Бобров В.Ю. "Виды печей используемых в сталеплавлении и обеспечение правил безопасности при их использовании"

Бобров Вячеслав Юрьевич, директор ООО «Ростэкс»

Виды печей используемых в сталеплавлении и обеспечение правил безопасности при их использовании.

Сталеплавильное производство давно используется как процесс получения стали из чугуна или лома в плавильных агрегатах. В общепроизводственном цикле черной металлургии сталеплавильное производство является вторым по важности звеном.

Для плавки на разных предприятиях используют разные печи, в том числе:

• Мартеновские.
• Электродуговые.
• Индукционные тигельные.

Эксплуатация каждого оборудования предусматривает соблюдение разных этапов техники безопасности, но есть и общие для любого сталеплавильного производства мероприятия:

• Использование печей строго в соответствии с инструкцией по эксплуатации.
• Наличие у персонала необходимых знаний.
• Использование персоналом средств личной защиты.
• Запрет на использование неисправного оборудования.
• Отключение печей при первом признаке поломки.

Любое производство стали осуществляет свою работу, в том числе и организует мероприятия по промышленной безопасности на основе нескольких нормативных актов:

• ФЗ 116. [1]
• ПБ 11-552-03. [2]
• Приказ № 520 от 26 ноября 2012 года. [3]
• ПБ 11-267-99. [5]
• ГОСТ 27729-88. [4]

Чтобы более подробно разобраться в вопросе функционирования каждой печи и требованиях промышленной безопасности стоит рассмотреть каждый вид в отдельности.

Первыми стали использовать мартеновские печи в металлургии, поэтому им и отдаем пальму первенства для ознакомления с особенностями эксплуатации.

Мартеновская печь была изобретена и введена в эксплуатацию впервые в 1864 году. Свое название она получила от фамилии своего создателя Пьера Эмиля Мартена, французского инженера, которому удалось создать печь, способную перерабатывать чугун и стальной лом в материал высокого качества.

Можно выделить несколько типов печей этого вида, которые разместим в таблице с указанием рабочего пространства для их установки.

Основная проблема, которая возникает при использовании этого вида печей – отсутствие эффективной системы очистки выбросов. Более того, источником сильного пылевыделения является рудный двор, помещения доменной печи. Пыль выделяется в большом количестве во время выгрузки материала. Но даже такие негативные факторы не повлияли на популярность мартеновских печей, в них производится до 50% стали на современном рынке.

Максимальное пылевыделение в момент эксплуатации печей происходит в момент плавления при продувке ванны кислородом. Инженеры считают, что основная причина выделения такого количества пыли – испарение металла в местах высокой температуры и последующее окисление с конденсацией в печи.  Чтобы уменьшить количество пыли стараются рассредоточить подачу кислорода и используют шестисопловые фурмы с наклоном сопла на 30 градусов.

Промышленная безопасность предусматривается свои требования относительно очистительных сооружений для этого типа печей. Кроме этого, была тщательно продумана конструкция оборудования, чтобы обеспечить максимальную безопасность в момент использования печи. В конструкции имеется:

• Свод.
• Правая и левая головка.
• Система шиберных затворов.
• Дымовая труба.

В верхней части есть пять завалочных окон, а со стороны задней стенки сталевыпускное отверстие и желоба. Для большей безопасности снизу рабочее пространство ограничено поддоном, а с боков продольными и поперечными откосами. Сверху в качестве защиты выступает свод.

Работа печи основана на подаче в пространство для плавления необходимого количества тепла и передача его обрабатываемому материалу. От интенсивности тепла будет зависеть скорость плавления и качество работы агрегата в целом. Усовершенствование конструкции печи, ее производственного процесса в первую очередь направлено на создание необходимых условий для максимальной передачи тепла.

Во время плавки в печь подается топливо, факел нагревает кладку и шихт. Если использовать формулу Стефана-Больцмана, то количество тепла Q, передаваемого шихте излучением, составляет:

Q = δε_п [(Т_гор/100)⁴ - (Т_хол/100)⁴],

где δ — коэффициент, учитывающий оптические свойства кладки и форму рабочего пространства;

ε_п — степень черноты пламени;

Т_гор и Т_хол — температуры факела (горячего) и шихты (холодной), К.

Если более подробно разобраться в вопросах образования и передачи тепла внутри печи обрабатываемому материалу, то теплообмен между поверхностью материала и рабочим пространством в печи может иметь вид следующего уравнения:

                       T_n                 T_m

Q_m=E_прС₀[(_____)⁴ – (______)⁴]F_m, где

                      100             100

Q_m – тепловой поток, передаваемый металлу, ккал/час;

E_пр – приведенная степень черноты пламени, кладки, металла;

С₀ – 4,96 – коэффициент излучения абсолютно черного тела, ккал/м2 час. град4;

T_n – температура печи, °К;

T_m – температура поверхности металла, °К;

F_m – поверхность металла (ванны), м2.

