Расчет печи-вагранки

Размещено на http://www.allbest.ru/

3

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчетно-пояснительная записка

Расчет печи-вагранки

Содержание

печь вагранка тепловой баланс

Введение

1.Общая часть

1.1 Характеристики печи

1.2 Работа вагранки

1.3 Горение топлива в вагранке

1.4 Плавление и перегрев металла в вагранке

2.Специальная часть

2.1 Расчет размеров вагранки

2.2 Тепловой баланс вагранки

2.3 Расходная часть

3.Техника безопасности

3.1 Создание безопасных условий труда в металлургии.

3.2 Характеристика основных видов опасностей в металлургии

3.3 Безопасность литейных процессов

Список используемой литературы

Введение

Производство черных и цветных металлов, лежащее в основе развития современной техники, связано с протеканием высокотемпературных, весьма энергоемких процессов. Как развитие металлургии в целом, так и различных ее переделов всегда сопряжено с совершенствованием существующих или внедрением новых теплотехнических процессов.

При выплавке чугуна в объеме доменной печи протекают сложнейшие теплофизические процессы. К ним относятся: горение кокса, гидродинамические и тепло-массообменные процессы в слое и др. Совершенствование работы доменных печей всегда связано с воздействием на протекание теплофизических процессов.

Рассмотрение условий развития процессов производства стали в конвертерах, мартеновских и электропечах также убеждает в том, что и в этом переделе важную роль играют теплофизические процессы.

Кислородно-конвертерный процесс основан на взаимодействии кислородной струи с расплавленным металлом - сложнейшим теплофизическим процессом, определяющим гидродинамику и тепломассоперенос в ванне расплавленного металла. Повышение производительности и качества работы мартеновских печей всегда связано с интенсификацией гидродинамических и тепломассообменных процессов. Осуществляемая в настоящее время в отдельных случаях перестройка мартеновских печей в двухванные по существу продиктована теплотехническими требованиями. В электросталеплавильных печах гидродинамические и тепломассообменные процессы также являются основными.

Важнейшая роль принадлежит теплотехническим процессам и в производстве и термической обработке проката. Качественный нагрев металла перед обработкой давлением - совершенно необходимое условие для нормальной работы прокатного и кузнечного оборудования. Термическая обработка прокатной продукции основана на соответствующих тепломассообменных процессах, осуществляемых в печах. специального назначения.

Немало подобных примеров, подтверждающих положение о том, что теплофизические процессы - стержень современной металлургии, можно было бы привести и из практики работы заводов цветной металлургии и машиностроения. В современном понимании печь - это тепловой агрегат, в котором происходит получение теплоты из того или иного вида энергии и передача ее материалу, подвергаемому обработке.

Подавляющее большинство процессов, протекающих в печах, совершается при высоких температурах и связано с большими затратами тепловой энергии. Высокая энергоемкость печных процессов делает металлургическую теплотехнику ответственной за энергетические показатели работы печей, на долю которых приходится очень большая часть всей энергии, расходуемой как в нашей стране, так и в мире в целом. Поэтому сфера приложения теплотехники металлургического производства как науки включает в себя не только теплофизические процессы, лежащие в основе работы металлургических печных агрегатов, но и важнейшие вопросы, сопутствующие работе этих агрегатов, такие как использование вторичных энергоресурсов, охрана окружающей среды и др.

Благодаря своей роли в современном производстве теплотехника металлургического производства уже давно выделилась в самостоятельный раздел технической физики, широко использующий такие ее составные части, как теория горения, гидро- и аэродинамика, тепло- и массоперенос в твердых, жидких и газообразных средах.

В развитие теплотехники металлургического производства большой вклад внесли российские ученые. Известный русский металлург-теплотехник В.Е. Грум-Гржимайло в 1905-1906 гг. впервые сформулировал основные положения гидравлической теории печей. И хотя в настоящее время многие положения этой теории утратили свое значение, появление ее было прогрессивным явлением, способствующим развитию теплотехники металлургического производства как в нашей стране, так и за рубежом. Отжили также положения так называемой энергетической теории, в соответствии с которой работа печи рассматривалась, зависящей в основном от ее тепловой мощности. Последние десятилетия развитие печей идет по пути создания высокопроизводительных механизированных и автоматизированных печных агрегатов, интенсификация работы которых обеспечивается соответствующим развитием тепломассообменных процессов, протекающих в рабочем пространстве печей.

Многие годы над созданием общей теории печей работал М.А. Глинков, который в 1959 г. сформулировал основные положения этой теории, разработанные на основе глубокого анализа энергетических процессов, протекающих в печах. М.А. Глинков доказал, что основными процессами в печах являются процессы теплоотдачи обрабатываемому материалу. Было показано, что процессы теплогенерации, движения газов, конструктивные особенности рабочего пространства печей должны быть подобраны таким образом, чтобы достигался наивысший (необходимый) уровень теплоотдачи к обрабатываемому материалу.

