在各类能源消耗设备中，工业炉窑是一个耗能大户，约占全国总能耗的1/4。目前，炉子的热效率较低，例如，一般轧钢加热炉的热效率为30-50%，而机械及有色加工行业的炉子热效率则更低。因此，工业炉窑的节能工作具有重要意义，且节能潜力巨大。
在高温炉窑内的热交换中，大部分热量是以辐射方式进行传递的。火焰炉中的辐射热流不仅与炉气和工件绝对温度的四次方之差成正比，还与炉内的导来辐射系数成正比。提高炉壁黑度可以增强其辐射作用，减少反射作用。图1展示了不同炉衬黑度下炉墙的辐射和反射能力（假定两种情况下，炉墙传导散失的热量均为5%）。
总之，提高炉衬的黑度可以改善炉膛内的热交换，从而提高炉子的热效率，达到节能的目的。此外，炉子内衬涂刷涂料后，炉壁升温迅速，温度高且均匀，提高了工件的加热速度和质量。使用红外高温节能涂料的这些优点和效果已被国内外生产实践所证明。
国内外应用工业窑炉热辐射节能涂料的现状
国外研究现状
国外对红外涂料的研究始于20世纪60年代，并在80年代达到顶盛期。从涂料所含的主要成分来看，主要以氧化镁、氧化铬、氧化铝、氧化铁、碳化硅等体系为主，针对不同的使用对象和基体，加入其他少量的添加剂等，其发射率为0.85-0.89。涂料应用于冶金、机械、石化等高温炉窑上，尤其在电加热的热处理炉中，效果显著。
国内研究现状
国内对工业窑炉热辐射节能涂料的研究基本上与国际同步，成分也类似于国外。节能涂料在不同行业的推广应用中，取得了一定的经济效益和社会效益。然而，通过实践应用，节能涂料还存在一些有待改善的问题，包括：
• 涂料发射率的稳定性：从国内外文献来看，一般的涂料其发射率寿命小于6个月，有的甚至更短。尤其是以碳化硅为基质的涂料，在高温下碳化硅氧化，使用3个月后，发射率急剧下降。
• 涂层与基体的附着强度：涂层的附着强度是保证涂层不脱落、充分发挥红外涂料功能的重要前提。然而，有的涂料涂刷后附着寿命仅半年，有的甚至几周后便全部脱落，失去了涂料的作用。
• 涂料的悬浮性：当前不少涂料的悬浮性较差，保存期较短，存放时间不长就沉淀结块，给施工造成很大困难，甚至报废。为了解决这个问题，有的采取现场配制搅拌的方法，日本某涂料为了防止沉淀结块，采取的方法是定期（每月一次）将涂料搅拌，但现场有时很难保证做到这一点.
• 价格问题：有的涂料要求涂层厚度为3-5毫米，每平方米炉衬面积所用涂料重量在5-7公斤。如果涂层厚度减薄，即可降低涂料用量，减少成本.
工业窑炉热辐射节能涂料的研制
1.涂料的稳定性
针对当前涂料存在的问题，冶金部立项对节能涂料和高温粘结剂进行研究。通过大量实验，优选出适用于不同耐火基体的各种工业窑炉热辐射节能涂料配方。为了解决节能涂料的高发射率及其稳定性问题，采用复合型的增黑剂和烧结剂，使涂料在不同温度及各种波段范围内，其发射率基本上保持在同一水平，并具有较长的发射寿命。
2.涂料的附着强度
采用有机-无机复合粘结剂极大地改善了涂料的粘结性能，增强了涂料与基体的结合强度。例如，南京炼油厂氢转化炉涂刷节能涂料后，两年涂层仍完好无剥落。由于涂层粘结强度高，高温烧结陶瓷化，为充分发挥涂料的作用创造了条件。
3.减薄涂层厚度
系列节能涂料的涂层厚度仅需0.3-0.5毫米，最多不超过1毫米。因此，大大降低了使用涂料单位面积的造价，缩短了成本回收时间。
4.涂料的悬浮性
节能涂料加入了不大于总量3%的悬浮剂，悬浮剂由无机物和一种阴离子型表面活性剂等复合材料组成，形成了一种胶体，使涂料不分层，长期存放形成凝胶型，具有良好的触变性。在使用前用木棒稍加搅拌，即可恢复与初配涂料相同的流动性，保证涂料有良好的施工性能。经实践证明，节能涂料保存期在6个月以上仍不分层不结块，这一特性在国内外均属领先水平。
工业窑炉热辐射节能涂料的类型及主要性能
按粘结剂的酸碱性，工业窑炉热辐射节能涂料可分为：
• 酸性涂料（pH值<4）；
• 中性涂料（pH值=6-7）；
• 碱性涂料（pH值>10）.
按使用温度，工业窑炉热辐射节能涂料可分为：
• I型（使用温度<1000°C）；
• II型（使用温度1000-1350°C）；
• III型（使用温度>1350°C，最高可达1700°C）.
系列工业窑炉热辐射节能涂料的其他主要性能包括：密度p=(1.8-2.0)×10^3公斤/米^3，发射率e=0.89-0.92，导热系数λ=(0.94-0.98)瓦/米·K，线膨胀率（1200°C时）为1.125%.
工业窑炉热辐射节能涂料的应用
系列工业窑炉热辐射节能涂料已在几十个企业的上百台各种工业炉窑上应用，生产实践表明，该产品性能良好，节能效果显著，并于1994年底由冶金部组织通过了专家技术鉴定，同时获得国家经贸委、计委及科委颁发的优秀节能科技成果推荐证书。
1.在轧钢加热炉上的应用
轧钢加热炉是工业窑炉热辐射节能涂料的主要应用对象，所用涂料主要以II型为主，一般情况下涂刷于连续加热炉的加热段及均热段。例如，首钢特钢公司某轧钢厂的500及430轧机两台加热炉，莱芜某钢厂650轧机加热炉等。轧钢加热炉使用节能涂料后，其节能效果一般在3-10%。在均热炉上将涂料刷在炉盖的内表面，除取得一定的节能效果外，还有保护炉盖、延长炉盖寿命的作用.
2.在高炉热风炉上的应用
宣化钢铁公司某炼铁厂在4号和6号热风炉的球顶及燃烧室通道涂刷了工业窑炉热辐射节能涂料。经半年的生产使用后，对比分析表明：未涂刷涂料的5号热风炉燃烧30-40分钟后顶温达到要求的1250°C，然后减少煤气量进入保温期，120分钟后转入送风期，送风温度为1000°C，送风时间为60分钟，送风期终了混风基本全关。涂刷了节能涂料的6号热风炉（其大小和其他条件与5号热风炉完全一样）燃烧20分钟后球顶温度即可达到1250°C，保温120分钟后，转入送风期，送风温度为1000°C，送风时间60分钟后，混风阀还有30%的开度，送风时间可延长到90分钟后混风阀基本全关。也就是说，如果6号热风炉送风时间1小时后，混风阀全关，送风温度可达1070°C.从5号和6号热风炉的对比可以看出，6号热风炉的升温期缩短，送风期延长，这对于提高风温、减少煤气消耗是非常有利的。在本溪钢铁公司某高炉热风炉上的应用也取得了类似的效果.
4.在石化厂制氢转化炉上的应用
南京炼油厂制氢转化炉内衬涂刷了工业窑炉热辐射节能涂料。根据测试和生产统计，每生产10000立方米氢气可节约燃料近300立方米，同时因为炉子升温快，对产量也略有提高。另外，由于涂层烧结陶瓷
