CN102605146A - 环形退火炉高性能炉底板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环形退火炉高性能炉底板，包括圆盘形的底板本体，所述底板本体上开设有中心轴孔，其特殊之处在于：所述底板本体的下表面上与中心轴孔同心设置有多道凸环加强筋，所述底板本体的外周侧立面为半圆弧面，所述半圆弧面上覆盖有隔热涂层，所述隔热涂层还延伸覆盖与该半圆弧面相连的底板本体的上表面边缘环形区和下表面边缘环形区。本发明所设计的环形退火炉高性能炉底板不仅具有优良的抗破损变形能力，还具有优良的传热性能，能提高钢卷退火过程的传热速度，改善钢卷退火温度均匀性，提高退火炉生产能力与钢卷退火质量的综合稳定性，结构简单、制作便捷、使用方便、成本低廉、使用寿命长，易于推广应用。

Description

环形退火炉高性能炉底板

技术领域

本发明涉及工业炉热工设备，具体地指是取向硅钢环形退火炉(ROF)中用于承载钢卷的一种环形退火炉高性能炉底板。

背景技术

环形退火炉(ROF)中炉底板是用于承载取向硅钢卷进行高温退火的工件，为中空圆盘结构，早期均采用国外进口产品，主要采用耐热钢轧制材料制作炉底板，价格昂贵，使用寿命约为2年，为了降低炉底板消耗成本，国内在没有国产市售高温耐热钢轧制或锻造材料条件下，采用耐热钢铸造制作进行炉底板国产化，价格远低于进口产品，但寿命也远低于国外进口产品。由于恶劣的高温工作环境、频繁的升温与降温、高温炉气对流换热的不均匀和钢卷的重压等多因素的共同作用，引起炉底板变形，形成由炉底板边缘向中心发展的径向裂纹。由于炉底板变形，导致炉底板表面扭曲不平，使与炉底板接触的钢卷端面形成压印卷边，开卷后钢板边部形成马蹄状变形的产品边浪质量问题；同时，裂纹顶部的应力集中，加快了裂纹长度与宽度的发展速度；最终因炉底板破损严重或功能缺失而报废，导致炉底板使用寿命仅为1年左右，属于环形退火炉(ROF)中的高消耗构件。此外，由于炉底板用量大，耐热合金材料价格昂贵，是环形退火炉(ROF)生产运行的主要成本构成。因而，炉底板使用寿命与使用性能是影响取向硅钢环形炉退火生产成本、产品边浪和保证冷轧取向硅钢工艺完善的关键因素。为此，人们从减少裂纹应力、降低裂纹发展速度的角度，开展了系列延长炉底板使用寿命的研究工作，例如：专利号为ZL98235819.9、名称为新型的热处理炉炉底板的中国专利公开了一种外边缘为梅花形状的炉底板，花瓣数量为8～24；在热处理过程中，每个花瓣的凹进部位都将形成裂纹，通过裂纹数量的增加，分散裂纹应力，从而降低裂纹长度与宽度的发展速度，达到延长炉底板使用寿命的目的，但实际生产应用结构表明，使用寿命延长与成本降低不显著。专利号为ZL99245232.5、名称为退火炉中炉底板的垫板的中国专利公开了一种能够延长炉底板寿命，降低生产成本、避免钢卷压印与边浪的炉底板垫板，通过在炉底板上增设厚度为20～60mm的圆形金属板，缓解炉底板变形对钢卷压印与边浪的影响，均化钢卷对炉底板的压应力，在实际生产中取得了改善钢卷退火质量较好效果，并对炉底板使用寿命有一定的改进效果，但增加了垫板的消耗成本。专利号为ZL200720088599.4、名称为新型退火炉底板的中国专利针对边缘为梅花形炉底板径向裂纹多、使用寿命相对较低的不足，提供了一种能够延缓裂纹形成与发展、减少裂纹数量、延长使用寿命的新型炉底板，外形结构与梅花形炉底板相似，区别在于炉底板边缘为外凸圆弧和圆弧过渡面构成；与梅花形炉底板相比，增大了炉底板四周的表面积，一定程度上改善了炉底板的换热条件；有利于铸造过程中顺序凝固，细化晶粒，提高铸造质量，延长使用寿命。但由于该炉底板边缘结构复杂，目前还未见到使用的报道。文献“贺方平、李立新、彭娟，新型ROF炉底板及结构优化，《南方冶金》，2008年，NO4”在总结国内炉底板裂纹产生于最终失效原因的理论研究基础上，提出了一种降低炉底板热应力水平的新型结构，即在炉底板圆盘中增加一些圆孔的应力释放结构，通过模拟计算与结构优化，可使应力水平在原基础上降低40％，但目前还未见到试验验证与实际使用的报道。

