以失效學(xué)理論為依據(jù)設(shè)計研究方案。高爐爐殼失效主要模型為裂紋形成──裂紋擴(kuò)展──爐殼崩裂。裂紋是合成應(yīng)力作用的結(jié)果，爐殼合成應(yīng)力中份量最大的是爐殼溫度不均勻造成的熱應(yīng)力，此外，合成應(yīng)力的大小不斷地變化著，屬于循環(huán)應(yīng)力中變幅波動拉伸應(yīng)力。因此，高爐爐殼裂紋主要是循環(huán)應(yīng)力導(dǎo)致的疲勞裂紋。
調(diào)查顯示高爐爐缸爐殼時常發(fā)生破裂,高爐上部的爐殼破裂修補(bǔ)后對高爐結(jié)構(gòu)影響小,爐缸為整座高爐的基礎(chǔ),爐殼開裂對高爐整體結(jié)構(gòu)安全的影響很大，爐缸為圓筒結(jié)構(gòu),受熱后處于熱過盈狀態(tài),受環(huán)向應(yīng)力的作用爐缸爐殼破裂一般呈縱向開裂，受熱膨脹的內(nèi)襯受爐殼的緊箍作用使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,開裂后變松,緊箍力降低,內(nèi)襯外緣的應(yīng)力向拉應(yīng)力發(fā)展。
因?yàn)閮?nèi)襯的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)度,當(dāng)爐殼開裂寬度較大或多次開裂后,內(nèi)襯外緣拉應(yīng)力會造成內(nèi)襯破裂,造成嚴(yán)重事故。