CN117187541A - 一种冷轧立式退火炉炉辊隔热结构及保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冷轧立式退火炉炉辊隔热结构及保护方法，属于冷轧立式连续退火炉零部件技术领域。本发明的一种冷轧立式退火炉炉辊隔热结构及保护方法，包括炉墙、炉辊和辐射管，所述炉辊和辐射管固定设置在炉墙内，所述炉辊和辐射管之间安装有隔热装置，所述隔热装置包含耐热钢框架和轻质保温材料。本发明解决了现有带钢加热同时，辐射管的热辐射不可避免对炉辊同时产生热辐射冲击，这导致炉辊会发生不同程度热变形，一旦炉辊热变形严重时会造成带钢受炉辊影响产生热瓢曲或者严重跑偏刮炉墙，停机处理的问题，通过在在炉辊和辐射管之间安装隔热结构，能够有效减少辐射管热辐射对炉辊变形的影响。
Description
技术领域
本发明涉及冷轧立式连续退火炉零部件技术领域，特别涉及一种冷轧立式退火炉炉辊隔热结构及保护方法。
背景技术
冷轧立式连续退火炉内加热段区域温度900℃以上，带钢受燃气辐射管高温辐射加热并通过炉辊转动沿着立式炉运行。
现有技术中，如公开号为：CN104328251B的一种退火炉隔热板装置，该专利在退火炉上更换时由于可以从退火炉内部向退火炉外部安装，具有比目前使用的退火炉隔热板装置在退火炉上更换时更小的外部空间需求，其用于目前使用中的-种退火炉上在更换时不干涉炉墙外的支撑梁,能避免拆除炉辊、炉辊轴承座以及支撑梁，从而大大减少了检修工时和工作量，降低了施工难度和检修成本。
公开号为：CN114686673A的一种高安全性连续退火炉的辊轴部隔热部件，该专利在辊轴的侧壁上开设有贯穿辊轴的通水孔，在辊轴工作的过程中将冷水从通水孔的一端注入，并对辊轴内部的热量换热后通过通水孔的另一端排出，对辊轴的内部进行降温；在水流经机架时，还能对机架进行降温，并提高机架的隔热性能。
公开号为：CN209052744U的带钢连续退火炉的隔热防护装置，该专利通过减小炉辊与炉壁的间隙减少了炉内热气的外泄，利用保温垫的隔热性能阻止热气向轴承和炉辊底部流动，既保证了退火炉内的温度维持，又使得炉辊下部的温度大幅降低。
但是上述技术中，仍存在以下缺陷：
现有带钢加热同时，辐射管的热辐射不可避免对炉辊同时产生热辐射冲击，这导致炉辊会发生不同程度热变形，一旦炉辊热变形严重时会造成带钢受炉辊影响产生热瓢曲或者严重跑偏刮炉墙，停机处理。
针对这些缺陷，设计一种冷轧立式退火炉炉辊隔热结构及保护方法，是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种冷轧立式退火炉炉辊隔热结构及保护方法，该隔热结构安装在炉辊和辐射管之间，能够有效减少辐射管热辐射对炉辊变形的影响，可以解决现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种冷轧立式退火炉炉辊隔热结构，包括：炉墙、炉辊和辐射管，所述炉辊和辐射管固定设置在炉墙内，所述炉辊和辐射管之间安装有隔热装置，所述隔热装置包含耐热钢框架和轻质保温材料，所述耐热钢框架包括不锈钢衬板和筋板，轻质保温材料由不锈钢衬板密封。
优选的，所述不锈钢衬板采用310S不锈钢，所述不锈钢衬板的内部开设有圆孔，用于预留膨胀空间。
优选的，所述不锈钢衬板通过铆固栓固定设置在耐热钢框架的筋板上。
优选的，所述冷轧立式退火炉炉内温度为900℃-950℃。
优选的，所述隔热装置提前预留变形量，变形量ΔL＝P*Lx，其中Lx为隔热装置原始高度mm。
优选的，所述隔热装置的蠕变率计算公式为σ＝(Li-Ln)/Li，其中σ为蠕变率，Li为试样原始高度mm，Ln为试样高温下n小时的高度mm。
优选的，所述轻质保温材料为轻质耐火纤维。
优选的，所述不锈钢衬板的厚度为1.5mm。
优选的，所述不锈钢衬板线性热膨胀量ΔL＝热膨胀系数*长度*温度变化，其中室温为20℃，所述圆孔ΦC＝线性热膨胀量ΔL+10mm。
本发明提供另一种技术方案：一种冷轧立式退火炉炉辊隔热结构的保护方法，包括如下步骤：
步骤一：将筋板和不锈钢衬板固定组成耐热钢框架，并将轻质保温材料密封设置在耐热钢框架内；
