加熱爐氧化燒損原因與對策分析

張茲偉

摘?要：文章圍繞加熱爐氧化燒損現(xiàn)象展開研究，在分析加熱階段氧化鐵皮形成機理和燒損原因的基礎(chǔ)上，針對性構(gòu)建解決對策，以期實現(xiàn)加熱爐的安全運行。

關(guān)鍵詞：氧化燒損;原因;對策;加熱爐

一般來說，加熱爐的加熱產(chǎn)品為鋼坯，而鋼坯在加熱階段，很容易于表面形成氧化，不僅影響鋼的性能，還會產(chǎn)生經(jīng)濟損失。同時，鋼坯于加熱階段，在加熱爐爐頭負(fù)壓溫降的影響下，氧化鐵皮會大量堆積于加熱爐爐底，在腐蝕爐底耐火材料的同時，還會增加工人的勞動強度。因此，分析加熱爐氧化燒損原因，構(gòu)建合理解決對策刻不容緩。

一、氧化鐵皮形成原因和影響因素

在加熱爐運行階段，氧原子和鐵原子發(fā)生反應(yīng)，即會出現(xiàn)鋼氧化問題。詳細(xì)來說，就是在加熱階段，加熱爐爐氣中含有的氧原子經(jīng)由鋼坯表面向內(nèi)部擴散，而鐵原子則與氧原子的擴散方向恰恰相反，在兩種元素相遇后，就會通過化學(xué)反應(yīng)形成氧化物。由此將加熱爐氧化燒損形成基本條件概括為三方面：一是存在二氧化碳等氧化性介質(zhì)，二是氧原子和鐵原子相互擴散，相互接觸，三是存在化學(xué)反應(yīng)條件。

從氧化鐵皮形成的影響因素來看，主要分為三個方面，即：加熱溫度、加熱時間和爐內(nèi)氣氛。

（一）加熱溫度

在常規(guī)的室溫條件下，鋼坯的氧化是一個極為復(fù)雜和緩慢的過程，先是氧向鋼坯表面擴散，經(jīng)由化學(xué)反應(yīng)后形成氧化鐵，再向內(nèi)部擴散，且在溫度升高的條件下，反應(yīng)速度也會隨之加快。一般來說，加熱爐的加熱溫度和燒損形成的鐵皮厚度關(guān)系密切，在特定的時間條件下，溫度越高，鐵皮量就越多，溫度越短，則生成的鐵皮量越少，由此可以知悉，加熱爐加熱溫度是導(dǎo)致氧化燒損現(xiàn)象出現(xiàn)的關(guān)鍵因素[1]。

（二）加熱時間

同加熱溫度一樣，加熱時間和氧化燒損程度也呈正比關(guān)系，也就是說，在特定的溫度條件下，加熱爐加熱時間越長，氧化燒損程度越為嚴(yán)重。

（三）爐內(nèi)氣氛

通常情況下，加熱爐爐內(nèi)的燃燒情況、燃料成分和空氣消耗系數(shù)等，直接決定加熱爐內(nèi)部的氣氛，二氧化碳、氧氣、氮氣和水等為加熱爐內(nèi)的主要成分，而每種成分和鋼材質(zhì)產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)也不盡相同。加熱爐的氧化燒損過程，實質(zhì)上就是加熱爐鋼材質(zhì)和氧化性氣體的化學(xué)反應(yīng)過程。例如：在加熱爐加熱階段，爐內(nèi)即使只有較少的氧氣含量，也能夠達成鋼氧化效果，該項反應(yīng)活動帶有不可逆特點，因此，要盡可能的減少自由氧離子，控制燒損程度;一氧化碳對燒損現(xiàn)象起還原作用，二氧化碳發(fā)揮氧化作用，在一氧化碳化學(xué)濃度合理的前提下，即可有效避免燒損現(xiàn)象的出現(xiàn)，但通常來說，在加熱爐高溫運行狀態(tài)下，爐內(nèi)的一氧化碳含量微乎其微;爐內(nèi)的水蒸氣也能夠推動燒損現(xiàn)象的發(fā)生，故要適當(dāng)增加氫氣含量[2]。

綜上，無論是加熱時間、加熱溫度還是爐內(nèi)氣氛，都是致使加熱爐出現(xiàn)氧化燒損現(xiàn)象的關(guān)鍵原因，因此，在解決燒損問題時，要從各項影響因素入手，針對性構(gòu)建有效的解決對策，進而推動加熱爐安全穩(wěn)定運行。

二、解決加熱爐氧化燒損現(xiàn)象的對策

在鋼材實際生產(chǎn)階段，需多次加熱坯料，而每一次加熱工序的開展，都會造成鋼材的損耗。而在加熱爐實際加熱階段，出現(xiàn)的氧化燒損問題，更是嚴(yán)重增加了金屬損耗。因此，一直以來，控制加熱爐加熱時燒損現(xiàn)象的嚴(yán)重程度，都是備受我國鋼鐵企業(yè)關(guān)注的問題。

