[发明专利]一种大温度梯度组合隔热层的保温方法及其制备

说明书

技术领域：本发明属于加热炉的保温方法，特别涉及一种大温度梯度的隔热保温方法。

背景技术：实验室或工业生产中有很多需要加热到1500-1600℃长时间工作的高温设备或装置，如实验室使用的钼丝加热炉、硅碳管炉等，冶金工业使用的电弧炉、感应电炉或转炉等炼钢炉，在设计和制造这些高温设备或装置时不仅要选择合适的加热元件和加热方法，确保能加热到1500-1600℃，而且还要设计合适的隔热保温层，因这些高温设备的加热温度高，与环境的温差大，目前一般采用比较厚的隔热保温层，以减少热量向外界环境的辐射和传导，减少能源消耗，提高热效率。而某些特殊条件下使用的高温设备，受其结构和工作空间的限制，不可能采用厚度较大的隔热保温层，要求尽可能减小隔热保温层的厚度，如要求保温层的厚度减小到30-50mm，通过厚度为30-50mm隔热保温层使温度从1600℃降低到40℃，这要求采用高效率的隔热保温方法，在很薄的保温隔热层中实现大温度梯度的温降。

中国专利第2191401号公开了采用耐热保温复合顶板替代砌碹法制作的窑炉的耐热保温顶板，在窑炉的顶部，该耐热保温复合顶板由钢制框架、金属板、耐火保温层构成。金属板焊接在框架上，耐火保温层紧固粘接在金属板上。该耐热保温复合顶板具有易维修、使用寿命长、保温效果好等优点。中国专利第2435712号公布一种窑炉烧成保温装置，它的窑顶是耐热钢丝制成的与窑体的框架连接的U形结构，其中间部位穿有陶瓷管，耐热丝、陶瓷管上固定有陶瓷棉，陶瓷棉及窑体的内墙上粘有一层卷状纤维毡，具有保温效果好、能耗低、生产质量高等优点。这两种高效率的保温方法适用于工业窑炉的隔热保温，但并不适用于加热温度为1500-1600℃的高温熔炼装置或设备，且其隔热保温层的厚度较大。

李纯中等人(东北大学学报，1994，Vol.15 No5，P495-497)研制的一种连铸坯保温快速输送装置，该装置的保温罩采用全封闭的结构，罩体的上部采用耐火陶瓷纤维的保温材料，罩体的下半段采用填料及耐火混凝土结构，该装置具有保温效果好的特点，但其厚度大于50mm，且耐火纤维难于在1500-1600℃的高温下使用。

本发明的目的在于提出一种大温度梯度组合隔热层的保温方法及其制备，即采用从外到里依次是冷却水套隔热、真空隔热、镜面反射隔热层和轻质耐火砖隔热层四种组合的隔热层，并将冷却水套隔热层、真空隔热层、镜面反射隔热层制成一个整体结构，以减少保温层厚度，增加保温效果，从而实现大温度梯度的降温。

发明内容：本发明的技术方案是将冷却水套隔热、真空隔热、镜面反射隔热和轻质耐火砖进行组合。组合隔热保温层从外到里依次是冷却水套隔热层(1)、真空隔热层(2)、镜面反射隔热(3)和轻质耐火砖隔热层(4)。冷却水套隔热层(1)中的冷却水通过下方的进水口(6)进入冷却室，由上方的出水口(7)流出，调节冷却水的流量，控制出水口(7)的水温不超过40℃。真空隔热层(2)的抽气孔(9)将真空室抽真空，达到所需的真空度0.1-0.2大气压时，将抽气孔(9)封住，真空室厚度为3-5mm。

组合隔热层的制备是将冷却水套隔热层(1)、真空隔热层(2)、镜面反射隔热层(3)制成一个整体结构，由不锈钢板焊接而成。冷却水套隔热层(1)设有5-8mm厚的冷却水室，进水口(6)设在下方，出水口(7)设在上方，冷却水套隔热层(1)的两个侧面由不锈钢板制作，其中一侧面与真空隔热层(2)的真空室共用，真空隔热层(2)的真空室的另一侧面是抛光不锈钢板制成的镜面反射层(3)。镜面反射隔热层(3)与轻质耐火砖层(4)之间有5-10mm的间隙。轻质耐火砖隔层(4)采用Al₂O₃泡沫砖制作，厚度为15-20mm，耐火度大于1600℃。

本发明的优点在于：(1)保温层的厚度小，节省空间，在厚度仅为35-40mm的保温隔热层内实现了由1600℃降至40℃以下大温度梯度的温降；(2)热效率高。由于使用了保温性能轻质耐火砖、抛光不锈钢的镜面反射和真空隔热等多项隔热保温措施，有效地阻止了热量从发热体向外界环境的传递，提高了加热炉的热效率，减少了能量的消耗。(3)采用耐火度高的Al₂O₃泡沫砖作为高温隔热材料，最高使用温度可达1600℃，适用于结构紧凑的高温加热炉或熔化炉中使用。(4)使用安全可靠，最外层设置了冷却水套，确保了保温层外侧冷端温度小于40℃。

附图说明：