表面清理

1．场地要求

为保证火焰清理安全、有效地进行，必须配有专门的火焰清理场地。火焰清理场地包含坯料堆垛区、火焰清理工作区。对于一个作业量在50万吨/年的火焰清理场地，火焰清理工作区面积为20*100m，能够保证5把火焰清理枪同时工作。火焰清理场地还需配备高压氧气管路、可燃气体管路，或可燃气瓶存放间、氧气、可燃气软管放线架，板坯吊运、翻身设备、照明、消防设施等。高压氧气管路压力要求在1.8~2.0MPa之间，并配有氧气储罐、点阀箱、压力表，流量计等；可燃气瓶存放间需离火焰清理工作区20m以上，并且避光通风；由于在火焰清理时会产生大量的高温氧化皮，如果氧气、可燃气软管在地上拖行，极易发生安全事故。所以要做好气体软管的保护，放线架需离地2m以上，每一把清理枪配一排放线架；板坯吊运设备一般为行车或叉车，车间内火焰清理场地使用行车、板坯翻身机完成板坯的铺设、翻身任务，露天场地则用叉车完成板坯的铺设与翻身。行车（叉车）的吊运能力应大于60t，沙钢火焰清理场地因叉车最大运载能力为40t，所以单重超40t的板坯不能直接进行火焰清理，需翻运至轧钢二切后再翻运至火焰清理场地，增加了翻运费用，延长了板坯清理周期。板坯火焰清理场地可以设在车间内也可以设在露天，两者相比各有优劣。在车间内火焰清理可以减少板坯翻运量，清理作业不受天气限制。但固定投资要比露天场地大出很多，且在通风、光照条件方面要比露天场地差，一般较大规模的板坯清理场地设在露天为宜。

2．人员及配备

板坯火焰清理是一项技术性很强的工作,操作人员必须经过专业培训，并持有焊割工操作证。要确保板坯清理质量，就必须要求火焰清理操作工技术娴熟，工作责任心强。另外操作人员还需配备专门的火焰清理枪及劳护用品。沙钢使用的火焰清理枪枪身长1.6m,舒适的手柄设计,设有改进的氧气控制阀门,使氧气供应更加顺畅,使用带喷焰控制的超短火焰喷嘴，由于火焰清理的高温及高危险性，操作工必须穿戴专门的劳护用品，主要为耐高温隔热的工作服、劳保鞋、围裙、盖脚布、风帽，还需佩戴标准护目镜、防溅钢丝网。目前沙钢火焰清理配备专业火焰清理工12名，专业检验员3名，生产调度员1名 。

1．火焰清理的分类

沙钢按火焰清理量的大小，将火焰清理分为A、B、C、D等4级清理。A级清理是对板坯全面进行清理，再重点对缺陷部位进行清理；B级清理是对板坯进行全面的剥皮检验；C级清理是指按质量管理的要求，对局部进行火焰清理；D级清理是指仅对缺陷部位进行精整清理。按清理坯料温度的高低可分为带温清理、温坯清理、冷坯清理。带温清理是指板坯表面温度在250℃以上的清理，温坯清理是指板坯表面温度在50℃左右的清理，冷坯清理是指板坯温度在室温下的清理。

2．板坯火焰清理方案的设计

火焰清理的目点是为了清除板坯表面缺陷及对皮下缺陷进行检查，然而火焰清理将会造成生产成本的增加，生产周期的延长，如清理不及时还会导致部分坯料脱合同。如何才能在保证产品质量的前提下减少板坯火焰清理量，这是做板坯火焰清理方案设计时需要解决的问题。

板坯缺陷趋于发生在一个浇次中特定的铸坯上，特别是头尾坯、换水口坯料、漏钢报警坯料等，这部分坯料是火焰清理抽剥的重点。当对板坯火焰清理发现某些连续的缺陷时，必须扩大检验，有必要可以扩大到对整个浇次全部进行火焰清理。对上表面有裂纹的坯料，下表面发生缺陷的概率也较高，必须翻身后进行检查、清理。

目前沙钢板坯火焰清理方案是：对于表面缺陷发生率低的低碳钢（C≤0.06）或超低碳钢不进行剥皮检验；对于中碳钢板坯头尾坯及异常坯进行冷坯剥皮检验；对于一些裂纹敏感性较强的包晶钢、低合金钢的头尾坯及异常坯进行温坯剥皮检验；对于一些导热性差的合金钢不进行剥皮检验；对于一些容易发生边部气泡的厚板坯进行边部及侧面的火焰表理，消除皮下气泡、及横裂纹；对于一些容易产生边裂的板坯进行倒角处理；其它的坯料如在检验时发现存在缺陷，则对缺陷部位进行精整清理。目前沙钢板坯的火焰清理率约在4.5%左右，其中热卷板备坯火焰清理率在1%左右，宽厚板备坯火焰清理率在12%左右。按火焰清理坯料类型分，头尾坯占火焰清理总量的50%左右，其它异常坯占清理总量的35%左右，浇注中间过程产生的缺陷坯占比15%左右。

