Выбор схемы передачи нагрузки

В современных доменных цехах встречаются различные схемы передачи нагрузки на фундамент (рис. 3.1): несущий каркас башенного типа (а), само­несущий бесколонный кожух (б), свободностоящий кожух с маратором (в), кожух без

Рис. 3.1. Схема опорных конструкций доменной печи.

1 - кожух; 2 - колонны горна; 3 - колонны шахты; 4 - опорные колонны; 5 - колошниковая площадка; 6 - горизонтальные несущие площадки; 7 - лестница для обслуживания площадок

маратора (г), самонесущий кожух шахты без маратора (д). Опорная система современной доменной печи должна воспринимать массу элементов конструкции доменной печи, загру­зочного устройства, газоотводов, рабочих площадок и т.д.; иметь доста­точную жесткость и устойчивость я вибрации; обеспечивать достаточное свободное пространство на рабочей площадке; быть экономичной, обладать простотой конструкции, не препятствовать выполнению ремонтных работ на печи.

На современных доменных печах конструкция в виде каркаса башенного типа вокруг свободно стоящей печи наиболее удачная конструкция опорной системы. Несущий каркас, состоит из опорных стоек, опирающихся на фундамент, и горизонтальных опорных площадок. При этом, снижается нагрузка на кожух и обеспечивается свобода расширения печи как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях, что уменьшает напряжения, возникающие в кожухе. Недостаток такой схемы передачи нагрузок; повышенный вес конструкций.

Самонесущий кожух обычно применяется на печах большой единичной мощности и при передаче нагрузки от колошникового устройства на шатер круглого литейного двора. Мощный кожух при этом работает как несущая колонна достаточной жесткости.

Свободностоящий кожух с маратором с опорой колошника через кожух и маратор на так называемые основные колонны печи, несмотря на меньшую массу конструкции и более низкую стоимость по сравнению с другими типами, имеет существенный недостаток - передает вибрации от скипового подъемника и оборудования колошника непосредственно на печь. Кроме того, схема не обеспечивает возможности проведения скоростных ремонтов и реконструкций доменных печей, поскольку требует демонтажа колошникового устройства или сооружения специальной опорной системы при смене кожуха.

Самонесущий кожух шахты без маратора применяли на доменных печах полезным объемом 3200, 5000 и 5500 м³. Опора колошникового устройства при этом выполнена в двух вариантах в зависимости от типа литейного двора. При прямоугольной его форме опора состоит из шести колонн, связанных вокруг печи кольцевой балкой, передающих нагрузку на фундамент печи. Опорную балку выполняют из стали 10Г2С1. На печах с кольцевыми литейными дворами опорные колонны отсутствуют и колошниковое устройство опирается на перекрытие шатра поддоменника.

Данными конструктивными решениями исключают необходимость в мараторе, который является наиболее слабым узлом шахты при обычной конструкции с опорой на колонны. Маратор вместе с при­мыкающими к нему царгами кожуха непрерывно испытывает переменные деформации, с одной стороны, от сжатия под действием горизон­тальной составляющей реакции колонн, а с другой – от кольцевых усилий, возникающих от внутреннего давления, создаваемого газом и мате­риалами в печи. Растягивающие силы преобладают над сжимающими и являются причиной образования напряжений в кладке маратора с последующим разрушением кирпича. В силу этого мараторные (основные) колонны не воспринимают в полной мере массу расположенных выше конструкций (кожуха, кладки, холодильников) и шихты, что способствует ос­лаблению мараторного узла и нарушению его прочности.

Улучшение службы футеровки достигают устранением переменных напряжений в кладке и кожухе. Конструктивно это осуществляют подвешиванием верхней части шахты к кольцевой балке на колошнике в восьми точках с одновременным креплением подвесок кольцевого воздухопровода к кожуху низа шахты. Постоянно действующие на него растягивающие усилия исключают переменные напряжения.

Копер, колошниковая площадка, вертикальные газоотводы и участок газопровода получистого газа составляют колошниковое устройство, которое через балку колошниковой площадки опирается на колонны шахты (рис.3.2). На новых печах при установке лотковых засыпных устройств можно отказаться от мощного и тяжелого копра и менять засыпное устройство. При капитальных ремонтах с помощью монтажных стрел. В этом случае ремонтные площадки колошника закрепляются на газоотводах печи, что повышает требования к кожуху газоотводов как строительных конструкций.

Рис. 3.2. Колошниковый копр с монтажной балкой.

1 - монтажная балка; 2 - пути монтажной лебедки; 3 - газоотводы; 4 - троса подъемника скипов; 5 - наклонный мост.

Колошниковый копер - пространственная система, две плоскости которой образованы рамами, а две другие - вертикальными фермами. К рамам крепится монтажная балка (выступающая за переднюю рому) с передвижным механизмом, с помощью которого устанавливается и сменяется засыпное устройство. Жесткость копра влияет на условия работы засыпного устройства. Для ее увеличения на задней раме копра вне габаритов скипового или транспортерного подъемника устанавливают постоянные связи. На передней раме предусматриваются съемные связи на случай замены засыпно­го устройства. Габариты копра и очертание решетки выбирают с учетом расположения вертикальных газоотводов, оборудования и возможности про­хода.

Для обслуживания, установленных на копре механизмов, засыпного устройства, системы охлаждения и др., вокруг доменной печи расположены кольцевые площадки, соединенные с лестничной шахтой лифтом, с колоннами шахты и повышающие их жесткость.

На печах с колоннами горна для доступа к кожуху и проведения ре­монтов расстояние между гранью колонны и ближайшей точкой кожуха долж­но быть не менее 600 мм. Ширина колонны не должна затруднять смену фурменного прибора.

Вопросы для самоконтроля

1. Определить направление передачи нагрузок от колошникового устройство при описанных схемах металлоконструкций.

2. От каких конструкций, механизмов и устройств несут нагрузку колонны шахты и горна по схемам, показанным па рис.3.1, в, г?

3. Что воспринимают распирающие усилия от наклонно стоящих колонн

4. Назначение колонн шахты и горна.

5. Назначение мораторного кольца.

Литература

1. Вегман Е.Ф., Жеребин Б.Н., Похвиснев А.Н., Юсфин Ю.С. Металлургия чугуна. – М.: Металлургия, 2004. – C. 553-555.

2. Ефименко Г.Г., Гиммельфарб А.А., Левченко В.К. Металлургия.чугуна. – К.: Вища, шк., 1981. – С.346-348.

3. Доменное производство: Справочник. – Т.2. – М. Металлургия, 1963. – С.77-81.

4. Сорокин Л.А. Работа конструкций доменных печей. – М.: Металлургия, 1962. – С. 30-33.

5. Металлические конструкции: Справочник проектировщика / Под ред. Н.П.Мельникова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1980. – С.347-360.