高炉的工作过程是：炉料通过炉顶装料设备装入炉内，随着冶炼过程进行，炉料向下移动，渣、铁从炉缸下部渣口、铁口排出；热风通过热风围管、送风装置由风口鼓入炉内，并与炉料中焦炭发生燃烧反应，生成煤气；煤气向上运动，从炉顶煤气导出管排出，进入除尘装置。高炉由高炉本体和高炉附属系统组成。

包含气、固、液三相的逆向高温、高压反应器，直立圆筒形。其内部空间形式称为高炉内型。高炉组成包括炉体外部结构、高炉基础、炉壳、高炉内衬和冷却设备（图1）。

图1　现代高炉外景

组织炉料与煤气两股逆流运动并进行矿石冶炼的空间，又称高炉炉型，自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸5部分（图2）。①炉喉呈圆柱形，接受装料装置布入炉内的炉料。②炉身呈截锥台形，上小下大，其形状适应炉料下降过程中因加热而体积膨胀，在此段进行炉料的加热、分解，铁氧化物的间接还原和矿石内部的固相反应。③炉腰呈圆柱形，直径为高炉内最大的部分，是由炉身到炉腹的过渡部位，在此段进行各种元素的直接还原。④炉腹呈倒锥台形，其形状是为了适应炉料熔化成液体滴落后的体积收缩，此段是软熔带的根部，对边缘煤气流分配起着重要作用，进行元素的直接还原。⑤炉缸呈圆柱形，上部沿周边均匀设风口，热风通过热风围管、支管和弯头、直吹管由风口鼓入炉内。是煤气的发源地；下部为容纳冶炼形成的液态渣铁，进行渣铁间的反应，如脱硫，已还原的硅、锰的氧化等；中部设有渣口，周期性地排走部分炉渣（上渣）；底部设有铁口，周期性地排放铁水和炉渣。现代大型高炉一般不设渣口。

图2　高炉内型结构示意图

在炉缸以下还有死铁层，由倒锥台形逐步改变成圆柱形，作用是保护炉底不受炉渣和碱金属侵蚀，并减轻铁水环流对炉缸侧壁造成的破损，其深度约为炉缸直径的20%，高者达25%以上。由于死铁层在铁口中心线以下，所以它的容积不计入高炉的有效容积。炉喉之上设置装料设备。

高炉内型的各部分尺寸要根据原料、燃料、高炉容积和操作等条件设计。设计炉型时采用合理炉腹煤气量或煤气量指数确定炉缸直径：

或

式中为高炉日产量（吨/昼夜）；为炉腹煤气量（米³/吨）；为炉腹煤气量指数，一般取58～66米/分。

高炉内型各部分尺寸比例为，炉身角约80°～81°，炉腹角74°～75°。分别为高炉的炉腰直径、炉喉直径。设计的高炉内型要与生产中的高炉内型对比，参考容积近似的其他高炉进行尺寸修改。小于750立方米高炉一般设一个铁口，大型高炉增至2～4个铁口，一般不设渣口。对于冶炼特殊矿，渣量大的高炉，根据实际情况设置渣口。风口数目可根据经验按炉缸圆周大小来确定，一般两个风口的中心距（沿炉缸内壁圆周上）不应小于1000毫米。

主要有自立式、炉缸支柱式、框架支柱式、框架自立式4种。早期小高炉多是自立式，中型高炉采用炉缸支柱式或框架支柱式（图3），现代大型高炉都采用框架自立式。现代大型高炉鼓风压力高，炉体外壳钢板加厚，壳内喷涂耐火材料，防止热应力和晶间腐蚀引起开裂和变形。风口平台有较宽敞的操作空间；取消渣口，改用矮式泥炮；风口平台连成一片，以便叉车和换风口机行走。

图3　高炉炉体结构

高炉基础承受高炉本体、高炉内炉料、耐火材料冷却设备、炉顶装料设备、炉体外部钢结构、热风围管、多层平台等的静负荷。在生产中还承受炉内崩塌料、人工出料和煤气爆炸形成的动负荷。现代高炉基础所承受的静负荷按平均每立方米炉容约5～6吨考虑，动负荷则用安全系数来考虑。采用钢筋混凝土的高炉基础，由耐高温（1000℃以上）的基墩和承重的基座组成。耐高温基墩用耐火砖块作骨料、耐火黏土熟料和耐火砖粉作掺合料，以硅酸盐水泥作胶结料砌筑而成。基座则用钢筋混凝土以正多边形状建在岩石、筒式桩或钢管桩（内灌混凝土）上。海滨建厂的大型高炉基础采用长几十米的钢管桩作底座。

