Pereții cuptoarelor și bolțile

Pereții cuptoarelor sunt realizați din cărămizi ignifuge sau asamblați din blocuri de cărămizi pregătite în prealabil. Forma și dimensiunile standard ale cărămizilor sunt prezentate în figura 89, iar poziția lor în zidărie în figura 90.Forma și dimensiunile cărămizilor refractareÎn unele cazuri, sunt utilizate cărămizi de forme și dimensiuni speciale. Punctul cel mai slab al zidăriei refractare este reprezentat de rosturi, astfel încât acestea trebuie să fie cât mai subțiri posibil. În funcție de grosimea rosturilor, se disting următoarele categorii de zidărie — deosebit de îngrijită (1 mm), îngrijită (2 mm), obișnuită (3 mm), moloz (5 mm). Rosturile se umplu cu mortare refractare (sau mertels), iar mortarele groase se folosesc în cazul zidăriei din moloz, semi-groase — în cea obișnuită și lichide — în cea temeinică. întrucât scopul mortarelor în zidăria pereților cuptoarelor metalurgice este doar de a etanșa rosturile, dar nu și în legarea zidăriei, pentru a asigura rezistența și durabilitatea întregii mase a zidăriei este necesară legarea rosturilor (Fig. 91) și fixarea cu armături metalice. Rosturile verticale transversale se leagă prin deplasarea cărămizilor din rândul superior cu 1/2 sau 1/4 de cărămidă față de cel inferior. Îmbinările verticale longitudinale sunt legate prin alternarea înălțimii zidăriilor din rândurile de pompare și de lingură (a se vedea Fig. 90). Poziția cărămizii în zidăriePereții de o cărămidă se așează numai cu rânduri de pompare. În colțurile pereților, pentru a obține o îmbrăcare corectă, se folosesc cărămizi parțiale egale în lungime cu 3/4 și 1/2 dintr-o cărămidă întreagă.

Grosimea pereților este determinată în principal de calculul termic al cuptorului și de dimensiunile acestuia. Dacă grosimea pereților este mică, pierderea de căldură va fi mai mare și rezistența constructivă a cuptorului este scăzută, dar dacă grosimea pereților este mare, costul și greutatea zidăriei vor crește semnificativ. Acest din urmă aspect este nedorit în special pentru cuptoarele discontinue, atunci când consumul de căldură pentru încălzirea cuptorului este determinat de masa acestuia.

Ziduri de zidărie cu colțuri la grosimea pereților

Pereții cuptoarelor de încălzire sunt verticali, pereții cuptoarelor de topire — verticali numai din exterior, iar în interior înclinați cu îngroșare în partea inferioară (pentru a crește rezistența și durata de viață).

Partea din față a peretelui care dă spre spațiul de lucru trebuie să fie așezată numai cu cărămizi întregi, deoarece rezistența la zgură a suprafeței cărămizii întregi este mai mare decât cea a celei sparte. Pentru a proteja materialul refractar de acțiunea zgurii de cenușă și a gazelor, materialul refractar este acoperit cu un strat refractar, care nu numai că mărește durata de viață a zidăriei, dar îi conferă și o rezistență mecanică mai mare și etanșeitate la gaze. Uneori, acoperirea este aplicată și pe suprafața exterioară a pereților.

Pentru a compensa dilatarea pereților în timpul încălzirii în zidărie se realizează rosturi de temperatură. Valoarea medie totală a rosturilor de temperatură pe 1 p. m de zidărie trebuie să fie pentru argilă refractară de 5-6 mm, pentru dinas de 10-12 mm, pentru magnezit de 8-10 mm. Pentru a evita infiltrațiile de aer și scurgerile de gaze, rosturile de temperatură sunt de obicei umplute cu masă refractară ușor umezită.

De obicei, pereții de zidărie ai cuptoarelor de încălzire sunt realizați din șamotă. Pentru cuptoarele de topire, pe lângă cărămizile de argilă refractară, se utilizează dinas, magnezit și magneziu cromat.

În pereții cuptoarelor se fac întotdeauna găuri — ferestre de lucru și de vizualizare, găuri pentru arzătoare și duze etc. Acestea trebuie să fie făcute astfel încât să nu slăbească zidăria și să nu rupă etanșeitatea. În acest scop, deschiderile ferestrelor sunt blocate cu un arc sau cu bare speciale, iar cadrele metalice ale ferestrelor și obloanele sunt fixate pe rama cuptorului.

Bolțile cuptoarelor metalurgice sunt realizate în principal sub formă de arcuri — bolți arcuite — sau sub formă de plăci orizontale — bolți suspendate plate. Bolțile în arc sunt utilizate în cuptoarele mici, cu o lățime de maximum 4 m, deoarece, sub acțiunea greutății proprii și a temperaturii ridicate, o boltă în arc oferă o spațiere mare (componenta orizontală a forței pe suport). Cu cât distanța este mai mare, cu atât bolta este mai plată. La proiectare, ridicarea bolții, adică raportul dintre brațul bolții și lățimea cuptorului, este de obicei stabilită la 1/10-1/12.

Un calcul aproximativ al distanței (N/m din lungimea bolții) poate fi efectuat conform schemei prezentate în Fig. 92. În acest caz, dilatarea orizontală (într-un cuptor rece) este H = K cos (α/2), dar cum K este Gg/2sin (α/2), unde G este masa a 1 m din lungimea bolții, H = Gg/2 ctg(α/2).

