浅析轧钢加热炉坯料氧化控制

贾勇

摘 要：在对金属进行加热时，锅炉内的温度以及环境一定要适宜，假如操纵不当，会产生很多加热问题，例如太热、烧过、脱碳以及氧化。文章重点讲述了轧钢加热炉加工或处理坯料时对氧化的掌控。

关键词：轧钢；加热炉；坯料；氧化控制

钢在进行氧化时不仅会有化学反应产生，还会有物理反应扩散过程存在。氧化过程是显示锅炉内的氧化物，附着在钢的表面出现化学反应，然后形成很薄的一层氧化层，对这层铁皮氧化层再进行氧化，就是铁以及氧分子穿过刚形成的薄层向另外一个方向相互分散，同时出现化学反应。在一个位置上，是氧分子渗过刚形成的铁皮层分散到钢的内部；在另一个位置上就是铁原子从钢内部经过刚刚形成的铁皮层向外分散。在分散过程中必然会遇到，就会出现化学反应形成铁化物，内层由于氧分子比铁原子密度稀，形成低价氧化铁。

1 钢的氧化

在温度高的锅炉内加热钢时，因为锅炉内的气体中有很多的氧气、二氧化碳、水分子，钢必然会形成氧化。并且从钢锭加工成成品要制造很多次，每进行一次制造，就会有百分之零点五到百分之三的钢因为氧化烧坏，在全部的制造中，会有百分之四到百分之五的钢烧坏。氧化一方面对钢产生损坏，另一方面形成的铁皮会残留在锅炉底部，尤其是实炉底位置，对耐火物料形成腐蚀，对锅炉使用时间也有所影响，并且清理铁皮的工作很艰巨，情况严重时还会影响锅炉的正常使用。钢的品质还会因为氧化铁受到影响，在轧制时附着在钢的外表上，在外表上形成星点，对外表品质产生损坏。

在日常生活中，钢也会出现氧化，在比较干燥的环境中，氧化比较慢。不过当温度达到二百到三百摄氏度时，其外表就会出现氧化膜，比较干燥的话形成的氧化速度不快；温度一直提升，氧化也会变快，温度到一千摄氏度时，氧化会异常快；假如温度在九百摄氏度时烧坏程度为1，一千摄氏度烧坏程度为2，一千一百摄氏度时烧坏程度为3.2，一千三百摄氏度烧坏程度达到7。氧化反应就是锅炉内的氧气、二氧化碳、水分子以及二氧化硫和钢外表的铁展开反应，按照氧化情况不一样，能够形成：氧化亚铁、四氧化铁以及氧化铁。

2 影响氧化的因素

对钢氧化产生作用的要素有：锅炉内温度、加热时长、锅炉内气体构成、钢的构成。这些要素中锅炉内气体构成以及温度、钢的构成对氧化程度的快慢有关键的作用，加热时长对钢的烧坏量有直接影响。

2.1 加热温度的影响

由于氧化就是蔓延的一种过程，因此温度对其的作用十分明显，温度越高，蔓延越快，氧化也就越快，放置在平常环境中的钢氧化很慢，六百摄氏度以上变化才能看得出来，温度达到九百摄氏度钢氧化情况就开始剧烈。

2.2 加热时间的影响

环境相同时，加热的时长越久，钢氧化受损坏的情况越严重。刚开始，氧化铁皮会因为时间变长而加快，之后在慢慢的降低，这是因为出现的氧化铁皮层对蔓延有了妨碍的作用。不过因为铁皮层密度不紧密，不能够进行绝对性的阻挡，所以，加热时长最好不要太长。

