1 总 则

• 1.0.1 为在炼铁工艺炉壳体结构设计与施工中，做到技术先

• 1.0.2 本规范适用于新建、改扩建的有效容积为1000m

• 1.0.3 壳体结构的设计、施工与质量检验除应符合本规范外

2 术语和符号

• 2.1 术 语

  • 2.1.1 壳体结构 shell structure   

  • 2.1.2 恒荷载 dead load       在壳体

  • 2.1.3 活荷载 live load       在壳体

  • 2.1.4 偶然荷载 accidental load   

  • 2.1.5 荷载效应 load effect       

  • 2.1.6 荷载组合 load combination  

  • 2.1.7 应力强度 stress intensity  

  • 2.1.8 许用应力 allowable stress  

  • 2.1.9 弹性分析 elastic analysis  

  • 2.1.10 弹塑性分析 elastic-plastic

  • 2.1.11 屈曲 buckling       板件在轴

  • 2.1.12 焊接 welding       通过电弧或

  • 2.1.13 焊接工艺 welding process  

  • 2.1.14 焊接工艺评定 welding process

  • 2.1.15 蝶形封头 dished head      

  • 2.1.16 预拼装 pre-assembly      

  • 2.1.17 壳体组装 shell assembly   

  • 2.1.18 壳体安装 shell installatio

  • 2.1.19 间隙 gap        壳体组对时，两钢

• 2.2 符号

  • 2.2.1 作用和作用效应标准值 Gk——恒荷载的标准值；

  • 2.2.2 计算指标 E——钢材的弹性模量； G——钢材的

  • 2.2.3 几何参数 An——净截面面积 I——毛截面惯性

  • 2.2.4 计算系数及其他 c——活荷载的组合值系数； α

3 基本规定

• 3.0.1 设计壳体结构时，应从工程实际情况出发，合理选用

• 3.0.2 壳体结构设计与施工应使高炉一代炉役的工作年限不

• 3.0.3 壳体结构设计应根据炼铁工艺特点与炉容级别，综合

• 3.0.4 壳体结构设计时，应以最大剪应力理论作为强度准则

• 3.0.5 壳体结构应进行弹性计算分析，高炉、热风炉的壳体

• 3.0.6 壳体结构的对接、T形对接与角接组合焊缝应焊透，

4 荷 载

• 4.1 荷载分类和荷载效应组合

  • 4.1.1 设计壳体结构时，风荷载、雪荷载、平台积灰荷载和

  • 4.1.2 壳体结构上的荷载可分为恒荷载、活荷载、偶然荷载

  • 4.1.3 设计壳体结构和连接时，应根据生产使用过程中可能

  • 4.1.4 偶然组合，除恒荷载效应值外，与偶然荷载同时出现

• 4.2 壳体荷载

  • 4.2.1 高炉壳体荷载应按表4.2.1的规定确定。 注：

  • 4.2.2 热风炉壳体荷载应按表4.2.2的规定确定。

  • 4.2.3 上升管、下降管、五通球或三通管壳体荷载应按表4

  • 4.2.4 除尘器壳体荷载应按表4.2.4的规定确定。

5 材 料

• 5.1 钢 材

  • 5.1.1 钢材选用，应根据壳体结构的重要性、结构形式、荷

  • 5.1.2 高炉(不含炉底板)、热风炉和五通球壳体结构的钢

  • 5.1.3 高炉壳体结构的钢材宜采用Q345C钢、Q390

  • 5.1.4 热风炉炉身和炉底壳体结构的钢材宜采用Q345C

  • 5.1.5 五通球壳体结构的钢材宜采用Q345R钢、Q34

  • 5.1.6 除尘器、煤气上升管、三通管和下降管壳体结构的钢

  • 5.1.7 选用的钢材质量应分别符合现行国家标准《碳素结构

  • 5.1.8 钢材的交货状态，除Q235B钢、Q345B钢为

  • 5.1.9 当钢板厚度不小于40mm时，沿厚度方向有明确受

