专利名称:耐火纤维炉衬结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种耐火纤维炉衬结构，所述耐火纤维炉衬结构平铺在炉壁钢板内表面，所述耐火纤维炉衬结构从炉壁钢板内表面向内依次铺设有纳米隔热保温板层、硅酸铝纤维毯层、纤维层和隔热防护层，所述耐火纤维炉衬结构的厚度为300～350mm。本实用新型提供了一种结构简单、制作方便、隔热性能优良、纤维炉衬热面防护可靠、成本低廉、使用寿命长、使用温度可达1300℃的薄板坯辊底式加热炉全纤维炉衬结构。
【专利说明】耐火纤维炉衬结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及工业炉耐火纤维炉衬结构，具体涉及一种薄板坯连铸连轧辊底式加热炉或连续退火炉的耐火纤维炉衬结构。
【背景技术】
[0002]辊底式隧道加热炉作为薄板坯连铸连轧生产线上连接连铸机和轧制作业线的重要枢纽，它主要有三项功能:
[0003]①板坯的加热和均热功能:连续接收铸机生产的高温板坯.经加热和均热后及时供给轧机满足质量要求的薄板坯:
[0004]②缓冲功能:当轧机正常生产换工作辊.或下游设备临时故障不能轧制板坯时辊底炉仍能在一定的时间内接受板坯，起调节缓冲作用，即在“刚性”铸机和轧机之间增加了辊底炉的“柔性”缓冲环节，使连铸连轧工艺能顺利进行，这是目前薄板坯实现连铸连轧并稳定生广的关键；
[0005]③调节生产节奏，连铸机板还的拉速为2.0?6.0m/min，而第一架乳机的板还咬入速度为12.0?15.6m/min，最大速度30m/min，这两种速度的差别，主要靠棍底炉来调节，炉棍的速度在2?65m/min之间，可有效地调节铸机和乳机的生产节奏。
[0006]为了有效满足上述功能，目前世界上所有薄板坯连铸连轧生产线(包括CSP工艺、ISP工艺、FTSC工艺、CONROLL工艺、QSP工艺等)连铸机后面均配备有两座超长辊底式隧道加热炉。文献“闰桂霞，关炜，硅钢CSP工程辊底式均热炉技术特点，工业炉，2011，No6, pl8-20”报道了国内某钢厂2007年建设投产的薄板坯连铸连轧工程中直通辊底式隧道加热炉概况，其在连铸机后配备了两条直通辊底式隧道加热炉，其中，出口正对轧机的辊底式隧道加热炉称为A线.另一座称为B线，A线炉长260.7m，B线炉长245.9m，进入A线的板坯加热后直接送入轧机轧制。进入B线的板坯加热后通过双线摆动操作，将B线末端的钢坯送人A线末端，然后送入轧机轧制，两座加热炉的连接采用摆动方式，摆动周期短(单摆30S，一个周期90S)，摆动机构构造简单，同步性好。为了实现在加热炉有效长度范围内不同的加热制度，加热炉分为多个功能段和温度控制区，其中，A线分为三段10个温度控制区，B线分为两段9个温度控制区。为了适应入炉扳坯多品种规格和连铸拉速的变化，要求炉子热惰性小，能根据需要及时调节炉温，隧道加热炉活动炉顶和过钢线150mm以上的上半部侧墙内衬采用分类温度为1427°C的含锆型耐火纤维“Z”形模块加分类温度为1600°C的氧化铝纤维贴面块形式，绝热层采用分类温度为1050°C的高纯型硅酸铝纤维毯，其它区域炉墙内衬为轻质耐火浇注料层加分类温度为1050°C的高纯型硅酸铝纤维毯隔热层结构，以满足最高加热温度为1300°C的使用性能要求。但根据对某钢厂实际生产状况的调研结果，发现氧化铝纤维贴面块间收缩缝大、贴面块沿收缩缝脱粘翘起甚至脱落，同时，贴面块脱落区域的含锆型耐火纤维“Z”形模块间收缩缝隙最高可达1mm以上，炉衬隔热性能大幅下降，导致炉壁表面温度急剧上升，最高达到200°C以上，远远超过设计要求的80°C。文献“张玉道、袁占民、李会朝等，邯钢CSP加热炉改造及工艺优化，钢铁研宄学报，2005，增刊，P147-150”，其介绍了邯郸钢铁公司CSP加热炉的概况、耐火材料改造、生产工艺优化及实践，其中，加热炉炉墙耐火材料除炉底为低水泥高强度浇注料外，炉顶、炉墙全部为纤维模块，纤维模块内衬的主要规格为305mmX 305mmX 275mm，采用纵横交错的方式布置安装，铆固方式为滑槽式结构。
