【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及加热炉节能，具体地指一种可快速施工的轧钢加热炉单水管立柱隔热结构及其制备方法。
技术介绍
1、加热炉是热轧生产线重要的能源热工设备，在轧钢生产中占有非常重要的地位，其燃耗占热轧工序总能耗的80％以上，在加热炉能量损耗中，采用汽化冷却的水梁和立柱水冷热损失占加热炉能量总损耗的25～35％，以一座年产量200万吨热轧加热炉为例，炉体散热损失和水梁水冷热损失每年耗散能量约为0.5万吨标煤，是导致加热炉热损耗高的一个主要原因。因此，提高水梁和立柱隔热结构的隔热性能对减少冷却水造成的热损失至关重要。
2、传统的水梁和立柱隔热结构大多采用二重复合结构，内层为20mm厚耐火纤维毯，外层为60mm厚自流浇注料，其热震稳定性较差，使用寿命一般为2-3年，有时使用很短时间就需要局部维修，并且自流浇注料导热系数较大(1.2w/m·k，热面温度1000℃)、隔热性能较差，是导致水梁和立柱水冷热损失较高的主要原因之一，此外，水梁和立柱自流浇注料性能受施工因素影响较大，养护和烘烤的时间较长，往往由于检修周期长而影响生产。有企业尝试采用单一陶瓷纤维模块取代由浇注料、陶瓷纤维毯组成的二重复合结构后，冷却水带走的热量减少了38％，但是al2o3-sio2陶瓷纤维构成的模块强度较低，也不能抵抗氧化铁皮的侵蚀，每隔半年就要停炉维护修补，未能在实际生产中推广应用。
3、公开号为cn103388055b的专利技术专利公开了一种高温取向硅钢加热用步进式加热炉炉梁与立柱耐火隔热衬结构，包括构成炉梁或立柱基础的金属管，其中构成炉梁基础的金
4、公开号为cn105444579a的专利技术专利公开了一种加热炉水梁包扎方法，在炉底水管的外表面上设置固定块，采用导热系数小于1.0w/m·k的绝热材料制备成半圆柱状的预制块a及预制块b，预制块a和预制块b互相配合成圆柱体且其内部带有与固定块相同尺寸的槽，将预制块a和预制块b分别安装在炉底水管外侧，并将其内部槽与固定块紧密配合连接，最后将预制块a和预制块b连接处以及预制块a、b与炉底水管结合处，采用高温胶泥进行密封。该专利通过水冷钢管上焊接的金属固定块将预制块a和预制块b固定，由于金属材料和绝热热膨胀系数差异较大，容易在结合部位的角部位置因应力集中而产生裂纹导致破损，且导热系数小于1.0w/m·k的绝热材料相对而言导热系数偏大，隔热性能不足，此外金属固定块相对常规锚固件而言体积较大，热岛效应更为显著，加快了局部的传热。
5、公开号为cn216745396u的技术公开了一种新型步进式轧钢加热炉水梁立柱保温组件，包括多个保温体，所述保温体上设有榫卯结构；相邻两个所述保温体之间通过榫卯结构首尾连接，形成包裹在水梁立柱上的环形保温层。本技术中的保温组件采用带榫卯结构的保温体组装而成，用榫卯结构连接紧固代替传统的抱箍外力紧固，圆弧形榫头和卯眼的榫卯咬合方式，在提高安装便利性的同时，加强保温体在高温状态下的连接牢固性；为保证榫卯结构安装尺寸精度，榫卯结构采用激光切割制作，保证制作精度；同时保温体采用新型纳米多孔气凝胶绝热材料，有效提高了保温组件的保温性能，但是新型纳米多孔气凝胶绝热材料往往存在强度较低、使用温度较低等缺点，sio2纳米多孔气凝胶绝热材料最高使用温度一般低于800℃，且抗氧化铁皮和硅酸亚铁侵蚀能力和抗高温烟气冲刷能力较差，难以满足在轧钢加热炉900～1300℃炉温下长期使用的性能需求。
6、公开号为cn216282703u的技术公开了一种加热炉水梁保温节能结构，自冷面至热面结构依次为柔性纳米板、陶瓷纤维毯、浇注料，所述柔性纳米板、陶瓷纤维毯通过缝合线缝合在一起，浇注料用y型锚固件固定。柔性纳米板表面可粘贴有双面胶。采用本技术的加热炉水梁保温节能结构可完美包覆水梁壁板，可保证使用寿命及使用效果，可有效解决临时憎水的问题，并且可临时粘贴于水梁壁板，降低施工难度而且具有极低的导热系数，可有效保证热损失的降低。该专利同样无法解决锚固件+浇注料的施工方式带来的施工周期长、施工质量波动大以及锚固件热岛效应和应力集中引起的开裂破损问题。
