GB_T50567-2022  炼铁工艺炉壳体结构技术标准 2022年5月1日起实施.pdf

制作焊件中所有与焊接工艺作业指导书相关的加工方法和实 施要求，包括焊接准备、材料选用、焊接方法选定、焊接参数、操作 要求等。

2. 0. 14 蝶形封头

暖通空调设计、计算dished head

由中心具较大半径的球冠与周边较小半径的环壳以及一圆筒 体直径段组成

2. 0. 15 预组装

足检验壳体安装质量要求而进行

shell assembly

在安装工地起重机械工作范围内的平台上，将分块壳体组装 成整圈并焊接的工序。

利用起重机械将壳体安装到指定位置的统称。

2. 0. 18 间隙

壳体组对时，两钢板间的

3.0.2在正常使用情况下，高炉一代炉役的工作年限不应低于

3.0.5壳体结构应进行整体弹性应力分析。当整体弹性应力分 析不满足要求时，尚应进行局部弹塑性应力分析。使用时需要控 制变形的壳体结构，应计算变形

道焊接工程施工规范》GB50236、《钢结构焊接规范》GB50661利 《压力容器焊接规程》NB/T47015的有关规定，并应符合本标准 第10章的规定

3.0.7壳体结构的对接、T形对接与角接组合焊缝应焊透，焊缝

1高炉、热风炉、五通球壳体结构的对接焊缝应为一级。 2下降管壳体结构的横向对接焊缝应为一级，纵向对接焊缝 应为二级。 3其他壳体结构的对接焊缝应为二级。

4要求焊透的1形对接与角接组合焊缝应为一级。 3.0.8壳体结构的除锈与涂装应符合下列规定： 1钢板表面的除锈等级应符合现行国家标准《涂覆涂料前钢 材表面处理表面清洁度的目视评定第1部分：未涂覆过的钢 材表面和全面清除原有涂层后的钢材表面的锈蚀等级和处理等 级》GB/T8923.1的有关规定。高炉、热风炉、重力除尘器、粗煤 气管道壳体结构内表面除锈等级应为Sa2，外表面应为Sa2 高 2， 炉和热风炉底板应为Sa1。现场焊缝、涂层损伤处以及现场制作 的零星小构件除锈等级应为St3 2高炉、热风炉、粗煤气管道壳体内表面不应涂底漆，待安装 完毕后应根据工艺要求喷涂专用防腐和耐热涂料。重力除尘器壳 体内表面应涂一道防锈底漆。 3高炉、热风炉重力除尘器、粗煤气管道壳体结构外表面的 底漆和面漆应选用耐400℃高温的涂料。底漆宜刷涂或喷涂1道~ 3道，面漆宜刷涂或喷涂1道～2道。高炉和热风炉的底板不应涂 油漆。 3.0.9壳体结构的制作、检验、运输、安装、焊接、焊缝质量检验、 涂装、整体气密性试验、竣工验收等施工要求应符合本标准第10 章的有关规定

过程中可能同时作用的荷载按下式计算，并应按最不利者验算 强度：

de;S (4. 1. 2) 式中：S 荷载效应组合值； SGk 按永久荷载标准值Gk计算的荷载效应值； SQik按可变荷载标准值Q计算的荷载效应值,其中 SQlk为 诸可变荷载效应中起控制作用者； 可变荷载Q的组合值系数，对高炉和热风炉的壳体结 构取1.0；其他壳体结构，无风时取1.0，有风时取0.9； 对于高炉坐料工况炉料荷载参与的荷载组合，其荷载效 应组合值系数可取0.6； 一参与组合的可变荷载数。 4.1.3壳体的温度作用效应以设计温度下的许用应力抵抗，但不 应包括温差作用。 4.1.4设计热风炉炉缸段与基础连接的地脚锚栓时，应计算地震 作用效应。

高炉壳体荷载应按表4.2.1确

表 4.2.1 高炉壳体荷载

4.2.2热风炉壳体荷载应按表4.2.2确定。

表4.2.4粗煤气管道壳体荷载

风荷载、雪荷载、平台积灰荷载和平台活荷载的标准值，应 见行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的有关规定

