軋鋼加熱爐節(jié)能降耗是工業(yè)發(fā)展中的必然趨勢(shì)。其中節(jié)能與窯襯耐火材料的技術(shù)進(jìn)步、窯爐技術(shù)設(shè)計(jì)和施工密切相關(guān)。窯襯耐火材料在加熱爐中的節(jié)能作用是通過(guò)多種窯襯耐火材料與隔熱保溫材料組合，采用耐火絕熱一體化輕質(zhì)耐火材料作為窯體結(jié)構(gòu)材料，使窯體減少散熱損失和蓄熱損失達(dá)到節(jié)能目的。

典型的軋鋼加熱爐爐襯厚度一般為400~500 mm，以爐墻內(nèi)表面溫度為1250℃和爐襯厚度為450 mm為例計(jì)算，爐襯結(jié)構(gòu)分別為：爐襯結(jié)構(gòu)Ⅰ為全重質(zhì)耐火澆注料；爐襯結(jié)構(gòu)Ⅱ為50 mm纖維板+400 mm澆注料的復(fù)合爐襯；爐襯結(jié)構(gòu)Ⅲ為100 mm 纖維板+115 mm輕質(zhì)粘土保溫磚+235 mm 澆注料的復(fù)合爐襯；爐襯Ⅳ為105 mm 纖維板+230 mm JM23 絕熱保溫磚+115 mm輕質(zhì)莫來(lái)石耐火磚。

爐襯材料的計(jì)算熱導(dǎo)率按各自平均工作溫度下的熱導(dǎo)率取值。爐墻外壁的對(duì)流輻射綜合傳熱系數(shù)，取 15~20 W/(m2 ·K) [2]，爐墻外壁空氣溫度即車間溫度取值 25 ℃，計(jì)算結(jié)果如表1所示。由表1可知采用復(fù)合爐襯Ⅳ的爐墻散熱為采用全重質(zhì)澆注料爐襯結(jié)構(gòu)Ⅰ的8%左右。與爐襯結(jié)構(gòu)Ⅰ相比，相同厚度的爐墻，爐襯結(jié)構(gòu)Ⅱ在400 mm 厚的低水泥澆注料加貼50 mm 耐火纖維后，熱流密度大幅度下降，僅為 450 mm 全澆注料爐襯的 50%。國(guó)內(nèi)許多加熱爐的節(jié)能改造方式為在原有爐襯加貼耐火纖維，即收到了較好的節(jié)能效果。

表1為1250℃軋鋼加熱爐爐墻的一維溫度場(chǎng)。可以看出軋鋼加熱爐4 種爐襯的爐墻外表面溫度分別為357，123，79和51℃。爐襯結(jié)構(gòu)Ⅰ和爐襯結(jié)構(gòu)Ⅱ的外表面爐墻溫度太高顯然不符合GB/T3486-93標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。目前軋鋼加熱爐的爐襯結(jié)構(gòu)一般是復(fù)合爐襯Ⅲ即纖維、輕質(zhì)磚和重質(zhì)低水泥澆注料的復(fù)合爐襯結(jié)構(gòu)。考慮到初始投資、使用壽命和節(jié)能的綜合效益，軋鋼加熱爐的爐襯結(jié)構(gòu) 105 mm纖維板+230mm JM23絕熱保溫磚+115 mm 輕質(zhì)莫來(lái)石耐火磚將具有更好的節(jié)能效果。

以1250℃軋鋼加熱爐為實(shí)例，分別設(shè)計(jì)了4 種爐襯耐火材料結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)不同爐襯耐火材料結(jié)構(gòu)組合的綜合傳熱系數(shù)、熱流密度和爐墻溫度場(chǎng)的傳熱學(xué)計(jì)算，給出了相應(yīng)窯襯結(jié)構(gòu)的熱導(dǎo)率改變對(duì)熱流密度和爐墻外表面溫度的影響，說(shuō)明采用輕質(zhì)絕熱耐火材料和耐火纖維的復(fù)合窯襯結(jié)構(gòu)其爐墻熱流密度大大降低。