2.2. Расчет толщины стенки корпуса

Исходные данные:

D_H = 4,7м

L = 10,2м

G = 4,0МН

δ = 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05

Е = 2 10⁵МПа, δ_ф = 0,34м, υ = 0,3, α = 10^-5 1/⁰С, α_ф = 5 10^--6 1/⁰С ,

Δt = 24⁰C, t_ф = 300⁰C, t_к = 65⁰C, [σ] = 160МПа

где σ_z – меридиональные напряжения;

σ_θ – кольцевые напряжения;

τ_rz – перерезывающие напряжения;

G – суммарная сила тяжести корпуса футеровки и расплава, МН;

L – длина конвертера;

β – параметр уравнения, м^-1;

υ – коэффициент Пуассона;

R – радиус срединной поверхности оболочки, м, принимаемый равным наружному радиусу конвертера.

Параметр уравнения:

Меридиональные и кольцевые термические напряжения:

где σ_zt – меридиональные термические напряжения;

σ_θt – кольцевые термические напряжения;

Е – модуль упругости, МПа;

α – коэффициент линейного расширения корпуса, 1/⁰С;

Δt – разность температур нагрева корпуса, ⁰C.

При нагреве диаметр футеровки увеличивается, что вызывает дополнительное растяжение корпуса конвертера. Увеличение диаметра футеровки составляет:

где ΔD_фн – увеличение диаметра футеровки, м;

D_фн –наружный диаметр футеровки, м;

D_в, D_н – соответственно, внутренний и наружный диаметр корпуса конвертера, м;

α_ф – коэффициент линейного расширения футеровки, 1/⁰С;

t_ф – температура наружной поверхности футеровки, ⁰C.

Разогрев корпуса конвертера приводит к увеличению его наружного диаметра на величину:

где ΔD_кн – приращение наружного диаметра, м;

t_к – температура наружной поверхности корпуса конвертера, ⁰C.

Тогда полное дополнительное растяжение корпуса составляет:

а напряжения, вызванные этим растяжением, равны

где D_фв –внутренний диаметр футеровки, м

где δ_ф – толщина футеровки, м

Суммарное напряжение в корпусе конвертера:

Условие прочности корпуса конвертера выполняется, если

Приведем расчет для толщины δ = 0,01

Условие прочности корпуса конвертера не выполняется

Далее расчет приводим в виде таблицы, в зависимости от толщины стенки конвертера.

Параметр	Значение параметра в зависимости от толщины стенки
	δ = 0,01	δ = 0,02	δ = 0,03	δ = 0,04	δ = 0,05
β	8,48	6,0	4,9	4,2	3,8
σz	694	245	133	87	62
σθ	446	231	126	84	58
τrz	59	29	20	14,7	11,8
σzt	34,3	34,3	34,3	34,3	34,3
σθt	10,3	10,3	10,3	10,3	10,3
Dв	4,68	4,66	4,64	4,62	4,6
Dфн	4,48	4,46	4,44	4,42	4,4
ΔDфи	0,0067	0,0066	0,0066	0,0066	0,0066
ΔDкн	0,0003	0,0003	0,0003	0,0003	0,0003
Δ	0,0064	0,0063	0,0063	0,0063	0,0063
Dфв	3,8	3,78	3,76	3,74	3,72
σzф	1,14	2,2	3,2	4,24	5,24
σθф	0,34	0,66	0,96	1,27	1,57
Σэкв.	866	374	222	159	125