随着炼铁水平的不断提高,高炉长寿成为炼铁工作者和研究者普遍关心的问题,也是钢铁企业高效低耗的重要保证。高炉中下部结构主要包括受煤气气流和炉料等直接冲刷作用的炉腹和炉腰等高热负荷区域以及与液态铁水直接接触的炉缸和炉底区域,该区域炉衬的侵蚀具有不可避免性,并随高炉服役时间的增长而越加严重。工程实践表明,高炉中下部结构炉衬的寿命是高炉一代炉役的主要限制环节。实现如何以安全性、生产成本为前提,保证一定冶炼强度和生产率的条件下延长高炉使用寿命、实现科学停炉是关系安全和生产成本的一项重大课题。高炉长寿的基础主要取决于合适的耐火材料选择,合理的炉衬砌筑形式和尺寸参数,高效的炉衬冷却设备以及科学规范的烘炉制度。本文主要从以上几个方面开展研究工作,在模拟分析高炉中下部炉衬烘炉开炉条件下热力耦合特性规律的同时,对实现高炉长寿运行的基础长寿技术进行优化分析,本文主要的研究内容如下:（1）优质的耐火材料是合理炉衬砌筑结构的基础,因此,合理、准确、真实的评价高炉用耐火材料热物性及力学特性变化规律不仅对耐火材料的制备有指导意义,更为其在高炉服役过程中的可靠稳定运行提供保证。基于目前资料中高炉用不定型耐火材料各项性能参数缺乏的现状,文中利用专业仪器对与炉衬结构热力耦合计算密切相关的不定型耐火材料热物性及力学特性进行多因素规律性联系实验,并通过三轴变围压循环实验对未固化状态的炭素捣打料力学特性进行全面描述,既可为新建或大修高炉选用优质不定型耐火材料提供参考,又可为耦合特性模拟计算提供符合实际状态的参数。（2）在选用优质耐火材料的前提下,合理的炉缸炉底砌筑结构形式及尺寸参数成为决定其寿命的主要因素。本文首先针对目前仍存在很大争议的高炉炉缸砌筑结构选用大块炭砖还是小块炭砖的问题,以高炉烘炉状态下炉缸捣打填料层能否达到最佳固化温度及开炉状态下砖衬热面形成稳定渣铁保护层的难易程度为指标,对高炉炉缸不同砌筑结构形式进行传热特性分析;其次,对近年来国内外已有实际应用的大块炭砖湿砌形式和干砌形式砖衬炉缸结构进行热力耦合特性分析,得出两种砖衬炉缸砌筑结构各自的特点;最后,对高炉中心部位无测温点条件下炭砖剩余厚度计算方法进行了完善,并在此基础上讨论了上置式水管冷却和下置式水管冷却炉底结构在传热特性方面的优劣。（3）在炉腹和炉腰等高热负荷区域,冷却壁的安全稳定工作是高炉长寿运行的基础。本文首先对目前高炉炉腹中普遍采用的圆管铜冷却壁进行传热特性分析,得出各参数变化对其传热特性分布规律的影响;其次,对近年来已出现的炉腹区异型管（椭圆型、矩型、双圆型、三圆型及正六边型）铜冷却壁结构传热模型进行参数化建模,基于铜冷却壁传热特性对冷却水管进行管型最优选择;最后,在铜冷却壁最优管型选择的基础上,为降低高温失效的风险,模拟高炉正常工况条件对开炉初期椭圆型冷却水管铜冷却壁镶砖热面未覆盖渣皮的炉腹传热模型进行热力耦合计算,从铜冷却壁本体温度安全性角度出发,基于响应面法和Monte-Carlo模拟分析法以铜冷却壁本体厚度、冷却比表面积、冷却水水速和冷却水温度为比较序列,以铜冷却壁本体最高温度为指标,定量化计算各参数与指标参数间的相互关联程度,并将响应面法和NSGA-Ⅱ遗传算法相结合对炉腹区结构进行结构参数和长寿技术优化。通过对比发现优化后的炉腹区结构在传热特性和力学性能方面均得到明显改善,同时减少了冷却水流量和减薄了冷却壁本体厚度,降低企业炼铁成本,于此同时也验证了响应面法和NSGA-Ⅱ遗传算法相结合对高炉炉腹区结构进行优化分析的有效性。（4）高炉新建或大修的烘炉是一个重要的提高炉体耐火材料砌筑结构性能的工艺过程。本文以某1750m3高炉为例,首先利用CFD流体软件建立炉缸炉底烘炉炉气流动模型来对高炉烘炉过程中炉缸炉底区域的炉气流动特性规律进行分析,探讨了高炉烘炉过程中烘炉炉气与炉缸炉底热面材料间的综合对流换热系数随各因素变化的规律关系;其次,对炉缸炉底烘炉传热模型进行烘炉条件下传热特性分析,得到炉缸炉底各层结构温度场随各因素变化的关联式;最后,对高炉烘炉制度的重点环节:炉气温升曲线、炉气风量曲线及冷却水流速调节这几方面存在的问题,通过理论分析并结合以往高炉烘炉实践经验,提出更科学、合理、优化的烘炉制度,使高炉烘炉更高效、节能。