CN117663780A - 可快速施工的轧钢加热炉双水管立柱隔热结构及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可快速施工的轧钢加热炉双水管立柱隔热结构，由外到内包括红外高发射率热障涂层、轻质高强莫来石预制件层、热膨胀紧固补偿层、耐火纤维毯层、纳米微孔隔热板层、气凝胶隔热涂层和双水管钢管构成，其制备方法包括在耐火纤维毯层外采用保温层压实固定模具进行压实和固定后再进行轻质高强莫来石预制件层的施工。本发明通过基于不同使用温度区间的多层隔热材料优化设计，提高立柱隔热性能和高温使用性能，通过卯榫结构与热膨胀自锁式结构的联合设计，取消了锚固件和金属固定块，消除其带来的材料热膨胀不匹配、应力集中破损和热岛效应等问题，提高了立柱整体隔热性能、降低了加热炉能耗、延长了立柱隔热衬使用寿命、缩短了施工时间、强化了炉底辐射传热。
Description
技术领域
本发明涉及加热炉节能技术领域，具体地指一种可快速施工的轧钢加热炉双水管立柱隔热结构及制备方法。
背景技术
轧钢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。
现有技术中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。
公开号为CN103388055B的发明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属管上沿轴线方向间隔设置有耐热垫块，所述金属管外壁沿轴向和周向均匀分布有金属锚固件，紧贴金属管外壁浇注有与金属锚固件结合为一体的耐火保温层，所述耐火保温层的外面还依次覆盖有防粘渣层和防氧化涂层。本发明的步进式加热炉炉梁与立柱耐火隔热衬采用保温层与防粘渣层双层结构及其合适厚度的设计，增强隔热衬的整体性，提高了其综合使用性能。但是该专利依然无法解决锚固件+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。
公开号为CN105444579A的发明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。
公开号为CN216745396U的实用新型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。本实用新型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。
公开号为CN216282703U的实用新型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。采用本实用新型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。同样该专利依然无法解决锚固件+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。
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，部分发明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双水管立柱隔热结构，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。
发明内容
本发明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双水管立柱隔热结构及其制备方法，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。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种可快速施工的轧钢加热炉双水管立柱隔热结构，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，该加热炉立柱包括双水冷钢管，所述双水冷钢管由采用扁钢进行连接的两根水冷钢管组成，所述双水冷钢管外侧由内到外依次包覆有气凝胶隔热涂层、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数为：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℃。
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30-45％，磷酸二氢铝水溶液10-20％，六铝酸钙细粉隔热填料35-55％，聚羧酸类高效分散剂0.5-1.5％。
优选地，所述轻质高强莫来石预制件层由一组底部椭圆环形预制件和多组上层椭圆环形预制件依次上下卯榫拼接、堆砌而成。
优选地，所述底部椭圆环形预制件由两片第一预制件和两片第二预制件相互组合卯榫拼接而成；
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形榫头和第一长条形卯槽；
