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, показанный на рис. 71, а, 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 (рис. 71, б). 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.

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 (рис. 72).

Каркасы печей с ароч­ным сводом и подпятовые балки рассчитывают по рас­порным усилиям свода. На рис. 72, а показано, что си­ла, направленная по норма­ли к плоскости пятового кирпича, может быть разло­жена на две составляющие: горизонтальную Н и вертикальную Р_в. Вертикальная составляющая Р_в передается через кладку стенки печи на фундамент, а горизонтальная Н стремится отклонить вер­тикальные стойки каркаса и прогнуть подпятовую балку. Поэтому подпятовую балку рассчитывают на изгиб как рав­номерно нагруженную по длине и покоящуюся на двух опо­рах, т. е. между двумя стойками каркаса. Вертикальные стойки рассчитывают на изгиб под действием силы Н, а сечение горизонтальных поперечных тяг каркаса определяют, исходя из того, что они не должны деформироваться под действием растягивающей их силы Н. Значение силы Н можно найти из выражения

где G — вес арочного свода, H; j— центральный угол сво­да (см. рис. 71, а); п — число пар стоек каркаса, восприни­мающих распорное усилие свода.

Учитывая дополнительные усилия, возникающие в ароч­ном своде при нагреве вследствие термического расшире­ния, найденную силу Н 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.