燃氣加熱爐中減少金屬氧化皮的措施

時間：2021-08-20

燃氣加熱爐在使用過程中，爐子的溫度和氣氛需調(diào)整得當，如果操作會出現(xiàn)鋼坯的加熱缺陷，如氧化、脫碳、過熱等。這些缺陷將影響金屬的加熱質(zhì)量和產(chǎn)品缺陷。本文指的燃氣加熱爐是大科在實際生產(chǎn)中接觸的配套天然氣燒嘴的天然氣加熱爐，金屬指的是鋼坯或是不銹鋼產(chǎn)品。
鋼的氧化過程是一個復雜的物理化學反應(yīng)過程。鋼坯在加熱爐內(nèi)加熱時，爐內(nèi)含有大量的氧氣、二氧化碳和水，鋼坯的表面層要發(fā)生氧化。有的鋼坯在做到成品過程中往往需要多次爐內(nèi)加熱，每一次加熱，將會有0.5%-3%的鋼坯進行氧化。氧化不僅造成鋼的直接損失，而且鋼坯氧化后鐵皮會堆積在爐底上，不僅使耐火材料受到侵蝕、影響爐體壽命，而且清除這些氧化皮需要很長時間和工序。除此之外氧化皮還降低了加熱爐的加熱速率增加了能耗，特別是以天然氣燒嘴為加熱方式的燃氣爐中能耗增加明顯。
燃氣加熱爐中鋼坯的氧化皮是怎樣生成的。常識所知，鋼在常溫下也會氧化生銹，在干燥環(huán)境下生銹過程比較緩慢。但在200-300℃表面會生成氧化膜，如果濕度不大，這時氧化速度并不快。此時如果溫度繼續(xù)升高，氧化速度也隨之加快。到1000℃以上，氧化過程開始劇烈進行，當**過1300℃以后，氧化皮開始熔化。如果以900℃氧化量為1，則1000℃可能為2,1300℃可能會達到7。燃氣加熱爐中鋼坯的氧化過程從化學反應(yīng)原理來看，是由于爐內(nèi)的氧化性氣體和鋼坯表面的鐵元素進行化學反應(yīng)，生成了氧化鐵。
影響金屬氧化的因素有多個。
首先是由加熱爐的爐內(nèi)溫度影響。上文中提到鋼坯在900度以下時氧化速度很小，到達1000℃以上則急劇上升。因為隨著溫度升高，各成分的擴散加快，**過1300℃以后表面氧化皮開始熔化，擴散的阻力減小，氧化速度大大增加。
其次是鋼坯在爐內(nèi)加熱時間的影響。在同樣的條件下，加熱時間越長，鋼坯的氧化皮生成越多。在實際生產(chǎn)中提高溫度可能會使氧化增加，但如果能夠?qū)崿F(xiàn)快速加熱，減少加熱時間，也能減少氧化發(fā)生。
再者是加熱爐內(nèi)氣氛影響。天然氣加熱爐中爐內(nèi)氣氛受天然氣成分、空氣過剩系數(shù)、燒嘴的設(shè)計等因素影響。燃氣加熱爐可分為氧化性氣氛、中性氣氛、還原氣氛。爐內(nèi)的氧化氣體一般有氧氣、二氧化碳、水等氣體。氧氣一般是由過剩空氣帶入，所以在保證完全燃燒的前提下，應(yīng)當盡量減少過剩空氣量，這就對燒嘴的性能要求很高。但一般爐子都屬于氧化性氣氛。
還有一個原因?qū)е卵趸ど桑褪卿撆鞅旧砗剂康脑黾?，鋼坯中碳的氧化生成一氧化碳阻止了氧化性氣體的反應(yīng)。
燃氣加熱爐中如何減少金屬氧化皮產(chǎn)生。從上文中氧化皮產(chǎn)生的因素和途徑可以看出如果采取措施。
快速加熱。減少鋼坯在高溫區(qū)停留時間。加熱爐和后續(xù)的鍛造軋鋼設(shè)備設(shè)計能力適應(yīng)，讓鋼坯達到生產(chǎn)溫度的時候立馬出爐，減少高溫停留時間。
控制爐內(nèi)氣氛。選用高調(diào)節(jié)比的燒嘴，如DK高速燒嘴，并配套性能穩(wěn)定的空燃比例閥。盡量減少爐內(nèi)過?？諝?，保持爐內(nèi)微正壓，避免大量空氣吸入。
使用保護氣體層和保護涂料。有條件的爐子在燒嘴下面可通入保護氣體，在鋼坯表面涂上一層保護涂料。

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