所述第二预制件的一侧为平面、另一侧凸出与双水冷钢管中间的凹面相匹配，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榫头，两端中间位置分别设置有第二长条形榫头和第二长条形卯槽；
通过一片所述第一预制件、一片所述第二预制件、另一片所述第一预制件和另一片所述第二预制件依次卯榫拼接形成所述底部椭圆环形预制件。
优选地，所述上层椭圆环形预制件由两片第三预制件和两片第四预制件相互组合卯榫拼接而成；
所述第三预制件为半环形结构，其底部的中间位置设置有弧形卯槽，顶部的中间位置设置有第二弧形榫头，两端中间位置分别设置有第三长条形榫头和第三长条形卯槽；
所述第四预制件的一侧为平面、另一侧凸出与双水冷钢管中间的凹面相匹配，其底部的中间位置设置有第一卯槽，顶部的中间位置设置有第二榫头，两端中间位置分别设置有第四长条形榫头和第四长条形卯槽；
通过一片所述第三预制件、一片所述第四预制件、另一片所述第三预制件和另一片所述第四预制件依次卯榫拼接形成所述上层椭圆环形预制件。
优选地，所述底部椭圆环形预制件通过其第一弧形榫头和第一榫头分别与其相邻上层椭圆环形预制件的弧形卯槽和第一卯槽拼合将底部椭圆环形预制件与其相邻的上层椭圆环形预制件上下卯榫拼接；所述上层椭圆环形预制件通过其底部的弧形卯槽和第一卯槽分别与其相邻上层椭圆环形预制件的第二弧形榫头和第二榫头拼合将上层椭圆环形预制件与其相邻的上层椭圆环形预制件上下卯榫拼接。
优选地，所述热膨胀紧固补偿层是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％。
优选地，所述耐火纤维毯层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；所述纳米微孔隔热板层由两个连续的双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；所述气凝胶隔热涂层由气凝胶隔热涂料喷涂而成。
一种可快速施工的轧钢加热炉双水管立柱隔热结构的制备方法，在双水冷钢管外侧涂敷气凝胶隔热涂层、包裹纳米微孔隔热板层和耐火纤维毯层之后，先通过保温层压实固定模具进行压实和固定后再进行轻质高强莫来石预制件层的施工，每层轻质高强莫来石预制件层施工砌筑完毕后，将保温层压实固定模具向上一段移动；所述保温层压实固定模具由两个对称的模具部件铰接组合而成，其外轮廓与双水冷钢管的截面形状一致，可以从一侧打开，合拢后可利用按钮锁紧。
优选地，包括以下步骤：
1)在所有第一预制件、第二预制件、第三预制件和第四预制件的内侧涂刷热膨胀涂层，其在工作时受热会形成热膨胀紧固补偿层，涂后常温阴干；
2)清理作为加热炉立柱基础的双水冷钢管表面，并在表面喷涂气凝胶隔热涂料，形成气凝胶隔热涂层；
3)在气凝胶隔热涂层外面包裹一层两端拼接位置设置有Z型直角台阶的纳米微孔隔热板，并采用塑料薄膜进行包裹固定，形成纳米微孔隔热板层；
4)在纳米微孔隔热板层外围包裹一层两端拼接位置设置有Z型直角台阶的耐火纤维毯，形成耐火纤维毯层，并使用保温层压实固定模具进行包裹、压实，控制耐火纤维毯的压缩量为10-20％；
5)将两片内侧涂刷有热膨胀涂层的第二预制件安装在包裹有气凝胶隔热涂层、纳米微孔隔热板层和耐火纤维毯层的双水冷钢管中间的凹陷处且放置于加热炉炉底位置，再分别从左边和右边各卯榫拼接一片内侧涂刷热膨胀涂层的第一预制件，组成底部椭圆环形预制件，与加热炉炉底接触，将保温层压实固定模具向上抽出，并移动至下一段耐火纤维毯层外壁；
6)取两片内侧涂刷热膨胀涂层的第四预制件放置在包裹有气凝胶隔热涂层、纳米微孔隔热板层和耐火纤维毯层的双水冷钢管中间的凹陷处且放置于底部椭圆环形预制件上，再分别从左边和右边各卯榫拼接一片内侧涂刷热膨胀涂层的第三预制件，组成一个上层椭圆环形预制件，并将该上层椭圆环形预制件上下卯榫拼接安装于底部椭圆环形预制件的上面，将保温层压实固定模具向上抽出，并移动至下一段耐火纤维毯层外壁；
7)再取两片内侧涂刷热膨胀涂层的第四预制件放置在包裹有气凝胶隔热涂层、纳米微孔隔热板层和耐火纤维毯层的双水冷钢管中间的凹陷处且放置于前面一个上层椭圆环形预制件上，分别从左边和右边各卯榫拼接一片内侧涂刷热膨胀涂层的第三预制件，组成另一个上层椭圆环形预制件，并将该上层椭圆环形预制件上下卯榫拼接安装于前面一个上层椭圆环形预制件的上面，将保温层压实固定模具向上抽出，并移动至下一段耐火纤维毯层外壁；
8)重复步骤7)，继续往上安装上层椭圆环形预制件，在砌筑至双水冷钢管高度一半位置左右设置3-5mm膨胀缝后继续重复步骤7)，砌筑至双水冷钢管的顶部，抽出保温层压实固定模具，从而完成加热炉立柱的制作；
9)养护12小时后，按照耐火纤维毯+自流浇注料双重隔热衬制作方法，完成与加热炉立柱顶部连接的横梁隔热衬的施工，脱模后在轻质高强莫来石预制件层和横梁隔热衬表面喷涂红外高发射率热障涂层，最终形成加热炉整体水梁和立柱隔热结构；
其中，所述卯榫拼接和堆砌的接触面均采用高温耐火胶泥粘结和密封。
