金屬加熱工藝11課件

1、LOGO金屬的加熱金屬的加熱問題的提出問題的提出v軋制前為什么要加熱？v提高鋼的塑性，以降低鋼在熱加工時的變形抗力，從而減少軋制中軋輥的磨損盒斷輥等機械設備事故。v使坯料內外溫度均勻，以避免由于溫度應力過大造成成品的嚴重缺陷或廢品。v改善金屬的結晶組織或消除加工時所形成的內應力。v總之，鋼的加熱對于鋼材的質量、產量、能耗以及機械壽命等都有直接關系。爐內傳熱爐內傳熱 爐內傳熱爐內傳熱鋼的加熱工藝鋼的加熱工藝v 鋼的加熱工藝包括：加熱溫度加熱速度加熱制度鋼的加熱工藝鋼的加熱工藝v加熱溫度：指加熱終了時金屬出爐前的表面溫度。v一般說來，加熱溫度越高，對熱加工過程越有利。因為較高的加熱溫度，金屬的塑性

2、較好，加工時的變形阻力小，能量消耗少，但是，提高加熱溫度受到金屬過熱、過燒以及氧化鐵皮熔化、表面脫碳等因素的限制。因此，每一種金屬的加熱溫度都有一個“上限”。鋼的加熱工藝鋼的加熱工藝v在加熱時，不僅要注意金屬表面的加熱溫度，也必須注意加熱終了時金屬鋼坯斷面上的溫度均勻性，即“燒透程度”。v代表燒透程度的是出爐時金屬斷面溫差。通常，在出爐前，爐溫與金屬表面的溫度差越大，金屬斷面溫差也將越大，這就是鋼坯在出爐前須降低爐溫以進行“均熱”的原因。v斷面溫差完全均勻是不可能的，一般允許的最終斷面溫差為：100300/m。鋼的加熱工藝鋼的加熱工藝v鋼的加熱速度：指加熱時表面溫度升高的速度，單位：/h。實v

3、際生產中，也常以單位厚度料坯加熱到加熱溫度所需時間或單位時間v加熱的厚度（cm/min）來代表。鋼的加熱工藝鋼的加熱工藝v金屬加熱速度的限制：v（1）加熱初期，由于斷面的溫度差而產生內應力，這種應力叫“溫度應力或熱應力”。加熱速度越快，溫度差越大，溫度應力也越大。初期加熱的金屬塑性很小，這種可能超過金屬的強度極限，造成金屬的破裂。v（2）加熱終了時，斷面上具有溫度差。末期加熱速度越快，溫度差越大，為了減小這一溫度差，常要求降低爐溫，以進行“均熱”。鋼的加熱工藝鋼的加熱工藝v金屬的加熱制度v根據金屬的性質和熱加工的要求，可以使金屬在各種不同的條件下進行加熱。保證實現在該條件下進行加熱所采取的方法

4、，就是金屬加熱制度。v加熱制度通常用溫度制度及供熱制度兩種形式來表示。v溫度制度是基本的，供熱制度是保證實現溫度制度的條件。v加熱要求可以總結為：達到一定的鋼溫、符合斷面溫差要求以及開始加熱時，須考慮溫度應力的危險。鋼的加熱工藝鋼的加熱工藝v 加熱制度考慮的因素：鋼種坯料尺寸裝爐方式（冷裝/熱裝）爐膛結構坯料在爐內的布置方式（單、雙排，推鋼、步進梁式、輥底式等）鋼的加熱工藝鋼的加熱工藝v 加熱制度從爐型分為：一段式二段式三段式多段式鋼的加熱工藝鋼的加熱工藝v典型的三段制度大體是：均熱段爐溫約比金屬加熱溫度高出3050，加熱段爐溫可比金屬加熱溫度高出150200。v必須說明，在溫熱制度上是三段制

5、度還是二段制度，不僅決定于爐型輪廓，而主要是決定于供熱能力的分配和實際操作。三段制度的爐型完全可能是二段制度的供熱分配和二段制度操作。鋼的加熱工藝鋼的加熱工藝v三段制度比二段制度有哪些優(yōu)點？為什么三段式爐子有時候采用二段操作？v厚板加熱時，最強化的方法是以最大可能得速度將表面加熱到所要求的溫度（甚至稍高些），然后在表面溫度不變（甚至稍降一些）的條件下進行均熱。研究表明：在同樣的加熱溫度和斷面溫度的要求時，這種方法的總加熱時間最短。三段制度基本上具有上述特點，即在加熱段以較高的爐溫進行快速加熱，而在均熱段以較低的爐溫進行均熱。鋼的加熱工藝鋼的加熱工藝v這樣三段制度和二段制度相比，在同樣要求的加熱

6、溫度和斷面溫差的條件下，可以得到較高的生產率；在同樣的較大的生產率的條件下可以得到斷面溫度均勻的加熱質量。v應該說明，三段爐子二段操作并不是錯誤，在一些情況下是正常的。那就是在生產中爐子的生產能力較軋機能力有富裕，不需要快速加熱。鋼的加熱缺陷鋼的加熱缺陷v鋼的加熱缺陷 鋼的加熱缺陷包括：鋼的氧化脫碳過熱、過燒鋼的加熱缺陷鋼的加熱缺陷v2.1 鋼的氧化鋼的氧化v定義：鋼在加熱爐內加熱時，鋼的表面同爐氣中的CO2、H2O、 O2、SO2發(fā)生反應，生成氧化鐵皮的過程叫鋼的氧化。v生成的氧化鐵皮即所說燒損，通常為0.53%。氧化鐵皮結構示意圖如下：鋼的加熱缺陷鋼的加熱缺陷v加熱過程中產生氧化鐵皮有什么