Тепломассообменные процессы, протекающие в рабочем пространстве печей, сложны и многообразны, анализ их выполняется с использованием самого современного математического аппарата, позволяющего создавать и полезно использовать математические модели. Математические модели в металлургической теплотехнике используются с каждым годом все шире и шире. В промышленных печах физический эксперимент часто или затруднен или вообще невозможен, поэтому в этих условиях математическое моделирование оказывается очень плодотворным. Многие современные печные агрегаты, будучи высокомеханизированными, представляют собой по существу тепловые машины, которые при наличии адаптированных математических моделей могут быть переведены на автоматизированные системы управления с использованием ЭВМ. Уже сейчас немало таких примеров и число их непрерывно увеличивается.

Пути развития теплотехники металлургического производства достаточно многообразны. Развитие теоретических основ определяется необходимостью выделения, в соответствии с теорией М. А. Глинкова, главных теплофизических процессов в рабочем пространстве конкретных печных агрегатов, составления соответствующих этим процессам математических моделей с последующим их использованием для совершенствования печей и создания автоматических систем управления ими.

В практическом плане совершенствование конструкций печных агрегатов и методов их эксплуатации должно происходить в направлении создания высокопроизводительных агрегатов, соответствующих требованиям современного поточного производства с непрерывным снижением энергоемкости процессов плавления и нагрева, осуществляемых в этих агрегатах, с минимально допустимым загрязнением воздушного бассейна, вод и почв.

1.Общая часть

1.1 Характеристика печи

Вагранка представляет собой плавильную печь шахтного типа. Ее рабочее пространство заполнено кусками кокса и металла. Теплота в печи выделяется при сгорании кокса, металл плавится и перегревается, соприкасаясь с распаленным коксом и его продуктами горения. Одновременно металл насыщается углеродом и серой - образуется чугун.

На рисунке изображена вагранка со стационарным копильником. Вертикальный цилиндрический кожух, изготовленный из листовой стали, толщиной 8-12 мм, установлен на подовой плите. Внутри кожух футерован огнеупорным материалом толщиной 250-300 мм. Подовая плита установлена на четырех колоннах. В центре подовой плиты имеется круглое отверстие для удаления остатка плавки. Отверстие закрыто двумя полукруглыми дверцами, подвешенными на петлях. Специальный затвор исключает возможность раскрытия дверок. Иногда дверцы подпирают снизу стойки. В кожухе вагранки имеются отверстия для загрузочного окна фурм, соединенной летки.

Часть вагранки от загрузочного окна до подовой плиты называют шахтой, а выше загрузочного окна - трубой. Ниже загрузочного окна (на 0,8-1,2мм.) шахту часто выкладывают из не огнеупорного материала, а чугунными пустотелыми блоками, которые хорошо противостоят ударам загружаемого металла. Под набивной. Вагранку разжигают дровами через рабочее окно, которое перед началом плавки плотно закрывают дверцей.

Копильник предназначен для сбора необходимого количества чугуна. Копильник, как вагранка, имеет кожух и футеровку. Жидкий металл из копильника выпускают через летку по желобу: шлак через шлаковую летку.

Съемный свод облегчает условия ремонта. Воздух сначала поступает в фурменный пояс и затем по патрубкам - к фурмам. Шаберы, установленные на патрубках, позволяют регулировать расход воздуха на фурмы. На верхней части дымовой трубы, выходящей из здания, устанавливают искрогаситель, предназначенный для улавливания раскаленных частиц и пыли, выбрасываемых из вагранки, позволяющей на 80 процентов очистить ваграночные газы от пыли. Очистка газов происходит при их соприкосновении с потоком воды.

В корпусе искрогасители размещены две системы орошения водой. Первая система включает верхние и нижние коллекторы, а вторая- зонт, коллектор и соединительные трубы. Горячие ваграночные газы по выходе из трубы вагранки отклоняются зонтом к корпусу искрогасителя. Холодная вода трубопровода заполняет зонт и поступает в искрогаситель через сливной патрубок на конце зонта. Во время работы вагранки по зонту (по всей окружности) стекает поток воды, через который проходят ваграночные газы. Все крупные и средние частицы пыли отделяются потоком воды от газов и увлекаются вниз к сливной трубе. Вода, сливающаяся из коллекторов, дополнительно очищают ваграночные газы, что обеспечивает высокий уровень КПД установки.

При непродолжительных плавках (3-4ч.) футеровка выгорает лишь выше фурм. В этом случае ремонт плавильного пояса сводится к заделыванию выгоревших мест новым огнеупорным кирпичом с применением раствора из огнеупорной глины. При более продолжительных плавках выгорание футеровки настолько значительно, что требуется полная замена футеровки в районе плавильного пояса.

