CN207422902U - 加热炉炉膛内衬、卡接件以及安装有热辐射体的加热炉 - Google Patents

加热炉炉膛内衬、卡接件以及安装有热辐射体的加热炉 Download PDF

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李余庆
翟冻冻
蒋治中
马春泽
贾忠宇
范新庆
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Beijing Enji Saiwei Energy-Saving Technology Co Ltd
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Abstract

本实用新型公开一种加热炉炉膛内衬,包括耐火层(21)和锚固砖(23),由所述耐火层(21)靠近炉膛内部的一侧向所述耐火层(21)内部开设有卡套腔(22),所述卡套腔包括连通的第一腔体(221)和第二腔体(223),所述第一腔体(221)与所述第二腔体(223)在所述耐火层(21)中形成卡挡块(222),所述锚固砖(23)一端(231)从所述耐火层(21)的另一侧嵌入到所述耐火层(21)中。上述技术方案中的加热炉炉膛内衬,避免了在炉膛内衬上钻大量的孔而破坏炉膛内衬结构,提高了炉膛内衬的结构稳定性,还大大缩短了热辐射体的安装速度,省略了钻孔加工的工序,缩短了加热炉节能改造的工期,降低工人的劳动强度。本实用新型还公开了卡接件以及安装有热辐射体的加热炉。

Description

加热炉炉膛内衬、卡接件以及安装有热辐射体的加热炉
技术领域
本实用新型涉及加热炉领域,具体涉及一种加热炉炉膛内衬,此外,本实用新型还涉及一种卡接件以及一种安装有热辐射体的加热炉。
背景技术
现有技术中的轧钢加热炉,其炉膛内衬一般是由耐火材料经捣打、浇筑或预制块等方式建造而成,砌筑好的内衬为平整的平面。炉膛内衬在加热炉炉体和被加热的工件的传热过程中起到重要作用,炉膛内衬表面积越大,其对工件的传热效果越强。然而,炉体高度和宽度往往受到客观条件的制约,建炉时不能无限增大加热炉的规格。为此,本发明人在炉膛内衬表面安装凸起物,也称之为热辐射体,以增加内衬表面积,提高加热炉的辐射发射率,增强传热效率。
可参考图1,此前,发明人采用螺钉固定的方式来安装热辐射体。具体来说,首先在内衬11表面钻孔,然后利用螺钉13将热辐射体12固定安装在内衬11表面上,使热辐射体12能够悬挂于内衬下方。
对于常规的加热炉来说,热辐射体的安装量很大,通常需要安装上万个。采用前述的方法,一方面需要在内衬上钻大量的孔,钻孔产生的灰尘在狭小的炉膛内不易散去,使得炉膛内的工作环境恶劣,不便于施工,安全性较差。
实用新型内容
为解决上述技术问题,本申请提供一种加热炉炉膛内衬、一种卡接件以及一种安装有热辐射体的加热炉。
第一方面,本申请提供一种加热炉炉膛内衬,包括耐火层和锚固砖,由所述耐火层靠近炉膛内部的一侧向所述耐火层内部开设有卡套腔,所述卡套腔包括连通的第一腔体和第二腔体,所述第一腔体与所述第二腔体在所述耐火层中形成卡挡块,所述锚固砖一端从所述耐火层的另一侧嵌入到所述耐火层中。
结合第一方面,在第一方面第一种可能的实现方式中,所述卡套腔之间的所述耐火层上开有贯穿所述耐火层的曲线形的膨胀缝。
第二方面,本申请提供一种卡接件,所述卡接件用于将热辐射体固定安装于第一方面的任一种加热炉炉膛内衬上,所述卡接件包括卡接部和连接段,所述卡接部用于卡接在所述卡挡块上,所述连接段用于连接所述卡接部和热辐射体。
