CN110388829A - 一种减少加热炉水梁黑印的组合式垫块及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种减少加热炉水梁黑印的组合式垫块及其安装方法，所述组合式垫块包括底座、隔热垫片、垫块及C形挡块；安装时在加热炉纵梁水管上焊接底座，底座为钴基合金材质；底座的顶面涂刷硅酸钠无机粘结剂，然后将隔热垫片粘贴在底座的顶面；垫块采用金属玻璃材质，将垫块自定位槽的一端插入，直到垫块的末端与底座的对应端对齐；将C形挡块焊接在底座顶部对垫块的插入端起定位固定作用，C形挡块采用钴基合金材质，其内侧面与垫块的三个侧面紧密接触。本发明既能提高垫块安装的稳定性，又能提高垫块使用寿命，降低垫块加工成本，并达到减少水梁黑印温差的效果。

Description

一种减少加热炉水梁黑印的组合式垫块及其安装方法

技术领域

本发明涉及工业炉技术领域，尤其涉及一种减少加热炉水梁黑印的垫块及其安装方法。

背景技术

在步进梁式加热炉内，步进梁上设有耐热垫块，钢坯落在步进梁耐热垫块上面，一步一步地将加热合格的钢坯运上辊道，送入轧机进行轧制。钢坯直接与水梁上的垫块接触，而由于水梁内不断通入大量的冷却水(或汽水混合物)，导致垫块的顶面温度相对较低，钢坯与垫块接触处不能被很好地加热，导致加热终了时在两者接触处及其附近局部区域温度相对较低，颜色相对黯淡，形成所谓的“水梁黑印”缺陷。

目前加热炉常用的垫块安装方法有两种：

一是骑卡式垫块安装方法：采用这种安装方法时，垫块的形状通常是条形样式，条形垫块通常沿水梁水管中心线两侧交错布置，布置好以后用四个压块将垫块焊接固定。

二是焊接式垫块安装方法：采用这种安装方法时，垫块的形状通常是条形或圆柱形样式，条形或圆柱形的垫块通常沿水梁水管中心线居中布置，布置好以后将条形或圆柱形垫块的四周与水管焊接成一体。

上述两种垫块安装方法都存在不足之处。

骑卡式垫块安装方法的缺点是：当加热炉装钢定位不准或水梁运行出现跑偏故障时，钢坯将与水梁垫块部位发生刮碰，由于骑卡式垫块是用四个压块将其焊接固定，安装的固定强度不够，当发生刮碰撞击时，垫块很容易脱落，垫块脱落的同时，水梁包扎材料也会不同程度的遭到破坏，水梁裸露部位极易造成爆管的设备事故，并且裸管对加热钢坯质量也有相当大的影响。

焊接式垫块安装方法的缺点是：无论对于旧黑印还是新黑印，焊接式垫块都要明显高于骑卡式垫块。焊接式垫块在新黑印处的温差约为骑卡式垫块的一倍，对黑印的改善效果非常差；旧黑印虽然从温差上看两者相差不大，但焊接式垫块旧黑印处钢坯中心的低温区远比骑卡式垫块要重得多。

申请号为CN201610681876.6的中国专利公开了“一种步进式加热炉炉内水梁Co40垫块的安装方法”，其将卡块侧部增加一延长部，所述延长部与Co40垫块间具有第一焊接部；Co40垫块与卡块由所述第一焊接部固定连接；卡块与水梁间通过第二焊接部连接；所述第一焊接部与第二焊接部可形成一个整体的焊接部；Co40垫块两端与水梁焊接成一体；该方法的优点是采用了在卡块受力点的同侧设置延长部并与垫块焊接，可大幅提高卡块的抗折、抗弯强度；此外，解决了Co40垫块与水梁的焊接困难问题，进一步保证了Co40垫块的安装稳定性。其不足之处是：1)垫块本体依然与水管直接接触，水梁黑印温差没有得到根本性的减少；2)垫块材质依然采用钴基合金，材料成本昂贵，并且钴基垫块在1250℃以上合金各项性能迅速下降，导致钢坯下表面出现凹坑或钢坯黑印严重，影响了热轧板材的质量。

