Толщина кожуха доменной печи

Зона	Толщина, мм, кожуха доменной печи объемом, м3
Лещадь
Горн
Фурменная зона
Заплечики
Распар
Маратор
Шахта: нижний пояс						30-40	38-30
купол и верхний цилиндрический пояс						30-40		40-50
остальные пояса						-	-	-

В результате роста кладки и внутреннего давления газов, жидкого чугуна и шихты появляются трещины и наблюдаются деформации кожуха доменной печи. Напряженное состояние кожуха при воздействии указанных факторов определяется конструктивным решением доменной печи; прочность кожуха в зоне защитных сегментов - конструкцией их крепления к печи, зазором между кладкой и кожухом, свойствами материалов, заполняющих зазоры.

Давления в кожухе доменных печей в процессе эксплуатации в 3-4 раза превышают напряжения при давлении газов 0,4 МПа.

Напряжения в кожухе, возникающие под действием собственного веса конструкции доменной печи, незначительны, по сравнению с напряжениям при росте кладки (особенно в первый период работы печи, когда кладка еще цела) и холодильников (во второй период, когда кладка разгорелась, от давления газа, продуктов плавки и шихты. Они зависят от технологиче­ского режима работы печи, поскольку неравномерное температурное поле кладке усугубляет, и так тяжелые условия службы кожуха печи.

Проектный расчет кожуха доменной печи ведется в соответствии с нормами и техническими условиями на проектирование стальных конструк­ций доменных цехов и газоочисток. Для ориентировочного расчета исполь­зуют эмпирическую формулу

S = К·D, (4.1)

где S - толщина кожуха, мм; D - диаметр кожуха, м; К – коэффициент: для металлоприемника К = 3,0, для фурменной зоны, заплечиков и тонкостенного распара К = 2,7, для шахты К = 2,0-2,2, для колошника и купола печи К = 3,2.

Эта формула учитывает одноосные растягивающие кольцевые напряжения от давления шихты и теплового расширения футеровки в радиальном направлении. Меридиональные направления (растягивающие в кожухе лещади и сжимающие в кожухе фурменной зоны) возникают при росте футеровки и холодильников при коническом кожухе. Нагрев и рост кладки и холодильников в районе чугунной летки вызывают местные растягивающие напряжения, которые уравновешиваются сжимающими напряжениями в остальных участках кожуха. Перенапряжения приводят к образованию трещин в кожухе в районе чугунной летки. Отделение кожуха металлоприемника от кожуха фурменной зоны ограничивает развитие двухосного напряжения и упрощает вывод труб из холодильников металлоприемника вследствие понижения герметичности, нередко в этом месте прорывается шлак и газ.

Рост давления газов внутри печи и ослабление металлоконструкций отверстиями для труб охлаждения и других устройств способствуют утолще­нию кожуха. Предельное значение ограничивается возможностями гибочных машин, на которых обрабатываются листы кожуха перед монтажом. Иногда толщина кожуха в фурменной зоне и в районе чугунной летки на современных печах большой мощности доходит до 110-130 мм. Очень часто повреждения кожуха имеют вид трещин различного направления и местных выпучиваний.

Ремонт кожуха в порядке профилактики сводится к заварке трещин, установке накладок и вставок, выполняемых встык. Вставки должны быть провальцованы по радиусу, меньшему радиуса кожуха, чтобы зазор между ними составил

, (4.2)

где S - толщина брони; l - длина вставки по хорде окружности.

При выпучивании более 1/6 длины окружности и стреле выпучивания более 150-200 мм устанавливают распорные стойки.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие усилия воздействуют на кожух печи?

2. Чем отличается по конфигурации кожух доменной печи c маратором без него?

3. Как рассчитывается толщина кожуха отдельных частей доменной печи?

4. Чем определяется максимальная толщина кожуха?

5. Типичные деформации и повреждения кожуха доменных печей.

6. Назначение кожуха.

Литература

1. Вегман Е.Ф., Жеребин Б.Н., Похвиснев А.Н., Юсфин Ю.С. Металлургия чугуна. – М.: Металлургия, 2004. – C. 549-553.

2. Ефименко Г.Г., Гиммельфарб А.А., Левченко В.Е. Металлургия чугуна. - К.: Вища шк., 1981. – С.346-347.

3. Доменное производство: Справочник. – Т.2. – М.: Металлургия, 1963. – С.76-77.

4. Сорокин Л.А. Работа конструкций доменных печей. – М.: Металлургия, 1962. – C. 41-77.

5. Металлические конструкции: Справочник проектировщика / Под ред. Мельникова. – 2-е изд., перераб. и доп. – Стройиздат, 1980. – С. 47-355.