Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

МК_Справочник_том_2

.pdf
Скачиваний:
248
Добавлен:
08.05.2015
Размер:
8 Мб
Скачать
☆

αi (T ), α÷óã, α

mi , ni v

hi ri

Hn,n-1

ln,n-1

r

δ

δi δx

β

K îñëx , K îñëó

B1

Nò

–соответственно коэффициенты линейного расширения материалов футеровки в функции от температуры и коэффициенты линейного расширения чугуна и стали;

–коэффициенты податливости деформативных слоев;

–коэффициент Пуассона для стали;

–толщины слоев футеровки, см;

–радиусы слоев футеровки, см;

–высота расчетного участка оболочки, см;

–длина расчетного участка оболочки, см;

–радиус кожуха, см;

–толщина кожуха, см;

–толщина выгорающих радиальных вертикальных прокладок, см;

–толщина вертикальных зазоров между холодильниками, см;

–угол между образующей кожуха и вертикалью;

–коэффициенты ослабления соответственно в кольцевом и меридиональном направлениях, определяются для расчетного участка как отношения Fáp ê Fíò ;

–жесткость сжатой зоны футеровки, кг/см;

–упруготемпературная характеристика футеровки, кг/см.

13.5.1. Общие положения

1.Стальной кожух и футеровка рассчитываются на прочность по безмоментной теории тонкостенных составных оболочек.

2.В стальном кожухе учитываются кольцевые и меридиональные напряжения, при этом в диапазоне рабочих температур кожуха модуль упругости, коэффициент Пуассона, коэффициент линейного расширения и коэффициент теплопроводности приняты постоянными.

3.Несущие слои футеровки рассматриваются как упругие материалы, свойства которых изменяются при неравномерном нагреве по толщине слоев. Модуль упругости, коэффициент линейного расширения, коэффициент теплопроводности являются функциями температуры. Коэффициент Пуассона для футеровки принят равным нулю. Футеровка работает только на сжатие. Зоны, в которых возникают растягивающие кольцевые и меридиональные напряжения, из работы в этих направлениях исключаются, (они воспринимают только радиальные сжимающие напряжения).

4.Материалы деформативных слоев воспринимают только радиальное сжимающее напряжение, причем зависимость между радиальной деформацией и напряжением определяется коэффициентами податливости, имеющими различные значения для разных материалов и изменяющимися в зависимости от величины напряжения.

5.В местах возникновения краевых эффектов и локальных воздействий необходимо производить дополнительную проверку прочности кожуха с учетом этих воздействий.

13.5.2. Расчет доменных печей

1. Расчет распространяется на доменные печи с многослойной футеровкой, содержащей один или два компенсационных слоя и зазоры, заполненные выгорающими прокладками или незаполненные. Расчет учитывает осесимметричные воздействия температуры, давление газов, шихты, шлака и жидкого чугуна. Для расчета доменная печь разбивается по высоте на отдельные участки с одинаковой конструкцией. В каждом участке обязательно рассчитываются два сечения – верхнее и нижнее. Расчет начинается с верхнего участка (рис.13.32à,á,â). В каждом сечении толщины и радиусы слоев отсчитываются в направлении, нормальном к образующей.

371

 

à)

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

1

 

H2,1

 

11

 

 

 

 

 

 

2

 

 

H3,2=1

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

H4,3

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H5,4=1

 

 

4

 

 

 

 

5

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

H6,5

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

H7,6=1

 

6

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

ó

 

H8,7

 

 

 

 

 

 

H9,8=1

 

8

 

 

 

 

9

 

 

H

 

10

 

 

10,9

H11,10=1

 

 

 

 

 

11

 

 

ôóðì.

