張大飛 楊有全
摘要：氧化鐵皮是影響軋鋼表面質量的重要因素之一。氧化燒損率也是評價加熱爐重要指標之一。本文通過分析軋鋼加熱過程中氧化鐵皮的形成原因及主要影響因素，提出預防措施，提高加熱爐的加熱質量。
關鍵詞：氧化鐵皮、影響因素、改進措施
一、生成氧化鐵皮的原因
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生反應，生成鐵的氧化物，造成金屬的損失，這種現象稱為鋼坯的氧化燒損。把在軋鋼加熱過程中生成的鐵的氧化物稱之為氧化鐵皮。
鋼坯在加熱工程中，鋼的氧化是氧原子和鐵原子發生反應的結果，爐氣中的氧原子通過鋼坯的表面由外向里擴散，而鐵原子由鋼坯的里面向外擴散，當兩種原子相遇，在一定的條件下（溫度、濃度、時間）就能起氧化反應，生成氧化物。通過對不同加熱時間下生成的氧化鐵皮的金相結構分析發現：表面一層是致密的三氧化二鐵，中間是四氧化三鐵和氧化鐵的混合物，里面的是三氧化二鐵和氧化鐵的混合物。這也就表明氧化是由于爐內氣氛中氧原子濃度過高造成的。鋼坯在爐內加熱時，爐氣中的氧化性成分主要有氧氣、水蒸氣、二氧化碳、二氧化硫等。
二、影響氧化鐵皮形成的因素
1、加熱溫度的影響
鋼坯的加熱溫度主要根據鐵－碳相圖中組織轉變溫度來確定，同時必須滿足軋鋼工藝的要求，一般棒材鋼坯的加熱溫度都在1050～1200℃，具體確定加熱溫度還要看鋼種、鋼坯斷面規格和軋鋼工藝及設備的條件。根據現場測試發現，溫度越高，生成的氧化鐵皮越多。這是因為隨著溫度的提高，各成分的擴散速度增加，爐氣和鋼坯之間氧化反應的平衡也向著氧化的方向移動，使得鋼的氧化加重。
2、加熱時間的影響
加熱時間與氧化燒損成正比，即在相同的條件下，加熱的時間越長，氧化生成的氧化鐵皮就越多，尤其在高溫條件下，鋼坯在爐內停留的時間越長，氧化鐵皮的生成量就越大。
3、爐內氣氛的影響
加熱爐內的氣氛決定于燃料的成分、空氣過剩系數及燃料燃燒的完全程度。爐氣的主要成分有氮氣、氧氣、二氧化碳、水蒸氣、二氧化硫、一氧化碳、氫氣、甲烷等，其中爐氣中的氧化性成分主要有氧氣、水蒸氣、二氧化碳、二氧化硫等
鋼坯表面的氧化反應如下：
Fe＋O2＝ 2FeO
3Fe＋2O2＝ Fe3O4
4Fe＋3O2＝ 2Fe2O3
Fe＋CO2＝ FeO＋ CO
3Fe＋4CO2＝ Fe3O4＋ 4CO
Fe＋ H2O ＝ FeO＋H2
其中SO2的氧化能力最強。當爐氣中有SO2時，在1100℃以上，鋼坯表面產生FeO·FeS低熔點化合物，鋼坯不斷暴露新表面，造成激烈的氧化。當SO2的含量達到0.1％～0.2％時，燒損增加1～2倍。
4、鋼的化學成分的影響
鋼的化學成分對鋼坯的氧化燒損也有顯著的影響，一般增加含碳量可以可以提高鋼的氧化了能力，合金元素對于鋼的氧化影響就在于能否生成連續的、致密的氧化物薄膜，提高鋼的抗氧化能力。促進這種薄膜生成的元素有Cr、Al、Si、Ni，破壞生成這種膜生成的元素是W.
三、減少氧化燒損的措施
減少鋼坯在加熱過程中的氧化燒損，對于提高鋼材的成品率，一直的鋼鐵企業追求的目標，目前國內鋼鐵企業采取的措施有：
1、嚴格控制加熱爐各段的空氣過剩系數
根據加熱工藝，均熱段存在冷風吸入現象，因此，均熱段的空氣過剩系數可以適當取小點，這樣可以使多余的燃料和吸入進來的冷風發生反應，讓均熱段保持還原性的氣氛。加熱段的空氣過剩系數可以適當取大點，可以取1.05～1.1，這樣既可以保證燃料的充分燃燒，還可以讓均熱段未燃盡的燃料在加熱段與空氣發生反應。使加熱段處于弱氧化性氣氛�？傊�，控制空氣過剩系數就是尋求最優空燃比，分段控制，減少氧化燒損。
2、爐壓控制
加熱爐在生產過程中，應該是微正壓操作，在數值上約為5～30Pa。
3、設計合理的加熱爐爐型
在加熱爐設計時，應該遵循適當延長預熱段，高溫快速加熱，均熱段燒少加熱的的原則，預熱段長度應該達到爐長的50%以上，這樣可以充分利用余熱，降低排煙溫度，提高熱效率，同時可以將鋼坯預熱到800度以上，為加熱段的高溫快速加熱創造了條件。在均熱段爐底水管采用全熱滑軌，減少鋼坯黑印，縮短均熱時間，提高加熱質量，氧化層厚度也得到控制。
4、制定合理的加熱工藝和軋制工藝
通過對軋鋼車間調研發現，由于軋機和加熱爐未能協調配合，經常出現加熱爐空燒待軋的情況，這樣氧化率也就提高了，而且也增加了加熱爐的能耗，為了避免這種情況，加熱爐和軋機應該協調管理，減少加熱爐的保溫待軋時間。
5、提高助燃空氣的預熱溫度
提高空氣的預熱溫度可以減少鋼坯在爐內的加熱時間，可以減少氧化鐵皮的生成量。
6、連鑄坯熱裝熱送
從連鑄機出來的熱坯不經冷卻，直接送往加熱爐加熱軋制，這樣可以顯著
減少加熱時間，降低能耗，減少氧化燒損量。
氧化鐵皮的生成不僅影響鋼材的成材率，還給加熱爐爐底的維護帶來了很大的困難。雖然氧化燒損是不可避免的，當我們可以采取一定的措施和方法來減少。 | 