基于鋼材品種和加熱爐結(jié)構(gòu)的差異以及加熱工序的動態(tài)性變化，不同條件下所形成的氧化燒損現(xiàn)象嚴(yán)重程度也會有所不同，新時期我國相關(guān)行業(yè)構(gòu)建了一系列的研究，并取得了一定的研究成果，總結(jié)來說，可以歸結(jié)為如下方面。

（一）加熱爐爐型的設(shè)計

在開展加熱爐爐型的設(shè)計工作時，要轉(zhuǎn)變設(shè)計思路，秉持延長預(yù)熱段和高溫快速加熱的原則，保證預(yù)熱段要超過有效爐長的一半，進而降低排煙溫度，優(yōu)化熱效率。另外，重視均熱段的爐管絕熱效果，在縮短均熱時間的同時，也能夠強化加熱質(zhì)量[3]。

（二）縮短鋼坯保溫待軋時間

要重視落實加熱爐和軋機的協(xié)調(diào)管理工作，縮短鋼坯保溫待軋時間，觀察加熱爐運行實踐可知，在軋機和加熱爐配合不相協(xié)調(diào)的情況下，很容易出現(xiàn)鋼坯空燒待扎問題，進而增加燃料消耗[4]。因此，要構(gòu)建管理工作，強化軋機和加熱爐的協(xié)調(diào)程度。在軋機低產(chǎn)能時，調(diào)整加熱爐裝鋼量，減少鋼坯在爐時間，確保軋機軋制速度能夠和加熱爐加熱速度契合，減少鋼坯的氧化燒損。

（三）科學(xué)控制空燃比

要重視加熱爐各段空燃比的控制，基于加熱工藝的實際情況，最好將均熱段的空燃比控制為略低于理論空燃比，降低殘氧量，爐氣偏還原性，從而降低氧化燒損程度，加熱段的空燃比控制在略高于理論空燃比，均熱段未燃燒的CO在此段消耗，在降低氧化燒損程度的同時，也能夠減少燃料的消耗。

（四）強化熱工和儀表管理力度

強化對儀表的管理工作力度，提升計量的準(zhǔn)確度，也是控制氧化燒損程度的重要途徑。是作為調(diào)節(jié)爐內(nèi)氣氛的關(guān)鍵和操作決策的基礎(chǔ)，儀表的準(zhǔn)確性尤為關(guān)鍵，若儀表精準(zhǔn)性不盡人意，不僅影響爐內(nèi)氣氛的控制效果，還會制約相關(guān)操作的有效性[5]。因此，相關(guān)人員要定期檢查儀表運行狀態(tài)，落實檢測工作，及時調(diào)整修理，確保儀表檢測值能夠最大程度的契合實際運行值，進而提升操作人員的準(zhǔn)確性。

（五）構(gòu)建熱送熱裝制度

基于熱裝的鋼坯帶有的高入爐溫度特點，可應(yīng)用高溫快速加熱工藝，既能夠減少鋼坯在爐時間，節(jié)約燃料，也能夠減少氧化燒損程度，對比冷裝、熱裝和混裝三種形式的效果后，熱裝效果最為理想。

結(jié)束語：

總而言之，加熱爐在運行階段，氧化燒損現(xiàn)象的出現(xiàn)不可避免，但相關(guān)單位可以采取有效的措施，最大程度的降低氧化燒損程度。文章基于加熱爐燒損情況形成機理和相關(guān)原因，針對性的構(gòu)建了五項措施，致力于減少氧化燒損程度，不僅能夠為后續(xù)實踐提供參照，還能夠?qū)崿F(xiàn)加熱爐高效、穩(wěn)定和安全運行的目標(biāo)。

參考文獻

[1]?白龍飛. 加熱爐形成鋼坯氧化燒損的成因及措施[J]. 工業(yè)爐，2018，40（002）：27-29.

[2]?楊麗琴，丁美良. 加熱爐氧化燒損研究及改進措施[J]. 金屬熱處理，2016，41（009）：168-170.

[3]?武賢杰，孫麗. 中厚板坯加熱爐的設(shè)計技術(shù)決策和節(jié)能效果[J]. 工業(yè)爐，2015（05）：35-37.

[4]?丁國偉，馬中杰，王禹堯. 河鋼唐鋼熱軋1700線加熱爐節(jié)能改造實踐[J]. 中國冶金，2018，028（001）：71-76.

[5]?胡欣怡. 首鋼國際工程公司總承包的貴鋼中空鋼生產(chǎn)線加熱爐熱試成功[J]. 軋鋼，2016（4）：5-5.