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明提供的一种可快速施工的轧钢加热炉双水管立柱隔热结构及其制备方法，通过基于不同使用温度区间的多层隔热材料优化设计，提高立柱隔热性能和高温使用性能，通过卯榫结构与热膨胀自锁式结构的联合设计，取消了锚固件和金属固定块，消除其带来的材料热膨胀不匹配、应力集中破损和热岛效应等问题，具有施工时间短、隔热性能优良、抗氧化铁皮侵蚀、提高炉内发射率等优点。
本发明通过选择轻质高强莫来石预制件层立柱的热面工作层，相对常规水梁用Al2O3-SiO2系自流浇注料而言，导热系数从0.9降低至0.45W/m·K以下(热面温度600℃)，大幅提高了立柱的隔热性能。
本发明通过轻质高强莫来石预制件层采用卯榫拼接+耐火胶泥粘结密封+热膨胀紧固补偿层自锁式结构的联合设计，替代现有技术中浇注料浇注养护成型的方式，取消了金属锚固件和金属固定块，解决其带来的材料热膨胀不匹配、应力集中破损和热岛效应等问题，同时取消了浇注料支模、浇注、养护和烘炉一系列的施工流程，大幅缩短了加热炉立柱隔热衬的制作施工时间，减少了停炉检修天数，提高了生产效率。
本发明通过在轻质高强莫来石预制件层外侧进行红外高发射率热障涂层的涂覆，利用其高温红外发射率高、导热系数低、钙钛矿晶相高温稳定性好、难与氧化铁皮高温反应等特点，提高立柱隔热衬在高温烟气环境中的高温使用性能，将工作衬1-2.5μm波段高温红外发射率(900-1300℃)由0.3提高至0.9以上，弥补了轻质高强莫来石材料高温红外发射率低、抗氧化铁皮侵蚀能能力差等缺陷。
根据保温层不同区域使用温度的不同，优化选择耐火纤维毯、纳米微孔隔热板和气凝胶隔热涂料的多层设计，进一步提升立柱的隔热性能，充分利用耐火纤维毯的耐高温性能和低导热系数，做为紧邻热面工作层预制件的过渡保温层；在工作温度下降至500℃以下区域时，利用纳米微孔隔热板低导热系数的特性，并使其在最优性能的工作温度区间工作，保障纳米微孔隔热板在长期的使用过程中一直保持优异的隔热性能，有效防止性能劣化衰减；在与立柱水管接触区域温度降至300℃以下区域时，利用气凝胶隔热涂料超低导热系数的特性以及能与水管钢管外壁紧密结合包覆的特点，充分保障气凝胶隔热涂料在适宜的温度范围(小于350℃)工作，保障了气凝胶材料纳米空隙结构的完整，提高材料使用寿命、防止隔热性能劣化。
本发明通过耐火纤维毯和纳米微孔隔热板两端拼接位置Z型直角台阶的设计，避免了常规叠缝施工导致的重叠区域尺寸增大影响立柱保温层圆柱体的外部圆形尺寸偏差的问题，同时达到了削弱拼接缝隙影响的目的。同时，通过保温层压实固定模具进行耐火纤维毯的固定和压实，解决了没有锚固件条件下双水管异型区域难以压实固定的问题。
本发明通过热膨胀紧固补偿层的设计，以六铝酸钙超细粉为填料，聚磷酸铵+双季戊四醇+三聚氰胺组合为发泡膨胀剂，利用热膨胀涂层在温度升高时(≥300℃)产生的体积膨胀，形成多孔状六铝酸钙热膨胀紧固补偿层，其自身具有较低的导热系数，同时能够填充热面预制件与保温层之间的空隙，进一步压实耐火纤维毯，提高加热炉立柱多层隔热衬结构的整体性能、隔热性能和使用寿命。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中的一种可快速施工的轧钢加热炉双水管立柱隔热结构的示意图。
图2为图1中底部椭圆环形预制件的A-A截面示意图。
图3为图2中C-C截面示意图。
图4为图1中上层椭圆环形预制件的B-B截面示意图。
图5为图4中F-F截面示意图。
图6为图2中D处和图4中G处的放大图。
图7为图2中E处和图4中H处的放大图。
图8为图2中第一预制件的三维结构示意图。
图9、图10为图2中第二预制件的三维结构示意图。
图11为图10中第二预制件的俯视图。
图12为图4中第三预制件的三维结构示意图。
图13为图12的第三预制件的主视图。
图14为图12的第三预制件的俯视图。
图15、图16为图4中第四预制件的三维结构示意图。
图17为图16中第四预制件的俯视图。
图18为图16中第四预制件的右视图。
图19为保温层压实固定模具开/合状态示意图。
附图标记：红外高发射率热障涂层1，轻质高强莫来石预制件层2(包括：底部椭圆环形预制件2.1，上层椭圆环形预制件2.2)，热膨胀紧固补偿层3，耐火纤维毯层4，纳米微孔隔热板层5，气凝胶隔热涂层6，双水冷钢管7，加热炉炉底8，保温层压实固定模具9，加热炉立柱10，横梁隔热衬11；
底部椭圆环形预制件2.1包括第一预制件2.11(其中，第一弧形榫头2.11a，第一长条形榫头2.11b，第一长条形卯槽2.11c)、第二预制件2.12(第一榫头2.12a，第二长条形卯槽2.12b，第二长条形榫头2.12c)；
上层椭圆环形预制件2.2包括第三预制件2.21(其中，弧形卯槽2.21a，第二弧形榫头2.21b，第三长条形榫头2.21c，第三长条形卯槽2.21d)、第四预制件2.22(第一卯槽2.22a，第二榫头2.22b，第四长条形卯槽2.22c，第四长条形榫头2.22d)。
具体实施方式
为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。
