鋼坯的人工火焰清理方法

江蘇沙鋼集團質檢處 支良才

鋼坯的人工火焰清理方法

江蘇沙鋼集團質檢處 支良才

在板坯生產中，火焰清理是保證鋼坯質量的重要工序，它利用高溫火焰的氣割和熔除作用去除鋼坯表面的氧化皮和缺陷，達到剝皮檢驗和缺陷精整的目的。通過火焰清理可以發現皮下氣孔、夾渣、橫裂、端面裂紋等缺陷，能夠將縱裂、夾渣、凹坑等缺陷快速清除。但是，這項操作需要掌握一定的技巧，否則會在清理過程中產生額外的清理缺陷。人工火焰清理作為一種操作靈活、生產率高、固定成本投入低的表面清理方法而得到廣泛應用。沙鋼在2005年從韓國引進火焰清理技術，組建了專業的火焰清理隊伍、設立了專門的火焰清理場地，目前每年完成的板坯火焰清理量在50萬t左右。

一、火焰清理基本配置要求

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。火焰清理場地包含坯料堆垛區、火焰清理工作區。對于一個作業量在50萬噸/年的火焰清理場地，火焰清理工作區面積為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20m以上，并且避光通風；由于在火焰清理時會產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也可以設在露天，兩者相比各有優劣。在車間內火焰清理可以減少板坯翻運量，清理作業不受天氣限制。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,操作人員必須經過專業培訓，并持有焊割工操作證。要確保板坯清理質量，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。目前沙鋼火焰清理配備專業火焰清理工12名，專業檢驗員3名，生產調度員1名。

二、火焰清理操作

1．火焰清理前的準備工作。將需清理的板坯在場地鋪好后，檢驗員對鋪好的板坯進行檢驗，并在記錄表上登記板坯號、鋼種、規格、表面質量、板坯堆位號等信息，對缺陷部位進行坐標標記。對板坯表面進行清掃，去除板坯表面雜物。

2．火焰清理操作。板坯清理方向要求沿拉澆方向清理，在缺陷較嚴重，缺陷深度較深時，要求先沿寬度方向清理，再沿拉澆方向清理。大面積火焰清理一般不超3遍，否則會造成清理面凹凸不平，形成清理缺陷。

火焰清理起刀時要避免起刀太深，起點深度不應超4mm，如超4mm應重新清理，使其平滑。為防止起點過深，必須使用預熱板。開始清理時為避免火焰槍被打開高壓操作桿時噴口產生的壓力推移，噴口沿清理方向前進時應將角度逐漸調高，減少凹坑深度。清理角度根據清理類型而定，火焰清理分為檢驗清理及精整清理，檢驗清理時只要求去除板坯表面的氧化皮，清理深度應不大于1mm，否則皮下一些小的裂紋等缺陷會被直接清除。檢驗清理時清理角度應小一些，控制在250左右，每刀的清理寬度在9～10cm。精整清理要求去除板坯表面缺陷，清理深度應適當深一些，一般在1.5～2.0mm之間。精整清理角度控制在300左右，每刀清理寬度在6～7cm。邊角清理時清理寬度應為2～3cm，開始清理側面時，為了避免因邊角清理時產生空隙，應把噴口對著側角進行清理。火焰清理速度應掌握在12m/min±2m/min（預熱時以及操作者在板坯上往起點部位移動時速度沒有限制），另外還應根據缺陷的深度調整速度和高壓桿壓力。

3．火焰清理收尾工作。板坯清理結束后，用鋼絲刷去除表面的氧化皮，由檢驗員對表面質量進行檢查,如發現有缺陷應要求重新清理。剝皮檢驗設計專門的檢驗記錄，所有缺陷用圖示表示清楚， 火焰清理結束后給板坯重新打上鋁標牌，坯料按正次品分類上堆，清除場地上火焰清理產生的氧化鐵。

三、板坯火焰清理方案設計

1．火焰清理的分類。沙鋼按火焰清理量的大小，將火焰清理分為A、B、C、D等4級清理。A級清理是對板坯全面進行清理，再重點對缺陷部位進行清理；B級清理是對板坯進行全面的剝皮檢驗；C級清理是指按質量管理的要求，對局部進行火焰清理；D級清理是指僅對缺陷部位進行精整清理。按清理坯料溫度的高低可分為帶溫清理、溫坯清理、冷坯清理。帶溫清理是指板坯表面溫度在250℃以上的清理，溫坯清理是指板坯表面溫度在50℃左右的清理，冷坯清理是指板坯溫度在室溫下的清理。

2．板坯火焰清理方案的設計。火焰清理的目點是為了清除板坯表面缺陷及對皮下缺陷進行檢查，然而火焰清理將會造成生產成本的增加，生產周期的延長，如清理不及時還會導致部分坯料脫合同。如何才能在保證產品質量的前提下減少板坯火焰清理量，這是做板坯火焰清理方案設計時需要解決的問題。

板坯缺陷趨于發生在一個澆次中特定的鑄坯上，特別是頭尾坯、換水口坯料、漏鋼報警坯料等，這部分坯料是火焰清理抽剝的重點。當對板坯火焰清理發現某些連續的缺陷時，必須擴大檢驗，有必要可以擴大到對整個澆次全部進行火焰清理。對上表面有裂紋的坯料，下表面發生缺陷的概率也較高，必須翻身后進行檢查、清理。目前沙鋼板坯火焰清理方案是：對于表面缺陷發生率低的低碳鋼（C≤0.06）或超低碳鋼不進行剝皮檢驗；對于中碳鋼板坯頭尾坯及異常坯進行冷坯剝皮檢驗；對于一些裂紋敏感性較強的包晶鋼、低合金鋼的頭尾坯及異常坯進行溫坯剝皮檢驗；對于一些導熱性差的合金鋼不進行剝皮檢驗；對于一些容易發生邊部氣泡的厚板坯進行邊部及側面的火焰表理，消除皮下氣泡、及橫裂紋；對于一些容易產生邊裂的板坯進行倒角處理；其它的坯料如在檢驗時發現存在缺陷，則對缺陷部位進行精整清理。目前沙鋼板坯的火焰清理率約在4.5%左右，其中熱卷板備坯火焰清理率在1%左右，寬厚板備坯火焰清理率在12%左右。按火焰清理坯料類型分，頭尾坯占火焰清理總量的50%左右，其它異常坯占清理總量的35%左右，澆注中間過程產生的缺陷坯占比15%左右。

沙鋼通過火焰清理功能的有效發揮、大大減少了板坯的判次量及成品返廢量，促進了板坯質量的提高，目前沙鋼熱卷板備坯的綜合合格率達到99.60%以上,寬厚板備坯的綜合合格率也在99.30%左右。