7、害處？v(1)造成金屬損失。鋼坯加熱時生成的一次氧化鐵皮約占鋼坯總重的0.5%-3%；v(2)使加熱爐生產率降低。氧化鐵皮覆蓋在鋼的表面會降低鋼的導熱系數，影響加熱速度和加熱效率；v(3)影響鋼材質量；v(3)影響爐底材料壽命；v(4)氧化鐵皮大量堆積在爐底上造成爐底升高，惡化操作條件，迫使加熱爐停爐清渣。鋼的加熱缺陷鋼的加熱缺陷爐氣成分的影響：鋼在加熱爐中加熱時，爐氣 中一般含有O2、CO2、H2O、SO2等，它們鋼 反應造成氧化?；鹧嬷械臓t氣成分決定與燃料成分、空氣消耗系數、完全燃燒程度等。v 在爐氣的氧化性氣氛中，SO2能大大提高鐵的氧化速度，因為它與鐵生成的FeS而使氧化鐵皮的熔點降低

8、（最低熔點為1190），加劇氧化鐵皮的熔化，使氧化深入進行。鋼的加熱缺陷鋼的加熱缺陷加熱溫度的影響：在850900以下時，鋼的氧化速度很??；當達1000以上時，鋼的氧化速度急劇增加。v必須說明，這里所說的溫度的影響是指鋼坯表面的溫度而不是爐溫。而且，在實際加熱中，如果控制得好，提高爐溫不僅不會增加氧化，反而有可能因加熱時間的縮短而使氧化損失減少。鋼的加熱缺陷鋼的加熱缺陷 加熱時間的影響：在相同條件下，加熱時間愈長則鋼的氧化層愈厚。 鋼的成分的影響：合金元素如Cr、Si、Mn、Al等本身即已被氧化成相應的氧化物，但由于這些氧化物組織結構十分致密穩(wěn)定，可進一步阻止鋼的氧化。 加熱爐氧化燒損現狀 氧

9、化燒損率與各因素關系氧化燒損率與各因素關系 鋼的加熱缺陷鋼的加熱缺陷v 減少氧化的措施：快速加熱：減少鋼在高溫取得停留時間，加熱能力與軋鋼能力相匹配?？刂茽t內氣氛：保證煤氣完全燃燒的前提下，減少過剩空氣量。（空氣消耗量控制空氣消耗量控制 ）保持微正壓操作。減少燃料中的水分、含S量。鋼的加熱缺陷鋼的加熱缺陷v具體到操作上，原則是：高溫快速加熱，均熱段少加熱。v東北大學老師提出的最佳加熱升溫曲線。首先緩慢升溫，在鋼坯表面溫度達到600700 時迅速加熱，在加熱后期控制爐溫緩慢加熱，直至達到出爐溫度要求。v（1） 進一步提高熱裝板坯入爐溫度，從而使在工藝上可實現高溫快速加熱，縮短板坯在爐時間，減少板

10、坯氧化燒損。鋼的加熱缺陷鋼的加熱缺陷v（2）均熱段空氣過剩系數應適當取小些,以0.90.95為宜, 這樣既可使多余的部分燃料與吸入的冷風發(fā)生反應, 還能使均熱段處于還原氣氛中。在加熱爐高溫段，應嚴格控制爐內氣氛，盡量將空氣系數控制在1.1以下，合適的空氣系數應選擇在1.051.1之間，這樣既可保證燃料充分燃燒，還可使均熱段未完全燃燒的燃料在加熱段與多余的空氣發(fā)生反應, 使加熱段處于弱氧化氣氛中。v（3）盡量避免均熱段還要負責加熱升溫任務，即均熱段爐溫不應大于加熱段爐溫。鋼的加熱缺陷鋼的加熱缺陷v鋼的脫碳 定義：鋼在加熱時，爐氣與鋼表面層的碳化鐵（即Fe3C）發(fā)生反應而使鋼表層的碳含量降低，這種現象稱為鋼的脫碳。 脫碳的危害：脫碳后鋼的機械強度（尤其是硬度）大為降低，嚴重時其疲勞強度也降低（如彈簧鋼）。 影響脫碳的因素：加熱溫度（存在峰值）、加熱時間、爐氣成分、鋼的成分等。鋼的加熱缺陷鋼的加熱缺陷 預防措施：快速加熱，減少鋼在高溫段的停留時間。正確選擇加熱溫度，避開易脫碳的峰值范圍。適當調節(jié)和控制爐內氣氛。鋼的加熱缺陷鋼的加熱缺陷v鋼的過熱：鋼的過熱：當鋼的加熱溫度超過臨界點（AC3）以上很多時，就會使鋼的晶粒粗化，溫度愈高，加熱時間愈長，晶粒長大愈顯明顯。晶粒長大后使其機械性能下降，這種現象叫鋼的過熱。 防止鋼過熱的措施： 掌握好加熱溫度 減少鋼在高溫