Литейные напряжения в холодильниках

В доменном производстве постоянно применяют плитовые холодильники с залитым кирпичом. Конструкцию этих холодильников выбирали, как правило, не учитывая особенности чугунного литья. Например, в подавляющем большинстве случаев применяют холодильники рамной конструкции с островной заливкой кирпича (рис. 35). В этой конструкции холодильник обрамлен сплошной рамой, а отдельные участки заливного кирпича заключены в чугунный пояс. Результаты наблюдений показывают, что в ребрах и основной плите таких холодильников часто появляются трещины сразу после извлечения из литейной формы. Число трещин возрастает в процессе монтажа холодильников и это часто приводит к выходу их из строя в первые месяцы после пуска печи. После длительной эксплуатации в печи у холодильников данной конструкции можно наблюдать множество глубоких трещин и отвалившихся в результате растрескивания ребер участков.

Растрескивание холодильников с островной заливкой кирпича можно легко объяснить. При затвердевании чугуна в литейной форме происходит его усадка примерно на 1%- Огнеупорные кирпичи окружены с четырех сторон чугунными ребрами. В результате усадки затвердевшего чугуна и несжимаемости кирпичей в ребрах и плите холодильника возникают растягивающие напряжения. Величины литейных напряжений в холодильниках доменных печей были определены в ЦНИИТмаше и институте «Гипросталь». Метод замера состоял в наклейке на поверхность отлитого холодильника датчиков электрического сопротивления с последующей вырезкой участков с датчиками и определением изменения их сопротивления. Изменение сопротивления пересчитывали в деформацию и отсюда определяли величины литейных напряжений. Результаты опытов показали, что в ребрах холодильников растягивающие напряжения достигают 34 кгс/мм2, что вызывает неизбежное растрескивание холодильников.

Таким образом, рамная конструкция холодильников с островной заливкой кирпича совершенно не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к литью, и не рекомендуется к применению.

В связи с этим были предложены конструкции ребристых плитовых холодильников без залитого кирпича. В холодильниках такого типа (рис. 36) литейные напряжения от стесненной усадки практически не возникают, или, как показали результаты проведенных замеров, близки к нулю. Следовательно, ребристые холодильники без залитого кирпича являются весьма термостойкими. Холодильниками такого типа оборудованы заплечики нескольких доменных печей. Эти холодильники без замены работают более 10 лет.

Хорошие результаты даст и установка ребристых холодильников без залитого кирпича в шахтах доменных печей.

Так как кирпич в процессе работы печи из холодильников выпадает, целесообразно применять ребристые холодильники без залитого кирпича. Особенно это относится к доменным печам, работающим на рудах, содержащих цинк. В этом случае пары цинка откладываются в порах кирпича, залитого в холодильник; конденсированный цинк со временем окисляется, увеличивается в объеме и «распирает» холодильник. Цинк чаще всего также откладывается в микротрещинах холодильника, являясь своеобразным клином.

Таким образом, с точки зрения авторов и многих доменщиков в заплечиках и шахте нужно устанавливать ребристые плитовые холодильники без залитого кирпича. Однако потребуется, по-видимому, некоторое время, чтобы этот вывод получил общее признание. Некоторые доменщики склонны считать, что в холодильники шахты обязательно должен быть залит кирпич для лучшего удерживания гарниссажа. Считаясь с этим, можно рекомендовать решение, представленное на рис. 37. Здесь предусмотрены лишь горизонтальные ребра (без вертикальных перемычек, сообщающих холодильникам ненужную жесткость). Кирпич залит в холодильники между этими ребрами. Чтобы устранить литейные напряжения, возникающие в результате усадки чугуна, между ребрами и заливаемыми кирпичами укладывают прокладки из листового асбеста. Усадка происходит за счет уплотнения этих компенсационных прокладок. Литейные напряжения в таких холодильниках не превышают 4—6 кгс/мм2.