[发明专利]一种降低钢坯在煤气加热炉内氧化烧损的方法

说明书

本发明属于冶金节能技术领域，公开了一种降低钢坯在煤气加热炉内氧化烧损的方法。包括，在钢坯进入高温煤气加热炉之前，首先在高温蒸汽预热炉内进行加热，蒸汽预热炉内通入高温蒸汽加热，加热温度为500～560℃，加热时间为50～90min，在加热时，同时通入热空气，热空气流量为蒸汽流量的10～30％，蒸汽预热炉内维持适0.12～0.2MPa微正压，高温水蒸汽与铁反应，在钢坯表面形成一层致密Fe₃O₄氧化皮保护膜，高温蒸汽预热炉内加热结束后，钢坯转入高温煤气炉加热，该致密的Fe₃O₄氧化膜阻挡空气与钢坯的接触，从而抑制了钢坯的进一步氧化，与常规加热方法相比，本方法氧化皮厚度减少50％以上。

技术领域

本发明涉及冶金节能技术领域，尤其涉及一种降低钢坯在煤气加热炉内氧化烧损的方 法。

背景技术

我国钢铁产量高居全球首位，2018年产量达8亿吨，大多数钢铁的生产需要经过高温 加热钢坯工序，在高温下，钢坯料变形抗力降低，可降低轧制、挤压或锻造的设备吨位需求，一般需要经过多火次的中间加热，这类需要经过加热后再塑性加工的钢占到钢铁总产量的一半以上。钢坯加热温度一般在1100～1250℃之间，每道次加热时间在0.5～3h之间，每次加热，都会在钢坯表面形成氧化皮，产生氧化烧损，氧化烧损量在1～2.5％之间。按平均烧损量1.5％计算，我国4亿吨热塑性成形钢的烧损量达到600万吨，按每吨钢平均价格4000元计算，每年损失240亿元，如果能使氧化烧损量降低50％，每年可节约120亿元， 具有巨大的经济效益。另一方面，生产钢铁时，吨钢消耗1.5～1.6吨铁矿石、0.6～0.8 吨标准煤的能源、3～6吨水，并排放1～1.8吨二氧化碳，因此，减少氧化烧损，还能节约 大量能源，减少大量的碳排放，具有显著的社会效益。

轧钢加热炉能耗占轧钢系统工序能耗的60～70％，是轧钢系统节能的重点。随着近年 钢铁产品质量的要求不断提高，轧钢加热环节越来越重要，其中氧化烧损是轧钢加热过程 不可避免的问题。钢坯氧化的危害主要表现在：1、造成金属损失，降低成材率；2、烧损严重说明燃烧不佳造成煤气消耗过量；3、引起一系列不良后果，如脱碳、气泡显露等问题，严重影响钢坯的轧制质量；4、增加停炉清渣次数，影响产量。形成氧化烧损的机理是炉气中的氧原子通过钢坯表面向内部扩散，铁离子则由内部向外部扩散，当两元素在一定加热温度和炉内气氛等条件下，发生化学反应生成铁氧化物。

影响钢坯氧化烧损因素很多，如炉膛加热温度、钢坯加热时间、钢坯出炉温度和炉内 氧气氛等，其中氧化烧损量随加热温度的升高而急剧增加，尤其是800℃以上更为迅速，

其次加热时间与氧化烧损量成正比，针对钢坯氧化烧损问题，国内许多学者提出了许 多降低钢坯氧化烧损的措施，如钢坯表面涂层的方法，如钢坯热装热送的方法等，尽管这 些方法在一定程度上缓解了氧化烧损的生成量，但作用很有限，在实际生产中，还需要进 一步降低轧钢加热炉钢坯的氧化烧损。

钢坯一般采用炼钢过程产生的焦炉煤气、高炉煤气和转炉煤气的混合煤气加热，加热 温度在1100～1250℃之间，每道次加热时间在0.5～3h之间，到温后即进行轧制、挤压或 锻造。传统钢坯的加热方法是在1100～1250℃高温下加热，加热过程中会生成较厚的氧化 皮，该氧化皮一般具有三层结构，分别是特别薄的Fe₂O₃外层，稍厚的Fe₃O₄中间层和最厚的FeO内层，这三种氧化物的厚度比大致为1:4:9，内层为疏松的FeO，与钢基体结合力弱，易剥落，无法形成保护作用，氧化易于向钢坯内部推进。