步骤二：对不锈钢衬板沿着四周等间距加工四个圆孔，利用铆固栓将不锈钢衬板固定在耐热钢框架的筋板上，使铆固栓得一端贯穿圆孔并与筋板焊接连接；
步骤三：将隔热装置安装于炉辊和辐射管之间，将隔热装置的两端向炉墙的法兰孔内伸出，再利用挡圈对其两端进行固定，形成保护。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明提出的冷轧立式退火炉炉辊隔热结构及保护方法，结合试验对主要影响因素(如隔热结构尺寸、炉内温度、蠕变率、变形量等)及作用机制进行现场跟踪试验并进行经验模型总结，尤其是针对炉内不同温度变化下隔热结构预留变形量及所用衬板摸索出了隔热结构及保护方法，根据上述结构和方法可以有效减少辐射管热辐射对炉辊变形的热冲击影响，减少炉辊变形。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的隔热装置高温下弯曲蠕变状态示意图；
图3为本发明的隔热装置侧视图；
图4为本发明的不锈钢衬板结构示意图。
图中：1、炉墙；2、炉辊；3、辐射管；4、隔热装置；401、耐热钢框架；402、轻质保温材料；403、圆孔；404、铆固栓；4011、不锈钢衬板；4012、筋板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了解决现有技术中，带钢加热同时，辐射管的热辐射不可避免对炉辊同时产生热辐射冲击，这导致炉辊会发生不同程度热变形，一旦炉辊热变形严重时会造成带钢受炉辊影响产生热瓢曲或者严重跑偏刮炉墙，停机处理的技术问题，请参阅图1-4，提供以下技术方案：
一种冷轧立式退火炉炉辊隔热结构，包括：炉墙1、炉辊2和辐射管3，炉辊2和辐射管3固定设置在炉墙1内，炉辊2和辐射管3之间安装有隔热装置4，隔热装置4包含耐热钢框架401和轻质保温材料402，耐热钢框架401包括不锈钢衬板4011和筋板4012，轻质保温材料402由不锈钢衬板4011密封，能有效减少辐射管3热辐射直接冲击炉辊2。
不锈钢衬板4011采用310S不锈钢，不锈钢衬板4011的内部开设有圆孔403，用于预留膨胀空间。
不锈钢衬板4011通过铆固栓404固定设置在耐热钢框架401的筋板4012上。
冷轧立式退火炉炉内温度为900℃-950℃。
隔热装置4提前预留变形量，变形量ΔL＝P*Lx，其中Lx为隔热装置4原始高度mm。
隔热装置4的蠕变率计算公式为σ＝Li-Ln/Li，其中σ为蠕变率，Li为试样原始高度mm，Ln为试样高温下n小时的高度mm。
具体的，考虑到炉内工况900℃以上高温，隔热装置4使用过程中受高温、重力作用下出现高温弯曲蠕变，一旦高温弯曲蠕变变形大则无法起到有效保护炉辊2作用，甚至还会出现脱落风险，因此隔热结构提前预留变形量，变形量ΔL参考试验数据和经验模型：σ＝(Li-Ln)/Li，ΔL＝P*Lx。
轻质保温材料402为轻质耐火纤维，不锈钢衬板4011的厚度为1.5mm。
具体的，轻质保温材料402被不锈钢衬板4011包覆，衬板通过铆固栓404固定在隔热装置4本体耐热钢框架401上，衬板材质采用不锈钢310S(0Cr25Ni20)，拥得良好的耐高温性，厚度在原有1mm基础上增加0.5mm(参考值),提高抗蠕变强度及高温下持续作业能力，衬板沿着四周等间距加工4个圆孔403ΦC，根据不同温度下310S材质热膨胀系数得出衬板线性热膨胀量ΔL＝热膨胀系数*长度*温度变化。
不锈钢衬板4011线性热膨胀量ΔL＝热膨胀系数*长度*温度变化，其中室温为20℃，圆孔403ΦC＝线性热膨胀量ΔL+10mm。
具体的，隔热结构设计中同时考虑衬板变形问题，材质采用不锈钢310S(0Cr25Ni20)，拥得良好的耐高温性，根据950℃附近310S衬板平均热膨胀系数计算最大线性热膨胀量ΔL，对每块衬板进行开孔预留膨胀空间。
表1本发明实施例工艺参数及应用参考实例
为了进一步更好的解释说明本发明实施例，还提供一种冷轧立式退火炉炉辊隔热结构的保护方法，包括如下步骤：
步骤一：将筋板4012和不锈钢衬板4011固定组成耐热钢框架401，并将轻质保温材料402密封设置在耐热钢框架401内；
