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生成氧化铁皮的原因

2020/9/2

  氧化铁皮生成因素有哪些

  钢坯加热过程中,其表面铁元素与炉气中的氧化性气体发生反应,生成铁的氧化物,造成金属的损失,此现象称为钢坯的氧化烧损。把在轧钢加热过程中生成的铁的氧化物称为氧化铁皮。

  钢坯在加热中,钢的氧化是氧原子和铁原子发生反应的结果,炉气中的氧化子通过钢坯的表面由外向里扩散,而铁原子由钢坯的里面向外扩散,当两种原子相遇,在一定条件下(温度、浓度、时间)就能起氧化反应,生成氧化物。通过对不同加热时间下生成的氧化铁皮金相结构分析发现:表面一层是致密的三氧化二铁。中间是四氧化三铁和氧化铁的混合物,里面是三氧化二铁和氧化铁的混合物。这表明氧化是由于炉内气氛中氧原子浓度过高造成的。钢坯在炉内加热时,炉气中的氧化性成分主要有氧气、水蒸气、二氧化碳、二氧化硫等等。

  影响氧化铁皮形成的因素

  1.加热温度的影响

  钢坯的加热温度主要根据铁-碳相图中组织转变温度来确定,同时必须满足轧钢工艺的要求,一般棒材钢坯加热温度都在1050-1200℃,具体确定加热温度还要看钢种、钢坯断面规格和轧钢工艺及设备条件。根据现场测试发现,温度越高,生成的氧化铁皮越多。因为随着温度的提高,各成分的扩散速度增加,炉气和钢坯之间氧化反应的平衡也向着氧化方向移动,使得钢的氧化加重。

  2.加热时间的影响

  加热时间和氧化烧损成正比,在相同条件下,加热时间越长,氧化生成的氧化铁皮越多,在高温条件下,钢坯在炉内停留时间越长,氧化铁皮生成量就越大。

  3.炉内气氛的影响

  加热炉内的气氛决定于燃料的成分,空气过剩系数及燃料燃烧的完全程度。炉气的主要成分有氮气、氧气、二氧化碳、水蒸气、二氧化硫、一氧化碳、氢气、甲烷等,其中炉气中的氧化成分主要有氧气、水蒸气、二氧化碳、二氧化硫等等。

  4.钢的化学成分的影响

  钢的化学成分对钢坯的氧化烧损有显著影响,一般增加含碳量可提高钢的氧化能力,合金元素对于钢的氧化影响在于能否生成连续、致密的氧化物薄膜,提高钢的抗氧化能力。促进薄膜生成的元素有Cr、Al、Si、Ni,破坏生成这种膜生成的元素是W。

  减少氧化烧损的措施

  减少钢坯在加热过程中的氧化烧损,对于提高钢材的成品率,一直是钢企追求的目标,目前国内钢铁企业采取的措施有:

  1、严格控制加热炉各段的空气过剩系数

  根据加热工艺,均热段存在冷风吸入现象,因此,均热段的空气过剩系数可适当取小点,这样多余的燃料和吸入进来的冷风发生反应,让均热段保持还原性气氛。加热段的空气过剩系数可适当取大点,即可保持燃料的成分燃烧,还可让均热段未燃尽的燃料在加热段与空气发生反应。使加热段处于弱氧化性气氛。总之,控制空气过剩系数就是寻求优化空燃比,分段控制,减少氧化烧损。

  2、炉压控制

  加热炉在生产过程中,应该是微正压操作。

  3、设计合理的加热炉炉型

  加热炉设计时,应遵循适当延长预热段,高温快速加热,均热段烧烧加热的原则,预热段长度应达到50%以上,这样可充分利用余热,降低排烟温度,提高热效率,同时可以将钢坯预热到800度以上,为加热段的高温快速加热创造乐条件。在均热段炉底水管采用全热滑轨,减少钢坯黑。醵叹仁奔,提高加热质量,氧化层厚度也得到控制。

  4、制定合理的加热工艺和轧制工艺

  通过对轧钢车间调研发现,由于轧机和加热炉未能协调配合,经常出现加热炉空烧待轧的情况,这样氧化率提高了,增加了加热炉的能耗,为避免这种情况,加热炉和轧机应协调管理,减少加热炉的保温待轧时间。

  5、提高助燃空气的预热温度

  提高空气的预热温度可减少钢坯在炉内的加热时间,可减少氧化铁皮的生成量。

  6、连铸坯热装热送

  从连铸机出来的热坯不经冷却,直接送往加热炉加热轧制,可显著减少加热时间,降低能耗,减少氧化烧损量。

  氧化铁皮的生成不仅影响钢材的成材率,还给加热炉炉底的维护带来很大困难。虽然氧化烧损不可避免,不过可采取一定措施和方法来减少。

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康宁07:50:40
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