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冶金高炉用铸钢冷却壁,具有延伸率高、抗拉强度高、熔点高、抗热冲击性好等特点,应用于高炉生产能显著提高高炉寿命。但铸钢冷却壁铸件的浇注温度高,浇注凝固时预置的冷却水管极易发生变形和熔穿,凝固后冷却壁外表面粘砂也较严重。本文以解决上述问题为目标,研究了铸钢冷却壁的防熔穿工艺、开发了铸钢件防粘砂涂料,对铸钢冷却壁取代铸铁冷却壁在高炉上推广应用具有重要意义。本文首先采用铸造有限元模拟软件,对铸钢冷却壁的充型凝固过程进行模拟计算。结果表明:当浇注温度为1550℃时,充型过程中冷却水管的最高受热温度小于1100℃,低于其固相线温度（1473.2℃）,冷却水管在充型过程中不会熔穿;凝固过程中冷却水管局部的最高受热温度为1502℃～1510℃,超过或接近其熔点（1503.6℃）,冷却水管在凝固过程中有熔穿的风险。如果冷却水管内部填充固体冷却材料,冷却壁凝固过程中冷却水管的最高受热温度为1492.4℃（低于冷却水管的熔点）,最低受热温度为1476.2℃（高于冷却水管的固相线温度）,既能保证冷却水管不被熔穿,也可以实现冷却水管与冷却壁基体之间的冶金结合。基于铸钢冷却壁数值模拟分析结果,研究了以树脂砂为固体冷却材料填充实验管的具体工艺方法,并于生产现场验证该工艺方法能否在浇注过程中保证冷却水管不被熔穿。结果表明:当固体冷却材料采用以宝珠砂为原砂的树脂砂,填充压力为0.5 MPa,粘结剂加入量为1.2%时,树脂砂的填充效率可达99.1%;如果刚玉砂加入量占原砂总重15%时（宝珠砂占原砂总重85%）,树脂砂清理效率可达96.8%;生产现场浇注验证发现,冷却壁基体和冷却水管结合较好,未看到明显的宏观间隙,冷却水管无变形、无熔穿。金相组织分析得知冷却壁基体与冷却水管之间发生了冶金结合,结合区的平均剪切强度达到318 MPa。研制了一种以白刚玉为骨料的铸钢件防粘砂涂料,通过单因素实验以及正交试验研究了涂料组分对涂料综合性能的影响,得到了如下的优化配方:“100%粉料（白刚玉∶钾长石∶氧化铁=100∶24∶12）+9.8%加水溶胀后的锂基膨润土+1.8%酚醛树脂+0.36%乌洛托品+0.12%PVB+66%酒精”。生产现场浇注验证发现,冷却壁表面的砂型大部分可以直接脱落,仅在冷却壁的沟槽部位发现有点状粘砂,冷却壁铸件的清理面积达到其表面积的95%以上,可以满足生产现场的使用要求。