钢铁作为重要的工业原材料对社会的发展起着至关重要的作用。高炉炼铁是生产钢铁的主流办法。高炉是整个炼铁过程的最大的反应容器,高炉的寿命对于整个钢铁行业的发展十分重要。热应力是影响高炉炉缸砖衬寿命的重要因素。随着科学技术的进步,已经可以生产出具有高导热性能的碳砖,不在通过砌筑灰缝的形式来抵抗热应力。因此以碳砖（含砖缝）+填料+炉壳（外表面洒水冷却方式）新型结构应运而生,由于该种炉缸结构出现时间较短,对于该结构的认识还存在很大的空缺。此外对于高炉常用的炭素捣打料和耐火胶泥等不定型耐火材料的研究少之又少,对于不定型耐火材料的性能参数缺乏合理、科学的研究。为了给高炉长寿化研究提供更加准确的数据支持,本文通过对高炉常用不定型耐火材料进行热物性及力学特性进行实验研究,并针对新型干砌砖衬炉缸结构进行热力耦合特性研究,具体内容如下:（1）对高炉常用不定型耐火材料进行热物性及力学特性实验,以期得到高炉常用不定型耐火材料导热系数在体积密度和温度共同影响下的改变趋势以及线膨胀系数和抗压强度在体积密度和温度共同作用下的改变趋势。根据实验数据绘制曲线图,并利用回归分析方法,得出了数学关联式。（2）以冷却壁水管作为研究对象,探究流动状态不相同的情况时,冷却水管对流换热系数的关联方程。对干砌砖衬炉缸结构进行热力耦合仿真分析,研究有关参数的力学特征变化规律包括:砖衬热面、炉壳的环向应力以及砖缝闭合长度随着内压、碳砖线膨胀系数以及预留砖缝改变时的改变趋势,最后针对炉壳进行安全检验。（3）建立工况下砖缝闭合长度的响应面模型,通过设计实验,以工况下砖衬砖缝闭合长度作为响应值,以砖衬内压力、预留砖缝宽度以及碳砖线膨胀系数作为考察因数,设计实验研究分析这三个因素对工况下砖缝闭合长度影响的灵敏度大小,并探究砖缝闭合长度的响应面方程。（4）对工况下砖缝闭合长度进行可视化系统开发设计,将有限元仿真的设置和分析功能完全集成在一个新的工作系统,通过系统交互界面自动调用软件进行仿真分析和结果输出。从而实现了仿真模拟分析功能的自动化,提高使用者的研究效率。