如图1-18所示，本发明提供的一种可快速施工的轧钢加热炉双水管立柱隔热结构，它构成连接在加热炉炉底8与横梁隔热衬11之间的加热炉立柱10，该加热炉立柱10包括双水冷钢管7，双水冷钢管7由采用扁钢进行连接的两根水冷钢管组成，双水冷钢管7外侧由内到外依次包覆有气凝胶隔热涂层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。整体隔热结构未采用金属锚固件或固定块。
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，厚度0.2-1mm，1-2.5μm波段红外发射率≥0.90。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(含量50％)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％。
轻质高强莫来石预制件层2由一组底部椭圆环形预制件2.1和多组上层椭圆环形预制件2.2依次上下卯榫拼接、堆砌而成。底部椭圆环形预制件2.1和上层椭圆环形预制件2.2高度均为60-300mm，厚度均为50-80mm。
底部椭圆环形预制件2.1由两片第一预制件2.11和两片第二预制件2.12相互组合卯榫拼接而成；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；第二预制件2.12的一侧为平面、另一侧凸出与双水冷钢管7中间的凹面相匹配，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榫头2.12a，两端中间位置分别设置有第二长条形榫头2.12c和第二长条形卯槽2.12b。
通过一片第一预制件2.11、一片第二预制件2.12、另一片第一预制件2.11和另一片第二预制件2.12依次卯榫拼接形成底部椭圆环形预制件2.1。
上层椭圆环形预制件2.2由两片第三预制件2.21和两片第四预制件2.22相互组合卯榫拼接而成。第三预制件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，两端中间位置设置有第三长条形榫头2.21c和第三长条形卯槽2.21d；第四预制件2.22的一侧为平面、另一侧凸出与双水冷钢管7中间的凹面相匹配，底部的中间位置设置有第一卯槽2.22a，顶部的中间位置设置有第二榫头2.22b，两端中间位置分别设置有第四长条形榫头2.22d和第四长条形卯槽2.22c。
通过一片第三预制件2.21、一片第四预制件2.22、另一片第三预制件2.21和另一片第四预制件2.22依次卯榫拼接形成上层椭圆环形预制件2.2。
底部椭圆环形预制件2.1通过其第一弧形榫头2.11a和第一榫头2.12a分别与其相邻上层椭圆环形预制件2.2的弧形卯槽2.21a和第一卯槽2.22a拼合将底部椭圆环形预制件2.1与其相邻的上层椭圆环形预制件2.2上下卯榫拼接；上层椭圆环形预制件2.2通过其底部的弧形卯槽2.21a和第一卯槽2.22a分别与其相邻上层椭圆环形预制件2.2的第二弧形榫头2.21b和第二榫头2.22b拼合将上层椭圆环形预制件2.2与其相邻的上层椭圆环形预制件2.2上下卯榫拼接。
上述各榫头和卯槽的横截面均为半圆形，且榫头的横截面半圆直径比与其拼合的卯槽的横截面半圆直径小2-5mm。
上述卯榫拼接和堆砌的接触面均采用高温耐火胶泥进行粘接和密封；高温耐火胶泥为气硬性耐火胶泥，最高使用温度(氧化气氛下)≥1500℃；高温耐火胶泥为摩根热陶瓷有限公司生产的TJM气硬性耐火胶泥。
轻质高强莫来石预制件层2主要化学成分为：Al2O3≥70％，SiO2≤26％，Fe2O3＜0.7％，K2O+Na2O＜0.8％，余量为不可避免的杂质；性能指标：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℃。
热膨胀紧固补偿层3厚度为3-5mm，由热膨胀涂层在温度超过300℃时自身受热膨胀生长而成。热膨胀涂层涂覆在轻质高强莫来石预制件层2内侧，厚度为0.2-1mm，其组分和质量百分比含量为：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％。
耐火纤维毯层4厚度为20-35mm，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，削弱拼接缝隙的影响。耐火纤维毯材料性能指标如下：密度160kg/m3，使用温度≥1100℃，渣球含量≤10％，导热系数≤0.18W/m·K(热面温度800℃)。耐火纤维毯为高铝型硅酸铝耐火纤维毯、含锆硅酸铝耐火纤维毯或碱土金属耐火纤维毯中的一种。
纳米微孔隔热板层5厚度为5-10mm，由两个连续的双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，削弱拼接缝隙的影响。纳米微孔隔热板材料性能指标如下：密度≤0.45g/cm3，导热系数≤0.05W/m·K(热面温度800℃)，常温耐压强度≥0.4MPa，收缩率≤0.4％(1000℃×24h)。
气凝胶隔热涂层6厚度为0.5-1mm，由气凝胶隔热涂料喷涂而成。气凝胶隔热涂料性能指标如下：密度≤0.045g/cm3，使用温度≥300℃，导热系数≤0.055W/m·K。
