12. Огнеупорные растворы, набивочные массы, обмазки и бетоны.

13. Применение и свойства теплоизоляционных материалов

14. Строительные материалы и металлы. Лекция № 14 Кладка и строительные элементы печей

План

1. Фундаменты печей

2. Каркасы печей

3. Футеровка печей

1. Фундаменты печей

Фундамент предназначен для передачи силы тяжести всего сооружения на грунт. Нагрузка, производимая подошвой фундамента на грунт, не должна превышать 250 кПа. Для обеспечения равномерной осадки фундамента нагрузка должна быть одинаковой по всему периметру подошвы. Геометрическая форма фундамента может быть разной, поскольку она зависит от конструкции печи и ее размеров.

Фундамент должен обладать большой прочностью. Фундаменты сооружают из красного кирпича (в сухих грунтах), бутового камня, выложенного на растворе, и чаще все­го из бетона и железобетона. При строительстве печей вне крытых цехов (доменные, обжиговые печи и др.), глубина заложения фундамента должна быть ниже глубины промерзания грунта; при строительстве печей внутри цехов это правило не имеет значения. Во влажных грунтах фундаменты защищают от воздействия грунтовых вод, покрывая поверхность фундамента гидроизоляционными материалами или осушая территорию вокруг фундамента отводом грунтовых вод. В случае, если некоторые узлы печи (регенераторы, борова) размещаются ниже уровня грунтовых вод, для них сооружают гидроизолированные кессоны из мягкой стали или из специального железобетона.

Обязательной является защита фундамента и от воздей­ствия высоких температур. Для того чтобы его температура не превышала 200 °С между фундаментом и футеровкой пода печи предусматривают слой теплоизоляционного материала.

2. Каркасы печей

Каркас печи возводят на фундаменте. Его выполняют из различных металлоконструкций. Главная задача каркаса— воспринимать усилия, возникающие в футеровке печи при ее тепловом расширении. Каркас также несет на себе всю арматуру печи (заслонки, рамы), площадки для обслуживания, горелки, механизмы и другое оборудование печи.

Конструкция каркаса зависит от конструкции печи. Так, у конверторов, шахтных печей и малых нагревательных устройств кожух и каркас выполняются как единая конструкция. Для большинства плавильных и нагревательных печей сооружают каркасы стоечного типа. Их подразделяют на подвижные и жесткие.

Подвижный каркас представляет собой стойки, расположенные по бокам и торцам печи, связанные между собой попарно поперечными и продольны­ми болтовыми связями. По мере разогрева печи болтовые связи отпускают, а при ее охлаждении затягивают, компенсируя температурное расширение кладки. Многократный отпуск связей может привести к перекосу каркаса и печи. Помимо этого, подвижный каркас требует значительных затрат на обслуживание. Поэтому в настоящее время такие каркасы почти не применяют.

В последнее время наибольшее распространение получили жесткие каркасы. В этой конструкции стойки жестко связаны между собой продольными и поперечными связями, роль которых выполняют балки, приваренные к соответствующим стойкам. При кладке футеровки печи в этом случае предусматривают зазоры (называемые темпе­ратурными швами), которые заполняются за счет расширения кладки при разогреве печи, исключая возникновение опасных термических напряжений.

а б

а —подвижный; б — жесткий;

1 — верхняя болтовая связь; 2— подпятовая балка; 3—стойка;

4 — нижняя болтовая связь; 5 — фундамент- 6 — балка на случай прогара связи;

7 — пятовый кирпич; 8 — свод; 9 — стены; 10—продоль­ная связь;

11 — поперечная жесткая связь; 12— кожух

Рисунок 46 - Стоечные каркасы

Важным элементом конструкции печи являются подпятовые балки, которые служат для восприятия и передачи на каркас распорного усилия арочного свода. Эти балки крепят к стойкам каркаса. Они могут быть водо- и неводоохлаждаемыми.

Учитывая дополнительные усилия, возникающие в арочном своде при нагреве вследствие термического расширения, найденную силу Я умножают на эмпирический коэффициент запаса, равный 2—3 (в зависимости от температуры печи).

При расчете каркаса для печи с плоским, подвесным сво­дом рассчитывают поперечные тяги на изгиб под действием силы тяжести свода, а вертикальные стойки — на поперечный изгиб. Усилия, действующие на каркас в этом случае, меньше и поэтому каркасы таких печей легче и проще.

С учетом тяжелых условий службы при расчете любых каркасов печей допустимые расчетные напряжения для стали, из которой их изготовляют, принимают в два раза мень­ше номинальных.