H12,11

 

 

 

 

12

 

 

1

 

 

 

 

13

 

2

 

H15,14

 

 

 

чуг.леток

 

14

 

 

 

1

 

 

 

 

15

 

 

 

 

 

 

1

 

H16,15

5

16

 

ó

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

á)

 

â)

 

Pê

T

 

 

 

500 îÑ

 

 

 

Òâ(ó)

 

 

Ðâ(ó)

 

 

 

 

1200îÑ

 

 

 

1300îÑ

 

 

 

1400îÑ

 

 

Ðô

Ò

1600 îÑ

 

 

 

 

 

î

1ì

 

 

1400 Ñ

 

 

 

 

 

î

î

 

 

1000 Ñ

 

 

1400 Ñ

1

 

 

 

 

 

2

P÷óã=0,75(H1 +H2)

 

Äëÿ çîíû ñ

 

углеродистой

 

 

 

 

 

 

футеровкой

Рис.13.32. Расчетная схема доменной печи (a); распределение давления от газа и чугуна по высоте доменной печи (á); распределение температуры по высоте доменной печи (â)

1 – высокоглиноземистый кирпич или углеродистые блоки; 2 – плиты воздушного охлаждения; 3 – металлическое дно; 4 – углеродистые блоки; 5 – углеродистая набойка; 6 – кожух печи; 7 – плитовые холодильники; 8 – засыпка (по проекту); 9 – шамотный кирпич; 10 – заполнение по проекту; 11 – защитные сегменты; Ðô – значение давления на фурмах; Ðê – значе- ния давления на колошнике; Ð÷óã – давление от чугуна; значения Ð÷óã при разгаре лещади −

− − − (пунктиром)

Рассматриваются два состояния футеровки печи: первое – кладка в проектном положении, второе – кладка в процессе эксплуатации выгорела и кожух работает совместно с холодильниками (силовое воздействие гарнисажа не учитывается).

Напряжения от собственной массы конструкций не учитываются из-за их малости по сравнению с напряжениями от давления кладки, холодильников, шихты, газа, продуктов плавки.

2. Расчетная температура газа внутри печи (Òâ) изменяется по высоте в соответствии с рис.13.32â. Температура газа в расчетных сечениях определяется по линейной интерполяции.

Температуры холодильников в разных зонах по высоте печи должны быть заданы технологической организацией с учетом типа охлаждения и состояния футеровки. При отсутствии задания принимается:

à) первое состояние (кладка цела) – температура наружной поверхности плитового холодильника (ближайшая к кожуху) Tõ,í; при водяном охлаждении 100°Ñ,

372

при испарительном охлаждении 200°С с соответствующим перепадом по толщине холодильника 50 и 150°;

á) второе состояние (кладка выгорела) – температура холодильников соответст-

венно Tõ,í = 150°С с перепадом по толщине 100° è Tõ,í = 300°С с перепадом по толщине 200°.

Температура на границах слоев в расчетных сечениях печи определяется (рис.13.33) по формулам:

à) в зонах без охлаждения кладки (холодильники отсутствуют)

 

 

 

 

 

=Tâ − Tâ −Tí

 

j−1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T j

(Râ + åRi

+Tconst )

 

 

(13.32)

 

 

 

 

 

R0

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i 1

 

 

 

 

 

 

 

ãäå Tí – температура на-

 

 

3

 

2

P1

 

1

 

ружного

воздуха принима-

 

 

 

 

 

ется по СНиП в зависимо-

P2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сти от района строительства,

 

 

 

 

 

 

 

 

T1

 

Râ =

1

;

 

 

 

 

 

 

 

T2

 

 

5

 

 

 

T3

 

 

 

 

 

 

 

 

λ â

 

 

T4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rí =

1

;

 

T5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

λ í

(13.33)

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

= hi

 

 

 

 

 

 

 

 

R

i

;

 

r

r

4

 

r

3

r

r

1

 

 

λi

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

h3

 

h2

 

h1

 

 

R0 = Râ + åR1 +Rí

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В формулах (13.33):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

hi – толщина слоев, м; λâ –

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

принимается по табл.13.17 в

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

зависимости от температу-

 

 

 

 

 

 

 

i

 

ðû Òâ ; λí – принимается

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

равным 23,3; λi – äëÿ ðàç-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

личных материалов приведены в табл.13.18; k – число всех слоев с учетом кожуха;