气凝胶隔热涂层6、纳米微孔隔热板层5和耐火纤维毯层4组成双水冷钢管7外的保温层。
上述可快速施工的轧钢加热炉双水管立柱隔热结构的制备方法包括在铺设有保温层(气凝胶隔热涂层6+纳米微孔隔热板层5+耐火纤维毯层4)的双水冷钢管7外采用保温层压实固定模具9进行压实和固定后再进行轻质高强莫来石预制件层2的施工，每层轻质高强莫来石预制件层2施工砌筑完毕后，将保温层压实固定模具9向上一段移动。保温层压实固定模具9由两个对称的模具部件铰接组合而成，如图19所示，其外轮廓与双水冷钢管7的截面形状一致；保温层压实固定模具9采用PVC材质，厚度为1-2mm，可以从一侧打开，合拢后可利用按钮锁紧。
上述制备方法具体包括以下步骤：
1)在所有轻质高强莫来石第一预制件2.11、第二预制件2.12、第三预制件2.21和第四预制件2.22的内侧涂刷热膨胀涂层，其在工作时受热会形成热膨胀紧固补偿层3，涂后常温阴干，阴干时间≥12h；
2)用钢刷清理作为加热炉立柱10基础的双水管钢管7表面的浮尘、铁锈，并在表面喷涂气凝胶隔热涂料，形成气凝胶隔热涂层6，时间≥12h后进行下一步操作；
3)在气凝胶隔热涂层6外面包裹一层两端拼接位置设置有Z型直角台阶的纳米微孔隔热板，并采用塑料薄膜进行包裹固定，形成纳米微孔隔热板层5；
4)在纳米微孔隔热板层5外围包裹一层两端拼接位置设置有Z型直角台阶的耐火纤维毯，形成耐火纤维毯层4，打开保温层压实固定模具9，对耐火纤维毯层4外进行包裹、压实，并利用按钮锁紧固定，控制耐火纤维毯的压缩量为10-20％；
5)将两片内侧涂刷热膨胀涂层的第一预制件2.11和两片内侧涂刷热膨胀涂层的第二预制件2.12的底部和顶部以及两端涂抹高温耐火胶泥，先将两片第二预制件2.12安装在包裹有保温层的双水冷钢管7中间的凹陷处且放置于加热炉炉底8位置，再分别从左边和右边各卯榫拼接一片第一预制件2.11，其中，一片第二预制件2.12的第二长条形榫头2.12c和第二长条形卯槽2.12b分别与一片第一预制件2.11的第一长条形卯槽2.11c和另一片第一预制件2.11的第一长条形榫头2.11b拼合，将两片第一预制件2.11和两片第二预制件2.12组成底部椭圆环形预制件2.1，与加热炉炉底8接触，通过高温耐火胶泥粘结和密封，将保温层压实固定模具9向上抽出，并移动至下一段保温层外壁；
6)将两片内侧涂刷热膨胀涂层的第三预制件2.21和两片内侧涂刷热膨胀涂层的第四预制件2.22的顶部以及两端涂抹高温耐火胶泥，先将两片第四预制件2.22放置在包裹有保温层的双水冷钢管7中间的凹陷处且放置于底部椭圆环形预制件2.1上，再分别从左边和右边各卯榫拼接一片第三预制件2.21，其中，一片第四预制件2.22的第四长条形榫头2.22d和第四长条形卯槽2.22c分别与一片第三预制件2.21的第三长条形卯槽2.21d和另一片第三预制件2.21的第三长条形榫头2.21c拼合，将两片第三预制件2.21和两片第四预制件2.22组成一个上层椭圆环形预制件2.2，并将该上层椭圆环形预制件2.2上下卯榫拼接安装于底部椭圆环形预制件2.1的上面，通过高温耐火胶泥粘结和密封，将保温层压实固定模具9向上抽出，并移动至下一段保温层外壁；
7)继续将两片内侧涂刷热膨胀涂层的第三预制件2.21和两片内侧涂刷热膨胀涂层的第四预制件2.22的顶部以及两端涂抹高温耐火胶泥，先将两片第四预制件2.22放置在包裹有保温层的双水冷钢管7中间的凹陷处且放置于前面一个上层椭圆环形预制件2.2上，再分别从左边和右边各卯榫拼接一片第三预制件2.21，其中，一片第四预制件2.22的第四长条形榫头2.22d和第四长条形卯槽2.22c分别与一片第三预制件2.21的第三长条形卯槽2.21d和另一片第三预制件2.21的第三长条形榫头2.21c拼合，将两片第三预制件2.21和两片第四预制件2.22组成另一个上层椭圆环形预制件2.2，并将该上层椭圆环形预制件2.2上下卯榫拼接安装于前面一个上层椭圆环形预制件2.2的上面，通过高温耐火胶泥粘结和密封，将保温层压实固定模具9向上抽出，并移动至下一段保温层外壁；
8)重复步骤7)，继续往上安装上层椭圆环形预制件2.2，在砌筑至双水冷钢管7高度一半位置左右采用陶瓷纤维纸设置3-5mm膨胀缝后继续重复步骤7)，砌筑至双水冷钢管7的顶部，抽出保温层压实固定模具9，从而完成加热炉立柱10的制作；
9)养护12小时后，按照常规加热炉水梁耐火纤维毯+自流浇注料双重隔热衬制作方法，完成与加热炉立柱10顶部连接的横梁隔热衬11的施工，脱模后在轻质高强莫来石预制件层2和横梁隔热衬11表面喷涂红外高发射率热障涂层1，最终完成加热炉整体水梁和立柱隔热衬的施工。
以下为几种尺寸和材料略有不同的可快速施工的轧钢加热炉双水管立柱隔热结构：
实施例1
本实施例中各部件尺寸和材料的具体参数如下：
组成双水冷钢管7的单根水冷钢管的外径为140mm，高度为1800mm。
组成轻质高强莫来石预制件层2的底部椭圆环形预制件2.1和上层椭圆环形预制件2.2高度均为76mm，厚度均为60mm。各榫头和卯槽的横截面半圆直径分别为17和20mm。
