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摘要:文章結合國內外鎂合金加工工程行業的理論和實踐經驗，同時依據具體項目設計平臺，對鎂合金板帶生產車間工藝設備的火災因素進行了分析和探討，在此基礎上提出了針對性的應對措施或建議。

關鍵詞:鎂合金;板帶;生產工藝;火災因素;措施

鎂是最具潛力的結構材料和功能材料，也是我國最具有資源保障的金屬。近年來，在市場需求和國家政策的雙輪驅動下，我國鎂加工行業快速發展，鎂金屬由上游原材料向合金化下游產品轉化的比例越來越高，以鎂合金板帶為代表的鎂加工材產量逐年提高［1－5］。“中國鎂產業的技術研發在全球處于最領先的水平”“中國鎂資源優勢正在過渡轉化為產業優勢”“中國鎂產業已基本具備進入快速發展通道的能力”在成為行業共識的基礎上也得到了政府主管部門的認可。任何行業和領域的從弱到強，從小到大的發展過程都不是一蹴而就的。近年來，國內東北某典型鎂合金板帶生產企業發生的鎂屑爆炸所引起的火災，以及德國鎂創新中心(MagIC－MagnesiumInnovationCentre)鎂軋制車間發生火災并導致400m2的車間全部燒毀，都給鎂加工行業敲響了警鐘。相比于鎂合金板帶應用領域和使用量的迅速發展，其標準體系尤其是工程建設規范的制定和實施還比較滯后。例如鎂合金板帶生產車間建筑防火級別的確定、關鍵工序和加工設備設計時具體的消防應對措施等方面，均無直接規范和標準可以進行參考，這也給我國鎂合金板帶行業的健康發展帶來一定的影響。因而，對鎂合金板帶生產車間工藝設備的火災因素進行分析和探討，在此基礎上提出針對性的應對措施或建議就尤為重要。

