進口管箱的熱應力分析利用已得到的溫度場進一步進行應力分析，按工藝條件施加載荷，對模型進行求解，得出模型各個方向的熱膨脹量與最大熱應力。X方向膨脹量沒有列入考慮範圍之內，是由於急冷器筒體上有膨脹節存在，允許存在一定量的膨脹，而且結果顯示X方向膨脹量膨脹節完全能吸收。內襯鉻剛玉與殼體膨脹量基本一致，但是最大熱應力卻遠遠大於材料許用應力，這樣會導致殼體變形，內襯開裂。
結合熱分析得到的溫度分布狀況與熱應力分析結果進行分析，由於內外壁溫差過大，內襯處於高溫環境中，發生熱膨脹，但是殼體材料卻處於較低溫度環境下，熱膨脹量不會很大，導致內襯襯料在熱膨脹過程中受到殼體材料的約束，同時由於應力較大從而導致殼體材料被迫膨脹產生巨大的應力，這樣的情況在實際運行中是絕不允許的，因此必須提出解決方案。
進口管箱與內襯鉻剛玉結構優化高溫急冷器內襯中的熱應力一般分為機械熱應力和溫度梯度應力兩種，以其減少鉻剛玉澆注內襯及殼體在運行中產生的熱應力。機械應力降低的優化方案在許多高溫設備中，為了減少耐火材料所受機械應力和外殼所膨脹力，通常採用在耐火材料澆注時預留膨脹間隙，讓耐火內襯在膨脹值未達到預留的膨脹時間隙彼此自由。
膨脹間隙的大小非常重要、大小，起不到調節應力的作用；太大，有可能使內襯結構不穩定或使高溫介質滲入內襯中。針對管箱及內襯熱應力過大的問題，在內襯剛玉澆注的過程中考慮到耐火材料的膨脹量，使內襯鉻剛玉以分塊形式存在。