申请号为CN201010247099.7的中国专利公开了一种“加热炉垫块“，加热炉垫块由耐热基体和耐热耐磨件构成；所述耐热耐磨件被包覆设置在所述耐热基体的顶部，耐热耐磨件的顶面暴露于耐热基体的顶面。该加热炉垫块通过复合镶铸技术将不同特性的材料集成于一体，使所述垫块具有耐磨、耐热、黑印温差小、质量高、相对成本低等优点，可广泛用于各温度段条件下的推钢式加热炉、步进式加热炉中，并能够提高加热炉钢坯加热质量。其不足之处是：1)垫块采用复合镶铸技术，加工工序复杂，加工成本增加；2)如果垫块耐热基体或耐热耐磨件局部烧损必须整体进行更换，其它完好的耐热基体或耐热耐磨件不能够继续使用，垫块有效使用周期缩短。

发明内容

本发明提供了一种减少加热炉水梁黑印的组合式垫块及其安装方法，既能提高垫块安装的稳定性，又能提高垫块使用寿命，降低垫块加工成本，并达到减少水梁黑印温差的效果。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种减少加热炉水梁黑印的组合式垫块，包括底座、隔热垫片、垫块及C形挡块；所述底座的顶面为平面，顶部一端设定位槽，定位槽由2个相对设置的侧挡板组成，定位槽的底部沿纵向设燕尾槽式插口；底座的顶面粘贴隔热垫片；垫块为长方体结构，其宽度与组成定位槽的2个侧挡板的间距相适应，长度＝底座的长度-(15～30)mm；垫块的底部两侧分别设有与燕尾槽式插口相配合的斜面；垫块与底座插合连接后，通过C形挡块对垫块的插入端起定位固定作用。

所述底座为钴基合金材质。

所述隔热垫片与底座之间采用硅酸钠无机粘结剂粘贴。

所述隔热垫片由纳米纤维材料压缩而成，其在600℃时的热传导率≤0.05W/m﹒K。

所述C形挡块采用钴基合金材质。

所述垫块采用高温金属玻璃制成，其熔点≥1750℃，在1200℃时的抗压强度≥0.45kg/mm²。

一种减少加热炉水梁黑印的组合式垫块的安装方法，包括如下步骤：

1)在加热炉纵梁水管上焊接底座，多个底座沿加热炉长度方向中心线等距间隔焊接在纵梁上水管外壁上，

2)底座焊接完成后，在底座的顶面涂刷硅酸钠无机粘结剂，然后将隔热垫片粘贴在底座的顶面；

3)将垫块自底座定位槽的一端插入，直到垫块的末端与底座的对应端对齐；垫块安装到位后，其底面与隔热垫片紧密接触；

4)将C形挡块焊接在底座顶部对垫块的插入端起定位固定作用，其内侧面与垫块的三个侧面紧密接触。

所述底座的底面是与加热炉纵梁水管相配合的弧形，弧形中轴线垂直于加热炉纵梁水管的轴线。

所述底座在焊接时沿底座的周向采用钴基堆焊焊条焊接，焊接前钴基堆焊焊条在200～300℃温度下烘烤1～2小时。

所述C形挡块焊接时用钴基堆焊焊条焊接，焊接前钴基堆焊焊条在200～300℃温度下烘烤1～2小时。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)底座与垫块之间设有一层隔热垫片，将垫块本体与水梁隔离，垫块受水冷影响很小，因此其顶部温降很小，从而大幅减少了垫块与水梁直接接触带来的水印温差；

2)垫块选用高温金属玻璃材质，其熔点≥1750℃，在1200℃时抗压强度≥0.45kg/mm²，抗压强度是钴基合金Co50的4～5倍，成本是钴基合金Co50的0.8倍；既延长了垫块使用寿命，又降低了垫块的成本；

3)底座与垫块之间采用插接结构，通过2个侧挡板及燕尾槽式插口实现沿插接方向上、下、左、右4个方向自由度的限制，通过C形挡块实现前进方向自由度的限制，最终实现5个方向自由度的限制，实现精确定位及牢固固定。

