轧钢加热炉是钢坯轧制前重要的加热设备,其主要性能的优劣性决定着轧钢生产的生产成本、产品质量、生产线的正常运转等,因此轧钢加热炉内温度场、流场、烟气排放物以及钢坯的传热过程温度场的研究对提高钢坯的轧制质量和钢铁企业的生产效益具有重要的价值。本文以蓄热式推钢加热炉作为研究对象原型,研究了加热钢坯材料属性及其在炉内传热过程等。首先,针对钢坯在蓄热式推钢式加热炉的变节奏烧钢传热过程做了有限元模拟分析。将流场作为边界条件和初始条件,详细分析了钢坯的对流换热系数、辐射换热系数;同时考虑实际工况,以辐射传热为主,换算为等效热吸收系数,进行了三维瞬态温度场的有限元分析,可为加热炉炉内流场优化设定奠定理论基础。其次,以钢坯和炉膛温度互为边界条件,耦合换热过程和燃烧热交换规律,建立了该蓄热式推钢加热炉内的燃料燃烧、炉气分布、温度分布的数学模型。在Fluent中采用k-ε双方程湍流模型、P-1辐射传热模型、PDF燃烧模型、NOx生成机理模型,对炉膛内部进行了流场分析,得到了温度场和流场的可视化分布。另外,研究了加热炉烟气排放物的污染气体排放规律。综合流场分布、温度场分布以及烟气排放物规律,对加热炉喷口角度、空气和燃气预热温度、空燃比等操作参数进行了改进,为现场生产操作参数改进提供了实际理论指导。最后,参考黑匣子实测数据,分析了加热炉钢坯温度变化与炉内气氛的级联关系,仿真结果与实例规律基本相符,验证了仿真模型数值分析的可靠性。这可为蓄热式推钢加热炉的钢坯加热工艺优化和加热制度优化提供参考依据,根据仿真模拟结果,改进了加热炉喷口角度、空气和燃气预热温度、空燃比等参数,分析了改后的蓄热式推钢加热炉各项指标的增优程度,以达到节能降耗的目的。