高炉是钢铁冶炼中重要的生产设备,其建造和维修费用巨大,延长高炉炉缸的寿命就能够大量降低冶炼成本,取得更大的经济效益。炉缸出铁过程中内衬与高温铁水直接接触,铁水流动对炉缸的冲刷其侵蚀是造成炉缸破损的重要原因。由于炉缸内部的结构非常特殊,具有类似黑箱的性质,高炉炉缸内的铁水环流与其中的传热状况不能测得。因此有必要通过科学模拟手段进行仿真模拟,研究炉缸铁水环流和传热状态及其影响因素,从而减轻炉缸内铁水对炉缸内衬的冲刷及降低关键部位的温度,达到延长炉缸寿命的目的。本文对某厂1500m3高炉炉缸建立三维出铁传热模型的来研究操作条件改变及不同炉内结构下的炉缸铁水环流与传热状态。从改变封堵风口位置,铁水黏性,死焦柱浮起高度,死焦柱透液率,铁口深度五个方面进行研究,主要内容如下:利用LFA-457型激光导热仪测定沥青结合捣打料和树脂结合捣打料的导热系数,完成捣打料导热系数与温度关系的测定实验,最后使用树脂捣打料实测导热系数确定等效炉缸冷却条件参数。建立包含铁口形态的炉缸设计炉型。得到炉缸内换热及铁水环流结果,探究死焦柱浮起高度,铁口深度,二者之间对铁水流场和内衬温度场的影响,进而得到这两种炉内结构影响规律。在炉缸进入服役后期锅底+象脚侵蚀的状态下,为缓解炉缸的内衬侵蚀,通过改变生产中铁水的黏度(钛矿护炉),封堵风口区域,焦柱透液率条件,观察炉缸内铁水环流及传热情况。探究三者之间的关系及对铁水流场和内衬温度场的影响,为延长高炉的寿命提供重要依据。本文建立的包含铁水流动换热的炉缸三维出铁传热模型和计算流程,能模拟铁口深度变化、内衬发生侵蚀的形貌、局部风口封堵、钛矿护路等结构和操作条件下的铁流流动和炉缸传热的特性,为优化炉缸操作、延长使用寿命提供了数值分析工具。