7、综上所述，现有传统水梁和立柱隔热结构采用的二重复合结构，存在施工时间长、施工质量波动大、隔热性能差和使用寿命短等问题，部分专利技术专利进行了预制件隔热形式的探索，但是仍然存在高温使用性能或隔热性能不足等问题，因此有必要进一步研究可快速施工的轧钢加热炉单水管立柱隔热结构，在保障其高温使用性能的前提下，达到提高立柱隔热性能、降低加热炉能耗、延长立柱隔热衬使用寿命、缩短施工时间、强化炉底辐射传热等综合目标。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述不足之处，提供一种可快速施工的轧钢加热炉单水管立柱隔热结构及制备方法，其可以达到提高立柱整体隔热性能、降低加热炉能耗、延长立柱隔热衬使用寿命、缩短施工时间、强化炉底辐射传热等综合目标。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种可快速施工的轧钢加热炉单水管立柱隔热结构，它构成连接在加热炉炉底与横梁隔热衬之间的加热炉立柱，该加热炉立柱包括单根水冷钢管，所述水冷钢管外侧由内到外依次包裹有气凝胶隔热涂层、纳米微孔隔热板层、耐火纤维毯层、热膨胀紧固补偿层、轻质高强莫来石预制件层和红外高发射率热障涂层；所述轻质高强莫来石预制件层的主要化学成分及其质量百分比为：al2o3≥70％，sio2≤26％，fe2o3＜0.7％，k2o+na2o＜0.8％，余量为不可避免的杂质；所述轻质高强莫来石预制件层的主要性能指标为：密度0.9-1.1g/cm3，耐压强度≥3mpa，导热系数≤0.45w/m·k(热面温度600℃)，0.05mpa荷重软化温度t0.5≥1470℃。
4、优选地，所述红外高发射率热障涂层为钙钛矿型红外高发射率热障涂料喷涂而成；所述钙钛矿型红外高发射率热障涂料包括以下质量百分比计的组分：ca/cr离子掺杂的laalo3钙钛矿辐射基元(200目)30-45％，磷酸二氢铝水溶液10-20％，六铝酸钙细粉隔热填料(200目)35-55％，聚羧酸类高效分散剂0.5-1.5％。
5、优选地，所述轻质高强莫来石预制件层由一组底部环形预制件和多组上层环形预制件依次上下卯榫拼接、堆砌而成。
6、优选地，所述底部环形预制件由两片第一预制件左右卯榫拼接而成；所述第一预制件为半环形结构，其底部为平面且与加热炉炉底相接触，顶部的中间位置设置有第一弧形榫头，两端中间位置分别设置有第一长条本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可快速施工的轧钢加热炉单水管立柱隔热结构，它构成连接在加热炉炉底(8)与横梁隔热衬(10)之间的加热炉立柱(9)，该加热炉立柱(9)包括单根水冷钢管(7)，其特征在于：所述水冷钢管(7)外侧由内到外依次包裹有气凝胶隔热涂层(6)、纳米微孔隔热板层(5)、耐火纤维毯层(4)、热膨胀紧固补偿层(3)、轻质高强莫来石预制件层(2)和红外高发射率热障涂层(1)；所述轻质高强莫来石预制件层(2)的主要化学成分及其质量百分比为：Al2O3≥70％，SiO2≤26％，Fe2O3＜0.7％，K2O+Na2O＜0.8％，余量为不可避免的杂质；所述轻质高强莫来石预制件层(2)的主要性能指标为：密度0.9-1.1g/cm3，耐压强度≥3MPa，导热系数≤0.45W/m·K(热面温度600℃)，0.05MPa荷重软化温度T0.5≥1470℃。
2.根据权利要求1所述的可快速施工的轧钢加热炉单水管立柱隔热结构，其特征在于：所述红外高发射率热障涂层(1)为钙钛矿型红外高发射率热障涂料喷涂而成；所述钙钛矿型红外高发射率热障涂料包括以下质量百分比计的组分：Ca/Cr离子掺杂的LaAlO3钙钛
3.根据权利要求1所述的可快速施工的轧钢加热炉单水管立柱隔热结构，其特征在于：所述轻质高强莫来石预制件层(2)由一组底部环形预制件(2.1)和多组上层环形预制件(2.2)依次上下卯榫拼接、堆砌而成。
4.根据权利要求3所述的可快速施工的轧钢加热炉单水管立柱隔热结构，其特征在于：所述底部环形预制件(2.1)由两片第一预制件(2.11)左右卯榫拼接而成；所述第一预制件(2.11)为半环形结构，其底部为平面且与加热炉炉底(8)相接触，顶部的中间位置设置有第一弧形榫头(2.11a)，两端中间位置分别设置有第一长条形榫头(2.11b)和第一长条形卯槽(2.11c)；通过一片第一预制件(2.11)的第一长条形榫头(2.11b)和第一长条形卯槽(2.11c)分别与另一片第一预制件(2.11)的第一长条形卯槽(2.11c)和第一长条形榫头(2.11b)拼合，即可将两片第一预制件(2.11)左右卯榫拼接成底部环形预制件(2.1)。
5.根据权利要求3或4所述的可快速施工的轧钢加热炉单水管立柱隔热结构，其特征在于：所述上层环形预制件(2.2)由两片第二预制件(2.21)左右卯榫拼接而成；所述第二预制件(2.21)为半环形结构，其底部的中间位置设置有弧形卯槽(2.21a)，顶部的中间位置设置有第二弧形榫头(2.21b)，两端中间位置分别设置有第二长条形榫头(2.21c)和第二长条形卯槽(2.21d)；通过一片第二预制件(2.21)的第二长条形榫头(2.21c)和第二长条形卯槽(2.21d)分别与另一片第二预制件(2.21)的第二长条形卯槽(2.21d)和第二长条形榫头(2.21c)拼合，即可将两片第二预制件(2.21)左右卯榫拼接成上层环形预制件(2.2)。