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，厚度0.2mm，1-2.5μm波段红外发射率0.90。钙钛矿型红外高发射率热障涂料主要组分质量百分比如下：Ca/Cr离子掺杂的LaAlO3钙钛矿辐射基元(200目)30％，磷酸二氢铝水溶液(含量50％)20％，隔热填料六铝酸钙细粉(200目)49.5％，聚羧酸类高效分散剂0.5％。
轻质高强莫来石预制件层2主要化学成分及其质量百分比为：Al2O370.2％，SiO224.1％，Fe2O30.53％，K2O+Na2O 0.65％，余量为不可避免的杂质；性能指标：密度0.95g/cm3，耐压强度3.2MPa，导热系数0.44W/m·K(热面温度600℃)，0.05MPa荷重软化温度T0.5为1470℃。
高温耐火胶泥为摩根热陶瓷有限公司生产的TJM气硬性耐火胶泥，最高使用温度(氧化气氛下)≥1500℃。
热膨胀紧固补偿层3厚度为3mm。热膨胀涂层厚度为0.5mm，其组分和质量百分比含量为：自交联丙烯酸脂类乳液30％，聚磷酸铵(聚合度≥1000)15％，双季戊四醇4％，三聚氰胺6％，六铝酸钙超细粉(粒度≤10μm)30％，去离子水15％。
耐火纤维毯层4厚度为20mm，由25mm厚耐火纤维毯包裹压实拼接而成。耐火纤维毯采用摩根热陶瓷有限公司生产的碱土金属耐火纤维毯—超级棉Prime毯，密度160kg/m3，使用温度1150℃，渣球含量≤5％，导热系数0.18W/m·K(热面温度800℃)，具有低导热、环保不致癌的优点。
纳米微孔隔热板层5厚度为5mm。纳米微孔隔热板采用摩根热陶瓷有限公司生产的WDS微孔隔热板，密度0.36g/cm3，导热系数0.044W/m·K(热面温度800℃)，常温耐压强度0.5MPa，收缩率0.3％(1000℃×24h)。
气凝胶隔热涂层6厚度为0.5mm，密度0.043g/cm3，使用温度320℃，导热系数0.052W/m·K。
在制备轻质高强莫来石预制件层2时，设置的膨胀缝的高度为3mm。
保温层压实固定模具9的厚度为1mm。
实施例2
本实施例中各部件尺寸和材料的具体参数如下：
组成双水冷钢管7的单根水冷钢管的外径为194mm，高度为2000mm。
组成轻质高强莫来石预制件层2的底部椭圆环形预制件2.1和上层椭圆环形预制件2.2高度均为150mm，厚度均为70mm。各榫头和卯槽的横截面半圆直径分别为17和20mm。
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，厚度0.5mm，1-2.5μm波段红外发射率0.91。钙钛矿型红外高发射率热障涂料主要组分质量百分比如下：Ca/Cr离子掺杂的LaAlO3钙钛矿辐射基元(200目)35％，磷酸二氢铝水溶液(含量50％)20％，隔热填料六铝酸钙细粉(200目)44％，聚羧酸类高效分散剂1％。
轻质高强莫来石预制件层2主要化学成分及其质量百分比为：Al2O375.1％，SiO222.1％，Fe2O30.49％，K2O+Na2O 0.42％，余量为不可避免的杂质；主要性能指标：密度1.05g/cm3，耐压强度3.1MPa，导热系数0.45W/m·K(热面温度600℃)，0.05MPa荷重软化温度T0.5为1470℃。
高温耐火胶泥为摩根热陶瓷有限公司生产的TJM气硬性耐火胶泥，最高使用温度(氧化气氛下)≥1500℃。
热膨胀紧固补偿层3厚度为4mm，由涂覆在轻质高强莫来石预制件层2内侧的热膨胀涂层在温度超过300℃时自身膨胀生长而成。热膨胀涂层厚度为0.6mm，其组分和质量百分比含量为：自交联丙烯酸脂类乳液40％，聚磷酸铵(聚合度≥1000)10％，双季戊四醇2％，三聚氰胺5％，六铝酸钙超细粉(粒度≤10μm)25％，去离子水18％。
耐火纤维毯层4厚度为35mm，由40mm厚耐火纤维毯包裹压实拼接而成，两端拼接位置设置单层Z型直角台阶，削弱拼接缝隙的影响。耐火纤维毯为高铝型硅酸铝纤维毯，密度160kg/m3，使用温度1200℃，渣球含量≤10％，导热系数0.16W/m·K(热面温度800℃)。
纳米微孔隔热板层5厚度为8mm，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，削弱拼接缝隙的影响。纳米微孔隔热板采用摩根热陶瓷有限公司生产的WDS微孔隔热板，密度0.36g/cm3，导热系数0.044W/m·K(热面温度800℃)，常温耐压强度0.5MPa，收缩率0.3％(1000℃×24h)。
气凝胶隔热涂层6厚度为0.8mm，密度0.043g/cm3，使用温度320℃，导热系数0.052W/m·K。
在制备轻质高强莫来石预制件层2时，设置的膨胀缝的高度为4mm。
保温层压实固定模具9的厚度为1.5mm。
实施例3
本实施例中各部件尺寸和材料的具体参数如下：
组成双水冷钢管7的单根水冷钢管的外径为194mm，高度为2150mm。
组成轻质高强莫来石预制件层2的底部椭圆环形预制件2.1和上层椭圆环形预制件2.2高度均为300mm，厚度均为80mm；各榫头和卯槽的横截面半圆直径分别为20和25mm。
