影響氧化的因素已如上述,其中成分是固定的因素,加熱溫度是根據加熱工藝所要求的。這類因素對于氧化鐵皮的生成屬于不可調節的因素。因此,要減少氧化燒損量主要是從加熱時間、爐內氣氛控制兩方面著眼。其措施有如下幾種:
(1)快速加熱減少鋼在高溫區域的停留時間,是加熱爐操作的原則,應當使加熱爐的生產能力與軋機的能力相適應。鋼坯在爐溫較高的爐內快速加熱,達到出爐溫度后,馬上出爐開軋,加熱爐避免長時間停留爐內待軋。
(2)控制爐內氣氛在保證嫩燒的前提下,控制適當的空氣消耗系數,不使爐氣中有大量過剩空氣,降低爐氣中自由氧的濃度。同時注意適時調節爐膛內壓力,保持微正壓操作,避免吸人大量冷空氣,爐子應盡可能嚴密。
(3)使用保護氣層在爐子出料端燒嘴下面,用管子送人保護氣體(如發生爐煤氣、液體燃料的裂化產物等),使鋼坯表面處于還原性氣層的覆蓋之下,還原性氣體則在爐子的加熱段燒掉。這種方法不能避免鋼的氧化,而且惡化了傳熱條件,所以沒有得到廣泛的應用。
(4)采用保護涂料在鋼的表面涂上一層保護性涂料,如鉆土、煤粉,把鋼與爐氣隔開減少氧化,但增加了熱阻,對傳熱不利。國外試驗采取以氣態或液態隨燃料向爐內加人有機硅化合物、有機鋁化合物或有機硼化合物,它們熱分解后生成的硅、鋁、硼由于和氧的親和力強,在金屬表面形成穩定的氧化膜,能防止金屬的氧化與脫碳.
(5)使鋼料與氧化性氣氛隔絕這是在熱處理爐上用得比較多的一種方法。一般是通過兩種辦法來實現,一是采用帶有馬弗罩的馬弗爐,二是采用輻射管。
馬弗爐是使被加熱的鋼料在金屬或陶瓷制的馬弗罩內加熱。爐氣在外面加熱馬弗罩,罩子再把熱傳給被加熱物,罩內還可以通保護氣體。馬弗罩可以用石墨、碳化硅或耐熱合金制成,型式有許多種,如圖4-10所示。’這種加熱方式主要用于熱處理爐上,小型的用于零件的熱處理,大型的可用于帶鋼、薄板的退火。大型罩式退火爐在冷軋廠很普遍。馬弗爐的缺點是罩的高溫強度低,結構笨重,熱效率和爐膛空間利用率低.
輻射管式爐型也很多,基本的特點是燃料不是在爐膛空間內A燒,而是在金屬的輻射管內燃燒,將輻射管加熱到高溫,然后依靠輻射管把熱輻射給被加熱的鋼料。爐內也可以通保護性氣體。這種加熱方式因為鋼不與火焰接觸,能有效地防止氧化,但是設備比較復雜,熱效率低。輻射管的型式有直型、套管型、U形(圖4-11),W形等,有水平安裝的,也有垂直安裝的。輻射管的壽命**可達2-3年,一般損壞原因是氧化燒損,以及管體在高溫下的下垂變形和熱應力變形。
(6)敞焰無氧化加熱這種方法由于簡單易行,目前還占有相當的地位.方法的實質是使高發熱量燃料(如焦爐煤氣、天然氣、液體燃料等)在爐內分兩階段直接燃燒:**階段(加熱段)燃料在空氣不足的條件下燃燒((n=0.5^-0.55),在高溫下將產生大量不燃燒產物((X))12%~16%,抓從)15%~17%)。由于存在這樣多的還原性氣體,氧化作用顯著下降。這些不燃燒產物與二次空氣再進行第二階段(預熱段)的燃燒。這一階段的燃燒在金屬的低溫區域,也可以在單獨的燃燒室內進行。
由于嫩料的不燃燒,必然降低燃燒溫度。為了保證加熱金屬所必需的爐膛溫度,采用這種方法時必須對燃燒用的空氣實行預熱。對軋鍛前加熱的爐子,理論燃燒溫度必須達到1800一1900'C,才能保證爐氣溫度維持在1300-1400V。在無氧化加熱時,空氣消耗系數只有0.5-0.55,要達到這一溫度范圍,如果燒冷焦爐煤氣時,空氣應預熱到6501C.