结合第二方面,在第二方面第一种可能的实现方式中,所述卡接部包括处于同一水平面上的三根支承杆,三根支承杆的一端分别与所述连接段的一端连接,并且所述支承杆的轴线两两呈120°角。
第三方面,本申请提供一种安装有热辐射体的加热炉,包括第一方面任一种加热炉炉膛内衬、卡接件以及热辐射体,所述卡接件包括卡接部和连接段,所述卡接部卡接在所述卡挡块上,所述连接段连接所述卡接部和热辐射体。
结合第三方面,在第三方面第一种可能的实现方式中,所述热辐射体为圆台形、圆锥形、多边棱锥形、多边棱台形或半球形。
结合第三方面及上述可能的实现方式,在第三方面第二种可能的实现方式中,所述热辐射体的底端端面内凹形成空腔。
结合第三方面及上述可能的实现方式,在第三方面第三种可能的实现方式中,所述热辐射体的轴线与所述耐火层垂直。
结合第三方面及上述可能的实现方式,在第三方面第四种可能的实现方式中,所述热辐射体为侧壁内凹呈弧形的圆台形,并且所述热辐射体由顶端至底端的直径逐渐减小,所述耐火层上热辐射体之间的间距H1约为所述热辐射体的顶端端面外径H2的1/6-1/2;所述耐火层和所述热辐射体表面涂覆有远红外辐射涂层。
上述技术方案中的加热炉炉膛内衬,锚固砖的一端从耐火层另一侧(也就是远离炉膛内部的一侧)嵌入耐火层中,另一端与钢结构连接,从而将炉膛内衬固定在炉顶下方或炉墙外侧。同时,耐火层靠近炉膛内部的一侧还开设有卡套腔,用以安装热辐射体。在使用时,带有卡接件的热辐射体可以方便地卡接安装在炉膛内衬上,从而增加内衬表面积,提高加热炉的辐射发射率,增强传热效率。
采用上述的炉膛内衬,一方面避免因在炉膛内衬上钻大量的孔而破坏炉膛内衬结构,提高了炉膛内衬的结构稳定性,提高了安装的强度,减少了热辐射体脱落的情况。另一方面,通过卡接件将热辐射体卡接安装到炉膛内衬的卡套腔中,大大缩短了热辐射体的安装速度,并且省略了钻孔加工的工序,故而缩短了加热炉节能改造的工期,降低工人的劳动强度。此外,在加热炉加热时,炉膛内衬上的多个卡套腔还可以一定程度上用于释放耐火层在热膨胀时产生的热应力,一定程度上起到减少热应力的作用,从而进一步提升整个炉膛内衬的结构稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为发明人此前安装热辐射体的安装结构示意图;
图2为本申请的加热炉炉膛内衬的第一个实施例的局部截面结构示意图;
图3为本申请的加热炉炉膛内衬中卡套腔的第一种实现方式的结构示意图;
图4为图3中卡套腔的A-A截面示意图;
图5为图3中卡套腔的B-B截面示意图;
图6为图3中卡套腔的C视角结构示意图;
图7为本申请的安装有热辐射体的加热炉的其中一个实施例的局部结构示意图;
图8为本申请的加热炉炉膛内衬中卡套腔的第二种实现方式以及热辐射体等相关部件的结构示意图;
图9为图8中卡套腔在安装卡接结构时未卡接状态的仰视示意图;
图10为图8中卡套腔在安装卡接结构时卡接状态的仰视示意图;
图11为卡接件的其中一种实现方式的仰视结构示意图;
图12为本申请的安装有热辐射体的加热炉的另一个实施例的局部结构示意图;
图13为本申请的安装有热辐射体的加热炉的又一个实施例的局部结构示意图。
附图标记说明:
图1:内衬11;热辐射体12;螺钉13;胶泥层14。
图2至图13:耐火层21;卡套腔22;第一腔体221;第二腔体223;卡挡块222;锚固砖23;锚固砖的一端231;锚固砖的另一端232;膨胀缝24;卡接件3;卡接部31;支承杆311;支承杆的轴线312;连接段32;热辐射体4;热辐射体的底端41;空腔42;热辐射体的轴线43;热辐射体的顶端44。
具体实施方式
