中国是世界上钢铁产量最大的国家，2018年中国粗钢产量为92826.4万吨，约占全球粗钢产量的51.1%，同时2017年钢铁行业的能耗占全国能耗的16.3%，属于高能耗产业。钢铁生产中产生的熔渣排渣温度高达1450℃-1550℃，消耗了相当大的一部分能耗，2018年中国钢铁工业产生的熔渣带走了1397.4万吨标准煤的热量，其中高炉渣约占熔渣的三分之二。目前，世界上主要采用水淬法处理高炉渣，但水淬法存在浪费水资源，无法回收余热等缺点。因此提出了高炉渣干式粒化法，在兼顾资源化利用的同时，也能进行余热回收，其中又以离心粒化法优势最大，作为目前的研究重点。
　　目前在离心粒化过程中，对液膜在粒化器边缘粒化的机理研究比较全面，主要认为存在三种分裂模式，分别是滴状分裂、丝状分裂、膜状分裂，不同分裂模式的产生条件以及相互之间的转变关系都已经进行了大量研究，但目前缺乏对熔渣在转杯表面相变换热过程以及转杯热防护方法的研究，对其中的换热机理了解不足。
　　本文首先采用VOF模型和k-ωSST湍流模型模拟了不同结构参数的转杯上熔渣流动特性。然后针对熔渣在转杯表面的相变换热过程，采用焓法凝固熔化模型和离散坐标法辐射模型，研究瞬态条件下不同转速下熔渣与转杯间的流动换热特性。由于辐射换热在总换热量中占比较小，为简化模型，不考虑辐射换热，得到了稳态条件下不同排渣温度和熔渣流量对熔渣与转杯间的流动换热特性的影响规律。最后基于设置耐火材料层和改变散热条件两种思路，研究了不同耐火材料厚度和导热系数、不同冷却风流量、不同转杯底部换热条件下的转杯热防护效果，获得了以上参数对转杯内部温度分布的影响规律。主要的研究成果如下：
　　①通过模拟研究转杯相比于相同半径的转盘，边缘处液膜厚度能够减小14.5%，明显增强粒化效果。转杯半径与转杯深度能显著影响转杯边缘液膜厚度，而转杯内角对转杯边缘液膜厚度基本无影响。转杯半径、深度与转杯边缘液膜厚度均成线性关系，随着转杯半径增大，转杯边缘液膜厚度最大减小14.5%，粒化效果增强；随着转杯深度增大，转杯边缘液膜厚度最大增大38.4%，粒化效果减弱。
　　②在转杯运行初期，转杯表面存在渣壳的生成，渣壳厚度与液膜厚度均随着转速增大而减小，同时发现渣壳能显著降低转杯壁面温度和热流密度。
　　③在长时间运行达到稳态后，在不同熔渣流量，排渣温度在1450℃-1550℃间时，转杯表面渣壳均完全重熔，同时更大的流量和更高的排渣温度均导致转杯温度更高，壁面热流密度更大。
　　③通过在转杯表面设置耐火材料层，选择合适厚度和导热系数的耐火材料，能使转杯内部最高温下降900℃，热防护效果明显。通过设置冷却风能够明显减小转杯侧壁的温度，而通过改变转杯底部换热条件能够明显减小转杯中心温度。设置耐火材料层能够使转杯内部最高温大幅下降，但需要考虑与转杯间附着的稳定性；而设置冷却风和增强转杯底部换热虽然不能使转杯内最高温大幅下降，但两种方式结合能起到一定程度热防护效果。