Tconst – в формуле (13.32) вводится только при опре-

делении температуры кожуха и принимается: для шахты и распара 30°С, для заплечиков и горна 50°С, для лещади 20°Ñ;

x

4

Рис.13.33. Расчетная схема для конического участка печи 1 – огнеупорный слой; 2 – компенсационный слой; 3 – плитовые холодильники; 4 – компенсационный слой между холодильниками; 5 – кожух; Ò1–Ò5 – температура на границе слоев; 6 – радиальные сгораемые прокладки между

огнеупорными кирпичами

Tаблица 13.17. Коэффициенты тепловосприятия λâ

в зависимости от температуры воздуха Òâ , °С внутри воздухонагревателя, воздухопровода горячего дутья и доменной печи

Tâ

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

λâ

23,2

34,8

46,4

63,8

81,2

104,4

139,2

174

208,8

232

255,2

278,9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

373

Таблица 13.18. Коэффициенты теплопроводности материалов в зависимости от температуры

 

 

 

Температура внут-

Коэффициент

 

 

Материал

ренней поверхно-

теплопроводности

 

 

 

ñòè ñëîÿ, °Ñ

li, Âò/(ì×Ê)

Шамот класса А и Б

 

—

1,16

Каолин (Al O

3

– 42 %)

500

–1300*

1,6

–2,09

2

 

 

 

 

 

Высокоглинозем ВГО-50

500

–1300

1,4

–1,6

Высокоглинозем МЛО-62, ВГО-62

500

–1300

0,93

–1,6

Высокообожженный малоразрыхляющийся динас

500

–1300

1,33

–2,32

Шамот-легковес

 

—

0,58

Граншлак с асбестом

 

—

0,232

Трепельная засыпка

 

—

0,17

Трепельный кирпич

 

—

0,46

Сталь

 

 

 

—

58

Муллито-корунд МКО-72, ВГО-72

600

–1500

1,16

–1,74

Каолиновый легковес КД-1,3

600

–1300

0,6

–0,67

Динасовый легковес ДЛ-1,2

600

–1200

0,64

–0,77

Каолиновая вата (маты, уплотненные на 50 %)

100

–1100

0,06

–0,232

Асбестовермикулит

100

–400

0,116

–0,18

Торкрет-масса

 

 

—

0,48

Асбестовый картон

100

–400

0,16

–0,2

Свободно выгорающий зазор или тонкий шов

 

—

104

* Для температур, лежащих в указанных интервалах, коэффициенты определяются по линейной интерполяции. При температурах выше или ниже указанных коэффициенты принимаются соответственно по верхнему или нижнему значению.

á) в зонах, охлаждаемых плитовыми холодильниками, температура слоев определяется согласно формуле (13.32) с учетом охлаждающего воздействия холодильников; â) изменение температуры по толщине огнеупорного слоя футеровки принима-

ется по линейному закону

T (z

i

)=T

j+1

+

T j

-T j+1

(h - z

i

)

(13.34)

 

 

 

 

 

 

 

 

hi

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Проверка прочности кожуха доменной печи производится по формуле

 

sïð =

 

s12 -s1 ×s2 + s22 £ mR

(13.35)

ãäå

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s2 = (sxp + sxt )×Kîñëx

£ R

 

 

(13.36)

s = (s

óp

+ s

ót

)×K ó

£ R

 

 

(13.37)

1

 

 

 

 

îñë

 

 

 

 

à) В формулах (13.36), (13.37)

sxp

è

syp определяются по табл.13.19 и 13.20

соответственно для первого и второго состояния кладки.

Напряжения sxt è syt n-м сечении для шахты, распара, заплечиков и горна определяются по формулам:

 

P (n) ×r (n)

 

 

sxt =

2

4

×nt ,

(13.38)

 

d(n)

 

 

 

 

374

n

(n)

(n−1)

(n−1)

(n)

 

(n)

 

 

Hn,n−1 × nt

 

 

 

 

 

 

 

 

syt = å f

 

(P2

× r4

+ P2

×r4

 

)

 

 

 

 

 

,

(13.39)

 

 

2r

(n)

×d

(n)

(n)

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

× cosb

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ãäå n =1,2,3,... - номера сечений по рис.13.32à;

 

f = 0,3 для сечений шахты, распара

и заплечиков; f = 0,5 для сечений горна; m = 0,85 - коэффициент условий работы [см. формулу (13.35)]; nt =1,2 - коэффициент перегрузки от распора футеровки.