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，厚度1mm，1-2.5μm波段红外发射率0.93。钙钛矿型红外高发射率热障涂料主要组分质量百分比如下：Ca/Cr离子掺杂的LaAlO3钙钛矿辐射基元(200目)45％，磷酸二氢铝水溶液(含量50％)15％，隔热填料六铝酸钙细粉(200目)38.5％，聚羧酸类高效分散剂1.5％。
轻质高强莫来石预制件层2主要化学成分及其质量百分比为：Al2O378.3％，SiO219.2％，Fe2O30.51％，K2O+Na2O 0.55％，余量为不可避免的杂质；性能指标：密度0.98g/cm3，耐压强度3.5MPa，导热系数0.35W/m·K(热面温度600℃)，0.05MPa荷重软化温度T0.5为1500℃。
高温耐火胶泥为摩根热陶瓷有限公司生产的TJM气硬性耐火胶泥，最高使用温度(氧化气氛下)≥1500℃。
热膨胀紧固补偿层3厚度为5mm。热膨胀涂层厚度为0.8mm，其组分和质量百分比含量为：自交联丙烯酸脂类乳液25％，聚磷酸铵(聚合度≥1000)20％，双季戊四醇5％，三聚氰胺10％，六铝酸钙超细粉(粒度≤10μm)15％，去离子水25％。
耐火纤维毯层4厚度为30mm，由35mm厚耐火纤维毯包裹压实拼接而成。耐火纤维毯为含锆硅酸铝纤维毯，密度160kg/m3，使用温度1350℃，渣球含量≤10％，导热系数0.16W/m·K(热面温度800℃)。
纳米微孔隔热板层5厚度为10mm。纳米微孔隔热板采用郑州经纬复合材料有限公司生产的新型高强纳米微孔隔热板，密度0.45g/cm3，导热系数0.042W/m·K(热面温度800℃)，常温耐压强度1.3MPa，收缩率0.4％(1000℃×24h)。
气凝胶隔热涂层6厚度为0.5mm，密度0.040g/cm3，使用温度320℃，导热系数0.048W/m·K。
在制备轻质高强莫来石预制件层2时，设置的膨胀缝的高度为5mm。
保温层压实固定模具9的厚度为2mm。
其它未说明的部分均属于现有技术。
Claims (10)
1.一种可快速施工的轧钢加热炉双水管立柱隔热结构，它构成连接在加热炉炉底(8)与横梁隔热衬(11)之间的加热炉立柱(10)，该加热炉立柱(10)包括双水冷钢管(7)，所述双水冷钢管(7)由采用扁钢进行连接的两根水冷钢管组成，其特征在于：所述双水冷钢管(7)外侧由内到外依次包覆有气凝胶隔热涂层(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数为：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双水管立柱隔热结构，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30-45％，磷酸二氢铝水溶液10-20％，六铝酸钙细粉隔热填料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双水管立柱隔热结构，其特征在于：所述轻质高强莫来石预制件层(2)由一组底部椭圆环形预制件(2.1)和多组上层椭圆环形预制件(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双水管立柱隔热结构，其特征在于：所述底部椭圆环形预制件(2.1)由两片第一预制件(2.11)和两片第二预制件(2.12)相互组合卯榫拼接而成；
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)；
所述第二预制件(2.12)的一侧为平面、另一侧凸出与双水冷钢管(7)中间的凹面相匹配，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榫头(2.12a)，两端中间位置分别设置有第二长条形榫头(2.12c)和第二长条形卯槽(2.12b)；
通过一片所述第一预制件(2.11)、一片所述第二预制件(2.12)、另一片所述第一预制件(2.11)和另一片所述第二预制件(2.12)依次卯榫拼接形成所述底部椭圆环形预制件(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双水管立柱隔热结构，其特征在于：所述上层椭圆环形预制件(2.2)由两片第三预制件(2.21)和两片第四预制件(2.22)相互组合卯榫拼接而成；
所述第三预制件(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三长条形榫头(2.21c)和第三长条形卯槽(2.21d)；
所述第四预制件(2.22)的一侧为平面、另一侧凸出与双水冷钢管(7)中间的凹面相匹配，其底部的中间位置设置有第一卯槽(2.22a)，顶部的中间位置设置有第二榫头(2.22b)，两端中间位置分别设置有第四长条形榫头(2.22d)和第四长条形卯槽(2.22c)；
通过一片所述第三预制件(2.21)、一片所述第四预制件(2.22)、另一片所述第三预制件(2.21)和另一片所述第四预制件(2.22)依次卯榫拼接形成所述上层椭圆环形预制件(2.2)。