• 5.2 连接材料

  • 5.2.1 焊条应符合现行国家标准《碳钢焊条》GB／T 5

  • 5.2.2 壳体焊缝的埋弧焊、电渣焊、气电立焊、二氧化碳气

  • 5.2.3 自动或半自动焊接用的焊丝和焊剂应与被焊钢材相适

  • 5.2.4 壳体结构开孔处与管道或设备相焊接时，应选用与壳

  • 5.2.5 外燃式热风炉拱顶环梁连接的紧固件应符合下列要求

  • 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

• 5.3 设计指标

  • 5.3.1 钢板许用应力应取屈服强度的1／1.5。Q235

  • 5.3.2 焊接连接的熔敷金属许用应力值，应取钢板的许用力

  • 5.3.3 采用Q235钢或Q345钢制成的锚栓，其许用力

  • 5.3.4 钢材的物理性能指标应按表5.3.4采用。不同温

6 壳体结构设计

• 6.1 高炉壳体结构

  • 6.1.1 高炉壳体应采用自立式结构，炉底板支承于基墩上，

  • 6.1.2 高炉壳体(图6.1.2)的外形尺寸应根据炼铁工

  • 6.1.3 高炉壳体各段的厚度宜按下列公式计算： 1 煤气

  • 6.1.4 壳体结构计算时，应采用大型有限元程序，按壳体的

  • 6.1.5 壳体结构的计算包括整体应力分析和局部应力分析。

  • 6.1.6 采用有限元对壳体结构进行弹塑性分析时，钢材的应

  • 6.1.7 壳体结构的有限元分析宜采用板壳单元。在进行单元

  • 6.1.8 在进行壳体结构的有限元分析时，当承受多种荷载工

  • 6.1.9 壳体钢板内外表面的环向热应力，可按下式验算：

  • 6.1.10 对壳体结构开孔周边塑性的发展及应力重分布，当

• 6.2 热风炉壳体结构

  • 6.2.1 壳体结构形式和结构设计应满足不同炉容级别高炉的

  • 6.2.2 热风炉的壳体分段应根据加热工艺的需要确定。炉缸

  • 6.2.3 拱顶高温区的壳体宜选用附录B中抗腐蚀和抗脆断性

  • 6.2.4 内燃式热风炉壳体(图6.2.4)各段的厚度宜按

  • 6.2.5 顶燃式热风炉壳体（图6.2.5）各段的厚度宜按

  • 6.2.6 外燃式热风炉蓄热室和燃烧室壳体（图6.2.6）

  • 6.2.7 外燃式热风炉混风室壳体（图6.2.7）各段的厚

  • 6.2.8 拱顶环梁型外燃式热风炉燃烧室和蓄热室拱顶壳体之

  • 6.2.9 壳体结构计算时，应采用大型有限元程序，按尧体的

  • 6.2.10 对壳体开孔周边区域塑性的发展及应力重分布，采

  • 6.2.11 壳体结构与基础相连的锚栓应沿圆周等距排列，锚

  • 6.2.12 壳体结构安装时，地脚锚栓强度按下列公式验算：

• 6.3 煤气上升管、下降管、五通球或三通管壳体结构

  • 6.3.1 壳体的结构设计，除应根据压力、温度等工艺条件和

  • 6.3.2 五通球壳体内径应满足冶炼工艺要求，壳体厚度可取

  • 6.3.3 煤气上升管、下降管和三通管壳体厚度主要根据工程

  • 6.3.4 煤气上升管、下降管和三通管在工作状态下，受到内

  • 6.3.5 煤气下降管的挠度容许值宜为l／800。l为下降

  • 6.3.6 五通球壳体结构计算时，宜采用大型有限元程序，建

• 6.4 重力除尘器壳体结构

  • 6.4.1 重力除尘器壳体(图6.4.1)的上锥段与高炉下

  • 6.4.2 重力除尘器壳体各段的厚度宜按下列规定确定：  

  • 6.4.3 壳体结构计算时，宜采用大型有限元程序，建立壳体

  • 6.4.4 其他除尘器(包括旋风除尘器、干式除尘器等)壳体

7 构造要求

• 7.1 一般规定

  • 7.1.1 壳体结构设计分段时，应满足炼铁工艺设备布置的要

  • 7.1.2 壳体结构构造应便于制作、运输、安装、检验、维护

  • 7.1.3 壳体的开孔应为圆形、椭圆形或长圆形，当工艺设备

  • 7.1.4 钢板拼接时，纵横两方向的对接坡口焊缝，应采用T

