CN111981850A - 一种用于环形炉的吸收热膨胀的炉墙结构 - Google Patents

Abstract

一种用于环形炉的吸收热膨胀的炉墙结构，包括：外侧立柱(1)、下纵梁(2)、上纵梁(3)、炉顶大梁(4)、内侧立柱(5)、侧墙小立柱(6)、外侧炉壳挡板(7)、炉墙钢板(8)、锁紧挡块(9)、锁紧螺栓(10)、锁紧螺母(11)、锁紧角钢(12)、内侧炉壳挡板(13)、V型膨胀节(14)、炉墙耐火材料(15)。优点在于，结构简单、耐用，解决了环形加热炉或环形退火炉侧墙钢板在受热膨胀时发生变形的问题。很好的防止了炉壳结构变形破坏炉墙耐火材料的整体结构，同时避免炉体结构变形造成与台车间的摩擦。

Description

一种用于环形炉的吸收热膨胀的炉墙结构

技术领域

本发明属于钢铁厂环形加热炉和环形退火炉技术领域，特别涉及一种用于环形炉吸收热膨胀侧墙结构。

背景技术

钢铁厂环形加热炉或者环形退火炉炉墙结构从炉膛向外，通常为：浇筑料层、轻质砖层、纤维板或者硅钙板层、最外层为炉墙钢板。固定浇注料的锚固砖用焊接在炉墙钢板上的锚固勾固定。环形炉炉墙钢板与环形炉炉体立柱焊接，组合成环形炉外环炉墙钢板和内环炉墙钢板，由于炉墙耐火材料在砌筑时，均考虑耐火材料的膨胀，但是最外层炉墙钢板却与环形炉内外环立柱焊死，不能吸收热膨胀，形成炉体耐火材料能自由膨胀，而炉墙钢板无法自由膨胀，由此引起炉体耐火材料开裂、炉墙钢板变形、立柱变弯。为防止环形加热炉或环形退火炉侧墙钢板在受热膨胀时，造成上述变形，需吸收其热膨胀。本着该构思，经在工程中试验多次后，开发出本发明炉墙结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于环形炉吸收热膨胀侧墙结构，解决了环形加热炉或环形退火炉侧墙钢板在受热膨胀时发生变形的问题。很好的防止了炉壳结构变形破坏炉墙耐火材料的整体结构，同时避免炉体结构变形造成与台车间的摩擦。

本发明内容主要包括外侧立柱1、炉顶大梁4、内侧立柱5、外侧炉壳挡板7、锁紧挡块9、锁紧螺栓10、锁紧螺母11、锁紧角钢12、内侧炉壳挡板13、V型膨胀节14。

环形炉炉膛空间由侧墙和炉顶构建成“门”型结构，侧墙又分为外侧墙和内侧墙，环形炉侧墙结构从炉膛燃烧空间向外，由耐火材料、炉墙钢板、炉体钢结构组成。该发明应用于侧墙钢板与炉体钢结构，首先将环形炉内、外侧墙依据直径不同分为两个同心的正N边形，依据环形炉直接变化，一般取不同的N边形，其对应正多边形内角度数为(N-2) ×180°/N，需要保证N变形的外角≤15°，通常取外角5°～12°。

例，直径50米的环形炉，将其外侧墙、内侧墙分为36边形或30边形，外角为10°或12°。在外侧墙N边形的顶点位置布置外侧立柱1，在内侧墙N边形的顶点布置内侧立柱5，外侧立柱1与内侧立柱5与环形炉的直径共线。外侧立柱1与对应内侧立柱5通过炉顶大梁4连接，采用螺栓连接方式。每两根外侧立柱1之间用下纵梁2和上纵梁3相互连接成整体，连接方式为焊接方式；同理在相邻两根内侧立柱5之间用下纵梁2和上纵梁3相互连接。炉壳结构依据划分的N边形总共包括2 ×N块独立块状炉墙钢板8，环形炉外环N块、内环N块，如前例中，直径50米环形炉，炉墙钢板为72块或60块。每2个外侧立柱1或每2个内侧立柱5之间布置一块炉墙钢板8，侧墙小立柱6沿圆周方向布置在炉墙钢板8上，间距1米～1.5米，与炉墙钢板8焊接，用于支撑炉墙钢板8，同时加强炉墙钢板8的强度，侧墙小立柱6的上部与上纵梁3固定，侧墙小立柱6的下部与下纵梁2固定，均采用螺栓连接结构。对于环形炉外侧，锁紧角钢12布置在炉墙钢板8靠近外侧立柱1的两端，其一个边角与炉墙钢板8呈垂直状态，并连续满焊连接，环形炉内侧炉墙钢板8的锁紧角钢12的布置同环形炉外侧。

