加热炉氧化烧损原因与对策分析

张兹伟

摘 要：文章围绕加热炉氧化烧损现象展开研究，在分析加热阶段氧化铁皮形成机理和烧损原因的基础上，针对性构建解决对策，以期实现加热炉的安全运行。

关键词：氧化烧损;原因;对策;加热炉

一般来说，加热炉的加热产品为钢坯，而钢坯在加热阶段，很容易于表面形成氧化，不仅影响钢的性能，还会产生经济损失。同时，钢坯于加热阶段，在加热炉炉头负压温降的影响下，氧化铁皮会大量堆积于加热炉炉底，在腐蚀炉底耐火材料的同时，还会增加工人的劳动强度。因此，分析加热炉氧化烧损原因，构建合理解决对策刻不容缓。

一、氧化鐵皮形成原因和影响因素

在加热炉运行阶段，氧原子和铁原子发生反应，即会出现钢氧化问题。详细来说，就是在加热阶段，加热炉炉气中含有的氧原子经由钢坯表面向内部扩散，而铁原子则与氧原子的扩散方向恰恰相反，在两种元素相遇后，就会通过化学反应形成氧化物。由此将加热炉氧化烧损形成基本条件概括为三方面：一是存在二氧化碳等氧化性介质，二是氧原子和铁原子相互扩散，相互接触，三是存在化学反应条件。

从氧化铁皮形成的影响因素来看，主要分为三个方面，即：加热温度、加热时间和炉内气氛。

（一）加热温度

在常规的室温条件下，钢坯的氧化是一个极为复杂和缓慢的过程，先是氧向钢坯表面扩散，经由化学反应后形成氧化铁，再向内部扩散，且在温度升高的条件下，反应速度也会随之加快。一般来说，加热炉的加热温度和烧损形成的铁皮厚度关系密切，在特定的时间条件下，温度越高，铁皮量就越多，温度越短，则生成的铁皮量越少，由此可以知悉，加热炉加热温度是导致氧化烧损现象出现的关键因素[1]。

（二）加热时间

同加热温度一样，加热时间和氧化烧损程度也呈正比关系，也就是说，在特定的温度条件下，加热炉加热时间越长，氧化烧损程度越为严重。

（三）炉内气氛

通常情况下，加热炉炉内的燃烧情况、燃料成分和空气消耗系数等，直接决定加热炉内部的气氛，二氧化碳、氧气、氮气和水等为加热炉内的主要成分，而每种成分和钢材质产生的化学反应也不尽相同。加热炉的氧化烧损过程，实质上就是加热炉钢材质和氧化性气体的化学反应过程。例如：在加热炉加热阶段，炉内即使只有较少的氧气含量，也能够达成钢氧化效果，该项反应活动带有不可逆特点，因此，要尽可能的减少自由氧离子，控制烧损程度;一氧化碳对烧损现象起还原作用，二氧化碳发挥氧化作用，在一氧化碳化学浓度合理的前提下，即可有效避免烧损现象的出现，但通常来说，在加热炉高温运行状态下，炉内的一氧化碳含量微乎其微;炉内的水蒸气也能够推动烧损现象的发生，故要适当增加氢气含量[2]。

综上，无论是加热时间、加热温度还是炉内气氛，都是致使加热炉出现氧化烧损现象的关键原因，因此，在解决烧损问题时，要从各项影响因素入手，针对性构建有效的解决对策，进而推动加热炉安全稳定运行。

二、解决加热炉氧化烧损现象的对策

在钢材实际生产阶段，需多次加热坯料，而每一次加热工序的开展，都会造成钢材的损耗。而在加热炉实际加热阶段，出现的氧化烧损问题，更是严重增加了金属损耗。因此，一直以来，控制加热炉加热时烧损现象的严重程度，都是备受我国钢铁企业关注的问题。

基于钢材品种和加热炉结构的差异以及加热工序的动态性变化，不同条件下所形成的氧化烧损现象严重程度也会有所不同，新时期我国相关行业构建了一系列的研究，并取得了一定的研究成果，总结来说，可以归结为如下方面。

（一）加热炉炉型的设计

在开展加热炉炉型的设计工作时，要转变设计思路，秉持延长预热段和高温快速加热的原则，保证预热段要超过有效炉长的一半，进而降低排烟温度，优化热效率。另外，重视均热段的炉管绝热效果，在缩短均热时间的同时，也能够强化加热质量[3]。

（二）缩短钢坯保温待轧时间

要重视落实加热炉和轧机的协调管理工作，缩短钢坯保温待轧时间，观察加热炉运行实践可知，在轧机和加热炉配合不相协调的情况下，很容易出现钢坯空烧待扎问题，进而增加燃料消耗[4]。因此，要构建管理工作，强化轧机和加热炉的协调程度。在轧机低产能时，调整加热炉装钢量，减少钢坯在炉时间，确保轧机轧制速度能够和加热炉加热速度契合，减少钢坯的氧化烧损。

（三）科学控制空燃比

要重视加热炉各段空燃比的控制，基于加热工艺的实际情况，最好将均热段的空燃比控制为略低于理论空燃比，降低残氧量，炉气偏还原性，从而降低氧化烧损程度，加热段的空燃比控制在略高于理论空燃比，均热段未燃烧的CO在此段消耗，在降低氧化烧损程度的同时，也能够减少燃料的消耗。

（四）强化热工和仪表管理力度

强化对仪表的管理工作力度，提升计量的准确度，也是控制氧化烧损程度的重要途径。是作为调节炉内气氛的关键和操作决策的基础，仪表的准确性尤为关键，若仪表精准性不尽人意，不仅影响炉内气氛的控制效果，还会制约相关操作的有效性[5]。因此，相关人员要定期检查仪表运行状态，落实检测工作，及时调整修理，确保仪表检测值能够最大程度的契合实际运行值，进而提升操作人员的准确性。

（五）构建热送热装制度

基于热装的钢坯带有的高入炉温度特点，可应用高温快速加热工艺，既能够减少钢坯在炉时间，节约燃料，也能够减少氧化烧损程度，对比冷装、热装和混装三种形式的效果后，热装效果最为理想。

结束语：

总而言之，加热炉在运行阶段，氧化烧损现象的出现不可避免，但相关单位可以采取有效的措施，最大程度的降低氧化烧损程度。文章基于加热炉烧损情况形成机理和相关原因，针对性的构建了五项措施，致力于减少氧化烧损程度，不仅能够为后续实践提供参照，还能够实现加热炉高效、稳定和安全运行的目标。

参考文献

[1] 白龙飞. 加热炉形成钢坯氧化烧损的成因及措施[J]. 工业炉，2018，40（002）：27-29.

[2] 杨丽琴，丁美良. 加热炉氧化烧损研究及改进措施[J]. 金属热处理，2016，41（009）：168-170.

[3] 武贤杰，孙丽. 中厚板坯加热炉的设计技术决策和节能效果[J]. 工业炉，2015（05）：35-37.

[4] 丁国伟，马中杰，王禹尧. 河钢唐钢热轧1700线加热炉节能改造实践[J]. 中国冶金，2018，028（001）：71-76.

[5] 胡欣怡. 首钢国际工程公司总承包的贵钢中空钢生产线加热炉热试成功[J]. 轧钢，2016（4）：5-5.