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　　軋鋼加熱爐軋制的工作原理？

　　一、軋鋼加熱爐軋制的工作原理

　　1、目的

　　加熱的目的是把坯料加熱到均勻的、適合軋制的溫度（奧氏體組織）。溫度提高以后，首先是提高鋼的塑性，降低變形抗力，使鋼容易變形。如T12鋼室溫下變形抗力約為600Mpa，加熱到1200℃時變形抗力下降到30Mpa左右，只相當(dāng)室溫下變形抗力的二十分之一。加熱溫度合適的鋼，軋制時可以用較大的壓下量，減少因磨損和沖擊造成的設(shè)備事故，提高軋機(jī)的生產(chǎn)率和作業(yè)率，而且軋制耗能也較少。其次，加熱能改善鋼坯的內(nèi)部組織和性能。不均勻組織和非金屬夾雜物通過高溫加熱的擴(kuò)散作用而均勻化。加熱溫度和均勻程度是加熱質(zhì)量的標(biāo)志，加熱質(zhì)量好的鋼，容易獲得斷面形狀正確、幾何尺寸準(zhǔn)確的成品。

　　2、加熱過程

　　鋼坯的加熱溫度包括表面溫度、沿斷面上的溫度差及沿坯子長度方向上的溫度差。鋼坯在爐內(nèi)的加熱溫度是考慮了軋制工藝、軋機(jī)的結(jié)構(gòu)特點以及爐子的結(jié)構(gòu)特點等實際情況后規(guī)定的。加熱到規(guī)定溫度所需時間，取決于鋼坯的尺寸、鋼種、采用的溫度制度及一些其他條件。

　　鋼坯在爐內(nèi)以對流方式和輻射方式得到熱量，前者是爐氣沖刷鋼坯表面；后者是爐氣和熾熱的爐襯輻射熱。我們加熱爐沿長度方向上分三段控制：即預(yù)加熱段、加熱段和均熱段。鋼坯進(jìn)入加熱爐預(yù)熱段，熱流逐漸增加，鋼坯到二加熱段，熱流基本保持不變，鋼坯到均熱段，熱流逐漸減小。鋼坯在均熱段內(nèi)，鋼坯表面溫度基本保持不變，而斷面溫差逐步縮小，鋼坯表面得到的熱量以熱傳導(dǎo)的方式向內(nèi)部擴(kuò)散。傳給鋼坯表面的熱流越小、受熱面積越大、鋼坯的斷面尺寸越小、鋼的導(dǎo)熱率越大，斷面溫差就越小。一般斷面大的鋼坯要比斷面小的鋼坯加熱時間要長，合金鋼要比碳鋼的加熱時間要長。

　　3、加熱缺陷

　　合金鋼開裂：加熱開始階段（700℃以下），對高碳工具鋼、高錳鋼、軸承鋼、高速鋼等這類導(dǎo)熱率小的鋼，如果升溫速度過快、表面溫度驟然升高而斷面溫差過大，將產(chǎn)生熱應(yīng)力，導(dǎo)致出現(xiàn)裂紋。

　　過熱和過燒：加熱溫度過高或高溫下停留時間過長，會使鋼的晶粒過分長大，晶粒間的聯(lián)系削弱，鋼變脆，這稱為過熱。過熱的坯料軋制時會產(chǎn)生裂紋；即使軋制沒有開裂，成品的力學(xué)性能也不能滿足要求。過熱鋼坯進(jìn)行正火可以挽救。過熱進(jìn)一步發(fā)展，晶粒繼續(xù)長大，而且晶界出現(xiàn)氧化或熔化，軋制時往往碎裂或崩裂，這稱為過燒。過燒的坯料是不可挽救的廢品。在軋制作業(yè)突然出現(xiàn)故障停軋時，容易出現(xiàn)過熱或過燒現(xiàn)象；高碳鋼如溫度控制不當(dāng)，也很容易造成過熱或過燒現(xiàn)象。