Огнеупорный материал для плавильного пояса подбирают в зависимости от химического состава шлаков, образующихся при плавке. При кислых шлаках футеровку выполняют из мрамора или кварцитов, а при основных шлаках - магнезита. Для футеровки плавильного пояса применяют набивные массы. Наиболее распространен следующий состав огнеупорной массы: 90-95% кварцевого, 5-10% графита, 6-8% воды (дополнительно). Эту смесь в сухом состоянии перемешивают в бегунах в течение 5- 10 мин. Для изготовления набивной футеровки в вагранке на уровне фурм устанавливают из отдельных секторов опалубку - металлический цилиндр диаметром, равным внутреннем}' диаметру вагранки, высотой 300-400мм. Кольцевое пространство между опалубкой и кожухом вагранки плотно набивают огнеупорным составом. Когда масса уплотнена по всей высоте цилиндра, на него устанавливают новый цилиндр, и набивка продолжается. Применение набивной футеровки для ремонта плавильного пояса позволяет значительно снизить трудоемкость и стоимость ремонтных работ.

Хорошей скоростью по отношениям к кислым шлакам обладает набивная масса, включающая 35-40% цирконового концентрата, 10-30% графита и 35-50% огнеупорной глины. Количество влаги свыше 100% до 3%. Массу применяют для горна вагранки. Срок службы горна - более недели.

1.2 Работа вагранки

Перед началом работы в вагранку через загрузочное окно сгружают кокс, который разжигают дровами или природным газом. Кокс загружают столько, чтобы его уровень был выше оси фурм на 500-700мм. Получаемый столб кокса называют холостой калошей. Для холостой калоши используют наиболее крупные куски кокса, что обеспечивает получение наиболее горячего металла в начале работы вагранки. После розжига холостой калоши. После розжига холостой калоши дровами или природным газом в вагранку подается дутье, после чего фурмы закрываются. В этот момент кокс начинает интенсивно гореть, и холостая калоша в районе фурм разгорается до температуры 1400-1500°С. После продувки холостой газы, образующиеся при сгорании кокса, поднимаются, а материалы опускаются (принцип противотока) вследствие этого происходит интенсивная теплопередача между газами и материалами, загружаемыми в печь. Металлическая калоша, опускаясь по шахте, постепенно нагревается до температуры плавления и плавится.

Горячие газы при движении вверх, встречаясь со все более холодными металлическими калошами, охлаждаются.

Использованием теплоты газов повышает КПД вагранки. В вагранке расходуется 10-15% кокса массы металлозаливалки.

Из условий техники безопасности при каждом прекращении передачи дутья в вагранку немедленно открываются фурмы. Это исключает образование в воздухе взрывоопасной воздушной смеси, из-за проникновения из вагранки газов содержащих окись углерода.

Основные показатели работы вагранки: температура выплавленного чугуна t_M*c; удельный расход кокса mk %; удельный расход воздуха Vв*m₃/(m²*мин); удельная проводимость по жидкому металлу mм*т/(m²*ч). Температуру чугуна замеряют при выходе его из вагранки. Расход воздуха в m³/мин и производительность вагранки в т/ч пересчитывают на 1м² поперечного сечения вагранки в свету

1.3 Горение топлива в вагранке

Ваграночное топливо должно не только выделять необходимое количество теплоты для процесса плавки, но и выдержать вес столба материалов, находящихся в шахте. Топливо, соответствующее требованиям плавки в вагранке, должно обладать высокой механической способностью при нормальной и высоких температурах, определенной пористостью, которая не должна быть более 45%, низкой реакционной способностью и низким содержанием серы.

Наиболее подходящее для этих целей топливо - литейный

кокс. Размер кусков кокса определяет высокопроизводительную и экономическую работу вагранок. Применение крупных кусков одинакового размера создает условия для выплавки горячего чугуна. Исследования показали, что с увеличением диаметров кусков от 25 до 100 мм. (при сохранении всех прочих условий постоянными) температура чугуна повышается от 25 до 1450°С. Наиболее желательно применение кусков кокса диаметром 100-150 мм.

Кокс в вагранке горит в холостой калоше. Воздух, поступающий через фурмы, встречается с раскаленными кусками кокса, в результате чего происходит интенсивное протекание реакций взаимодействия углерода и кокса с кислородом воздуха. Исследования горения кокса показывают, что в первом слое расходуется 50% всего кислорода, содержащегося в воздухе. В последующих двух -трех слоях расходуется остальной кислород.

Слой, в котором полностью усваивается кислород воздуха, называется кислородной зоной.

Температура в кислородной зоне зависит от количества сгораемого кокса. Исследования процесса горения кокса в вагранке показало, что взаимодействие кислорода воздуха с углеродом кокса лимитирует диффузией кислорода и поверхности кокса. Поэтому количество сгораемого кокса определяется количеством воздуха, подаваемого в вагранку.

