Расчетная оценка причин образования трещин в кожухе воздуховода горячего дутья

Аннотация

Воздухонагреватель доменной печи имеет металли­ческий корпус, футерованный изнутри огнеупорным кирпичом. Технологический процесс предполагает цик­лическое изменение температуры газов внутри нагре­вателя от 400 до 1200^оС с длительностью цикла 3 часа. После определенной наработки в металлическом корпусе появляются трещины. Внутренне давление в корпусе невелико, но трещины тем не менее представляют опасность, поскольку поток горячего (1200^оС) обогащен­ного кислородом воздуха из трещины может повредить окружающие конструкции. Способы борьбы с трещинами зависят от механизма их образования. В качестве воз­можных механизмов рассматривались нескомпенсиро­ванные силы от теплового расширения всей конструкции в целом, вибрации и термические напряжения от локальной неравномерности нагрева кожуха.

Наблюдаемые трещины имеют различную ориента­цию и в ряде случаев расположены достаточно близко друг к другу. Такая картина характерна для тепловых трещин и не характерна для трещин, вызванных механи­ческими нагрузками и/или вибрациями. Расчетный ана­лиз показал, что наблюдаемая неравномерность темпе­ратуры (весьма малая на наружней поверхности кожуха) может быть причиной появления термоусталостных трещин. Фрактографические исследования подтвердили термоусталостный характер трещин. В качестве воз­можной меры борьбы рассмотрено создание 2-слойного кожуха, оценена эффективность такого решения.