附图说明

图1是本发明所述组合式垫块安装时的结构示意图。

图中：1.底座 2.隔热垫片 3.垫块 4.C形挡块

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示，本发明所述一种减少加热炉水梁黑印的组合式垫块，包括底座1、隔热垫片2、垫块3及C形挡块4；所述底座1的顶面为平面，顶部一端设定位槽，定位槽由2个相对设置的侧挡板组成，定位槽的底部沿纵向设燕尾槽式插口；底座1的顶面粘贴隔热垫片2；垫块3为长方体结构，其宽度与组成定位槽的2个侧挡板的间距相适应，长度＝底座的长度-(15～30)mm；垫块3的底部两侧分别设有与燕尾槽式插口相配合的斜面；垫块3与底座1插合连接后，通过C形挡块4对垫块3的插入端起定位固定作用。

所述底座1为钴基合金材质。

所述隔热垫片2与底座1之间采用硅酸钠无机粘结剂粘贴。

所述隔热垫片2由纳米纤维材料压缩而成，其在600℃时的热传导率≤0.05W/m﹒K。

所述C形挡块4采用钴基合金材质。

所述垫块3采用高温金属玻璃制成，其熔点≥1750℃，在1200℃时的抗压强度≥0.45kg/mm²。

一种减少加热炉水梁黑印的组合式垫块的安装方法，包括如下步骤：

1)在加热炉纵梁水管上焊接底座1，多个底座1沿加热炉长度方向中心线等距间隔焊接在纵梁上水管外壁上，

2)底座1焊接完成后，在底座1的顶面涂刷硅酸钠无机粘结剂，然后将隔热垫片2粘贴在底座1的顶面；

3)将垫块3自底座定位槽的一端插入，直到垫块3的末端与底座1的对应端对齐；垫块3安装到位后，其底面与隔热垫片2紧密接触；

4)将C形挡块4焊接在底座1顶部对垫块3的插入端起定位固定作用，其内侧面与垫块3的三个侧面紧密接触。

所述底座1的底面是与加热炉纵梁水管相配合的弧形，弧形中轴线垂直于加热炉纵梁水管的轴线。

所述底座1在焊接时沿底座的周向采用钴基堆焊焊条焊接，焊接前钴基堆焊焊条在200～300℃温度下烘烤1～2小时。

所述C形挡块4焊接时用钴基堆焊焊条焊接，焊接前钴基堆焊焊条在200～300℃温度下烘烤1～2小时。

以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

【实施例】

本实施例中，一种减少加热炉水梁黑印的组合式垫块的安装方法具体如下：

1)在加热炉纵梁水管上焊接底座1，支撑梁纵水管由1根上厚壁钢管和1根下厚壁钢管构成，2根厚壁钢管之间通过支撑板焊接相连，上厚壁钢管、下厚壁钢管均选用20g厚壁钢管制作，钢管口径及壁厚根据钢坯载荷及强度要求确定为φ140mm×20mm。

多个底座1沿加热炉长度方向中心线以200mm间隔等距离焊接在纵梁上水管外壁上，底座1由Co50材质制成，高度85mm，宽度80mm，长度240mm，底面的弧形半径R＝70mm。

底座1的底部沿周向用钴基堆焊焊条与支撑梁纵水管焊接，焊接前钴基堆焊焊条在300℃温度下烘烤2小时。

2)底座1焊接完成后，在底座1表面涂以硅酸钠(俗名水玻璃)无机粘结剂，然后将隔热垫片2粘贴在底座1顶面。

隔热垫片2由TMT-MP10RHY纳米纤维材料((大连派力固工业有限公司生产)压缩制成，其在600℃时热传导率为0.031W/(m﹒K)，远低于传统耐火纤维棉毡在600℃时的热传导率0.12W/(m﹒K)；隔热垫片2为长方体形状，厚度5mm，宽度70mm，长度220mm。