　　鋼坯的氧化和脫碳：鋼坯在爐內(nèi)加熱的過程中，鋼中金屬元素和爐內(nèi)的氧化性氣氛發(fā)生反應(yīng)并生產(chǎn)氧化鐵皮（氧化鐵皮的內(nèi)層是氧化鐵、中間層是四氧化三鐵、外層是三氧化二鐵）。脫碳是鋼中的碳元素向表面擴(kuò)散并和爐內(nèi)氣氛反應(yīng)而引起的。軸承鋼、工具鋼、彈簧鋼和其他一些鋼種，鋼的脫碳是有害的，脫碳后的鋼件表面在淬火時達(dá)不到所要求的硬度，此外還使抗壓性能、耐磨性能、彈性降低。

　　氧化和脫碳過程是同時進(jìn)行的，它們都和加熱條件（溫度、爐內(nèi)時間、爐內(nèi)氣氛以及坯料的化學(xué)成分）有關(guān)。一般來說，溫度小于750℃時氧化和脫碳都不明顯。但溫度大于800℃時增加的特別快。

　　特別注意的是：對于碳鋼加熱溫度一般不能大于1300℃，大于此溫度，其一，鋼坯表面的氧化鐵皮會熔化（純氧化鐵皮的熔點為1377~1565℃，含有雜質(zhì)時降到1300~1350℃），從鋼表面上掉下來，露出新的表面，燒損迅速增加。其二，當(dāng)加熱溫度大于1300℃時，鋼坯很有可能會出現(xiàn)過熱或過燒。生產(chǎn)其它鋼種時更應(yīng)該注意高加熱溫度。

　　鋼坯氧化燒損后，必然影響成材率；氧化鐵皮的熱導(dǎo)率非常差，對鋼坯的加熱時間有影響；氧化鐵皮脫落并堆積在爐低，人工清理非常困難，工作非常辛苦。

　　4、熱工制度

　　熱工制度涉及燃料于空氣進(jìn)入爐內(nèi)的情況、燃燒情況、燃燒產(chǎn)物的排除情況以及余熱回收利用等情況。熱工制度包括溫度制度、爐壓制度和爐子燃燒制度。

　　5、爐壓制度：

　　加熱爐內(nèi)爐壓大小及其分布是調(diào)整溫度場、控制火焰及爐內(nèi)氣氛的一個重要手段，它影響加熱速度和加熱質(zhì)量，也影響燃料利用的好壞。特別是爐子出料段處爐膛壓力尤為重要。

　　爐壓設(shè)定應(yīng)比大氣壓力高出0~30Pa左右。爐壓過大則裝料口、出料口、觀察孔等開口部位都會往外冒火，其結(jié)果是：⑴爐氣損失增加，使熱損失增加；⑵SO2等有害氣體進(jìn)入車間使作業(yè)環(huán)境污染；⑶冒火部位的爐墻、附近的鋼結(jié)構(gòu)或機(jī)械設(shè)備受損或者變形。反之，爐壓過低，則吸收車間冷空氣將使⑴爐溫降低燃料消耗量增加；⑵低溫空氣對坯料冷卻導(dǎo)致溫度不均；⑶爐氣的含氧量增加導(dǎo)致燒損增加。

　　6、燃燒制度：

　　其基本要求是保證燃料在爐膛范圍內(nèi)燃燒完全，同時空氣系數(shù)α要小。空氣過剩則煙氣量大，帶走的熱量增多；空氣量不足，爐內(nèi)形成不完全燃燒，同樣使熱損失增加。

　　7、爐子的操作

　　加熱爐是步進(jìn)梁蓄熱式加熱爐，它是一座復(fù)雜的機(jī)械化與自動化的熱工設(shè)備。它由爐子本體（步進(jìn)系統(tǒng)）、坯料的運輸設(shè)施、輸送各項介質(zhì)（高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、空氣、氮氣、壓縮空氣、水、液壓油、潤滑劑）的管道系統(tǒng)、燃料的燃燒設(shè)施、燃燒產(chǎn)物的排放和余熱回收設(shè)施、熱工制度的控制系統(tǒng)、各部件的冷卻系統(tǒng)、加熱中生成氧化鐵皮的清除設(shè)施等。只有生產(chǎn)人員很好的了解和掌握了這套工藝設(shè)備，才能正確的維護(hù)和操作，加熱爐才能有好的指標(biāo)。生產(chǎn)人員的工作涉及：鋼坯的裝爐、鋼坯在爐內(nèi)運輸、鋼坯出爐、鋼坯的加熱制度和爐子的熱工制度；氧化鐵皮的清理；事故停爐；按計劃停爐檢修和檢修后的開爐等。