综上所述，国内外研究均集中在延缓环形退火炉(ROF)用炉底板破损进程、延长使用寿命、遏制高温变形方面，对于炉底板对钢卷退火传热过程的影响均未涉及，并由于耐热钢成本随合金元素含量的增加而急剧增加，国内外均未采纳增加合金元素含量的方式进行炉底板使用性能的改善，目前，国外主要通过延伸耐热钢加工工艺，改善耐热钢微观组织结构，提高炉底板使用性能；国内则从炉底板结构优化与保护角度，延缓裂纹的形成与发展，防止钢卷退火压印与边浪，并在实际生产应用中取得了一定的效果，但应用水平仍较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、制作便捷、使用方便、成本低廉、使用寿命长、传热性能优良的环形退火炉高性能炉底板。

为实现上述目的，本发明所设计的环形退火炉高性能炉底板，包括圆盘形的底板本体，所述底板本体上开设有中心轴孔，其特殊之处在于：所述底板本体的下表面上与中心轴孔同心设置有多道凸环加强筋，所述底板本体的外周侧立面为半圆弧面，所述半圆弧面上覆盖有隔热涂层，所述隔热涂层还延伸覆盖与该半圆弧面相连的底板本体的上表面边缘环形区和下表面边缘环形区，通过底板本体上表面为平面与下表面为凹凸面的结构设计，满足底板本体对钢卷的承载要求，扩展底板本体下表面对流换热面积，提高底板本体的传热性能。

作为一种优选方案，所述凸环加强筋的顶端为圆弧面、两侧为与底板本体的下表面圆滑结合的圆弧过渡面，降低凸环加强筋温差热应力，减少凸环加强筋与底板本体结合面的应力集中，提高凸环加强筋的抗破损能力；所述底板本体的外周侧立面为半圆弧面，降低底板本体边缘的换热比表面积与换热速度，从而降低底板本体边缘的径向温差与热应力，提高抗裂纹破损能力。

作为又一种优选方案，所述凸环加强筋设置有3～9道，各道凸环加强筋径向等间距均匀布置，增强凸环加强筋与底板本体的结合强度与结构稳定性，遏制裂纹的径向发展，延缓底板本体的裂纹破损进程。

进一步地，所述多道凸环加强筋中，位于中间的凸环加强筋的高度最大，其两侧的凸环加强筋的高度依次递减，提高中心轴孔至底板本体边缘炉底板中部区域传热强化程度，便于钢卷中圈的轴向加热。

更进一步地，所述隔热涂层在底板本体半径方向由内向外逐渐增厚，降低底板本体边缘区域的径向导热与温差，使底板本体边缘热应力降低到更低的水平；所述隔热涂层覆盖的上表面边缘环形区和下表面边缘环形区由内侧至底板本体边缘的径向宽度为50～200mm，进一步降低底板本体边缘的换热速度、径向温差与热应力。

再进一步地，所述底板本体及其上的凸环加强筋采用0Cr₂₃Ni₁₃耐热钢整体铸造成型，降低炉底板的制作成本。

本发明的优点在于：所设计的环形退火炉高性能炉底板不仅具有优良的抗破损变形能力，还具有优良的传热性能，能提高钢卷退火过程的传热速度，改善钢卷退火温度均匀性，提高退火炉生产能力与钢卷退火质量的综合稳定性，结构简单、制作便捷、使用方便、成本低廉、使用寿命长，易于推广应用。

附图说明

图1是本发明环形退火炉高性能炉底板的安装方位示意图。

图2是本发明环形退火炉高性能炉底板的主视结构示意图。

图3是图2的仰视结构示意图。

图4是图3中的A部放大结构示意图。

图中：底板本体1，中心轴孔2，凸环加强筋3，圆弧面31，圆弧过渡面32，隔热涂层4，半圆弧面5，内罩6，钢卷7，立柱8，炉台9，上表面边缘环形区m，下表面边缘环形区n。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

如图1所示，取向硅钢环形退火炉(ROF)包括炉台9，炉台9上设有立柱8，本发明的高性能炉底板安装在立柱8上，用于托起钢卷7，在炉台9上还设有罩住钢卷7的内罩6。

如图2～4所示，本发明的环形退火炉高性能炉底板，包括圆盘形的底板本体1，底板本体1上开设有中心轴孔2，底板本体1的下表面上与中心轴孔2同心设置有多道凸环加强筋3，底板本体1及其上的凸环加强筋3采用0Cr₂₃Ni₁₃耐热钢整体铸造成型；底板本体1的外周侧立面为半圆弧面5，半圆弧面5上覆盖有隔热涂层4，隔热涂层4还延伸覆盖与该半圆弧面5相连的底板本体1的上表面边缘环形区m和下表面边缘环形区n；凸环加强筋3的顶端为圆弧面31、两侧为与底板本体1的下表面圆滑结合的圆弧过渡面32。