  • 7.1.5 当壳体上作用有较大的集中荷载时，应在集中荷载作

• 7.2 高炉壳体结构

  • 7.2.1 各段壳体的连接应减少转折点，平缓变化，壳体连接

  • 7.2.2 壳体对接焊缝拼接处，内侧应对齐，当钢板厚度不同

  • 7.2.3 壳体开孔截面面积，炉身段、炉腰段、炉腹段不得超

  • 7.2.4 壳体开孔时除应符合本规范第7.1.3条的规定外

  • 7.2.5 壳体现场横向焊缝在离端部100mm范围内不应开

  • 7.2.6 炉底板厚度宜按表7.2.6采用。环板与炉缸段的

  • 7.2.7 炉体框架顶层平台宜设置炉体的水平支撑点4处，其

  • 7.2.8 除环板和炉底板外，壳体宜采用同一种牌号的钢材，

• 7.3 热风炉壳体结构

  • 7.3.1 各段壳体之间的连接宜圆滑过渡，减少应力集中。

  • 7.3.2 与管道连接的壳体应采取构造措施，分散管道盲板力

  • 7.3.3 与壳体相连的管道宜伸入壳体内，但不应超过20m

  • 7.3.4 壳体纵横方向对接焊时，接头形式应符合本规范第7

  • 7.3.5 壳体上开孔直径大于800mm时，应对开孔的钢板

  • 7.3.6 内燃式和顶燃式热风炉底板厚度宜与炉缸段壳体厚度

  • 7.3.7 外燃式热风炉的蓄热室底板厚度应与炉缸段壳体厚度

  • 7.3.8 外燃式热风炉燃烧室与蓄热室拱顶连络管应设波纹补

  • 7.3.9 根据不同炉容级别，内燃式和顶燃式热风炉炉缸段壳

  • 7.3.10 外燃式热风炉蓄热室炉缸段壳体与基础相连的锚栓

  • 7.3.11 壳体对接焊缝拼接处，内侧应对齐，当钢板厚度不

  • 7.3.12 除炉顶和炉底钢板外，壳体钢板宜采用同一种牌号

  • 7.3.13 炉缸段壳体与基础相连的锚栓应加长，其加长量不

• 7.4 煤气上升管、下降管、五通球或三通管、重力除尘器壳体结构

  • 7.4.1 壳体结构的构造要求除应符合本规范外，尚应符合现

  • 7.4.2 煤气上升管下端，应设置波纹膨胀节，其管端部应在

  • 7.4.3 下降管与除尘器壳体连接处宜设波纹膨胀节，当不设

  • 7.4.4 上升管与五通球或三通管、下降管与五通球或三通管

  • 7.4.5 上升管、下降管、三通管和重力除尘器壳体的钢板对

  • 7.4.6 五通球壳体分带(图7.4.6)中，赤道带的钢板

8 焊 接

• 8.1 一般规定

  • 8.1.1 设计文件应标明焊接接头形式、焊缝坡口形状和尺寸

  • 8.1.2 从事焊接制作与安装单位应具备与所承担工程的焊接

• 8.2 焊接节点

  • 8.2.1 焊接节点焊缝应符合下列规定：       1

  • 8.2.2 焊接坡口各部分尺寸代号应符合表8.2.2的规定。

  • 8.2.3 焊接接头形式及坡口形状代号应符合表8.2.3的

  • 8.2.4 焊接坡口形状和尺寸应根据不同焊接工艺方法合理选

  • 8.2.5 手工电弧焊、气体保护焊、自保护焊和埋弧焊的坡口

  • 8.2.6 电渣焊坡口形状和尺寸(图8.2.6)，当板厚不

  • 8.2.7 气电立焊坡口形状和尺寸(图8.2.7)，当板厚

  • 8.2.8 高炉、热风炉(内燃式、外燃式)壳体结构全焊透坡

  • 8.2.9 焊缝的计算应符合现行行业标准《建筑钢结构焊接技

• 8.3 焊接工艺评定

  • 8.3.1 焊接工艺评定应以钢材焊接性能试验为依据，并在壳

  • 8.3.2 凡符合下列情况之一者，应在制作、安装施工前进行

  • 8.3.3 制作、安装单位应根据工程情况和本规范的规定编制

  • 8.3.4 焊接工艺评定所用的钢材、焊接材料必须与实际工程

  • 8.3.5 焊接工艺评定试验完成后，评定单位应根据检测结果

  • 8.3.6 焊接工艺评定所用焊接方法、试件接头形式、施焊位

  • 8.3.7 常用钢材分类应符合表8.3.7的规定。

  • 8.3.8 改变焊接方法时应重新进行焊接工艺评定。

  • 8.3.9 不同类别钢材的焊接工艺评定结果不得互相代替。

