Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология - Лисиенко В.Г.
ISBN 5-98457-018-1
Скачать (прямая ссылка):
Полученные уравнения (143) и (144) позволяют определить напряжения и деформации обечаек, расположенных посредине между опорами. Вычислим, например, числовые значения напряжений и деформаций, которые испытывает обечайка, находящаяся между опорами горячего конца печи 4,5x170 м конструкции Сибтяжмаша.
Среднее давление на опору этой печи равно 400 т, а межопорный изгибающий момент составляет приблизительно 1500 т-м.
Вес обечайки (кольца) длиной 1 м:
Qx = 10-0,45-7,8-3,14-45 = 4900 кг.
Вес хромомагнезитовой футеровки (кольца толщиной 200 мм и дайной 1 м): q = 10-2-2,2-3,14-43 = 6950 кг.
Вес футеровки вместе с обжигаемым материалом (вес обжигаемого материала принимаем равным 12 % от общего веса вращающейся части печи):
Q2 = 6950 + [(4900 + 6950)-12]/100 = 8500 кг.
Момент инерции продольного сечения обечайки
j = (100-4,5)/12 = 760 см4.
Момент инерции поперечного сечения обечайки
574
j = ^(Д 4 - Я 4) = ^(229,54 - 2254) = 154 • 106 cm4.
Кольцевые нормальные напряжения в поперечном сечении корпуса
а, =МЛ?= (1500-105-229,5)/(154- 10б) = 224 кгс/см2.
Наибольший поперечно направленный изгибающий момент от собственного веса в нижнем сечении обечайки (127):
М = 0,0111-4900-227 = 12500 кгс-см.
Меридиональные напряжения от собственного веса в нижнем сечении обечайки:
су/ = MIW= (12500-2,25)/760 = 37 кгс/см2.
Наибольший поперечно направленный изгибающий момент от футеровки в нижнем сечении обечайки (134):
М' = 0,053-8500-227 = 100000 кгс-см.
Меридиональные нормальные напряжения от действия футеровки в нижнем сечении кольца:
а2" = M'/W= (100000-2,25)/760 = 300 кгс/см2.
Суммарные меридиональные напряжения в нижнем сечении кольца а2 = ст2' + а2" = 37 + 300 = 337 кгс/см2.
Приведенные нормальные напряжения в нижнем сечении обечайки:
2242 2 2 4 3 3 7 3 3 7 285 кгс/см2
Удлинение вертикального диаметра (194):
0,031х8500х2273
2 мм
2хЮ6х760
Полученные числовые значения для напряжений и деформаций свидетельствуют о том, что обечайка горячего конца печи 4,5x170 м, расположенная посредине между опорами, обладает и большой жесткостью, и большим запасом прочности. Еще большую прочность и меньшие деформации имеют остальные межопорные обечайки горячего конца печи, которые изготовлены из
575
толстого стального листа. Однако это приводит к увеличению расхода металла на изготовление корпуса.
Усилить жесткость корпуса можно и другим путем, путем посадки на обечайки колец жесткости, что и сделано, например, для печей 3,6/3,3/3,6x150 м и 4,5/5x135 м.
Если на холодный корпус кольцо насажено с таким зазором, что после пуска печи в работу и разогрева корпуса оно, охватывая корпус, плотно сидит на нем, то обечайка деформируется вместе с кольцом. При этом величина деформации определяется главным образом жесткостью кольца, поскольку она обычно в несколько раз превышает жесткость обечайки.
Определим деформацию обечайки, расположенной посредине между опорами горячего конца печи 4,5/5x135 м.
Вес обечайки длиной 3800 мм:
Qx = 38-0,3-7,8-3,14-45 = 12500 кг.
Вес футеровки обечайки:
9ф = 38-2-2,2-3,14-43 = 22600 кг.
Вес футеровки вместе с обжигаемым материалом:
Q2 = 22600 + [(12500 + 22600)-12]/100 = 27000 кг.
Вес кольца жесткости приблизительно равен 1,5 т. Момент инерции обечайки:
J= (380-33)/12 = 860 см4.
Момент инерции кольца жесткости равен 24600 см4. Суммарный момент инерции:
J = 860 + 24600 = 25500 см4.
Уменьшение горизонтального диаметра при деформации:
0,0274-27000-2443 5 =-----------------------= -2,1 мм.
2-10 -25500
Ввиду того, что момент инерции продольно направленного сечения обечайки очень мал по сравнению с моментом инерции сечения кольца жесткости, в последнее уравнение введен не радиус окружности, соединяющий центр сечения печи с центральной осью сечения обечайки, а радиус окружности, соединяющий центр сечения печи с центральной осью сечения кольца жесткости.
576
Деформация обечайки очень мала, несмотря на то, что ее толщина и, следовательно, ее вес приблизительно на 30 % меньше веса обечайки печи 4,5x170 м.
Большая положительная роль колец жесткости в конструкции корпуса еще более убедительно подтверждается следующим примером.
Предположим, что обечайка, расположенная посредине между II и III опорами печи 3,6(3,3)3,6x150 м, не оборудована кольцом жесткости. Определим при этих условиях деформацию этой обечайки — укорочение ее горизонтального диаметра.
Вес футеровки и обжигаемого материала при длине обечайки 1 м равен приблизительно 6340 кг.
Момент инерции сечения обечайки с заклепочным поясом:
, 3,14 100 • 2,23 1 100 • 4,63 ... д
J=----------------н---------------= 253 см.
4,4 12 4,4 12
Уменьшение горизонтального диаметра при деформации:
0,0274-6340-181,13 а =------------2— ------= 25,5 мм.
2-10 -253
Такая значительная деформация обечайки не может не сказаться на стойкости футеровки. Работа обечайки без кольца жесткости при выбранной малой ее толщине 22 мм невозможна.
Однако, как это уже было отмечено, большая положительная роль колец жесткости проявляется лишь при условии, когда они правильно посажены на корпус. Если же кольцо не на жесткой обечайке сидит с большим зазором, то она, не встречая препятствий, деформируется на величину зазора между нею и кольцом.
