冷却壁作为炼铁高炉内衬的重要水冷件，直接影响着高炉的工作寿命，尤其是近年来，伴随着富氧、喷煤、高风温、高顶压等炼铁技术迅速发展，高炉炉体承受的热负荷不断加大，铸铁冷却壁已经很难完全满足现代长寿高炉的需要。鉴于此情况，莱芜钢铁有限公司与烟台鲁宝有色合金公司联合完成了铜板钻孔式铜冷却壁的设计研发与应用。　　本文首先综述了冷却壁的发展和研究现状，然后以实现高炉长寿为目的，运用有限元数值模拟手段，采用热态试验和数值模拟相结合的方法，对铜板钻孔式铜冷却壁在模拟高炉工况下的热态性能、热应力、热变形以及使用情况进行了系统研究，为长寿铜冷却壁的设计、安装和应用提供了理论依据。借助以上理论和方法，论文对铜冷却壁进行了详细的热态试验研究，并在莱钢3号高炉进行了相关的应用试验，通过热研究及应用试验分析验证了铜冷却壁能满足高炉高热负荷区长寿冷却壁的各项要求。同时，利用热态试验得出的数据确定了铜冷却壁的热边界条件，并据此建立了模拟高炉工况、能准确预测铜冷却壁的温度分布的数学模型。然后论文采用有限元软件对不同炉温下的铜冷却壁温度场进行计算，经比较，其计算结果与实测数据一致，说明确定的温度场模型是准确可行的，从而为铜冷却壁的安装和高炉炉型管理提供了相关依据。　　为了保证铜冷却壁在高炉内能长期、安全、高效地运行，就要对冷却壁热应力、热变形进行定量分析。在温度场的基础上，本文通过建立铜冷却壁的三维热应力模型，利用热弹性有限元法，分析研究了铜冷却壁在高温下的热应力及热变形，定量分析了铜冷却壁在不同炉温的热应力，详细分析了铜冷却壁在高炉内的变形趋势及边界约束对铜冷却壁变形的影响，根据以上分析优化改进冷却壁的结构，并从热应力方面分析了铜冷却壁在高热负荷下不会产生疲劳裂纹的原因，进一步阐明它能满足高炉长寿的要求,为延长冷却壁寿命和确定冷却壁的合理安装方式提供了理论指导和实践依据。根据以上研究，为使高炉拥有较为长寿的冷却系统，在炼铁高炉的设计中应优化使用铜冷却壁和铸铁冷却壁，不同冷却壁使用在高炉不同区域，以实现高炉整体炉型长寿的目标。