  • 8.3.10 Ⅰ、Ⅱ类同类别钢材中，当强度和冲击韧性级别发

  • 8.3.11 不同类别的钢材组合焊接时应重新评定，不得用单

  • 8.3.12 同类接头形式的板状试件适用于外径大于600m

  • 8.3.13 接头形式变化时应重新评定，但对接焊缝的工艺评

  • 8.3.14 评定合格的试件厚度与工程中适用厚度范围应符合

  • 8.3.15 评定合格的焊接工艺可用于不等厚对接焊件，但焊

  • 8.3.16 评定合格的焊接工艺用于角焊缝时，角焊缝的母材

  • 8.3.17 重新进行工艺评定的规定应符合下列条件：   

  • 8.3.18 各种焊接方法重新进行焊接工艺评定的内容应符合

  • 8.3.19 试件和检验试样的制备应符合下列规定：    

  • 8.3.20 试样的检验、试验与评定应符合下列规定：   

• 8.4 焊接工艺

  • 8.4.1 钢材及焊材的选择应符合本规范第5章的相关规定，

  • 8.4.2 施工前应由焊接技术责任人员根据焊接工艺评定结果

  • 8.4.3 坡口准备应符合下列规定：       1 对标

  • 8.4.4 组对定位焊应符合下列规定：       1 组

  • 8.4.5 预热工艺的选择应符合下列规定：       1

  • 8.4.6 焊接环境当出现下列任一情况时，必须采取有效措施

  • 8.4.7 焊接施工应符合下列规定：       1 禁止

  • 8.4.8 焊后热处理应符合下列规定：       1 对

  • 8.4.9 焊缝缺陷返修应符合下列规定：       1

  • 8.4.10 控制焊接变形的措施应符合下列规定：     

• 8.5 焊接质量检验

  • 8.5.1 焊接质量检验宜按施工自检、监检、第三方检验三类

  • 8.5.2 焊接质量检验应按焊前检验、焊中检验和焊后检验的

  • 8.5.3 焊前检验内容主要包括：       1 工程中

  • 8.5.4 焊中检验内容主要包括：       1 定位焊

  • 8.5.5 焊后检验内容主要包括：       1 焊缝的

  • 8.5.6 外观检验应符合下列规定：       1 所有

  • 8.5.7 无损检测应符合下列规定：       1 无损

  • 8.5.8 表面及近表面缺陷的检测，如有下列情况之一，应进

  • 8.5.9 对铁磁性表面的缺陷或近表面缺陷可采用磁粉探伤方

9 除锈及涂装

• 9.0.1 壳体结构钢板除锈及涂装应符合设计文件要求。设计

• 9.0.2 钢板在预处理前应清除毛刺、焊渣、飞溅物、积灰和

• 9.0.3 钢板表面预处理应采用喷射或抛射除锈；现场焊缝处

• 9.0.4 钢板表面的除锈等级和涂料应符合现行国家标准《工

• 9.0.5 壳体结构涂装防腐涂料，应选用适应于工业大气环境

• 9.0.6 涂料的成分和物理参数应符合国家相关标准的规定，

• 9.0.7 高炉、热风炉、上升管、下降管、五通球或三通管壳

• 9.0.8 高炉、热风炉、上升管、下降管、五通球或三通管壳

• 9.0.9 现场焊缝周围(50～100)mm、孔洞周边50

• 9.0.10 外燃式热风炉的燃烧室炉身上段和蓄热室过渡段以

• 9.0. 11 热风炉地脚锚栓在热风炉烘炉后，宜加设防雨罩

10 施工、安装与检验

• 10.1 一般规定

  • 10.1.1 施工单位应按设计图纸及技术要求编制制作工艺文

  • 10.1.2 壳体施工、安装材料应符合下列规定：     

  • 10.1.3 施工、安装所用的计量器具应经计量检定机构检定

  • 10.1.4 壳体安装前，应根据炉容级别、结构的复杂程度、

  • 10.1.5 壳体预装和安装时，必须设置脚手架、跳板、护栏

• 10.2 壳体施工

  • 10.2.1 壳体钢板的切割及开孔除设计有规定外，应符合下

  • 10. 2.2 壳体钢板的弯曲成形应采用弯板机、压力机及旋

  • 10.2.3 壳体的焊接除应符合本规范第8. 4节的相应规

  • 10.2.4 壳体的预组装应符合下列规定：        

