CN215113912U - 一种辐射增强的全黑体加热炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及工业炉窑技术领域，具体涉及一种辐射增强的全黑体加热炉，包括炉膛，所述炉膛包括顶墙、左右侧墙和前后端墙，所述炉膛内包括若干块黑体预制件，所述黑体预制件铺设于所述顶墙、侧墙和端墙的墙面，每块所述黑体预制件包括多个黑体单元，所述黑体预制件上，相邻黑体单元之间设置有辐射加强层。本实用新型提升了炉膛的抗热冲刷能力，梯级提高了炉膛黑度(高发射率)，使轧钢加热炉成为了一个更加高效红外辐射传热系统，同时延长了加热炉的使用周期，使加热炉停炉检修时间由半年提升至1年以上，最终达到高效节能目的。

Description

一种辐射增强的全黑体加热炉

技术领域

本实用新型属于工业炉窑技术领域，特别涉及一种辐射增强的全黑体加热炉。

背景技术

轧钢加热炉通常长时间在1000℃以上高温持续工作，依据热射线的能量分布的—Lambert定律及物理学“黑体”理论，针对加热炉的热源所发出的热射线是沿半球空间射出，一部分直接射向钢坯被吸收，很大一部分直接射向了炉壁的特性。为此，钢铁企业分别采取红外喷涂提高炉膛内壁黑度、加装空腔锥台状黑体传热单元、内壁布置平板状耐火纤维贴片等节能技术措施，来提高炉膛加热速度，降低能耗。

但现有的加热炉在使用过程中仍存在以下缺点：

全炉内壁直接喷涂红外涂料的方式在持续高温工作状态下，能将炉膛黑度系数(即发射率)由0.60左右提升到0.95及以上，但由于炉膛的传热面积没有得到有效增加，使被加热工件单位面积上吸收的辐射能增加有限，加之红外涂料在持续高温冲刷下，存在黑度衰减及脱落致工作寿命不长缺陷，往往半年至一年就需再次喷涂，节能效果也大打折扣。

在炉膛顶部等合理部位加装一定数量黑体传热单元后，虽能增大炉膛表面积一倍左右，并将漫射状的热射线从无序调控到有序，起到较为显著的增强传热作用，但未安装黑体单元区域炉壁黑度仍然较低，节能成效也未必显著。

在端墙及侧墙区域炉衬表面布置具有保温隔热功能的耐火纤维贴片，一定程度上减少该区域部分蓄热和散热损失，因常规炉衬的黑度(即发射率)最高也难以超过0.8，随着工作炉温的升高，将会大幅度降低至0.6以下，其中设置耐火纤维贴片区域会更低，难以发挥较佳节能改造成效。另一方面，耐火纤维贴片自身存在抗高温冲刷能力差的缺陷，冲刷脱落的超细纤维粉会弥漫在加热炉内，随换气通道进入蓄热室，加剧了烧嘴及蓄热体的堵塞程度，增大了炉内热损失，一年左右仍需重新设置耐火纤维贴片，费工费时费力。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对现有技术存在的加热炉综合性能不高，炉膛黑度系数衰减较快，节能效果大打折扣的技术缺陷，提供一种辐射增强的全黑体加热炉。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种辐射增强的全黑体加热炉，包括炉膛，所述炉膛包括顶墙、左右侧墙和前后端墙，所述炉膛内包括若干块黑体预制件，所述黑体预制件铺设于所述顶墙、侧墙和端墙的墙面，每块所述黑体预制件上设置有多个黑体单元，每个所述黑体单元设有空腔，所述空腔的中轴线与所述黑体预制件所在的平面具有夹角α，所述黑体预制件上，相邻黑体单元之间设置有辐射加强层。

为了使进入加热炉的轧钢能够集中受热，且保证受热均匀，维持恒定的高黑度(发射率)状态，全面提高加热炉的效率，本实用新型中，将墙面的黑体单元进行模块化布置。通过将多个黑体单元集中于一个个黑体预制件上，并将其进行统一的铺贴，更便于黑体单元的管理。

黑体单元的空腔进行了改进，使其整体相对于黑体预制件平面呈现一定的角度，使得黑体单元的热反射方向能进行调整，使进入加热炉的轧钢能够集中受热，避免热量损耗，黑体单元之间的辐射加强层进一步的填补了非黑体单元区域的热传导，全面的保证加热炉的黑度，使整体质量的稳定性极大的提高。

