專利名稱：一種大溫度梯度組合隔熱層的保溫方法及其制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于加熱爐的保溫方法，特別涉及一種大溫度梯度的隔熱保溫方法。
背景技術(shù)：
實(shí)驗(yàn)室或工業(yè)生產(chǎn)中有很多需要加熱到1500-1600℃長時(shí)間工作的高溫設(shè)備或裝置，如實(shí)驗(yàn)室使用的鉬絲加熱爐、硅碳管爐等，冶金工業(yè)使用的電弧爐、感應(yīng)電爐或轉(zhuǎn)爐等煉鋼爐，在設(shè)計(jì)和制造這些高溫設(shè)備或裝置時(shí)不僅要選擇合適的加熱元件和加熱方法，確保能加熱到1500-1600℃，而且還要設(shè)計(jì)合適的隔熱保溫層，因這些高溫設(shè)備的加熱溫度高，與環(huán)境的溫差大，目前一般采用比較厚的隔熱保溫層，以減少熱量向外界環(huán)境的輻射和傳導(dǎo)，減少能源消耗，提高熱效率。而某些特殊條件下使用的高溫設(shè)備，受其結(jié)構(gòu)和工作空間的限制，不可能采用厚度較大的隔熱保溫層，要求盡可能減小隔熱保溫層的厚度，如要求保溫層的厚度減小到30-50mm，通過厚度為30-50mm隔熱保溫層使溫度從1600℃降低到40℃，這要求采用高效率的隔熱保溫方法，在很薄的保溫隔熱層中實(shí)現(xiàn)大溫度梯度的溫降。
中國專利第2191401號公開了采用耐熱保溫復(fù)合頂板替代砌碹法制作的窯爐的耐熱保溫頂板，在窯爐的頂部，該耐熱保溫復(fù)合頂板由鋼制框架、金屬板、耐火保溫層構(gòu)成。金屬板焊接在框架上，耐火保溫層緊固粘接在金屬板上。該耐熱保溫復(fù)合頂板具有易維修、使用壽命長、保溫效果好等優(yōu)點(diǎn)。中國專利第2435712號公布一種窯爐燒成保溫裝置，它的窯頂是耐熱鋼絲制成的與窯體的框架連接的U形結(jié)構(gòu)，其中間部位穿有陶瓷管，耐熱絲、陶瓷管上固定有陶瓷棉，陶瓷棉及窯體的內(nèi)墻上粘有一層卷狀纖維氈，具有保溫效果好、能耗低、生產(chǎn)質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。這兩種高效率的保溫方法適用于工業(yè)窯爐的隔熱保溫，但并不適用于加熱溫度為1500-1600℃的高溫熔煉裝置或設(shè)備，且其隔熱保溫層的厚度較大。
李純中等人(東北大學(xué)學(xué)報(bào)，1994，Vol.15 No5，P495-497)研制的一種連鑄坯保溫快速輸送裝置，該裝置的保溫罩采用全封閉的結(jié)構(gòu)，罩體的上部采用耐火陶瓷纖維的保溫材料，罩體的下半段采用填料及耐火混凝土結(jié)構(gòu)，該裝置具有保溫效果好的特點(diǎn)，但其厚度大于50mm，且耐火纖維難于在1500-1600℃的高溫下使用。
本發(fā)明的目的在于提出一種大溫度梯度組合隔熱層的保溫方法及其制備，即采用從外到里依次是冷卻水套隔熱、真空隔熱、鏡面反射隔熱層和輕質(zhì)耐火磚隔熱層四種組合的隔熱層，并將冷卻水套隔熱層、真空隔熱層、鏡面反射隔熱層制成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，以減少保溫層厚度，增加保溫效果，從而實(shí)現(xiàn)大溫度梯度的降溫。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)方案是將冷卻水套隔熱、真空隔熱、鏡面反射隔熱和輕質(zhì)耐火磚進(jìn)行組合。組合隔熱保溫層從外到里依次是冷卻水套隔熱層(1)、真空隔熱層(2)、鏡面反射隔熱(3)和輕質(zhì)耐火磚隔熱層(4)。冷卻水套隔熱層(1)中的冷卻水通過下方的進(jìn)水口(6)進(jìn)入冷卻室，由上方的出水口(7)流出，調(diào)節(jié)冷卻水的流量，控制出水口(7)的水溫不超過40℃。真空隔熱層(2)的抽氣孔(9)將真空室抽真空，達(dá)到所需的真空度0.1-0.2大氣壓時(shí)，將抽氣孔(9)封住，真空室厚度為3-5mm。