Состав газов меняется по высоте вагранки. В вагранке под кислородной зоной расположена зона восстановления СО₂. Основной процесс в этой зоне - взаимодействие углекислого газа с углеродом кокса.

В результате протекания реакции: C+C0₂=2C0-Q

Содержание СО₂ постепенно уменьшается, а содержание СО возрастает. Концентрация СО и СО₂ резко изменяется на сравнительно небольшом участке, т.е. на участке с высокой температурой. Когда поднимающиеся газы охлаждаются до температуры 900-1000°С, взаимодействие газов с коксом практически прекращается. Об этом свидетельствует почти постоянное содержание в ваграночных газах СО и С0₂.

Правильность анализа ваграночного газа проверяют по формуле:

C0₂+0₂+0.6C0=21 + l,

Где С0₂.0₂ и СО- составляющие ваграночных газов, %.

В горн, расположенный ниже оси фурм, свежие продукты горения топлива практически не поступают, поэтому движение газов отсутствует и реакция восстановления С0₂ углеродом кокса протекает достаточно полно. Соотношение СО/СО₂ соответствует области чистого железа, необходимо непрерывно удалять из вагранки жидкий чугун и шлак, так как при накапливании чугуна и шлака в горне их уровень постоянно меняется, а следовательно, меняются условия восстановления оксидов металла в горне.

1.4 Плавление и перегрев металла в вагранке

Переплавляемый металл, загруженный в вагранку, опускаясь в шахте, последовательно проходит через зоны подогрева, плавления, перегрева и горн, истекает в копильник. В зоне подогрева металл находится в твердом состоянии. Соприкасаясь с ваграночными газами, металл постепенно нагревается от начальной температуры t_н до температуры плавления t_пл. Передача теплоты от ваграночных газов металлу происходит за счет конвекции, так как газы движутся в шахте с достаточно большой скоростью. Передача теплоты излучением практически отсутствует, потому что средняя температура газов не превышает 1000°С в зоне подогрева металл окисляется. Взаимодействует с газом СО₂. Скорость окисления металла увеличивается при повышении температуры нагрева металла.

В зоне плавления поверхностный слой металла начинает оплавляться. Жидкий металл в виде капелек или струек отделяется от куска металла и стекает в низ. Температура металла в зоне плавления остается практически постоянной, а окисление металла увеличивается.

В зоне перегрева температура t_nep металла повышается, а окисление металла приостанавливается, так как в результате контакта жидкого металла с коксом интенсивно протекает реакция восстановления оксидов железа.

В горне вагранки температура поддерживается только за счет теплоты, приносимой жидким металлом и шлаком из зоны перегрева, поэтому температура металла в горне, немного понижается.

В горне протекают реакции:

Fe+C=Fe+CO; Mn+C=Mn+CO;

Si0₂+С =Si+C0₂; С0₂+С=2С0.

В результате чего содержание оксида углерода может достигать 97%. Процесс восстановления оксидов металлов в горне, окислившейся в зонах подогрева, плавления и перегрева, может быть восстановлен.

Стабильные результаты, как по перегреву, так и по его химическому составу, могут быть получены только в том случае, если весь металл и шлак непрерывно удаляются из горна в копильник. Если в горне будет накапливаться металл и шлак, и их уровни будут меняться в процессе плавки, то степень восстановления оксидов металла в горне будет осуществляться не полностью, что вызовет значительные колебания химического состава шлака, а, следовательно, и выплавляемого чугуна.

2.1 Расчет размеров вагранки

Рассчитать основные размеры вагранки по следующим данным: Чугун С4 25. Производительность вагранки 5т/ч.

Температура воздуха 20°С.

Основные размеры вагранки рассчитывают по эмпирическим формулам, в которых отражен опыт их эксплуатации:

1. Диаметр вагранки, м:

d = 1,1 = 1,1 = 1

где п - заданная производительность вагранки;

m_М³- удельная производительность вагранки 6т (м^{2 •} г) (выпуск металла с 1м² площади вагранки в час)

2. Полезная высота вагранки, т.е. расстояние от оси основного ряда фурм до порога загрузочного окна, м.

h₀ = 4,25 = 4,25 = 4,25

3. Общая высота вагранки (без трубы), м.

h _общ = h_o + h₁ + h₂,

где

h₁ - расстояние от оси основного ряда фурм до пода;

h₂ - расстояние от пода до пола цеха, м.

h₁ = 600 мм = 0,6 м

h₂ = 1 м

h _общ = 4,25 + 0,6 + 1 = 5,9 м

4. Диаметр металлической летки

d _м.л. = 1/1

Y - плотность чугуна равна 7,2 т/м²

щ - скорость истечения чугуна - 1 м/с

d _м.л. = 1/1 = 0,03

5. Диаметр шлаковой летки принимают больше диаметра металлической летки на 30 мм, поэтому:

dшл = 30+30 =60 мл.