Таблица 13.19. Значения

sxp è syp

для первого состояния кладки доменной печи

Сечения по

 

 

 

 

xp =

xã ·1,15 +

õø ·1,2 +

õ ÷óã ·1,1

 

 

 

sóð

ðèñ.13.32à

 

õã = aÐÂr/d

 

 

sõø = bdr/d

 

sõ ÷óã =vHr/d

 

1

 

(Pâri ) di

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

0

 

 

 

2-4

(0,5Pâri ) di

 

 

(01,×di ×ri

×0,5) di

 

 

 

0

 

 

 

5-8

(0,5Pâri ) di

 

 

(01,×di ×ri

×0,5) di

 

 

 

0

 

 

 

9-10

(0,5Pâri ) di

 

(0,35×di ×ri ×0,5) di

 

 

 

0

 

 

(115,×Pâ ×ri ) 2di

11

(0,5Pâri ) di

 

 

(01,×di ×ri

×0,5) di

 

 

 

0

 

 

 

12-14

(0,5Pâri ) di

 

 

 

 

0

 

 

 

(0,75×Hi

×ri ) di

 

15-16

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 13.20. Значения

sõð è

sóð

для второго состояния кладки доменной печи

Сечения по

 

 

 

 

xp =

xã ·1,15 +

õø ·1,2 +

õ ÷óã ·1,1

 

 

 

 

ðèñ.13.32à

s

õã

= a ×P

 

r

 

 

s

õø

= b

dr

 

s

õ ÷óã

= n

H ×r

sóð

 

 

 

 

 

 

d

 

d

 

 

 

 

B d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4-6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(01,×di ×ri ) di

 

 

 

0

 

 

 

9-10

 

(Pâri ) di

 

 

 

 

 

(0,35×di

×ri ) di

 

 

 

0

 

 

(115,×Pâ ×ri ) 2di

11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(01,×di ×ri ) di

 

 

 

0

 

 

 

12-16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

(0,75×Hi

×ri ) di

 

П р и м е ч а н и я : 1. В табл.13.19 и 13.20 коэффициенты 1,1; 1,15; 1,2 - коэффициенты перегрузки. 2. d - внутренний диаметр футеровки в расчетном сечении ; при определении напряжений sõø от распора шихты в формулы d подставляется в метрах. 3. H - расстояние от отметки фурм до расчетного сечения; при определении напряжений sõ ÷óã от распора чугуна в формулу H подставляется в метрах. 4. Все остальные величины, входящие в формулы для подсчета напряжений в кожухе sõã ( напряжения от давления газовой среды) sõø è sõ ÷óã, подставляются в сантиметрах.

á) Радиальные давления на наружные поверхности огнеупорной кладки (P1) и плитовых холодильников (P2) определяются по формулам:

P =

D1pd22 + D2 p × d12

;

 

 

(13.40)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

d11 × d22 - d21 × d12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P =

D2 p × d11 + D1p × d21

;

(13.41)

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

d11 × d22

- d21 × d12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r2

r

× r

 

 

 

 

 

 

d

=

 

2

+

2

3

+ m

2

× h ;

(13.42)

 

 

 

 

 

11

 

 

 

B1

E÷óãh3

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

=

r3 × r4

 

;

 

 

 

 

 

 

(13.43)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

E÷óã

× h3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

375

D1p =

 

N ò × r2 + aiñp ×Tiñp × H i −1,i × sinb × K0ô - a÷óãñð

×Tx × H i −1,i × sinb × K0x

-

 

 

 

 

B1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

di × n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(13.44)

- a

 

 

×T

 

× r -

 

× h -

×

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

÷óã

x

n

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

2

2

 

 

 

2p

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r2

 

 

 

r × r

d

 

× n

 

×

 

× r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

x

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

=

 

 

 

4

 

 

+

 

3

× 0,85 +

 

 

 

 

 

 

4

;

 

