Явления, сопровождающие нагрев металла

В процессе нагрева металла возможны следующие явления:

- окалинообразование;

- обезуглероживание;

- перегрев и пережог.

1. Окалинообразование

Угар металла при нормальной работе печи составляет 1,5-4% от массы металла. Окалина - потери годного металла. Кроме того, при прокатке она вдавливается в металл, ухудшая качество поверхности готового проката и увеличивая износ валков.

Состав слой окалины приведен на рисунке 25.

Рисунок 25 — Состав слоя окалины.

Образование окалины происходит при взаимодействии поверхностных слоев металла с кислородом воздуха, подаваемого для горения топлива:

На образование окалины влияют следующие факторы:

- Температура нагрева. Энергично протекает при 900-1000С и резко увеличивается при температуре более 1250С, так как окалина начинает оплавляться.

- Продолжительность пребывания металла при высоких температурах. Чем больше время, тем больше образуется окалины. С течением времени скорость окалинообразования уменьшается вследствие утолщения оксидной пленки.

- Скорость нагрева. С повышением скорости нагрева угар металла уменьшается.

- Печная атмосфера. При понижении коэффициента расхода воздуха с 1,1-1,15 до 0,9-0,95 угар металла сокращается на 25-30%.

- Состояние окалины. Чем толще слой окалины, тем окалинообразование меньше.

- Наличие легирующих элементов. Наличие в стали Cr, Ni, Al и Si вызывает уменьшение окалинообразования.

2. Обезуглероживание

Обезуглероживание - уменьшение содержания углерода в поверхностном слое металла.

Обезуглероживание происходит при взаимодействии печных газов с углеродом стали, находящимся в твердом растворе или в виде цементита (Fe₃C).

На обезуглероживание влияют те же факторы, что и на окалинообразование.

Вследствие обезуглероживания возможно образование трещин из-за большой разницы в коэффициентах температурного расширения обезуглероженного и нормального слоёв металла.

3. Перегрев и пережог

Перегревом называют случай, когда при нагреве металла происходит рост зёрен и они настолько укрупняются, что связь между ними ослабляется и механические свойства стали ухудшаются.

Пережог – окисление зерен при температурах, близких к точке плавления составляющих стали. В результате связь между зёрнами настолько ослабляется, что металл при прокатке разваливается на части. Чем выше содержание углерода в стали, тем при более низкой температуре происходит пережог.

Явление перегрева можно исправить повторным нагревом металла или его термообработкой. Пережог металла неисправим, металл идет на переплавку.

Оба эти явления чаще всего возникают при вынужденной задержке металла в печи вследствие аварийных ситуаций на стане или других участках. В этом случае для предотвращения явлений перегрева и пережога понижают температуру печи и уменьшают количество подаваемого воздуха. Методические печи с шагающими балками (подом) также имеют возможность обратной выдачи заготовок через окно загрузки на случай продолжительных аварий.