6. Сечение вагранки в свету:

F = рd²/4 = 3,14 • l²/4 = 0,8

7. Суммарное сечение фурм при Ft = 0,15F:

F₁, = 0,15 •3,14 = 0,47 м²

8.Количество воздуха, подаваемое в вагранку:

V _{в общ}. = V в • 60 • F, м³/л

V_в - удельный расход воздуха = 75 м³

V _{в общ}. = 75 • 60 • 3,14 = 14130 м³/л

или на 1000 кг шихты

V_в = V _{в общ} / (10 •П).= 14130 / (10 • 15) = 94,20 м³

9. Диаметр воздуховодов при скорости воздуха 15 м/с - [щ_в ]:

d_в = 1,1, где

в - температурный коэффициент объемного расширения газов равный 1/273:

t - температура газов в искрогасителе.

d_B = 36005)

1,1 = 0,6 м

2.2 Тепловой баланс вагранки

Баланс составлен на 100 кг шихты.

1. Теплота сгорания кокса, кДж:

W_тепл = m_k • а^р_н,

где

m_k - расход кокса, кг

а^р_н - тепловая способность кокса

W_тепл = 20 • 6620 = 132400 кДж.

2.Теплота, выделяемая при окислении кремния:

W_Si = 29400 • m_Si;

где:

29400 - коэффициент, показывающий величину теплового эффекта реакции горения кремния;

m_Si - количество кремния металла, окисляемого при плавке;

W_Si = 29400 • 0,40 = 11760 кДж.

3.Теплота, выделяемая при окислении марганца, кДж

W мn = 6900 • 0,09 = 621кДж.

4. Теплота, выделяемая при окислении железа:

W_Fe = 4990m_Fe;

W_Fe - 4990 • 5 = 24950 кДж.

5. Теплота, выделяемая при шлакообразовании:

W_шл. = 258m_шл

W_шл = 258 • 2 = 516 кДж.

6. Общая выделяемая теплота:

W_У = W_тепл, + W_Si + WMn + WFe + Wm,;

Wz =132400 + 11760 + 621 + 24950 + 516 = 170247

кДж.

2.3 Расходная часть

1. Расход тепла на расплавление и перегрев металла, кДж:

W_M -- m _M • [C_TMt_пл + С_пл + С_жм (t_M -- t_пл)],

где:

С_тм -удельная теплоемкость металла в твердом состоянии, кДж

m _M - количество жидкого металла, полученное при

плавке 100 кг шихты, кг

С_пл - скрытая теплота плавления металла, кДж

С_жм - удельная теплоемкость металла в жидком

состоянии, кДж

t_M - температура металла на желобе вагранки, С⁰

tпл - температура плавления металла, С⁰

W_M = 94 • [0,75 • 1150+ 210 + 0,88(1380 - 1150)] = 94 • [862,5 + 210 + 202,4] = 119840,6 кДж.

2. Расход тепла на расплавление и перегрев шлака,кДж:

W_шл = m_шл • (1,13t_шл +272),

где:

m_шл - количество жидкого шлака, кг - 6 кг

t_шл - температура шлака, С⁰ - 1380С⁰

W_шл = 6 • (l,13 • 1380 + 272)= 10988,4 кДж.

3. Расход теплоты на разложение известняка, кДж:

W_из = 1620m_из

W_из = 1620 • 6 = 9720 кДж.

4. Расход теплоты на испарение влаги, кДж:

W_вл. = 2500_вл.

где:

m_вл - количество влаги, кг

W_вл = 2500 • 10 = 25000 кДж.

5. Физическая теплота ваграночных газов, кДж:

W_пг = С_пг t_пг V_пг

где:

С_пг - удельная теплоемкость газов при t_пг, кДж

t_пг - температура ваграночных газов при выходе из

шихты вагранки С⁰

V_пг - объем ваграночных газов, м³

W_пг = 1105 • 2,32 • 120 = 278,4 кДж.

Расход теплоты за счет содержания в ваграночных газах СО, кДж:

W_пг . = Q_co • V_co ,

где:

Q_co - теплота сгорания СО, кДж/м³

V_co - содержание СО в ваграночных газах, м³

W _пг = 9• 8,4 = 75,6 кДж.

Общий расход теплоты.

W общ = W _M. + W _шл. + W_вл, + W_пг. + W_из + Wпг;

W общ = 110840,6 +10988,4 + 9720 +25000 + 278,4 +75,6 = 165903 кДж.

Разница между приходной частью и расходной частью баланса идет на потери тепла через кладку и другие, не учтённые потери.

3. Техника безопасности

3.1 Создание безопасных условий труда в металлургии

Основанные принципы создания условий труда:

1. создание более безопасной техники;

2. использование всех средств предохранительной техники;

3. выполнение работ безопасными методами;

4. проведение разъяснительных работ по технике i безопасности.