1鎂加工領域規范標準分析

結合本文主要探討內容，所述鎂及鎂合金相關法規、標準或規范主要側重于分析其防火、防爆等安全方面。國內相關標準規范及與鎂加工安全關聯性較強的條目舉例如下:(1)《有色金屬工程設計防火規范》(GB50630－2010)第8．4．2條目分析:為了最大限度地減少粉塵爆炸發生，要求在處理有爆炸危險性粉塵時應采用防爆型除塵器，并對防爆除塵器提出了要求。所設置的泄壓(爆)裝置應符合現行國家標準《粉塵爆炸泄壓指南》GB/T15605的要求。(2)《鋁鎂粉加工粉塵防爆安全規程》(GB17269－2003)第5．2條、第5．3條目分析:主要是考慮鋁、鎂粉車間容易發生火災爆炸事故，因此對其廠房和庫房的門窗設計提出強制性要求。(3)《鎂合金壓鑄安全生產規范》(GB26488－2011)第5．3條、第7．2條、第10．1條目分析，以及《鎂及鎂合金冶煉安全生產規范》(GB29742－2013)第4．3．3條、第4．4．3條分析:主要是要求鎂及鎂合金熔鑄、壓鑄車間不應使用自動噴淋裝置;鎂及鎂合金熔鑄車間應具有良好的通風條件;熔化爐、鑄造設備上方不應設置存在滴漏水隱患的設施;鎂及鎂合金燃燒時不應使用水、泡沫滅火器、四氯化碳滅火器、二氧化碳滅火器等A、B、C類滅火器進行滅火，應使用專用的鎂金屬滅火器(D級)、消防砂、鑄鐵屑、覆蓋劑等。由上述例舉國家標準的強制性條目可知，目前相關規范對鎂及鎂合金加工的安全要求主要還是集中在鎂熔煉和鎂壓鑄、鎂粉制取方面，由于存在同樣或類似的易燃或易爆因素，因而以上條目與鋁、銅熔鑄的安全要求以及鋁粉、鈦粉等金屬粉末制取對安全的要求相類似。而對具體的鎂合金加工工序、生產設備、生產車間等并無直接和有針對性的強條存在。因而，從這個方面來講，以鎂合金板帶為代表的加工工程建設領域其標準制定是滯后和缺失的。天津濱海危險品倉庫爆炸后，國家嚴格危險品管理。國家安監局等10個部委聯合制定并公布了《危險化學品目錄(2015版)》，并于2015年5月1日實施。該名錄“危險化學品分類信息表”中第1572條:將“鎂”的危險性類別定義為“自熱物質和混合物，以及遇水放出易燃氣體的物質和混合物”;第1573條:將“鎂”丸狀、旋屑或帶狀危險性類別定義為“易燃固體”。將“鎂合金(片狀、帶狀或條狀，含鎂＞50%)”的危險性類別定義為“易燃固體，以及遇水放出易燃氣體的物質和混合物”;第1574條:將“鎂粉”的危險性類別定義為“遇水放出易燃氣體的物質和混合物，以及自熱物質和混合物”。《危險化學品目錄(2015版)》的公布實施，短時間內對鎂合金加工行業產生了一定的影響，相關人員紛紛不解并認為是天津化學品爆炸后國家從嚴管理，將鎂合金及其板帶材歸類為危化品，直觀認為鎂合金板帶材一般都是含鎂＞50%，很多情況下也是以帶片狀生產或存儲和交貨的(而其他兩類的純鎂、純鎂粉、鎂合金粉、純鎂屑這些是易燃易爆，歸類為危化品均可以理解)。但經過對比舊版《危險化學品名錄》(2002版)中的鎂產品(2003年3月3日，目前已經廢止)，其第41502、43012條的“鎂及鎂合金(片狀、帶狀或條狀)，含鎂＞50%”、“鎂粉”、“鎂合金粉、鋁鎂粉”和新版《危險化學品名錄》完全一致。也就是說，這其中是存在認識誤區的，并非天津危化品爆炸后國家對鎂加工行業進行了從嚴管理。分析可知，《危險化學品目錄(2015版)》中序號1573的產品“鎂合金”，特指片狀、帶狀或條狀并含鎂＞50%的鎂合金產品，這與鎂合金錠、鎂合金壓鑄件、鎂合金鍛件、鎂合金型材、鎂合金板材、鎂合金帶卷產品是存在較大差異的制品。根據英文釋義，這類危化品是指含鎂量50%以上的鎂合金顆粒、車屑、帶狀、條狀產品(中英文表述略有不同，帶狀和條狀應該是車間工藝廢料)。但是，鎂鋁粉、鎂屑仍然是危險化學品，需要按照相關法規從事生產和經營活動。無論如何，安全生產的神經必須緊繃，警鐘必須長鳴，項目建設和生產時企業要嚴格執行鎂產品的安全生產規范，特別要注意鎂粉(粒、屑)、鎂合金廢料的安全儲運。