作为本实用新型的优选方案，所述黑体预制件呈矩形，所述黑体预制件的长为a，50cm≤a≤65cm；所述黑体预制件的宽b，30cm≤b≤60cm。

作为本实用新型的优选方案，每个黑体预制件上设置有5-10个黑体单元，所述黑体单元在所述黑体预制件上按照错排法(错位排布)分布。优选的，黑体单元按照紧密错排方式排布，单位面积下空间利用率更高，极大的增强了炉膛的传热面积。

作为本实用新型的优选方案，相邻黑体单元之间的间距为5-12cm。

作为本实用新型的优选方案，所述黑体单元为锥台状，所述黑体单元的底座直径为R1，8cm≤R1≤12cm，所述黑体单元的顶部直径为R2，6cm≤R2≤10cm，R2≤R1，所述黑体单元的高度为h，10cm≤h≤15cm。

作为本实用新型的优选方案，每个所述黑体单元(6)均设有空腔(7)，所述空腔(7)的中轴线与所述黑体预制件(5)所在的平面具有夹角α，70°≤α≤90°。具体的，空腔的底部平面和顶部平面分别与黑体单元的上下平面相平行。

作为本实用新型的优选方案，每块所述黑体预制件上所有黑体单元的空腔向同一方向倾斜。在进行黑体预制件的铺贴过程中，可以按照预制件上黑体的倒向根据实际需要进行不同朝向的铺贴，来实现炉腔内轧钢坯件的集中受热。提高加热炉的加热效率。

作为本实用新型的优选方案，根据加热件在所述炉膛加热的位置，进行顶墙、侧墙、端墙上的黑体预制件铺贴，使所述空腔均朝向加热台的位置。加热炉内加热件的移动路线是固定的，根据该位置进行黑体预制件的铺贴，调和空腔的角度，使热射线能够从以前的无序调整为有序，起到较为显著的增强传热作用。

作为本实用新型的优选方案，所述辐射加强层设置于所述黑体预制件表面除黑体单元的位置，所述辐射加强层的黑度大于等于0.85。辐射加强层主要为适当稀释后的粘接黑体单元用耐高温粘接剂，均匀的设置于不能设置黑体单元的位置。优选的，该辐射加强层还可以设置于仅能设置平板状耐火纤维贴片的端墙、侧墙等区域，取代平板状耐火纤维贴片，极大改善高温冲刷脱落的超细纤维粉对烧嘴及蓄热体的堵塞程度，炉膛的抗高温冲刷能力及保温隔热能力也得到极大提升。

作为本实用新型的优选方案，所述黑体预制件及其上的所述黑体单元通过模具一次压制烧制而成。黑体单元和预制件一体成型的结构更有利于加热炉内黑体单元的管理。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型不仅增加了炉膛的辐射传热面积，还从根本上改变了热流的发射方向，将漫射状的热射线从无序调控到有序，直接射向加热工件，提升了炉膛的抗热冲刷能力，梯级提高了炉膛黑度(高发射率)，使轧钢加热炉成为了一个更加高效红外辐射传热系统，同时延长了加热炉的使用周期，使加热炉停炉检修时间由半年提升至1年以上，最终达到高效节能目的。

附图说明

图1是本实用新型的加热炉的内部结构示意图；

图2是本实用新型的黑体预制件的结构示意图；

图3是本是本实用新型的A-A剖面结构示意图；

图4是本实用新型黑体单元的结构示意图；

图中标记：1-炉膛，2-顶墙，3-侧墙，4-端墙，5-黑体预制件，6-黑体单元，7-空腔，8-辐射加强层。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1-4所示，一种辐射增强的全黑体加热炉，包括炉膛1，所述炉膛1包括顶墙2、左右的侧墙3和前后的端墙4，所述炉膛1内包括若干块黑体预制件5，所述黑体预制件5铺设于所述顶墙2、侧墙3和端墙4的墙面，具体的，所述黑体预制件5呈矩形，所述黑体预制件5的长为a，50cm≤a≤65cm；所述黑体预制件5的宽b，30cm≤b≤60cm。本实施例中，a＝60cm，b＝50cm。

