加热炉不仅是轧钢过程最重要的设备，同时也是耗能大户，它主要为热轧过程提供合格的钢坯，因此，针对加热炉燃烧过程的优化与控制对于钢铁行业中提高加热炉热效率以及减小能耗有着重要的意义。加热炉是一个典型的复杂工业对象，包含各种化学、物理的过程，是一种多变量和非线性的系统，具有时变、强耦合、大惯性以及纯滞后的特点。由于炉内钢温分布不能直接测量、外界扰动因素多，加热过程受多种生产工艺因素的制约，目前的加热炉的优化控制策略还不成熟，真正成功应用的不多。本文以武钢集团某热轧厂步进式加热炉为研究对象，以温度场可视化检测系统为基础，利用现场数据，采用最小二乘辨识建模，建立了加热炉燃烧过程模型，并运用Simulink对所得的模型进行了仿真研究。分析了加热炉的控制特性，介绍了辐射能信号的特点，以及引入加热炉燃烧控制系统的可行性。将辐射能信号引入加热炉燃烧控制过程，根据加热炉中热效率与空/燃比的极值特性，提出了一种基于辐射能信号的空燃比自寻优控制方法，并对控制特性进行了分析。最后针对加热炉炉温控制中响应较慢的特点，提出一种带有辐射能-煤气流量模糊控制器的专家模糊控制系统，并对结果进行了仿真，显示了控制器具有较好的控制效果。