5.1.3高炉壳体结构的钢材宜采用本标准附录B中的壳体结木

用钢材。对有效容积1200m～2000m级高炉的壳体结构，可采 用Q355C钢、Q390C钢、Q390D钢。高炉底板可采用Q355B钢。 5.1.4，热风炉炉身和炉底壳体结构的钢材宜采用Q355C钢 Q390C钢，壳体高温区段及拱顶部位宜采用Q345R钢或本标准 附录B中的壳体结构用钢材

5.1.6粗煤气管道壳体结构的钢材宜采用Q355B钢

5.1.8选用钢材中，Q355B钢、Q355C钢、Q390C钢、

管道壳体结构的钢板应逐张采用超声波检测，钢板质量等级不应 低于Ⅱ级。检测方法和评定标准应符合现行行业标准《承压设备 无损检测第3部分：超声检测》NB/T47013.3的有关规定。

5.1.10当钢板厚度不小于40mm时，沿厚度方向承受拉应力较

1.10 钢板厚度不小丁 高的部位，应选用Z向性能钢板，材质应符合现行国家标准《厚度 方向性能钢板》GB/T5313的有关规定。

5.2.1手工焊接采用的焊条应符合现行国家标准《非合

晶粒钢焊条》GB/T5117的有关规定。选用的焊条型号应与壳体 金属力学性能相适应。

5.2.2壳体焊缝的埋弧焊、电渣焊、二氧化碳气体保护焊等

丝和焊剂以及保护气体,应符合下列规定：

5.2.3自动或半自动焊接用的焊丝和焊剂

并应符合产品标准的规定。当两种不同牌号的钢材焊接时， 用与强度较低钢材适应的焊条、焊丝与焊剂。

属成分和性能相同或相近的低氢型焊条。

1普通螺栓应符合现行国家标准《六角头螺栓C级》GB/1 5780和《六角头螺栓》GB/T5782的有关规定。7 2高强度螺栓应符合现行国家标准《钢结构用高强度大六角 头螺栓》GB/T1228、《钢结构用高强度大六角螺母》GB/T1229、 《钢结构用高强度垫圈》GB/T1230、《钢结构用高强度大六角头螺 栓、大六角螺母、垫圈技术条件》GB/T1231或《钢结构用扭剪型 高强度螺栓连接副》GB/T3632的规定。高强度螺栓的预拉力设 计值和摩擦面的抗滑移系数应符合现行国家标准《钢结构设计标 准》GB 50017 的有关规

5.2.6热风炉炉缸与钢筋混凝土基础连接的锚栓可采用现行国 家标准《碳素结构钢》GB/T700中规定的Q235B钢、Q235C钢或 《低合金高强度结构钢》GB/T1591中规定的Q355B钢、Q355d 钢制成。 5.2.7炉壳常用焊接材料可按表5.2.7选用。

表5.2.7炉壳常用焊接材料

5.3.1 钢板的许用应力Sm应取下列各值中的最小值： 一 常温下规定的最小抗拉强度的1/2.4。 2 温度下钢材抗拉强度的1/2.4。 3 常温下规定的最小屈服强度的1/1.5。 温度下屈服强度的1/1.5。

5.3.1 钢板的许用应力Sm应取下列各值中的最小值： 一 常温下规定的最小抗拉强度的1/2.4。 2 温度下钢材抗拉强度的1/2.4。 3 常温下规定的最小屈服强度的1/1.5。 4 温度下屈服强度的1/1.5。 5.3.2 Q355钢、Q390钢和Q345R钢的许用应力应根据钢板 享度和设计温度按表5.3.2选用。选用符合本标准第5.1.8条 要求的其他牌号钢板时，设计指标应取相应质量等级钢板的许 用应力。

厚度和设计温度按表5.3.2选用。选用符合本标准第5.1. 要求的其他牌号钢板时，设计指标应取相应质量等级钢板目 用应力。

5.3.3焊接连接的熔敷金属的许用应力，可取钢板的许用应

.3.4采用Q235钢或Q355钢制成的锚栓，许用应力S应取屈 报强度R的1/2。锚栓的许用应力可按表5.3.4选用。

服强度R的1/2。锚栓的许用应力可按表5.3.4选用。

表5.3.4锚栓的许用应力(MPa)

