钢坯氧化烧损影响因素的分析与研究

工业技术　Ｉ■　钢坯氧化烧损影响因素的分析与研究　王好东　（莱钢集团银山型钢板带厂）　中图分类号：ＴＧ　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１４）２６—００１４—０１　通过对加热炉燃烧控制的研究，发现钢坯在加热炉内加热过程中，由于设　备及操作等原因，使钢坯表面氧化，导致不同程度的氧化烧损，既降低了质量又　降低了成材率，同时炉底氧化铁皮堆积速度加快，停炉清渣周期缩短。因此，研　究加热炉热工性能及对形成氧化烧损的机理进行分析，找出其影响因素，并采　取相应措施，对减少氧化烧损具有重要意义。　１氯化铁皮的形成机理及影响因素　钢坯的氧化是在加热炉加热过程中，氧原子与铁原子发生反应的结果。　加热过程中钢的氧化反应：　０２与铁的反应：Ｆｅ＋ｌ／２０，＝ＦｅＯ　３Ｆｅ＋２０２＝Ｆｅ３０４　２　Ｆｅ３０４十１／２０２　３Ｆｅ２　ＣＯ２与钢的反应：Ｆｅ＋ＣＯ　＝ＦｅＯ＋ＣＯ　３Ｆｅ＋４ＣＯ２　Ｆｅｐ４＋ＣＯ　Ｈ，０与铁的反应：Ｆｅ＋Ｈ　０＝ＦｅＯ＋Ｈ，　３Ｆｅ＋４Ｈ２０　Ｆｅ３０４＋４Ｈ２　３ＦｅＯ＋Ｈ２０　Ｆｅ３０４＋Ｈ２　氧化铁皮的结构是分层的，与铁基紧邻的是ＦｅＯ，向外依次是Ｆｅ，　和Ｆｅ２０３。　一般ＦｅＯ较松散，Ｆｅ　０　Ｆｅ２０　较致密。除鳞效果随着氧化铁皮松散层厚度的增　加而下降，原因是松散层有较多的气孔，当喷水除鳞时氧化铁皮迅速冷却，由热　应力产生的裂纹被松散层的气孔所缓解，高压水冲击不能完全去除钢坯表面的　氧化铁皮，所以当钢坯表面含的ＦｅＯ量过多时会导致除鳞不净。　通过对不同在炉时间下的氧化铁皮进行金相分析，发现氧化铁皮分三层，　表明该氧化主要是由于炉内气氛中的氧原子浓度过高造成的。加热炉炉内温　度、加热时间及炉内气氛等都是影响钢坯氧化烧损的主要原因。　１．１加热温度的影响　根据现场调研及热工测试结果发现，温度越高，单位时间内生成的氧化铁　皮量越多。加热温度与钢坯氧化烧损之间呈指数关系，其速率的增加非常快。　６００＂Ｃ以下时钢坯表面基本上不生成氧化铁皮；温度超过７００℃时氧化铁皮逐渐　生成；炉内温度超过９０ｆｆＣ时氧化铁皮厚度显著增加。一般情况下，加热炉加热　段温度在１２５０－１２８０＂Ｃ之间，均热段炉温控制在１２００－１２４０￣Ｃ，处在氧化烧损　量很高的温度段。　１．２炉内气氛的影响　正常生产隋况下空气过剩系数为１．０５—１．２之间，由于煤气热值、压力变化，　相应的空气量及时调整，确保氧含量控制在１—３％，空气过剩系数在１．５０—１．２２；　问，合理控制炉内气氛。加热炉内气氛决定于燃料成分、空气消耗系数及燃烧完　全程度。炉气中一般含有ｃ０２、Ｈ　Ｏ、０２、ＳＯ２、ＣＯ、Ｈ２、ＣＨ　和Ｎ２。它们与钢的化学　反应各有不同。其中ｃ０　Ｈｐ…０　ＳＯ，等为氧化性气体，氧化性最强的是０　氧　化铁皮的生成过程也就是钢与这些氧化性气体发生反应的过程。水蒸气对钢有　氧化作用，为防止水蒸气对钢的氧化，炉气中应有足够的Ｈ，含量。