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钢坯的氧化烧损

空气预热温度 、 含氧浓度 和 空气过剩系数 三因素联合作用下钢坯加热炉热效率和氧化烧损率的变化规律为研究对象，目的是为进一步提高钢坯加热炉操控优化水平和降低钢铁生产成本提供理论依据。 首先以步进式钢坯加热炉为对象，运用 STEEL-TEMP 软件，耦合钢坯热流密度模型、热平衡模型和氧化皮线性及抛物线性增长组合模型，编制了钢坯热过程模拟计算程序。利用该程序可以直接得到钢坯升温曲线、炉内各区温度、炉墙内表面温度曲线、金属氧化烧损等数据。从这些数据中，可以计算出热效率和氧化烧损率。 然后利用这一程序，采用不同的空气预热温度、含氧浓度和空气过剩系数组合，研究了钢坯加热热效率和氧化烧损随空气温度、含氧浓度和空气过剩系数的变化规律。研究中空气温度变化范围为 200 -900 ℃ ，含氧浓度变化范围为 21-54 ％，空气过剩系数变化范围为 1.0-1.3 。研究结果表明，在加热终了温度相同的情况下： (1) 空气温度越高，加热时间越短，加热速率越大，热效率和生产率越高，总的氧化皮生成量越少。 (2) 烟气含氧浓度对氧化皮生成量有重要影响。低的烟气含氧浓度可抑制 Fe 的氧化反应，增加烟气发射率，缩短加热时间，从而可减小氧化皮生成 ...

严重的氧化烧损不但多消耗能源，降低钢坯成材率，而且造成了轧制后钢材质量下降。影响钢坯烧损的因素包括加热温度、加热时间、炉内气氛、钢的成分。
1 ）加热温度。加热温度与生成的氧化铁皮量成指数关系。在 800 ℃ 上更为明显， 1000 ℃ 的氧化烧损是 800 ℃ 的 4 倍， 1400 ℃ 便成为 22 倍。
2 ）加热时间。加热时间与生成的氧化铁皮量成近似抛物线关系。即增厚的速度随时间延长而减缓，这是因为已生长的氧化铁皮阻碍了氧化了进一步发展。而实际生产中，炉内氧化铁皮经常脱落，这降低了氧化铁皮的保护作用。
3 ）炉内气氛。炉内气氛，如 CO 具有还原作用，若增大 CO 浓度就能避免或减少钢的氧化。
4 ）钢的成分。增加含碳量可提高钢的抗氧化能力，合金元素如（Ｃ r 、Ｎ i ）能生成氧化薄膜，提高钢的抗氧化能力，这意味这类钢的加热时间比较宽泛。

具体实践是：
1 ）均热段严禁出现 1300 ℃ 温度。减少钢坯在高温区的停留时间，钢坯在加热段以最大热负荷加热，加热段与均热段的供热以 6:4 的比例分配快速升温加热。降低钢坯在加热炉各段温度，保证加热时间。
2 ）控制加热炉内均热段空煤比（空气和煤气的比例）在 0.7:1~0.8:1 ，减少钢坯氧化烧损。加热段空煤比（空气和煤气的比例）在 0.8:1~0.9:1 ，使燃料充分燃烧，减少加热时间。
3 ）合理的钢种加热温度。根据钢种的成分制定相应的加热工艺制度，并及时调整。
4 ）实行热装热送，避免使用冷坯造成二次加热的热损，此外由于热、冷坯混炉时要按冷坯工艺加热，严禁热、冷坯混装。

以上措施在国内萍钢施行后， 2007 年 9 月氧化烧损率由以前 1.18% 降至 0.82%, 取得了降耗节能的效果。

 

加热、轧制过程中产生氧化铁皮的害处

1) 造成金属损失。钢坯加热时生成的一次氧化铁皮重量约占钢坯总量的 2-3% 。一个年产 10 万 t 钢材的轧钢车间，每年由于烧损（氧化铁皮造成的损失）二丢掉的钢就达 2000-3000t 。

2) 使加热炉生产率降低。因为氧化铁皮较钢的基本组织疏松得多，它覆盖在钢的表面降低钢的导热系数，影响加热速度。

3) 影响炉底材料寿命，使之容易损坏，因为氧化铁皮呈碱性，它对酸性粘土砖有侵蚀作用。

4) 氧化铁皮大量堆积在炉底上造成炉底升高、起包，迫使加热炉停炉清渣，这不仅影响炉子产量，而且使操作条件恶化。

5) 在轧制时氧化铁皮易打滑，增加咬入困难，增加孔型磨损。氧化铁皮压入钢材表面造成斑点和麻坑缺陷，降低产品表面质量。