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轧钢生产能耗约占钢铁联合企业生产总能耗的十分之一，其中75％--一80％消耗于各种加热炉，轧钢加热炉的热效率对钢铁厂轧制工序的能耗起着至关重要的作用。通过传热计算分析采用轻质保温材料对炉壁散热的影响。轧钢炉为连续加热炉炉型，因此计算时不考虑炉衬材料的蓄热，只分析工作状态下通过炉墙的散热。
1．1传热计算模型
热量通过炉衬材料由炉墙内壁向外壁传递方式为导热传热，炉墙外壁对周围环境的传热方式是对流和辐射同时存在，由于炉墙外表面温度较低(一般<100℃)，对流为主要传热方式，其总传热量为辐射传热和对流传热量之和，即
为便于对复杂的传热现象进行综合计算，一般将公式统一为以下形式:式中，Q一传热量(W)；西一炉墙外侧对流换热的表面传热系数，W／(m2-K)；A一炉墙面积(m2)；“一炉墙外壁温度(℃)；tf一炉墙外侧空气温度，即环境温度(℃)；C0一绝对黑体的辐射系数，5．68 W／(m2．K4)；s一炉墙外壁的黑度；0一辐射角系数；6c一对流辐射综合传热系数，W／(m2．K)。
以上公式适合已知炉墙外壁温度时热损失计算。在无法测得该数据时，可根据炉膛内壁温度计算炉墙的温度场分布。加热炉炉墙传热为第三类边界条件的稳态多层平壁传热模型，炉壳钢板较薄(仅为几毫米)，其热导率A为54 W／(m·K)，远远高于耐火材料的热导率，因此钢板的传热热阻可忽略不计。
单位时间内通过单位面积传递的热量称为热流密度q,
热流密度是向量，由高温到低温的方向为正，与温度梯度相反。炉墙单位面积的热损失，即炉膛内壁通过炉衬传给加热炉周围环境的热流密度数值为
式中，t1一炉墙内壁温度(℃)；tf一炉墙外侧空气温度，即环境温度(℃)；巧，一第i层炉衬材料的厚度(m)；A，一第i层炉衬材料的热导率，W／(m·K)。
炉墙的综合传热系数k为
热导率入是热工计算非常重要的参数，A数值受温度影响，加热炉常用耐火材料热物性参数如表1所示。
1．2不同材质炉衬耐火材料结构的传热计算
典型的轧钢加热炉炉衬厚度为400-500 mm，以炉墙内表面温度为1250℃和炉衬厚度为450 mm为例计算，炉衬结构分别为：炉衬结构I为全重质耐火浇
注料；炉衬结构II为50 mE纤维板+400 mm浇注料的复合炉衬；炉衬结构Ⅲ为100 mE纤维板+115 mm轻质粘土保温砖+235 mm浇注料的复合炉衬；炉衬Ⅳ为105 mm纤维板+230 mE JM23绝热保温砖+1 15 mm轻质莫来石耐火砖。炉衬材料的计算热导率按各自平均工作温度下的热导率取值。炉墙外壁的对流辐射综合传热系数，取15～20 W／(m2．K)，炉墙外壁空气温度即车间温度取值25℃，计算结果如表2所示。由表2可知采用复合炉衬Ⅳ的炉墙散热为采用全重质浇注料炉衬结构I的8％左右。与炉衬结构I相比，相同厚度的炉墙，炉衬结构II在400 mm厚的低水泥浇注料加贴50 mE耐火纤维后，热流密度大幅度下降，仅为450 mE全浇注料炉衬的50％。国内许多加热炉的节能改造方式为在原有炉衬加贴耐火纤维，即收到了较好的节能效果。
图1为1250℃轧钢加热炉炉墙的一维温度场。可以看出轧钢炉4种炉衬的炉墙外表面温度分别为357，123，79和5l℃。炉衬结构I和炉衬结构II的外表面炉墙温度太高显然不符合GB／T 3486．93标准规定。目前轧钢加热炉的炉衬结构一般是复合炉衬IⅡ即纤维、轻质砖和重质低水泥浇注料的复合炉衬结构。考虑到初始投资、使用寿命和节能的综合效益，轧钢加热炉的炉衬结构105 mm纤维板+230 mm JM23绝热保温砖+115 mm轻质莫来石耐火砖将具有更好的节能效果。
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