2鎂板帶加熱工序火災因素及措施

鎂、鋁、鈦等金屬都屬于活潑金屬，有其自身的燃點，例如鎂粉的燃點是520～600℃，鋁粉的燃點是550～640℃。而鎂合金雖然也有燃點，但其燃點受鎂合金件形狀、尺寸、合金品種、元素含量等因素的影響，不是一個固定值。總體來說，雖然鎂合金可燃但絕大部分的鎂合金加工坯料和制件都可屬于難燃的范圍(易燃、可燃、難燃均有具體的國家標準進行界定)。但坯料上存在的毛刺、碎屑或長時間明火導致制品燃燒還是客觀存在的，鎂合金一旦著火，要實現快速滅火是困難的［6］。以下首先從加熱工序分析鎂合金板帶坯的火災因素及其應對措施。鎂合金板帶生產過程中的加熱包括:鑄錠熱軋前的加熱(鏈式爐、輥道爐、立推爐)、板坯熱溫軋過程中的補熱(輥道爐、隧道爐、箱式爐)、板帶坯的退火(臺車爐、箱式爐、真空爐)、板帶坯的時效熱處理(臺車爐、箱式爐、輥道爐)、厚規格板材熱矯直和熱剪切前的加熱補溫(箱式爐、臺車爐)。在有條件的情況下，可盡量將存在加熱、補溫、退火、時效處理的工序相對集中，這主要是基于后續表面修磨、砂光、切邊等可能存在較多的鎂合金屑，屬于易燃物質。從安全角度考慮，鎂合金的所有加熱過程均應采用電加熱，且使用熱風循環爐。實際生產過程中表面沾有屑、塵、油或其他異物的鑄錠和板坯必須生產前清理干凈，而且爐子本身也必須定期清理，避免雜物或污染物，爐內和坯料均應進行完全干燥。產能計算和實際生產時，同爐也必須是相同的合金品種。各類加熱爐在設計時，必須預留有消防滅火安全氣接口，并使用瓶裝或供應站的氬氣、三氟化硼、三氯化硼等氣體作為滅火介質。鎂合金坯料一旦著火，應有溫感或煙感進行探測后報警并自動關閉所有動力、燃料和工藝保護性氣體。例如:可使用三氯化硼氣體由管道充入爐內，其氣體濃度約為0.04%，三氯化硼氣體與高溫態的鎂合金坯料發生化學反應，在坯料表面形成一層保護膜，要持續的充入安全氣體，直到將火完全熄滅并將爐溫降低到350℃以下為止。對于全封閉的爐型，可通過爐內的風機來循環鎂合金坯料周圍的三氯化硼等滅火氣體。利用以上氣體介質滅火是在火災初始階段，如果是火災中后期、嚴重火災以及爐體封閉效果差導致安全氣體四溢，則難以達到完全滅火目的。即使嚴重火災出現時，在采用其他固體滅火劑之前，三氯化硼和三氟化硼等滅火氣體仍可以起到有效減緩和抑制火勢的作用。對于難以使用氣體滅火的場合或者是火災難以有效控制時，就必須使用干燥的鑄鐵碎屑與大量碳氫化合物混合的石墨粉以及其他溶劑來進行隔離爐內空氣進而達到窒息滅火的目的。因而，車間內尤其是加熱爐附近必須配置必要的鑄鐵碎屑箱、石墨粉桶等滅火設施。鎂合金板帶坯在熱狀態下與水極易發生化學反應而容易發生自燃、火災，同時也產生易燃易爆的氫氣。另外，因液壓油、齒輪油、電纜和電氣裝置、包裝紙、木箱等周邊物質發生燃燒，對正在加工和儲存的鎂加工材，尤其是熱狀態下的鎂板帶帶來極大的安全隱患。因此，在建(構)筑物設計(屋頂、門窗、材質、耐火、基礎防水)、工藝設備選擇和車間布置、防火設施選擇必須有針對性的應對措施。所以，鎂合金板坯生產時的加熱、熱軋、熱處理區應有可靠的防雨淋、防水滴、防地面積水和潮濕、防周邊明火和火災蔓延的措施。