沙钢通过火焰清理功能的有效发挥、大大减少了板坯的判次量及成品返废量，促进了板坯质量的提高，目前沙钢热卷板备坯的综合合格率达到99.60%以上,宽厚板备坯的综合合格率也在99.30%左右 。2100433B

表面清理是清除危害钢坯质量的表面缺陷的生产工序。钢坯表面清理有在线热清理及钢坯冷却后的补充清理两种。在线热清理时，使用火焰清理机及热铣机。火焰清理机通常装在初轧机(见方坯初轧机、板坯初札机和方一板坯初轧机)和大剪机之间，可以进行上下两面(板坯)或上下左右四面(方坯)清理，也可有选择地对缺陷集中区进行重点清理(见钢坯火焰清理及火焰清理)。热铣机装在钢坯连轧机机座之间，可以将方坯或扁坯进行热剥皮，这种装置在俄罗斯有使用，其不足之处是金属消耗较多。钢坯冷却后还需要进行不在线的补充清理，特别是对表面质量有更高要求的钢坯。由于要补充清理，就要占用车间面积，进行上料、吊运、倒垛等作业，特别是大板坯重达45t，给操作管理带来很多麻烦。补充清理有人工及机械化清理两种，补充清理均在缺陷检查以后进行。机械化清理大都采用火焰清理机进行选择性清理，而人工清理常使用火焰枪，对优质钢用砂轮清理或风铲清理。对一些特殊要求的钢(如不锈钢等)要冷后进行全面剥皮。

在板坯生产中，火焰清理是保证钢坯质量的重要工序，它利用高温火焰的气割和熔除作用去除钢坯表面的氧化皮和缺陷，达到剥皮检验和缺陷精整的目的。通过火焰清理可以发现皮下气孔、夹渣、横裂、端面裂纹等缺陷，能够将纵裂、夹渣、凹坑等缺陷快速清除。但是，这项操作需要掌握一定的技巧，否则会在清理过程中产生额外的清理缺陷。人工火焰清理作为一种操作灵活、生产率高、固定成本投入低的表面清理方法而得到广泛应用。沙钢在2005年从韩国引进火焰清理技术，组建了专业的火焰清理队伍、设立了专门的火焰清理场地，目前每年完成的板坯火焰清理量在50万t左右 。

1．火焰清理前的准备工作

将需清理的板坯在场地铺好后，检验员对铺好的板坯进行检验，并在记录表上登记板坯号、钢种、规格、表面质量、板坯堆位号等信息，对缺陷部位进行坐标标记。对板坯表面进行清扫，去除板坯表面杂物。

2．火焰清理操作

板坯清理方向要求沿拉浇方向清理，在缺陷较严重，缺陷深度较深时，要求先沿宽度方向清理，再沿拉浇方向清理。大面积火焰清理一般不超3遍，否则会造成清理面凹凸不平，形成清理缺陷。

火焰清理起刀时要避免起刀太深，起点深度不应超4mm，如超4mm应重新清理，使其平滑。为防止起点过深，必须使用预热板。开始清理时为避免火焰枪被打开高压操作杆时喷口产生的压力推移，喷口沿清理方向前进时应将角度逐渐调高，减少凹坑深度。清理角度根据清理类型而定，火焰清理分为检验清理及精整清理，检验清理时只要求去除板坯表面的氧化皮，清理深度应不大于1mm，否则皮下一些小的裂纹等缺陷会被直接清除。检验清理时清理角度应小一些，控制在250左右，每刀的清理宽度在9~10cm。

精整清理要求去除板坯表面缺陷，清理深度应适当深一些，一般在1.5~2.0mm之间。精整清理角度控制在300左右，每刀清理宽度在6~7cm。边角清理时清理宽度应为2~3cm，开始清理侧面时，为了避免因边角清理时产生空隙，应把喷口对着侧角进行清理。火焰清理速度应掌握在12m/min±2m/min（预热时以及操作者在板坯上往起点部位移动时速度没有限制），另外还应根据缺陷的深度调整速度和高压杆压力。

3．火焰清理收尾工作

板坯清理结束后，用钢丝刷去除表面的氧化皮，由检验员对表面质量进行检查,如发现有缺陷应要求重新清理。剥皮检验设计专门的检验记录，所有缺陷用图示表示清楚， 火焰清理结束后给板坯重新打上铝标牌，坯料按正次品分类上堆，清除场地上火焰清理产生的氧化铁 。

在没有火焰清理和不允许火焰清理的情况下可采用风铲清理。高碳或合金钢原料，在冷状态下可用风铲清理。清理用风铲的型式很多，可分为重型、中型和轻型三种。各种风铲的性能如下图：

