工业炉钢坯的加热速度

网站编辑：admin │ 发表时间：2022-01-14 │

从生产率的角度，希望加热速度越快越好，而且加热的时间短，钢坯表面的氧化烧损也减少。但是提高加热速度受到一些因素的限制，除了炉子供热条件的限制外，特别要考虑钢坯内外允许温度差的问题。

钢在加热过程中，由于金属本身的热阻，不可避免地存在内外的温度差，表面温度总比中心温度升高得快，这时表面的膨胀要大于中心的膨胀。这样表面受压力而中心受张力，于是在钢的内部产生了温度应力，或称热应力。热应力的大小取决于温度梯度的大小，加热速度越快，内外温差越大，温度梯度越大，热应力就越大。如果这种应力超过了钢的破裂强度极限，钢的内部就要产生裂纹，所以加热速度要限制在应力允许的范围之内。

钢中的应力只是在一定温度范围内才是危险的。多数钢在550°C一下处于弹性状态，塑性比较低。这时如果加热速度太快，温度应力超过了钢的强度极限，就会出现裂纹。温度超过了这个温度范围，钢就进入了塑性状态，对低碳钢可能更低的温度就进入塑性范围。这时即使产生较大的温度差，由于塑性变形而使应力消失，也不致造成裂纹或折断。因此，温度应力对加热速度的限制，主要是在低温（500°C以下）范围。

除了加热时内外温度差所造成的热应力之外，浇铸的钢锭在冷凝过程中，由于表面冷却得快，中心冷却得慢，也要产生应力，称为残余应力。其次，金属的相变常常伴有体积的变化，如钢在淬火时，奥氏体转变为马氏体，体积膨胀，也会造成不同部位间的内应力，称为组织应力。这些内应力如果很大，也会使金属产生裂纹或断裂。实践表明，单纯的温度用力，往往还不致引起金属的破坏。大部分破坏是由于钢锭在冷凝过程中产生了残余应力，而后加热时又产生了温度应力，这种温度应力的方向与残余应力的方向一致，增大了钢锭的内应力，增加了应力的危险性。所以不能了笼统地认为轧制时出现的裂纹缺陷都是由于加热过程温度应力所造成的。对大多数钢种来说，打破了过去单纯依照弹性变形理论来计算允许温度应力的约束，一些低碳钢的大钢锭也可以快速加热，只有某些高合金钢由于脆性的影响，需要通过实验确定适当的加热速度。因为这类钢种的导热性比较差，而导热系数是随碳和金元素含量的增加而下降的，同时这类钢在低温的塑性都比较差，因而，把冷的合金钢锭直接装入温度很高的炉膛，进行快速加热时，更可能产生危险的后果。

其次，钢锭断面的大小也是应考虑的因素，钢锭断面大的往往残余应力也大。钢坯的情况与钢锭不同，钢坯的断面比钢锭小，通过开坯以后，钢的组织发生了变化，晶粒得到细化，强度增大，非金属夹杂物的分布比较均匀，导热性显著提高。所以钢坯的加热速度可以比钢锭快得多。