(13.45)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

 

 

 

 

E÷óã × h3

 

 

E × d

 

 

 

2ph3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r2 × r4

 

+

dx × nx ×

 

× r2

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

=

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(13.46)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21

 

 

 

 

E÷óã × h3

 

 

2ph3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

× r2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

= a

÷óã

×T

x

× r -

 

 

 

p

 

 

 

× 0,85 - a ×T × r - a ×T cp × H

i−1,i

× sinb × K

 

-

 

2p

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

Ed

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(13.47)

 

 

 

dx × nx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

×

 

- h

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2p

 

 

 

 

 

 

 

i i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ãäå Ðð =Ðâ +Ðø +Ð÷óã (см.табл.13.19, 13.20) для соответствующих расчетных сечений.

Âформулах (13.40) – (13.47) индексы при всех величинах представлены в соответствии с расчетной схемой на рис.13.33.

Âформулах (13.44) и (13.47) деформации в меридиональном направлении учи-

тываются коэффициентами: для кожуха K0 = 1,4; для холодильников K0x = 0,9; для тонкостенной кладки K0ô = 0,5; для толстостенной кладки K0ô = 0,75; ni - число

радиальных выгорающих прокладок в несущем слое футеровки; nx - число вертикальных зазоров между плитовыми холодильниками.

B1 è Nò, входящие в формулы (13.42) и (13.44), определяются по формулам (13.74), (13.75).

В начале расчета Ði неизвестны, поэтому значения коэффициентов ni è mi

для материала деформативного слоя принимаются по табл.13.21 либо из первой, либо из второй строки произвольно. После расчета необходимо проверить выполнение неравенств, указанных в принятых для расчета строках таблицы. Если ка- кое-либо из них не выполняется, то необходимо взять для этого слоя значения ni

è mi из другой строки и сделать повторный расчет .

Расчет, выполненный по формулам (13.40) – (13.47), основан на предположении, что огнеупорные слои футеровки сжаты по всей толщине. Это следует прове-

рить по формуле

 

 

 

 

 

 

 

 

sxô (zi ) = Ei (zi )× [e xi

- ai ×T (zi )],

(13.48)

ãäå

 

 

 

 

 

 

 

 

e

xi

=

1

(-P ×r + N

òi

) .

(13.49)

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

B1i

 

 

 

 

Если эпюра кольцевых напряжений в i-м слое будет иметь растянутые зоны, где aiT(zi) ³ exi , то эти зоны из дальнейшего расчета в кольцевом направлении исключаются и расчет повторяется (второе приближение) с новой толщиной слоя, равной толщине сжатой зоны эпюры, с новыми соответствующими температурами границ и радиусами.

Ei (zi) è aiT(zi) определяются для различных материалов футеровки по табл.13.22, 13.23.

376

Таблица 13.21. Коэффициенты податливости материалов деформативных слоев в зависимости от радиальных давлений

 

 

 

Предел измене-

 

 

 

 

 

 

¹¹

 

¹

ния давления на

 

 

 

 

 

 

Материалы деформативного слоя

mi

ni

ï/ï

строк

деформативные

 

 

 

 

ñëîè Pi , MÏa

 

 

 

 

 

 

1.

Трепельная крошка

1

0< Pi £ 0,6

0,32

0

 

 

2

Pi ³ 0,6

0,12

0,12

 

 

2.Трепельно-асбестовые засыпки:

 

трепельная крошка 75 %

1

0

£ Pi £ 0,6

0,23

0

 

асбестит 25 %

2

 

Pi ³ 0,6

0,08

0,09

3.

трепельная крошка 50 %

1

0

£ Pi £ 0,6

0,26

0

 

асбестит 50 %

2

 

Pi ³ 0,6

0,08

0,108

4.

трепельная крошка 25 %

1

0

£ Pi £ 0,6

0,32

0

 

асбестит 75 %

2

 

Pi ³ 0,6

0,09

0,138

5.Граншлако-асбестовые засыпки:

 

граншлак 70 %

1

0

£ Pi £ 0,6

0,23

0

 

асбестит 30 %

2

 

Pi ³ 0,6

0,07

0,096

6.

