摘要分析轧钢加热炉原炉顶设计中存在的不足，进行优化设计和改进，取得了良好效果。

关键词加热炉炉顶优化设计

一、概述

  济钢(马)钢板有限公司(位于马来西亚)，系中国济南钢铁集团总公司控股的境外子公司，于1996年9月全面建成投产。其主要生产设备为三辊轧机、四辊轧机，产品为4．5～25mm钢板。该公司拥有两台端出料、短滑坡、多段扼流、四段连续式轧钢加热炉，燃料为天然气，单预热空气，预热温度为300～450℃。

  两台加热炉经过多年的使用，炉顶发生多次大面积崩塌，期间经曾多次修补，仍无济于事，经常发生烧穿炉顶、火焰外窜现象，致使被迫停炉降温修补，甚至停产。且加热炉加热段及均热段炉顶外表面温度高，平均230℃，局部高达300℃，严重超标，散热损失大，能耗居高不下。2004年11月，2^#加热炉炉顶按原设计更换后，炉况虽有所改善，但效果不佳，在烘炉及生产初期即发生多次炉顶崩塌现象，并在以后的使用过程中，越加严重。为此，决定对l^#加热炉炉顶进行优化设计与改进，以使问题得到根本解决。

   二、原炉顶存在问题分析

    综合分析原炉顶结构(图1)、材料等多方面的因素后，认为原炉顶设计有如下不足之处。

    1．如图la所示，加热炉炉顶曲线为多段扼流式，有许多锯齿型压下，炉顶曲线改变处，多为直角，有的部位为锐角，当升温锚固砖炉顶降温时，容易造成直角、锐角处应力集中而产生开裂、脱落。

    2．锚固砖布置不合理，有的部位(炉顶中央区域)炉顶较厚，自身重量大，但锚固砖相对较少，导致该处炉顶在产生裂缝后更容易脱落。

    3．炉顶锯齿型压下部位是炉顶耐火材料最厚处，是炉顶的薄弱环节，却没有用锚固砖直接吊挂，导致此处炉顶极易脱落，崩塌严重。

    4．炉顶膨胀缝设置不合理。该加热炉炉顶横断面为弓型，炉顶跨度(炉顶外宽)为4408mm。但是原炉顶只留有横向膨胀缝，无纵向膨胀缝，导致炉顶出现多处无规则纵向开裂，其裂缝深度一般都贯穿整个炉顶厚度，致使炉顶容易产生局部塌落。

    5．炉顶保温层设计不合理，只有一层厚度65mm的轻质黏土砖，轻质黏土砖热导率大，密封不严密，隔热效果差。

    6．炉顶全部采用DH红羹高温高强浇注料浇注施工。当时，该浇注料属于新产品，综合耐火性能没有得到广泛的验证。经过使用，发现其高温强度、热震稳定性等高温性能不佳，导致炉顶频繁脱落，致使炉顶外壁温度超标。

    7．炉顶平焰烧嘴由于使用条件恶劣(炉顶塌落而造成)，损坏加速，燃料与空气混合不充分，燃烧质量差，节能效果不佳。

 三、优化设计

  针对上述存在的问题，制订了切实可行的优化设计方案，进行如下改进(图2)。

    1．将炉顶压下部位直角、锐角处，改为R30的圆角，以减小因升温、降温时应力集中而导致的开裂、脱落。

    2．合理布置锚固砖，在炉顶较厚、容易脱落的中央部位增设一件锚固砖，并沿炉顶横向对称分布，以提高炉顶的强度，降低炉顶中央部位脱落的机率。

    3．将炉顶“锯齿型”压下部位整体向前移232mm，并在压下部位处改用加长型锚固砖。“锯齿型”压下前移后，使加长型锚固砖直接作用于压下部位炉顶的最厚处，提高炉顶压下部位的整体强度，避免此处崩塌。