加熱爐防燒損技術研究

侯文瑾

【摘 要】鋼材作為國民經濟發展的重要原材料，其質量嚴重影響到國民生活的各個方面。在鋼材的生產過程中，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企業的難題。本文分析了鋼坯在加熱爐內氧化燒損的原因，并對降低氧化燒損技術和對策做了相關探討。

【關 鍵 詞】加熱爐；防燒損；氧化；研究

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

鋼鐵工業是國民經濟發展的基礎原材料工業，被應用于國民生活的方方面面，對國民經濟的發展具有重要影響。在鋼鐵工業的發展過程中，節能減耗，提高經濟效益一直是鋼鐵企業的發展戰略。加熱爐作為鋼鐵工業加熱的基礎設備，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，對提高企業效益具有重要意義。

一、加熱爐概述

在鋼鐵工業中，加熱爐加熱是軋鋼的重要工序，產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，燃燒系統，進出料，排煙系統，余熱回收系統，自動控制系統等，通常分為推鋼式和步進式兩種。鋼坯加熱是通過爐內熱交換過程進行的，主要有三種方式：對流傳熱、傳導傳熱以及輻射傳熱。

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指數關系，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，鋼的氧化燒損越嚴重，特別是在高溫的環境中，這種關系表現的更加明顯。

3.爐內氣氛

加熱爐內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，這些氣體與鋼鐵發生的反應也不同。其中與鋼鐵發生氧化反應的為氧化性氣體，主要有O2、CO2、H2O、SO2等，氧化性最強的是O2。

其中O2能和鐵發生反應生成鐵的含氧化合物，這些反應為不可逆的氧化反應。CO2和鐵以及鐵的氧化物能產生可逆的化合反應，生成CO，因此在高溫的環境中，可以通過增加CO的濃度來抑制鐵的氧化。H2O和鐵及其氧化物發生可逆反應生成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能和鐵的氧化物產生反應生成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生一定的氧化鐵皮，據不完全統計，整個鋼材的生產過程會造成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重后果，因此研究降低加熱爐氧化燒損的技術和對策對提高鋼鐵企業原材料利用率及控制鋼材質量具有重要意義。

1.優化工業爐型

根據上述分析可知，鋼鐵的氧化燒損和在爐內加熱時間成正比例關系，因此，在設計工業加熱爐時應遵循減少加熱時間的原則。通?？刹捎醚娱L預熱段，在預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，也可以降低燃燒產生的氣體的排放溫度。另外，在均熱段可利用耐熱滑軌設施，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

加熱爐內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，因此控制好爐內的空氣過剩系數具有重要意義。根據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，空氣過剩系數應保持在1.05-1.10之間，為弱氧化性環境。在均熱段，爐內環境應為還原氣氛，空氣過剩系數應相對較小，保持在0.90-0.95之間為宜。在實際的操作應用中，企業應根據實際的需要，不斷總結經驗教訓，探索合適的空氣過剩系數，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，這時應該加快加熱，減少鋼坯在高溫環境中的加熱時間。

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加熱的時間，對降低鋼坯在爐內高溫環境中的氧化具有顯著作用。

5.加強儀表及熱工管理

對爐內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，應按時檢測儀表的準確度，防止因儀表出現故障或失靈造成爐內溫度和空氣氣氛測量數據不準，影響到鋼坯的加熱質量。

四、結束語

鋼鐵的氧化燒損在生產過程中不可避免，采用多種方法和技術優化加熱設備，加強加熱過程的控制，在實踐中不斷總結經驗和教訓，對降低鋼坯的加熱燒損具有重要意義。

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