帶轉動接頭的拱形爐頂的製作方法

2023-04-23 08:17:41 1

專利名稱：帶轉動接頭的拱形爐頂的製作方法
技術領域：
帶轉動接頭的拱形爐頂，屬於熱處理爐的爐頂(爐蓋)。
跨度5m以下的工業熱處理爐，如加熱爐、均熱爐、退火爐等，佔現有熱處理爐的70％以上。它們除少部分採用平頂結構形式外，大部分都是採用拱形爐頂結構。傳統的拱頂結構可分為兩類一類是磚拱，用耐火磚和耐火泥砌築，由於磚縫多，散熱量大，浪費能源，施工也麻煩，同時由於磚的體積穩定性差，砌築質量受人工因素影響較大等原因，使用壽命短，一般只有9～12個月；另一類是用耐火澆注料或可塑料預製成型或現場製作的整體拱形爐頂。這種拱形爐頂在爐子跨度方向沒有設置可轉動的接頭，在使用過程中由於內部產生較大的熱應力而不能釋放，爐頂易於開裂、破損和剝落，因而使用壽命一般也只有12個月左右。
針對現有技術存在的以上問題，本申請的目的就是提供一種能顯著降低熱應力，從而可延長使用壽命的拱形爐頂。
為達到上述目的，本申請的基本構思是在拱頂上設置轉動接頭，使拱頂在高溫作用下可以產生自由變形而釋放內應力。爐頂沿爐子的跨度方向至少有二塊耐火材料拱形塊體，一般用二塊或三塊即可，在相鄰塊體的接觸面構成轉動接頭，即它們的拼接是要使其能作相對轉動，這樣在使用過程中，拱形塊體就可以產生適度的自由變形而釋放爐頂內的應力。
所謂相對轉動是說在外力和溫度作用下，相鄰塊體的曲率半徑可以自由發生變化，在溫度降低時曲率半徑減小，溫度升高時曲率半徑增大。根據外力和溫度應力分布狀況，兩個相鄰塊體的曲率半徑既可以同時增加或減小，也可以一個增加，另一個減小。本申請所說的相對轉動接頭則是由相鄰塊體的接觸面(拼接處)的技術特徵構成的。
相鄰塊體可作相對轉動的連接方式即相鄰塊體的接頭構成方式可以是從爐子跨度方向的剖面看，在相鄰塊體的拼接處，一個塊體的中部至少有一個凹進去的弧形部分，另一個塊體的中部至少有一個凸出來的弧形部分，凹和凸的弧形部分相互偶合接觸，在塊體拼接處的上部和下部都有一個縫隙。塊體由於熱應力而產生的轉動角度是微小的，所以所說縫隙也很小，一般為2mm左右即可。
從爐子的長度方向即塊體的寬度方向來說，上述凹和凸的部分分別是一個貫通塊體邊緣中部的弧形凹槽和與之偶合的弧形柱體。從可以構成轉動接頭的角度看，上述凹槽和柱體也可以不貫通，即可以沿塊體邊緣中部分段設置，但是從施工和受力合理性的角度看，還是貫通的好，而且從爐子跨度方向的剖面看，相鄰塊體在拼接處只有一個凹進去的弧形部分和一個與之偶合的凸出來的弧形部分為好。
所說的凹和凸的弧形最好都是一個相同直徑的半園。
本申請的爐頂與現有磚拱或整體耐火澆注料或可塑料拱相比，由於轉動接頭能使兩側拱體產生適度的自由變形，從而大大降低了爐項內的應力，可以有效地延長其使用壽命，而且結構簡單，受力合理，安裝維修方便，技術經濟效益好，是適用於中小跨度爐子的較理想的爐頂。
現結合附圖和實施例對本申請的有關內容進一步說明如下


圖1是用於軋鋼加熱爐的帶轉動接頭的拱形爐頂及爐子結構的剖面示意圖；圖2是由三塊帶轉動接頭的塊體拼接的拱形爐頂的剖面示意圖。
實施例1
圖1，一座軋鋼加熱爐，爐子內腔跨度L＝3248mm，其爐頂由拱形耐火材料塊體A和B組成。塊體A和B的材質用鋼纖維耐火澆注料，預製成形，現場拼裝組合成爐頂。在拼裝處形成轉動接頭。塊體A的中部有一個凹進去的半園部分，塊體B的中部有一個凸出來的半園部分，兩個半園的半徑R2＝70mm，拱頂的半徑R1＝3248mm。兩個半園部分在兩個塊體的寬度方向貫通。塊體A和B的厚度H＝30mm，拼接時，接頭上部和下部都留有約2mm的縫隙，兩個塊體在熱作用下產生變形時可作相對轉動。由於凹和凸的半園部分相互接觸，因此不會使爐內熱量散失。為加強保溫效果，拱頂上部加輕質保溫層C。
爐項與爐子的結構關係與現有技術基本相同，爐頂通過拱腳把應力傳遞到爐子的鋼結構上，即塊體A和B通過拱腳槽鋼4將應力傳遞給立柱槽鋼3，槽鋼3之間有拉杆2拉緊，拉杆2由螺母1緊固。爐頂由爐牆重質層7和爐牆輕質層6支承，槽鋼3與爐牆輕質層6之間有矽酸鋁纖維5。
這種帶轉動接頭的拱形爐頂，經測試，爐頂表面溫度最高不超過110℃，比磚拱表面溫度低50～60℃。一座跨度4m，長20m的軋鋼加熱爐，平均每年可降低能耗折合標煤約300t，預計使用壽命可達2～5年。技術經濟效益都是很好的。
實施例2圖2，這是由三塊耐火材料塊體A、B、D拼接的拱形爐頂，形成二個轉動接頭。爐頂與爐子的結構關係同實施例1，不再贅述。
權利要求1.帶轉動接頭的拱形爐頂，用於工業熱處理爐子，其特徵是沿爐子的跨度方向至少有二塊耐火材料拱形塊體，相鄰塊體的拼接形成兩個塊體能作相對轉動的接頭。
2.根據權利要求1所說的爐頂，其特徵是所說相鄰塊體可作相對轉動的連接方式是從爐子跨度方向的剖面看，在兩個塊體的連接處，一個塊體的中部有至少一個凹進去的弧形部分，另一個塊體的中部有至少一個凸出來的弧形部分，凹和凸的弧形部分相互偶合接觸，塊體連接處的上部和下部都有一個縫隙。
3.根據權利要求2所說的爐頂，其特徵是所說凹和凸的弧形部分都是一個相同直徑的半園。
4.根據權利要求2或3所說的爐頂，其特徵是有二個拱形塊體A和B，其上表面有輕質保溫層C，所說凹和凸的部分為R2＝70mm的半園，爐頂半徑R1＝3248mm，爐頂內跨度L＝3248mm，塊體A和B的厚度H＝300mm，所說縫隙約2mm。
專利摘要帶轉動接頭的拱形爐頂，它沿爐子的跨度方向至少有二個耐火材料拱形塊體，相鄰塊體做成可相對轉動的連接，拱體可以產生適度的自由變形，使爐頂內的應力顯著降低，有效地延長其使用壽命，比磚拱和整體耐火澆注料或可塑料拱優越，是中小跨度的加熱爐、均熱爐、退火爐等工業熱處理爐較理想的爐頂。
文檔編號F23M5/00GK2215668SQ94245538
公開日1995年12月20日 申請日期1994年11月25日 優先權日1994年11月25日
發明者張炳根, 劉岫雲, 薛及彥, 梅鳴華, 王緒東, 褚曉燕 申請人:冶金工業部建築研究總院