表5.3.5钢材的物理性能指标

5.3.6不同温度下钢材的弹性模量可按表5.3.6采用。

M 表5.3.6钢材的弹性模量

表5.3.6钢材的弹性模量

主：中间温度的弹性模量可用线性内插入法

叉,不宜采用木字形交叉,T形交叉点的间距不应小于200mm及 3倍板厚的较大值。 6.1.5当壳体上作用有较大的集中荷载时，应在集中荷载作用处 设置加劲肋。

6.2.1高炉壳体应采用自立式结构，炉底板应支承于基墩上，周 围宜设置炉体框架。 6.2.2高炉壳体（图6.2.2）的外形尺寸应根据炼铁工艺和炉容 设计的要求确定。

t = 3. 50D 9

D 壳体的内直径（m），当为圆锥壳时，采用大端直径

6.2.4高炉壳体结构应采用大型有限元程序分析。高

构的有限元分析应包括整体弹性应力分析。当整体弹性应力分析 不满足要求时，尚应进行局部弹塑性应力分析。

合而不能准确判断其控制工况时，应分别按可能存在的不利荷载 工况组合计算，从中找出最不利内力控制值 6.2.9壳体钢板内外表面的环向热应力，可按下式验算

式中：T 环向热应力（N/mm）； E 钢材的弹性模量（N/mm）； △T 内外温差（℃）； 钢材的泊松比；

6.2.10对壳体结构开孔周边的塑性发展及应力重分布

部弹塑性应力分析时，塑性区域的扩展不应大于孔边间距的 /3。

.3.1各段壳体的连接应减少转折点，平缓变化。煤气封罩段和 户喉段之间宜采用圆弧过渡，壳体厚度可取两者的平均值。壳体 连接处水平夹角宜符合表6.3.1的要求。

表 6.3. 1 壳体连接处水平夹角

6.3.2壳体对接焊缝拼接处，内侧应对齐，当钢板厚度不同，且厚 度相差6mm以上时，外侧板应做成坡度为1：4～1：3的斜角。 6.3.3壳体开孔截面面积，对炉身段、炉腰段、炉腹段不宜超过壳 体全截面面积的55%，孔之间的净距不宜小于100mm；风口段开 孔截面面积不得超过全截面面积的80%，且两相邻法兰风口外圆 间距（图6.3.3）不宜小于200mm

图6.3.3风口法兰外圆间距 1一风口法兰：2一炉壳

6.3.4壳体开孔时除应符合本标准第6.1.3条的规定外，凡孔边 缘距现场横向焊缝不大于50mm及纵向焊缝200mm以内的孔宜 在工厂定位，现场焊接完成后切割。 6.3.5壳体现场横向焊缝在离端部100mm内不应在工厂开坡 口，应在纵向焊缝焊接完成后，横向焊缝施焊前在现场开坡口。 6.3.6炉底板厚度宜按表6.3.6采用。环板与炉缸段壳体的连接 (图6.3.6)宜采用焊透的T形对接与角接组合焊缝。环板厚度可为 炉底板厚度的2倍，宽度可取800mm，在厚度方向应做成1：4～1：3 的斜角。炉底板应平整，并应防止焊接变形，底板与水冷梁上翼缘 应采用圆形塞焊孔连接，塞焊孔直径应为底板厚度的3倍，填焊高 度应大于1/2板厚,且不应小于16mm

图6.3.6环板与炉缸段壳体的连接 1环板：2一炉底板：3一炉缸段

.3.7除环板和炉底板外，壳体宜采用同一种牌号的钢材，不宜 长用两种及以上牌号的钢材。当采用不同类别钢材相焊时，应按 标准第10章的规定进行焊接工艺评定

外燃式热风炉。 7.1.2热风炉的壳体分段应根据加热工艺的需要确定。炉缸段 壳体应采用锚栓与基础或螺栓与钢平台梁相连。 7.1.3热风炉高温区段及拱顶部位的壳体，宜选用Q345R钢或 本标准附录B中热风炉壳体用钢板，内表面应采取防止晶界应力 腐蚀的措施。

图7.1.4内燃式热风炉壳体 一炉顶段；2一炉顶直线段；3一斜线段；4一上过渡段； 5一炉身段：6一下过渡段：7一炉缸段

7.1.6外燃式热风炉蓄热室和燃烧室壳体（图7.1.6）各段的厚 度可按下列公式计算：

度可按下列公式计算：

t = 1. 00D+14

/图7.1.6外燃式热风炉蓄热室和燃烧室壳体 1一蓄热室炉顶段；2一蓄热室锥体段；3一蓄热室弧形段 4一蓄热室过渡段；5一蓄热室炉身段；6一蓄热室炉缸段 燃烧室炉顶段；8一燃烧室过渡段；9一燃烧室炉身上段 10一燃烧室炉身下段；11一燃烧室炉缸段； 12一环梁段：13一联络管

