Розміри футеровки й кількість вогнетривів

Наведені нижче співвідношення дозволяють розрахувати кількість прямих і клиноподібних цегл для різних варіантів кладки прийнятого профілю робочого простору доменної печі.

Загальні принципи розрахунків кількості вогнетривів

Висота кожної ділянки футеровки й число кілець або ниток у ряді є конструктивними елементами й визначаються в момент проектування печі залежно від параметрів профілю й використовуваних вогнетривких матеріалів (табл. 8.1).

 

Таблиця 8.1 ‒ Розміри вогнетривких виробів для футеровки доменної печі, мм

 

Найменування кирпича або блока	Довжина, l	Ширина, b	Висота, с
Прямий нормальний
Прямий полуторний
Клиновий нормальний		150/135
Клиновий полуторний		150/125
Велиикомірний блок
Вуглецевий блок прямокутний
Вуглецевий блок трапецевидний
Графитірований блок

 

 

Таблица 8.2 ‒ Толщина шва зон кладки доменной печи

 

Елементи конструкції	Категорія кладки	Товщина шва d, мм
Лещадь
Алюмосилікатні вироби висотою 550 мм
Горизонтальний шов	I	1,0
Вертикальний шов	Без категорії	0,7
Графітіровані блоки
Горизонтальна кладка	I	1,0
Вертикальна кладка	III	2,5
Вуглецеві блоки
Горизонтальний шов	I	1,0
Вертикальний шов	Без категорії	0,5
Горн
Шамотні каолінові вироби	Без категорії	0,5
Вуглецеві блоки
Горизонтальний шов	I	1,0
Вертикальний шов	Без категорії	0,5
Заплечики
Шамотні каолінові вироби	Без категорії	1,0
Розпар
Шамотні каолінові вироби		1,0
Шахта
Шамотні каолінові і шамотні вироби
В зоні холодильників	II	1,5
В неохолоджуємій зоні	II	2,0
Під холодильниками що незмінюються моратора і в зоні плит колошника	III	3,0

 

 

Загальна кількість цегл у кільці

, (8.1)

де D — внутрішній діаметр кільця кладки, мм;

· l — довжина цегли, мм;

· для нормальної цегли l_н = 230,

· для полуторного l_п = 345; d — товщина шва, мм.

Товщина швів у різних ділянках футеровки доменної печі наведена в табл. 8.2.

Кільця набираються із прямих і клиноподібних цегл. Співвідношення між кількістю прямих X і клиноподібних Y цегл у кільці встановлюється розв'язком системи рівнянь:

X+Y=N, (8.2, а)

, (8.2, 6)

где — ширина меншої грані клинової цегли, мм;

= 135 — для нормальної цегли;

= 125 — для полуторного.

Кількість прямих цегл у кільці

; (8.3)

клинових цегл у кільці

. (8.4)

З (8.3) і (8.4) випливає, що кількість клинових цегл у кільці є величиною постійної для печей практично будь-якого розміру. Можна набрати кільце тільки із клинових цегл, тоді його розміри будуть мінімальними.

Мінімальний внутрішній діаметр кільця, складеного тільки із клинових цегл,

. (8.5)

Підставивши у формулу (8.5) параметри нормального й полуторного клинових цегл, одержимо відповідно (при товщині шва d = 1 мм):

,

Для утвору кілець меншого діаметра товщина шва між гранями суміжних цегл повинна бути рівномірною.

 

 

Розміри футерівки лещаді доменної печі

У цей час прийнята комбінована (двошарова) конструкція лещаді. Нижній шар комбінованої лещаді викладається із прямокутних графітированих блоків (табл. 8.1). У центральному колі нижнього шару, який відповідає поперечному перерізу горна, графітировані блоки встановлюють вертикально на торець нитками з перев'язкою швів. Висота нижнього шару лещаді Н= 1600 мм.

На периферії нижнього шару графітировані блоки перетином b×с = 400×400 мм укладають горизонтально. Розміри графітированих блоків такі (1600×400×400 мм), що по висоті нижнього шару лещаді розташовують чотири ряди блоків, покладених горизонтально. Покладені горизонтально блоки мають різну довжину (≤1600 мм), яку необхідно визначити.

Футерівку центру верхнього шару лещаді виконують із декількох рядів високо глиноземистих великомірних блоків або вуглецевих прямокутних блоків, покладених горизонтально. Висота одного ряду як у першому, так і в другому варіанті однакова: 550 мм.

Висота верхнього шару лещаді

, (8.6)

де n — кількість рядів верхнього шару лещаді.