[0007]实际生产中存在以下几方面的问题:
[0008](I)在高温作用下纤维模块的收缩面多，在每个模块的切割面收缩严重，导致出现5?1mm的缝隙，绝热效果差，炉壁表面温度升高(由设计的80°C提高到约100°C )；
[0009](2)维护量大。在使用一段时间之后，对模块之间出现的缝隙必须进行塞缝工作，填补空隙以保证绝热效果，由此造成生产停顿；
[0010](3)纤维模块与炉墙背衬结合不紧凑。模块和滑杆预先组装在一起，滑槽通过螺杆固定在炉壳上，滑杆滑进滑槽即可安装模块。在实际的安装过程中，若滑槽压得背衬太紧，则滑杆安装时导入非常困难，反之滑杆导入容易，但是模块和背衬之间结合不紧凑，影响隔热和使用寿命；
[0011](4)炉辊孔周围的模块容易脱落。在使用一段时间后，炉辊孔套因操作原因和自然氧化而损坏，使孔周围模块失去支撑而脱落，不利于炉辊在线更换。
[0012]针对原设计存在的问题，提出了如下修改方案，S卩:模块的布置采用兵列式大模块，铆固方式采用内固定式。其优点在于:
[0013](I)所有纤维模块的切割面(也就是收缩面)布置在一起，在施工过程中再用适当厚度的纤维毯压缩后填补在切割面之间来补偿因纤维收缩出现的缝隙；
[0014](2)采用内固定的铆固方式避免了纤维模块与背衬之间结合不紧密的情况。首先，将螺栓预先焊接在炉壳钢板上，再铺上背衬毯；然后，将带有塑料管的纤维模块套在螺栓上，再用特制的套筒扳手旋动螺母，将预先安装在模块内的插板固定在炉墙上，模块也随之固定。这样模块和背衬毯就结合得非常紧凑；
[0015](3)在高温作用下，几乎没有因纤维收缩产生的缝隙，维护量也相应减少；
[0016](4)避免了因炉辊孔套损坏造成纤维模块脱落。但实际生产中，由于长时间的高温炉气作用，纤维炉衬结晶收缩裂缝与脱落、纤维材料冲刷磨损、热面侵蚀等现象仍不断出现，有必要强化CSP辊底式加热炉纤维炉衬的热面防护研宄。
[0017]在全纤维炉衬的破损防护方面，文献“侯世英，陶瓷纤维炉衬表面防护技术，工业炉，2013，No2，PP55-57”全面分析了国内外连退炉全纤维炉衬的优缺点，针对纤维炉衬因高温结晶收缩以及强度低易冲刷剥落和机械损伤及其易化学侵蚀等不足，综述了国内外常用的纤维表面防护技术，主要有不锈钢衬板防护、表面喷涂固化剂、陶瓷纤维板防护、贴面防护、硅铝布防护、多晶纤维毯防护等技术，对比分析了各种防护技术优缺点，提出了如下优化设计的建议:当陶瓷纤维制品用作工业炉炉衬时，设计人员应根据炉子的种类、构造、内部温度、炉内空气、燃料种类、风速、振动等等各种使用条件选择性能、经济最适宜的材料，最终确定炉衬材料的种类、厚度、与其他材料的复合、表面防护及施工方法等等；在尽可能有效利用陶瓷纤维制品长处的同时，也要尽量避免其缺点，使其真正发挥节能降耗的作用。但上述纤维热面防护技术为连退炉纤维炉衬，其使用温度与炉内气体流速低于薄板坯辊底式加热炉工况条件。
[0018]专利号为ZL200720028104.9的中国发明专利公开了一种防腐陶瓷纤维炉衬，其针对炉气含硫成分易对炉衬锚固钉及其与钢板焊接点的露点腐蚀问题，提供了一种防腐陶瓷纤维炉衬，包括设置有锚固钉的炉壁钢板，其技术要点在于炉壁钢板及锚固钉的表面涂覆防腐涂层，该防腐涂层为整体结构，同时，在防腐涂层的外侧依次设置致密高强隔热层及阻气箔层；通过防腐层避免锚固钉及其与钢板焊接点的露点腐蚀，通过致密高强隔热层及阻气箔层的设置强化炉衬的隔热性能；同时还提供了纤维炉衬热面喷涂辐射涂料，通过涂料与纤维基体的烧结，增强炉衬抗气流冲刷能力与红外辐射传热能力。不难看出该专利技术主要针对炼油加热炉高硫燃料炉气露点腐蚀的防护，尽管纤维炉衬表面的红外辐射涂料具有一定的表面防护作用，但因涂层厚度薄，防护作用有限，难以满足薄板坯辊底式加热炉全纤维炉衬的高温与炉气快速冲刷使用条件下的防护性能要求。