图7.1.7外燃式热风炉混风室壳体 1一炉顶段；2、3一炉身上段；4一过渡段； 5、6一炉身下段：7一炉缸段

N M 2A, W N 6EIx△ 12

t = 3. 80D

式中：N 拱顶联络管盲板力（N）； Mx 蓄热室和燃烧室之间沿高度方向的不均匀膨胀量产 生的弯矩（N·mm）； d 拱顶联络管内径（mm）； An 拱顶环梁的净截面面积（mm）； 力 高炉鼓风机最大出口气体压力（MPa）； E 钢材弹性模量（N/mm）； Ix 环梁的毛截面惯性矩（mm）； Wnx 环梁的净截面模量（mm3）；

环梁的计算长度，取燃烧室和蓄热室拱顶壳体中心线 之间的距离（mm）： △ 蓄热室和燃烧室之间沿高度方向的不均勾膨胀量， 般取15mm~20mm; S 钢材的连用应力（N/mm2）

的距离（ 蓄热室和燃烧室之间沿高度方向的不均匀膨胀量， 般取15mm~20mm; Sm一钢材的许用应力（N/mm）。 7.1.9热风炉壳体结构计算时，应采用大型有限元程序，按壳体 的实际尺寸和开孔以及联络管的实际尺寸等建立实体模型，并应 根据生产过程中在壳体上可能同时作用的荷载，对壳体结构进行 弹性计算分析，当量应力的许用极限值应符合下列规定： 1壳体结构连续部位中面当量应力的许用极限值应取 1.0Sm，内、外表面当量应力的许用极限值应取1.5Sm。 2壳体结构不连续部位中面当量应力的许用极限值应取 1.5Sm，内、外表面当量应力的许用极限值应取3.0Sm。 7.1.10对壳体开孔周边区域的塑性发展及应力重分布，当采用 局部弹塑性理论分析时，塑性扩展区域不得沿孔洞周向贯通，最大 塑性扩展区域不应大于板厚。 7.1.11壳体结构与基础相连的锚栓应沿圆周等距排列，锚栓强 度应按下列公式计算：

局部弹塑性理论分析时，塑性扩展区域不得沿孔洞周向贯通，最力 塑性扩展区域不应大于板厚。 7.1.11壳体结构与基础相连的锚栓应沿圆周等距排列，锚栓强 度应按下列公式计算：

2N元RQ G

式中：A. 一个锚栓的净截面面积（mm?）； n 锚栓数量（个）； Gk 壳体结构承受的永久荷载，包括壳体自重、拱顶内衬 重量、管道及设备重量、平台及各种支架上的永久荷 载标准值（N)； Ni 由风荷载或水平地震作用产生的锚栓所在圆的单位 周长上最大纵向拉力（N）：

M 假定壳体结构嵌固于基础上，炉底处由风荷载或水 平地震作用产生的较大弯矩（N·mm）： RQ一 锚栓至热风炉中心的距离（mm）； S一一锚栓的许用应力（N/mm）。

式中:G。 壳体结构自重（N）。

天然气标准2M ≤S Ro (7.1.12) nA

(7. 1. 12)

7.2.3与壳体相连的管道宜伸人壳体内，但不应超过20mm。

，2.5壳体上开孔直径天于800mm时，宜对开孔的钢板加厚， 口厚范围宜为开孔直径的2倍厚度可为同带或邻带钢板的1.5 ～2倍。也可采用加强板的方法对开孔进行补强，加强板的厚 度应由计算确定。

7.2.6内燃式和顶燃式热风炉底板厚度宜与炉缸段壳体厚

司，相接处应圆弧过渡；燃烧室和混风室的底板宜采用蝶形封 享度宜为炉缸段壳体厚度的1.5倍管件标准，与炉缸段壳体相接处应 过渡。

7.2.8外燃式热风炉燃烧室与蓄热室拱顶联络管应设波纹

1一燃烧室；2一蓄热室；3一环梁，4一波纹补偿器