組合隔熱層的制備是將冷卻水套隔熱層(1)、真空隔熱層(2)、鏡面反射隔熱層(3)制成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，由不銹鋼板焊接而成。冷卻水套隔熱層(1)設(shè)有5-8mm厚的冷卻水室，進(jìn)水口(6)設(shè)在下方，出水口(7)設(shè)在上方，冷卻水套隔熱層(1)的兩個(gè)側(cè)面由不銹鋼板制作，其中一側(cè)面與真空隔熱層(2)的真空室共用，真空隔熱層(2)的真空室的另一側(cè)面是拋光不銹鋼板制成的鏡面反射層(3)。鏡面反射隔熱層(3)與輕質(zhì)耐火磚層(4)之間有5-10mm的間隙。輕質(zhì)耐火磚隔層(4)采用Al2O3泡沫磚制作，厚度為15-20mm，耐火度大于1600℃。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)保溫層的厚度小，節(jié)省空間，在厚度僅為35-40mm的保溫隔熱層內(nèi)實(shí)現(xiàn)了由1600℃降至40℃以下大溫度梯度的溫降；(2)熱效率高。由于使用了保溫性能輕質(zhì)耐火磚、拋光不銹鋼的鏡面反射和真空隔熱等多項(xiàng)隔熱保溫措施，有效地阻止了熱量從發(fā)熱體向外界環(huán)境的傳遞，提高了加熱爐的熱效率，減少了能量的消耗。(3)采用耐火度高的Al2O3泡沫磚作為高溫隔熱材料，最高使用溫度可達(dá)1600℃，適用于結(jié)構(gòu)緊湊的高溫加熱爐或熔化爐中使用。(4)使用安全可靠，最外層設(shè)置了冷卻水套，確保了保溫層外側(cè)冷端溫度小于40℃。
圖1是組合隔熱層的示意圖，其中(1)為冷卻水套隔熱層、(2)為真空隔熱層、(3)為鏡面反射隔熱層、(4)輕質(zhì)耐火磚隔熱層、(5)為發(fā)熱體、(6)為冷卻水套進(jìn)水口、(7)為冷卻水套出水口。
圖2是冷卻水套、真空室和鏡面反射拋光不銹鋼板焊接示意圖，其中(8)為焊接面，(9)為抽氣孔。
具體實(shí)施例方式1、冷卻水套是該組合隔熱層采取的第一種隔熱措施，通過冷卻水套的冷卻水，阻止熱量從高溫端向低溫端傳遞，實(shí)現(xiàn)隔熱作用。冷卻水套置于組合隔熱層的最外層，其中設(shè)有5-8mm厚的冷卻水室，通過進(jìn)水口(6)和出水口(7)與冷卻水系統(tǒng)相連接，如圖1所示，冷卻水由進(jìn)水口(6)進(jìn)入冷卻水室，由出水口(7)從該室中流出，進(jìn)水口(6)設(shè)在下方，出水口(7)設(shè)在上方，以保證該冷卻水室中始終有冷卻水通入，通過調(diào)節(jié)冷卻水的流量，控制出水口(7)的水溫40℃，使冷卻水套外側(cè)溫度小于40℃。
2、真空隔熱是該組合隔熱層采取的第二種隔熱措施，抽氣孔(9)將真空室抽真空，達(dá)到所需的真空度時(shí)，將抽氣孔(9)封住，真空室的厚度為5-8mm，真空度為0.1-0.2大氣壓。真空室緊靠冷卻水室，與冷卻水室共用一個(gè)側(cè)面，另一側(cè)面由1mm厚的拋光不銹鋼板構(gòu)成。
3、鏡面反射層是該組合隔熱層采取的第三種隔熱措施，由拋光不銹鋼板制作，通過拋光不銹鋼板的鏡面反射作用，將從熱端輻射的熱量有效地反射回去，起到鏡面反射隔熱作用，加強(qiáng)了隔熱保溫效果，提高了高溫設(shè)備的熱效率。鏡面反射隔熱的拋光不銹鋼板與冷卻水套、真空室構(gòu)成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，使拋光不銹鋼板可以得到冷卻水的冷卻作用，保持較低的工作溫度，可以防止拋光不銹鋼的表面氧化而失去鏡面反射作用。
4、輕質(zhì)耐火磚隔熱是該組合隔熱層采取的第四種隔熱措施，采用Al2O3泡沫磚制作，通過輕質(zhì)Al2O3耐火磚很低的導(dǎo)熱率，實(shí)現(xiàn)高溫保溫作用。輕質(zhì)耐火磚隔熱層(4)的厚度為15-20mm。由于該隔熱保溫層靠近發(fā)熱體(5)，要求制作該層的材料不僅具有很好的隔熱效果，而且還應(yīng)具有很高的耐火度，發(fā)熱體(5)加熱溫度為1600℃，采用耐火度大于1600℃的Al2O3泡沫磚，可以滿足高溫保溫的要求。鏡面反射隔熱層與輕質(zhì)耐火磚層之間有5-10mm的間隙，一方面可以提高鏡面反射隔熱效果，另一方面可以防止組裝時(shí)輕質(zhì)耐火磚層與不銹鋼板鏡面之間的摩擦而損壞鏡面。