Положительный результат в борьбе за ликвидацию производственного травматизма можно достичь лишь при комплексном использовании всех имеющихся возможностей, всемерно улучшая и совершенствуя технику и технологию производства, улучшая организацию производства и труда.

3.2 Характеристика основных видов опасностей в черной металлургии

Анализ травматизма в основных металлургических цехах за длительный период времени позволяет установить характер несчастных случаев и причины их возникновения.

Характерным видом опасности в металлургических цехах являются ожоги расплавленным металлом или шлаком. Происходит это из-за соприкосновения шлака или расплавленного металла, а также в следствие обрыва или опрокидывания ковшей.

3.3 Безопасность литейных процессов

Безопасность производственного процесса--это свойство процесса сохранять соответствие требованиям безопасности труда в условиях, установленных нормативно-технической документацией.

Безопасность как литейного, так и термического производственного процесса обеспечивается правильным выбором технологических процессов и производственного оборудования, производственных помещений и исходных материалов, способов их хранения и транспортирования, а также правильным размещением оборудования, установлением функций работающих, их обучением, использованием ими средств защиты. Многообразие и сложность литейных и термических процессов определяют широкий круг факторов, от которых зависит их безопасность. К числу важнейших факторов безопасности относятся:

1. устранение контакта работающих с исходными материалами, заготовками, изделиями, отходами, оказывающими вредное действие;

2. замена операций, связанных с возникновением вредных и опасных производственных факторов:

3. комплексная механизация, автоматизация, применение дистанционного управления технологическими процессами;

4. герметизация оборудования;

5. применение средств коллективной и индивидуальной защиты работающих;

6. рациональная организация труда и отдыха работающих;

7. своевременное получение информации о возникновении производственных опасностей;

8. своевременное удаление и обезвреживание опасных и вредных отходов производства;

9. система контроля и управления технологического процесса, обеспечивающая защиту работающих.

Вследствие многообразия физико-химических параметров литейных и термических процессов, параметров оборудования, изменяющихся в ходе эксплуатации и влияющих на технологические процессы, обеспечение безопасности каждого технологического процесса имеет свою специфику.

Безопасность технологических процессов в литейном производстве достигается соблюдением требований ГОСТ 12.3.027-- 81* «ССБТ. Работы литейные. Требования безопасности», ГОСТ 12.3.024--80 «ССБТ. Изготовление форм стержней из песчано-смоляных смесей. Требования безопасности» и дрБезопасность литейных процессов.

Литейное производство требует переработки большого количества, различных исходных материалов. Для обеспечения безопасности операций по переработке исходных материалов формовочные и шихтовые материалы хранят в закромах, бункерах. При этом должна соблюдаться предельная высота их хранения. Так, для формовочного песка, глины она составляет 10 м, для железной руды, известняка, чушкового чугуна, чугунного и стального лома--4 м. При ручном обслуживании высота закромов и ларей для сыпучих материалов не должна превышать 1,8 м.

При укладке опок, изложниц и слитков регламентируется высота штабеля, ширина проходов между штабелями (не менее 1 м). Например, высота штабеля крупных опок до 2 м, средних и мелких--до 1,5 м, штабеля крупных слитков до 2,5 м, средних--до 2 м, а мелких--до 1,5 м.

Жидкое топливо для отопления пламенных печей хранят в подземных баках. Бункеры для угля рассчитаны на суточный задел, их оборудуют тепловыми датчиками и системой автоматической подачи в бункеры углекислого газа при превышении температуры 60°С для предупреждения самовозгорания.

На все поступающие в литейные цеха шихтовые и формовочные материалы должны быть токсикологические характеристики. Лом разделывают на копровых и скрапоразделочных дворах, в цехах или на участках. Копровые дворы устраивают не менее чем в 100 м от рабочих помещений, они имеют ограждения и знаки безопасности. Загрузка копра механизирована. Разделку лигатур, флюсов и тому подобных материалов, содержащих вредные компоненты, механизируют или автоматизируют. Также механизируют загрузку в тару и взвешивание шихтовых материалов.

Материалы, используемые для приготовления формовочных и стержневых смесей, должны иметь паспорта-характеристики (сертификаты). Новые материалы могут применяться только после согласования с органами государственного санитарного надзора. Управление системой механизированных (автоматизированных) смесеприготовительных отделений должно быть централизовано. Все агрегаты смесеприготовительного отделения связывают сигнализацией с пультом управления. Компоненты смеси загружают в бегуны из бункеров-дозаторов автоматически или механически. Особое внимание необходимо обращать на соблюдение порядка производства работ, связанных со спуском людей в бункеры и другие емкости с сыпучими материалами.

На участках приготовления жидких и холоднотвердеющих смесей и стержней по горячим ящикам необходимо использовать средства индивидуальной защиты (очки, респираторы, резиновые перчатки и обувь). Эта участки оборудуют приточновытяжнои вентиляцией, пожарной сигнализацией и средствами пожаротушения. Для отбора проб на смесеприготовительном оборудовании применяют специальное механическое устройство; очистка смесеприготовительного оборудования осуществляется автоматически действующими устройствами.

