Футеровка печи состоит из пода, стен и свода

Фундаменты защищают от действия высоких температур (максимальная температура не выше 200 °С).

Каркас печи возводят на фундаменте. Назначение каркаса — воспринимать усилия, возникающие от массы металла или другого материала, находящегося в печи, футеровки печи и других эле­ментов, которые крепятся на каркасе.

Каркас печи может быть стационарным (например, у вагранки) и нестационарным (индукционный миксер барабанного типа). Конструкция каркаса зависит от типа печи. При применении жесткого каркаса (рис. 72) в кладке печи оставляют температурные швы для ком-
пенсации температурного расширения кладки. Жесткий каркас заставляет кладку расширяться в сторону температурного шва. Подвижные каркасы, имеющие не жесткие, а регулируемые болто-
вые связи, практически не применяют на печах литейного Производства.

Рис. 71. Схема фундамента печи

Каркасы печей с арочным сводом

 

 

/ — анкерные болты: 2 опоры, 3- консоль; 4 - подошва

 

 

Рис. 72. Схема жесткого каркаса печи:

Рис. 73, Схема узла арочного свода / — фундамент; 2 — поперечная стяжка; 3 — продольная балка; 4 — подпятовая балка

На рис. 73 изображены подпятовая балка 2 и стойка 1,

где сила Р, возникающая от действия свода 3, направлена пер­пендикулярно к плоскости пятового кирпича. Эта сила может быть разложена на вертикальную силу Р, действующую на кладку стенки 4 печи, и на силу Я, действующую на каркас. При нагреве кирпич расширяется, и вследствие этого создается дополнитель­ная сила.Чтобы учесть это обстоятельство, величину Н умножают на эмпирический коэффициент к. Коэффициент к зависит от сред­ней температуры нагрева свода. При I = 900 °С к = 2; при I = - 900-И200 °С к = 2,5; при I = 1200 °С к = 3. Для восцриятия и передачи на каргрс распорной силы арочного свода служат под-пятовые балки. В высокотемпературных (например, мартеновских) печах их изготовляют водо- или пароохлаждаемыми. Подпятовую балку рассчитывают как балку, равномерно нагруженную по длине на двух опорах по концам. Стойки каркаса рассчитывают на изгиб. Поперечные связи рассчитывают на разрыв.

Современные плавильные индукционные печи — барабанного или тигельного типа. Их каркасы испытывают более сложные на­грузки, чем каркасы стационарных печей.

Рис. 74. Каркас барабанной индукционной печи

А-А

 

Рис. 75. Каркас тигельной индукционной печи *

В печи барабанного типа барабан 5 выполнен из низкоуглеродистой стали (рис. 74). Фланцы 6, 8 предназначены для присоединения индукторов. Ко­роба 2, 4 являются каркасами сливного и заливного сифонов. Ба­рабан приварен к двум торцевым стенкам 9, на каждой из кото­рых расположены ободья /, 10 для поворота барабана вокруг своей оси на катках 7. Окно 3 для скачивания шлака расположено на барабане. Каркас испытывает сложные механические нагрузки. Масса жидкого металЛа, футеровки, сифонов и индукторов дейст­вует через ободья на катки. Температура каркаса местами дости­гает 300 °С. Во всех положениях печи каркас должен сохранять жесткость и тем самым обеспечивать нормальные условия работы футеровки печи.

На рис.. 75 показан каркас тигельной печи вместимостью до 60 т чугуна. В каркас вмонтирован набивной кварцитовый тигель с индуктором и магнитопроводами. При наклоне печи каркас повррачивается вокруг оси / за счет двух гидравлических цилинд­ров, шарнирно соединенных с цапфами 5. Каркас состоит из ниж­ней опорной рамы 4, верхней рамы-площадки 3 и стоек 6. На двух средних усиленных стойках укреплены цапфы. К верхней раме приварен каркас сливного носка 2. Вся конструкция цельно­сварная. В процессе наклона печи конструкция каркаса испыты­вает сложные механические нагрузки. Масса каркаса достигает 40 т. Общая масса наклоняемой печи, включая жидкий металл, футеровку, индуктор и магнитопроводы, достигает 100 т.

Учитывая тяжелый режим работы каркаса, его после изготов­ления испытывают на механическую прочность с пятикратной на­грузкой по массе. Каркас загружают балластом и на специальном стенде поворачивают в рабочее положение вокруг оси 1 и воз­вращают в исходное положение. Так повторяют несколько раз. {футеровка любой печи должна быть прочной, плотной и дол-

говечной. Эти качества футе­ровки определяются двумя ре­шающими факторами: правиль­ным подбором материалов и хорошим качеством выполне­ния работ.

Рис. 76. Способы укладки кирпича: а — на плашку; б — на торец; в — на реб­ро; г — ложковая; д — тычковая

При изготовлений простой кирпичной или фасонной клад­ки требуется тщательное выпол­нение работ, перевязка швов и соответствующая толщина швов между кирпичами или фасонны­ми изделиями. В зависимости от толщины швов кладку подразде­ляют на несколько категорий.

