一、板壁结合冷却结构
冷却板的冷却原理是通过分散的冷却元件伸进炉内(一般长度为700～800mm)来冷却周围的耐火材料，并通过耐火材料的热传导作用来冷却炉壳，从而起到延长耐火材料使用寿命和保护炉壳的作用。冷却壁的冷却原理是通过冷却壁形成一个密闭的围绕高炉炉壳内部的冷却结构，实现对耐火材料的冷却和对炉壳的直接冷却，从而起到延长耐火材料使用寿命和保护炉壳的作用。
对于全部使用冷却板设备冷却的高炉，冷却板设置在风口部位以上一直到炉身中上部。
炉身中上部到炉喉钢砖和风口以下采用喷水冷却或光面冷却壁冷却。
全部使用冷却壁设备冷却的高炉，一般在风口以上一直到炉喉钢砖采用镶砖冷却壁，风口以下采用光面冷却壁。在实际使用中，大多数高炉根据冶炼的需要，在不同部位采用各种不同的冷却设备。近十多年来，随着炼铁技术的发展和耐火材料质量的提高，高炉寿命的薄弱环节由炉底部位的损坏转移到炉身下部的损坏。因此，为了缓解炉身下部耐火材料的损坏和保护炉壳，国内外一些高炉的炉身部位采用了冷却板和冷却壁交错布置的结构形式，这种冷却结构形式对整个炉体冷却来说，称为板壁结合冷却结构，它起到了加强耐火材料的冷却和支托作用，又使炉壳得到了全面的保护。
高炉炉身部位使用板壁结合冷却结构形式，是一种新型的冷却结构形式。它既实现了，冷却壁对整个炉壳的覆盖冷却作用，又实现了冷却板对炉衬的深度方向的冷却，并对冷却壁上下层接缝冷却的薄弱部位起到了保护作用，因而有良好的适应性。
二、铜冷却壁
由于球墨铸铁在高炉操作的条件下磨损严重，同时在热负荷和温度的急剧波动条件下，其裂纹敏感性也很高，甚至在第四代铸铁冷却壁上也不能完全克服这些不足之处，这就限制了冷却壁寿命的进一步提高。铸铁冷却壁的冷却水管是铸人球墨铸铁本体内的，由于材质及膨胀系数不同，冷却水管与铸铁本体之间存在0.1～0.3mm的气隙，这一气隙会成为冷却壁传热的主要限制环节。另外，冷却壁中铸人冷却水管而使铸造本体产生裂纹，并且在铸造过程中为避免石墨渗入冷却水管中必须采用金属或陶瓷涂料层加以保护，保护层起了隔热夹层作用，引起温度梯度增大，造成热面温度升高而产生裂纹。
铸铁冷却壁主要存在着两个问题，一是冷却壁的材质问题，二是水冷管的铸人问题。为了解决这两个问题，人们开始研究轧制铜冷却壁。此种铜冷却壁是在轧制好的壁体上加工冷却水通道和在热面上设置耐火砖。
铜冷却壁与铸铁冷却壁特性的比较见下图：
铜冷却壁有以下特点：
(1)铜冷却壁具有热导率高，热损失低的特点。目前，国内外铜冷却壁大多以轧制纯铜(Cu≥99.5％)为材质，经钻孔加工而成的。这样制作出来的铜冷却壁的冷却通道与壁体是一个有机的整体，消除了铸铁冷却壁因水管与壁体之间存在气隙而形成隔热屏障的弊端，再加上铜本身具有的高导热性，这样就使得铜冷却壁在实际使用过程中能保持非常低的工作温度。
利于渣皮的形成与重建。较低的冷却壁热面温度是冷却壁表面渣皮形成和脱落后快速重建的必要条件。由于铜冷却壁具有良好的导热性，因而能形成一个相对较冷的表面，从而为渣皮的形成和重建创造条件。由于渣皮的导热性极低，渣皮形成后就形成了由炉内向铜冷却壁传热的一道隔热屏障，从而减少了炉内热损失。研究表明，在渣皮脱落后，铜冷却壁能在15min内完成渣皮的重建，而双排水管球墨铸铁冷却壁则至少需要4h。
铜冷却壁的投资成本。使用铜冷却壁，并不意味着高炉投资成本增加，这主要是基于以下几点考虑：1)单位重量的铜冷却壁比铸铁冷却壁价格要高，但单位重量的铜冷却壁冷却的炉墙面积要比铸铁冷却壁大1倍，这样计算，铜冷却壁的价格就相对便宜了些。
铜冷却壁前不必使用昂贵的或很厚的耐火材料。使用铸铁冷却壁时，对其前端砌筑的耐火材料要求较高，在炉腹、炉腰和炉身下部多使用碳化硅砖或氮化硅结合碳化硅砖，这些耐火砖的价格较高，相应地增加了冷却设备的投资。高炉使用铜冷却壁，主要是利用其高导热性形成较低的表面温度，从而形成稳定的渣皮来维持高炉生产，而不是主要靠砌筑在其前端的耐火材料来维持高炉生产，因此，铜冷却壁前端的耐火材料的耐久性和质量并不十分重要。西班牙两座使用铜冷却壁的高炉的生产实践表明，铜冷却壁前端砌筑的耐火材料在高炉开炉个月后就已侵蚀殆尽。当然铜冷却壁前还是有必要砌一定的耐火材料的，因为在高炉开炉初期，铜冷却壁需要耐火材料的保护。3)使用铜冷却壁可将高炉寿命延长至15～20年，因此可缩短高炉休风时间，从而达到增产的效果。
蒂森高炉的炉腰、炉腹采用铜冷却壁后，炉缸寿命很难适应炉体寿命。为了延长炉缸寿命，消除炉缸烧穿的危险，德国SMS公司已开发出了安装在炉缸部位的铜冷却壁。
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