2003年8月某公司为石家庄钢铁股份有限公司提供了第一座采用数字化控制的单蓄热步进梁式加热炉。常规的比例燃烧控制通过调节各区域的空气和煤气流量来实现区域的温度控制。与常规的比例燃烧控制方案相比，数字化燃烧控制方案――特别是在产量异常和待轧时有着较强的优势：烧嘴开启时，总是以最大功率进行燃烧，从而保证烧嘴的火焰形状、增加燃烧效率、降低氧化烧损1.
蓄热式烧嘴主要用于预热低热值煤气或/和空气达到提高煤气燃烧温度的目的。蓄热式烧嘴技术在国内外科研工作者研究的基础上取得了长足的发展并得到了广泛的应用，其控制的基本原理是：一对烧嘴（A和B）组成一个烧嘴单元，通过换向控制来实现烧嘴的两种工作状态――蓄热和燃烧，当A燃烧时B蓄热，当B燃烧时A蓄热；一座加热炉包括多组烧嘴单元，分散换向控制方案通过调整不同烧嘴单元的换向时间来减弱由于换向对管网造成的冲击。与常规的余热利用方案――换热器相比，蓄热式烧嘴在节能降耗、加热效果和防止环境污染方面具有较强的优势。
结合实际情况，某公司为石钢提供了煤气单蓄热的步进梁式加热炉：高炉煤气通过蓄热式烧嘴蓄热，空气通过换热器预热，主烟道废气通过排烟机1排出，蓄热式烧嘴废气通过排烟机2排出，采用数字化的控制方案，并对单位燃耗、氧化烧损、脱碳层厚度、坯料出炉温度的均匀性方面作出了较高要求的性能保证。实践证明：采用数字化控制对于降低加热炉的能耗、提高钢坯加热质量有着重要的实际意义。
3控制模型的结构对于一定炉型结构的数字化控制的蓄热式加热炉来说，合理的模型结构及控制方案有利于加热炉发挥其最大的工作效能：良好的加热质量、较低的能源消耗和环境污染、较小的设备维护，其中主要的模块结构包括空煤气流量控制、炉压控制、废气压力控制、区域温度控制、燃烧温度的优化设定。
3.1助燃空气流量控制数字化控制在每个烧嘴前的支管上不采用流量检测数自动调节装置，烧嘴的空气流量的稳定是通过保持空气总管的压力来实现的，因此有效的空气总管压力调节是保证各烧嘴空气流量的基础，因此根据加热炉的工作状态快速调节风机的供风量至关重要。
1＝（1，1，1，，1，2）（1）式中：1为风机供风量，m 3 /h；1为供风量前馈系数，取决于加热炉的产量；1为供风量修正系数，取决于助燃风的总管压力；1为热风温度，℃；为煤气热值，kJ/m 3；1为助燃风机保护因子，取决于助燃风机的开度；2为主烟道排烟风机保护因子，取决于排烟风机后的废气温度。
3.2煤气流量控制与空气流量控制相同，烧嘴前不采用流量检测和自动调节装置时，有效的煤气总管压力调节是保证各烧嘴煤气流量的基础，因此根据加热炉的工作状态快速调节煤气供给量至关重要。
2＝（2，2，2，）（2）式中：2为煤气供气量，m 3 /h；2为煤气量前馈系数，取决于加热炉的产量；2为煤气量修正系数，取决于煤气的总管压力；2为煤气温度，℃。
3.3空燃比控制上述空气和煤气流量的稳定调节保证了加热炉总体供风量的过剩系数，对于单个烧嘴的空气过剩系数，可以通过调节单个烧嘴空气阀和煤气阀的开启时间来实现。
3.4炉膛压力控制炉膛压力的控制效果直接影响钢坯的加热质量、炉体周围机械和电气设备的安全使用以及炉体耐材的使用寿命。
3＝（3，3，3）（3）式中：3为主烟道废气排放量，m 3 /h；3为主烟道废气量前馈系数，取决于加热炉的产量；3为额定的主烟道废气排放量，m 3 /h；3为主烟道废气量修正系数，取决于炉膛压力。
3.5废气压力控制废气压力控制效果直接影响蓄热体的蓄热效果和使用寿命：废气压力不稳定将导致每次通过蓄热体废气流量的变化，从而改变蓄热体的蓄热效果导致煤气预热温度的变化，同时废气压力的波动还会间接影响了炉膛压力的稳定性。
4＝（4，4，4，3）（4）式中：4为烧嘴后废气排放量，m 3 /h；4为烧嘴废气量前馈系数，取决于加热炉的产量；4为额定的烧嘴废气排放量，m 3 /h；4为烧嘴废气量修正系数，取决于废气压力；3为烧嘴废气排烟风机保护因子，取决于排烟风机开度及其排烟温度。
3.6加热炉区域温度控制加热炉区域的温度控制直接关系到钢坯的加热质量、最终的产品产量。对于数字化控制来说，其方案式中：为烧嘴在某周期内的燃烧时间，s；为该区域的热需求量为一个周期时间。
3.7燃烧温度的优化设定建立不同钢种、规格的坯料在不同产量下的加热曲线对于提高加热产量和质量、降低能耗有着重要的意义。为此，某公司开发了带模糊逻辑控制的棒材加热炉二级优化系统，该系统综合坯料计划信息利用热工数学模型在线优化炉温设定值及温度控制器的模糊逻辑参数。
式中：为温度优化设定值，1为静态温度优化设定值，为模型计算反馈值，为相邻区域的影响系数；为坯料规格，为钢种；为小时产量，t/h；2为装料温度；3为目标温度，为待轧因子；4为模型计算温度，为模糊逻辑因子；为热电偶检测温度，为某区域单位时间内的产品流量；为步进梁步距。
3.8控制结构框图基于上述模型的基础上，可以建立如图1所示的控制结构框图。
4实际使用效果石家庄钢铁股份有限公司四轧棒材加热炉是一座用于特钢生产的加热炉，加热炉的主要特征如下：加热炉型式：侧进侧出的步进梁式加热炉加热炉有效长度：38 mm加热炉有效内宽：6 600 mm加热炉所加热坯料：钢种：钢、冷拉钢、合金结构钢、保淬透性钢；非调质机构钢等坯料断面：360 mm×300 mm或320 mm×280 mm或300 mm×220 mm坯料长度：5 100～6 000 mm加热炉所用燃料：高炉煤气此座加热炉的燃烧控制系统正是建立于上述数字化控制方案的基础上，并于2005年7月投入实际生产使用。该系统投入使用后，系统运行正常，各项控制参数均达到规定的指标：空气流量在设定值附近波动±3%，煤气流量在设定值附近波动±4%，炉压5～10 Pa，废气压力在设定值附近波动±3%，蓄热式烧嘴后排烟温度约150℃，单位燃耗、氧化烧损率、脱碳层厚度和坯料出炉温度均匀性均满足了合同规定的性能保证值，低于国内同类比例燃烧控制的加热炉。
5结论数字化控制的轧钢加热炉在近几年得到了快速发展，针对具体的炉型结构制定相应数字化控制策略可提高加热炉控制的灵活性、提高钢坯的加热质量、降低单位燃耗、减少环境污染和仪表等设备的运行维护成本，具有重要的实践使用意义。