GB／T50567-2022 炼铁工艺炉壳体结构技术标准及条文说明

用来脱除高炉煤气中所含粗粒粉尘的工艺设施。一般有重 除尘器、旋风除尘器等典型结构形式

raw gas pipeline

导出高炉冶炼反应所产生的高炉煤气，将煤气送往煤气净化 设施的大型煤气管道。由上升管、下降管、五通球或三通管组成。 2.0.5一代炉役 campaign life 高炉从点火投产到停炉大修期间的实际运行年限，是壳体结 构设计规定的结构或构件按预定目的使用的年限

高炉从点火投产到停炉大修期间的实际运行年限有色金属标准，是壳体结 构设计规定的结构或构件按预定目的使用的年限

Shell structure

中面为曲面且厚度t远小于最小曲率半径R和平面尺寸的

状结构，可分为薄壳和中厚壳。炼铁工艺炉壳体结构的厚度与中 面最小曲率半径之比小于1/50，属薄壳结构

equivalent stress

由第四强度理论定义的用作任意应力状态下强度判据的组合 应力。

当量应力的许用极限。在工程结构设计中允许材料承受的最 大应力值。

elastic analysis

生失效准则分析结构内力及位移

按材料塑性特征计算给定荷载下结构状态的方法

通过电弧或气体火焰等加热并有时加压，用填充或不用填充 使被连接焊件达到原子或分子结合状态的连接方式。

welding process

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 施要求，包括焊接准备、材料选用、焊接方法选定、焊接参数、操 要求等。

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 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 成整圈并焊接的工序。

2.0.17 壳体安装

壳体组对时，两钢板间的距离。

3.0.1壳体结构设计时，应根据工程实际情况选用材料、结构方 案、焊缝质量等级和构造措施，并应满足工艺、制作、安装和生产过 程中的强度和刚度要求。

3.0.2在正常使用情况下，高炉一代炉役的工作年限不应

析不满足要求时，尚应进行局部弹塑性应力分析。使用时需

道焊接工程施工规范》GB50236、《钢结构焊接规范》GB5066 《压力容器焊接规程》NB/T47015的有关规定，并应符合本 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。

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 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。 4壳体外表面耐热涂料涂层配套可按本标准附录A选用。 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

4.1荷载分类和荷载效应组合

4.1.1壳体结构上的荷载可分为永久荷载和可变荷载。 4.1.2设计壳体结构和连接时，荷载效应组合应根据生产使用 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：

S = SGk + SQ1k + ye:S Qik

式中：S 荷载效应组合值： Sck 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Qik计算的荷载效应值，其中SQ1k为 诸可变荷载效应中起控制作用者； 中ei 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； 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

表 4. 2. 1 高炉壳体荷载

注：自重和设备重是指材料自身重量产生的重力荷载 .2.2热风炉壳体荷载应按表4.2.2确定

注：自重和设备重是指材料自身重量产生的重力荷载

4.2.2热风炉壳体荷载应按表4.2.2确定

4.2.3重力除尘器壳体荷载应按表 4.2.3确定

表4.2.3重力除尘器壳体荷载

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

5.1.1钢材牌号选用应根据壳体结构的重要性、结构形式、荷率

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 用钢材。对有效容积1200m3～2000m3级高炉的壳体结构，可买 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、

5.1.7五通球壳体结构的钢材宜采用Q345R钢。对有效容积 1200m～2000m级高炉的五通球壳体结构，可采用Q355C钢。 5.1.8选用钢材中，Q355B钢、Q355C钢、Q390C钢、Q390D钢 Q345R钢的质量应符合现行国家标准《低合金高强度结构钢》 GB/T1591、《锅炉和压力容器用钢板》GB713的有关规定。 5.1.9钢材的交货状态，除Q355B钢为热轧状态交货外，其他钢

5.1.9钢材的交货状态，除Q355B钢为热轧状态交货外，其

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 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

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 低于Ⅱ级。检测方法和评定标准应符合现行行业标准《承压 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 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。