外侧炉壳挡板7布置在外侧立柱1的靠炉膛侧，内侧炉壳挡板13布置在内侧立柱5的靠炉膛侧，外侧炉壳挡板7与外侧立柱1、内侧炉壳挡板13与内侧立柱5均采用焊接连接，连接完成后，外侧炉壳挡板7与内侧炉壳挡板13沿环形炉直径方向完全平行，并平行于炉墙钢板8。锁紧角钢12与外侧炉壳挡板7或内侧炉壳挡板13的边间距25～30mm。

锁紧角钢12、锁紧挡块9、锁紧螺母11、锁紧螺栓10，共同组成锁紧结构，锁紧挡块9一端与锁紧角钢12通过螺栓连接，另一端开螺纹孔，与锁紧螺栓10、锁紧螺母11连接，拧入锁紧螺栓10后将炉墙钢板8与外侧炉壳挡板7或内侧炉壳挡板13固定，并用锁紧螺母11固定住锁紧螺栓10。锁紧结构沿环形炉高度方向间隔300～350mm布置，安装好锁紧结构后，将两块相邻的炉墙钢板8的接缝在每个外侧立柱1或内侧立柱5的位置处用V型膨胀节14焊接，炉壳结构固定后，靠炉膛侧按照常规方式在侧墙钢板8上布置砌筑炉墙耐火材料15。

V型膨胀节14材质为SUS304，宽度70mm，高度与炉墙钢板8高度相同,由V字型不锈钢板整体冲压折弯而成，V字型两侧宽度20mm。对于环形炉内侧或外侧炉墙钢板，V型膨胀节14两侧分别与炉墙钢板8 的焊接用间隔焊，间隔100～150mm，焊缝长100mm，形成环形炉炉壳整体。

环形炉外侧炉壳挡板7、内侧炉壳挡板13均呈现“V”字型，与外侧立柱1、内侧立柱5之间为焊接方式，各自与立柱端面的角度为6°(依据环形炉划分的多边形数量不同，角度有不同)。

本发明的优点在于：结构简单、耐用，能用于钢铁厂轧钢环形加热炉或者环形炉退火炉，V型膨胀节吸收炉体钢板沿圆周方向的热膨胀，使得炉壳钢板、炉体钢结构不变形。当环形炉升温后，侧墙钢板8沿圆周方向受热膨胀，被该发明结构很好的吸收，效果明显。

附图说明

图1为环形炉炉墙断面视图。其中，炉体立柱1、下纵梁2、上纵梁 3、炉顶大梁4、内侧立柱5、炉墙耐火材料15。

图2为图1中的A-A视图。其中，外侧炉壳挡板7、炉墙钢板8、锁紧挡块9、锁紧螺栓10、锁紧螺母11、锁紧角钢12、内侧炉壳挡板13、 V型膨胀节14。

图3为环形炉外视图。其中，侧墙小立柱6、外侧炉壳挡板7、锁紧挡块9。

图4为锁紧装置放大图。

具体实施方式

下面就本发明的环形炉炉墙结构结合附图具体实施方法如下。本发明包括外侧立柱1、下纵梁2、上纵梁3、炉顶大梁4、内侧立柱5、侧墙小立柱6、外侧炉壳挡板7、炉墙钢板8、锁紧挡块9、锁紧螺栓10、锁紧螺母11、锁紧角钢12、内侧炉壳挡板13、V型膨胀节14、炉墙耐火材料15。

外侧立柱1与内侧立柱5为250～300mm热轧H型钢，下纵梁2与上纵梁3为100～150mm小型热轧H型钢，炉顶大梁4为250～300mm热轧 H型钢，均为碳钢材质，将外侧立柱1、内侧立柱5按照事先设置好的位置安装于环形炉内外两侧的混泥土基础之上，各个炉体外侧立柱1之间使用下纵梁2与上纵梁3连接起来，内侧立柱5安装方式同外侧立柱1。沿炉宽方向外侧炉体立柱1与内侧立柱5之间连接炉顶大梁4，组合成环形炉炉体钢结构框架。