下面对本申请的实施例作详细说明。在本申请的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参考图2至6,在本申请的第一个实施例中,提供一种加热炉炉膛内衬,包括耐火层21和锚固砖23,由所述耐火层21靠近炉膛内部的一侧向所述耐火层21内部开设有卡套腔22,所述卡套腔22包括连通的第一腔体221和第二腔体223,所述第一腔体221与所述第二腔体223在所述耐火层21中形成卡挡块222,所述锚固砖的一端231从所述耐火层21的另一侧嵌入所述耐火层21中;锚固砖的另一端232用于与加热炉的钢结构(图中未示出)连接。
上述加热炉炉膛内衬在实际施工时,以炉顶的内衬的施工过程举例说明,首先将锚固砖的另一端232与炉衬的钢结构的横梁连接,从而使锚固砖23悬挂于钢结构下。两个锚固砖之间的距离可以根据实际情况进行调整,例如,可以控制锚固砖之间的间距为200mm-300mm。
然后将模具板(图中未示出)架设在加热炉炉顶下方,在模具板上放置PVC材质的卡套模块(图中未示出)。卡套模块可以按照一定的密度来设置,具体的设置密度和排列方式可以根据实际情况进行调整,例如设置密度为45个/m2,以矩阵的方式排列。卡套模块放置时需避开锚固砖的位置,以及避开安装在炉顶的一些必要设备(例如压力传感器、热电耦等)的预留孔洞的位置。另外,为了避免浇注时卡套模块移动跑模,可以采用自攻螺钉等紧固件将卡套模块固定在模具板上。
再使用耐火材料进行浇注或者捣打施工,使得在炉顶下方形成炉膛内衬,锚固砖的一端231嵌入耐火层21中,另一端232则与加热炉的钢结构连接。待到风干成型以后,拆除模具板,此时卡套模块还留在耐火层中。
最后,待加热炉建造整体完工以后,对加热炉进行烘炉,使卡套模具融化脱去或烧毁,从而使耐火层21中形成卡套腔22。在烘炉时脱去卡套模块,可以避免人工拆除卡套模具时破坏炉膛内衬的结构,避免影响加热炉炉膛内衬的结构稳定性。
请参考图7至图10,在安装热辐射体4时,热辐射体4的顶部设有卡接件3,卡接件3包括卡接部31和连接段32。卡接部31穿过第二腔体223,伸入到第一腔体221中,然后旋转卡接在卡挡块222上。连接段32的一端与卡接部31连接,另一端与热辐射体4连接。卡接件3与热辐射体4可以是一体成型的,采用同一种材料一次成型制成;卡接件3与热辐射体4也可以是各自独立的两个构件,通过连接件等将卡接件3固接在热辐射体4的顶部,本申请对此不做限制。
请参考图3至图7,在卡接件3的其中一种实现方式中,卡接件3的卡接部31可以是一个横向放置的长方体,连接段32可以是一个竖向放置的长方体,卡接部31中部与连接段32的一端固接,构成一个“T”型。卡套腔22的第一腔体221可以是圆柱状的腔体,第二腔体223可以是长方体或类似长方体的腔体。卡接部31的长度小于第二腔体223侧壁的最大间距,并且大于两个卡挡块222之间的最小距离,这样,卡接部31可以顺利通过第二腔体223到达第一腔体221,卡接部31旋转后,能够被卡挡块222卡接,从而将热辐射体4卡接到炉膛内衬上。
请参考图8至图10,在卡接件的另一种实现方式中,卡接件3的卡接部31可以是一个正三棱柱,连接段32可以是一个圆柱或长方体等,连接段32的一端与卡接部31连接。卡套腔22的第二腔体223为正三棱柱状,第一腔体221可以是圆柱状,第一腔体221的直径大于等于第二腔体223的边长,卡接部31的边长小于第二腔体223的边长,并且大于第一腔体221的边长的1/2,从而使卡接部31能够顺利穿过第二腔体223到达第一腔体221,卡接部31旋转后,能够被三个卡挡块222卡住,从而将热辐射体4卡接到炉膛内衬上。
