火焰清理工艺是一种去除钢坯表面缺陷、提高最终产品质量的热化学过程，其工作原理是通过熔化钢坯表面的金属薄层来去除其中的表面缺陷，例如:横纵裂纹、点蚀、夹杂等。特别是对于表面质量要求较高的汽车板、硅钢、管线钢、家电面板等高端产品，使用火焰清理去除钢坯表面缺陷是必不可少的工艺环节。　　烧嘴是火焰清理机的核心部件，烧嘴的结构对清理效果有决定性的影响。本研究以流体力学、传热学、燃烧学基本理论为依据，发展了一套火焰清理机工作过程的数学模型，并利用本模型对火焰清理机烧嘴、分配器的工作特性进行了较为系统的分析，阐释了清理沟痕的产生机理，掌握了有利于改善清理不平整度的烧嘴、分配器结构规律，提出了其结构设计的最优方案。　　本文在数值模拟中，采用标准k-ε模型来模拟火焰清理机中的可压缩流动，采用PDF燃烧模型和DO辐射模型模拟烧嘴的燃烧过程。本研究描述了火焰清理机的气体流动特性，包括烧嘴出口射流情况、钢坯表面的速度场、温度场和压力分布，用以预测钢坯表面的金属去除率，从理论上分析了清理沟痕的形成原因。清理沟痕主要是出口射流气体相互掺混的结果。射流相互掺混引起钢坯表面的射流强度不均，所以钢坯表面的压力分布呈现波峰-波谷的“带状”分布，最终导致一条条清理沟痕的形成。　　本文对比了五种烧嘴结构的清理能力，第二种烧嘴结构的钢坯表面压力分布波动相对平缓，这在一定程度上解释了该烧嘴结构能够改善钢坯清理效果。通过分析，提出了设计最优烧嘴结构的方案，气流方向要垂直于喷嘴出口端面，头部导流板应适当向外侧倾斜一小角度，喷嘴出口在距离下预热块头部25mm的位置为最佳。　　此外，本文还分析了分配器结构对配送气体均匀度的影响，提出分配器结构设计应该加大进口面积大小，增加出口管道的长度，优化歧管结构，减少阻力损失。研究获得的结论可以为火焰清理机制造商提供一个理论依据来设计最优的烧嘴、分配器结构。