граншлак 50 %

1

0

£ Pi £ 0,6

0,26

0

 

асбестит 50 %

2

 

Pi ³ 0,6

0,08

0,108

7.

граншлак 30 %

1

0

£ Pi £ 0,6

0,32

0

 

асбестит 70 %

2

 

Pi ³ 0,6

0,09

0,138

8.

граншлак 15 %

1

0

£ Pi £ 0,6

0,36

0

 

асбестит 85 % или асбестит 100 %

2

 

Pi ³ 0,6

0,14

0,132

9.

Шамотный порошок

1

0

£ Pi £ 0,4

0,188

0

 

 

2

 

Pi ³ 0,4

0,0341

0,0614

10.

Мертель

1

0

£ Pi £ 0,4

0,215

0

 

 

2

 

Pi ³ 0,4

0,06

0,062

11.

Øëàê

1

0

£ Pi £ 0,6

0,211

0

 

 

2

 

Pi ³ 0,6

0,067

0,0852

12.

Каолиновая вата

1

0 £ Pi £ 0,05

4,4

0

 

(маты, уплотненные на 50 %)

2

 

Pi ³ 0,05

0,36

0,202

13.

Асбестовермикулитовые плиты

1

0

£ Pi £ 0,2

0

0

 

 

2

 

Pi ³ 0,2

0,2

-0,04

14.

Асбестовый картон

1

0

£ Pi £ 0,6

0,046

0

 

 

2

 

Pi ³ 0,6

0,0385

0,045

15.

Свободно выгорающий зазор

1

0 £ Pi

£ 10

0

1

 

 

2

 

—

 

—

—

16.

Тонкий шов между слоями футеровки

1

0 £ Pi

£ 10

0

0

 

 

2

 

—

 

—

—

17.

Углеродистая набойка со смолой

1

0

£ Pi £ 0,6

0,1

0

 

80:20 с трамбованием раскаленным

2

 

Pi ³ 0,6

0,05

0,03

 

прутком

 

18.

Углеродистая набойка со смолой

1

0

£ Pi £ 0,6

0,25

0

 

80:20 с предварительным обжатием

2

 

Pi ³ 0,6

0,1

0,09

 

0,02 ÌÏà

 

19.

Углеродистая набойка с асбеститом и

1

0

£ Pi £ 0,6

0,40

0

 

смолой с предварительным обжатием

2

 

Pi ³ 0,6

0,1

0,18

 

0,02 ÌÏà

 

20.

Масса для чеканки холодильников

1

0 £ Pi

£ 10

0,005

0

377

Taблица 13.22. Значения α·T·102 для несущих слоев футеровки, выполненных из огнеупоров различных марок

 

A

Á

ØËÁ-1

42%-ûé

 

(ÌËÎ-62)

высокообожДинасмалоразрыженныйхляющийся

 

ÄË-1,2 ÊË-1,3

 

 

Шамот

 

Высокоглинозем

 

Мулли-

Легковес

Ò,

 

 

 

 

 

 

 

токорун-

 

 

°Ñ*)

 

 

 

 

 

 

 

довый

 

 

 

класса

класса

легковес

каоли-

ÂÃÎ-50

ÂÃÎ-62

 

ÂÃÎ-72

динасо-

каоли-

 

новый

 

(ÌÊÎ-72)