相比于“T”型的卡接件,本实现方式中的卡接件具有三个支撑点,共同承受热辐射体以及卡接件本身的重量,从而分散了每个支撑点所受到的压强。由于加热炉内衬的工作环境恶劣,内衬在高低温切换的时候会热胀冷缩,如果某个位置承受的压强较大,则该位置相对地更容易发生开裂。通过上述卡接件,一方面安装时转动的角度小,另一方面也减小了内衬上每个卡挡块所承受的压强,从而从整体上提高了炉膛内衬的结构稳定性,提升了热辐射体与炉膛内衬连接的牢固程度。
请参考图11,可选地,在卡接件的又一种实现方式中,卡接部31包括处于同一水平面上的三根支承杆311,三根支承杆311的一端分别与连接段32的一端连接,并且支承杆311的轴线312两两呈120°角。通过上述结构,卡接件3依然具有三个支撑点,与“T”型的卡接件相比减小了内衬上每个卡挡块所承受的压强,同时与卡接部为正三棱柱的卡接件相比,上述的卡接件3又减少了卡接件本身的重量,从而也减少了内衬上每个卡挡块所承受的压强,进一步提高了炉膛内衬的结构稳定性以及热辐射体与炉膛内衬连接的牢固程度。
此外,卡接件3的卡接部还可以是多边棱柱,例如六棱柱等,此时,卡套腔的形状也随之适应变化,同样使卡接部能够穿过第二腔体到达第一腔体并且卡接到卡挡块上即可,此处不再举例细述。
本申请的加热炉炉膛内衬,锚固砖的一端231从耐火层21另一侧(也就是远离炉膛内部的一侧)嵌入耐火层21中,另一端232与钢结构连接,从而将炉膛内衬固定在炉顶下方或炉墙外侧。同时,耐火层21靠近炉膛内部的一侧还开设有卡套腔22,用以安装热辐射体4。在使用时,带有卡接件3的热辐射体4可以方便地卡接安装在炉膛内衬上,从而增加内衬表面积,提高加热炉的辐射发射率,增强传热效率。
采用上述的炉膛内衬,一方面避免因在炉膛内衬上钻大量的孔而破坏炉膛内衬结构,提高了炉膛内衬的结构稳定性,提高了安装的强度,减少了热辐射体脱落的情况。另一方面,通过卡接件3将热辐射体4卡接安装到炉膛内衬的卡套腔22中,大大缩短了热辐射体的安装速度,并且省略了钻孔加工的工序,故而缩短了加热炉节能改造的工期,降低工人的劳动强度。此外,在加热炉加热时,炉膛内衬上的多个卡套腔22还可以一定程度上用于释放耐火层在热膨胀时产生的热应力,一定程度上起到减少热应力的作用,从而进一步提升整个炉膛内衬的结构稳定性。
请参考图2,通过在两个卡套腔22之间的耐火层21上开有贯穿耐火层的曲线形的膨胀缝24,使得耐火层21可以通过膨胀缝24和卡套腔22共同来释放耐火层21在热膨胀时产生的热应力,从而进一步提升整个炉膛内衬的结构稳定性。从炉膛下方仰视查看,膨胀缝24在耐火层21的靠近炉膛内部的一侧的表面上呈现为直线形。而从炉膛内衬的纵向截面上看,膨胀缝24呈曲线形,并且从耐火层21的靠近炉膛内部的一侧贯穿到耐火层21的另一侧,如图2所示。对于曲线形的膨胀缝24的具体弯曲的幅度、角度等,本申请不作限制。
请参考图7和图12,在本申请的第二个实施例中,提供一种安装有热辐射体4的加热炉,包括加热炉炉膛内衬、卡接件3以及热辐射体4;炉膛内衬包括耐火层21和锚固砖23,由所述耐火层21靠近炉膛内部的一侧向所述耐火层21内部开设有卡套腔22,所述卡套腔22包括连通的第一腔体221和第二腔体223,所述第一腔体221与所述第二腔体223在所述耐火层21中形成卡挡块222,所述锚固砖一端231从所述耐火层21的另一侧嵌入所述耐火层21中;所述卡接件3包括卡接部31和连接段32,所述卡接部31卡接在所述卡挡块222上,所述连接段32连接所述卡接部31和热辐射体4。
