[科普中國]-表面清理

簡介

表面清理是清除危害鋼坯質(zhì)量的表面缺陷的生產(chǎn)工序。鋼坯表面清理有在線熱清理及鋼坯冷卻后的補(bǔ)充清理兩種。在線熱清理時(shí)，使用火焰清理機(jī)及熱銑機(jī)?；鹧媲謇頇C(jī)通常裝在初軋機(jī)(見方坯初軋機(jī)、板坯初札機(jī)和方一板坯初軋機(jī))和大剪機(jī)之間，可以進(jìn)行上下兩面(板坯)或上下左右四面(方坯)清理，也可有選擇地對缺陷集中區(qū)進(jìn)行重點(diǎn)清理(見鋼坯火焰清理及火焰清理)。熱銑機(jī)裝在鋼坯連軋機(jī)機(jī)座之間，可以將方坯或扁坯進(jìn)行熱剝皮，這種裝置在俄羅斯有使用，其不足之處是金屬消耗較多。鋼坯冷卻后還需要進(jìn)行不在線的補(bǔ)充清理，特別是對表面質(zhì)量有更高要求的鋼坯。由于要補(bǔ)充清理，就要占用車間面積，進(jìn)行上料、吊運(yùn)、倒垛等作業(yè)，特別是大板坯重達(dá)45t，給操作管理帶來很多麻煩。補(bǔ)充清理有人工及機(jī)械化清理兩種，補(bǔ)充清理均在缺陷檢查以后進(jìn)行。機(jī)械化清理大都采用火焰清理機(jī)進(jìn)行選擇性清理，而人工清理常使用火焰槍，對優(yōu)質(zhì)鋼用砂輪清理或風(fēng)鏟清理。對一些特殊要求的鋼(如不銹鋼等)要冷后進(jìn)行全面剝皮。

在板坯生產(chǎn)中，火焰清理是保證鋼坯質(zhì)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(dá)到剝皮檢驗(yàn)和缺陷精整的目的。通過火焰清理可以發(fā)現(xiàn)皮下氣孔、夾渣、橫裂、端面裂紋等缺陷，能夠?qū)⒖v裂、夾渣、凹坑等缺陷快速清除。但是，這項(xiàng)操作需要掌握一定的技巧，否則會(huì)在清理過程中產(chǎn)生額外的清理缺陷。人工火焰清理作為一種操作靈活、生產(chǎn)率高、固定成本投入低的表面清理方法而得到廣泛應(yīng)用。沙鋼在2005年從韓國引進(jìn)火焰清理技術(shù)，組建了專業(yè)的火焰清理隊(duì)伍、設(shè)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1。

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(jìn)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(gè)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(shí)工作。火焰清理場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€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?，極易發(fā)生安全事故。所以要做好氣體軟管的保護(hù)，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(yùn)設(shè)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(jī)完成板坯的鋪設(shè)、翻身任務(wù)，露天場地則用叉車完成板坯的鋪設(shè)與翻身。行車（叉車）的吊運(yùn)能力應(yīng)大于60t，沙鋼火焰清理場地因叉車最大運(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)至火焰清理場地，增加了翻運(yùn)費(fèi)用，延長了板坯清理周期。板坯火焰清理場地可以設(shè)在車間內(nèi)也可以設(shè)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(yùn)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(fēng)、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(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)過專業(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門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1.6m,舒適的手柄設(shè)計(jì),設(shè)有改進(jìn)的氧氣控制閥門,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，操作工必須穿戴專門的勞護(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業(yè)火焰清理工12名，專業(yè)檢驗(yàn)員3名，生產(chǎn)調(diào)度員1名2。

火焰清理操作1．火焰清理前的準(zhǔn)備工作

將需清理的板坯在場地鋪好后，檢驗(yàn)員對鋪好的板坯進(jìn)行檢驗(yàn)，并在記錄表上登記板坯號、鋼種、規(guī)格、表面質(zhì)量、板坯堆位號等信息，對缺陷部位進(jìn)行坐標(biāo)標(biāo)記。對板坯表面進(jìn)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(yán)重，缺陷深度較深時(shí)，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(huì)造成清理面凹凸不平，形成清理缺陷。

