火焰表面清理

火焰表面清理指利用氣割火焰鏟除鋼錠表面缺陷的方法。

中文名稱

火焰表面清理

英文名稱

scarfing

定　　義

利用氣割火焰鏟除鋼錠表面缺陷的方法。

應用學科

機械工程（一級學科），焊接與切割（二級學科），熱切割（三級學科）

1．場地要求

為保證火焰清理安全、有效地進行，必須配有專門的火焰清理場地?；鹧媲謇韴龅匕髁隙讯鈪^(qū)、火焰清理工作區(qū)。對于一個作業(yè)量在50萬噸/年的火焰清理場地，火焰清理工作區(qū)面積為20*100m，能夠保證5把火焰清理槍同時工作。火焰清理場地還需配備高壓氧氣管路、可燃氣體管路，或可燃氣瓶存放間、氧氣、可燃氣軟管放線架，板坯吊運、翻身設備、照明、消防設施等。高壓氧氣管路壓力要求在1.8~2.0MPa之間，并配有氧氣儲罐、點閥箱、壓力表，流量計等；可燃氣瓶存放間需離火焰清理工作區(qū)20m以上，并且避光通風；由于在火焰清理時會產(chǎn)生大量的高溫氧化皮，如果氧氣、可燃氣軟管在地上拖行，極易發(fā)生安全事故。所以要做好氣體軟管的保護，放線架需離地2m以上，每一把清理槍配一排放線架；板坯吊運設備一般為行車或叉車，車間內(nèi)火焰清理場地使用行車、板坯翻身機完成板坯的鋪設、翻身任務，露天場地則用叉車完成板坯的鋪設與翻身。行車（叉車）的吊運能力應大于60t，沙鋼火焰清理場地因叉車最大運載能力為40t，所以單重超40t的板坯不能直接進行火焰清理，需翻運至軋鋼二切后再翻運至火焰清理場地，增加了翻運費用，延長了板坯清理周期。板坯火焰清理場地可以設在車間內(nèi)也可以設在露天，兩者相比各有優(yōu)劣。在車間內(nèi)火焰清理可以減少板坯翻運量，清理作業(yè)不受天氣限制。但固定投資要比露天場地大出很多，且在通風、光照條件方面要比露天場地差，一般較大規(guī)模的板坯清理場地設在露天為宜。

2．人員及配備

板坯火焰清理是一項技術性很強的工作,操作人員必須經(jīng)過專業(yè)培訓，并持有焊割工操作證。要確保板坯清理質(zhì)量，就必須要求火焰清理操作工技術嫻熟，工作責任心強。另外操作人員還需配備專門的火焰清理槍及勞護用品。沙鋼使用的火焰清理槍槍身長1.6m,舒適的手柄設計,設有改進的氧氣控制閥門,使氧氣供應更加順暢,使用帶噴焰控制的超短火焰噴嘴，由于火焰清理的高溫及高危險性，操作工必須穿戴專門的勞護用品，主要為耐高溫隔熱的工作服、勞保鞋、圍裙、蓋腳布、風帽，還需佩戴標準護目鏡、防濺鋼絲網(wǎng)。目前沙鋼火焰清理配備專業(yè)火焰清理工12名，專業(yè)檢驗員3名，生產(chǎn)調(diào)度員1名 。

火焰清理的實質(zhì)是用高溫火焰將原料缺陷燒除。它是生產(chǎn)率最高、成本最低的一種清理方法。用火焰清理一噸鋼的成本，比用風鏟清理便宜一半以上，僅為砂輪研磨的十分之一。清理速度高于風鏟10~15倍，同時所需設備也簡單。因此被廣泛的應用于一般碳素鋼、普通低合金鋼及部分合金鋼的清理上?；鹧媲謇碛钟腥斯せ鹧媲謇砗蜋C械火焰清理兩種。