[0019]随着国内外薄板坯连铸连轧技术发展，钢种范围的不断扩展，薄板坯辊底式加热炉的最高加热温度、燃烧热负荷以及炉内烟气流速也不断提升，加剧了辊底式加热炉全纤维炉衬的破损进程，增大了加热炉维护量与维护成本，降低了加热炉热效率，也影响了薄板坯的加热质量、生产效率和综合生产成本，制约了生产经营效益的有效发挥。虽然国内外学者针对工业炉全纤维炉衬普遍存在的热面高温收缩、炉气冲刷剥落等问题开展了系列纤维炉衬的热面防护技术，但普遍存在可靠的防护技术使用温度偏低，而使用温度高的防护技术则往往不能承受高温炉气的快速冲刷；这也是为什么在薄板坯辊底式加热炉上还未有成熟的纤维炉衬热面防护技术报道与推广应用的主要原因，影响了全纤维炉衬薄板坯辊底式加热炉的节能效果的充分发挥。
[0020]综合上述可见，对于薄板坯辊底式加热炉全纤维炉衬的破损问题，由于炉温高，引起纤维炉衬结晶收缩与粉化，在纤维模块收缩面形成贯通收缩缝，同时，纤维结晶导致纤维弹性的缺失，大幅度削弱了结晶纤维与纤维炉衬基体的结合，并在炉气大流速冲刷作用下脱离纤维炉衬基体，致使收缩缝不断扩大、纤维炉衬厚度减薄；虽然目前国内外报道了系列纤维炉衬的热面防护技术，但普遍存在可靠的防护技术使用温度偏低，而使用温度高的防护技术则往往不能承受高温炉气的快速冲刷；这也是为什么在薄板坯辊底式加热炉上还未有成熟的纤维炉衬热面防护技术报道与推广应用的主要原因，导致实际生产中CSP辊底式加热炉纤维炉衬裂缝大、粉化剥落严重、炉壁表面温度高、炉壁表面散热损失大、炉衬使用寿命短、维护成本高等系列问题。因而，有必要根据薄板坯辊底式加热炉的实际工况条件，开展新型纤维炉衬结构与新型隔热纤维炉衬防护技术的研宄。
【发明内容】
[0021]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种结构简单、制作方便、隔热性能优良、纤维炉衬热面防护可靠、成本低廉、使用寿命长、使用温度可达1300°C的薄板坯连铸连轧辊底式加热炉或连续退火炉的耐火纤维炉衬结构。
[0022]为实现上述目的，本实用新型所设计一种耐火纤维炉衬结构，所述耐火纤维炉衬结构平铺在炉壁钢板内表面，所述耐火纤维炉衬结构从炉壁钢板内表面向内依次铺设有纳米隔热保温板层、硅酸铝纤维毯层、纤维层和隔热防护层，所述耐火纤维炉衬结构的厚度为300 ?350mmo
[0023]进一步地，所述纳米隔热保温板层采用厚度为5?1mm的板材。
[0024]再进一步地，所述硅酸铝纤维毯层采用分类温度为1260°C的硅酸铝纤维毯，其平铺在纳米隔热保温板层表面，所述硅酸铝纤维毯层厚度为25?35mm。
[0025]再进一步地，所述纤维层采用分类温度为1427°C的含锆型耐火纤维，错排布置在硅酸铝纤维毯层表面，所述含锆型耐火纤维中锆含量为250?300mm。
[0026]再进一步地，所述隔热防护层采用纤维增强氧化铝空心球隔热喷涂料层，其厚度5 ?20mmo
[0027]本实用新型的有益效果:
[0028]本实用新型提供了一种结构简单、制作方便、隔热性能优良、纤维炉衬热面防护可靠、成本低廉、使用寿命长、使用温度可达1300 0C的薄板坯辊底式加热炉全纤维炉衬结构。由炉壁钢板向内，主要由纳米隔热保温板、硅酸铝纤维毯、纤维模块和隔热防护层组成。通过纳米隔热保温板的超级隔热性能，强化纤维炉衬的保温，降低炉壁表面热损失；通过硅酸铝纤维毯、纤维模块的组合，在保证炉衬高温使用性能的条件下，进一步降低炉衬蓄热损失与炉壁表面散热损失；通过10?20mm隔热防护层优良的物理化学性能和高温性能，强化对纤维炉衬的防护作用与炉内传热，提高炉衬的综合稳定性、耐火性能、隔热热效率，延长纤维炉衬使用寿命，提高纤维炉衬的使用温度，满足炉温1300°C的使用要求，降低薄板坯辊底式加热炉能耗。通过分类温度1600°C氧化铝纤维模块的去除，大幅度降低了纤维炉衬的制作成本。通过上述炉衬结构的设计与材料的合理使用，有效地克服常规薄板坯辊底式加热炉全纤维炉衬易损、保温性能下降快、使用寿命短、纤维材料消耗成本高等不足。