风铲清理操作：原料在清理前，先要检查缺陷情况，对于可进行清理的缺陷，应划出缺陷范围，作好标记。铲削时风铲中心线应与原料表面成一定的角度，开始铲削时要先试铲缺陷深度，可采用一遍、两遍、三遍的清理方式。在清理过程中，当铲屑不再裂开或被清理的铲沟上不再有黑线或黑色夹杂物时为止，说明缺陷已被清除。铲沟的宽度应不小于深度的5~6倍。铲削时要使铲沟有较圆滑的角边，不应有尖锐的边棱 ，铲沟长度方向应垂直于轧制方向。

火焰清理的实质是用高温火焰将原料缺陷烧除。它是生产率最高、成本最低的一种清理方法。用火焰清理一吨钢的成本，比用风铲清理便宜一半以上，仅为砂轮研磨的十分之一。清理速度高于风铲10~15倍，同时所需设备也简单。因此被广泛的应用于一般碳素钢、普通低合金钢及部分合金钢的清理上。火焰清理又有人工火焰清理和机械火焰清理两种。

人工火焰清理，是人工使用火焰枪清理原料表面缺陷的操作方法。

对于一些导热性较差的合金钢及高碳钢，一般不适于采用火焰清理方法。因为这些钢，由于导热性差，火焰清理时，钢表面与中心温度差很大，易产生裂纹。某些经过试验可用火焰清理的高碳钢，在清理前应进行预热或者在初轧机轧制后，未完全冷却前，利用原料余热状态进行清理（即抢温清理）。按照不同的钢种可采用不同的清理条件，见下图：

表面缺陷清理人工火焰清理操作

火焰清理前应对原料进行检查，须火焰清理的部位，应划出标记和范围，以便按此清理。点火前，应检查火焰枪，氧气、煤气管路系统确认畅通后方可点火。点火时要用明火点火。

火焰清理包括两个主要过程：加热金属和熔化烧除。先将易燃混合气体通过火焰枪喷嘴喷在原料有缺陷的部位，使钢加热到900~1000℃， 然后在火焰枪喷嘴中心通以氧气， 使铁氧化并使部分金属熔化，靠氧气压力将熔渣吹除。开始时靠预热火焰对钢的加热是慢的。在达到熔化温度以前金属的加热速度，对提高表面清理的生产率有很大的影响。为了提高加热速度，可在预热火焰中，插入直径为4~6毫米的低碳铁条，由于铁条很快熔化，熔融的金属滴在钢坯表面上并被氧化，使原料缺陷处的金属加热迅速了。由于预热火焰加热低碳铁条比加热缺陷部位本身的速度大大加快了，因而大大地提高火焰枪的清理能力。因铁条加速加热，也会使打火时造成的打火坑较小，提高了清理质量。

开始加热时火焰枪喷嘴角度为70°~80° （与金属表面之夹角），使火焰热力集中，当金属开始达到熔化温度及开始清理时，为避免产生较大的打火坑，火焰枪角度应改为25°~30°并通以氧气进行清理。

表面缺陷清理注意事项

为使经火焰清理而形成的凹坑在轧后不产生结疤等缺陷，要求其宽度应是深度的五倍或六倍。在原料宽面上的缺陷小于2毫米宽，窄面上的缺陷小于10毫米宽可不予清理。原料火焰清理凹坑的长度方向应垂直于它的轧制方向。火焰清理深度与清理角度、喷嘴移动速度及氧气压力大小有关。角度大移动慢时，则清理深度较深；清理角度小移动快时，则清理深度较浅。

为了避免熔渣粘结在原料上而在轧制后产生缺陷，应将清理后的熔渣铲除。为使溶渣易于去除，火焰清理时，其喷嘴角度不要过大。喷嘴角度小，向前移动快时，由于熔渣不散向两侧而易去除。足够的氧气压力和氧气量也使熔渣易于去除。避免较深的打火坑，对去除熔渣也有利。较深缺陷分多遍清理，每次皆去除部分熔渣，也是可行的。当缺陷较深时，经清理后去除熔渣，仍发现有缺陷时，应进行第二遍乃至第三遍清理，直至缺陷全部烧除为止。为保证轧成一定尺寸规格的钢板及加热炉装料时顺行，要求火焰清理深度是：单面不超过原料厚度的20%；双面总深度不超过厚度的25%。长时间中断清理时， 火焰枪应闭火后放置。应注意防止氧气、煤气管路系统的着火事故。

应用瓶装氧气时，应有氧气瓶的专门贮藏地点。用完的氧气瓶应带上安全帽，并留有剩余压力。用乙炔做清理用燃料时，乙炔罐要放置在离火源较远的地方，并应有防冻防火设施，当发现冻结寸应用蒸气处理。