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参与炉膛内热交换过程的有三种基本物质：炉气、炉壁和被加热体，这三者之间的热量交换过程。
燃料燃烧所产生的高温炉气是加热炉内的热源。高温气体以对流和辐射的方式把热量传给被加热金属表面，同时也传给炉壁。金属与炉壁均吸收部分热量后，把其余的反射出来。被金属吸收的热量加热了金属，使金属的温度从而升高，而反射出来的辐射能在经过炉气时，被炉气吸收一部分，其余的透过炉气又投射到炉壁上；同样，炉壁表面吸收一部分热量后，将其余的反射出去，反射出去的辐射能在经过炉气时被吸收一部分，其余的透过炉气又投射到金属表面和炉壁的其它部位。
炉壁吸收炉气以对流和辐射方式传来的热量的同时，也吸收金属辐射来的热量。即此处不仅存在气体与固体间的热交换，同时也存在金属与炉壁间的辐射热交换。另一方面，炉壁也向外辐射和反射热量。金属在吸收炉气以对流和辐射方式传来的热量和炉壁辐射来的热量的同时，也向外辐射和反射部分热量。
由此可见，炉膛内的热量交换过程是很复杂的，辐射对流和传导同时存在。对炉内金属的加热，对流、辐射、传导在不同的温度范围所占的比例不同：在800℃以下时，炉气与金属工件之间的传热主要靠对流传热热；在800℃～1000℃之间时，炉气与金属工件之间的传热则要同时靠对流传热和辐射传热；当温度高于1000℃时，炉气与金属工件之间的传热主要靠辐射换热，这时金属所吸收的热量约90%是通过辐射换热的方式来实现的。
火焰炉内部的传热有以下几个方面的特点：
（1）加热炉内的温度以炉气为最高，金属最低，炉壁居中。炉气通过对流和辐射将热量传给金属，使金属温度升高。在这一过程中炉气失去热量，因此高温炉气必须不断有燃料燃烧来补充，同时不断地将低温炉气排到加热炉外。
（2）炉壁本身不是热源。当炉壁的温度稳定后，它吸收的热量除小部分经过炉墙传导散失于四周外，大部分辐射给了金属。因此，炉壁在整个热交换过程中起热量传递的“中间介质”作用。炉壁对传热的影响是很大的。这是因为炉气对金属的传热是气体与固体间的辐射热交换，而炉壁与金属间的热交换是固体间的辐射热交换。一般来说，
气体的黑度很小（仅0.2～0.4 之间），因此气体与固体的热交换强度远远小于固体间的交换强度。
（3）炉气和金属的黑度对热交换有很大的影响。两者的黑度越大，热交换就越强。
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