金属加热工艺

金属加热工艺

金属加热是轧钢生产中的一个重要节，加热的主要目的是为了提高金属的塑性。为实现这一目的金属在加热时所采取的加热温度、加热速度和加热制度就构成了金属的加热工艺。

金属的物理性质和机械性质

1、金属的导热系数

导热系数代表物体的导热能力

2、金属的比热容

比热容是单位质量物体改变单位温度时的吸收或释放的内能

3、金属的密度

密度对加热过程有一定的影响，加热同体积的金属到所需温度所吸收的热量随密度的增加而增大。

4、金属的导温系数

金属的导温系数亦称金属的热扩散率，代表金属所具有的温度变化（加热或冷却）的能力。

5、金属的机械性能

对加热工艺和压力加工来说金属的机械性能最主要的是钢的弹性和塑性。

塑性指在外力作用下发生变形（不破坏）而在外力消除后仍能保持变形形状的一种性质。

钢的塑性越好越容易进行压力加工。

钢的弹性和塑性主要与钢种、化学成分和温度有关。

随温度升高，钢的弹性下降，塑性提高。温度超过500~550℃

金属加热时的氧化、脱碳、过热和过烧

钢在加热时往往在表面发生氧化、脱碳，在少数情况下，也有可能发生过热与过烧。

这些加热过程中的缺陷，不但影响钢材的质量和产量，而且有可能使被加热的金属报废，在加热过程应尽量避免。

钢的氧化

Fe

2O

3

氧化不仅是化学反应过程，更主要的事扩散

Fe

3O

4

过程。

FeO 氧由外向内扩散，铁由内向外扩散。

Fe

2O

3

占10%、Fe

3

O

4

占50%、FeO占40%

氧化的危害：增加金属损耗；影响传热；有可能造成粘钢；降低组字使用寿命；影响轧制质量。

影响氧化的因素：

1）加热温度 Fe在200℃以前基本不氧化；200～500℃出现一层粉状氧化物；

600～700℃氧化物显著成层；900℃以上快速氧化且温度越高氧化越快所以应在帮正轧制温度的前提下尽可能降低钢的出炉温度。

这里所说的温度影响是指金属的表面温度而不是炉温，因为氧化反应和扩

散过程都是在金属表面上进行的。

2）炉内气氛可分为氧化气氛、中性气氛、还原气氛，为减少钢的氧化尽量减小炉内的氧化气氛。

3）加热时间加热时间主要影响钢的烧损量。

4）钢的成分

减少氧化的措施：

1）准确控制金属加热温度；

2）在严格控制金属加热温度的前提下尽可能实现快速加热；

3）控制炉内气氛

钢的脱碳

碳在Fe中的存在形式是Fe

C

3

钢加热时表层碳分降低的现象称为脱碳

钢的表面脱碳将使表层的机械性能降低

影响因素：1）加热温度600℃以前几乎不发生脱碳；750～1050℃钢坯增碳（氧化速度大于脱碳速度）；1050℃以上脱碳曾厚度随温度增加。

2）加热时间不允许长时间在高温下保温待轧时间越长脱碳层越厚

3）炉内气氛氧化性气氛下脱碳层最小但氧化加剧

4）钢的种类

减少钢材脱碳的方法的要点是正确选择加热温度，缩短金属在高温下停留时间。

钢的过热与过烧

过热：是指热处理时由于加热温度过高和保温时间过长使奥氏体粗大而引起的力学性能恶化现象，常用正火工艺弥补。

过烧：加热时温度过高，不仅奥氏体晶粒长大，而且奥氏体晶界发生晶界弱化的变化，如晶粒边界呗烧熔化氧化等，过烧只能报废重新冶炼。

金属的加热温度、加热速度和加热制度

1、加热温度：金属加热温度是指加热终了时金属出炉前的表面温度。

一般来说，加热温度越高越好，对热加工过程越有利，因为提高加热温度，

金属的塑性较好，加工时变形阻力小，同时较高的加热温度轧机可增大压下

量，提高轧制速度，从而使产量增加，设备磨损减轻，但提高加热温度受到

金属过热、过烧以及氧化铁皮熔化、表面脱碳等因素的制约，此外，加热温

度越高燃料消耗越多。加热温度也不能过低，过低的加热温度不但使热加工

热加工无法顺利进行而且还往往因保证不了终加工温度使产品性能达不到一

定要求。

2、加热速度：金属加热速度通常指指加热时表面温度升高的速度。

一般加热熟读越快越好，提高炉子的单位生产率，金属氧化也越少，但主要

受金属本身所允许的加热速度的限制（产生内应力和断面温差）。

影响因素：炉温；导热系数；钢坯尺寸；布料方式

3、加热制度

根据金属的性质和热加工的要求，可以使金属在各种不同的条件下进行加热，保证实现在该条件下进行加热所采取的方法就是金属加热制度。

加热制度通常用温度制度及供热制度两种形式来表示。、

温度制度是指金属周围的温度（如炉气温度或炉温）随金属加热时间的变化。

供热制度是指为保证温度制度，所供给的热量随加热时间的变化；如果金属在炉膛内是移动的（如连续加热炉）则供热制度也可以体现为炉子各段所供给的热量分配。

温度制度是基本的，供热制度是保证实现温度制度的条件。

金属加热制度可分为：一段制度（加热段）；二段制度（预热段、加热段）；三段制度（预

热段、加热段、均热段）

加热要求总结：禁止过热、过烧；断面温差不宜过大；减少钢的氧化脱碳；禁止粘钢；

节能。