该加热炉除了上述描述的内衬、卡接件和热辐射体之外,还可以有其他加热炉上常规的结构或者零部件,例如钢结构、保温层、热电耦,由于这些结构可以采用本领域常规的结构或零部件,此处不再赘述。
上述的安装有热辐射体的加热炉一方面可以避免安装热辐射体的钻孔,提高了炉膛内衬的结构稳定性,减少了热辐射体脱落的情况;另一方面,通过卡接件3将热辐射体4卡接安装到炉膛内衬的卡套腔22中,大大缩短了热辐射体4的安装速度,并且省略了钻孔加工的工序,缩短了加热炉节能改造的工期,降低工人的劳动强度。此外,在加热炉加热时,炉膛内衬上的多个卡套腔22还可以一定程度上用于释放耐火层21在热膨胀时产生的热应力,一定程度上起到减少热应力的作用,从而进一步提升整个炉膛内衬的结构稳定性。
为进一步提高热辐射体安装的稳固性,还可以在卡接件3安装到卡套腔22上以后,在卡套腔22内部剩余的腔体空间中填充胶泥,形成胶泥层(图中未示出),用于进一步固定热辐射体4。与使用螺钉安装热辐射体的方法中只能在热辐射体顶面涂覆胶泥的方式相比,由于本申请中卡套腔22中,第一腔体221的顶面和侧壁,以及第二腔体223的侧壁上都可以涂覆胶泥,胶泥层与耐火层21和卡接件3表面的粘结面积更大,故而进一步提升了热辐射体4安装的牢固程度,进一步减少脱落现象的发生。
可选地,在一种实现方式中,热辐射体4可以是圆台形、圆锥形、多边棱锥形、多边棱台形或半球形,此外还可以是圆柱形、半椭球形等其他形状。对于同样重量的热辐射体来说,半球形的热辐射体比圆台形、圆锥形等形状的热辐射体的表面积更大,故而传热效率更高。而多边棱台形、多边棱锥形,例如六边棱台形、三边棱锥形等,由于其侧面具有平面,从而可以定向反射或发射热辐射,使加热炉炉膛内的热辐射能够更加定向集中射向工件,进一步提升传热效果。
进一步地,请参考图12,热辐射体4的底端41端面内凹形成空腔42,从而增加了热辐射体4的反射表面积,提升了整个炉膛内衬的传热效率。此外,形成空腔42还能有效减少热辐射体4的重量,减少炉膛内衬的承重,进一步提升整个炉膛内衬和加热炉的结构稳定性。这里的空腔42可以是为圆柱形、圆台形或圆锥形等。
热辐射体4除了上述的形状以外,请参考图13,还可以是侧壁内凹呈弧形的圆台形,并且热辐射体4由顶端44至底端41直径逐渐减小。热辐射体4的底端41端面内凹形成半椭圆状的空腔42。此外,耐火层21和热辐射体4的表面还涂覆有远红外辐射涂层(图中未示出)。
此处的远红外辐射涂层采用本领域现有的、已经商业化的远红外辐射涂料涂覆而成。对于具体采用的远红外辐射涂料,本申请不做限制。
加热炉在工作时高温气流会不断冲刷热辐射体,长年累月下来,容易使卡接件或耐火层内部的卡套腔局部开裂导致热辐射体脱落。通过采用上述结构,远红外辐射涂层一方面可以进一步提高热辐射体4的辐射率,另一方面远红外辐射涂层耐高温、耐腐蚀,可以对热辐射体4的表面和耐火层21的表面起到防护作用,防止高温气流直接冲击热辐射体4以及耐火层21表面。侧壁内凹呈弧形的圆台形热辐射体4以及半椭圆状的空腔42,对加热炉中的高温气流起到一定的缓冲导流的作用,一定程度上也减少了高温气流对热辐射体4的直接冲击。远红外辐射涂层、侧壁内凹呈弧形的圆台形热辐射体4,以及半椭圆状的空腔42,共同降低了高温气流对热辐射体4的冲刷作用,从而进一步减少气流冲刷造成耐火层21或卡接件3开裂导致热辐射体4脱落的情况,提升热辐射体4与耐火层21连接的牢固程度。
