过程，避免了钻孔加工破坏炉膛内衬的情况，提高了内衬结构稳定性。另一方面，由于凸起部22与耐火层21是一体成型的，加热炉内的高温冲刷气流对凸起部22的影响较小；凸起部22与耐火层21所使用的材料是相同的，因此，无论加热炉加热或冷却，耐火层21与凸起部22的膨胀系数是相同的，从而大大减少了因为热膨胀系数的差异导致内衬开裂或内衬挤碎连接件(比如螺钉)的情况，进而避免了热辐射体脱落的问题。

此外，采用上述的加热炉炉膛内衬，省略了钻孔和安装热辐射体的过程，减少了后期施工对炉膛带来的工程经济损失，也缩短了建造和改造炉膛的工期,降低了劳动强度。

根据模具的下凹部的形状不同，形成的内衬的凸起部的形状相应的不同，凸起部可以是圆台形、圆锥形、多边棱锥形、多边棱台形或半球形，此外还可以是圆柱形、半椭球形等其他形状。在一种实现方式中，请参考图2至图5，图2、图4所示的凸起部22为圆台形，图5所示的凸起部22为半椭球形。对于同样重量的凸起部来说，半球形的凸起部比圆台形、圆锥形等形状的凸起部的表面积更大，故而传热效率更高。而多边棱台形、多边棱锥形，例如六边棱台形、三边棱锥形等，由于其侧面具有平面，从而可以定向反射或发射热辐射，使加热炉炉膛内的热辐射能够更加定向集中射向工件，进一步提升传热效果。

在另一种实现方式中，除了上述的形状以外，请参考图6，凸起部22还可以是侧壁内凹呈弧形的圆台形，并且凸起部由顶端至底端直径逐渐减小。耐火层21上两个凸起部22之间的间距H1约为凸起部22的顶端224端面外径H2的1/6-1/2。凸起部22的底端221端面内凹形成半椭圆状的空腔222。此外，耐火层21和凸起部22的表面还涂覆有远红外辐射涂层(图中未示出)。

此处的远红外辐射涂层采用本领域现有的、已经商业化的远红外辐射涂料涂覆而成。对于具体采用的远红外辐射涂料，本申请不做限制。

加热炉在工作时高温气流会不断冲刷凸起部，长年累月下来，容易使凸起部或耐火层局部开裂导致凸起部脱落。由于上述的炉膛内衬中，凸起部22与耐火层21是一体成型的，一旦凸起部22发生脱落，后期修补时无法整体重新浇注，一般还是需要在耐火层21上钻孔，利用螺钉进行安装固定。这就需要加热炉停止正常工作，进入整修阶段，影响正常生产周期，造成经济损失。通过采用上述结构，远红外辐射涂层一方面可以进一步提高凸起部22的辐射率，另一方面远红外辐射涂层耐高温、耐腐蚀，可以对凸起部22的表面和耐火层21的表面起到防护作用，防止高温气流直接冲击凸起部22以及耐火层21表面。侧壁内凹呈弧形的圆台形凸起部22以及半椭圆状的空腔222，对加热炉中的高温气流起到一定的缓冲导流的作用，一定程度上也减少了高温气流对凸起部22的直接冲击。远红外辐射涂层、侧壁内凹呈弧形的圆台形凸起部22，以及半椭圆状的空腔222，共同降低了高温气流对凸起部22的冲刷作用，从而进一步减少气流冲刷造成凸起部22的开裂脱落的情况，提升凸起部22与耐火层21的结构稳定性。

进一步地，模具的下凹部中间还可以设置突起，使得浇注或捣打出来的凸起部22的底端221端面内凹形成空腔222。通过形成空腔222，增加了凸起部22(也可以理解为热辐射体)的反射表面积，从而提升了整个炉膛内衬的传热效率。同时，形成空腔222还能有效减少凸起部22的重量，减少耐火层21的承重，进一步提升整个炉膛内衬的结构稳定性。这里的空腔222可以是为圆柱形、圆台形或圆锥形。当空腔222为圆柱形时，空腔的高度与半径的比值L/R>2.5。当空腔222为圆台形时，请参考图5中的空腔222，空腔222在凸起部底端221端面上的直径大于空腔222在凸起部22内部的直径，也就是说，圆台形的空腔222的上底面的直径小于下底面的直径。当空腔为圆锥形时，空腔的顶点位于凸起部内部，也就是说，圆锥形的空腔的底面在凸起部的底端端面上，锥顶在凸起部的内部。在空腔为圆柱形、圆台形或圆锥形的情况下，耐火层和凸起部干燥成型后更便于脱模。

进一步地，请参考图4至图6，在凸起部22具有空腔222的情况下，凸起部底端221端面上具有空腔开口(图中未标出)。凸起部22的轴线223与耐火层21垂直，从而使空腔开口始终与耐火层21保持相对平行。例如，当炉顶为平面时，多个凸起部上的空腔开口都与炉顶保持平行，也可以理解为与耐火层平行，并且处于同一个水平面上。又例如，当加热炉为拱形加热炉时，炉顶为曲面，此时多个凸起部的轴线仍然与正上方的炉顶垂直，也可以理解为与正上方的耐火层垂直，从而使多个凸起部底部的空腔开口形成一个曲面，这个曲面与炉顶的曲面是平行的。

加热炉在工作时，内衬通常处于几百度到上千度的高温下，会发生膨胀。同时，内衬内部由于温度变化和温度梯度的存在而产生热应力，导致内衬裂开或剥落。请参考图2至图3，通过在两个凸起部22之间的耐火层21上开有贯穿耐火层的曲线形的膨胀缝24，使得了耐火层21可以通过膨胀缝24来释放耐火层21在热膨胀时产生的热应力，从而进一步提升整个炉膛内衬的结构稳定性。从炉膛下方仰视查看，膨胀缝24在耐火层21的靠近炉膛内部的一侧的表面上呈现为直线形。而从炉膛内衬的纵向截面上看，膨胀缝24呈曲线形，并且从耐火层21的靠近炉膛内部的一侧贯穿到耐火层21的另一侧，如图2所示。对于曲线形的膨胀缝24的具体弯曲的幅度、角度等，本申请不作限制。

本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。以上所述的本实用新型实施方式并不构成对本实用新型保护范围的限定。