外侧炉壳挡板7材质为10～12mm厚普通碳钢，宽度220～250mm，高度与炉墙钢板8同高度，成V字形，角度为：180°-(360°÷N)，如前例中为170°或168°。

在外侧立柱1的靠炉膛侧将事先制作好的外侧炉壳挡板7焊接好，保证炉外侧炉壳挡板7与外侧立柱1两侧的角度为5°或6°(同前例)，内侧炉壳挡板13与内侧立柱5焊接，安装完成后，外侧炉壳挡板7与内侧炉壳挡板13沿环形炉直径方向平行,并与炉墙钢板8平行。

炉墙侧墙小立柱6为I10工字钢，炉墙钢板8为6～8mm普通碳钢板，锁紧角钢为∟65x65x5,普通碳钢材质，炉墙钢板8远离炉膛侧的两边焊接锁紧角钢12，锁紧角钢12的一边与炉墙钢板8垂直焊接；锁紧角钢 12距离炉墙钢板边部130～150mm，在炉墙钢板8上沿环形炉圆周方向每间隔200～400mm，焊接炉墙侧墙小立柱6。

将炉墙侧墙小立柱6、炉墙钢板8、锁紧角钢12按照合适尺寸事先加工焊接成独立块状结构，确保所有的炉墙钢板8的接缝宽度30～60mm，且接缝位于外侧立柱1或内侧立柱5的翼缘中心线，炉墙侧墙小立柱6 下部支撑在下纵梁2上，采用长圆孔式螺栓固定，侧墙小立柱6上部与上纵梁3，采用长圆孔式螺栓固定。将所有的炉墙钢板8按照上述操作都安装好，并与环形炉钢结构框架固定。

V型膨胀节14材质均为SUS304，宽度70mm，高度与炉墙钢板8高度相同,厚度4.5mm，角度为55～60°,由V字型不锈钢板整体冲压折弯而成，在V字型不锈钢板的锐角处进行倒圆角，V字型两侧宽度20mm，V 型膨胀节14两侧分别与炉墙钢板8的焊接用间隔焊，间隔100～150mm，焊缝100mm，将所有环形炉炉墙钢板8之间的接缝用V型膨胀节14连接，形成环形炉炉壳整体。

锁紧挡块9长120～130mm，宽50～60mm，厚18～20mm，碳钢材质；一端开孔φ18，用普通螺栓将锁紧挡块9与锁紧角钢12固定，另一端开 M16螺纹孔，用于拧入锁紧螺栓10，两个孔间距70～80mm，沿炉膛高度方向每间隔200～210mm安装一块。

锁紧螺栓10为M16普通螺栓，长度120～150mm，锁紧螺母11与锁紧螺栓10配套。

安装时，将锁紧挡块9与锁紧角钢12先用螺栓连接好，将锁紧螺栓 10与锁紧螺母11配套好后，拧入螺纹孔中，待炉墙钢板8的边缘全部与外侧炉壳挡板7贴合后，拧紧锁紧螺母11将炉墙钢板8固定，其余每个锁紧挡块均按照上述方法调整好、固定好后，最后形成环形炉的内外壳结构。

安装完内外侧炉壳后，按照常规方式对炉膛进行耐火材料15的砌筑，环形炉炉顶为常规的吊挂炉顶，最终形成环形炉炉膛空间，可吸收热膨胀侧墙安装完毕。

最后应说明的是：显然，上述实例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变动或变化。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此引申的显而易见的变化或变动仍然处于本发明的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种用于环形炉的吸收热膨胀的炉墙结构，环形炉内、外侧墙依据直径不同分为两个同心的正N边形，依据环形炉直接变化，取不同的N边形，其对应正多边形内角度数为(N-2)×180°/N；其特征在于，包括：外侧立柱(1)、下纵梁(2)、上纵梁(3)、炉顶大梁(4)、内侧立柱(5)、侧墙小立柱(6)、外侧炉壳挡板(7)、炉墙钢板(8)、锁紧挡块(9)、锁紧螺栓(10)、锁紧螺母(11)、锁紧角钢(12)、内侧炉壳挡板(13)、V型膨胀节(14)、炉墙耐火材料(15)；

