目前,高炉越来越大型化,高炉生产越来越自动化和高效化,高炉炼铁的成本占到了整个钢铁联合企业生产成本的一半。冷却壁作为高炉的重要冷却设备,其安全稳定的工作对于高炉的寿命和正常生产有着十分重要的意义。梅钢四号高炉开炉仅41个月后,炉身下部铜冷却壁共计出现3处水管管根脱焊,严重影响了其正常生产。本文以梅钢四号高炉所使用的铜冷却壁为研究对象,利用有限元分析软件ANSYS Workbench,模拟计算了不同条件下铜冷却壁的温度分布,然后以其为温度载荷计算了与之对应的应力和应变分布。同时,本文对中修后长度缩短的铜冷却壁进行了模拟分析,并与中修前相应冷却壁的温度和应变分布进行了对比。课题的主要研究内容和结果归纳如下。（1）依据传热规律和实际生产条件对高炉冷却壁的物理模型进行适当的简化,通过查阅相关文献和实验测定,得到了计算温度场和应力应变场所需的材料热物性和力学性能参数,进而得到铜冷却壁温度场和应力应变场模拟所需的边界条件。通过将模拟得到的温度和应力应变分布结果与实际情况对比,发现两者比较吻合,从而验证了本文模型的有效性和准确性。（2）考察不同冷却水温度和速度、煤气温度和速度、渣皮导热系数和厚度、水垢导热系数和厚度对铜冷却壁温度分布和应力应变分布的影响。研究结果表明,降低冷却水温度,提高冷却水速度,降低煤气温度和速度,降低渣皮导热系数和水垢导热系数,提高渣皮厚度和水垢厚度可以适当降低冷却壁的温度,但对于冷却壁的应变分布影响不大。考察不同安装条件对冷却壁应力分布的影响,发现安装条件对于冷却壁应变分布有较大影响。（3）对中修后的铜冷却壁进行了温度和应力应变分布的模拟计算。中修后铜冷却壁的温度分布总体趋势与中修前类似,但是应变分布规律及应变量有较大改变。（4）结合梅钢四号高炉特定条件,探讨水管管根脱焊的原因。除了极限条件外,冷却壁不同位置处的最高温度都是低于铜冷却壁的安全使用温度。中修后,冷却壁长度缩短,其总变形量在整个高度方向上有较大幅度的降低,冷却壁上下边缘水管焊接位置的变形量降低很多。铜冷却壁破损的主要原因是冷却壁过长的结构缺陷,而高炉原燃料和操作条件的波动以及热面渣皮的脱落和再生引起的炉内温度的变化加剧了冷却壁水管管根的破损。