步骤二：对不锈钢衬板4011沿着四周等间距加工四个圆孔403，利用铆固栓404将不锈钢衬板4011固定在耐热钢框架401的筋板4012上，使铆固栓404得一端贯穿圆孔403并与筋板4012焊接连接；
步骤三：将隔热装置4安装于炉辊2和辐射管3之间，将隔热装置4的两端向炉墙1的法兰孔内伸出，再利用挡圈对其两端进行固定形成保护。
在上述步骤中，考虑到隔热装置4使用过程中必将受高温、重力作用下出现高温弯曲蠕变，一旦高温弯曲蠕变变形大则无法起到有效保护炉辊2作用，因此隔热结构提前预留变形量，变形量ΔL参考试验数据、经验模型；另外，根据不同温度下310S材质热膨胀系数得出不锈钢衬板4011线性热膨胀量。
综上所述，本发明应用冷轧立式退火炉，针对炉内不同高温下炉辊2隔热结构及保护方法，本发明结合试验对主要影响因素(如隔热结构尺寸、炉内温度、蠕变率、变形量等)及作用机制进行现场跟踪试验并进行经验模型总结，尤其是针对炉内不同温度变化下隔热结构预留变形量及所用衬板摸索出了模型和控制方法。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种冷轧立式退火炉炉辊隔热结构，包括：炉墙(1)、炉辊(2)和辐射管(3)，其特征在于：所述炉辊(2)和辐射管(3)固定设置在炉墙(1)内，所述炉辊(2)和辐射管(3)之间安装有隔热装置(4)，所述隔热装置(4)包含耐热钢框架(401)和轻质保温材料(402)，所述耐热钢框架(401)包括不锈钢衬板(4011)和筋板(4012)，轻质保温材料(402)由不锈钢衬板(4011)密封。
2.根据权利要求1所述的一种冷轧立式退火炉炉辊隔热结构，其特征在于：所述不锈钢衬板(4011)采用310S不锈钢，所述不锈钢衬板(4011)的内部开设有圆孔(403)，用于预留膨胀空间。
3.根据权利要求2所述的一种冷轧立式退火炉炉辊隔热结构，其特征在于：所述不锈钢衬板(4011)通过铆固栓(404)固定设置在耐热钢框架(401)的筋板(4012)上。
4.根据权利要求3所述的一种冷轧立式退火炉炉辊隔热结构，其特征在于：所述冷轧立式退火炉炉内温度为900℃-950℃。
5.根据权利要求4所述的一种冷轧立式退火炉炉辊隔热结构，其特征在于：所述隔热装置(4)提前预留变形量，变形量ΔL＝P*Lx，其中Lx为隔热装置(4)原始高度mm。
6.根据权利要求5所述的一种冷轧立式退火炉炉辊隔热结构，其特征在于：所述隔热装置(4)的蠕变率计算公式为σ＝(Li-Ln)/Li，其中σ为蠕变率，Li为试样原始高度mm，Ln为试样高温下n小时的高度mm。
7.根据权利要求6所述的一种冷轧立式退火炉炉辊隔热结构，其特征在于：所述轻质保温材料(402)为轻质耐火纤维。
8.根据权利要求7所述的一种冷轧立式退火炉炉辊隔热结构，其特征在于：所述不锈钢衬板(4011)的厚度为1.5mm。
9.根据权利要求8所述的一种冷轧立式退火炉炉辊隔热结构，其特征在于：所述不锈钢衬板(4011)线性热膨胀量ΔL＝热膨胀系数*长度*温度变化，其中室温为20℃，所述圆孔(403)ΦC＝线性热膨胀量ΔL+10mm。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的冷轧立式退火炉炉辊隔热结构的保护方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：将筋板(4012)和不锈钢衬板(4011)固定组成耐热钢框架(401)，并将轻质保温材料(402)密封设置在耐热钢框架(401)内；
步骤二：对不锈钢衬板(4011)沿着四周等间距加工四个圆孔(403)，利用铆固栓(404)将不锈钢衬板(4011)固定在耐热钢框架(401)的筋板(4012)上，使铆固栓(404)得一端贯穿圆孔(403)并与筋板(4012)焊接连接；
步骤三：将隔热装置(4)安装于炉辊(2)和辐射管(3)之间，将隔热装置(4)的两端向炉墙(1)的法兰孔内伸出，再利用挡圈对其两端进行固定，形成保护。
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