人工火焰清理，是人工使用火焰槍清理原料表面缺陷的操作方法。

對于一些導熱性較差的合金鋼及高碳鋼，一般不適于采用火焰清理方法。因為這些鋼，由于導熱性差，火焰清理時，鋼表面與中心溫度差很大，易產(chǎn)生裂紋。某些經(jīng)過試驗可用火焰清理的高碳鋼，在清理前應進行預熱或者在初軋機軋制后，未完全冷卻前，利用原料余熱狀態(tài)進行清理（即搶溫清理）。按照不同的鋼種可采用不同的清理條件，見下圖：

表面缺陷清理人工火焰清理操作

火焰清理前應對原料進行檢查，須火焰清理的部位，應劃出標記和范圍，以便按此清理。點火前，應檢查火焰槍，氧氣、煤氣管路系統(tǒng)確認暢通后方可點火。點火時要用明火點火。

火焰清理包括兩個主要過程：加熱金屬和熔化燒除。先將易燃混合氣體通過火焰槍噴嘴噴在原料有缺陷的部位，使鋼加熱到900~1000℃， 然后在火焰槍噴嘴中心通以氧氣， 使鐵氧化并使部分金屬熔化，靠氧氣壓力將熔渣吹除。開始時靠預熱火焰對鋼的加熱是慢的。在達到熔化溫度以前金屬的加熱速度，對提高表面清理的生產(chǎn)率有很大的影響。為了提高加熱速度，可在預熱火焰中，插入直徑為4~6毫米的低碳鐵條，由于鐵條很快熔化，熔融的金屬滴在鋼坯表面上并被氧化，使原料缺陷處的金屬加熱迅速了。由于預熱火焰加熱低碳鐵條比加熱缺陷部位本身的速度大大加快了，因而大大地提高火焰槍的清理能力。因鐵條加速加熱，也會使打火時造成的打火坑較小，提高了清理質(zhì)量。

開始加熱時火焰槍噴嘴角度為70°~80° （與金屬表面之夾角），使火焰熱力集中，當金屬開始達到熔化溫度及開始清理時，為避免產(chǎn)生較大的打火坑，火焰槍角度應改為25°~30°并通以氧氣進行清理。

表面缺陷清理注意事項

為使經(jīng)火焰清理而形成的凹坑在軋后不產(chǎn)生結疤等缺陷，要求其寬度應是深度的五倍或六倍。在原料寬面上的缺陷小于2毫米寬，窄面上的缺陷小于10毫米寬可不予清理。原料火焰清理凹坑的長度方向應垂直于它的軋制方向。火焰清理深度與清理角度、噴嘴移動速度及氧氣壓力大小有關。角度大移動慢時，則清理深度較深；清理角度小移動快時，則清理深度較淺。

為了避免熔渣粘結在原料上而在軋制后產(chǎn)生缺陷，應將清理后的熔渣鏟除。為使溶渣易于去除，火焰清理時，其噴嘴角度不要過大。噴嘴角度小，向前移動快時，由于熔渣不散向兩側而易去除。足夠的氧氣壓力和氧氣量也使熔渣易于去除。避免較深的打火坑，對去除熔渣也有利。較深缺陷分多遍清理，每次皆去除部分熔渣，也是可行的。當缺陷較深時，經(jīng)清理后去除熔渣，仍發(fā)現(xiàn)有缺陷時，應進行第二遍乃至第三遍清理，直至缺陷全部燒除為止。為保證軋成一定尺寸規(guī)格的鋼板及加熱爐裝料時順行，要求火焰清理深度是：單面不超過原料厚度的20%；雙面總深度不超過厚度的25%。長時間中斷清理時， 火焰槍應閉火后放置。應注意防止氧氣、煤氣管路系統(tǒng)的著火事故。

應用瓶裝氧氣時，應有氧氣瓶的專門貯藏地點。用完的氧氣瓶應帶上安全帽，并留有剩余壓力。用乙炔做清理用燃料時，乙炔罐要放置在離火源較遠的地方，并應有防凍防火設施，當發(fā)現(xiàn)凍結寸應用蒸氣處理。