承重的钢结构，在高温高压下承受着炉内炉料、渣铁的重力、煤气的压力、内衬的膨胀力，同时还支撑着安装在上面的冷却器、炉顶装料设备和煤气上升管等构件。炉壳上设有风口孔、冷却器安装孔、冷却水管进出口孔等。炉壳要求采用具有足够强度和可焊性好的钢板制造，一般为高强度低合金钢，对应于不同部位采用不同的厚度。大型高炉的炉壳厚度一般是炉缸、炉腹处为50～60毫米，炉腰、炉身处为40～50毫米，炉喉处为30～40毫米。炉壳、冷却设备和内衬组成高炉炉墙，三者相互保护，相互依存。

高炉炉壳内部垒砌的一层厚耐火砖衬。高炉内衬可以减少炉壳散热量，耐火砖与炉壳之间设置冷却设备防止炉壳变形。高炉各部分砖衬损坏机理不同，为了防止局部先损坏而缩短高炉寿命，必须根据损坏、冷却和高炉操作等因素，选用不同的耐火砖衬。高炉炉缸、炉底耐火砖大多用碳素耐火材料；炉腹、炉腰和炉身下部受到下降炉料和上升高温煤气流的机械冲刷磨损，以及各种化学侵蚀，会造成砖衬疏松剥落，强度降低，因此砖衬要采用具有良好的耐磨性、抗热冲击性和抵抗化学侵蚀能力的耐火材料；炉身上部和炉喉砖衬要求具有抗磨性和热稳定性的材料，以磷酸浸渍致密黏土砖为宜。现代高炉炉腹、炉腰、炉身多为薄壁结构，采用砖壁一体的全覆盖冷却壁结构，而不再另砌砖衬。

高炉冷却介质有水、风、汽水等混合物，最普遍用的是水。水冷却设备从结构上分有喷水冷却、高炉冷却板（箱）和高炉冷却壁；从材质上分有铸铁冷却壁、铸钢冷却壁、铜冷却壁、铸铁冷却板、铜冷却板、焊钢冷却板等。因高炉各部分热负荷不同，冷却方式也不同。高炉炉底多采用水冷，以水冷管作为冷却设备，也有采用风冷的。炉喉对于采用冷却壁结构的高炉，炉底、炉缸采用光面铸铁冷却壁；炉腹、炉腰、炉身下部可采用镶砖球墨铸铁或铜冷却壁，炉身上部采用镶砖球墨铸铁冷却壁。对于采用冷却板结构的高炉，炉腹、炉腰和炉身下部多采用铜冷却板，左右间距250～300毫米，上下间距约300毫米，炉身上部可采用各种形式的冷却设备，一般用铸铁或钢板焊接的冷却水箱。对于采用板壁结合冷却结构的高炉，在炉腹、炉腰、炉身下部采用“品”字形布置冷却壁和冷却板。冷却介质由工业水发展为软水和纯水。直流或露天循环供水系统已被强制循环供水系统所代替，后者的优点是热交换好、无沉淀、消耗水量少等。在高炉风口、渣口、热风阀等处也有专用水设备冷却。

分为高炉供料系统、高炉鼓风系统、喷吹燃料系统、渣铁处理系统和高炉除尘系统。供料系统的作用是将炉料及时、准确、均衡地送入装料高炉；鼓风系统的作用是将加热到1100℃以上的热风连续、可靠、安全地鼓入高炉；喷吹燃料系统的作用是向高炉内均衡地喷吹气体（如天然气）、液体（如重油）或固体燃料（如煤粉），强化冶炼；渣铁处理系统的作用是及时处理从炉内排放出来的渣铁，使高炉生产能正常进行；除尘系统包括高炉煤气的除尘和环保除尘等，作用是保证高炉煤气满足用户对含尘量的要求（5～10毫克/米³以下）和生产环境对排放烟气等的要求（30～100毫克/米³以下）。