• 10.3 壳体结构质量检验

  • 10.3.1 壳体结构质量检验应为预装状态，检验可由业主、

  • 10.3.2 检验依据合同、设计图纸、检验大纲及相关标准进

  • 10.3.3 施工单位应做好检验的各项准备工作，包括检测器

  • 10.3.4 检验项目应符合下列要求：        1

  • 10.3.5 检验合格后，可将预装壳体解体，进行表面清理，

• 10.4 壳体安装

  • 10.4.1 壳体安装应符合下列规定：        1

  • 10.4.2 高炉壳体可采用扩大组合安装，其组合壳体分段不

  • 10.4.3 高炉壳体现场组装应符合下列规定：      

  • 10.4.4 热风炉壳体应在组装平台上进行组装，不得分块吊

  • 10.4.5 壳体安装可采用综合安装或扩大组合安装的方法。

  • 10.4.6 高炉壳体安装应符合下列规定：        

  • 10.4.7 热风炉壳体安装应符合下列规定：       

  • 10.4.8 重力除尘器壳体安装宜从支座处开始，采用上部正

  • 10.4.9 上升管、下降管、五通球或三通管壳体安装应符合

  • 10.4.10 壳体现场开孔应符合本规范第7.1.3条的规

  • 10.4.11 高炉、热风炉和除尘器壳体安装允许偏差应符合

  • 10.4.12 上升管、下降管、五通球或三通管壳体安装，除

  • 10.4.13 壳体结构安装完毕后，应距壳体表面5mm处切

• 10.5 焊 接

  • 10.5.1 焊接连接及检验应按本规范第8章的相关规定执行

  • 10.5.2 现场焊接应符合下列规定：        1

  • 10.5.3 现场焊接材料的管理应符合下列规定：     

  • 10.5.4 焊接准备工作应符合下列规定：        

  • 10.5.5 焊接工艺应符合下列规定：        1

• 10.6 涂 装

  • 10.6.1 现场除锈和涂装应按本规范第9章的相关规定执行。

  • 10.6.2 结构安装后应对下列部位进行补涂：      

  • 10.6.3 现场涂装前钢材表面不应有焊渣、焊疤、浮灰、油

  • 10.6.4 涂料、涂装遍数、涂层厚度均应符合设计文件的规

  • 10.6.5 涂装时的环境温度和相对湿度应符合涂料产品说明

  • 10.6.6 热风炉耐热防腐蚀涂料的品种、规格和性能及涂装

• 10.7 整体泄漏性试验

  • 10.7.1 整体泄漏性试验及检验应按现行国家标准《炼铁机

  • 10.7.2 对高炉系统应编制整体泄漏性试验方案，按升压等

  • 10.7.3 高炉系统整体泄漏性试验压力应符合设计文件的规

  • 10.7.4 高炉系统整体泄漏性试验的范围和各连接部位的泄

• 10.8 竣工验收

  • 10.8.1 工程验收应按现行国家标准《炼铁机械设备工程安

附录A 热风炉炉内气体压力

• A.0.1 外燃式热风炉壳体结构承受的气体压力，可按表A.

• A.0.2 内燃式热风炉壳体结构承受的气体压力，可按表A.

• A.0.3 与2000m3以上（含2000m3）高炉配套的

• A.0.4 与2000m3以上高炉配套的顶燃式热风炉壳体结

附录B 技术要求

• B.1 钢牌牌号和化学成分

  • B.1.1 壳体结构用钢板的牌号和化学成分（熔炼分析）应符

  • B.1.2 钢板牌号的碳当量或焊接裂纹敏感性指数应采用熔炼

• B.2 力学性能和工艺性能

  • B.2.1  壳体结构用钢板的拉伸、冲击、弯曲试验结果应符

附录C 壳体结构用钢许用应力值

• C.0.1 壳体结构用钢许用应力值应按表C.0.1采用。

附录D 不同温度下钢材的弹性模量

• D.0.1 壳体结构在不同温度下钢材的弹性模量应按表D.0

附录E 高炉壳体结构全焊透坡口形状和尺寸

附录F 内燃式热风炉壳体结构全焊透坡口形状和尺寸

附录G 外燃式热风炉蓄热室壳体结构全焊透坡口形状和尺寸

附录H 混风室壳体结构全焊透坡口形状和尺寸

附录J 推荐选用焊接材料