âûé

новый

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

0,06

0,02

0,06

0,05

0,03

0,02

0,15

0,054

0,375

0,046

200

0,14

0,04

0,12

0,14

0,1

0,04

0,545

0,108

0,78

0,092

300

0,2

0,05

0,18

0,22

0,17

0,11

0,94

0,162

0,99

0,138

400

0,26

0,1

0,24

0,3

0,24

0,14

1,03

0,216

1,08

0,184

500

0,32

0,13

0,3

0,35

0,28

0,16

1,12

0,27

1,125

0,23

600

0,4

0,18

0,36

0,4

0,32

0,23

1,14

0,324

1,182

0,276

700

0,48

0,2

0,42

0,45

0,38

0,27

1,16

0,378

1,204

0,332

800

0,57

0,24

0,48

0,5

0,42

0,32

1,1933

0,432

1,224

0,368

900

0,7

0,28

0,54

0,5

0,5

0,45

1,2266

0,486

1,197

0,414

1000

0,8

0,28

0,6

0,6

0,55

0,44

1,26

0,59

1,23

0,46

1100

0,93

0,28

0,66

0,7

0,64

0,59

1,305

0,682

1,245

0,506

1200

0,93

0,28

0,72

0,76

0,7

1,03

1,35

0,78

1,245

0,552

1300

—

—

—

0,83

0,8

1,7

1,34

0,871

1,245

0,598

1400

—

—

—

0,9

0,9

1,61

1,33

0,966

1,245

0,644

1500

—

—

—

—

—

—

1,33

1,065

1,245

0,69

1600

—

—

—

—

—

—

1,33

1,168

—

—

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*) Для промежуточных Ò значение αT находится по линейной интерполяции.

 

 

Taблица 13.23. Значения Å(Ò )·10-4, МПа, для несущих слоев футеровки,

 

 

 

выполненных из огнеупоров различных марок

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

Á

ØËÁ-1

42%-ûé

 

(ÌËÎ-62)

высокообожДинас - женныймалоразрыхляющийся

 

ÄË-1,2 ÊË-1,3

 

 

Шамот

 

Высокоглинозем

 

Мулли-

Легковес

Ò,

 

 

 

 

 

 

 

токорун-

 

 

°Ñ*)

 

 

 

 

 

 

 

довый

 

 

 

класса

класса

легковес

каоли-

ÂÃÎ-50

ÂÃÎ-62

 

ÂÃÎ-72

динасо-

каоли-

 

новый

 

(ÌÊÎ-72)

âûé

новый

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

0,5

0,5

0,15

0,5

0,5

0,5

0,3

0,6

0,1

0,15

200

0,5

0,5

0,15

0,5

0,5

0,5

0,3

0,6

0,1

0,15

300

0,5

0,5

0,15

0,5

0,5

0,5

0,3

0,6

0,1

0,15

400

0,5

0,5

0,15

0,5

0,5

0,5

0,3

0,6

0,1

0,15

500

0,5

0,5

0,15

0,5

0,5

0,5

0,3

0,6

0,1

0,15

600

0,5

0,5

0,15

0,5

0,5

0,5

0,3

0,6

0,1

0,15

700

0,5

0,5

0,15

0,5

0,5

0,5

0,3

0,6

0,1

0,15

800

0,5

0,5

0,15

0,5

0,5

0,5

0,3

0,6

0,0875

0,15

900

0,375

0,375

0,1125

0,5

0,5

0,5

0,3

0,6

0,075

0,15

1000

0,25

0,25

0,075

0,5

0,5

0,5

0,3

0,6

0,0625

0,15

1100

0,125

0,125

0,0375

0,5

0,5

0,5

0,3

0,6

0,05

0,15

1200

0

0

0

0,3333

0,3333

0,3333

0,3

0,6

0,0375

0,1

1300

—

—

—

0,1667

0,1667

0,1667

0,3

0,4

0,025

0,05

1400

—

—

—

0

0

0

0,2

0,3

0,0125

0

1500

—

—

—

—

—

—

0,1

0,15

0

0

1600

—

—

—

—

—

—

0

0

—

—

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*) Для промежуточных Ò значение Å(Ò) находится по линейной интерполяции.

378

Для второго состояния кладки или если огнеупорный слой оказывается полностью растянутым (при Ð1 £ 0),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ð =

D2 p

,

 

 

 

(13.50)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

d22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ãäå D2p è d22

определяются из уравнений (13.47) и (13.45).

