表面清理

表面清理是清除危害鋼坯質量的表面缺陷的生產工序。鋼坯表面清理有在線熱清理及鋼坯冷卻後的補充清理兩種。在線熱清理時，使用火焰清理機及熱銑機。火焰清理機通常裝在初軋機(見方坯初軋機、板坯初札機和方一板坯初軋機)和大剪機之間，可以進行上下兩面(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進行重點清理(見鋼坯火焰清理及火焰清理)。熱銑機裝在鋼坯連軋機機座之間，可以將方坯或扁坯進行熱剝皮，這種裝置在俄羅斯有使用，其不足之處是金屬消耗較多。鋼坯冷卻後還需要進行不在線的補充清理，特別是對錶面質量有更高要求的鋼坯。由於要補充清理，就要佔用車間面積，進行上料、吊運、倒垛等作業，特別是大板坯重達45t，給操作管理帶來很多麻煩。補充清理有人工及機械化清理兩種，補充清理均在缺陷檢查以後進行。機械化清理大都採用火焰清理機進行選擇性清理，而人工清理常使用火焰槍，對優質鋼用砂輪清理或風鏟清理。對一些特殊要求的鋼(如不鏽鋼等)要冷後進行全面剝皮。

在板坯生產中，火焰清理是保證鋼坯質量的重要工序，它利用高温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 ^[1]  。

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。對於一個作業量在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，並配有氧氣儲罐、點閥箱、壓力錶，流量計等；可燃氣瓶存放間需離火焰清理工作區20m以上，並且避光通風；由於在火焰清理時會產生大量的高温氧化皮，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）的吊運能力應大於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，需翻運至軋鋼二切後再翻運至火焰清理場地，增加了翻運費用，延長了板坯清理週期。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，並持有焊割工操作證。要確保板坯清理質量，就必須要求火焰清理操作工技術嫺熟，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，由於火焰清理的高温及高危險性，操作工必須穿戴專門的勞護用品，主要為耐高温隔熱的工作服、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 ^[2]  。

1．火焰清理前的準備工作

將需清理的板坯在場地鋪好後，檢驗員對鋪好的板坯進行檢驗，並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，對缺陷部位進行座標標記。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杆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，清理深度應不大於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，應把噴口對着側角進行清理。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

板坯清理結束後，用鋼絲刷去除表面的氧化皮，由檢驗員對錶面質量進行檢查,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， 火焰清理結束後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 ^[1]  。

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。按清理坯料温度的高低可分為帶温清理、温坯清理、冷坯清理。帶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，生產週期的延長，如清理不及時還會導致部分坯料脱合同。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。

板坯缺陷趨於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，必須翻身後進行檢查、清理。

目前沙鋼板坯火焰清理方案是：對於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；對於中碳鋼板坯頭尾坯及異常坯進行冷坯剝皮檢驗；對於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温坯剝皮檢驗；對於一些導熱性差的合金鋼不進行剝皮檢驗；對於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；對於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，頭尾坯佔火焰清理總量的50%左右，其它異常坯佔清理總量的35%左右，澆注中間過程產生的缺陷坯佔比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 ^[3]  。