本發(fā)明的組合隔熱層在鋼鐵材料半固態(tài)流變漿料裝置上實(shí)施應(yīng)用，該裝置的內(nèi)部為鉬絲加熱爐，其外徑為φ100mm，加熱溫度為1600℃，可以將鋼鐵材料熔化，外側(cè)是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的線圈繞組，其工作溫度控制在40℃以下，以保證其安全有效的運(yùn)轉(zhuǎn)。組合隔熱層置于該裝置內(nèi)部鉬絲加熱爐與外側(cè)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的線圈繞組之間，實(shí)施中采用Al2O3泡沫磚厚度為15mm，冷卻水室的厚度為8mm，真空室的厚度為5mm，鏡面反射隔熱層與輕質(zhì)耐火磚層之間間隙為10mm，組合隔熱層總厚度為36mm，實(shí)際應(yīng)用中該裝置內(nèi)部鉬絲加熱爐的溫度達(dá)到1600℃，冷卻水流量為0.2m3/h的條件下，出水口的水溫低于40℃，確保外部的線圈繞組溫度在40℃以下，在厚度為36mm的組合隔熱層中實(shí)現(xiàn)了大溫度梯度的溫降，平均溫度梯度為43.3℃/mm，說明該組合隔熱層取得很好的使用效果。
權(quán)利要求
1.一種大溫度梯度組合隔熱層的保溫方法，包括冷卻水套隔熱、真空隔熱、鏡面反射隔熱和輕質(zhì)耐火磚隔熱，其特征在于將冷卻水套隔熱、真空隔熱、鏡面反射隔熱和輕質(zhì)耐火磚進(jìn)行組合，組合隔熱保溫層從外到里依次是冷卻水套隔熱層(1)、真空隔熱層(2)、鏡面反射隔熱層(3)和輕質(zhì)耐火磚隔熱層(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大溫度梯度組合隔熱層的保溫方法，其特征在于冷卻水套隔熱層(1)中的冷卻水通過下方的進(jìn)水口(6)進(jìn)入冷卻室，由上方的出水口(7)流出，調(diào)節(jié)冷卻水的流量，控制出水口(7)的水溫不超過40℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大溫度梯度組合隔熱層的保溫方法，其特征在于真空隔熱層(2)的抽氣孔(9)將真空室抽真空，達(dá)到所需的真空度0.1-0.2大氣壓時(shí)，將抽氣孔(9)封住，真空室厚度為3-5mm。
4.一種大溫度梯度組合隔熱層的制備，其特征在于將冷卻水套隔熱層(1)、真空隔熱層(2)、鏡面反射隔熱層(3)制作成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，由不銹鋼板焊接而成，冷卻水套隔熱層(1)的兩個(gè)側(cè)面由不銹鋼板制作，其中一側(cè)面與真空隔熱層(2)的真空室共用，真空隔熱層(2)的真空室的另一側(cè)面是拋光不銹鋼板制成的鏡面反射層(3)，鏡面反射隔熱層(3)與輕質(zhì)耐火磚層(4)之間有5-10mm的間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大溫度梯度組合隔熱層的制備，其特征在于輕質(zhì)耐火磚隔層(4)采用Al2O3泡沫磚制作，厚度為15-20mm，耐火度大于1600℃。
全文摘要
一種大溫度梯度組合隔熱層的保溫方法及其制備,采用從外到里依次是冷卻水套隔熱層、真空隔熱層、鏡面反射隔熱層和輕質(zhì)耐火磚隔熱層的組合保溫,其中將冷卻水套隔熱層、真空隔熱層、鏡面反射隔熱層制作成一個(gè)整體結(jié)構(gòu),有效地阻止了熱量從發(fā)熱體向外界環(huán)境的傳遞,提高了加熱爐的熱效率,減少了能量的消耗,減小了保溫層的厚度,可在厚度小于40mm的保溫隔熱層內(nèi)實(shí)現(xiàn)由1600℃降至40℃以下大溫度梯率的溫降,適用于在結(jié)構(gòu)緊湊的高溫加熱爐或熔化爐中使用,并可確保保溫層外側(cè)冷端的溫度小于40℃,使用安全可靠。
文檔編號F27D1/00GK1357739SQ0113861
公開日2002年7月10日 申請日期2001年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月28日
發(fā)明者趙愛民, 毛衛(wèi)民, 崔成林, 康永林 申請人:北京科技大學(xué)