ЭЛЕКТРОСТАЛЕПЛАВИЛЬНЫЕ ЦЕХИ

Сталеплавильные электропечи - наиболее современные плавильные агрегаты (рис. 45). Для выплавки стали применяются печи двух типов - дуговые и индукционные. В них получают углеродистую или лигированную сталь главным образом высококачественных марок. Наиболее распространены дуговые электропечи, они имеют ёмкость от 0,5 до 200 т и более. Исходным материалом для выплавки специальных сортов стали является стальной лом, флюсы (известь и др.) и лигирующие добавки, в основном в виде редких металлов и ферросплавов. Загрузку печей малой (до 10 т) и средней (до 30 т) емкости производят через загрузочное окно, а печей большой емкости - через открытый свод.

Процесс выплавки стали в дуговой печи состоит из двух периодов: окислительного, при котором из расплавленного металла выгорают кремний, марганец, фосфор, избыточный углерод, и восстановительного (раскисления), во время которого в металл вводятся необходимые добавки, в том числе лигирующие элементы. Готовый металл и шлак поочередно сливаются через выпускное отверстие для стали и для шлака. Корпус печи при этом наклоняется вперед или назад. Продолжительность цикла плавки составляет 5 - 6 ч. После каждого выпуска выплавленной стали требуется текущий ремонт огнеупорной футеровки.

В отечественной металлургии получает развитие выплавка стали в вакуумпо-индукционных и плазменных печах.

Разливка стали. Из плавильных печей сталь выпускается в подогретый сталеразливочный ковш, который мостовым краном переносится к месту разливки.

В дне ковша имеется отверстие для выпуска металла. Отверстие закрывается огнеупорной пробкой, укрепленной на специальном стопоре. Управление стопором обычно производится вручную с помощью рычажного механизма. Емкость ковша рассчитана на всю плавку и достигает 400 т. Из ковша металл разливается в меньшие емкости (квадратного, круглого или прямоугольного сечения), в которых получают слитки - заготовки для прокатных станов; существуют 2 способа разливки стали в изложницы: сверху и снизу (сифоном).

На металлургических заводах получает развитие сифонная разливка стали под слоем жидкого шлака, для чего обычно используются экзотермические шлакообразующие вещества. Их плавление происходит непосредственно в изложницах, этот процесс сопровождаетси значительным дымообразованием.

Рис. 45. Сталеплавильная электропечь (макет, общий вид).

Для придания стали определенных физико-химических или механических свойств производится её лигирование путем введения различных добавок, чаще всего в момент выплавки стали в печах. В качестве лигирующих элементов используются марганец, хром, никель и др. Особого внимания гигиенистов требует производство свинецсодержащих, т. е. лигированных свинцом сталей, поскольку оно связано с опасностью свинцовых отравлений.

Последнее время находит применение прогрессивный в технологическом и гигиеническом отношении способ - непрерывной разливки стали. Суть ее заключается в том, что на специальной установке (рис. 46) в кристаллизаторах происходит быстрое затвердение металла (под действием охлаждения и специальных затравок), формируется непрерывный слиток, который вытягивается с помощью роликов. Затвердевший металл затем с помощью газорезки разрезается на отдельные необходимой длины слитки.

Рис. 46. Схемы вертикальной (А) и радиальной (Б) установок непрерывной разливки стали.

1 - сталеразливочный ковш; 2 - водоохлаждаемый кристаллизатор; 3 - зона вторичного охлаждения; 4 - слиток; 5 - тянущие валки; 6 - ацетиленокислородный резак.

К числу наиболее гигиенически значимых технологических процессов относится принципиально новая технология получения стали, при которой переработанная в окатыши руда восстанавливается водородом или его смесью с оксидом углерода при температуре 1300 °С непосредственно в железо. Полученное таким образом губчатое железо в электродуговых печах перерабатывается в сортовую сталь. При таком способе производства, нашедшем свое реальное воплощение на Оскольском электрометаллургическом комбинате, исключается доменный процесс, отпадает необходимость в производстве кокса и агломерата, т. е. ликвидируются наиболее неблагоприятные в гигиеническом и экологическом отношении технологические процессы.

Условия труда в сталеплавильном производстве характеризуются мощными тепловыделениями, загазованностью и запыленностью воздушной среды, повышенной опасностью травматизма (ожогов).

Микроклимат сталеплавильных цехов может быть определен как нагревающий. Из суммарного количества удельных тепловыделений, которые исчисляются в 250 - 280 Дж/(м³·с), на долю инфракрасного излучения приходится 60 - 90% тепла. Наибольшие интенсивности инфракрасного излучения на рабочих местах регистрируются при выпуске плавки, при открытых заслонках завалочных окон печей и от горловины и факела конвертера, разливке стали. Характерные для сталеплавильных цехов большие тепловыделения в летнее время приводят к нагреванию воздуха в рабочей зоне до температур, значительно (на 8 - 10 °С и более) превышающих наружные. Наиболее высокая температура воздуха регистрируется в печных и разливочных пролетах.

