炼铁工艺炉壳体结构技术标准

规范炼铁工艺炉壳体设计与施工,确保技术先进、经济合理、安全适用

前言

本标准根据住房和城乡建设部《2019年工程建设规范和标准编制及相关工作计划的通知》(建标函〔2019〕38号)要求,由中冶赛迪工程技术股份有限公司会同有关单位共同编制完成。

本标准修订过程中,编制组开展多项专题研究与大量调查分析,总结近十年来我国壳体结构设计、施工和生产使用的实践经验,吸纳近年科研成果,对比国外先进标准规范,协调国内外相关标准规范并借鉴国家标准,经广泛征求意见、反复讨论修改后审查定稿。

本标准主要技术内容包括:总则、术语、基本规定、荷载、材料、高炉、热风炉、重力除尘器、粗煤气管道施工等。

本标准修订的主要技术内容

  1. 将原第6章和第7章修改为第6章~第9章,原第8章、第9章和第10章合并为第10章;
  2. 补充并调整术语,删除符号;
  3. 以第四强度理论屈服准则确定当量应力;
  4. 修订许用应力取值原则;
  5. 调整壳体钢材选用规定;
  6. 调整壳体厚度计算公式;
  7. 修正热风炉壳体炉缸段与基础连接锚栓的计算公式,并调整相关构造要求;
  8. 调整壳体开孔面积和孔洞之间的净距要求;
  9. 取消热风炉壳体炉缸段与环板的T形连接方式;
  10. 增加重力除尘器壳体支承结构的构造要求;
  11. 明确规定粗煤气管道按照压力管道设计的要求;
  12. 调整壳体焊缝无损检测应遵循的标准及合格等级。

本标准由住房和城乡建设部负责管理,中国冶金建设协会负责日常管理,中冶赛迪工程技术股份有限公司负责具体技术内容解释。执行过程中如有意见或建议,可寄送中冶赛迪工程技术股份有限公司国家标准《炼铁工艺炉壳体结构技术标准》管理组(地址:重庆市渝中区双钢路1号;邮编:400013;邮箱:kjglbgg@cisdi.com.cn)。

本标准起草单位

中冶赛迪工程技术股份有限公司、中冶建筑研究总院有限公司、西安建筑科技大学、重庆大学、中冶京诚工程技术有限公司、上海宝冶集团有限公司、山东省冶金设计院股份有限公司、太原钢铁集团公司、武钢中冶工业技术服务公司、佐敦涂料(张家港)有限公司、中国十九冶集团有限公司、宝钢湛江钢铁有限公司、宝山钢铁股份有限公司、中冶南方工程技术有限公司。

本标准主要起草人员

李书本、李胜、段斌、李成智、钟炜辉、聂诗东、国忠岩、曾凡峰、张雪晶、陈帅、陈荣林、董经付、向红宇、蒋正春、田敏、弋晓锋、陈炯、方瑶婧、陈佑明、林祥海、郝际平、崔佳、卢立香、尹登科、彭钟、赵敬宇、邓玉孙、赵贺、陈建荣、赵文、周利清。

本标准主要审查人员

郭启蛟、胡朝晖、戴国欣、王骏涛、唐洪志、苏威、苏明周、傅彦青、李树彬、罗福盛。

1 总则

1.0.1 为规范炼铁工艺炉壳体结构的设计与施工,做到技术先进、经济合理、安全适用和确保质量,制定本标准。

1.0.2 本标准适用于新建、改建和扩建的有效容积为1000m³~5000m³级的高炉、热风炉、重力除尘器、粗煤气管道壳体的结构设计与施工。

1.0.3 炼铁工艺炉壳体结构的设计与施工除应符合本标准外,尚应符合国家现行有关标准的规定。

2 术语

2.0.1 高炉blast furnace

一种在高温高压下将含铁原料连续还原成生铁的冶金专用窑炉,是当代炼铁生产的主体设备。用钢板作炉壳,壳内安装冷却设备并砌筑耐火材料内衬或壳外安装来壳式冷却设备并在壳内砌筑耐火材料内衬。高炉本体自上而下分为封罩、炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸6部分。

2.0.2 热风炉hot blast stove

将经鼓风机鼓入的冷风加热到一定的温度并送往高炉的热动力设备。热风炉系统由热风炉组及外部燃烧、送风系统管道阀门等工艺设施组成,通过对热风炉组内不同热风炉进行交替的燃烧蓄热、送风放热的换炉操作,实现对高炉的连续供风。热风炉本体为内部衬有耐火及隔热材料的承压钢结构壳体,本体内砌筑有蓄热室、燃烧室及燃烧器等耐材结构。

2.0.3 除尘器de-duster

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

2.0.4 粗煤气管道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。

2.0.6 壳体结构shell structure

中面为曲面且厚度t远小于最小曲率半径R和平面尺寸的片状结构,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。

