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在鋼坯的加熱過程中,鋼坯表面的鐵元素與爐氣中的氧 化性氣體發(fā)生氧化反應(yīng),生成鐵的氧化物,造成金屬的損失,這種 現(xiàn)象稱為鋼坯的氧化燒損。鋼坯的氧化燒損用燒損率來表示。其 含意就是燒損掉的金屬質(zhì)量在鋼坯總質(zhì)量中所占的百分比。氧化 燒損會(huì)降低鋼坯的成材率。如果鋼坯表面的氧化鐵皮在軋制過程 中不能脫落,軋后氧化鐵皮脫落則會(huì)造成鋼坯表面壓痕,影響鋼材 質(zhì)量。當(dāng)爐內(nèi)的氧化燒損嚴(yán)重時(shí),氧化鐵皮在爐內(nèi)堆積使?fàn)t底增 高,給爐底的維護(hù)和鋼坯在爐內(nèi)的運(yùn)行帶來困難。在步進(jìn)底式加 熱爐中,固定底增高后鋼坯的步進(jìn)受阻,出爐段爐底結(jié)渣后側(cè)出料 困難,直接影響生產(chǎn)。當(dāng)用連鑄坯作為線材用坯時(shí),由于連鑄坯表 面氧化鐵皮多,因此,連鑄坯的氧化燒損大,給爐子帶來的危害也 大。所以,減少氧化燒損,對(duì)線材生產(chǎn)具有重要意義。
影響氧化燒損的因素較多,其中爐內(nèi)氣氛和加熱溫度及加熱 時(shí)間的影響是主要的。
(1) 爐內(nèi)氣氛的影響。爐內(nèi)的氧化能力取決于氧化性氣氛的 濃度與還原性氣氛的濃度之比,氧化性氣體含量愈多,爐氣的氧化 能力愈強(qiáng)。爐中的so2>h2(xo2和co2具有較強(qiáng)的氧化能力, 其中SQ的氧化能力較強(qiáng)。當(dāng)爐氣中有SO2時(shí),在1100°C以上, 鋼坯表面產(chǎn)生[FeO - FeS]低熔點(diǎn)化合物,鋼坯不斷暴露新表面, 造成激烈的氧化。當(dāng)SO?的含量(體積分?jǐn)?shù))達(dá)到0. 1%〜0. 2% 時(shí),燒損增加1〜2倍。爐氣中乩。的氧化能力也較強(qiáng),是CO? 和Q的兩倍。過?諝鈱(duì)氧化燒損的影響不明顯,空氣過剩系 數(shù)由0. 9逐步增加時(shí),氧化燒損有所增加,超過1. 2時(shí)燒損并不顯 著增加,因?yàn),此時(shí)氧化速度主要取決于氧氣的擴(kuò)散速度。鋼坯的 表面氧化反應(yīng)方程如下:
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在還原性氣氛中生成的氧化鐵皮其質(zhì)地致密,黏著在鋼坯表 面不易脫落,容易造成線材表面缺陷。當(dāng)鋼內(nèi)銘、鐐、硅、鋁的含量 增高時(shí),生成氧化鐵皮的過程減慢,減少氧化的作用。
(2) 加熱溫度的影響。鋼坯的氧化速度隨加熱溫度的升高而 加快,在700笆以下氧化不顯著,900笆以上開始加劇,1100°C時(shí)氧 化量急劇上升。若以鋼坯在900°C時(shí)的氧化燒損量為1,則 1000°C時(shí)為2,H00°C時(shí)為4,1200°C時(shí)為8〜9,1300°C時(shí)可達(dá)十 幾或更多。在1270笆以下生成的氧化鐵皮易脫落,在1300°0以上 生成的氧化鐵皮不易脫落。
(3) 加熱時(shí)間的影響。加熱時(shí)間愈長(zhǎng),生成的氧化鐵皮愈多, 鐵皮層也越厚且不易脫落。尤其是在高溫段停留時(shí)間越長(zhǎng),氧化 燒損越嚴(yán)重。在H00°C溫度下每多停留止,氧化燒損率增加 0.5%以上。
(4) 鋼的化學(xué)成分的影響。鋼中含有銘、鐐、硅、鎰等元素時(shí) 氧化后生成很致密的氧化膜,能阻止金屬原子向外擴(kuò)散,阻止氧向 金屬內(nèi)部氧化,從而降低氧化速度。耐熱鋼之所以能在高溫下具 有較好的抗氧化能力,就是因?yàn)楸韺由闪艘粚又旅芏植灰酌?落的氧化膜,起到隔離作用。