质量改进项目汇总(脱碳)

《质量改进项目汇总(脱碳)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、质量改进项目汇总(脱碳)————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：2质量改进项目研究阶段性总结——重轨钢坯脱碳加热工艺优化一、理论分析1、钢的脱碳钢在加热过程中，表面除了氧化烧损外，还会造成表层内含碳量的减少，称为钢的脱碳。碳在钢种以Fe3C的形式存在，它是直接决定钢的机械性质的成分。例如高碳工具钢，就是依靠碳获得高的红硬性，如果表面脱碳后，钢的硬度将大为降低。合金钢中除不锈钢外大多数是高碳钢，除了电工硅钢要求脱碳外，其它钢种的脱碳都被认为是缺陷，脱碳后最明显的是硬度下降，抗疲劳强度降低，要淬火的

2、钢还容易出现裂纹。要清除钢的脱碳层，势必增加额外工作量。防止脱碳是加热过程的重要问题。1.1钢的脱碳过程钢的脱碳过程是炉气内的H2O、CO2、O2、H2和钢中的Fe3C反映的结果，这些反映式如下：这些成分脱碳能力强弱依次是：H2O＞CO2＞O2，H2在一定条件下也能促使钢脱碳，如硅钢在湿H2气氛下脱碳。高温下钢的氧化与脱碳是相伴发生的，但是氧化铁皮的生成，有助于抑制脱碳，使扩散趋于缓慢，当钢的表面生成致密的氧化铁皮时，可以阻碍脱碳的发展。2、钢的氧化钢在高温炉内加热时，由于炉气中含有大量的O2、CO2、H2O，钢坯的表面层要发生氧化。而且从钢坯到成品钢材往往加热多次，每加热一次有0.5%—3%

3、的钢由于氧化而烧损。氧化不仅造成钢的直接损失，而且钢氧化后产生的氧化铁皮16堆积在炉底，不仅是耐火材料受到侵蚀。氧化铁皮还会影响钢的质量，它在轧制过程中压入钢的表面，形成麻点，损害表面质量。如果氧化层过深，会使钢坯的皮下气泡暴露，轧后造成废品，例如现有生产的310乙字钢，出现的拉裂就与加热氧化使皮下气泡暴露无法轧合有一定关系。氧化铁皮的导热系数比纯金属低，所以钢表面上覆盖了氧化铁皮，有恶化了传热条件，降低了炉子生产效率，增加了能耗。因此低氧化或无氧化加热是钢坯加热追求的目标。2.1钢的氧化过程钢在常温下也会氧化生锈，在干燥条件下，这一氧化过程是很缓慢的；到了200-300℃，表面会形成氧化膜，

4、如果湿度不大，这时氧化还是缓慢的；温度继续升高，氧化随之加快，到了1000℃以上，氧化过程开始激烈进行；当温度超过1300℃，氧化铁皮开始融化，氧化进行的更加剧烈；如果以900℃时烧损量作为1，则1000℃时为2，1100℃时为3.5；1300℃时为7。氧化的反应过程如下：SO2：O2：CO2：H2O：16氧化铁皮的形成过程也是氧和铁两种元素的扩散过程，氧由表面向铁的内部扩散，而铁则向外部扩散，外层氧的浓度大，铁的浓度小，生成铁的高价氧化物，内层铁的浓度大，而氧的浓度小，生成低价氧化铁。所以氧化铁的结构实际是分层的，最靠近铁的是FeO，依次向外是：Fe3O4，Fe2O3。炉气中一般含有O2、C

5、O2、H2O、SO2等氧化性气体，氧化性的的强弱依次是：SO2>O2>CO2>H2O。3、氧化和脱碳的关系氧化和脱碳都是氧元素与钢坯中的有益元素Fe和C发生了反映。从上面分析可以看出，炉气中O2、CO2、H2O既参与了脱碳反映，也参与了氧化反应。所以脱碳其实也是加热炉内另一种形式的氧化反映。而这三种气体是混合煤气燃烧必然的产物。从以上理论分析和实践证明：在一般工艺条件下，最小的脱碳层不是在还原性气氛下得到的，而是在氧化性气氛下得到的。因为一方面炉气中O2、CO2、H2O参与氧化反应消耗掉了，也就弱化了脱碳能力，其次氧化性气氛加大氧化烧损程度，也可以使被脱碳的钢继续氧化，从而减少加热钢坯的脱碳层

6、厚度。以下实验的数据也证明了这一点：图1.1不同氧化气氛脱碳对比图从图中可以看出随着预热段空气消耗系数的增大脱碳层深度在增加，这是因为12、13号试样的氧化性气氛比11号强，加快了钢坯脱碳的进行。但是12号试样的空气消耗系数比13号试样小，脱碳层深度却比13号试样大，这是因为1316号试样在强烈的氧化性气氛下，其氧化速度比脱碳速度要大很多，所以其观察到得脱碳层深度要比12号试样有所下降。这说明，随着氧化性气氛的增强，氧化速度和脱碳速度同时都在增加，但是到一定的时候，氧化速度要比脱碳速度更大，这时，钢坯的脱碳层深度将下降，但是将明显加大金属的损耗。一、影响脱碳因素分析1、加热温度的影响，上面脱碳

7、的反应式都是吸热反应，提高温度有利于促使反应向右进行，所以加热温度越高，脱碳程度越深。随着温度升高，碳的扩散程度增加，脱碳层厚度增加。但某些钢种随温度升高，钢的氧化速度增大，低温下脱碳速度大于氧化速度，到了某一温度，氧化速度大于脱碳速。例如硅弹簧钢（60Si2Mn）在1100℃以前，脱碳层厚度随温度升高而很快增加，但超过这一温度后，脱碳层厚度随温度增加又显著减少，其原因是这时氧化速度明显大于脱碳速