Модели окрашивают на специально оборудованных участках. В местах работы с легко воспламеняющимися жидкостями устанавливают соответствующие знаки безопасности. Окрасочные работы производят с соблюдением мер, предупреждающих взрывы и пожары в технологических установках и производственных помещениях. Кроме того, должны обеспечиваться меры нейтрализации и уборки пролитых материалов.

Формовочную смесь подают через бункер. Рабочие места, на которых изготовляют формы и стержни, снабжают уборочными решетками для приема и удаления просыпи формовочной смеси. Переворачивают тяжелые опоки, поднятые краном, с помощью балансиров с роликами. Безопасность процесса изготовления форм и стержней достигается оснащением формовочных и стержневых машин блокировками, исключающими попадание работающих в опасную зону машин. Операции кантовки стержневых ящиков массой более 6 кг, извлечения стержней из ящиков с высокой температурой нагрев? механизируют. На установках для изготовления стержней и форм устраивают отсос вредных газов и паров. Рабочие столы для изготовления оболочковых форм и стержней оснащают наклонными панелями для отсасывания загрязненного воздуха по ширине рабочего места.

Безопасность работ на пескометах обеспечивается управлением с выносного пульта, оснащением пескометов блокировками ограничения передвижения, звуковой сигнализацией.

Поверхности стержневых ящиков, моделей, стержней очищают с помощью пылеотсасьгвающих устройств. Сушат и охлаждают высушенные формы и стержни способами, исключающими выделение в рабочую зону газов, пыли и теплоты. Очистку плит формовочных машин от формовочной смеси механизируют и автоматизируют с локализацией пылеудаления.

Плотность собранной формы должна исключать выход металла по ее размеру. Глубина просушки форм должна быть такой, чтобы исключались «вскипы» металла и его выброс из формы. Литниковые системы отливок, установленные в формы, должны легко удаляться ручным механизированным инструментом или огневой резкой.

Безопасность процесса плавки металла достигается за счет следующих мероприятий:

· в вагранках--механизированной загрузки шихты в вагранки и бадьи; соблюдения порядка прожиганих летки в вагранке с применением кислорода, механизированного транспортирования шлака от вагранок;

· в пламенных печах--механизированной подачи легковоспламеняющейся жидкости в расходные баки; вентилирования воздуховодов и камеры печи перед розжигом газовых горелок; загрузки только сухих шихтовых материалов; спуска шлака в ковши или коробки, заправки подины и откосов печей заправочными машинами, регулирования теплового режима печей с пульта управления,

· в электропечах--механизированной завалки шихты в электропечи; дистанционного или автоматического управления плавкой; снятия напряжения с нагревательных элементов при загрузке шихты; введения присадок, скачивания шлака, отбора проб; включения и выключения напряжения при поднятых электродах; использования грузоподъемного сооружения для смены электродов; снятия напряжения при проведении работ на электродах или вблизи от них.

Безопасность работ при заливке форм достигается путем механизации чранспортирования расплавленного металла, ограничения массы переносимого вручную металла (не более 15 кг на одного работающего); заполнения ковшей и тиглей металлом не более чем на 0,88 их внутренней высоты.

Для разливки металла разрешается использовать ковши с предварительно проверенными исправными поворотными механизмами и стопорными устройствами, тщательно просушенные и подогретые. Разливают металл с использованием электромиксеров и заливочных установок с индукционным подогревом при отключенном токе. Заливка форм на литеи ном кбйвёигрг цгпжта ~6ъ™гъ механизирована или автоматизирована. Шлак и остатки металла сливают из ковшей по окончании заливки в сухие изложницы.

Работы по выбивке, транспортированию отливок и выбитой смеси механизируют или автоматизируют. Участки выбивки оборудуют местной пылегазоотсасывающей вентиляцией, а решетки с накатными укрытиями--душирующими устройствами. Работу выбивных решеток блокируют с работой вытяжной вентиляции и конвейеров для уборки выбитой смеси и отливок. Выбивают отливки из форм после окончания процесса кристаллизации металла в форме.

Отливки, сходящие с конвейера, должны иметь температуру не выше 70°С, у вибрационных станков для выбивки стержней устанавливают местные вентиляционные отсосы, участки автоматической выбивки отливок из опок заключают в вентиляционное укрытие. Безопасность работ в гидроочистных камерах достигается расположением места оператора вне камеры, оборудованием камер местным отсосом, блокировками дверей камер с работой гидромонитора. В электрогидроустановках для обеспечения безопасности выбивных работ применяют экранирование от электромагнитного излучения, электромагнитные блокировки дверей и батареи конденсаторов, а также меры защиты от шума, вибрации и вредных газов.

