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(chēng)

火焰表面清理

英文名稱(chēng)

scarfing

定　　義

利用氣割火焰鏟除鋼錠表面缺陷的方法。

應(yīng)用學(xué)科

機(jī)械工程（一級(jí)學(xué)科），焊接與切割（二級(jí)學(xué)科），熱切割（三級(jí)學(xué)科）

1．場(chǎng)地要求

為保證火焰清理安全、有效地進(jìn)行，必須配有專(zhuān)門(mén)的火焰清理場(chǎng)地?；鹧媲謇韴?chǎng)地包含坯料堆垛區(qū)、火焰清理工作區(qū)。對(duì)于一個(gè)作業(yè)量在50萬(wàn)噸/年的火焰清理場(chǎng)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(shí)工作?；鹧媲謇韴?chǎng)地還需配備高壓氧氣管路、可燃?xì)怏w管路，或可燃?xì)馄看娣砰g、氧氣、可燃?xì)廛浌芊啪€(xiàn)架，板坯吊運(yùn)、翻身設(shè)備、照明、消防設(shè)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(chǔ)罐、點(diǎn)閥箱、壓力表，流量計(jì)等；可燃?xì)馄看娣砰g需離火焰清理工作區(qū)20m以上，并且避光通風(fēng)；由于在火焰清理時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的高溫氧化皮，如果氧氣、可燃?xì)廛浌茉诘厣贤闲校瑯O易發(fā)生安全事故。所以要做好氣體軟管的保護(hù)，放線(xiàn)架需離地2m以上，每一把清理槍配一排放線(xiàn)架；板坯吊運(yùn)設(shè)備一般為行車(chē)或叉車(chē)，車(chē)間內(nèi)火焰清理場(chǎng)地使用行車(chē)、板坯翻身機(jī)完成板坯的鋪設(shè)、翻身任務(wù)，露天場(chǎng)地則用叉車(chē)完成板坯的鋪設(shè)與翻身。行車(chē)（叉車(chē)）的吊運(yùn)能力應(yīng)大于60t，沙鋼火焰清理場(chǎng)地因叉車(chē)最大運(yùn)載能力為40t，所以單重超40t的板坯不能直接進(jìn)行火焰清理，需翻運(yùn)至軋鋼二切后再翻運(yùn)至火焰清理場(chǎng)地，增加了翻運(yùn)費(fèi)用，延長(zhǎng)了板坯清理周期。板坯火焰清理場(chǎng)地可以設(shè)在車(chē)間內(nèi)也可以設(shè)在露天，兩者相比各有優(yōu)劣。在車(chē)間內(nèi)火焰清理可以減少板坯翻運(yùn)量，清理作業(yè)不受天氣限制。但固定投資要比露天場(chǎng)地大出很多，且在通風(fēng)、光照條件方面要比露天場(chǎng)地差，一般較大規(guī)模的板坯清理場(chǎng)地設(shè)在露天為宜。

2．人員及配備

板坯火焰清理是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的工作,操作人員必須經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，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(shù)嫻熟，工作責(zé)任心強(qiáng)。另外操作人員還需配備專(zhuān)門(mén)的火焰清理槍及勞護(hù)用品。沙鋼使用的火焰清理槍槍身長(zhǎng)1.6m,舒適的手柄設(shè)計(jì),設(shè)有改進(jìn)的氧氣控制閥門(mén),使氧氣供應(yīng)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(xiǎn)性，操作工必須穿戴專(zhuān)門(mén)的勞護(hù)用品，主要為耐高溫隔熱的工作服、勞保鞋、圍裙、蓋腳布、風(fēng)帽，還需佩戴標(biāo)準(zhǔn)護(hù)目鏡、防濺鋼絲網(wǎng)。目前沙鋼火焰清理配備專(zhuān)業(yè)火焰清理工12名，專(zhuān)業(yè)檢驗(yàn)員3名，生產(chǎn)調(diào)度員1名 。