火焰清理起刀時(shí)要避免起刀太深，起點(diǎn)深度不應(yīng)超4mm，如超4mm應(yīng)重新清理，使其平滑。為防止起點(diǎn)過深，必須使用預(yù)熱板。開始清理時(shí)為避免火焰槍被打開高壓操作桿時(shí)噴口產(chǎn)生的壓力推移，噴口沿清理方向前進(jìn)時(shí)應(yīng)將角度逐漸調(diào)高，減少凹坑深度。清理角度根據(jù)清理類型而定，火焰清理分為檢驗(yàn)清理及精整清理，檢驗(yàn)清理時(shí)只要求去除板坯表面的氧化皮，清理深度應(yīng)不大于1mm，否則皮下一些小的裂紋等缺陷會(huì)被直接清除。檢驗(yàn)清理時(shí)清理角度應(yīng)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(yīng)適當(dāng)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(shí)清理寬度應(yīng)為2~3cm，開始清理側(cè)面時(shí)，為了避免因邊角清理時(shí)產(chǎn)生空隙，應(yīng)把噴口對著側(cè)角進(jìn)行清理?；鹧媲謇硭俣葢?yīng)掌握在12m/min±2m/min（預(yù)熱時(shí)以及操作者在板坯上往起點(diǎn)部位移動(dòng)時(shí)速度沒有限制），另外還應(yīng)根據(jù)缺陷的深度調(diào)整速度和高壓桿壓力。

3．火焰清理收尾工作

板坯清理結(jié)束后，用鋼絲刷去除表面的氧化皮，由檢驗(yàn)員對表面質(zhì)量進(jìn)行檢查,如發(fā)現(xiàn)有缺陷應(yīng)要求重新清理。剝皮檢驗(yàn)設(shè)計(jì)專門的檢驗(yàn)記錄，所有缺陷用圖示表示清楚， 火焰清理結(jié)束后給板坯重新打上鋁標(biāo)牌，坯料按正次品分類上堆，清除場地上火焰清理產(chǎn)生的氧化鐵1。

板坯火焰清理方案設(shè)計(jì)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(jìn)行清理，再重點(diǎn)對缺陷部位進(jìn)行清理；B級清理是對板坯進(jìn)行全面的剝皮檢驗(yàn)；C級清理是指按質(zhì)量管理的要求，對局部進(jìn)行火焰清理；D級清理是指僅對缺陷部位進(jìn)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(shè)計(jì)

火焰清理的目點(diǎn)是為了清除板坯表面缺陷及對皮下缺陷進(jìn)行檢查，然而火焰清理將會(huì)造成生產(chǎn)成本的增加，生產(chǎn)周期的延長，如清理不及時(shí)還會(huì)導(dǎo)致部分坯料脫合同。如何才能在保證產(chǎn)品質(zhì)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(shè)計(jì)時(shí)需要解決的問題。

板坯缺陷趨于發(fā)生在一個(gè)澆次中特定的鑄坯上，特別是頭尾坯、換水口坯料、漏鋼報(bào)警坯料等，這部分坯料是火焰清理抽剝的重點(diǎn)。當(dāng)對板坯火焰清理發(fā)現(xiàn)某些連續(xù)的缺陷時(shí)，必須擴(kuò)大檢驗(yàn)，有必要可以擴(kuò)大到對整個(gè)澆次全部進(jìn)行火焰清理。對上表面有裂紋的坯料，下表面發(fā)生缺陷的概率也較高，必須翻身后進(jìn)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(fā)生率低的低碳鋼（C≤0.06）或超低碳鋼不進(jìn)行剝皮檢驗(yàn)；對于中碳鋼板坯頭尾坯及異常坯進(jìn)行冷坯剝皮檢驗(yàn)；對于一些裂紋敏感性較強(qiáng)的包晶鋼、低合金鋼的頭尾坯及異常坯進(jìn)行溫坯剝皮檢驗(yàn)；對于一些導(dǎo)熱性差的合金鋼不進(jìn)行剝皮檢驗(yàn)；對于一些容易發(fā)生邊部氣泡的厚板坯進(jìn)行邊部及側(cè)面的火焰表理，消除皮下氣泡、及橫裂紋；對于一些容易產(chǎn)生邊裂的板坯進(jìn)行倒角處理；其它的坯料如在檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)存在缺陷，則對缺陷部位進(jìn)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(chǎn)生的缺陷坯占比15%左右。

沙鋼通過火焰清理功能的有效發(fā)揮、大大減少了板坯的判次量及成品返廢量，促進(jìn)了板坯質(zhì)量的提高，目前沙鋼熱卷板備坯的綜合合格率達(dá)到99.60%以上,寬厚板備坯的綜合合格率也在99.30%左右3。