工业加热炉是重要的热工设备,其性能的优劣直接决定着轧制生产线的正常运行和产品的质量,因而加热炉加热钢坯温度场的研究对提高钢铁产品质量和钢铁企业效益具有重要价值。首先,本文以蓄热式步进底加热炉为具体研究对象,介绍了其详细技术参数、生产过程存在的问题,并给出了所加热钢坯的材料属性。其次,对钢坯受热升温过程做了数值求解分析。设置了钢坯在加热炉内所处的环境变量即边界条件和初始条件,分别计算了加热过程中钢坯在步进底式加热炉内的对流换热系数、辐射换热系数;然后对传热过程做了简化分析,将对流换热折合进了辐射换热当中得出钢坯加热的综合传热系数;采用有限元软件ANSYS对钢坯温度场进行了三维瞬态非线性有限元分析,通过将仿真结果与钢坯拖偶试验测量数值进行对比,验证了数值仿真数据的可靠性。最后,为了充分开发加热炉产能并达到节能减排、降低成本和提高效益的目的,对钢坯现有的生产过程进行了优化设计。在改变加热炉钢坯加热工艺和提高钢坯初始入炉温度两种条件下,对钢坯的温度场分布情况做了仿真模拟,仿真结果表明,将加热工艺时间缩短40min后,钢坯内部温度场分布仍然能够达到出炉标准;在此基础上,提高钢坯初始入炉温度至500℃,可进一步将钢坯总加热时间缩短至7300s,并且在此新工艺下钢坯仿真的出炉温度差小于出炉温差要求,达到了出炉标准的同时减少了加热炉生产过程中燃料的年消耗量,极大的降低了生产成本。本文在钢坯受热升温过程数值仿真研究的基础上,给出了钢坯加热工艺的优化途径,通过数值仿真模拟验证了所给优化途径的理论可行性,为加热炉加热钢坯工艺过程的实际优化和应用提供参考依据。