1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Rating 0.00 (0 Votes)

Журнал "Теория и практика металлургии" №1 за 1998г.ISSN 1028-2335.

 

К вопросу о рациональных параметрах труб охлаждения в конструкции крупногабаритных модулей шахт доменных печей (сообщение 2) 

Чеченев В.А. - первый заместитель генерального директора ОАО "Днепродомнаремонт", к.т.н., чл.-корр. АИНУ


        Установлено влияние формы изгиба толстостенных труб крупногабаритных охлаждаемых модулей на величину напряжений в местах жесткого крепления труб к кожуху доменной печи. Дополнительный изгиб труб в средней их части позволяет увеличить длину труб в конструкции охлаждаемого модуля до 2.0 м и более.
        
The curvature shape of a thick-walled tube of a large-size cooling module was found to affect the stresses at the fixed joints between the tube and the blast furnace shell. An additional curvature in the middle tube section enables increasing the total tube length in a module by 2.0 m and more.
        Термическое удлинение труб охлаждения крупногабаритных модулей шахт доменных печей вызывает рост напряжений в местах примыкания труб к кожуху тем в большей степени, чем больше длина применяемых труб [1]. Снижение уровня напряжений может быть достигнуто путем применения решений, позволяющих компенсировать температурное удлинение труб.
        Одним из таких решений является направленный изгиб труб в среднем сечении по ее длине.

 



        Вариант Д отличается от рассмотренных тем, что изгиб трубы выполняется в двух плоскостях. Это также приводит к снижению напряжений в узлах 1 и 10 по сравнению с исходным вариантом А (см. табл.1).
        Таким образом, введение в трубе охлаждения дополнительных гибов позволяет в значительной степени компенсировать ее термический рост. Однако при этом актуальным становится вопрос о рациональной конфигурации гнутых труб, углов изгиба с целью определения влияния этих факторов на уровень напряжений в местах приварки труб к кожуху модуля, на жесткость труб в направлении движения шихты в доменной печи.
        На рис.1 представлены два варианта изгиба толстостенных труб для применения в конструкции крупногабаритных модулей шахт доменных печей.

 



        Для оценки напряженного состояния труб, изготовленных по рассматриваемым вариантам, необходимы сведения о нагрузках, оказываемых движущейся и падающей после подвисания шихтой на рабочую поверхность охлаждаемой зоны шахты доменной печи. В связи с невозможностью точного определения этих нагрузок, можно принять, что косвенным свидетельством о способности труб сопротивляться воздействиям шихты является их жесткость в направлении движения шихты (u, кг/м).



        Оценивая значения максимальных эквивалентных напряжений, развивающихся в опасных сечениях труб (узлы 1 и 10), можно видеть (рис.3), что увеличение угла изгиба трубы приводит к наиболее эффективному снижению уровня напряжений в трубах, имеющих дополнительный изгиб в плоскости трубы (т.е. вариант I).
        Отдавая предпочтение этому варианту изгиба труб следует отметить и его недостатки:
        1. Размещение изгиба в сторону рабочего пространства доменной печи вызывает незначительное уменьшение ее объема. Однако это уменьшение несравнимо с приростом объема шахты печи при переходе от традиционной конструкции (кожух-холодильник-футеровка) к крупногабаритным охлаждаемым модулям. При традиционной конструкции толщина стенки шахты составляет 1.4-1.1 м, а в случае применения крупногабаритных модулей - 0.4-0.47 м.
        2. Изгиб труб в сторону рабочего пространства может вызывать увеличенный абразивный износ трубы в месте дополнительного гиба. Однако, как показывает опыт [3], при разрушении слоя бетона над трубами охлаждения, их поверхность покрывается слоем гарнисажа, который предохраняет трубы от абразивного износа шихты.
        3. Увеличение трудозатрат при монтаже труб с изгибом в плоскости трубы (вариант I) в сравнении с трубой, имеющей дополнительный изгиб, расположенный в плоскости, параллельной плоскости кожуха модуля (вариант II). Это связано с тем, что при несовпадении осей отверстий в кожухе и трубе неизбежен подгиб трубы. При варианте I выводы труб через кожух теряют свою параллельность, что затрудняет их монтаж на кожухе модуля.



        Однако изготовление рассматриваемых конструкций из толстостенных труб более технологично, безусловно, в варианте I.






ЗАКЛЮЧЕНИЕ

        1. Дополнительный изгиб толстостенных труб в средней их части позволяет значительно уменьшить напряженное состояние труб в местах их жесткого крепления (сваркой) к кожуху крупногабаритных модулей. При этом появляется возможность увеличения длины труб охлаждения до 2.0 м и более, что требует изготовления меньшего количества отверстий в кожухе, являющихся местами концентраций напряжений. Этим обеспечивается увеличение газоплотности кожуха и надежность его работы.
        2. С позиций обеспечения высокой жесткости труб охлаждения по отношению к воздействиям движущейся шихты и снижения напряженного состояния труб предпочтительным является вариант их изгиба в средней части с углом до 8° в плоскости скобы.


БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

        1. Чеченев В.А. К вопросу о рациональных параметрах труб охлаждения в конструкции крупногабаритных модулей шахт доменных печей (сообщение 1) // Теория и практика металлургии. -1998. - №1. - С.56-58
        2. Upper Shaft liming repair technique extends campaign life at KaShima Works / K.Sato, S.Hara, Y.Kajiwara, J.Kamiya // Steel Times. -1987. - №12. - P.625-626.
        3. 3. Опыт применения крупногабаритных охлаждаемых модулей на доменных печах / С.Т.Плискановский, Е.А.Царицын, В.А.Чеченев и др. // Сталь. -1997. - №2. - С.9-13.