 

 

 

Если окажется, что Ð1 > P2 , òî

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ð2

=

 

D1p

×

 

r

2

,

 

 

(13.51)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d11

 

r4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ãäå

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d =

2

 

 

+ m × h ,

 

 

(13.52)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

B1

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

1p

= N ò ×r2 + añð ×T

ñð × H

i −1,i

× sinb × K

 

ô - a ×T ×r - a ×T ñð ×H

×sinb × K

0

-

 

B1

 

 

 

i i

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

i −1,i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(13.53)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,85×Pp ×r

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

i

×n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- n

×h -

×n -

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

2p

 

i

 

Ed

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если периферийные холодильники отсутствуют, то радиальное давление кладки

на кожухе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P =

D1p

,

 

 

 

 

 

(13.54)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

d11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ãäå s11 è D1p определяются по формулам:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r 2

r 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s

=

2

+

 

 

0,85 + m × h ;

 

 

(13.55)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

 

B1

Ed

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

1p

= N ò ×r2 + añð ×T

ñð × H

i −1,i

× sinb × K ô

- a ×T ×r - a ×T ñð ×H

×sinb × K

0

-

 

 

B1

 

 

 

i i

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

i −1,i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(13.56)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,85×Pp ×r 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

i

×n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- n

×h -

×n -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

2p

 

i

 

Ed

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

âформулы (13.38) и (13.39) вместо P2 подставляется P1, а вместо r4 – r2 .

13.5.3.Расчет лещади. Дополнительные условные обозначения, используемые в данном разделе.

Íë – высота кладки лещади и горна до мораторного кольца; p0(i) – давление футеровки лещади на кожух печи (i =1,2,3);

rs(i )

Et, Er

TRê

–радиус сжатой зоны футеровки лещади или днища печи (i =1,2,3);

–модуль упругости кладки в кольцевом и радиальном направлениях;

–условное расчетное значение температуры на боковой поверхности

кладки лещади при наружном радиусе футеровки rô. Tmax - максимальное значение температуры в центре днища (для высокоглиноземистой

кладки Tmax=1000°C, для углеродистых блоков Tmax=1500°C) принимается по технологическому заданию на глубине 1 м; T0 - значение нагрева в центре лещади.

1) Полный объем расчета лещади выполняется для двух состояний: кладка - целая и кладка - прогорела на соответствующую высоту (см. расчет днища).

379

Первый этап (рис.13.34, 13.35). Давление футеровки лещади на кожух печи определяется при последовательном вычислении давления по формуле

 

 

W (i) -W

 

 

 

 

 

 

p0(i ) =

 

t

 

,

 

(i =1,2,3)

(13.57)*

 

3

 

 

 

 

å f j(i)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j =1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f1(i ) = rô[Er(i )]−1ci ,

(13.58)

 

 

 

f2 = h ×

 

2 ,

 

(13.59)

 

 

 

m

 

 

 

 

f3 = Amê ,

 

(13.60)

 

 

 

W

(i ) = B D

t

,

(13.61)

 

 

 

t

 

 

i

 

 

 

W =Wí +Wêt +W p ,

(13.62)

5 6

4

P0

P0 rä

δ

1 2 3

Рис.13.34. Лещадь доменной печи. Поперечный разрез

1 – кладка; 2 – набойка; 3 – плитовые холодильники; 4 – сжатая зона кладки; 5 – трещины (раскрытие швов) в растянутой зоне кладки; 6 –

кожух

1

Ось леток

для чугуна 2

3

4

5

6

Рис.13.35. Лещадь комбинированная. Продольный разрез 1 – шамотные изделия; 2 – углеродистые блоки; 3 – высокоогнеупорные муллитовые изделия; 4 – графитированные блоки; 5 – днище печи; 6 – плиты воздушного охлаждения

2) В соотношении (13.58) модуль упругости Er(i ) зависит в общем виде от обжатия швов. Для первого этапа характерно однозначное значение этого модуля упругости Er(i ) = E(T ) . Соответственно (13.58) ¸ (13.62) приняты следующие зависимости при c1 =1,0.

 

A = r 2(Ed)−1

 

 

 

 

 

 

æV ×10−3

ö

mê = 0,96 + 015,ç

3,5

- 0,57÷ ,

è

ø

 

 

 

(i )

 

 

(i ) £ 0,3 МПа кожух лещади рас-

* При получении отрицательного значения

 

èëè ïðè

 

p

p

0

 

0

считывается только на величину полного внутреннего давления газа Pâ .

380

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]