2.0.7 当量应力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。

2.0.8 许用应力allowable stress

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。

2.0.9 弹性分析elastic analysis

按弹性失效准则分析结构内力及位移。

2.0.10 弹塑性分析elastic-plastic analysis

按材料塑性特征计算给定荷载下结构状态的方法。

2.0.11 焊接welding

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

2.0.12 焊接工艺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。

2.0.13 焊接工艺评定welding process evaluation

为验证拟定焊接工艺正确性的试验过程及结果评价。

2.0.14 蝶形封头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柱体直径段组成。

2.0.15 预组装pre-assembly

为满足检验壳体安装质量要求而进行的组装。

2.0.16 壳体组装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。

2.0.17 壳体安装shell installation

利用起重机械将壳体安装到指定位置的统称。

2.0.18 间隙gap

壳体组对时,两钢板间的距离。

3 基本规定

(注:文档原文目次标注该章节起始页码为第5页,详细技术内容可参考标准原文完整版)

4 荷载

4.1 荷载分类和荷载效应组合

(注:文档原文目次标注该章节起始页码为第7页,详细技术内容可参考标准原文完整版)

4.2 壳体荷载

(注:文档原文目次标注该章节起始页码为第7页,详细技术内容可参考标准原文完整版)

5 材料

5.1 钢材

(注:文档原文目次标注该章节起始页码为第9页,详细技术内容可参考标准原文完整版)

5.2 连接材料

(注:文档原文目次标注该章节起始页码为第10页,详细技术内容可参考标准原文完整版)

5.3 设计指标

(注:文档原文目次标注该章节起始页码为第12页,详细技术内容可参考标准原文完整版)

6 高炉

6.1 一般规定

(注:文档原文目次标注该章节起始页码为第15页,详细技术内容可参考标准原文完整版)

6.2 设计

(注:文档原文目次标注该章节起始页码为第15页,详细技术内容可参考标准原文完整版)

6.8 构造

(注:文档原文目次标注该章节起始页码为第18页,详细技术内容可参考标准原文完整版)

7 热风炉

7.1 设计

(注:文档原文目次标注该章节起始页码为第21页,详细技术内容可参考标准原文完整版)

7.2 构造

(注:文档原文目次标注该章节起始页码为第28页,详细技术内容可参考标准原文完整版)

8 重力除尘器

8.1 设计

(注:文档原文目次标注该章节起始页码为第31页,详细技术内容可参考标准原文完整版)

8.2 构造

(注:文档原文目次标注该章节起始页码为第32页,详细技术内容可参考标准原文完整版)

9 粗煤气管道

9.1 设计

(注:文档原文目次标注该章节起始页码为第34页,详细技术内容可参考标准原文完整版)

9.2 构造

(注:文档原文目次标注该章节起始页码为第36页,详细技术内容可参考标准原文完整版)

10 施工

10.1 一般规定

(注:文档原文目次标注该章节起始页码为第37页,详细技术内容可参考标准原文完整版)

10.2 壳体制作

(注:文档原文目次标注该章节起始页码为第37页,详细技术内容可参考标准原文完整版)

10.3 壳体检验

(注:文档原文目次标注该章节起始页码为第44页,详细技术内容可参考标准原文完整版)

10.4 壳体运输

(注:文档原文目次标注该章节起始页码为第45页,详细技术内容可参考标准原文完整版)

10.5 壳体安装

(注:文档原文目次标注该章节起始页码为第45页,详细技术内容可参考标准原文完整版)

10.6 壳体焊接

(注:文档原文目次标注该章节起始页码为第48页,详细技术内容可参考标准原文完整版)

10.7 焊缝质量检验

(注:文档原文目次标注该章节起始页码为第51页,详细技术内容可参考标准原文完整版)

10.8 壳体涂装

(注:文档原文目次标注该章节起始页码为第52页,详细技术内容可参考标准原文完整版)

10.9 整体气密性试验

(注:文档原文目次标注该章节起始页码为第53页,详细技术内容可参考标准原文完整版)

10.10 竣工验收

(注:文档原文目次标注该章节起始页码为第54页,详细技术内容可参考标准原文完整版)

附录

附录A 耐高温涂料涂层配套(页码:55)

附录B 壳体结构用钢板(页码:56)

附录C 高炉壳体结构全焊透坡口形状和尺寸(页码:66)

附录D 内燃式热风炉壳体结构全焊透坡口形状和尺寸(页码:67)

附录E 外燃式热风炉蓄热室壳体结构全焊透坡口形状和尺寸(页码:70)

附录F 混风室壳体结构全焊透坡口形状和尺寸(页码:74)

附录G 顶燃式热风炉壳体结构全焊透坡口形状和尺寸(页码:75)

标准用词说明(页码:76)

引用标准名录(页码:77)