钢铁工业作为我国经济发展的关键产业,能耗问题不容忽视,绿色、低碳是其未来发展的方向和重点。在生产成本增加和环境污染加重的双重压力下,越来越多的钢铁企业选择提高废钢比来降低成本、提高产能和减少污染。但是废钢的热量不足使得生产效益受到很大的限制,采用废钢预热法可以有效提高废钢物理热,补充转炉的热量消耗。废钢预热系统中合理地设计加热装置使其达到生产要求是该方法的关键,本文采用加热炉进行废钢预热。本文简要总结了国内外加热炉数值模拟技术的研究发展现状,以前人大量相关文献资料为基础,运用计算流体力学的研究方法,基于流体动力学理论,燃烧和传热过程机理,建立了加热炉内湍流、燃烧以及换热的数值模型,对稳态加热炉的热工过程展开了数值求解分析。采用标准k-ε双方程湍流模型、概率密度函数燃烧模型、离散坐标辐射模型进行模拟求解,分析结果得到了炉膛内气体流动特征、气体浓度以及炉内温度的分布特征。通过改变喷嘴布置方式和当量比,分析了不同工况条件下加热炉内温度分布的均匀性,仿真结果为进一步优化加热炉提供了参考。同时,准确的三维温度场分布信息为加热炉节能控制技术的研究奠定了基础。在对加热炉模拟的基础上,本文研究了钢坯经过一段时间加热后的温度场变化情况,对钢坯的温度变化过程进行了三维非稳态模拟仿真,引入加热炉的温度数据,模拟钢坯外表面及中心截面的三维温度分布。对比分析了钢坯的温度场变化规律和钢坯温度随时间变化的曲线图,整个加热过程符合钢坯的传热特征,钢坯温度分布均匀,达到了废钢预热的目的。同时,仿真结果为钢坯温度场预报模型的建立提供了参考依据。