Особо тщательно выкладывают ванны плавильных печей с толщиной шва 1 мм. При необходимос­ти кирпич предварительно подгоняют. Однако тесаной поверхно­стью кирпич нельзя класть в сторону рабочего пространства печи.

В большинстве случаев кирпичи укладывают на плашку, но в подах и сводах часто кладут на ребро и на торец (рис. 76). Различают кладку кирпича ложковую, когда кирпичи уклады­ваются в ряду длинной стороной параллельно плоскости стены, и тычковую, когда кирпичи укладываются в ряду длинной сто­роной перпендикулярно к плоскости стены. Температурные швы между кирпичами, как правило, перевязывают. Перевязку тем­пературных швов осуществляют, смещая кирпичи последующего ряда по отношению к предыдущему на 7₂, ^г/4 ^{и 3/4} кирпича. Огне­упорный слой с изоляционным слоем обычно не перевязывают. Как правило, для крепления изоляционного слоя делают напуски огнеупорного кирпича через 4—8 рядов.

Футеровка печи состоит из пода, стен и свода.

Под печи выкладывают чаще всего на стальные листы, опирающиеся на подподовые балки, или прямо на фундамент. Зазор между подом и фундаментом, образуемый с помощью под-подовых балок, оставляют для того, чтобы обеспечить циркуля­цию воздуха во избежание перегрева низа пода и верха фунда­мента. Под всегда делают многослойным. Нижние слои, называе­мые выстилкой, выкладывают из теплоизоляционного кирпича и низких сортов огнеупорного кирпича, а верхние слои — из огнеупорного. При кладке пода обеспечивают тщательную пере­вязку швов. Ряды кирпичей кладут вперемежку — то на плашку, то на ребро; самый верхний ряд кладут всегда на ребро. Такая кладка лучше противостоит механическим воздействиям, испыты­ваемым поверхностью пода (см. приложение 11).

Футеровка индукционной канальной печи с отъемными индук­ционными единицами —- наиболее сложная. На рис. 77 изображена футеровка нижней части барабанной индукционной печи с отъемными индукционными единицами. Печь имеет металлический ци­линдрический каркас 4. В нижней части печи установлены две водоохлаждаемые рамы 2 с фланцами, к которым крепятся отъем­ные индукционные единицы.

Мундштучное отверстие 1 сообщается е внутренней полостью индукционных единиц. Внутреннюю полость ванны футеруют корундовым кирпичом 6, 7. Следующие слои 3 й 5 футеруют высокоглиноземистым кирпичом. Затем идет слой шамотного кир­пича 8 и легковесного кирпича 9. Мундштучное отверстие футе­руют заливной или набивной корундовой массой 12. Пространство между водоохлаждаемой рамой и каркасом уплотняют корундо­вой массой И. Для удержания футеровки над мундштучными от­верстиями устанавливают «мосты» из специального мостового ко­рундового кирпича 10. Эти мосты, действуя подобно плоскому своду, воспринимают массы футеровки и предохраняют мундштуки от разрушения. Между мундштуками устанавливает также мост из корундового кирпича 13 для предохранения мундштуков.

Стены печи выкладывают из кирпичей на плашку. Стены делают многослойными; внутренний слой — огнеупорный, наруж­ный— теплоизоляционный. Промежуточные слои состоят из легко­весного огнеунора или огнеупорного кирпича низких сортов. В стенах печей имеются отверстия: рабочие и смотровые окна, отверстия для горелок и форсунок и т. д. Эти отверстия не должны ослаблять кладку. Для этого вокруг отверстий изоляционный кирпич не выкладывают, а напускают до кожуха огнеупорный кирпич. Окна перекрывают арками или специальными плитами. С наружной стороны рабочие окна армируют рамами (в плавиль­ных печах водоохлаждаемыми). Стены нагревательных печей де­лают вертикальными, а плавильных — наклонными к наружной стороне с целью увеличения их стойкости. При кладке стен печей, так же как и при кладке пода, вертикальные швы перевязывают.

Своды печей выполняют в виде арок и плоских пере­крытий. Плоские своды делают подвесными. Своды широких пе­чей делают плоско подвесными. Арочные своды набирают из пря­мых и клиновых кирпи­чей, а плоские — из спе­циальных кирпичей, ко­торые можно подвеши­вать. Арочные своды опираются на пятовый кирпич, уложенный на подпятовую балку, во­спринимающую распор­ное усилие и передающую это усилие на каркас

 

Рис. 77. Футеровка нижней части барабанной индукцион­ной печи

. На некоторых печах устанавливают съемные своды (например, на дуговых печах); такие своды опира­ются на металлическую раму. Своды высокотемпературных печей кладут насухо, и после окончания кладки швы уплотняют, под­сыпая порошок, изготовленный из сводового материала.

Температурные швы предусматривают для компенсации расши­рения кладки при нагреве. При проектировании футеровки печей для различного материала кладки на 1 м кладки в зависимости от свойства огнеупорных материалов принимают следующие тол­щины температурных швов (мм): шамотной 5—6, динасовой 12— 16, магнезитохромитовой и хромомагнезитовой 14—18 и т. д. При многослойной футеровке температурные швы располагают вразбежку по толщине кладки. По высоте стены (по вертикали) температурные швы могут быть непрерывные и вразбежку.