5.1.10当钢板厚度不小于40mm时，沿厚度方向承受拉应力较

2.1手工焊接采用的焊条应符合现行国家标准《非合金钢及组 粒钢焊条》GB/T5117的有关规定。选用的焊条型号应与壳体 属力学性能相适应

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应与被焊钢材相适应，

5.2.4壳体结构开孔处与管道或设备相焊接时，应选用与壳体金

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。 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》GB50017的有关规定。 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、Q355C 钢制成。

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、Q3550 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： 1 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 厚度和设计温度按表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。

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务 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。

表5.3.2钢板的许用应力（MPa）

当未取得温度下的钢材强度指标时，其在温度下的许用应力 直可按下列欧洲钢结构协会（ECCS）规定的公式计算：

Sm = YsSm T Ys = 1. 0+ T 767ln 1750

式中：Sm一 钢材在温度作用下的许用应力取值： S 钢材在20℃时的许用应力取值； 钢材在温度作用下许用应力取值的折减系数；

5.3.3焊接连接的熔敷金属的许用应力，可取钢板的许用

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）

5.3.5钢材的物理性能指标应按表5.3.5采用 表5.3.5钢材的物理性能指标

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

表5.3.6钢材的弹性模量

表5.3.6钢材的弹性模量

间温度的弹性模量可用线性内插入法计算

6.1.1壳体结构设计分段时，应符合炼铁工艺设备布置要求，每 段壳体的分块宜大块化。壳体焊缝宜设置在开孔较少或开孔间距 较大的位置。

6.1.1壳体结构设计分段时，应符合炼铁工艺设备布置要求，每

较大的位置。 6.1.2壳体结构构造应便于制作、运输、安装、检验、维护并使壳 体受力明确，并应减少应力集中。 6.1.3壳体的开孔宜为圆形、椭圆形或长圆形，开矩形孔或方形 孔时，直角处应圆滑过渡。开孔应在制作时完成，不宜现场开孔。 6.1.4钢板拼接时，纵横两方向的对接坡口焊缝，宜采用T形交 叉，不宜采用十字形交叉，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 设置加劲助

.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

6.1.5当壳体上作用有较大的集中荷载时，应在集中荷载作

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。

围宜设置炉体框架。 .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。

6.2.3高炉壳体各段的厚度可按下列公式计算！

3炉身段厚度，可分为上中下三段分别计算：

图6.2.2高炉壳体分段示意 一煤气封罩段；2一炉喉段；3一炉身段；4一炉腰段

5一炉腹段；6一风口段：7一炉缸段

D 壳体的内直径（m），当为圆锥壳时，采用大端直径。

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

6.2.5壳体结构整体弹性应力分析时，宜按壳体的实际尺

壳单元的最大边长不宜大于壁厚的5倍。壳体转折处单元的最 边长不宜大于板厚，风口带及开孔多且截面削弱大的区域以及 却壁开孔密集区域，单元的最大边长不宜大于板厚的1/3。

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

α 钢材的线膨胀系数（以每摄氏度计）。

钢材的线膨胀系数（以每摄氏度计）。 2.10对壳体结构开孔周边的塑性发展及应力重分布，当采用

6.2.10对壳体结构开孔周边的塑性发展及应力重分布，当

局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 1/3。

6.3.1各段壳体的连接应减少转折点，平缓变化。煤气封罩段和

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 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 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。 5.3.3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。

食用油标准图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

6.3.4壳体开托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。

表6.3.6炉底板厚度

图6.3.6环板与炉缸段壳体的连接 1一环板；2一炉底板；3一炉缸段

5.3.7除环板和炉底板外，壳体宜采用同一种牌号的钢材，不宜 采用两种及以上牌号的钢材。当采用不同类别钢材相焊时，应 本标准第10章的规定进行焊接工艺评定

6.3.7除环板和炉底板外，壳体宜采用同一种牌号的钢材乳制品标准，不宜

7.1.1热风炉的结构形式宜采用内燃式热风炉、顶燃式热风炉和 外燃式热风炉。

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。