阅读说明：本技术 一种由轧钢加热炉加工的钢坯的氧化烧损率的测试方法 (Method for testing oxidation burning loss rate of steel billet processed by steel rolling heating furnace ) 是由 秦洁 刘功国 李里 李占军 齐建玲 于 2019-08-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种钢坯的氧化烧损率的测试方法,包含以下步骤：1)将钢样称重,并记录钢样质量；2)将钢样放置在测试模块中,将测试模块和钢样整体地放置在即将入炉加热的钢坯的上表面；3)测试模块和钢样随钢坯入炉,在加热炉内被逐步加热后,测试模块和钢样随钢坯出炉,将钢样放入水中冷却,降至常温后取出钢样,将表面的铁鳞清理干净；4)将清理干净的钢样干燥,对干燥后的钢样进行称重,记录钢样质量；5)通过钢样进入加热炉前后的质量变化计算钢样的氧化烧损率。本发明提出的钢坯氧化烧损率的测试方法简单易行,可测试不同钢种的氧化烧损率,模块可反复多次使用,为钢坯氧化烧损的数据实测提供了一种简单有效的方法。(The invention discloses a method for testing the oxidation burning loss rate of a steel billet, which comprises the following steps: 1) weighing the steel sample, and recording the mass of the steel sample; 2) placing a steel sample in a test module, and integrally placing the test module and the steel sample on the upper surface of a billet to be heated in a furnace; 3) the test module and the steel sample enter a furnace along with the steel billet, are gradually heated in a heating furnace, then are discharged out of the furnace along with the steel billet, are put into water for cooling, are cooled to normal temperature and then are taken out, and the iron scale on the surface is cleaned; 4) drying the cleaned steel sample, weighing the dried steel sample, and recording the mass of the steel sample; 5) and calculating the oxidation burning loss rate of the steel sample according to the mass change before and after the steel sample enters the heating furnace. The method for testing the oxidation burning loss rate of the steel billet is simple and easy to implement, can test the oxidation burning loss rates of different steel grades, can repeatedly use the module, and provides a simple and effective method for the actual measurement of the oxidation burning loss data of the steel billet.)

一种由轧钢加热炉加工的钢坯的氧化烧损率的测试方法

技术领域

本发明涉及冶金领域，特别是涉及轧钢加热炉技术领域，并且更具体地，涉及一种由轧钢加热炉加工的钢坯的氧化烧损率的测试方法。

背景技术

轧钢加热炉是钢铁企业的常规设备，其作用是将炼钢形成的钢坯加热到轧制需要的温度，出炉钢坯温度根据钢种不同而有所差异，一般为1200℃左右。

钢坯在加热炉中被逐步加热到目标温度，而钢坯的主体元素Fe会与周围气体中的氧化性成分(O₂、CO₂、H₂O、SO₂等)发生化学反应从而致使钢坯表面被氧化，进而导致钢坯成材率下降，生产成本增加。此外，由于覆盖在钢坯表面的氧化层导热系数要比铁小很多，因而会影响钢坯内外部之间的导热速度，造成加热效率的降低，有时还会产生钢坯表面氧化铁皮除不尽的问题，在后续轧制中出现氧化铁皮压入钢板的表面缺陷。总之，钢坯在加热炉中的氧化烧损对生产带来不利影响，因此，减少钢坯氧化烧损率对于生产厂家降本增效以及提高产品质量具有重要意义。

降低加热炉中的钢坯氧化烧损率，首要问题是明确当前的氧化烧损具体数值，采取相关措施后钢坯氧化烧损率的具体数值，二者进行比较后方能明确该措施是否得当，是否起到了作用。因此，可操作性强、简单且准确的测定钢坯氧化烧损率的方法为进一步优化措施手段，或者改进措施方法提供支撑。

