加热炉是轧钢生产过程中用于钢坯轧前加热的最重要的热工设备之一,也是钢铁工业中的耗能大户。尽可能的提高加热炉的加热效率,降低能耗,是加热炉生产的重要目标。而这个目标对整个钢铁工业降低成本、减少污染具有重要的意义。因此加热炉的模型研究和优化控制就显得越来越重要。加热炉是一个典型的复杂工业过程,它几乎具备了复杂系统的所有特征,如难以建立精确地数学模型、干扰严重,非线性、大惯性大滞后等特点,这些特点导致了传统的PID控制方法很难取得良好的控制效果。本文结合蓄热式步进梁加热炉的加热机理和实际特点,对加热炉进行了建模和控制的研究。首先,本文以炉膛内辐射和对流定律以及钢坯热传导定律建立钢坯的温度模型,进而近似得出炉墙的温度模型。其次,利用建立的钢坯和炉墙温度模型以及炉膛内热平衡原理,运用三元模型的思想,建立加热炉热过程的简化模型,求解炉气温度,并对运用机理模型画出的炉温曲线和拟合模型的对比分析。最后,针对加热炉的机理模型,设计了一种基于模糊控制的控制器,文中对传统PID控制器和设计的模糊控制器的控制效果进行对比分析。同时,针对加热炉各段间具有强耦合的特点,每个回路用一个单纯的控制器很难达到理想的效果,本文设计了模糊解耦控制器,对各段进行解耦,并对只用炉温控制器、设计的模糊解耦控制器的控制效果进行了对比分析,得到了比较理想的效果。