【附图说明】
[0029]图1为本实用新型纤维炉衬结构示意图
[0030]图中:纳米隔热保温板层1、硅酸铝纤维毯层2、纤维层3、隔热防护层4、炉壁钢板5。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述，以便本领域技术人员理解。
[0032]实施例1
[0033]一种耐火纤维炉衬结构，所述耐火纤维炉衬结构平铺在炉壁钢板5内表面，所述耐火纤维炉衬结构从炉壁钢板5内表面向内依次铺设有纳米隔热保温板层1、硅酸铝纤维毯层2、纤维层3和隔热防护层4，所述耐火纤维炉衬结构的厚度为300?350mm。
[0034]其中，纳米隔热保温板层I采用市售厚度为5_的板材、硅酸铝纤维毯2为分类温度为1260°C的高纯型硅酸铝纤维毯，硅酸铝纤维毯2厚度为25?35mm。
[0035]纤维层3采用分类温度为1427°C的含锆型耐火纤维，其厚度为250?300mm，所述含锆型耐火纤维为含锆型耐火纤维“Z”形模块。
[0036]隔热防护层4采用纤维增强氧化铝空心球隔热喷涂料，其厚度5?20mm。采用中国专利“欧阳德刚、罗安智、蒋扬虎、孙丽萍、熊建良、朱善合，耐火隔热喷涂料及其制备方法与应用，授权公告号CN 102924099B”公开的耐火隔热喷涂料制备，最高使用温度为1600°C。
[0037]铺设方式
[0038]首先在炉壁钢板5内表面平铺纳米隔热保温板，然后在纳米隔热保温板层I表面平铺硅酸铝纤维毯，再将含锆型耐火纤维“Z”形模块错排布置在硅酸铝纤维毯层2表面，同排模块的相邻模块切割面(收缩面)对接排列，并在切割面对接缝中采用同材质非定型的含锆型耐火纤维进行压缩填充，采用内固定的铆固方式固定安装，固定螺栓穿透硅酸铝纤维毯2预先焊接在炉壁钢板5内表面；得到纤维层3，最后将纤维增强氧化铝空心球隔热喷涂料为平铺在纤维层3上，即得到耐火纤维炉衬。
[0039]其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本实用新型做出了详尽的描述，但它仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本实用新型保护范围。
【权利要求】
1.一种耐火纤维炉衬结构，所述耐火纤维炉衬结构平铺在炉壁钢板内表面，其特征在于:所述耐火纤维炉衬结构从炉壁钢板内表面向内依次铺设有纳米隔热保温板层(1)、硅酸铝纤维毯层(2)、纤维层(3)和隔热防护层(4)，所述耐火纤维炉衬结构的厚度为20?40mmo2.根据权利要求1所述的耐火纤维炉衬结构，其特征在于:所述纳米隔热保温板层(I)采用厚度为5?1mm的板材。3.根据权利要求1或2所述的耐火纤维炉衬结构，其特征在于:所述硅酸铝纤维毯层(2)采用分类温度为1260°C的硅酸铝纤维毯，其平铺在纳米隔热保温板层(I)表面，所述硅酸铝纤维毯层(2)厚度为25?35mm。4.根据权利要求1或2所述的耐火纤维炉衬结构，其特征在于:所述纤维层(3)采用分类温度为1427°C的含锆型耐火纤维，其错排布置在硅酸铝纤维毯层(2)表面，所述纤维层(3)为250?300臟。5.根据权利要求1或2所述的耐火纤维炉衬结构，其特征在于:所述隔热防护层(4)采用纤维增强氧化铝空心球隔热喷涂料，其厚度10?20_。
【文档编号】F27D1-10GK204286101SQ201420663743
【发明者】欧阳德刚, 罗巍, 罗安智 [申请人]武汉钢铁(集团)公司