加熱爐防燒損技術(shù)研究

侯文瑾

【摘 要】鋼材作為國民經(jīng)濟發(fā)展的重要原材料，其質(zhì)量嚴(yán)重影響到國民生活的各個方面。在鋼材的生產(chǎn)過程中，加熱處理必不可少，然而在加熱過程中，鋼坯氧化程度高一直是困擾生產(chǎn)企業(yè)的難題。本文分析了鋼坯在加熱爐內(nèi)氧化燒損的原因，并對降低氧化燒損技術(shù)和對策做了相關(guān)探討。

【關(guān) 鍵 詞】加熱爐；防燒損；氧化；研究

【中圖分類號】TG155.1+2【文獻標(biāo)識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0215-01

鋼鐵工業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)原材料工業(yè)，被應(yīng)用于國民生活的方方面面，對國民經(jīng)濟的發(fā)展具有重要影響。在鋼鐵工業(yè)的發(fā)展過程中，節(jié)能減耗，提高經(jīng)濟效益一直是鋼鐵企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略。加熱爐作為鋼鐵工業(yè)加熱的基礎(chǔ)設(shè)備，在加熱過程中，由于工作特性和操作等因素，會造成鋼坯表表面氧化燒損，嚴(yán)重影響工作效率和原材料利用率。因此，研究加熱爐氧化燒損的原因及防燒損技術(shù)，對提高企業(yè)效益具有重要意義。

一、加熱爐概述

在鋼鐵工業(yè)中，加熱爐加熱是軋鋼的重要工序，產(chǎn)品的好壞直接受到加熱溫度的影響。加熱爐主要由以下幾個部分組成：加熱爐本體，冷卻系統(tǒng)，燃燒系統(tǒng)，進出料，排煙系統(tǒng)，余熱回收系統(tǒng)，自動控制系統(tǒng)等，通常分為推鋼式和步進式兩種。鋼坯加熱是通過爐內(nèi)熱交換過程進行的，主要有三種方式：對流傳熱、傳導(dǎo)傳熱以及輻射傳熱。

二、加熱爐氧化燒損的原因分析

加熱爐的燒損主要表現(xiàn)為加熱爐的鋼坯氧化燒損，即在加熱過程中，鋼坯被緩慢氧化生成氧化物，生成氧化鐵皮，主要受到加熱溫度、加熱時間和加熱爐內(nèi)的氣氛等因素的影響。

1.加熱溫度

鋼坯的氧化是一個緩慢的過程，通常情況下，常溫下鋼坯就會發(fā)生一定程度的氧化，隨著溫度的升高，鋼坯的氧化速度也隨之加快。加熱爐的加熱溫度與鋼坯氧化燒損直接呈現(xiàn)指數(shù)關(guān)系，隨著溫度的升高，氧化鐵皮量的增加速度也越大，如下表1所示。

在生產(chǎn)過程中，加熱爐的加熱段和均熱段的溫度一般都在1200-1300℃之間，這個溫度段剛好是鋼坯氧化速率很快的溫度段。

2.加熱時間

在相同情況下，加熱爐鋼坯的氧化鐵皮量與加熱時間成正比例關(guān)系，即加熱時間越長，氧化鐵皮量就生成的越多，鋼的氧化燒損越嚴(yán)重，特別是在高溫的環(huán)境中，這種關(guān)系表現(xiàn)的更加明顯。

3.爐內(nèi)氣氛

加熱爐內(nèi)的爐氣通常情況下有CO2、H2O、O2、SO2、CO、H2和N2等，這些氣體成分主要取決于加熱爐用到的燃料成分、燃燒完全程度以及空氣消耗系數(shù)，這些氣體與鋼鐵發(fā)生的反應(yīng)也不同。其中與鋼鐵發(fā)生氧化反應(yīng)的為氧化性氣體，主要有O2、CO2、H2O、SO2等，氧化性最強的是O2。