然而，由于连续生产的特殊性，钢坯氧化烧损率的测试实现较为困难。无疑，理论上，对入炉前钢坯进行质量称量，出炉后对钢坯进行氧化铁皮清理，随后再次称重，通过两次称量的质量数据可以计算出钢坯通过加热炉后的氧化烧损率，此法最为精确。而实际生产中，入炉前钢坯的质量称量没有问题，生产中均采集了该数据，重点是钢坯出炉后直接进入辊道，经过高压水除磷装置除却表面的氧化铁皮，然后进入轧机机组进行轧制，节奏紧凑，无法实现在线称重。若以某一钢坯为研究对象对其进行单独测试，出炉后单独处理，由于钢坯出炉温度高，不可能当即称量，需要放置至钢坯冷却后方能称重，而高温钢坯在放置冷却过程中难以避免地会发生氧化，进而使得氧化烧损率数值偏大，测试不准确；若对其进行高压水除磷冷却，虽然冷却速度快，但喷水后对钢坯质量有影响，测得的氧化烧损率也不准确。况且，对出炉钢坯单独处理的方法对现场生产节奏造成一定影响，研究的钢坯对象也不能轧制，只有进行再次加热后再行轧制，造成了能源的消耗，同时，该方法组织实施较为困难，且每次只能测试某一个钢种，若钢种类型较多则任务量大，难以实现，因此，大部分时候并不能清楚准确地掌握不同钢种在加热炉内的氧化烧损率，只能凭长期生产的经验估计。若需要钢坯氧化烧损的精确数值，特别是了解采取降低氧化烧损相关措施前后的钢坯氧化对比情况，单凭经验显然不能给出令人信服的答案，对于该相关措施的作用发挥程度也不能有明确的判断。

因此，仍需一种解决不同种类钢坯在加热炉内氧化烧损率的测定问题的通用方法，其可操作性强，能够简单且准确的测定钢坯氧化烧损率。

发明内容

为了克服现有技术不足，本发明的目的在于提供一种由轧钢加热炉加工的钢坯的氧化烧损率的测试方法，针对不同钢种，使用加工成套的测试模块和与钢坯对应的钢样，并且通过将钢样放置在该测试模块中，能够快速获得将钢样进入加热炉前以及出加热炉后的质量，从而获得对该钢种的氧化烧损率进行测算。

基于上述目的，采用如下技术方案：

根据本发明，提供一种钢坯的氧化烧损率的测试方法，将携带钢样的测试模块与钢坯在同条件下入炉、出炉，通过测试入炉前钢样的质量和出炉后钢样的净质量，计算得到钢坯的氧化烧损率。

进一步地，出炉后钢样的净质量为将钢样表面的铁鳞清理干净后的质量。

进一步地，该钢坯的氧化烧损率的测试方法，包含以下步骤：

1)将钢样称重，并记录钢样质量，记为m₁。

2)将钢样放置在测试模块中，将测试模块和钢样整体地放置在即将入炉加热的钢坯的上表面；

3)测试模块和钢样随钢坯入炉，在加热炉内被逐步加热后，测试模块和钢样随钢坯出炉，将钢样放入水中冷却，降至常温后取出钢样，将表面的铁鳞清理干净；

4)将清理干净的钢样干燥，对干燥后的钢样进行称重，记录钢样质量，记为m₂；

5)通过钢样进入加热炉前后的质量变化计算钢样的氧化烧损率(η_i)：

其中，测试模块包含底座、用于移动测试模块的拉环以及用于支撑钢样的支撑件；拉环和支撑件分别设置在底座的同一面上；拉环为中空结构且至少两个拉环设置在底座的靠近边缘的位置；支撑件设置在拉环内侧。

本发明采用测试模块，防止钢样与钢坯的直接接触，若将钢样直接防止在钢坯上，那么钢样与钢坯的接触面和钢样的其它几个面的氧化烧损率必然不一致，从而导致钢样的氧化烧损率出现偏差。

进一步地，将测试模块和钢样整体地放置在即将入炉加热的钢坯的上表面的纵向中心线上。

进一步地，钢样为钢坯的小样坯，其中制作钢样时，钢样的尺寸与钢坯的尺寸成比例制作，即

其中，b为钢样的长，d为钢样的宽，h为钢样的高；B为钢坯的长，D为钢坯的宽，H为钢坯的高。

本发明的钢样的尺寸与钢坯的尺寸成比例制作，可以将钢样的烧损率直接视为该钢坯的烧损率以及该钢种的烧损率，不用经过例如比表面积的换算，简化了测试步骤。

更进一步地，钢样与钢坯属于同一钢种。

进一步地，将至少三个测试模块分别放置在至少三个测试模块中后，将至少三个放置有钢样的测试模块放置在即将入炉加热的钢坯的上表面纵向中心线的不同位置上；该测试方法同时测试所述至少三个钢样的氧化烧损率。