Характерной особенностью микроклимата сталеплавильных цехов в холодное время года являются резкие колебания температуры воздуха. Выделение больших количеств конвекционного тепла способствует интенсивному естественному воздухообмену и охлаждению помещения, тем более, что при постоянном движении транспорта ворота длительное время остаются открытыми. В зимний период года даже в непосредственной близости от печей температура бывает близкой к нулевой, а в районах Сибири и Урала понижается до -10 °С и ниже. На рабочих местах создаются зоны переохлаждения.

В воздухе сталеплавильных цехов может обнаруживаться окись углерода в количествах, превышающих предельно допустимые. Источниками ее могут быть газовые коммуникации и аппаратура; элементы печей (например, регенераторы мартеновских печей); конвертеры; газовые горелки; миксеры; расплавленный металл и шлак и др.

Пыль в сталеплавильных цехах образуется при перемещении шихтовых материалов, в ее состав входят оксиды железа, марганцевой руды, ферросплавов - ферросилиций, феррохром, ферровольфрам. Постоянным источником пыли (аэрозолей конденсации) является испарение расплавленного металла. Наряду с оксидами железа пыль может содержать кремнезем, соединения серы, окиси ванадия, молибдена, никеля, фтора, свинца, селена и др. Аэрозоли конденсации отличаются высокой степенью дисперсности: более 95% пылинок имеют размер менее 1 мкм. В концентрациях, превышающих предельно допустимые, она может встречаться при всех видах сталеварения. Однако наибольшие уровни запыленности отмечены при конвертерных способах получения стали, что можно объяснить широким применением дутья и более интенсивным процессом сталеварения. Наиболее силикозоопасными работами в сталеплавильных цехах являются работы по замене и ремонту огнеупорных футеровок. Пыль, содержащая до 70% свободной двуокиси кремния, образуется при ломке, погрузке, транспортировке старых огнеупорных кладок и обмазок и других операциях. Выполнение этих операций, как правило, требует большого физического напряжения и производится в условиях нагревающего микроклимата, что вызывает гипервентиляцию (учащение и углубление дыхания), повышает силикозоопасность работ огнеупорщиков.

ПРОКАТНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Прокатное производство - один из способов обработки металла давлением, состоящий в обжатии его между вращающимися валками прокатных станов с целью получения заготовок, листового или сортового проката, труб, деталей машин.

Прокату подвергаются до 4/5 выплавляемой стали, он является завершающим звеном производственного цикла в черной металлургии.

На современных металлургических заводах производство стального проката осуществляется двумя способами. При первом - исходным материалом служат отлитые в изложницы слитки, которые после их нагрева в специальных печах или колодцах (до 1200 - 1280 °С) прокатываются на обжимных станах (слябингах, блюмингах), в результате чего получают заготовки. После осмотра заготовок и удаления возможных дефектов они повторно нагреваются и прокатываются для получения готовой продукции на специализированных станах.

При втором способе исходная заготовка получается на машине непрерывной разливки стали и поступает на сортовой стан, благодаря чему упраздняется прокатки на слябингах и блюмингах. Этот способ обладает не только технико-экономическим, но и гигиеническим преимуществом, которое становится еще более значительным при совмещении процессов непрерывного литья и прокатки в одном неразрывном потоке на специальных листопрокатных агрегатах. При этом способе слиток, полученный на машине непрерывной разливки стали, не подвергается разрезке, а равномерно прогревается и подается в сортопрокатный стан.

Для нагрева слитков и заготовок в колодцах и печах используют доменный и коксовый газ, а последнее время - все более широко природный газ. Перемещение слитков с железнодорожной платформы в колодец и извлечение его осуществляется с помощью специальных клещевых кранов.

Практически все виды проката поступают на окончательную отделку: резку до заданных габаритов, устранение дефектов, маркировку. В ряде случаев производится травление стальной продукпии, ее отжиг и другие операции.

Окончательная отделка проката - один из трудоемких, наименее механизированных процессов в черной металлургии со значительным использованием ручного труда.

Условия труда в производстве проката. Основными факторами, характеризующими условия труда, являются: инфракрасное излучение большой мощности, выделение значительных количеств конвекционного тепла, загазованность и запыленность воздуха рабочей зоны, интенсивный шум, для некоторых профессий - общая и локальная вибрация.