3)将垫块3自底座1上的定位槽一端插入，直至垫块3的末端与底座1的对应端头平齐，插接到位后垫块3的底面与隔热垫片2紧密接触。

垫块3由高温金属玻璃KNC-01(北京科大京都高新技术公司生产)制作而成，其为长方体结构，外形尺寸与底座1的长、宽尺寸相匹配，高温金属玻璃KNC-01的熔点为1750℃，在1200℃时抗压强度是0.45kg/mm²，其成本是钴基合金Co50的0.8倍。垫块3的底部两侧设有斜面，其顶面尺寸为：宽度60mm，长度220mm；底面尺寸为：宽度70mm，长度220mm；总高度为110mm。

4)垫块3安装到位后，将C形挡块4焊接在底座1不设定位槽的一端，用于垫块3纵向位置的定位、固定，C形挡块4用钴基堆焊焊条与底座1焊接，焊接前焊条在300℃温度下烘烤2小时。C形挡块4为Co50材质，其形状尺寸与底座1及垫块3相匹配，内截面尺寸：宽度70mm，高度15mm；外截面尺寸：宽度80mm，高度15mm；

本实施例中，与常规垫块安装方法相比，组合式垫块的使用寿命延长了5年，改进前钢带RT2水梁黑印温差≤30℃，改进后钢带RT2水梁黑印温差≤15℃,有效降低了加热坯料的水梁黑印温差。

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揭露的技术范围内，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)

1.一种减少加热炉水梁黑印的组合式垫块，其特征在于，包括底座、隔热垫片、垫块及C形挡块；所述底座的顶面为平面，顶部一端设定位槽，定位槽由2个相对设置的侧挡板组成，定位槽的底部沿纵向设燕尾槽式插口；底座的顶面粘贴隔热垫片；垫块为长方体结构，其宽度与组成定位槽的2个侧挡板的间距相适应，长度＝底座的长度-(15～30)mm；垫块的底部两侧分别设有与燕尾槽式插口相配合的斜面；垫块与底座插合连接后，通过C形挡块对垫块的插入端起定位固定作用。

2.如权利要求1所述的一种减少加热炉水梁黑印的组合式垫块，其特征在于，所述底座为钴基合金材质。

3.如权利要求1所述的一种减少加热炉水梁黑印的组合式垫块，其特征在于，所述隔热垫片与底座之间采用硅酸钠无机粘结剂粘贴。

4.根据权利要求1或3所述的一种减少加热炉水梁黑印的组合式垫块，其特征在于，所述隔热垫片由纳米纤维材料压缩而成，其在600℃时的热传导率≤0.05W/m﹒K。

5.如权利要求1所述的一种减少加热炉水梁黑印的组合式垫块，其特征在于，所述C形挡块采用钴基合金材质。

6.如权利要求1所述的一种减少加热炉水梁黑印的组合式垫块，其特征在于，所述垫块采用高温金属玻璃制成，其熔点≥1750℃，在1200℃时的抗压强度≥0.45kg/mm²。

7.如权利要求1所述一种减少加热炉水梁黑印的组合式垫块的安装方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)在加热炉纵梁水管上焊接底座，多个底座沿加热炉长度方向中心线等距间隔焊接在纵梁上水管外壁上，

2)底座焊接完成后，在底座的顶面涂刷硅酸钠无机粘结剂，然后将隔热垫片粘贴在底座的顶面；

3)将垫块自底座定位槽的一端插入，直到垫块的末端与底座的对应端对齐；垫块安装到位后，其底面与隔热垫片紧密接触；

4)将C形挡块焊接在底座顶部对垫块的插入端起定位固定作用，其内侧面与垫块的三个侧面紧密接触。

8.根据权利要求7所述的一种减少加热炉水梁黑印的组合式垫块的安装方法，其特征在于，所述底座的底面是与加热炉纵梁水管相配合的弧形，弧形中轴线垂直于加热炉纵梁水管的轴线。

9.根据权利要求7所述的一种减少加热炉水梁黑印的组合式垫块的安装方法，其特征在于，所述底座在焊接时沿底座的周向采用钴基堆焊焊条焊接，焊接前钴基堆焊焊条在200～300℃温度下烘烤1～2小时。

10.根据权利要求7所述的一种减少加热炉水梁黑印的组合式垫块的安装方法，其特征在于，所述C形挡块焊接时用钴基堆焊焊条焊接，焊接前钴基堆焊焊条在200～300℃温度下烘烤1～2小时。