6.根据权利要求5所述的可快速施工的轧钢加热炉单水管立柱隔热结构，其特征在于：所述底部环形预制件(2.1)与其相邻的上层环形预制件(2.2)之间通过第一弧形榫头(2.11a)和弧形卯槽(2.21a)上下卯榫拼接；所述上层环形预制件(2.2)的第二弧形榫头(2.21b)与其相邻上层环形预制件(2.2)的弧形卯槽(2.21a)上下拼合，将上层环形预制件(2.2)与其相邻上层环形预制件(2.2)上下卯榫拼接。
7.根据权利要求1所述的可快速施工的轧钢加热炉单水管立柱隔热结构，其特征在于：所述热膨胀紧固补偿层(3)由热膨胀涂层自身受热膨胀生长而成；所述热膨胀涂层涂覆在轻质高强莫来石预制件层(2)内侧，其包括以下按质量百分比计的组分：自交联丙烯酸脂类乳液25-40％，聚磷酸铵(聚合度≥1000)10-20％，双季戊四醇2-5％，三聚氰胺5-10％，六铝酸钙超细粉(粒度≤10μm)15-30％，去离子水15-25％。
8.根据权利要求1所述的可快速施工的轧钢加热炉单水管立柱隔热结构，其特征在于：所述耐火纤维毯层(4)由单层耐火纤维毯包裹拼接而成，两端拼接位置设置Z型直角台阶。
9.根据权利要求1所述的可快速施工的轧钢加热炉单水管立柱隔热结构，其特征在于：所述纳米微孔隔热板层(5)由两个半环形柱状纳米微孔隔热板拼接而成，两端拼接位置设置Z型直角台阶。
10.一种权利要求6所述的可快速施工的轧钢加热炉单水管立柱隔热结构的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种可快速施工的轧钢加热炉单水管立柱隔热结构，它构成连接在加热炉炉底(8)与横梁隔热衬(10)之间的加热炉立柱(9)，该加热炉立柱(9)包括单根水冷钢管(7)，其特征在于：所述水冷钢管(7)外侧由内到外依次包裹有气凝胶隔热涂层(6)、纳米微孔隔热板层(5)、耐火纤维毯层(4)、热膨胀紧固补偿层(3)、轻质高强莫来石预制件层(2)和红外高发射率热障涂层(1)；所述轻质高强莫来石预制件层(2)的主要化学成分及其质量百分比为：al2o3≥70％，sio2≤26％，fe2o3＜0.7％，k2o+na2o＜0.8％，余量为不可避免的杂质；所述轻质高强莫来石预制件层(2)的主要性能指标为：密度0.9-1.1g/cm3，耐压强度≥3mpa，导热系数≤0.45w/m·k(热面温度600℃)，0.05mpa荷重软化温度t0.5≥1470℃。
2.根据权利要求1所述的可快速施工的轧钢加热炉单水管立柱隔热结构，其特征在于：所述红外高发射率热障涂层(1)为钙钛矿型红外高发射率热障涂料喷涂而成；所述钙钛矿型红外高发射率热障涂料包括以下质量百分比计的组分：ca/cr离子掺杂的laalo3钙钛矿辐射基元(200目)30-45％，磷酸二氢铝水溶液10-20％，六铝酸钙细粉隔热填料(200目)35-55％，聚羧酸类高效分散剂0.5-1.5％。
3.根据权利要求1所述的可快速施工的轧钢加热炉单水管立柱隔热结构，其特征在于：所述轻质高强莫来石预制件层(2)由一组底部环形预制件(2.1)和多组上层环形预制件(2.2)依次上下卯榫拼接、堆砌而成。
4.根据权利要求3所述的可快速施工的轧钢加热炉单水管立柱隔热结构，其特征在于：所述底部环形预制件(2.1)由两片第一预制件(2.11)左右卯榫拼接而成；所述第一预制件(2.11)为半环形结构，其底部为平面且与加热炉炉底(8)相接触，顶部的中间位置设置有第一弧形榫头(2.11a)，两端中间位置分别设置有第一长条形榫头(2.11b)和第一长条形卯槽(2.11c)；通过一片第一预制件(2.11)的第一长条形榫头(2.11b)和第一长条形卯槽(2.11c)分别与另一片第一预制件(2.11)的第一长条形卯槽(2.11c)和第一长条形榫头(2.11b)拼合，即可将两片第一预制件(2.11)左右卯榫拼接成底部环形预制件(...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗巍，曹炳雷，丁翠娇，操加元，向云畔，雷廷，
申请(专利权)人：武汉钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：
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