4.1.7.1. Каркасы

Металлический каркас предназначается для обвязки кожуха печи или футеровки, для создания прочности, для крепления гарнитуры печи (заслонки окон, механизмов печи, горелки, форсунки и т. д.), а также для противостояния температурным расширениям кладки и направления их в сторону температурных швов.

По конструкции каркасы подразделяют на жесткие и подвижные (рис. 136). Жесткий каркас представляет собой монолитное строительное сооружение. Подвижный каркас благодаря отпуску связей дает возможность расширению кладки при нагревании. Однако в настоящее время подвижный каркас печи почти не применяют потому, что отпуск связи практически невозможно выполнить в точном соответствии   с  температурным   расширением  кладки. Под действием собственной массы и высокой температуры свод дает распор. Точно рассчитать силу распора трудно, так как приходится учитывать расширение кладки свода под влиянием температуры. Приближенная сила распора может быть определена, согласно схеме (рис. 137), по формуле:

где R — распор свода, Н; к — коэффициент увеличения силы R в зависимости от температуры; Р — сила тяжести свода по длине

между стойками, Н; а — центральный угол свода.

Сила распора увеличивается с повышением температуры печи. Значение коэффициента к в зависимости от температуры свода:

Элементы стального каркаса рассчитывают по допускаемому напряжению  на  разрыв,   не превышающему установке печи в сейсмичных районах страны увеличивают прочность каркаса на сейсмичность.

Расчет каркаса. Пятовые балки, стойки и верхние связи определяют расчетом. Момент сопротивления пятовой балки рассчитывают по формуле

где Wu. б — момент сопротивления пятовой балки, см3; / — расстояние между стойками каркаса, см.

Конструкцию пятовой балки выбирают по рис. 138 и определяют номер профиля по найденному моменту сопротивления.

Момент сопротивления боковой стойки определяют по формуле:

где И^ст — момент сопротивления боковой стойки, см3; hx — расстояние от нижней связи до пяты, см; h2 — расстояние от пяты свода до верхней связи, ем.

По найденному моменту сопротивления находят номер профиля.

Для боковых профилей стоек, изображенных на рис. 136, даны три типа решений:

а) установка стойки на фундаменте печи;

б) то же с заделкой нижнего ее конца в фундамент и местной армировкой

края фундамента;

в) установка стойки с нижней балкой.

Сечение верхней связи рассчитывают по формуле:

В качестве связи для жесткого каркаса выбирают угольник или полосу; для подвижного — можно взять круглую. Продольные связи должны быть проложены над сводом также высоко, как и поперечные. В длинных печах во избежание изгиба продольных связей рекомендуется прокладывать их над поперечными.