Крепление отливок на подвесных конвейерах должно исключать их падение, зону действия конвейера ограждают. Зону остывания отливок ограждают и снабжают знаками безопасности. Обдувка отливок сжатым воздухом допускается только при наличии пылеотсасывагощих установок или в укрытиях.

Крупные отливки обрубают на решетчатом полу. При этом вытяжное устройство устанавливают под решеткой, а подают воздух в верхнюю часть помещения.. Высота ограждений должна быть не менее 2,5 м от пола. Для защиты от вибрации рубильные молотки снабжают виброгасящими устройствами, а для защиты от шума применяют наушники.

Безопасность отдельных видов литейных работ достигается путем проведения специальных мероприятий. При литье под давлением перед каждой запрессовкой металла очищают пресс-формы от посторонних включений, реле времени настраивают на время, достаточное для кристаллизации отливки; при обслуживании пресс- форм машины отключают; применяют устройства, исключающие пролив металла при выдаче доз; устанавливают металлические щиты высотой не менее 2 м между печью и машиной, между соседними машинами; экранируют машины от проезда, по которому транспортируется расплавленный металл.

При литье в кокиль перед заливкой подогревают металлические формы и стержни; очищают полуформы от посторонних включений и смазывают их с помощью приспособлении, исключающих нахождение рук в опасной зоне; устанавливают аппаратуру, обеспечивающую технологическую выдержку отливки в кокиле.

При изготовлении отливок центробежным способом используют механизированную заливку металла в формы; перед заливкой металла проверяют работу машины на холостом ходу;

производят балансировку формы, удаляют отливки механизированным способом.

При изготовлении отливок по выплавляемым моделям выделяют изолированное помещение для приготовления модельного состава; не допускают применения в расплавляемых моделях хлорированного нафталина; оборудуют столы для приготовления модельного состава вытяжными шкафами; транспортируют расплавленный модельный состав в герметичных емкостях, подогревают тигли с расплавленным модельным составом в ванне с подогреваемой водой; наносят огнеупорный состав на модельные блоки механизированным способом; исключают попадание паров аммиака в рабочее помещение при сушке моделей в среде аммиака; размалывают и просеивают кварцевый Песок в отдельном помещении; механизируют загрузку-выгрузку форм в прокалочные печи, выбивку форм.

Работы по обслуживанию плавильных агрегатов производятся в условиях действия опасных и вредных производственных факторов, поэтому должны применяться меры защиты от действия конвективной и лучистой теплоты, вредных газов. Взрывобезопасность работ при пуске вагранки достигается открытием фурменных заслонок. При внезапном прекращении дутья следует немедленно закрыть шибер подводящего воздухопровода и открыть фурменные заслонки, чтобы газ не проник в воздуховоды и не образовалась взрывоопасная смесь.

В процессе плавки причинами появления опасности могут быть:

· плохая подготовка шихты, неисправность футеровки, вызывающая зависание шихты;

· неправильная набивка лещади (сухая или неплотная набив ка). плохой ремонт или недостаточная толщина кладки может быть причиной прорыва металла через лещадь или между копильником и вагранкой;

· набивка лещади глинистой смесью, затрудняющая пробивание, лещади;

· некачественная кладка футеровки, неравномерное распределение дутья по формам, избыток легкоплавких флюсов сопровождаются прогаром футеровки.

Безопасность процесса плавки в электрических печах определяется параметрами работы электромеханического оборудования, а также физико-химическими параметрами шихты, плавки и разливки. Причинами отклонения параметров безопасности процесса плавки могут быть: плохое горение дуги под одним из электродов; застревание электрода в охладительном кольце; произвольное перемещение электрода вверх или вниз; исчезновение напряжения в одной из фаз; повреждение трансформатора тока; образование конденсата металла в вакуумных печах. Для устранения их опасностей следует на некоторое время увеличить задания нагрузки на регуляторе электрода, под которым плохо горит дуга, подложить под него кокс; отключить печь и устранить застревание электрода в охладительном кольце; отключить фазу, в которой происходило произвольное перемещение электрода, с помощью кнопки «Стоп» электромагнитного усилителя фазы. Проверка отсутствия замыкания на землю трубок электродных колец и проверка изоляции рукавов электрододержателя позволяют выявить причины исчезновения напряжения на одной из фаз, отключения печи. Снижение пироформности конденсата вакуумной индукционной печи достигается за счет замены раскислителей (магний и кальций заменяют цирконием и лантаном)

Список используемой литературы

1. Общая металлургия. Кузьмин Б.А., Гелищев Е.В. «Металлургия», 1976

2. Металлургические печи. Криващин В.А., Молчанов Н.Г., «Металлургия», 1969

3. Металлургия черных металлов. Коротич В.И., Братчиков С.Г., «Металлургия, 1987»

4. Технология литейного производства. Титов Н.Д., Степанов Ю.А. «Машиностроение», 1978

Размещено на Allbest