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钢坯在加热炉内加热时,钢坯表面与炉气会发生氧化脱碳反应,生成氧化层和脱碳层,氧化层的产生降低钢坯质量的同时降低企业经济效益,脱碳会导致钢坯强度、硬度等各方面性能下降。氧化脱碳一方面受加热温度、时间和气氛的影响,另一方面受钢坯含碳量的影响。M2型号高速钢是目前应用最为广泛的高速钢种类,由于自身较高的碳含量,在加热过程中氧化脱碳现象非常严重。过去的除鳞方法效率低并且很不经济,因此通过研究氧化脱碳的机理从根本上抑制氧化脱碳成为国内外学者关注的焦点。本文选取典型的M2高速钢为研究对象,采用分析、实验和模拟相结合的方法,系统探究了M2钢不同加热工况下的氧化脱碳规律。实验部分主要探究了M2钢在空燃比为1.05、1.15和1.25,加热温度为800℃、900℃、1000℃、1100℃和1200℃情况下氧化增重、脱碳增厚随时间的变化规律,求出不同空燃比的氧化激活能和碳的扩散激活能,总结出温度、时间、气氛对M2钢氧化脱碳的影响。采用FLUENT软件模拟仿真了钢坯炉内加热的整个过程,通过对加热炉内不同位置钢坯温度进行分析,探究了空燃比1.05工况下整个加热过程M2钢的连续氧化规律。实验和模拟结果表明:随着加热温度增加、时间延长、空燃比提高,氧化和脱碳均会加剧,温度和气氛对氧化和脱碳的影响比时间的影响大。M2钢在空燃比为1.05、1.15和1.25工况下加热,对应的氧化激活能分别为:.242mol K019 J,mol K180.143 J,mol K147.149J;碳原子扩散激活能分别为:.001mol K54 J,75.25mol K5 J,44.39mol K5 J。M2钢在加热过程中同时形成氧化层和脱碳层,低温时氧化层会抑制脱碳反应进行,高温时氧化层对脱碳抑制作用减小,脱碳层的增长速率始终大于氧化速率。通过分析炉内温度场得知,加热60分钟钢坯进入加热段表面温度开始快速升高,继续加热氧化烧损不断增加,开始呈直线增长随后转为抛物线,M2钢坯在炉内氧化烧损率为1.03%符合实际。全文通过研究加热炉内M2钢不同工况的氧化脱碳规律,为M2钢加热过程减少氧化脱碳提供了理论参考。