炉气中的ＳＯ２　可大大提高钢的氧化程度。因为ＳＯ２与氧化铁反应生成ＦｅＳ，使氧化深入进行。　因此，严格控制空燃比，在保证燃料完全燃烧的前提下，最大限度地降低空气过　剩系数，对改善炉内气氛十分重要。　１．３加热时间的影响　钢坯加热时间为１２０－１６０ｍｉｎ时，氧化铁皮厚度约３ｒａｍＩ　１８０－２４０ｍｉｎ时，　氧化铁皮厚度均为４ｒａｍ以上。由此可见，加热时间与氧化烧损成正比，即在相同　条件下，加热时间越长，氧化生成的铁皮越厚，钢的氧化烧损越严重。　ｔ４　ｌ科技博览　２降低氯化烧损的措施　２．１控制加热炉各段空气过剩系数　根据加热工艺，均热段不可避免地存在冷风吸入现象，因此，均热段空气过　剩系数应适当取小些，以０．９～０．９５为宜，这样既可使多余的部分燃料与吸入的　冷风发生反应，还能使均热段处于还原气氛中。加热段空气过剩系数则适当取　大些，以１．０５～１．２为宜，这样既可保证燃料充分燃烧，还可使均热段未完全燃　烧的燃料在加热段与多余的空气发生反应，使加热段处于弱氧化气氛中。　２．２优化钢坯的加热工艺　钢坯在其氧化加速点温度（约６００－７００　ｃ）以下时氧化量很少，而超过此温　度则氧化量急剧增加。因此，此时就应该快速加热，以减少钢坯的高温停留时　间，降低其氧化率。钢坯从装入炉内到出炉整个在炉时间越长，特别是出炉前钢　坯处于高温时段越长，氧化烧损就越多。为此在优化加热工艺，以满足钢坯出炉　目标温度和均匀性为前提条件，同时适当提高加热段能力，适当降低均热段温　度，既减少了钢坯的氧化烧损，提高了成材率，提高产量，达到了节能目的。　２．３加强仪表及热工管理　仪表不正常就达不到控制炉内气氛的目的，特别是当加热仪表测量值显示　不准时，应及时调整修理。及时校正煤气热值分析仪、烟气中残氧分析仪、炉温　检测热电偶、各流量孔板及流量控制阀等热工仪表及热工设备，使检测值与实　际值尽可能一致，有利于准确设定热工参数和操作参数，从而达到控制炉内气　氛的目的。利用加热炉清理氧化铁皮及年修时间，对热工仪表及煤气管道系统　进行检验、维修，使其设备处于完好工况，保证各项参数处于稳定值内，便于职　工操作，为减少氧化烧损提供保障。　２．４严格执行停轧降温制度　应加强加热与调度的联系，及时掌握正确的开轧时间，减少钢坯的高温待　轧时间，严格执行停轧降温制度。　２．５加强与炼钢工序协调，提高热送热装率　热装钢坯具有较高的入炉温度（大于６００　ｃ），在工艺上可采用高温快速加　热，缩短板坯在炉时间等方法，减少板坯氧化烧损。　３结论　钢坯在炉内加热而出现氧化烧损是不可避免的，对不同加热炉应优化加热　及轧制工艺，采取不同的方法，尽量弱化形成氧化烧损的条件，减少氧化烧损，　提高成材率。　参考文献　［１】韩昭沧．燃料及燃烧［Ｍ】．北京：冶金工业出版杜，１９８４．　［２】温治．连续加热炉计算机控制技术综述［Ｊ］．金属世界，２００４，（１）：４５～　４８．　［３】高仲龙．钢锭加热过程［Ｍ］．ｊＥ京：冶金工业出版社，１９８３．