将多个测试模块和钢样整体地放置在即将入炉加热的钢坯的上表面纵向中心线的不同位置上，首先是为了获取钢坯多个位置处的氧化烧损率，从而得到的平均值更加接近钢坯的平均氧化烧损率。其次，上述设置还可以发现加热炉的异常，具体地，例如在某一位置处的钢样的氧化烧损率与其它位置处的钢样的氧化烧损率相差较大，那么就说明该位置处的氧化炉的气氛或温度出现问题，就可以停工，检修加热炉，从而不会对后续生产造成不必要的损失。

更进一步地，测试方法还包含步骤：计算至少三个钢样的氧化烧损率的平均值作为钢坯的氧化烧损率

其中，n为自然数，且为钢样的氧化烧损率的值的数量。

进一步地，钢样放置在测试模块中时，钢样放置在间隔开设置的至少两个支撑件上。首先，支撑件仅与钢样的底面的两个位置接触，其它位置仍与空气接触，从而最小化钢样与支撑件的该接触面和钢样的其它几个面的氧化烧损率的不一致，获得较为准确的钢样的氧化烧损率。其次，由于支撑件仅与钢样的底面的两个位置接触，使得钢样容易从支撑件上快速取下，进行氧化烧损率测试。不会因为出炉后钢样难以取下，而使得高温钢样在长时间取下过程中难以避免地会发生氧化，进而使得氧化烧损率数值偏大。因此，本发明的测试方法使得测量更为精准。

更进一步地，拉环的在底座边缘的延伸长度小于钢样的长度和宽度，以使得当钢样相对于支撑件移动时被拉环限位。

更进一步地，拉环的高度大于钢样放置在支撑件上后的总高度，以使得当钢样相对于支撑件移动时被拉环限位。

更进一步地，步骤3)还包含测试模块和钢样随钢坯出炉，将钢样直接从支撑件上取下放入水中冷却，通过对拉环施加力将测试模块与钢坯分离。

进一步地，钢样干燥在干燥箱内进行，干燥条件为110℃下干燥2-4h。

本发明的有益效果：

本发明提出的钢坯氧化烧损率的测试方法简单易行，可测试不同钢种的氧化烧损率，模块可反复多次使用，操作简单，不影响生产节奏，不影响钢坯轧制，为钢坯氧化烧损的数据实测提供了一种简单有效的方法。

本发明旨在提供一种加热炉钢坯氧化烧损率的测试方法，即加工制作成套的测试用模块并将模块置于钢坯上随钢坯进入加热炉进行加热升温，通过称量模块中钢样被加热前后的质量参数进而得到钢样的氧化烧损率，因钢样的品种、加热时间等均与钢坯保持一致，因此，钢样的氧化烧损率与钢坯基本一致，可作为钢坯氧化烧损率参考使用。

本发明中，底座形式和材质可相对固定，而钢样的形状和材质可根据实际需求进行制作，因此，通过上述方法，可以测试不同钢种在不同加热工况条件下的氧化烧损率，该方法简单易行，灵活方便，为实际生产提供了参考依据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施案例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的钢样放置在测试模块中的立面示意图；

图2为本发明实施例的钢样放置在测试模块中的俯视示意图；

图3为本发明实施例的钢样放置在测试模块中的侧面示意图；

图4为本发明实施例的测试模块在钢坯上的摆放侧视示意图；

图5为本发明实施例的测试模块在钢坯上的摆放俯视示意图。

附图标记列表

101底座，102拉环，103支撑件，2钢样，3测试模块，4钢坯。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。

本发明提供的钢坯的氧化烧损率的测试方法，包含以下步骤：

1)制作为钢坯的小样坯的钢样，二者属于同一钢种，其中制作钢样时，钢样的尺寸与钢坯的尺寸成比例制作，即

其中，b为钢样的长，d为钢样的宽，h为钢样的高；B为钢坯的长，D为钢坯的宽，H为钢坯的高。

2)将钢样称重，并记录钢样质量，记为m₁。

2)将钢样放置在测试模块中，将测试模块和钢样整体地放置在即将入炉加热的钢坯的上表面的纵向中心线上；

3)测试模块和钢样随钢坯入炉，在加热炉内被逐步加热后，测试模块和钢样随钢坯出炉，将钢样直接从支撑件上取下放入水中冷却，降至常温后取出钢样，将表面的铁鳞清理干净；通过对拉环施加力将测试模块与钢坯分离；