 

Футерівку периферійного кільця верхнього шару лещаді виконують із вуглецевих трапецієподібних (клинових) блоків, покладених горизонтально. Висота одного ряду таких блоків 550 мм відповідає висоті ряду в центрі верхнього шару.

Кількість ниток і блоків нижнього шару лещаді. Діаметр лещаді визначається діаметром горна й товщиною футерівки на рівні чавунної льотки. Ухвалюємо товщину футерівки на рівні чавунної льотки з урахуванням практики експлуатації доменних печей рівної 1380 мм (без обліку швів). Футерівку такої товщини (1380 мм) можна набрати, наприклад, з п'яти кілець: два кільця з полуторних цегл (2×345) і три — з нормальних (3×230).

Діаметр лещаді з урахуванням швів

(4.84)

Внутрішній діаметр сталевого кожуха лещаді:

(8.8)

де = 100 мм — компенсаційний зазор між футерівкою і холодильником;

= 170 мм — товщина плитового холодильника;

= 20 мм — зазор між кожухом і холодильником лещаді.

Ухвалюємо попередньо для центральної нитки довжину блоків, що горизонтально укладаються на периферії, 1600 мм.

Число вертикальне поставлених блоків у центральній нитці лещаді з урахуванням швів

(8.9)

де = 400 мм — ширина блоку.

Округляємо кількість блоків у центральній нитці убік їх збільшення до найближчого непарного числа, щоб сполучити центр лещаді із центром блоку.

Довжина горизонтально покладеного блоку на периферії центральної нитки

(8.10)

Для розрахунків довжини блоків на периферії нитки, що випливає за центральної, звернемося до схематичної вистави, говорячи про малий катет АВ і гіпотенузі ВР. Довжина нитки, що випливає за центральної, тобто великий катет,

АС = (ВР² - АВ²)^1/2. (8.11)

Кількість вертикальна поставлених блоків у нитці, що випливає за центральною.

(4.89)

Число вертикальне поставлених блоків у цій нитці повинне бути парним, щоб здійснити перев'язку швів. Величину округляємо до найближчого більшого парного числа. Горизонтально покладені блоки на стороні, зверненої до кожуха печі, будуть мати скошені грані.

Довжина ребра меншої поздовжньої грані блоку для нитки, що випливає за центральної, мм:

 

(8.12)

У наступних нитках кількість вертикально поставлених блоків поступово убуває, для того щоб зберегти форму окружності центральної частини нижнього шару лещаді. Для кожної чергової нитки з її загальної довжини спочатку віднімаються дві довжини блоку по 1600 мм, а потім визначається кількість вертикально поставлених блоків з округленням їх числа в більшу сторону й дотриманням чергування парного й непарного числа блоків у нитках.

Кількість ниток нижнього шару лещаді дорівнює кількості вертикально поставлених блоків центральної нитки. При непарній кількості блоків у центральній нитці кількість ниток також буде непарною, що дозволяє розташувати нитки симетрично щодо центральної

 

Кількість ниток і блоків верхнього шару лещаді

 

Над графітированими блоками в центрі верхнього шару лещаді розміщають високоглиноземісті великомірні блоки , а по периферії — вуглецеві клиноподібні блоки, покладені горизонтально.

Зазор між високоглиноземистими великомірними й вуглецевими блоками заповнюють трамбуємою вуглецевою масою.

Кількість високоглиноземистих блоків у центральній нитці

, (8.14)

где b= 150 — ширина высокоглиноземистого бло­ка, мм;

= 1600 — довжина горизонтально покладеного вуглецевого блоку, мм.

Отримане число округляємо в меншу сторону до найближчого непарного, щоб зберегти довжину вуглецевого блоку 1600 мм.

Кількість блоків наступної нитки розраховуємо, використовуючи схему, у якій гіпотенуза ВР' рівна:

(8.15)

Кількість блоків у нитці, що випливає за центральної,

(8.16)

Отримане число округляємо в меншу сторону до найближчого парного, щоб зберегти довжину вуглецевого блоку 1600 мм.

Аналогічно розраховуємо кількість блоків у наступних нитках.

Загальна кількість ниток високоглиноземистих великомірних блоків верхнього шару лещаді

(8.17)

де = 200 — довжина високоглиноземистого блоку, мм.

Округляємо отримане число в меншу сторону до найближчого непарного. Наведений вище розрахунки припускає укладання всіх ниток верхнього шару лещаді паралельними рядами.

