РАСЧЕТ ОГНЕУПОРНОЙ КЛАДКИ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ
1 ОСНОВЫ ВЫБОРА ВИДА ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ,
КОНСТРУКЦИИ КЛАДКИ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ЗОН
ДОМЕННОЙ ПЕЧИ
1.1 Общие сведения
Конструкция кладки и вид огнеупора для каждой зоны предписаны инструкцией МЧМ СССР и соответствующими ГОСТами, указанными в ней. Разработаны и будут совершенствоваться алгоритмы и программы машинного автоматического проектирования футеровки. Но будущему инженеру-доменщику необходимо представлять существо вопроса и основы для. принятия проектных решений по футеровке доменных печей, чтобы творчески применить упомянутую инструкцию и использовать при разработке курсовых и дипломных проектов все новое и передовое.
Проектирование футеровки доменной печи ведут обычно поэтапно, разбивая ее на следующие части: лещадь, горн, заплечики, распар, шахта и колошник.
Исходными данными являются размеры соответствующего элемента профиля. Далее последовательность следующая: выбираются конструкция кладки (толщина, число колец, перевязка швов, количество нормальных и клиновых кирпичей), вид огнеупорных изделий, зазоры между кладкой и холодильниками или кладкой и кожухом, конструкция холодильников (форма и толщина, материал, расположение и диаметр змеевиков), зазор между холодильниками и кожухом. Таким образом, мы получаем очень важный размер - внутренний диаметр кожуха печи (брони).
Толщина кладки (без учета толщины швов) из алюмосиликатных изделий обычных размеров может быть различной, но обязательно кратной 115 мм (345, 450, 575, 690, 805 и т.д.), чтобы можно было обеспечить перевязку кольцевых швов. Толщина футеровки определяется условиями службы ее, конструкцией холодильников, теплопроводностью огнеупорных изделий и другими факторами. Толщина должна быть такой, чтобы изотерма критических температур располагалась на небольшом расстоянии от рабочего слоя футеровки.
Плитовый холодильник, например, эффективно охлаждает шамотную кладку на расстоянии, не превышающем 450 мм.
Предложена зависимость между теплопроводностью огнеупорных изделий и толщиной кладки в шахте
L=1,16 λ / 37
где L - толщина футеровки, м;
λ - теплопроводность огнеупора, Вт/ (м•С).
Принимая во внимание сложность доменного процесса и невозможность полного учета всех факторов, при выборе толщины футеровки широко используют результаты экспериментов и опыт работы.
Зазоры между различными видами кладки, между холодильниками и футеровкой предназначены для компенсации теплового расширения огнеупоров и устанавливаются в соответствии со строительными нормами и правилами (табл. 1).
Общее количество огнеупорных изделий n , необходимое для выкладки одного кольца, и разность длин наружной и внутренней окружностей его l (общий сбавок) определяются по формулам:
(1)
(2)
где Rвн - внутренний радиус кольца, мм;
C - толщина кольца, мм;
b - толщина изделия (прямого кирпича), мм;
δш - толщина швов (табл. 2), мм.
Потребное количество клинового кирпича рассчитывается по формуле:
nкл=l/l1 (3)
где l1 = b-b1- сбавок клинового кирпича, мм;
b1- меньшая ширина клинового кирпича, мм.
Видно, что количество клинового кирпича не зависит от радиуса кольца.
Количество прямого кирпича определится как разность общего количества кирпича и клинового
nпр=n-nкл (4)
Таблица 1
Величина компенсационных зазоров при проектировании футеровки [1]
Элемент конструкции, зазор |
Величина зазора, мм |
1 |
2 |
Лещадь |
|
Между углеродистой кладкой и периферийными плитовыми холодильниками: |
|
в районе графитированных блоков печей объемом, м3 : до 1800 2000-3200 |
100 120 |
в районе углеродистых блоков печей объемом, м3 : до 1800 2000 2700-3200 5000 |
120 130 140 По специальному расчету |
Между углеродистыми блоками и алюмосиликатной кладкой лещади |
40 |
Горн |
|
Между углеродистой или алюмосиликатной кладкой стен горна и периферийными холодильниками печей объемом, м3 до 1800 2000 2700-3200 5000 |
120 130 140 По специальному расчету
|
Между кольцами из горизонтальных углеродистых блоков |
40 |
Заплечики |
|
Кладку заплечиков производят впритык к периферийным холодильникам |
0 |
Распар, шахта |
|
Между горизонтальным холодильником распара и кладкой |
5-15 |
Между периферийными плитовыми холодильниками и кладкой распара или низа шахты |
90-100 |
Окончание табл. 1
1 |
2 |
Между кладкой и горизонтальным выступом периферийного плитового холодильника: снизу сверху с торца |
100-150 20-25 10-15 |
Шахта, охлаждаемая комбинированными вертикальными периферийными и горизонтальными холодильниками: между кладкой и периферийными холодиль- никами между кладкой и горизонтальными холо- дильниками: с боков сверху и снизу с торца |
90-100
10-20 до 40 10-15 |
Неохлаждаемая часть шахты: |
|
между кладкой и кожухом |
150-200 |
то же при работе на цинксодержащих рудах |
150-300 |
между кладкой и низом колошниковой защиты |
250-300 |
то же при работе на цинксодержащих рудах |
300-400 |
Колошник |
|
между кладкой и кожухом |
100-150 |
Таблица 2
Категория кладки и толщина швов [1]
Элемент конструкции и вид огнеупорных изделий |
Категория кладки |
Толщина шва, мм |
1 |
2 |
3 |
Лещадь |
|
|
Алюмосиликатные изделия высотой 550 мм: |
|
|
горизонтальный шов |
I |
1,0 |
вертикальный |
Вне категории |
0,7 |
Графитированные блоки: |
|
|
вертикальная кладка |
III |
2,5 |
горизонтальная |
I |
1,0 |
Углеродистые блоки (кольцевая кладка): |
|
|
горизонтальный шов |
I |
1,0 |
вертикальный |
Вне категории |
0,5 |
Окончание табл.2
1 |
2 |
3 |
Горн |
|
|
Шамотные каолиновые изделия |
Вне категории |
0,5 |
Углеродистые блоки: |
|
|
горизонтальный шов |
I |
1,0 |
вертикальный |
Вне категории |
0,5 |
Шамотные изделия для защиты углеродистых блоков |
III |
3,0 |
Заплечики и распар |
|
|
Шамотные каолиновые изделия |
I |
1,0 |
Шахта |
|
|
Шамотные каолиновые и шамотные изделия в: |
|
|
зоне холодильников |
II |
1,5 |
неохлаждаемой зоне |
II |
2,0 |
зоне футеровочных плит колошника |
III |
3,0 |
под несменяемыми холодильниками маратора |
III |
3,0 |