一種增加軋鋼加熱爐輻射傳熱面積的專用模板及澆注工藝的製作方法

2024-03-28 16:31:05

本發明涉及一種增加軋鋼加熱爐輻射傳熱面積的專用模板及澆注工藝，屬於軋鋼加熱爐製造技術領域。

背景技術：

軋鋼加熱爐是軋鋼廠的主要加熱設備，它的作用是加熱出符合軋鋼工藝要求的鋼坯。軋鋼加熱爐爐膛內加熱溫度為800-1300℃。傳熱方式以輻射傳熱為主，佔到總傳熱量的80％以上。通過增加輻射傳熱面積，強化輻射傳熱，對改善鋼坯加熱質量、降低燃耗有較好的效果。

傳統工藝中，採用在已建好或已運行的爐膛內再次安裝熱輻射體的做法來增加輻射傳熱面積，利用鉚釘鉚接或高溫粘結等方式將輻射體與爐膛內壁連接為一體。但是，受爐體熱脹冷縮及爐膛內高溫煙氣衝刷等影響，容易造成熱輻射體從爐壁上脫落。

因此，亟需設計一種新型結構形式的軋鋼加熱爐內壁，既能解決目前熱輻射體易脫落的問題，又能提高輻射傳熱效果，則顯得十分必要。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發明提供一種增加軋鋼加熱爐輻射傳熱面積的專用模板。

本發明還提供一種利用上述專用模板澆注軋鋼加熱爐爐膛內壁的工藝，增加了爐膛內壁輻射傳熱面積，同時可以提高其表面發射率，進一步提高輻射傳熱效率。

本發明的技術方案如下：

一種增加軋鋼加熱爐輻射傳熱面積的專用模板，包括基體，基體上設置有至少一個以上的凹槽凸體。

優選的，所述基體的外形包括多邊形和圓形。

優選的，所述基體的材質包括鋼板、木板、PVC板、無機質板。

優選的，所述凹槽凸體的外形包括半球形、圓臺形、圓柱形中的一種或任意幾種的組合。

優選的，所述凹槽凸體的外形為半球形，半球形凹槽凸體的半徑為10-200mm，相鄰半球形凹槽凸體的間距≥5mm。此設計的好處在於，球形比表面積最大，且球面光滑過渡，沒有稜，不會有應力損傷。

優選的，所述凹槽凸體與基體連接處設置為圓弧倒角。此設計的好處在於，圓弧倒角可以消除應力集中，增強輻射體構件強度，提高抵抗高溫衝擊的能力。

優選的，所述凹槽凸體的外形為波峰，多個凹槽凸體依次連接形成波浪形。此設計的好處在於，多個凹槽凸體之間連接起來形成波浪線，最大程度上增加輻射傳熱的表面積，提高傳熱效率。

優選的，所述波浪形為由依次連接的正向拋物線和反向拋物線組成。

優選的，所述正向拋物線與反向拋物線兩頂點的垂直距離為20-500mm，兩個相鄰的正向拋物線與反向拋物線連接點的距離為12-350mm。此設計的好處在於，這個尺寸設置能避免高溫輻射波相互幹擾，更多的能量輻射到爐膛內，提高熱量利用效率。

一種增加軋鋼加熱爐輻射傳熱面積的澆注工藝，利用上述的專用模板，包括以下步驟：

(1)首先對爐牆內壁施工，在進行爐牆內壁澆注之前，先砌築爐牆內壁底部的耐火材料，每次砌築高度為1-1.2m，並在耐火材料表面塗刷防水密封塗料；

(2)採用對拉螺栓和鋼管支撐的方式對專用模板進行支設固定，並在澆注之前，對專用模板與澆注料接觸一側採用以下三種方式之一進行處理：①直接塗刷高發射率紅外節能塗料；②先塗刷一層脫模劑，再塗刷一層高發射率紅外節能塗料；③先塗刷一層脫模劑，然後在脫模劑表面鋪設紙張，最後在紙張上塗刷一層高發射率紅外節能塗料；

(3)將攪拌好的澆注料倒入施工部位，從遠離專用模板的一側開始澆注且澆注作業連續施工，直至爐牆內壁澆注完成，待澆注料完全凝固後，再行拆模；

(4)接著對爐頂內壁施工，採用支架和可調鋼管將專用模板固定支撐，按照加熱段、均熱段、預熱段進行分段支模；

(5)澆注料按照支模的順序依次進行加熱段、均熱段、預熱段的澆注，待整個爐頂內壁澆注完成且澆注料完全凝固後，再行拆模。

優選的，步驟(3)及步驟(5)中，澆注料凝固時間不少於24小時。

本發明的有益效果在於：

1、本發明設計的專用模板結構獨特，實用性強，能夠在加熱爐澆注過程中實現爐壁、爐頂的結構改進，以增大加熱爐的輻射傳熱面積，本發明與傳統爐膛內壁相比，增加了爐膛內壁的輻射傳熱面積，可將輻射傳熱量增加20％以上，提高了產量和減少了燃料消耗。

