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。随着国内经济的发展和高炉大型化的推进,高炉的长寿问题越来越受到人们的关注。炉缸的寿命是影响高炉整体寿命的一个重要因素,所以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,其侵蚀是造成炉缸破损的重要原因,因此,寻找合理有效的方法减少减缓炉缸内衬的侵蚀对指导高炉设计与操作有重要的意义。本文通过研究高炉炉缸内衬传热平衡界线来分析炉缸内衬侵蚀边界,现阶段的研究一般都是运用传热学理论把1150℃等温线作为侵蚀边界的预估,即铁水凝固线。通过合理的冷却和生成渣皮保护层,将炉缸炉底的1150℃等温侵蚀线控制在一定的分布位置,对炉缸的设计及寿命的研究有一定的工程实用价值。高炉炉缸的整体结构比较复杂,炉底及炉缸侧壁均设有冷却水管,所以本文在实际建模的过程中,为了节省计算时间与工作量,根据炉缸的冷却条件,运用传热学原理对炉缸侧壁及炉底进行了对流换热系数的等效折算,从而使整个炉墙冷却壁得到了大大的简化,提高了分析计算的效率。建立高炉的计算模型,在传热平衡界线的计算中,重点研究了炉缸内1150℃等温侵蚀线的分布情况。具体是采用传热学原理及内衬单元与铁水单元相互替代模拟侵蚀边界自动移动的方法,以铁水凝固线为侵蚀判据,实现炉缸三维理论操作炉型1150℃等温侵蚀线的快速重构,从而得到了炉缸内达到理想出铁条件时的侵蚀形貌。同时,讨论了铁水粘度和炉缸炉底对流换热系数对炉缸理论操作炉型传热平衡界线的影响。为更好的模拟炉缸内铁水环流等因素,建立了高炉炉缸设计原型下的出铁模型,分析计算出了炉缸1150℃传热平衡界线及炉缸内衬热面的温度分布情况。利用计算流体力学中的液固两相流及离散相理论,以设计原型为研究对象,引入磨损模型,模拟分析了铁水对炉缸内衬的冲刷侵蚀及最大磨损量。同时,讨论了死焦柱浮起高度与死焦柱孔隙率对内衬冲刷侵蚀磨损量的影响。这种方法对炉缸寿命计算的研究有一定的探索意义。