每块所述黑体预制件5上设置有多个黑体单元6，更进一步的，每个黑体预制件5包括五至十个黑体单元6，本实施例中，每块黑体预制件5上设置有八个黑体单元6，每块所述黑体单元6在所述黑体预制件5上按照错排法分布。优选的，黑体单元6按照紧密错排方式排布，这样设置更能提高单位面积下空间利用率，极大的增强了炉膛1的传热面积。相邻黑体单元6之间的间距为5-12cm。如图2所示，相邻的黑体单元6的间距为10cm，所述黑体单元6为锥台状，所述黑体单元6的底座直径为R1，8cm≤R1≤12cm，所述黑体单元6的顶部直径为R2，6cm≤R2≤10cm，所述黑体单元的高度为h，10cm≤h≤15cm，本实施例，黑体单元6的规格为R1＝12cm，R2＝10cm，h＝10cm。

每个所述黑体单元6设有空腔7，所述空腔7的中轴线与所述黑体预制件5所在的平面具有夹角α，70°≤α≤90°，空腔7的底部平面和顶部平面分别与黑体单元6的上下平面相平行。如图3-4所示，每块所述黑体预制件5上所有黑体单元6的空腔7向同一方向倾斜。所述黑体预制件5上，根据加热件在所述炉膛1加热的位置，进行顶墙2、侧墙3、端墙4上的黑体预制件5铺贴，使所述空腔7均朝向加热台的位置。相邻黑体单元6之间设置有辐射加强层8。所述辐射加强层8设置于所述黑体预制件5表面除黑体单元6的位置，所述辐射加强层8的黑度大于等于0.85。辐射加强层8主要为适当稀释后的粘接黑体单元6用耐高温粘接剂，均匀的设置于不能设置黑体单元6的位置。

所述黑体预制件5及其上的所述黑体单元6通过模具一次压制烧制而成。黑体单元6和黑体预制件5一体成型的结构更有利于加热炉内黑体单元6的管理。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全黑体加热炉，包括炉膛(1)，所述炉膛(1)包括顶墙(2)、左右的侧墙(3)和前后的端墙(4)，其特征在于，所述炉膛(1)内包括若干块黑体预制件(5)，所述黑体预制件(5)铺设于所述顶墙(2)、侧墙(3)和端墙(4)的墙面，每块所述黑体预制件(5)上设置有多个黑体单元(6)，所述黑体预制件(5)上，相邻黑体单元(6)之间设置有辐射加强层(8)。

2.根据权利要求1所述的全黑体加热炉，其特征在于，所述黑体预制件(5)呈矩形，所述黑体预制件(5)的长为a，50cm≤a≤65cm；所述黑体预制件的宽b，30cm≤b≤60cm。

3.根据权利要求1所述的全黑体加热炉，其特征在于，每个黑体预制件(5)上设置有5-10个黑体单元(6)，所述黑体单元(6)在所述黑体预制件(5)上按照错排法分布。

4.根据权利要求3所述的全黑体加热炉，其特征在于，相邻黑体单元(6)之间的间距为5-12cm。

5.根据权利要求3或4所述的全黑体加热炉，其特征在于，所述黑体单元(6)为锥台状，所述黑体单元(6)的底座直径为R1，8cm≤R1≤12cm，所述黑体单元(6)的顶部直径为R2，6cm≤R2≤10cm，R2≤R1，所述黑体单元(6)的高度为h，10cm≤h≤15cm。

6.根据权利要求3所述的全黑体加热炉，其特征在于，每个所述黑体单元(6)均设有空腔(7)，所述空腔(7)的中轴线与所述黑体预制件(5)所在的平面具有夹角α，70°≤α≤90°。

7.根据权利要求6所述的全黑体加热炉，其特征在于，每块所述黑体预制件(5)上所有黑体单元(6)的空腔向同一方向倾斜。

8.根据权利要求7所述的全黑体加热炉，其特征在于，根据加热件在所述炉膛(1)加热的位置，进行顶墙(2)、侧墙(3)、端墙(4)上的黑体预制件(5)铺贴，使所述空腔(7)均朝向加热台的位置。

9.根据权利要求1所述的全黑体加热炉，其特征在于，所述辐射加强层(8)设置于所述黑体预制件(5)上相邻黑体单元(6)之间的位置，所述辐射加强层(8)的黑度大于或等于0.85。

10.根据权利要求9所述的全黑体加热炉，其特征在于，所述黑体预制件(5)及其上的所述黑体单元(6)通过模具一次压制、烧制而成。

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