在外侧墙N边形的顶点位置布置外侧立柱(1)，在内侧墙N边形的顶点布置内侧立柱(5)，外侧立柱(1)与内侧立柱(5)与环形炉的直径共线；外侧立柱(1)与对应内侧立柱(5)通过炉顶大梁(4)连接，采用螺栓连接方式；每两根外侧立柱(1)之间用下纵梁(2)和上纵梁(3)相互连接成整体，连接方式为焊接方式；在相邻两根内侧立柱(5)之间用下纵梁(2)和上纵梁(3)相互连接；炉壳结构依据划分的N边形总共包括2×N块独立块状炉墙钢板(8)，环形炉外环N块、内环N块；每2个外侧立柱(1)或每2个内侧立柱(5)之间布置一块炉墙钢板(8)，侧墙小立柱(6)沿圆周方向布置在炉墙钢板(8)上，间距1米～1.5米，与炉墙钢板(8)焊接，用于支撑炉墙钢板(8)，同时加强炉墙钢板(8)的强度，侧墙小立柱(6)的上部与上纵梁(3)固定，侧墙小立柱(6)的下部与下纵梁(2)固定，均采用螺栓连接；对于环形炉外侧，锁紧角钢(12)布置在炉墙钢板(8)靠近外侧立柱(1)的两端，其一个边角与炉墙钢板(8)呈垂直状态，并连续满焊连接，环形炉内侧炉墙钢板(8)的锁紧角钢(12)的布置同环形炉外侧。

2.根据权利要求1所述的用于环形炉的吸收热膨胀的炉墙结构，其特征在于，外侧炉壳挡板(7)布置在外侧立柱(1)的靠炉膛侧，内侧炉壳挡板(13)布置在内侧立柱(5)的靠炉膛侧，外侧炉壳挡板(7)与外侧立柱(1)、内侧炉壳挡板(13)与内侧立柱(5)均采用焊接连接，外侧炉壳挡板(7)与内侧炉壳挡板(13)沿环形炉直径方向完全平行，并平行于炉墙钢板(8)；锁紧角钢(12)与外侧炉壳挡板(7)或内侧炉壳挡板(13)的边间距25～30mm。

3.根据权利要求1所述的用于环形炉的吸收热膨胀的炉墙结构，其特征在于，锁紧角钢(12)、锁紧挡块(9)、锁紧螺母(11)、锁紧螺栓(10)，共同组成锁紧结构，锁紧挡块(9)一端与锁紧角钢(12)通过螺栓连接，另一端开螺纹孔，与锁紧螺栓(10)、锁紧螺母(11)连接，拧入锁紧螺栓(10)后将炉墙钢板(8)与外侧炉壳挡板(7)或内侧炉壳挡板(13)固定，并用锁紧螺母(11)固定住锁紧螺栓(10)；锁紧结构沿环形炉高度方向间隔300～350mm布置，安装好锁紧结构后，将两块相邻的炉墙钢板(8)的接缝在每个外侧立柱(1)或内侧立柱(5)的位置处用V型膨胀节(14)焊接，炉壳结构固定后，靠炉膛侧按照常规方式在侧墙钢板8上布置砌筑炉墙耐火材料(15)。

4.根据权利要求1所述的用于环形炉的吸收热膨胀的炉墙结构，其特征在于，V型膨胀节(14)材质为SUS304，宽度70mm，高度与炉墙钢板(8)高度相同,由V字型不锈钢板整体冲压折弯而成，V字型两侧宽度20mm。对于环形炉内侧或外侧炉墙钢板，V型膨胀节(14)两侧分别与炉墙钢板(8)的焊接用间隔焊，间隔100～150mm，焊缝长100mm，形成环形炉炉壳整体。

5.根据权利要求1所述的用于环形炉的吸收热膨胀的炉墙结构，其特征在于，环形炉外侧炉壳挡板(7)、内侧炉壳挡板(13)均呈现“V”字型，与外侧立柱(1)、内侧立柱(5)之间为焊接方式，各自与立柱端面的角度为6°。

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