加热炉是钢坯轧制生产过程中主要的能耗设备,它的主要功能是把待轧冷钢坯加热成为轧机能够进行轧制热钢坯。但钢坯的加热是一个很复杂的过程,改善钢坯加热质量并降低加热炉能耗最有效的方法是采用先进的建模和控制技术,建立钢坯温度预报数学模型对炉内钢坯温度实施软测量,进而通过数学模型建立最佳的炉温制度,对炉温进行优化控制,使出炉钢坯的断面温差和表面温度满足生产需求,生产出优质的钢坯。本文主要研究的内容如下：(1)以蓄热式加热炉为研究背景,首先建立了加热炉内炉温的分布模型,然后分析了加热炉的传热机理,并对总括吸收率进行了推导,建立了基于总括热吸收率钢坯温度预报模型,最后重点讨论了模型的离散求解方法,提高模型的预报精度。(2)在所建立的钢温预报模型基础上,进一步探讨了蓄热式加热炉稳态炉温优化设定方法。首先根据加热炉生产目标的要求,建立了炉温优化目标函数,然后利用遗传算法进行寻优计算,获得加热炉稳态最优炉温设定值和钢坯理想加热曲线。(3)由于加热炉具有大惯性、大时滞的特点,当工况发生变化时,必须对炉温进行在线补偿,针对单坯的炉温设定值问题,采用段末温度控制法对稳态炉温设定值进行动态补偿,用迭代法和模糊控制两种方法对炉温进行动态补偿比较,实现了单坯的炉温动态优化设定。(4)设计了基于分散推理结构的综合炉温在线补偿的控制方法对炉温进行动态优化,对综合炉温的设定方法做了深入的研究,从而保证了炉内工况变化时钢坯实际升温过程的最优化,即实现了加热炉炉温动态优化设定。仿真结果表明,本文建立的钢坯温度预报模型能够比较准确地计算出炉内钢坯温度分布,经过炉温优化设定后,在保证轧制工艺正常进行的前提下,钢坯的加热质量得到了改善,并且最大限度的降低了加热炉能耗,从而验证了炉温优化设定方法的有效性。