4)将清理干净的钢样在干燥箱内干燥，干燥条件为110℃下干燥2-4h，对干燥后的钢样进行称重，记录钢样质量，记为m₂；

5)通过钢样进入加热炉前后的质量变化计算钢样的氧化烧损率(η_i)：

优选地，将至少三个测试模块分别放置在至少三个测试模块中后，将至少三个放置有钢样的测试模块放置在即将入炉加热的钢坯的上表面纵向中心线的不同位置上；该测试方法同时测试所述至少三个钢样的氧化烧损率。

优选地，测试方法还包含步骤：计算至少三个钢样的氧化烧损率的平均值作为钢坯的氧化烧损率

其中，n为自然数，且为钢样的氧化烧损率的值的数量。

如图1-3所示，测试模块包含底座101、用于移动测试模块的拉环102以及用于支撑钢样2的支撑件103；拉环102和支撑件103分别设置在底座101的同一面上；拉环102为中空结构且至少两个拉环102设置在底座101的靠近边缘的位置；支撑件103设置在拉环102内侧，钢样2放置在测试模块中时，钢样2放置在间隔开设置的至少两个支撑件103上。拉环102的在底座101边缘的延伸长度小于钢样2的长度和宽度，以使得当钢样2相对于支撑件103移动时被拉环102限位。拉环102的高度大于钢样2放置在支撑件上后的总高度，以使得当钢样2相对于支撑件103移动时被拉环102限位。

本发明涉及的钢坯的纵向中心线为在钢坯长度方向上，其上表面的中线，如图5所示。

实施例

(1)生产情况概述

U75V钢坯，钢坯尺寸为(长(B)×宽(D)×高(H))＝7680mm×380mm×280mm，质量为6.4t左右。钢坯入炉温度80℃，出炉温度1201℃，在加热炉内停留4.0h。

(2)制作钢样

从现场取样，制作具有一定尺寸(长(b)×宽(d)×高(h))的钢样，为了测试更加精准，制作时保持钢样尺寸与实际钢坯尺寸成比例，即根据实际操作的方便性，制作b×d×h＝100mm×5mm×3.6mm的钢样共3块。

(3)制作测试模块

制作底座101，底座的尺寸要求不严格，能够平稳安放钢样2即可。故制作长×宽×厚＝250mm×150mm×(10～15)mm的底座，底座为钢板且其材质为不锈钢。在底座101上焊接如图1、图2和图3所示的4个拉环102，拉环102采用φ(8～10mm)的钢筋。支撑件103的作用是承载钢样2，如图1和图3所示。图1示出了在底座101上焊接两个支撑件103，支撑件选用10mm厚钢板制作，其长和宽没有特殊要求，能在钢样2两端稳定承载钢样2即可。故，制作长×高×厚＝60mm×80mm×10mm的两个支撑件103，其中，支撑件103的长边与底座101进行焊接，支撑件103的厚度面与钢样2相接触。

与钢样的数量相匹配，制作3个测试模块。

分别称量3个钢样的质量，m_1-1＝14.0kg、m_1-2＝13.96kg、m_1-3＝14.2kg。

(4)钢样入炉

将制作好的3块钢样分别安放于3个测试模块的支撑件上，放置平稳。然后，将3个测试模块3放置于即将准备入炉的钢坯4上，两端和中间各放一个(见图4)，并且测试模块3放在钢坯4上表面纵向中心线上(见图5)。

测试模块随钢坯进入加热炉，炉内逐步升温，钢样同时被加热，在炉内停留4.0h后随钢坯出炉。

(5)氧化烧损率计算

测试模块随钢坯出炉后，将测试模块整体放入水中冷却，降至常温后取出钢样，将表面的铁鳞清理干净。利用铁钩或长柄铁夹将拉环102勾住或夹住，并使测试模块脱离钢坯上表面。

将清理干净的钢样放入烘箱内干燥，110℃条件下干燥4h，确保干燥彻底。

将干燥后的钢样进行称重，记录钢样质量，m_2-1＝13.88kg、m_2-2＝13.85kg、m_2-3＝14.09kg。

通过钢样在加热炉前后的质量变化计算钢样的氧化烧损率(η_i)：

计算多个钢样氧化烧损率的平均值

如此，得到U75V钢坯在加热炉内的氧化烧损率为0.81％，同样地，U75V钢种在加热炉内的氧化烧损率为0.81％。

以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。

应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。

上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。