更进一步地,请参考图12,在热辐射体具有空腔42的情况下,热辐射体的底端41端面上具有空腔开口(图中未标出)。热辐射体4的轴线43与耐火层21的一侧的表面垂直,从而使空腔开口始终与耐火层保持相对平行。例如,当炉顶为平面时,多个热辐射体的空腔开口都与炉顶保持平行,也可以理解为与耐火层平行,并且处于同一个水平面上。又例如,当炉顶为曲面时,多个热辐射体的轴线仍然与其正上方的炉顶垂直,也可以理解为与其正上方的耐火层垂直,从而使多个热辐射体底部的空腔开口形成一个曲面,并且这个曲面与炉顶的曲面平行。
本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。以上所述的本实用新型实施方式并不构成对本实用新型保护范围的限定。

Claims (9)

1.一种加热炉炉膛内衬,其特征在于,包括耐火层(21)和锚固砖(23),由所述耐火层(21)靠近炉膛内部的一侧向所述耐火层(21)内部开设有卡套腔(22),所述卡套腔包括连通的第一腔体(221)和第二腔体(223),所述第一腔体(221)与所述第二腔体(223)在所述耐火层(21)中形成卡挡块(222),所述锚固砖(23)的一端(231)从所述耐火层(21)的另一侧嵌入到所述耐火层(21)中。
2.根据权利要求1所述的加热炉炉膛内衬,其特征在于,所述卡套腔(22)之间的所述耐火层(21)上开有贯穿所述耐火层(21)的曲线形的膨胀缝(24)。
3.一种卡接件,其特征在于,所述卡接件(3)用于将热辐射体(4)固定安装于权利要求1或2所述的加热炉炉膛内衬上,所述卡接件(3)包括卡接部(31)和连接段(32),所述卡接部(31)用于卡接在所述卡挡块(222)上,所述连接段(32)用于连接所述卡接部(31)和热辐射体(4)。
4.根据权利要求3所述的卡接件,其特征在于,所述卡接部(31)包括处于同一水平面上的三根支承杆(311),三根支承杆(311)的一端分别与所述连接段(32)的一端连接,并且所述支承杆(311)的轴线(312)两两呈120°角。
5.一种安装有热辐射体的加热炉,其特征在于,包括权利要求1或2所述的加热炉炉膛内衬、卡接件(3)以及热辐射体(4),所述卡接件(3)包括卡接部(31)和连接段(32),所述卡接部(31)卡接在所述卡挡块(222)上,所述连接段(32)连接所述卡接部(31)和热辐射体(4)。
6.根据权利要求5所述的安装有热辐射体的加热炉,其特征在于,所述热辐射体(4)为圆台形、圆锥形、多边棱锥形、多边棱台形或半球形。
7.根据权利要求5所述的安装有热辐射体的加热炉,其特征在于,所述热辐射体(4)的底端(41)端面内凹形成空腔(42)。
8.根据权利要求5所述的安装有热辐射体的加热炉,其特征在于,所述热辐射体的轴线(43)与所述耐火层(21)垂直。
9.根据权利要求5所述的安装有热辐射体的加热炉,其特征在于,所述热辐射体(4)为侧壁内凹呈弧形的圆台形,并且所述热辐射体(4)由顶端(44)至底端(41)的直径逐渐减小,所述热辐射体的底端(41)端面内凹形成半椭圆状的空腔(42),所述耐火层(21)和所述热辐射体(4)表面涂覆有远红外辐射涂层。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110081711A (zh) * 2019-04-22 2019-08-02 东北大学 一种双圆台式黑体辐射节能元件及其制备、使用方法
CN112179144A (zh) * 2020-09-30 2021-01-05 浙江西华节能技术有限公司 节能装置及其安装方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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