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,其四周应设炉体框架,顶层平台与壳体间应设水平支撑点。
6.1.2 高炉壳体(图6.1.2)的外形尺寸应根据炼铁工艺和炉容设计的要求确定。
6.1.4 壳体结构计算时,应采用大型有限元程序,按壳体的开孔位置和尺寸建立实体模型,并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,其连续部位的应力强度不应大于许用应力[σ];转折处的应力强度不应大于1.5[σ];孔边缘的应力强度不应大于2.5[σ]。
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。在进行整体应力分析时,对炉身、炉腰、炉腹、风口段壳体的截面参数宜考虑开孔率的影响予以折减。对壳体几何形状产生突变或结构不连续的部位,应进行局部应力分析。
6.1.6 采用有限元对壳体结构进行弹塑性分析时,钢材的应力-应变曲线应符合实际材料的应力应变关系,且可采用具有一定强化刚度的二折线模型,第二折线的刚度值可取为初始刚度值的2%~3%。复杂应力状态下的失效准则应采用vonMises屈服条件。
6.1.7 壳体结构的有限元分析宜采用板壳单元。在进行单元划分时,板壳单元的最大边长不宜大于其壁厚的5倍。对壳体转折处、开孔边缘应力集中部位以及开孔间截面削弱的区域,单元的最大边长不应大于0.15倍开孔半径。
6.1.8 在进行壳体结构的有限元分析时,当承受多种荷载工况组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进行组合计算,从中找出最不利内力控制值。
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,当采用塑性理论进行分析时,其塑性区域的扩展不应大于孔边间距的1/3。