[发明专利]一种降低钢铁氧化烧损的方法及应用

说明书

本发明涉及高温氧化与防护领域，具体地说是一种通过调控气氛降低钢铁氧化烧损的方法及应用。本发明通过气氛调控技术使钢铁的氧化皮结构发生显著改变，从缺陷浓度高的多孔氧化皮转变为致密度高的氧化皮，导致氧化速度显著降低，也即极大降低钢铁的氧化烧损。采用环境气氛调控技术，使钢铁热生长的氧化速度显著降低。本发明的气氛调控优化技术工艺简单、需投入成本低、可推广性强，可以为冶金行业降低钢铁的氧化烧损提供新的途径。

技术领域

本发明涉及高温氧化与防护领域，具体地说是一种通过调控气氛降低钢铁氧化烧损的方法及应用。

背景技术

钢坯热扎成型过程中因氧化而烧损是不可避免的过程，其中加热炉中的高温氧化是钢材损耗的主要原因。不同钢厂及不同钢种，耗损比例虽有差别，但总量也十分可观。目前热轧工艺水平国内一般的热轧厂的氧化烧损达到1.5％甚至更高，而热轧工艺水平国内领先的企业氧化烧损也有1.0％左右。如果能使氧化烧损降低0.5％，全国目前钢铁年产量达8亿吨，则每年可减少400万等钢铁损耗，相当于一中大型钢厂的产能，钢铁价格按3500元/吨计算，每年可节省120亿元人民币，因而具有可观的经济效益和节能降耗减排的社会效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过调控气氛降低钢铁氧化烧损的方法及应用，通过对环境气氛调控处理，使钢铁热生长氧化皮的结构发生改变，由缺陷浓度高的多孔结构转化为较致密的氧化皮，从而导致氧化皮的抗氧化性提高，钢铁的氧化进程变慢，铁氧化烧损降低。

本发明的技术方案是：

一种降低钢铁氧化烧损的方法，采用环境气氛调控的钢铁氧化进程改变技术，对钢铁氧化皮组成结构进行改性，从而降低氧化烧损。

所述的降低钢铁氧化烧损的方法，环境气氛调控的要素在于控制环境气氛中的氧浓度。

所述的降低钢铁氧化烧损的方法，环境气氛中的氧分压变化为0.21至0.001。

所述的降低钢铁氧化烧损的方法，环境气氛调控显著改变钢铁的氧化皮的结构特征，从缺陷浓度高的多孔氧化皮转变为致密度高的氧化皮，其致密度达到99％以上。

所述的降低钢铁氧化烧损的方法，环境气氛调控使钢铁表面热生长的氧化皮无明显缺陷。

所述的降低钢铁氧化烧损的应用，采用环境气氛调控技术，使钢铁的氧化速度显著降低。

所述的降低钢铁氧化烧损的应用，采用环境气氛调控技术，钢铁的氧化速度总的随温度升高而降低幅度越大。

所述的降低钢铁氧化烧损的应用，在1150～1250℃的范围内，氧分压从0.21降至0.04以及0.001，钢铁氧化2h烧损量分别降到原来的20％以下。

本发明的设计思想是：

传统观点认为：钢铁氧化以铁的氧化为主，570℃以上铁的氧化物由外及里由Fe₂O₃、Fe₃O₄和FeO三层组成，且FeO内层的生长是控制步骤，其生长主要受Fe₃O₄/FeO界面的氧分压控制，因而按照金属氧化理论，铁的氧化速度几乎与环境氧分压无关[参考文献：李美栓编著，《金属的高温腐蚀》，冶金工业出版社，2001年11月出版]。因此，调控环境气氛改变氧分压难以影响钢铁的氧化速度。

本发明研究发现，钢铁氧化皮结构缺陷浓度高且在高温下氧化皮的三层结构所在比例变化大，认为Fe的氧化皮热生长型的钢铁，其氧化受环境气氛中氧分压得变化敏感，通过合理调控加热炉气氛可显著降低钢铁的氧化速度。本发明否定调控气氛降低钢铁氧化烧损不可行的传统观点，可为钢厂热轧生产线通过调控气氛降低钢坯的氧化烧损提供指导。

本发明的优点及有益效果是：