上述凸环加强筋3一般可以设置3～9道，各道凸环加强筋3径向等间距均匀布置；多道凸环加强筋3中，位于中间的凸环加强筋3的高度最大，其两侧的凸环加强筋3的高度依次递减。具体地，一种实施方式为凸环加强筋3由径向均匀分布的7道构成，最外圈的凸环加强筋3距离底板本体1边缘100mm，凸环加强筋3的高度沿底板本体1由内向外径向先低后高再低分布，在中心处的凸环加强筋3高度最大，其两侧的圆环加强筋3高度依次递减。另一种实施方式为凸环加强筋3由径向均匀分布的5道构成，最外圈的凸环加强筋距离底板本体1边缘150mm，在中心处的凸环加强筋3高度最大，其两侧的凸环加强筋3高度依次递减。

隔热涂层4在底板本体1半径方向由内向外逐渐增厚，一般而言，隔热涂层4覆盖的上表面边缘环形区m和下表面边缘环形区n由内侧至底板本体1边缘的径向宽度为50～200mm。一种实施方式为隔热涂层4由中心轴孔2向底板本体1边缘径向逐渐增厚，最大厚度为1mm，其中：上表面边缘环形区m内侧至底板本体1边缘的径向距离为50mm，下表面边缘环形区n内侧至底板本体1边缘的径向距离为100mm。另一种实施方式为隔热涂层4由中心轴孔2向底板本体1边缘径向逐渐增厚，最大厚度为1mm，其中：上表面边缘环形区m内侧至底板本体1边缘的径向距离为100mm，下表面边缘环形区n内侧至底板本体1边缘的径向距离为200mm。

Claims (10)

1.一种环形退火炉高性能炉底板，包括圆盘形的底板本体(1)，所述底板本体(1)上开设有中心轴孔(2)，其特征在于：所述底板本体(1)的下表面上与中心轴孔(2)同心设置有多道凸环加强筋(3)，所述底板本体(1)的外周侧立面为半圆弧面(5)，所述半圆弧面(5)上覆盖有隔热涂层(4)，所述隔热涂层(4)还延伸覆盖与该半圆弧面(5)相连的底板本体(1)的上表面边缘环形区(m)和下表面边缘环形区(n)。

2.根据权利要求1所述的环形退火炉高性能炉底板，其特征在于：所述凸环加强筋(3)的顶端为圆弧面(31)、两侧为与底板本体(1)的下表面圆滑结合的圆弧过渡面(32)。

3.根据权利要求1所述的环形退火炉高性能炉底板，其特征在于：所述凸环加强筋(3)设置有3～9道，各道凸环加强筋(3)径向等间距均匀布置。

4.根据权利要求1或2或3所述的环形退火炉高性能炉底板，其特征在于：所述多道凸环加强筋(3)中，位于中间的凸环加强筋(3)的高度最大，其两侧的凸环加强筋(3)的高度依次递减。

5.根据权利要求1或2或3所述的环形退火炉高性能炉底板，其特征在于：所述隔热涂层(4)在底板本体(1)半径方向由内向外逐渐增厚，所述隔热涂层(4)覆盖的上表面边缘环形区(m)和下表面边缘环形区(n)由内侧至底板本体(1)边缘的径向宽度为50～200mm。

6.根据权利要求4所述的环形退火炉高性能炉底板，其特征在于：所述隔热涂层(4)在底板本体(1)半径方向由内向外逐渐增厚，所述隔热涂层(4)覆盖的上表面边缘环形区(m)和下表面边缘环形区(n)由内侧至底板本体(1)边缘的径向宽度为50～200mm。

7.根据权利要求1或2或3所述的环形退火炉高性能炉底板，其特征在于：所述底板本体(1)及其上的凸环加强筋(3)采用0Cr₂₃Ni₁₃耐热钢整体铸造成型。

8.根据权利要求4所述的环形退火炉高性能炉底板，其特征在于：所述底板本体(1)及其上的凸环加强筋(3)采用0Cr₂₃Ni₁₃耐热钢整体铸造成型。

9.根据权利要求5所述的环形退火炉高性能炉底板，其特征在于：所述底板本体(1)及其上的凸环加强筋(3)采用0Cr₂₃Ni₁₃耐热钢整体铸造成型。

10.根据权利要求6所述的环形退火炉高性能炉底板，其特征在于：所述底板本体(1)及其上的凸环加强筋(3)采用0Cr₂₃Ni₁₃耐热钢整体铸造成型。

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