6.根据权利要求5所述的高温取向硅钢用加热炉双水管立柱隔热结构，其特征在于：所述底部椭圆环形预制件(2.1)通过其第一弧形榫头(2.11a)和第一榫头(2.12a)分别与其相邻上层椭圆环形预制件(2.2)的弧形卯槽(2.21a)和第一卯槽(2.22a)拼合将底部椭圆环形预制件(2.1)与其相邻的上层椭圆环形预制件(2.2)上下卯榫拼接；所述上层椭圆环形预制件(2.2)通过其底部的弧形卯槽(2.21a)和第一卯槽(2.22a)分别与其相邻上层椭圆环形预制件(2.2)的第二弧形榫头(2.21b)和第二榫头(2.22b)拼合将上层椭圆环形预制件(2.2)与其相邻的上层椭圆环形预制件(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双水管立柱隔热结构，其特征在于：所述热膨胀紧固补偿层(3)是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双水管立柱隔热结构，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；所述纳米微孔隔热板层(5)由两个连续的双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；所述气凝胶隔热涂层(6)由气凝胶隔热涂料喷涂而成。
9.一种权利要求6所述的可快速施工的轧钢加热炉双水管立柱隔热结构的制备方法，其特征在于：在双水冷钢管(7)外侧涂敷气凝胶隔热涂层(6)、包裹纳米微孔隔热板层(5)和耐火纤维毯层(4)之后，先通过保温层压实固定模具(9)进行压实和固定后再进行轻质高强莫来石预制件层(2)的施工，每层轻质高强莫来石预制件层(2)施工砌筑完毕后，将保温层压实固定模具(9)向上一段移动；所述保温层压实固定模具(9)由两个对称的模具部件铰接组合而成，其外轮廓与双水冷钢管(7)的截面形状一致，可以从一侧打开，合拢后可利用按钮锁紧。
10.根据权利要求9所述的可快速施工的轧钢加热炉双水管立柱隔热结构的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)在所有第一预制件(2.11)、第二预制件(2.12)、第三预制件(2.21)和第四预制件(2.22)的内侧涂刷热膨胀涂层，其在工作时受热会形成热膨胀紧固补偿层(3)，涂后常温阴干；
2)清理作为加热炉立柱(10)基础的双水冷钢管(7)表面，并在表面喷涂气凝胶隔热涂料，形成气凝胶隔热涂层(6)；
3)在气凝胶隔热涂层(6)外面包裹一层两端拼接位置设置有Z型直角台阶的纳米微孔隔热板，并采用塑料薄膜进行包裹固定，形成纳米微孔隔热板层(5)；
4)在纳米微孔隔热板层(5)外围包裹一层两端拼接位置设置有Z型直角台阶的耐火纤维毯，形成耐火纤维毯层(4)，并使用保温层压实固定模具(9)进行包裹、压实，控制耐火纤维毯的压缩量为10-20％；
5)将两片内侧涂刷有热膨胀涂层的第二预制件(2.12)安装在包裹有气凝胶隔热涂层(6)、纳米微孔隔热板层(5)和耐火纤维毯层(4)的双水冷钢管(7)中间的凹陷处且放置于加热炉炉底(8)位置，再分别从左边和右边各卯榫拼接一片内侧涂刷热膨胀涂层的第一预制件(2.11)，组成底部椭圆环形预制件(2.1)，与加热炉炉底(8)接触，将保温层压实固定模具(9)向上抽出，并移动至下一段耐火纤维毯层(4)外壁；
6)取两片内侧涂刷热膨胀涂层的第四预制件(2.22)放置在包裹有气凝胶隔热涂层(6)、纳米微孔隔热板层(5)和耐火纤维毯层(4)的双水冷钢管(7)中间的凹陷处且放置于底部椭圆环形预制件(2.1)上，再分别从左边和右边各卯榫拼接一片内侧涂刷热膨胀涂层的第三预制件(2.21)，组成一个上层椭圆环形预制件(2.2)，并将该上层椭圆环形预制件(2.2)上下卯榫拼接安装于底部椭圆环形预制件(2.1)的上面，将保温层压实固定模具(9)向上抽出，并移动至下一段耐火纤维毯层(4)外壁；
7)再取两片内侧涂刷热膨胀涂层的第四预制件(2.22)放置在包裹有气凝胶隔热涂层(6)、纳米微孔隔热板层(5)和耐火纤维毯层(4)的双水冷钢管(7)中间的凹陷处且放置于前面一个上层椭圆环形预制件(2.2)上，分别从左边和右边各卯榫拼接一片内侧涂刷热膨胀涂层的第三预制件(2.21)，组成另一个上层椭圆环形预制件(2.2)，并将该上层椭圆环形预制件(2.2)上下卯榫拼接安装于前面一个上层椭圆环形预制件(2.2)的上面，将保温层压实固定模具(9)向上抽出，并移动至下一段耐火纤维毯层(4)外壁；
8)重复步骤7)，继续往上安装上层椭圆环形预制件(2.2)，在砌筑至双水冷钢管(7)高度一半位置左右设置3-5mm膨胀缝后继续重复步骤7)，砌筑至双水冷钢管(7)的顶部，抽出保温层压实固定模具(9)，从而完成加热炉立柱(10)的制作；
9)养护12小时后，按照耐火纤维毯+自流浇注料双重隔热衬制作方法，完成与加热炉立柱(10)顶部连接的横梁隔热衬(11)的施工，脱模后在轻质高强莫来石预制件层(2)和横梁隔热衬(11)表面喷涂红外高发射率热障涂层(1)，最终形成加热炉整体水梁和立柱隔热结构；
其中，所述卯榫拼接和堆砌的接触面均采用高温耐火胶泥粘结和密封。
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