[发明专利]测量加热炉炉内气氛对钢坯表面氧化影响的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁氧化测试技术领域，具体地指一种测量加热炉炉内气氛对钢坯表面氧化影响的方法和装置。

背景技术

加热炉内气氛对钢坯表面氧化烧损影响是个复杂的化学反应过程，不仅包括CO₂、H₂O、O₂、SO₂、CO、H₂、CH₄分别与Fe的氧化反应，同时还包含许多可逆的还原反应，而单一气氛对钢坯表面氧化烧损的影响，国内相关技术报道较少，目前只有一些定性的结论。同时，高温钢坯冷却过程中易与空气中的O₂发生二次氧化反应，造成钢坯二次氧化烧损，影响试验精度。因此急需一种既能够测量单一气氛对钢坯表面氧化烧损的影响规律，又能测量几种气体共同作用下对钢坯表面氧化烧损影响规律，同时还能防止高温的钢坯冷却过程中与空气中O₂发生氧化反应的实验装置。

经检索，申请号为200910076136.X的中国发明专利申请公开了一种钢坯氧化烧损的测定方法，其利用同种小钢样同炉加热，计算出小钢样的氧化烧损率后，通过比表面积计算出钢坯氧化烧损率，此种方法存在以下不足：首先，每次试验都必须同现场加热炉操作同时进行，工作量大，成本较高；其次，冷却时不能保证高温钢坯与空气中的再次发生氧化反应，出现误差影响试验精度，同时钢坯在用高压水除磷过程中，小钢样容易被高压水冲掉，致使试验失败；再次，此种方法不能够测量单一气氛对钢坯表面氧化烧损影响。申请号为200710031302.5的中国发明专利公开了一种控制加热炉炉内气氛减少氧化烧损的方法，但其具有一定的局限性，仅仅适用于以轻柴油或重 油为燃料的加热炉中，而冶金行业加热炉主要燃料为高炉和焦炉的混合煤气。目前，尚没有一种容易实现、试验精度高的测量炉内气氛对钢坯表面氧化烧损的影响规律的方法和装置。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种既能够测量单一气氛对钢坯表面氧化烧损的影响规律、又能测量几种气体共同作用下对钢坯表面氧化烧损影响规律的测量加热炉炉内气氛对钢坯表面氧化影响的方法和装置。

为实现上述目的，本发明所提供的一种测量加热炉炉内气氛对钢坯表面氧化影响的方法，是模拟加热炉的炉内工况，通过向放置在试验炉内封闭的反应管内输送气氛以及控制炉内温度，使反应管内气氛与试样发生氧化反应，从而测量出炉内气氛对试样钢坯表面氧化影响的过程，其特殊之处在于，它包括如下步骤：

1)将试样放入反应管内，再将反应管放入试验炉内，控制试验炉内的温度不高于200℃；

2)逐步提升试验炉内的温度，直至达到试验要求温度后保持温度稳定；

3)从反应管底部向管内输送气氛，在试验要求时间内管内气氛与试样发生氧化反应；

4)试验要求时间结束后停止向反应管内输送气氛，向反应管内继续输送氮气直至试验炉内温度低于100℃；

5)从反应管内取出试样，根据试样的质量变化计算出试样的氧化烧损率。

优选地，所述步骤3)中，从反应管底部向管内输送气氛的含量是根据烟气分析仪检测加热炉内的各气体体积百分比含量获得的。测定综合气体时，模拟加热炉内实际工况，按照烟气分析仪所测量的气体体积百分比计算试验时各气体的体积百分比和流量试验，测量出几种气体共同作用下对钢坯表面氧化烧损影响规律。

优选地，所述步骤3)中，从反应管底部向管内输送的气氛为CO₂、O₂、CO或者H₂中的一种与N₂的混合气体。测量单一气体时，其它气体可用同等体积百分比的惰性气体氮气代替被测气体外所有气体，根据烟气分析仪所测量的该气体体积百分比计算试验时所需气体的体积百分比和流量。

优选地，所述步骤2)中，逐步提升试验炉内的温度的速度为5℃/min，保证试验炉和反应管内温度均匀。

一种为实现上述方法而设计的测量加热炉炉内气氛对钢坯表面氧化影响的装置，包括试验炉，其特殊之处在于，所述试验炉内设有密封的反应管和热电偶，所述反应管的顶部设置有与大气连通的尾气导管，所述反应管内设有放置试样的试样架，所述试样架的横截面与反应管横截面相同，所述试样架上设有透气通孔，所述反应管的底部通过连接管与配气柜连通，所述配气柜包括储存加热炉炉内气氛的储气罐，所述储气罐通过控制阀和流量计与连接管连通，所述控制阀、热电偶和流量计的控制端均与电脑连接。