Трещиностойкость кожухов шахты доменных печей

• Автор: Матвеюшкин, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 151 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ В

КОЖУХАХ ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ.

1.1 Эксплуатационные нагрузки и воздействия

1.2 Изготовление и ремонт кожухов доменных печей

1.3 Анализ повреждаемости кожухов доменных печей

1.3.1 Работа футеровки и холодильников кожухов шахты

доменных печей.

1.3.2 Повреждения кожухов доменных печей

1.3.3 Дефектность сварных соединений металлических конструкций.

1.4 Напряженнодеформированное состояние кожухов доменных печей.

1.5 Эксплуатационные свойства сталей, применяемых при изготовлении кожухов доменных печей.
1.6 Обзор инженерных методов расчета металлических конструкций
1.7 Цели и задачи исследований
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ЭКСПЛУАТАЦИИ И ВЛИЯНИЯ ПЕРЕГРЕВОВ НА КИНЕТИКУ НАПРЯЖЕННО ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ КОЖУХОВ ШАХТЫ ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ
2.1 Экспериментальное исследование температурного режима эксплуатации кожухов доменных печей.
2.1.1 Методика экспериментального исследования
2.1.2 Результаты экспериментального исследования
2.1.3 Анализ распределения температурных полей по
кожухам доменных печей
2.2 Распределениенапряжений и деформаций в пластине при локальном нагреве.
2.2.1 Температурные напряжения в пластине.
2.2.2 Остаточные напряжения и деформации в пластине после перегрева.
2.3 Распределение напряжений в оболочке, моделирующей кожух шахты доменных печей
2.3.1 Назначение расчетной схемы и расчетных температурных нагрузок.
2.3.2 Распределение температурных напряжений в оболочке, в области локального нагрева.
2.3.3 Остаточные напряжения в оболочке после перегрева
2.4 Выводы по главе.
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ СТАЛЕЙ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ КОЖУХОВ ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ
3.1 Исследование свойств стали ВСтЗсп после эксплуатации кожухов доменных печей
3.1.1 Изменение свойств стали кожуха по высоте шахты доменной печи.
3.1.2 Влияние деформационного старения на сопротивление хрупкому разрушению стали ВСтЗсп
3.1.3 Сопротивление разрушению образцов из основного металла и металла шва сварного соединения кожуха шахты доменной печи

3.2 Определение критического коэффициента интенсивности
напряжений по результатам ударных испытаний
3.3 Исследование влияния теплового охрупчивания и деформационного старения на свойства стали Г2С
3.4 Выводы по главе.
ГЛАВА 4. МЕТОДИКА ЙЦЕНКИ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ КОЖУХОВ ШАХТЫ ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ В ЭКСПЛУАТАЦИОННОМ ДИАПАЗОНЕ ТЕМПЕРАТУР
4.1 Назначение расчетных параметров для оценки трещиностойкости кожухов шахты доменных печей.
4.2 Методика оценки трещиностойкости кожухов шахты доменных печей.
4.3 Рекомендации по определению критической длины трещин
и трещиноподобных дефектов сварки.
ОБЩИЕ ВЫВЙДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ


На доменной печи 8 ММК объемом м3 при остановке на капитальный ремонт второго разряда срок эксплуатации после капитального ремонта первого разряда составил 6 лет и 2 месяца имелись следующие повреждения кожуха шахты горизонтальная трещина протяженностью 3,5 м с выпучиванием кожуха у трещины до 0 мм и три вертикальных протяженностью от 1 до 1,5 м. В работе 1 представлены данные по авариям доменных печей, связанные с прогарами и разрывами кожухов на период с по год. Установлено, что в случаев зона расположения разрыва и трещин приходится на заплечики, и в случаев на шахту. Учитывая вышеперечисленное, а также то, что основными эксплуатационными требованиями, предъявляемыми к кожухам доменных печей, являются прочность и герметичность, возникает необходимость в экспериментальном исследовании действительной работы и усовершенствовании методики оценки трещиностойкости металлических конструкций применительно к кожухам шахты эксплуатируемых доменных печей, работающих при высокотемпературных запроектных воздействиях и локальных перегревах, что является целью настоящей работы. ГЛАВЛ 1. Внутреннее давление газовой среды и механическое давление шихтовых материалов определяется технологическим режимом, который состоит из режима дутья, режима загрузки, шлакового режима и теплового режима. Режим дутья и режим загрузки определяют принцип противотока в доменной печи встречное движение материалов и газов в печи, при котором должна обеспечиваться максимальная интенсивность плавки. Давление внутри кожуха может быть низким 0, 0, МПа, повышенным 0, 0, МПа, высоким 0, 0,МПа, кроме этого, избыточное давление в кожухе может достигать 0,5 МПа. Дчя обеспечения оптимального режима плавки при верно выбранном режиме дутья и загрузки печи перепад давления газов между фурмами и колошником в зависимости от объема печи составляет 0 0 кПа. Указанные пределы перепада давления газа составляют давления столба шихтовых материалов на уровне фурм при отсутствии воздействия сил трения, что подтверждается исследованиями по изучению работы доменных печей Серовского металлургического завода . По результатам исследований установлено что, принимая за 0 вес шихты загруженной в печь, от этого веса уравновешивается газовым потоком, а составляют силы трения. Термическое расширение футеровки создат значительные нагрузки на кожух, величины которых достигают 1,0 2,0 МПа. Особенно высоки они в районе фурменных приборов, где происходит горение кокса. Как показывает опыт эксплуатации доменных печей, при верно выбранном решении конструкции огнеупорных слоев печи и системы охлаждения, напряжения, вызванные ростом кладки, существенного влияния на повреждаемость кожуха не оказывают. Следует отметить, что в процессе эксплуатации печи происходит изменения в характере и виде нагрузок, которые необходимо учитывать при эксплуатации кожухов доменных печей. Так, износ огнеупорной кладки ведет к снижению уровня напряжений от ее термического расширения, и в то же время возникают температурные воздействия, которые проявляются в виде прямого нагрева кожуха при продувах футеровки и отказе холодильников печи. Согласно 7, при нагреве кожуха доменной печи до температуры свыше 0 С необходимо немедленно принять меры по ее снижению, с проведением технического освидетельствования кожуха на участке перегрева. Обзор работ , показал, что в опубликованных данных отсутствуют сведения о фактическом распределении температур по поверхности кожухов в зоне перегрева, а в нормативнотехнической и методической документации по эксплуатации доменных печей 7, 9 отсутствуют практические рекомендации по оценке опасности возможных высокотемпературных перегревов. Статические нагрузки от оборудования, воспринимаемые кожухом, необходимо учитывать при конструктивных решениях доменных печей в случае передачи нагрузки от колошника, загрузочного устройства и наклонного газоотвода, непосредственно на кожух печи рис. Начиная с х годов прошлого века, разработаныи применяются конструктивные решения печей, при которых нагрузка от колошника и загрузочного устройства передается на колонны печи или здания цеха рис. В этом случае кожухом воспринимаются только нагрузки от газоотвода. Основные типы конструктивных решений доменных печей представлены на рис. Рис.