Schema de calcul a distanței dintre bolțile arcului

Pe măsură ce temperatura cuptorului tп forța de distanțare Ht crește în comparație cu forța de proiectare, care poate fi luată în considerare prin coeficienți corespunzători (Ht= mH):

tabel

Grosimea bolții depinde de lungimea întinderii și de temperatura cuptorului. Pentru cuptoarele mici cu lățimea de până la 1 m, grosimea bolții de zidărie cu izolație termică este de 230-380 mm, iar pentru cuptoarele mari cu lățimea de peste 3,5 m, grosimea bolții de zidărie este de 450-500 mm.

Metode de zidire a bolții arcuite

Bolțile sunt realizate din cărămizi cu pană sau dintr-o combinație de cărămizi cu pană și cărămizi drepte. Zidăria poate fi așezată în două moduri — în inele separate sau prin încleștare (fig. 93). În prima metodă, cărămizile sunt așezate în rânduri de-a lungul cuptorului. Acest lucru permite inelelor individuale să se extindă independent și permite repararea mai rapidă a bolții. În a doua metodă, toate cărămizile bolții sunt legate între ele. Construcția bolții este mai rezistentă, dar mai greu de reparat.

Pentru bolta în arc, se ridică un cofraj pe o pernă. Elementele de susținere ale bolții, tocurile acesteia, se sprijină fie direct pe pereții longitudinali ai cuptorului, fie pe canale (grinzi sub picioare) amplasate pe pereți. Tocurile pot fi tăiate din cărămizi normale sau din cărămizi cu forme speciale. Zidăria bolții trebuie să se potrivească bine cu tocurile în funcție de raza bolții. Utilizarea canalelor pentru susținerea bolții ușurează pereții de sarcina de distanțare, prin care forța de distanțare este transferată cadrului cuptorului. În plus, utilizarea canalelor previne bombarea bolții atunci când cuptorul este încălzit, deoarece prin eliberarea șuruburilor cadrului atunci când cuptorul este încălzit, bolta poate fi lăsată să se extindă liber în direcția transversală. Suportul bolții pe canale este utilizat în principal în cuptoarele de topire. Pentru a asigura dilatarea termică a bolții în direcția longitudinală, aceasta este alcătuită din secțiuni individuale cu o lungime de 3-7,5 m, cu spații de 40-60 mm între ele.

Uneori, cuptoarele sunt construite cu o boltă în arc detașabilă formată din una sau două secțiuni. În acest caz, călcâiele bolții sunt sprijinite pe un cadru rigid turnat sau sudat. Bolțile sferice detașabile sunt utilizate, de exemplu, în cuptoarele cu arc pentru recuperarea oxidului de nichel. Această construcție permite înlocuirea rapidă a bolții în caz de ardere. Pentru a crea o etanșare mai etanșă, se utilizează uneori o garnitură de nisip, al cărei interior, atunci când bolta este coborâtă, este acoperit cu proeminențe speciale realizate la călcâi.

Bolțile suspendate plate sunt utilizate pe scară largă pentru cuptoarele de încălzire și topire cu o lățime de deschidere mai mare de 4 metri. Într-o boltă suspendată, cărămizile sau secțiunile realizate din cărămizi sunt suspendate de grinzile transversale ale cadrului cuptorului cu ajutorul ancorelor și suporturilor din oțel. Principalele avantaje ale bolții suspendate sunt următoarele

  1. pereții cuptorului nu suportă sarcina bolții;
  2. nu este nevoie de cofraje pentru construirea bolții;
  3. bolta poate fi reparată fără oprirea furnalului;
  4. lățimea cuptorului sau întinderea poate fi considerabilă;
  5. Bolta nu necesită zidari cu înaltă calificare. Cu toate acestea, construcția unei bolți suspendate consumă mult metal.

Variante constructive ale bolților suspendate din cărămizi turnate

Figura 94 prezintă construcția unei bolți suspendate plate realizată din două tipuri de cărămizi turnate. Dezavantajul unei astfel de bolți este formarea de goluri între cărămizi ca urmare a contracției materialului în timpul utilizării. Pentru etanșarea bolții se pot utiliza placări și umpluturi refractare.

Secțiune de boltă suspendată a unui cuptor de reflecție

În cuptoarele de topire, pentru a obține o etanșeitate mai mare, se utilizează o boltă combinată de susținere și suspendare. În acest caz, bolta este asamblată din blocuri de suspensie astfel încât acestea să formeze un arc. Distanța parțial păstrată contribuie la etanșarea rosturilor dintre blocuri. Blocurile sunt asamblate din cărămizi individuale pe plăci de oțel (fig. 95).

Materialele pentru bolțile cuptoarelor pot fi argilă refractară, dinas, magnezit, magneziu cromat. Argila refractară se utilizează numai la temperaturi în cuptor care nu depășesc 1300°C, deoarece la temperaturi mai ridicate rezistența sa mecanică este redusă semnificativ. Magneziul are o rezistență termică scăzută și o conductivitate termică ridicată, astfel încât, pentru a evita fisurarea cărămizilor din cauza încălzirii neuniforme și a pierderilor mari de căldură, bolta de magneziu din exterior trebuie acoperită cu izolație termică. Atunci când se alege un material pentru boltă, trebuie să se țină seama nu numai de regimul de temperatură al cuptorului, ci și de compoziția chimică a zgurii, precum și de praf și cenușă (atunci când se utilizează combustibil pulverizat).

Data ultimei actualizări: 7-21-2024