3鎂板帶砂磨工序火災因素及措施

鎂合金粉、鎂合金屑、鎂合金薄邊角料由于體積和尺寸規格小，熱容小，在受熱或遇到明火時是容易燃燒的。由《危險化學品目錄(2015版)》可知，鎂合金板帶材切邊、噴丸、鋸切、打磨、砂光、修磨以及其它機加工方式所產生的塊片輕薄料、碎屑、顆粒、粉末以及鎂濾渣和濾泥應按危險化學品進行管理和處置，加工單元和生產區也應有防火、滅火、防爆設計措施和裝置，同時也不應在車間內、潮濕環境中大量堆積、儲存，以防受潮自燃和產生氫氣。鎂合金板帶生產過程中產生以上鎂合金粉、屑、廢條片的工序主要包括:鎂合金板坯表面去除氧化皮的砂光(板材粗砂光機)、成品鎂合金板材的拋光打磨及定厚(板材精修磨機、板材精拋光機)、成品鎂合金帶卷的表面拋光(帶材修磨機)、板材頭尾去除或者中斷時的鋸切、薄規格帶卷的邊部剪切。所述的砂光、修磨、拋光主要是借助砂帶、砂輪等機械磨削機構，鋸切主要是利用鋸床或者鋸條，切邊主要是圓盤剪和碎邊機。對于規模化、全工序流程的鎂合金板帶生產建設項目，應將鎂合金板帶的砂磨、修磨、拋光、鋸切等工序集中到單個廠房內，并嚴格按照建筑防火設計規范來定義其生產車間火災危險級別。如果因產品方案的客觀原因，產生鎂合金屑的工序少、屑量少，可以將個別工序布置在鎂合金板帶生產聯合廠房內，但無論屑量產生多與少，都必須在該工序設置必要的自動滅火裝置、人工滅火設施。如果該產生鎂合金碎屑的生產區域面積超過整個車間面積的5%(或與其他相同、相近火災危險級別的合計面積超過整個車間面積的5%)，就必須嚴格按照建筑防火設計規范對整個聯合廠房提高并定義對應的火災危險類別。以鎂合金表面切削或鋸切舉例:一般大進刀量能夠使得鎂合金屑以大塊或卷狀去除，不容易燃燒，且由于鎂合金的導熱率高，能夠快速將機械加工熱量散發，因而大進給量極少會出現生產過程中的工序火災。在進行精磨、拋光工序時，由于所產生的細小切屑和細粉末具有很大的“表面:體積”比率，因而很容易達到引燃溫度，所以就很有必要采用惰性的切削油來進行工藝潤滑(國外鎂合金板帶加工生產時使用較為廣泛)，能夠有效避免工序火災。砂磨和拋光以及鋸切產生的熱量是否能夠引燃鎂屑主要與以下因素有關:加工速度與切削進給量，生產環境下溫度和濕度，合金的成分和狀態等。一般規律是:加工速度足夠快或足夠慢以及切削進給量大均不易出現工序火災;生產環境的濕度越高，工序火災的可能性越大;與多相合金相比，單相合金的鎂合金板帶更不易著火;合金組織性能和狀態越均勻，工序著火的可能性越小。一般鋸切、切邊等工序為干式進行，而磨削、砂光尤其是精加工的拋光由于會產生一定量的鎂合金粉塵，懸浮空氣中容易引起爆炸，因而應使用惰性磨削油等工藝潤滑介質。如果為了降低成本使用水基溶液，就必須注意鎂屑與水緩慢進行化學反應產生的氫氣，應采取有效應對措施來釋放氫氣。國內外鎂合金板帶生產企業所出現的火災一般都是由于鎂屑存放不當所導致。鎂屑嚴禁大量堆積，尤其嚴禁處在雨滴、水濺或放置在潮濕環境中，更不能大量堆積在車間內，必須按照危化品來進行管理和儲運，當然也包括濕法生產過程中鎂屑塵所形成的沉積渣、過濾的濾渣。一般對鎂屑、鎂塵和濾渣用5%濃度的氯化鐵溶液進行化學反應，生成穩定的化合物氫氧化鎂和氯化鎂，而且殘留物不會燃燒。對于產生鎂屑、鎂塵、濾渣等區域的砂光機、修磨機、拋光機、鋸切機等工序，應配置和使用裝有G－1的鈍化石墨基粉末或Met－L－X氯化鈉基粉末的筒式加壓滅火器，必要時，也可采用儲箱和桶來大量散裝G－1鈍化石墨基粉末來預防火災朝嚴重方向發展。

4結語

鎂合金板帶的生產目前還沒有形成系統和體系，不僅僅是產品標準、工藝技術、生產裝備等方面同鋼鐵、鋁、銅板帶還存在較大差距，其工程建設尤其是安全方面的標準還比較滯后和缺失，這需要亟待完善，但同時也是一個發展機遇和行業熱點。本文結合國內外鎂合金加工工程行業的理論和實踐經驗，同時依據具體項目設計平臺，對鎂合金板帶生產主要工序的火災因素進行了分析和探討，在此基礎上提出了部分應對措施或建議。希望本文的分析能起到拋磚引玉的作用，相關行業應加快完善我國鎂加工標準體系的建設，真正使中國鎂加工技術裝備、工程建設起到引領世界行業發展的示范作用。

參考文獻

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作者：丁宏波 單位：中色科技股份有限公司