Металлоконструкции

Существует несколько типов несущих конструкций доменных печей:

1 Американский (рисунок 2.2, а), преимущественно применяемый в Англии, с опорой колошника через кожух и моратор на так называемые основные колонны печи. Число колонн обычно равно или вдвое меньше числа фурм, другое сочетание неудобно, так как затрудняет обслуживание фурм и создает неравномер­ное размещение их по окружности горна.

Рисунок 2.2 – Различные типы металлоконструкций доменных печей

Несмотря на меньший вес конструкций и более низкую стои­мость, по сравнению с другими типами, она имеет существенный недостаток – передает вибрации от скипового подъемника и обо­рудования колошника непосредственно на печь.

2 Немецкий (рисунок 2.2, б) с опорой колошника на четыре самостоятельные колонны. Несмотря на улучшенное обслужива­ние горна, в этой конструкции не исключено наличие значитель­ных напряжений, так как вес шахты передается полностью на заплечики и фурменную зону.

3 Комбинированный (рисунок 2.2, в), в котором уменьшены указанные втором пункте напряжения, но усложнено обслуживание горна.

4 Японский (рисунок 2.2, г) с шестью колоннами, имеющими кронштейны (применяется на современных печах в Японии). Колонны тяжелы в связи с эксцентриситетом нагрузок. Диаметр кольцевого воздухопровода, расположенного вне колонн, зна­чительно больше, чем в других вариантах. Это значительно уве­личивает и утяжеляет детали фурменного устройства. Возмож­ности организации напольного транспорта вокруг горна огра­ничены.

5 Американский (рисунок 2.2, д) с четырьмя колоннами, разра­ботанный в последнее время в США. В этом случае устраняют­ся последствия вибрации, вызываемые загрузочными устройст­вами, и имеется широкий доступ для обслуживания леток и фурм горна.

6 Самонесущий кожух шахты без моратора. Эта конструк­ция применена на доменных печах полезным объемом 3200 и 5000 м³. Опора колошникового устройства при этом выполнена в двух вариантах. На печи объемом 3200 м³ опора состоит из шести колонн, связанных вокруг печи опорной кольцевой бал­кой и передающих нагрузку на фундамент печи. Опорная балка сделана из стали 10Г2С1. На печи объемом 5000 м³ опорные ко­лонны отсутствуют и колошниковое устройство опирается на пе­рекрытие шатра поддоменника (рисунок 2.3). Данными конструк­тивными решениями исключается необходимость в мораторе, который является наиболее слабым конструктивным узлом шахты при обычной конструкции с опорой на колонны. Моратор вместе с примыкающими к нему царгами кожуха непрерывно испытывает переменные деформации, с одной стороны, от сжа­тия под действием горизонтальной составляющей реакции ко­лонн и, с другой стороны, от кольцевых усилий, возникающих от внутреннего давления, создаваемого газом в печи. Растягиваю­щие силы преобладают над сжимающими и являются причиной образования напряжений в кладке моратора с последующим разрушением кирпича.

Улучшение службы футеровки достигается устранением пе­ременных напряжений в кладке и кожухе. Конструктивно это осуществляется подвешиванием верхней части шахты к кольцевой балке на колошнике в восьми точках с одновременным креплением подвесок кольцевого воздухопровода к кожуху низа шахты. Постоянно действующие на него растягивающие усилия исключают переменные напряжения.

Таким образом, кожух печи, кроме внутренних сил давления, обусловленных комплексом происходящих в печи процессов, испытывает внешние силы, а именно: вес металлоконструкций, атмосферные явления. При нормальной температуре кожуха не выше 60 – 80°С эти силы не представляют опасности. Однако при сильном нагреве кожуха они могут вызвать существенные его деформации.

Рисунок 2.3 – Фундамент современной доменной печи с опорой колошника на шатер поддоменника