加热工艺

1加热目的：提高塑性，降低变形抗力，改善组织和性能；加热要求：1）温度应控制在要求范围内，不能产生加热缺陷2）加热制度满足不同钢种，不同形状，不同断面的钢坯加热3）在长宽高三方面温度尽量均匀4）改善金属的结晶组织或消除加工时产生的热应力2加热时金属的物理性能变化包括：热导率的变化、热容、金属密度、导温系数3金属的弹性取决于弹性模量和泊松比4温度对塑性和变形能力的影响：一般随温度↑金属塑性↑变形抗力↓；由于温度升高，原子的热振动加剧，原子间的结合力减弱所以变形抗力↓，同时新的胡阿姨洗漱不断增加，在热变形过程中伴随金属的软化、回复、再结晶过程，都能提高金属的塑变能力5加热缺陷：（1）氧化的危害：a造成钢的烧损，每加热一次烧损0.5-3%，严重时达4-5%b增加了劳动强度，降低了炉体寿命c影响钢表面质量d恶化传热，增加能耗，降低生产效率；氧化铁皮量和温度关系：钢在常温下，氧化生锈但速度很慢，在200-300℃钢表面产生氧化膜，若温度不大，氧化依旧很慢，当温度升至600-900℃时氧化速度加快，但氧化量仍很小，在900℃以上，尤其到1000℃以上时，氧化剧烈进行，当超过1500℃时，氧化皮熔化，扩散阻力消失，氧化反应剧烈；影响氧化因素：1）加热温度：T↑氧化↑2）炉气成分：氧化气体：SO2、CO2、H2O、O2；还原气体：CO、H2、CH4；中性气体：N2；判定炉气氛：氧化或还原，根据CO2/CO及H2O/H2判定4）钢的成分随含碳量↑氧化↓C+O2→CO↑能阻碍氧化气体的向内扩散，合金元素的都能提高钢的抗氧化性，因为先反应，形成致密膜；减少氧化措施；1）快速加热，高温区快速加热，减少停留时间；短期停轧，不减风操作，否则形成大还原气氛会将高价铁还原成低价铁，使氧化皮熔点↓发生粘钢，并使钢材产生麻点缺陷2）控制炉内气氛，保持微还原，同时保证微正压；对于三段式连续加热炉采用大风量，低炉压，快热法加热，在出料端炉底斜坡处采用微正压，在均热段采用小煤气量，小风量还原性气氛，使炉温微低于加热段，抑制氧化皮进一步连成，在加热段采用大风量使均热段未全燃烧的燃料完全燃烧，使高温区集中，促使快速加热3）保护气体：在出料端烧嘴下面，用管子送入发生炉煤气等作保护气层，使钢坯处于还原性气氛下，在加热段烧掉4）保护涂料：（粘土，煤粉）热阻↑5）敞焰无氧加热：使燃气分两阶段燃烧，在加热段进行不完全燃烧，靠高温预热助燃空气保证燃烧温度，在高温下产生大量不完全燃烧产物，处于还原性气氛中，不完全燃烧产物在预热段进行完全燃烧；缺点：炉墙内能见度差，操控及设备复杂，不能保证不脱碳6）采用钢与氧化性气体隔绝；减少氧化的具体操作方法：1）保证加热温度，不能超过规程规定的温度2）采用高温短烧的方法，提高炉温，使高温区前移变短，减少加热时间3）保证燃气发生燃烧的前提下，尽量减少过剩空气量，减少燃气中的水分和S含量4）保持微正压操作，避免冷风吸入5）待轧时要及时调整热负荷炉压，降炉温，关闭烟道闸板，短程时不要这样（2）钢的脱碳：钢在加热时，高温炉气中的氧原子透过钢的氧化皮向内扩散，未氧化的钢表层的碳向外扩散，导致未氧化的钢表层内出现贫碳的现象；危害：脱碳使钢的硬度、耐磨性、劳动强度、冲击韧性、使用寿命等降低，对工具钢和轴承钢危害很大甚至造成废品，电工硅钢不怕脱碳；氧化与脱碳关系：在高温下氧化、脱碳同时发生，脱碳往往先于氧化，但氧化生成的铁皮阻止了脱碳生成的气体产物向外扩散，所以氧化后的钢脱碳的速度也减慢了，当钢的表面形成致密的氧化皮时，可阻止脱碳的形成；影响脱碳因素：a加热温度：温度↑脱碳↑，b加热时间：t↑脱碳↑易脱碳钢不要长时间保温c炉内气氛：一般CO2、H2O、O2 使碳脱钢；CH4 CO 使钢增碳，在还原性气氛下加热可使脱碳↓d钢的成分：含碳↑脱碳↑，；防止脱碳的主要方法：1）一般减少氧化的方法都能减少脱碳2）低于V脱>V氧的钢种，尽量采取较低的加热温度，高温下V脱

