高炉长寿是钢铁工业可持续发展的一项重要措施,延长高炉寿命意义重大。长寿高炉可以减少昂贵的大修费用,避免由于停产引起巨大经济损失。高炉炉缸是决定高炉寿命的关键部位,而铁水在炉缸内的流动产生的剪切应力是引起炉缸壁面冲刷侵蚀的主要原因。因此,研究高炉炉缸中铁水流动产生的剪切应力变化规律,对分析确定耐火材料易侵蚀部位,指导高炉长寿操作具有较重要的意义。本研究以流体力学有关理论为基础,建立了炉缸三维流体数学模型,应用FLUENT软件,模拟计算并分析了高炉炉缸出铁过程中,铁口深度、死料柱浮起高度、空隙度及多铁口布置对于内壁和炉底剪切应力分布的影响,并初步讨论了高炉炉缸在出铁过程中的铁水流动引起的剪切应力与内衬耐火材料冲刷侵蚀的联系。得到了以下结论：(1)随着铁口深度的增加,炉缸内壁及炉底剪切应力值均逐渐减小。适当增加铁口深度可以减少铁水环流对炉缸内壁和炉底的冲刷。因此,合理的铁口维护操作有助于减轻炉缸侵蚀。(2)随着死料柱浮起高度增加,炉缸内壁剪切应力分布变化很小。随着死料柱浮起高度的增加,炉底剪切应力值增大。死料柱沉坐时炉底剪切应力值显著减小。(3)随着空隙度的增大,炉缸内壁和炉底几乎整个面上的剪切应力都减小。控制好死料柱空隙度,可以减小炉缸内壁和炉底冲刷侵蚀。高炉使用反应后强度高的焦炭对炉缸长寿有利。(4)多铁口均匀布置时,各铁口单独出铁的内壁和炉底剪切应力分布规律几乎相同,其他不工作铁口周围的应力分布影响不大。每个铁口两侧附近区域的侵蚀较严重。四铁口夹角为90。的计算模拟结果表明,多铁口炉缸剪切应力时间累积效应小,可以减少侵蚀,有利于提高炉缸寿命。(5)多铁口非均匀布置时,铁口分布和铁口个数对内壁剪切应力的分布有一定的影响。当铁口夹角为70°时,两铁口间的区域较大剪切应力时间累积效应大,导致该区域比其他区域侵蚀更严重,相比之下夹角110°的两铁口区域,侵蚀稍微小些。因此,对于多铁口高炉,合理的铁口夹角有利于减少炉缸侵蚀。