其中O2能和鐵發(fā)生反應(yīng)生成鐵的含氧化合物，這些反應(yīng)為不可逆的氧化反應(yīng)。CO2和鐵以及鐵的氧化物能產(chǎn)生可逆的化合反應(yīng)，生成CO，因此在高溫的環(huán)境中，可以通過增加CO的濃度來抑制鐵的氧化。H2O和鐵及其氧化物發(fā)生可逆反應(yīng)生成H2，因此增加H2的含量對防止水氧化鋼鐵有重要作用。另外，SO2能和鐵的氧化物產(chǎn)生反應(yīng)生成FeS，使氧化鐵皮的熔點降低從而使鐵皮的熔化加劇。

三、降低加熱爐氧化燒損的技術(shù)及對策

對鋼材的加工需要多次的加熱過程，在每次加熱過程中都會產(chǎn)生一定的氧化鐵皮，據(jù)不完全統(tǒng)計，整個鋼材的生產(chǎn)過程會造成4%-5%的鐵皮氧化，這不僅僅是原材料的浪費，還會因鋼材氧化造成嚴(yán)重后果，因此研究降低加熱爐氧化燒損的技術(shù)和對策對提高鋼鐵企業(yè)原材料利用率及控制鋼材質(zhì)量具有重要意義。

1.優(yōu)化工業(yè)爐型

根據(jù)上述分析可知，鋼鐵的氧化燒損和在爐內(nèi)加熱時間成正比例關(guān)系，因此，在設(shè)計工業(yè)加熱爐時應(yīng)遵循減少加熱時間的原則。通常可采用延長預(yù)熱段，在預(yù)熱段使鋼材溫度達到800℃。充分利用余熱，進入加熱段后，鋼材溫度能快速升溫。與此同時，也可以降低燃燒產(chǎn)生的氣體的排放溫度。另外，在均熱段可利用耐熱滑軌設(shè)施，注重爐底水管絕熱的使用。這樣不僅可以使均熱時間得到減少，還可以有效控制氧化量，提高加熱效率。

2.控制空氣過剩系數(shù)

加熱爐內(nèi)的空氣氣氛對鋼材的加熱效果以及氧化程度具有重大的影響，因此控制好爐內(nèi)的空氣過剩系數(shù)具有重要意義。根據(jù)加熱爐的不同組成部分的不同作用，在加熱段，其主要作用是快速加熱，使鋼材快速升溫，因此該段要保證燃料的充分燃燒，空氣過剩系數(shù)應(yīng)保持在1.05-1.10之間，為弱氧化性環(huán)境。在均熱段，爐內(nèi)環(huán)境應(yīng)為還原氣氛，空氣過剩系數(shù)應(yīng)相對較小，保持在0.90-0.95之間為宜。在實際的操作應(yīng)用中，企業(yè)應(yīng)根據(jù)實際的需要，不斷總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，探索合適的空氣過剩系數(shù)，降低鋼坯的氧化燒損量。

3.采用合理的鋼坯加熱升溫曲線

研究表明，鋼坯的氧化速率與加熱時間和加熱溫度成正比例關(guān)系，因此在對鋼坯的加熱過程中，采用合理的加熱升溫曲線對降低鋼坯的氧化量具有重要意義。當(dāng)鋼坯處于600-700℃時，鋼坯的氧化程度很低，因此，此階段的加熱可以采用緩慢加熱。達到700℃時，鋼坯的氧化速率開始加快，這時應(yīng)該加快加熱，減少鋼坯在高溫環(huán)境中的加熱時間。

4.推行熱送熱裝制度

采用熱裝板坯可以使鋼坯的入爐溫度達到800℃，入爐后可以快速進行加熱加工，大大縮短了鋼坯在加熱爐內(nèi)加熱的時間，對降低鋼坯在爐內(nèi)高溫環(huán)境中的氧化具有顯著作用。

5.加強儀表及熱工管理

對爐內(nèi)溫度及空氣氣氛的控制離不開精確的測量儀器，以及良好的儀表管理制度。在日常的工作中，應(yīng)按時檢測儀表的準(zhǔn)確度，防止因儀表出現(xiàn)故障或失靈造成爐內(nèi)溫度和空氣氣氛測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，影響到鋼坯的加熱質(zhì)量。

四、結(jié)束語

鋼鐵的氧化燒損在生產(chǎn)過程中不可避免，采用多種方法和技術(shù)優(yōu)化加熱設(shè)備，加強加熱過程的控制，在實踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗和教訓(xùn)，對降低鋼坯的加熱燒損具有重要意義。

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