2.3 炉气成分的影响

锅炉内气体的构成对氧化有着关键的作用。气体构成对燃料构成、气体使用系数、全部燃烧状况都有着关键的作用。锅炉内气体性能不一样，氧化性的有氧气、二氧化碳、水分子以及二氧化硫，具有还原功能的有一氧化碳、氢气以及甲烷，中性的有氮气。在锅炉中，物料燃烧形成的物质一般是具有氧化性的气体，在形成物中，具有百分之二到百分之三的一氧化碳对降低氧化用途不大，由于燃料没有彻底燃烧，锅炉内温度降低，就会拖延加热时间，导致氧化量变多。因为钢和锅炉内气体进行氧化出现的反应是可逆的，所以，锅炉内气体对加热产生作用的主要有氧化性的以及还原功能的。假如在燃烧过程中掌控好气体的构成，可以逆向开展，就能够减少钢被氧化或者不氧化，在平时的作业中锅炉内没办法完成还原性作业，由于锅炉气体中可能不会有那么多的清漆以及二氧化碳，因此在持續加热锅炉中，要想完成边加热边掌控气体成分是十分艰难的。如果燃烧的物料中含有硫抑或硫化氢，经过加热燃烧，二氧化硫或者含量相当少的硫化氢和一氧化铁反应后形成不易熔化的硫化亚铁，熔点在一千一百九十摄氏度，会使钢的氧化更加剧烈，并且，形成的铁皮层会立即熔化，氧化将会更加剧烈。

2.4 钢的成分

对于碳素钢随其C含量的增加，钢的烧损量有所下降，这很可能是由于钢中的C氧化后，部分生成CO而阻止了氧化性气体向钢内扩散的结果。

合金元素如Cr、Ni等，它们极易被氧化成相应的氧化物，但由于它们生成的氧化物薄层组织结构十分致密又很稳定，因而起到了防止钢的内部基体免遭再氧化的作用。

3 轧钢加热炉坯料氧化控制措施

由上述可知，氧化在一般生产条件下是不可避免的，但是我们可以将它的生成量降至最低限度，在一定的条件下，还可使之降至很低甚至不氧化（即所谓无氧化加热）。

3.1 掌握好加热温度和时间

要掌握好加热温度和时间这两个重要因素，减少钢坯在高温区的停留时间，尽量做到高温快速加热。在短期停轧时，注意不要减风操作，以免形成还原性气氛，将已形成的高价氧化铁还原成低价氧化铁，从而使其熔点降低而发生“粘钢”现象，并且防止轧后形成“麻点”。一般来说，“麻点”主要是由于钢坯表面生成的氧化铁皮较厚，在轧制前没有完全清除而被压入钢中所致。特别是停轧时间较长，钢坯在炉内保温时间过长和钢温降低时所生成的铁皮更不易脱落（因靠近钢的基体总体FeO数量增加发黏所致），这时轧后会出现上下两面都有麻点，明显的氧化铁皮被压后形成的麻点，其表面呈灰色，用小锤打掉铁皮后还会在钢板上留下小的亮坑。

3.2 控制好炉压

掌控好锅炉内的成分，降低冷空气的进入，针对三段式持续加热锅炉来说，一定要掌控好锅炉压强，就是把零压面掌控在出料位置的斜坡，在均衡加热的位置使用小风量、小火量，温度会比加热的位置低一些，进而防止了铁皮层的出现，加热处使用大风量能够把在均衡加热位置没有燃烧掉但必须要燃烧的物料全部燃烧，推动了高温区的聚集，这种方式可以简单的概括为低锅炉压强大风量快加热，不仅科学还很适用。

3.3 采取特殊措施

采取特殊措施，对减少氧化收效较大。但热效率低，成本高，一般都在特殊需要时使用。

3.3.1 使用间接加热方式，就是用保护罩、电或者辐射管进行加热，并且在需要加热的金属物体附近连通保护气体，例如氮气、甲烷、水分子、一氧化碳等，这是热处理锅炉的关键手段。

3.3.2 无氧化直接加热。又称“敞焰无氧化加热”，在连续炉及室状炉上均有采用。其基本原理是高温段采取很小的空气消耗系数n，靠高温预热助燃空气来保证必要的燃烧温度，没有完全燃烧的产物在炉子另一部分供入必要的空气使其燃烧完全，缺点是能见度差，也不能保证不脱碳。

参考文献

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