轧钢加热过程中加热工艺的讨论

曹  娜     

摘  要：本文主要针对蓄热步进式连续加热炉的加热工艺以及加热缺陷、如何预防进行阐述。蓄热式烧嘴布置在侧墙上完全克服了一般侧烧嘴固有的缺点，可根据加热的品种和产量灵活调整各段的温度。提高炉内温度均匀性、减少氧化烧损、保护环境的效果。

关键字：加热工艺，加热缺陷，氧化烧损

1.引言

轧钢加热是保证轧制顺利进行的前提条件，不同种类加热工艺对于轧制过程还是存在很大的影响，因此，加热温度的控制对于轧制等后道工序起到不可磨灭的作用。 

2.加热工序的作用

2.1轧钢加热炉的作用

轧前加热是为轧钢工序服务的，轧钢出炉温度应使整个轧钢过程始终处于奥氏体区。金属加热的作用有以下几方面：

⑴提高金属塑性，降低加工抗力；

⑵减少轧制过程中的动力消耗；

⑶减小轧辊的磨损；

⑷对保证产品的形状和尺寸有利。

2.2加热工艺综合效果的评价

加热炉的工作过程实质是对钢坯的加热工艺，对加热过程进行控制是要实现一个好的加热工艺，以便达到一个好的加热效果。我们可以从多个角度对加热工艺的评价：

首先，一个好的加热工艺，必须保证加热结果的准确性，即好的加热质量。钢坯加热质量有三方面指标：

⑴指钢坯出炉时的表面温度应该适中。该温度必须保证金属终轧温度在AC3线以上30～50℃。该温度过低，会使金属终轧温度低于AC3线，不但会使轧制困难，动力消耗增大，还会影响产品形状及尺寸精度；该温度过高不但浪费燃料，而且终轧温度过高会使轧后金属晶粒再长大，影响产品的使用性能。

⑵钢坯出炉时的断面温差应适中。断面温差过小会使生产率下降，浪费燃料；断面温差过大，会对轧制造成不利影响。

⑶钢坯出炉时温度应均匀。钢坯温度不均包括钢坯上下表面温度不均、钢坯长度方向上温度不均。钢坯温度不均程度过大同样会对轧制过程及产品造成不利的影响。

其次，一个好的加热工艺除了要保证准确的加热结果参数外，还应兼顾加热过程的其它一些方面问题：如保证生产率的前提下不出现局部过热、过烧缺陷；尽可能降低氧化率；尽可能降低单位燃耗；尽可能提高炉子作业率。

当然，再好的加热工艺也不可能将这么多方面都做到最好，加热质量是核心限制条件，任何过分强调其它方面的加热工艺都会使加热质量下降，从而影响轧制工序的进行。

3.加热工序所产生的缺陷

钢在加热过程中，往往由于加热操作不好，加热温度控制不当以及加热炉内气氛控制不当等原因，使钢产生各种加热缺陷，严重地影响钢的加热质量，甚至造成大量废品和降低炉子的生产率。因此，必须对加热缺陷及其产生的原因、影响因素以及预防或减少缺陷产生的办法等进行分析和研究，以期改进加热操作，提高加热质量，从而获得加热质量优良的产品。

钢在加热过程中产生的缺陷主要有以下几种：钢的氧化、脱碳、过热、过烧以及加热温度不均匀等。

3.1减少钢氧化的方法

 操作上可以采取以下方法减少氧化铁皮：

3.1.1保证钢的加热温度不超过规程的规定温度；

3.1.2采取高温短烧的方法，提高炉温，并使炉子高温区前移并变短，缩短钢在高温中的加热时间；

3.1.3保证炉子微正压操作，防止吸入冷风贴附在钢坯表面，增加氧化；

3.1.4待轧时要及时调整热负荷和炉压，降炉温，并使炉内气氛为弱还原性气氛，以免进一步氧化。

3.2防止脱碳的主要方法

3.2.1对于脱碳速度大于氧化速度的钢种，应尽量采取较低的加热温度；对于高温时氧化速度大于脱碳速度的钢，既可以低温加热又可以高温加热，因为这时氧化速度大，脱碳层反而变薄；

3.2.2应尽可能采用快速加热的方法，特别是易脱碳的钢应避免在高温下长时间加热；

3.3防止过热、过烧的办法

钢坯是否产生过烧，主要取决于以下三方面的因素。

3.3.1钢坯的实际料温是否达到过烧温度

在此存在一个热电偶指示值与钢的实际料温差异大小的问题，这与空间布局、煤气压力、热电偶是否老化、伸出长短、料坯厚度及其在加热区停留的时间等都有关系。对于低、中碳钢因高温强度低、奥氏体化温度范围宽，过热温度高，对温差的包容性强，适用性也强，高碳钢则相反。对于大型步进式加热炉而言，纵向看，不同温度场既有分段，又相互交叠、传导、渗透，加热时间越长，高温区加热段向两边辐射越强、扩展越长。横向看，宽度两边交替喷吹燃烧，一定程度上减小了温度的不均匀性，煤气压力较强时，火舌交叠的中部区则有可能始终处于高温度场区。如果料温较均匀，坯料以较快的速度通过加热段后，料温温差始终为较大的负偏差，就不会产生过烧。反之，则有可能产生过烧。

3.3.2在过烧温度下停留的时间

在过烧温度下停留的时间，主要指料温达到过烧温度、晶粒长大、晶界氧化、烧蚀等需要一个过程。温度和保温时间两个参数决定了过热乃至过烧的程度。加热段及均热段的总时间主要是为获得合适的高于1100℃的高温扩散时间，而这一时间又取决于铸坯的碳化物偏析程度，即与连铸工艺保证有关。

3.3.3钢的夹杂物及碳化物偏析程度

夹杂物方面主要指硫化物、氮化物在晶界上的偏聚量及其对晶界过烧进程的影响；碳化物偏析方面是指碳化物带状、碳化物液析严重区，由于局部碳含量提高，降低了熔点，增加了过热、过烧的敏感性。

3.4钢坯长度方向温度不均的情况

3.4.1坯料两端温度高，中间温度低，尤其对较宽的炉子更易出现这种现象，这主要由于炉型结构的原因，坯料两端头在炉中的受热条件最好。

3.4.2两端温度低，中间温度高，这主要是炉子封闭不严，炉内负压吸入冷风使坯料端头冷却所致。

3.4.3一端温度高，一端温度低，一般长短料偏装，或沿宽度方向上炉温不均匀时易出现。

3.4.4避免钢坯加热温度不均的措施：对于中心与表面温差大的硬心钢，应适当降低加热速度或相应延长均热时间，以减少温差。

  钢的上下表面温差太大时，应及时提高上或下加热炉炉膛温度、或延长均热时间，以改变钢温的均匀性。

  避免钢在长度方向上加热温度不均匀的措施，应适当调整烧嘴的开启度，以保证在炉子宽度方向炉温分布均匀；同时还需要注意调整炉膛压力，保证微正压操作，做好炉体的密封，防止炉内吸入冷空气。

4.结论

通过以上分析，我们可以得出如下结论：

轧钢加热炉的作用是为轧制工序服务，它是轧制工序顺利进行的一个有力保障，是下一道工序的铺垫，因此加热质量的好坏，直接影响着下一道工序的进行，乃至成品质量。

参考文献：

[1]张先跃，高仲龙，高家锐，关于工业加热炉发展方向的探讨。

[2]轧钢加热炉设计。