火焰清理的實(shí)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(fēng)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(fēng)鏟10~15倍，同時(shí)所需設(shè)備也簡(jiǎn)單。因此被廣泛的應(yīng)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(jī)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(duì)于一些導(dǎo)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?yàn)檫@些鋼，由于導(dǎo)熱性差，火焰清理時(shí)，鋼表面與中心溫度差很大，易產(chǎn)生裂紋。某些經(jīng)過(guò)試驗(yàn)可用火焰清理的高碳鋼，在清理前應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱或者在初軋機(jī)軋制后，未完全冷卻前，利用原料余熱狀態(tài)進(jìn)行清理（即搶溫清理）。按照不同的鋼種可采用不同的清理?xiàng)l件，見(jiàn)下圖：

表面缺陷清理人工火焰清理操作

火焰清理前應(yīng)對(duì)原料進(jìn)行檢查，須火焰清理的部位，應(yīng)劃出標(biāo)記和范圍，以便按此清理。點(diǎn)火前，應(yīng)檢查火焰槍?zhuān)鯕?、煤氣管路系統(tǒng)確認(rèn)暢通后方可點(diǎn)火。點(diǎn)火時(shí)要用明火點(diǎn)火。

火焰清理包括兩個(gè)主要過(guò)程：加熱金屬和熔化燒除。先將易燃混合氣體通過(guò)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(kāi)始時(shí)靠預(yù)熱火焰對(duì)鋼的加熱是慢的。在達(dá)到熔化溫度以前金屬的加熱速度，對(duì)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(yù)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(yù)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(huì)使打火時(shí)造成的打火坑較小，提高了清理質(zhì)量。

開(kāi)始加熱時(shí)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(dāng)金屬開(kāi)始達(dá)到熔化溫度及開(kāi)始清理時(shí)，為避免產(chǎn)生較大的打火坑，火焰槍角度應(yīng)改為25°~30°并通以氧氣進(jìn)行清理。

表面缺陷清理注意事項(xiàng)

為使經(jīng)火焰清理而形成的凹坑在軋后不產(chǎn)生結(jié)疤等缺陷，要求其寬度應(yīng)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(zhǎng)度方向應(yīng)垂直于它的軋制方向。火焰清理深度與清理角度、噴嘴移動(dòng)速度及氧氣壓力大小有關(guān)。角度大移動(dòng)慢時(shí)，則清理深度較深；清理角度小移動(dòng)快時(shí)，則清理深度較淺。

為了避免熔渣粘結(jié)在原料上而在軋制后產(chǎn)生缺陷，應(yīng)將清理后的熔渣鏟除。為使溶渣易于去除，火焰清理時(shí)，其噴嘴角度不要過(guò)大。噴嘴角度小，向前移動(dòng)快時(shí)，由于熔渣不散向兩側(cè)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(duì)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(dāng)缺陷較深時(shí)，經(jīng)清理后去除熔渣，仍發(fā)現(xiàn)有缺陷時(shí)，應(yīng)進(jìn)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(shí)順行，要求火焰清理深度是：?jiǎn)蚊娌怀^(guò)原料厚度的20%；雙面總深度不超過(guò)厚度的25%。長(zhǎng)時(shí)間中斷清理時(shí)， 火焰槍?xiě)?yīng)閉火后放置。應(yīng)注意防止氧氣、煤氣管路系統(tǒng)的著火事故。

應(yīng)用瓶裝氧氣時(shí)，應(yīng)有氧氣瓶的專(zhuān)門(mén)貯藏地點(diǎn)。用完的氧氣瓶應(yīng)帶上安全帽，并留有剩余壓力。用乙炔做清理用燃料時(shí)，乙炔罐要放置在離火源較遠(yuǎn)的地方，并應(yīng)有防凍防火設(shè)施，當(dāng)發(fā)現(xiàn)凍結(jié)寸應(yīng)用蒸氣處理。