Основными источниками тепловыделений в прокатных цехах являются рабочие пространства нагревательных колодцев и методических печей, прокатываемый и остывающий металл. При открытом окне выдачи и прохождении слитка по рольгангу оператор методической печи подвергается воздействию теплового потока свыше 1 кВт/м². Вторичными источниками тепла являются ограждения и оборудование, которые за счет теплового излучения нагреваются до 50 °С и выше, раскатное поле, конструктивные элементы здания, ограждения кабин металлургических кранов и постов управления и др.

От источников первичного тепловыделения до 80 – 90 % тепла поступает в помещения путем инфракрасного излучения.

Наибольшее количество тепла выделяется в колодцевых и печных пролетах. Температура воздуха в летнее время здесь может достигать 40 - 45 °С даже при интенсивном воздухообмене. Наиболее сильному тепловому излучению подвергаются операторы, занятые нагревом слитков при открытых крышках колодцев (до 2,4 - 3,5 кВт/м²). В особенно неблагоприятных условиях работают крановщики клещевых кранов и операторы постов управления станами, печами, рольгангами, рабочие, места которых размещены в кабинах. Температура воздуха в кабинах клещевых кранов без надлежащей защиты может достигать 50 - 60 °С, а тепловое излучение - 1,4 - 2,0 кВт/м².

В кабинах постов управления температура воздуха на 5 - 10 °С может превышать температуру воздуха в цехе.

Микроклимат печных и становых пролетов отличается крайним непостоянством своих параметров, особенно в холодный период года. В этот период наблюдаются как временные перепады, вызванные периодическим поступлением конвекционного тепла, так и одновременное воздействие тепла и холода на различные участки тела рабочих. Например, при минусовых температурах в зоне расположения ног туловище рабочего находится при температуре 10 - 15 °С. Могут быть и обратные сочетания. Нередко при низких и субнормальных температурах в цехе одна сторона тела рабочего подвергается интенсивному инфракрасному облучению.

Как правило, в силу мощных воздухообменов наблюдаются значительные скорости движения воздуха в сталепрокатных цехах. Загрязнение воздуха рабочей зоны пылью в прокатных цехах имеет место при обжимке и прокатке металла. Она образуется из окалины, имеет мелкодисперсный состав (пылинки до 10 мкм составляют 86 - 90% от количества всей пыли). Пыль также возникает при абразивной обработке заготовок и готового проката и при огневой его зачистке. В последнем случае концентрация пыли может в десятки раз превышать предельно допустимую. В воздухе зоны печных пролетов может обнаруживаться оксид углерода обычно в концентрациях ниже предельно допустимых. Пары углеводородов образуются при возгонке смазочных масел, применяемых для смазки механизмов прокатных станов. В травильных отделениях воздух загрязняется парами кислот (серной, соляной, азотной), используемых для травления прокатной продукции.

К прочим факторам производственной среды в цехах черной металлургии относятся производственный шум, вибрация, ионизирующее излучение, высокая яркость от поверхностей расплавленного и нагретого металла.

Многие технологические процессы в черной металлургии сопровождаются генерацией шума большей или меньшей интенсивности. Все основные источники шума в металлургии по физическому механизму его генерации можно разделить на 3 группы: механические (виброконтейнеры, гроты, металлургические краны, прокатные станы и др.); аэродинамические (вентиляторы, поршневые компрессоры, воздуходувки, эксгаустеры); термические (горелки, работающие на жидком и газообразном топливе).

Наиболее шумным является прокатное производство. По своим физическим параметрам шум в этих цехах высокочастотный, прерывистый; такой шум оказывает наиболее неблагоприятное действие на организм.

В черной металлургии при использовании агрегатов большой единичной мощности увеличивается излучение акустических колебаний на все более низких частотах. Максимум спектральной плотности излучаемого шума может находиться далее в области инфразвуковых частот, т. е. меньше 20 Гц.

Вибрация на металлургических заводах наблюдается в кабинах металлургических кранов, на некоторых пультах управления и рабочих площадках. По гигиенической классификации она относится к общей вибрации и обычно при осуществлении мер виброзащиты не превышает предельно допустимых величин.

Источниками локальной вибрации являются ручные механизированные пневматические инструменты, используемые для зачистки заготовок, устранения дефектов и отделки готового проката. К ним относятся шлифовальные машины, рубильные молотки и другие инструменты.

Ионизирующие излучения имеют место при таких операциях как гамма-дефектоскопия металлургической продукции, контроль за состоянием футеровок: в их состав вводят радиоактивный кальций (Са⁴⁵). Работы, связанные с применением радиоактивных веществ, требуют строгого соблюдения правил радиационной безопасности.

Процессы плавки, разливки, проката металла связаны с выполнением работ в условиях большой яркости рабочего поля. Наряду с видимыми лучами в спектре, испускаемом раскаленным металлом, содержатся инфракрасные и ультрафиолетовые лучи, что требует применения светофильтров для защиты органа зрения.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: