轧钢加热炉作为轧钢工序的重要加热设备，不仅影响轧钢生产的生产成本，也影响轧钢生产的产品质量。加热工艺的优化与否，关键取决于加热炉的燃料种类和燃烧系统、加热炉炉型、炉膛内炉气运动规律及炉膛热交换规律、加热工艺及炉温制度、加热炉系统热量分配及热平衡情况。本文以某钢铁公司步进式加热炉为原型，以该加热炉的燃烧系统、炉膛内的炉气运动和热交换为主要研究内容，采用k-ε湍流双方程模型、PDF燃烧模型和P-1辐射传热模型，建立了该步进式加热炉内燃料燃烧、炉气流动和钢坯加热的数学模型，对加热炉内钢坯的加热过程进行了数值模拟，得到了炉内炉气温度、速度的详细分布，通过模拟计算得到了钢坯的表面温度、断面温差及总在炉时间。 通过对该加热炉热过程中的炉气温度和钢坯出炉温度的跟踪实测，实测结果与数学模型数值模拟结果基本相符，验证了数学模型是可靠的，数值模拟结果是基本可信的，为该步进式加热炉的优化设计和优化操作提供了重要的理论依据。