金属加热工艺11课件

1、LOGO金属的加热金属的加热问题的提出问题的提出v轧制前为什么要加热？v提高钢的塑性，以降低钢在热加工时的变形抗力，从而减少轧制中轧辊的磨损盒断辊等机械设备事故。v使坯料内外温度均匀，以避免由于温度应力过大造成成品的严重缺陷或废品。v改善金属的结晶组织或消除加工时所形成的内应力。v总之，钢的加热对于钢材的质量、产量、能耗以及机械寿命等都有直接关系。炉内传热炉内传热 炉内传热炉内传热钢的加热工艺钢的加热工艺v 钢的加热工艺包括：加热温度加热速度加热制度钢的加热工艺钢的加热工艺v加热温度：指加热终了时金属出炉前的表面温度。v一般说来，加热温度越高，对热加工过程越有利。因为较高的加热温度，金属的塑性

2、较好，加工时的变形阻力小，能量消耗少，但是，提高加热温度受到金属过热、过烧以及氧化铁皮熔化、表面脱碳等因素的限制。因此，每一种金属的加热温度都有一个“上限”。钢的加热工艺钢的加热工艺v在加热时，不仅要注意金属表面的加热温度，也必须注意加热终了时金属钢坯断面上的温度均匀性，即“烧透程度”。v代表烧透程度的是出炉时金属断面温差。通常，在出炉前，炉温与金属表面的温度差越大，金属断面温差也将越大，这就是钢坯在出炉前须降低炉温以进行“均热”的原因。v断面温差完全均匀是不可能的，一般允许的最终断面温差为：100300/m。钢的加热工艺钢的加热工艺v钢的加热速度：指加热时表面温度升高的速度，单位：/h。实v

3、际生产中，也常以单位厚度料坯加热到加热温度所需时间或单位时间v加热的厚度（cm/min）来代表。钢的加热工艺钢的加热工艺v金属加热速度的限制：v（1）加热初期，由于断面的温度差而产生内应力，这种应力叫“温度应力或热应力”。加热速度越快，温度差越大，温度应力也越大。初期加热的金属塑性很小，这种可能超过金属的强度极限，造成金属的破裂。v（2）加热终了时，断面上具有温度差。末期加热速度越快，温度差越大，为了减小这一温度差，常要求降低炉温，以进行“均热”。钢的加热工艺钢的加热工艺v金属的加热制度v根据金属的性质和热加工的要求，可以使金属在各种不同的条件下进行加热。保证实现在该条件下进行加热所采取的方法

4、，就是金属加热制度。v加热制度通常用温度制度及供热制度两种形式来表示。v温度制度是基本的，供热制度是保证实现温度制度的条件。v加热要求可以总结为：达到一定的钢温、符合断面温差要求以及开始加热时，须考虑温度应力的危险。钢的加热工艺钢的加热工艺v 加热制度考虑的因素：钢种坯料尺寸装炉方式（冷装/热装）炉膛结构坯料在炉内的布置方式（单、双排，推钢、步进梁式、辊底式等）钢的加热工艺钢的加热工艺v 加热制度从炉型分为：一段式二段式三段式多段式钢的加热工艺钢的加热工艺v典型的三段制度大体是：均热段炉温约比金属加热温度高出3050，加热段炉温可比金属加热温度高出150200。v必须说明，在温热制度上是三段制

5、度还是二段制度，不仅决定于炉型轮廓，而主要是决定于供热能力的分配和实际操作。三段制度的炉型完全可能是二段制度的供热分配和二段制度操作。钢的加热工艺钢的加热工艺v三段制度比二段制度有哪些优点？为什么三段式炉子有时候采用二段操作？v厚板加热时，最强化的方法是以最大可能得速度将表面加热到所要求的温度（甚至稍高些），然后在表面温度不变（甚至稍降一些）的条件下进行均热。研究表明：在同样的加热温度和断面温度的要求时，这种方法的总加热时间最短。三段制度基本上具有上述特点，即在加热段以较高的炉温进行快速加热，而在均热段以较低的炉温进行均热。钢的加热工艺钢的加热工艺v这样三段制度和二段制度相比，在同样要求的加热

6、温度和断面温差的条件下，可以得到较高的生产率；在同样的较大的生产率的条件下可以得到断面温度均匀的加热质量。v应该说明，三段炉子二段操作并不是错误，在一些情况下是正常的。那就是在生产中炉子的生产能力较轧机能力有富裕，不需要快速加热。钢的加热缺陷钢的加热缺陷v钢的加热缺陷 钢的加热缺陷包括：钢的氧化脱碳过热、过烧钢的加热缺陷钢的加热缺陷v2.1 钢的氧化钢的氧化v定义：钢在加热炉内加热时，钢的表面同炉气中的CO2、H2O、 O2、SO2发生反应，生成氧化铁皮的过程叫钢的氧化。v生成的氧化铁皮即所说烧损，通常为0.53%。氧化铁皮结构示意图如下：钢的加热缺陷钢的加热缺陷v加热过程中产生氧化铁皮有什么

