钢铁产业是我国的支柱产业之一,降低钢坯热处理过程中的事故率对提高钢铁产品的质量、减少污染物排放和提高企业经济效益,有着极其重要的意义。目前普遍应用的连续式热处理工业加热炉因炉底管道易发生漏水和断裂事故,影响正常生产和效益,多年以来一直备受关注。本文以推钢式加热炉为例,通过研究管道内部水力循环的传热特性及管道结构应力的分布特点,可为管道结构改进优化和降低断裂事故提供参考。本文从炉底管道在加热炉工作过程中易发生应力破坏的缺点入手,进行了管道的内部传热特性和结构力学特性研究。首先,基于传热学理论对管道和外壁面耐火材料进行热参数计算,得到了初始边界条件;其次,考虑模型体积和结果准确性的影响,利用Solidworks软件建立了简化管道进口段三维模型并对其进行了流固一体网格划分;然后,利用Fluent流体分析软件,结合传热学和流固耦合理论对模型进行了仿真分析,探究了工况参数对管道内部流体传热的影响,得到了流体的运动规律和温度分布情况,并对管道弯曲处和水平处的二次流现象进行了研究,分析了二次流的流动特性;最后,通过流热固耦合的方法,基于弹性力学和塑性力学原理对截取的直管段模型进行了仿真分析,得到了管道壁面应力的分布情况,给出了不同耐热滑块的管道结构对应力峰值和应力分布的影响规律。本文通过改变工况参数和耐热滑块结构,结合传热学,流体力学和固体力学理论,利用数值模拟的方法研究了流动特性对管道内部传热以及滑块结构对管道应力分布及大小的影响,可为工业加热炉的设计、优化和应用提供参考。