高炉炼铁是我国现今采用的最普遍的炼铁方式。我国各重点钢铁企业的高炉容积不断向大型化发展,且高炉又向着高产量及强化冶炼发展。为了提高生产力,降低炼铁成本,延长高炉寿命成为钢铁行业亟待解决的重要问题,同时高炉的长寿也是炼铁技术进步的重要标志之一。炉缸是高炉结构安全的核心部位,是存储铁水的容器,炉缸的炉墙寿命决定了高炉的寿命。炉缸区的破损形式主要有耐火内衬的破损剥落以及炉壳开裂导致的内衬相继破坏。本课题以高炉炉缸部位的炉墙结构作为研究对象,针对炉壳开裂问题,借助ANSYS的APDL参数化设计语言建立了内衬-开裂炉壳双层炉墙模型。在此基础上,依据传热学稳态热传导理论、对流传热理论,合理的确定了炉墙结构的边界条件。依据理论推导出的接触面温度和冷却条件-对流传热系数,通过ANSYS模拟出开裂炉壳双层炉墙的温度场。通过对内衬在砌筑、烘炉以及正常工作时的变形分析,利用热应力理论合理的修正了砌筑内衬的弹性模量与线膨胀系数。并利用热-结构耦合,仿真计算出炉墙的热应力状况。根据接触分析理论并结合实际情况将炉壳与内衬体的接触滑动问题考虑进来。同时考虑了炉壳裂纹尖端的弹塑性变形。讨论了影响开裂区内衬最大环向应力的因素。将仿真结果所得到的热应力状况与推导的一维炉壳开裂补强判据中的数据进行对比分析,得出本课题所研究的三维实体仿真结果更精确。本课题中有特色的工作包括：利用对流传热理论中的流体外掠平板对流传热与射流冲击传热大致确定了炉壳喷水操作的对流传热系数；考虑了内衬与炉壳间的接触滑动问题；详细地讨论了内衬碳砖在砌筑、烘炉与实际工作中,其与连接耐火泥的缩胀问题对碳砖物性的影响；考虑了炉壳裂纹尖端可能出现的弹塑性变形问题；本课题实现了全过程的APDL参数化设计。本课题的研究工作对提高高炉炉墙的设计与施工技术以及高炉炉壳开裂补强维修方案都具有参考价值。