7、害处？v(1)造成金属损失。钢坯加热时生成的一次氧化铁皮约占钢坯总重的0.5%-3%；v(2)使加热炉生产率降低。氧化铁皮覆盖在钢的表面会降低钢的导热系数，影响加热速度和加热效率；v(3)影响钢材质量；v(3)影响炉底材料寿命；v(4)氧化铁皮大量堆积在炉底上造成炉底升高，恶化操作条件，迫使加热炉停炉清渣。钢的加热缺陷钢的加热缺陷炉气成分的影响：钢在加热炉中加热时，炉气 中一般含有O2、CO2、H2O、SO2等，它们钢 反应造成氧化。火焰中的炉气成分决定与燃料成分、空气消耗系数、完全燃烧程度等。v 在炉气的氧化性气氛中，SO2能大大提高铁的氧化速度，因为它与铁生成的FeS而使氧化铁皮的熔点降低

8、（最低熔点为1190），加剧氧化铁皮的熔化，使氧化深入进行。钢的加热缺陷钢的加热缺陷加热温度的影响：在850900以下时，钢的氧化速度很小；当达1000以上时，钢的氧化速度急剧增加。v必须说明，这里所说的温度的影响是指钢坯表面的温度而不是炉温。而且，在实际加热中，如果控制得好，提高炉温不仅不会增加氧化，反而有可能因加热时间的缩短而使氧化损失减少。钢的加热缺陷钢的加热缺陷 加热时间的影响：在相同条件下，加热时间愈长则钢的氧化层愈厚。 钢的成分的影响：合金元素如Cr、Si、Mn、Al等本身即已被氧化成相应的氧化物，但由于这些氧化物组织结构十分致密稳定，可进一步阻止钢的氧化。 加热炉氧化烧损现状 氧

9、化烧损率与各因素关系氧化烧损率与各因素关系 钢的加热缺陷钢的加热缺陷v 减少氧化的措施：快速加热：减少钢在高温取得停留时间，加热能力与轧钢能力相匹配。控制炉内气氛：保证煤气完全燃烧的前提下，减少过剩空气量。（空气消耗量控制空气消耗量控制 ）保持微正压操作。减少燃料中的水分、含S量。钢的加热缺陷钢的加热缺陷v具体到操作上，原则是：高温快速加热，均热段少加热。v东北大学老师提出的最佳加热升温曲线。首先缓慢升温，在钢坯表面温度达到600700 时迅速加热，在加热后期控制炉温缓慢加热，直至达到出炉温度要求。v（1） 进一步提高热装板坯入炉温度，从而使在工艺上可实现高温快速加热，缩短板坯在炉时间，减少板

10、坯氧化烧损。钢的加热缺陷钢的加热缺陷v（2）均热段空气过剩系数应适当取小些,以0.90.95为宜, 这样既可使多余的部分燃料与吸入的冷风发生反应, 还能使均热段处于还原气氛中。在加热炉高温段，应严格控制炉内气氛，尽量将空气系数控制在1.1以下，合适的空气系数应选择在1.051.1之间，这样既可保证燃料充分燃烧，还可使均热段未完全燃烧的燃料在加热段与多余的空气发生反应, 使加热段处于弱氧化气氛中。v（3）尽量避免均热段还要负责加热升温任务，即均热段炉温不应大于加热段炉温。钢的加热缺陷钢的加热缺陷v钢的脱碳 定义：钢在加热时，炉气与钢表面层的碳化铁（即Fe3C）发生反应而使钢表层的碳含量降低，这种现象称为钢的脱碳。 脱碳的危害：脱碳后钢的机械强度（尤其是硬度）大为降低，严重时其疲劳强度也降低（如弹簧钢）。 影响脱碳的因素：加热温度（存在峰值）、加热时间、炉气成分、钢的成分等。钢的加热缺陷钢的加热缺陷 预防措施：快速加热，减少钢在高温段的停留时间。正确选择加热温度，避开易脱碳的峰值范围。适当调节和控制炉内气氛。钢的加热缺陷钢的加热缺陷v钢的过热：钢的过热：当钢的加热温度超过临界点（AC3）以上很多时，就会使钢的晶粒粗化，温度愈高，加热时间愈长，晶粒长大愈显明显。晶粒长大后使其机械性能下降，这种现象叫钢的过热。 防止钢过热的措施： 掌握好加热温度 减少钢在高温