素都有抑制晶粒长大的能力2）钢的过烧：当钢加热到比过热更高的温度且时间又长时，不仅钢的晶粒过分长大，且晶粒边界开始熔化，氧进入并使晶界氧化，促使晶界熔化，导致晶粒间失去结合力，使钢失去强度塑性；危害：轧制会断为数块或裂成块脱落或表面形成粗大裂纹；影响过烧因素：a温度越高，时间越长，越易发生过烧且越严重b氧化性气氛越强，越易产生过烧，还原性气氛下也产生过烧c钢的含碳量过高，发生过烧温度越低（4）钢的表面烧化或粘钢：钢表面温度很高时，表面的氧化皮产生熔化现象，表面烧化的钢易粘结，粘结严重的钢出炉后不能分开，无法轧制；防止表面烧化的措施：控制加热温度不能过高，高温下的时间不能过长，火焰不能直接烧到钢上；产生粘钢原因：a加热温度过高，钢表面烧化，而后温度又降低b在一定的推钢压力条件下，长时间的高温加热；发生粘钢后的处理a若粘的不多，应迅速拉开：切不可关闭烧嘴或减风，降低炉温会使氧化皮凝固，粘的更牢b若粘的多、牢：采用一定质量的撬棍在粘接处多次冲击（5）钢的加热温度不均:一般温差在30-50℃内，认为是均匀的；A上下表面温度不均匀，正常下表面温度偏低，阴阳面；产生原因：单面加热，在双面加热的炉子中，炉底管的吸热及遮蔽致使下加热的条件差，或下面供热不足，或均热段停留时间短，或认为操作不当；对轧制影响：上高下低，轧件下弯，冲出辊道或传入辊道缝隙或缠辊；减少措施：及时提高上炉膛温度，增加均热时间，实际上应具体分析具体解决B内外温度不均，表高心低，硬心钢；原因：高温加热的速度太快，均热时间太短；对轧制影响：延伸系数不同，有时轧几道次后，钢温明显下降，颜色甚至变墨，刚性变硬，若继续轧可能轧裂或发生断辊现象C钢坯沿长度方向的温度不均：1）坯料温度两端高中间低，尤其较宽的炉更易发生这种情况，是因为坯料两头受热条件好，由于炉墙的辐射，适当减少两侧烧嘴的煤气量2）两端低中间高，由于炉子封闭不严，炉负压吸入冷风，使端头冷却，侧出料的炉子，两侧炉门吸入冷风，保持微正压，两侧炉门关好，出钢时开小口3）一头高一头低，由于长短料偏装，或宽度方向炉内温度分布不均4）黑印：常见于有水冷滑道的推钢式加热炉内，钢坯与水冷滑轨接触，温度较低，有明显的黑印，在均热段没有完全消除，采用污水冷滑轨，变轨距滑轨；避免沿长度方向温度不均措施：适当调整烧嘴的开启度，特别是轴向烧嘴的炉子，以确保炉内横向温度均匀，注意调整炉膛压力，保持微正压，做好炉体封闭，防止冷风吸入（6）加热裂纹：A表面裂纹：原料表面缺陷消除不彻底，加热时受温度应力作用发展成可见的表面裂纹，此外过热也产生表面裂纹B内部裂纹：加热速度过快或装炉温度过高，常见于导热性差的高碳、高合金，巨大的温度应力与残余应力叠加后，大于抗拉强度，产生裂纹6加工工艺1）加热温度：钢坯在加热炉内加热完毕后出炉时的表面温度；a 加热温度的下限：终轧温度越高，充分再结晶，A晶粒粗大，钢的性能↓，故终轧温度控制在850-900，不能超过900，也不能低于700，再考虑出炉和轧制过程中的温降，确定加热温度的下限b加热温度与轧制工艺常识：碳素工具钢对过热过烧敏感，高温下易脱碳，弹簧钢对脱碳要求严格，高速钢加热温度高，能改变碳化物的不均匀度，轧制不易裂2）加热速度：单位时间，钢坯表面温度升高的度数℃/h；加热单位厚度的钢坯所需的时间min/cm；单位时间内加热钢坯的厚度cm/min;在工艺上坯料本身时加热速度的限制（1）加热初期坯料断面温差的限制；a应限制加热速度以减少温度应力，V加↑温度应力↑，与残余应力叠加，产生裂纹b对于塑性好的金属，温度应只能引起塑变，危害不大，故对低碳钢，当钢坯温度达500-600以上时，不考虑温度应力的影响c加热速度受钢的导热性，形状尺寸的限制，对于尺寸大的高碳钢，合金钢要特别小心，对于薄材可随意加热（2）加热末期断面上烧透程度的限制，一般在较快的加热升温后，降低加热速度，执行均热（3）炉温过高会造成加热缺陷的限制；炉温过高难以控制钢坯表面温度，尤其待轧，产生缺陷3）加热时间：指钢坯在炉内加热到轧制所需温度的最短时间4）加热制度：二段式、三段式、多段式；a两段式：①由加热期和均热期组成的加热制度：坯料直接装入高温炉膛进行加热，加热速度快，表面升温，内外温差大，进入均热段表面温度基本保持不变，而中心温度不断↑，内外趋于均匀；特点：加热速度快，温差小，废气温度高，热利用率低；应用：冷装或低温热装的低碳钢炉，热装的高碳、高合金钢②由预热和加热组成：在预热期加热速