Кількість вуглецевих клинових блоків у кожному ряді верхнього шару лещаді знайдемо по формулі:

(8.18)

де = 550 — ширина блоку, мм;

= 0,5 — товщина вертикального шва, мм.

Розрахунки кількості ниток і блоків у парних рядах верхнього шару лещаді аналогічний вищенаведеному з обліком того, що довжина вуглецевих блоків у парному ряді 1400 мм.

Розміри футеровки горна

Горн виколадений вуглецевими блоками до осі чавунної льотки, а стіни горна — щільними каоліновими виробами.

Висоту «мертвого шару» рекомендується вибирати кратній половині висоти вуглецевого блоку в межах 1-2 м. Ухвалюємо її кратної двом висотам блоку; з урахуванням швів вона складе

мм.

Рівень чавунної льотки над рівнем головки рейки (нульової оцінки доменного цеху) повинен бути в межах 8,9‒9,1 м, щоб забезпечити необхідний ухил жолобів і постановку чавуновозних ковшів під носки. Ухвалюємо рівень чавунної льотки над рівнем головки рейки 9 м.

Тоді висота пня складе, мм:

мм.

Товщина футерівки на стику горн — заплечики прийнято 460 мм. Тангенс кута нахилу броні конічного кожуха горна

де 1380 — товщина футеровки в районі осі чавунної льотки;

3640 — висота горна;

800 — конструктивний розмір, що враховує висоту плитового холодильника, мм.

Кут нахилу = 17°48'.

Каолінові вироби викладаються поясами, товщина кладки яких зменшується з 1380 до 460 мм:

Пояс	1-й	2-й	3-й	4-й	5-й	6-й	7-й	8-й	9-й
hпл., мм

 

Кількість рядів, які можна укласти по висоті горна:

Ухвалюємо, що в першому-третьому поясах буде покладено по шість рядів, в інших — по п'ять.

 

Необхідне число клинових цегл нормальних розмірів у будь-якому кільці будь-якого пояса футерівки горна згідно (8.4):

Необхідне число клинових цегл полуторних розмірів для аналогічних умов

Кількість прямих виробів для різних кілець різних поясів футерівки горна визначається по (8.3). У парних і непарних рядах положення кілець міняється, щоб забезпечити перев'язку швів.

 

Розміри футеровки заплечиків

 

Ухвалюємо мораторну конструкцію печі. Розглянемо будову футерівки на двох рівнях стику горна й заплічок (А), середини заплічок (Б)

 

	А	Б
Футерівка
Компенсаційний зазор		—
Плитовой холодильник
Зазор між холодильником і кожухом
Кожух горну
ВСЬОГО

 

Кількість рядів футерівки заплечиків:

Аналогічно визначається потреба в прямих цеглах для вышележащих рядів футеровки заплечиків.

 

Розміри футеровки распара й шахти

 

Футерівка розпара складається із двох поясів:

· нижній пояс — продовження конструкції футеровки заплічок, що дозволяє розташувати над мораторним кільцем горизонтальні холодильники,

· верхній пояс — кладка товщиною 575 мм.

 

Нижній пояс кладки розпара прохолоджується холодильниками товщиною 350 мм.

Висота нижнього пояса дозволяє розмістити шість рядів полуторних цегл 75×6=450 мм. Футерівка товщиною 575 мм перебуває в охолоджуваній частині шахти й розпара. Товщина вертикальних плитових холодильників 300 мм.

Висота охолоджуваної частини шахти й розпара, де розміщаються вертикальні плитові холодильники, складе, мм:

 

 

Верхній пояс кладки розпара
Нижня частина шахти печі
Разом

 

Кількість рядів плитових холодильників при їхній висоті 1480 мм і зазорі між ними в 20 мм:

Ухвалюємо вісім рядів від маратора до крапки перелому кожуха. Товщина футеровки в неохолоджуємій частини шахти — 805 мм.

 

Контрольні питання

1. Яку роль відіграє футерівка доменної печі?

2. Назвіть основні фактори що впливають на футерівку різних зон доменної печі?

3. Назвіть основні типи футерівок доменних печей різних країн.

4. Яка товщина кладки лещади, стін горна на рівні чавунних льоток і фурмених приладів, заплічок, шахти?

5. Який порядок укладання вогнетривких виробів на різних ділянках футеровки печі?

6. Яка припустима товщина швів кладки?

7. Яким образом зчленовується вогнетривка кладка з вертикальними холодильниками системи охолодження?

8. Для Вашого варіанту доменної печі (згідно креслення перерізу доменної печі) виконайте розрахунки необхідної кількості вогнетривів.