2、本發明澆注工藝，使爐膛內壁的凸起結構減緩了火焰流速，提高了鋼坯加熱效率。

3、本發明澆注工藝，將高溫紅外節能塗料澆注在爐膛內壁表面，提高了爐膛內壁的發射率，提高了輻射傳熱效率。

4、本發明澆注工藝，表面凸出結構和爐膛內壁在築爐階段澆注成完整的統一體，從根本上延長了輻射傳熱體的使用壽命，節省維護費用。

5、本發明澆注工藝，增加輻射傳熱面積，提高爐膛內壁表面發射率，簡單易行，與傳統工藝相比，避免了軋鋼加熱爐停爐二次施工，避免了對爐牆的損壞。

附圖說明

圖1為本發明專用模板的結構示意圖Ⅰ；

圖2為圖1中A-A方向的剖視圖(凹槽凸體為半球形)；

圖3為圖1中A-A方向的剖視圖(凹槽凸體為圓柱形)；

圖4為本發明專用模板的結構示意圖Ⅱ；

圖5為圖4中B-B方向的剖視圖(凹槽凸體為圓臺形)；

圖6為本發明專用模板的結構示意圖Ⅲ；

其中：1、基體；2、凹槽凸體。

具體實施方式

下面通過實施例並結合附圖對本發明做進一步說明，但不限於此。

實施例1：

如圖1至圖2所示，本實施例提供一種增加軋鋼加熱爐輻射傳熱面積的專用模板，包括基體1，基體1上設置有多個凹槽凸體2，凹槽凸體2呈半球形，多個凹槽凸體2成橫排豎列均布設置。凹槽凸體2與基體1連接處設置為圓弧倒角，圓弧倒角可以消除應力集中，增強輻射體構件強度，提高抵抗高溫衝擊的能力。

其中，基體1材質選用鋼板，外形為長方形。

爐牆內壁的專用模板長寬厚為1200×250×50mm，半球形凹槽凸體的半徑為50mm，相鄰凹槽凸體的間距為30mm。

爐頂內壁的專用模板長寬厚為1500×300×50mm，半球形凹槽凸體的半徑為50mm，相鄰凹槽凸體的間距為30mm。

利用本實施例的專用模板，即在帶有凹槽凸體的專用模板上澆注爐膛內壁，形成帶有凸起結構的爐膛內部結構，增加輻射傳熱面積，有效提高輻射傳熱效率。

實施例2：

一種增加軋鋼加熱爐輻射傳熱面積的專用模板，結構如實施例1所述，其不同之處在於：基體1材質選用PVC板，基體1的外形為正方形，半球形凹槽凸體的半徑為10mm，相鄰半球形凹槽凸體的間距為50mm。

實施例3：

一種增加軋鋼加熱爐輻射傳熱面積的專用模板，結構如實施例1所述，其不同之處在於：基體1材質選用木板，基體1的外形為菱形，半球形凹槽凸體的半徑為200mm，相鄰半球形凹槽凸體的間距為5mm。

實施例4：

如圖1和圖3所示，一種增加軋鋼加熱爐輻射傳熱面積的專用模板，結構如實施例1所述，其不同之處在於：基體1材質選用無機質板，凹槽凸體2的外形為圓柱形。

實施例5：

如圖4和圖5所示，一種增加軋鋼加熱爐輻射傳熱面積的專用模板，結構如實施例1所述，其不同之處在於：凹槽凸體2的外形為圓臺形。

實施例6：

一種增加軋鋼加熱爐輻射傳熱面積的專用模板，結構如實施例1所述，其不同之處在於：基體1的外形還可為三角形、正六邊形或圓形。

實施例7：

如圖6所示，本實施例提供一種增加軋鋼加熱爐輻射傳熱面積的專用模板，包括基體1，基體1上設置有多個凹槽凸體2，凹槽凸體2的外形為波峰，多個凹槽凸體2依次連接形成波浪形，本實施例中有五個凹槽凸體2依次連接形成波浪形。多個凹槽凸體之間連接起來形成波浪線，最大程度上增加輻射傳熱的表面積，提高傳熱效率。

本實施例中，波浪形為由依次連接的正向拋物線和反向拋物線組成，正向拋物線和反向拋物線平滑過渡連接，正向拋物線和反向拋物線各參數一致。

正向拋物線與反向拋物線兩頂點的垂直距離h為20mm，兩個相鄰的正向拋物線與反向拋物線連接點的距離d為12mm。

實施例8：

一種增加軋鋼加熱爐輻射傳熱面積的專用模板，結構如實施例7所述，其不同之處在於：正向拋物線與反向拋物線兩頂點的垂直距離h為500mm，兩個相鄰的正向拋物線與反向拋物線連接點的距離d為350mm。

實施例9：

一種增加軋鋼加熱爐輻射傳熱面積的澆注工藝，利用實施例1-8任一所述的專用模板，施工過程包括以下步驟，

(1)首先對爐牆內壁施工，在進行爐牆內壁澆注之前，先砌築爐牆內壁底部的耐火材料，砌築高度為1m或1.2m，並在耐火材料表面塗刷防水密封塗料；本實施例中，防水密封塗料選用中山市青龍化學建材(集團)有限公司生產的HG203環保型單組份水固化聚氨酯防水密封塗料；

(2)採用對拉螺栓和鋼管支撐的方式對專用模板進行支設固定，並在澆注之前，對專用模板與澆注料接觸一側採用以下三種方式之一進行處理：①直接塗刷高發射率紅外節能塗料，在澆注過程中塗料與澆注料結合成一體，提高爐膛內壁發射率；②先塗刷一層脫模劑，再塗刷一層高發射率紅外節能塗料；③先塗刷一層脫模劑，然後在脫模劑表面鋪設紙張，最後在紙張上塗刷一層高發射率紅外節能塗料，待澆注完成烘爐時紙張燒盡，塗料與澆注料層緊密結合；

(3)將攪拌好的澆注料倒入施工部位，從遠離模板的一側開始澆注，避免對塗料層的衝刷，澆注作業連續施工，直至爐牆內壁澆注完成，待澆注料完全凝固24小時後，再行拆模；

(4)接著對爐頂內壁施工，採用支架和可調鋼管將專用模板固定支撐，按照加熱段、均熱段、預熱段進行分段支模；

(5)澆注料按照支模的順序依次進行加熱段、均熱段、預熱段的澆注，待整個爐頂內壁澆注完成且澆注料完全凝固24小時後，再行拆模。