高炉是钢铁生产流程中的重大装备和设施,其建设和维修的费用巨大。延长高炉寿命能够大量降低生产成本,并能够取得更大的经济效益。在高炉生产过程中,通常要局部地更换耐火材料、修补炉衬以维护高炉的安全性和整体性,但对炉缸和炉底来说却极为困难。而高炉炉缸在炉缸出铁过程中与高温铁水直接接触,其内衬的侵蚀具有不可避免性,并且随服役时间的增加而越加严重。炉缸局部破坏往往会导致整座高炉停产大修。因此,炉缸的寿命和安全性是高炉一代炉役的主要限制环节。高炉炉缸是盛装高温铁水的反应器,其结构由内衬耐火材料砌筑体、冷却器和钢制外壳组成。炉缸的主要功能是盛装铁液和保证铁液侧孔出流运动正常进行。在炉缸周期性出铁过程中,铁水的流动冲刷、热化学反应和热应力是炉缸内衬侵蚀破坏的主要因素。根据冷却壁水管冷却系数的等效折算和炉壳对流换热边界的等效置换方法,将炉缸炉壳和炉底进行对流换热等效；根据热流体力学和计算流体力学热焓-多孔介质方法,建立了包含铁水凝固相变、内衬热阻、冷却条件、焦柱渗透性、静水压力等多种出铁制度的二维、三维高炉炉缸稳态出铁过程模型。分析和计算在这些出铁制度下高炉炉缸稳态出铁过程中的温度场、铁水流场、内衬热面渣皮分布情况。根据计算的三维稳态出铁过程,计算炉缸内衬热面剪应力和温度分布；根据冲刷侵蚀原理,定性分析内衬热面的侵蚀分布情况。通过考虑高炉各种出铁制度能够更完整及更完善地模拟计算高炉炉缸出铁过程。采用内衬单元与铁水单元相互替代模拟1150℃等温侵蚀线移动的方法,计算操作压力下含静水压力炉缸炉底内衬热面温度均达到渗铁凝固温度时的三维侵蚀形貌(理论操作炉型),分析该情况下炉缸理论操作模型的温度场、铁水流场。根据1150℃等温侵蚀线,分析炉底、炉缸侧壁内衬的侵蚀情况。分析讨论导热系数、炉底对流换热系数和炉缸侧壁对流换热系数等因素对炉缸理论操作炉型的影响。这一理论操作模型的分析对炉缸的设计评估具有实用意义。高炉炉缸二维、三维稳态出铁模型与炉缸理论操作炉型数值计算的分析过程为高炉炉缸出铁过程提供了更完整的仿真过程和方法。