Из представленного уравнения следует, что величина может зависеть не только от разности в температуре, но и поверхности теплообмена, а также степени черноты пламени.

Что касается организации труда на производстве, где используют мартеновские печи и промышленной безопасности, то им уделяют особое внимание. Как показали проверки, недостаток в организации трудового процесса становится причиной несчастных случаев во время работы. Было выявлено, что качество рабочего места во многом влияет на безопасность сотрудника, поэтому важно организовывать на предприятиях мероприятия по качественной организации рабочего пространства, а именно:

• Хорошее освещение.
• Наличие дополнительного оборудования и инструментов.
• Наличие под рукой всегда средств индивидуальной защиты.
• Автоматизация некоторых процессов.
• Обеспечение исправности в работе оборудования.
• Систематический контроль над качеством выполняемой работы.

На предприятиях, структурой по обеспечению должного уровня промышленной безопасности должны проводиться мероприятия по периодичности обслуживания оборудования, аттестации сотрудников, ремонтным работам и так далее.

Кроме всего прочего, важно увеличивать уровень технического прогресса, использовать более совершенное оборудование, механизировать и автоматизировать как можно больше процессов производства, то есть добиваться того, чтобы человек выполнял минимум операций и то, только сидя за пультом управления.

Второй рассматриваемый нами вид печей, используемых в сталеварении – электродуговое оборудование, работа которого основана на отражении лучистого тепла. Подаются электроды в печи посредством торцовых отверстий.

Особенность работы этой печи состоит в том, что процесс проходит в три этапа:

• Плавление шихты.
• Окисление.
• Восстановление.

В качестве примера можно использовать электродуговую печь ДМ-05, чьи технические характеристики указаны в следующей таблице.

Конструкция печи представляет собой сложный механизм, состоящий из:

• Корпуса.
• Сливной горловины.
• Опорные ролики.
• Упорные ободья.

Поворачивается печь за счет электродвигателя и редуктора, весь процесс управления осуществляется с пульта дистанционного управления.

Промышленной безопасностью предусмотрено аварийное отключение печи, которое вынесено на пульт. Если возникнет аварийная ситуация можно будет выключить работу оборудования или повернуть его непосредственно из помещения электродуговой плавки.

Для большей безопасности имеются на производстве, где установлены такие печи регистрирующие приборы, в том числе Диск-250, для контроля потребляемой энергии, ЛР-64-02 для фиксирования температуры масла. Тут же имеются сигнальные лампы, которые активируются при перегреве трансформатора.

Если превышается допустимый уровень тока в 6000А, моментально срабатывает реле, и трансформатор выключатся.

Кроме всего указанного, гарантирует безопасность эксплуатации печи система блокировки, которая препятствует попаданию персонала под напряжение. Блокировка установлена на:

• Открывание защитных кожухов электродержателей.
• Открывание дверей ограждающих токопроводящие шины.
• Ограничение движения каретки электрода в автоматическом режиме.

Как только срабатывает система блокировки, печь перестает работать.

По правилам промышленной безопасности запрещено во время эксплуатации печи:

• Загружать в расплавленный метал влажный шлак или шихту.
• Оставлять работающую печь без присмотра сотрудника.
• Эксплуатировать оборудование без масла в редукторе.
• Включать печь путем разрыва цепи блокировок.
• Использовать печь при наличии неисправной блокировочной системы и контрольно-регулирующей аппаратуре.
• Использовать печь при неисправной системе вентиляции, нарушении в работе заземляющих устройств, при наличии не плотностей и выбивании газа в рабочее пространство.
• Использовать оборудование при отсутствии воды в системе охлаждения.
• Включать печь при наличии видимых дефектов корпуса или ободьев.

В процессе обеспечения мероприятий по промышленной безопасности во время использования электродуговых печей важно обращать внимание на техническое обслуживание.

В техническое обслуживание входит:

• Ежемесячный осмотр.
• Ежедневный осмотр: силовой аппаратуры, трансформатора, блокировочной системы и других устройств.
• Осмотр резьбовых соединений, силовых кабелей, муфт, предохранительных штифтов.

График технического обслуживания обязательно утверждается техническим директором на предприятии. Осмотры проводятся в соответствии с графиком.

Печи, которые отработали свой нормативный срок, обязательно подлежат экспертизе промышленной безопасности.

Особое значение уделяется следующим вредным факторам:

• Подвижные части механизма печи.
• Загазованность рабочего пространства и появление большого количества пыли.
• Температура поверхности оборудования.
• Уровень шума.
• Возможность удара током, если случится замыкание электрической цепи.

Промышленная безопасность на производстве сталеплавления, где используются электродуговые печи, направлена в первую очередь на снижение опасности выше указанных факторов.

На производстве обязательно должны присутствовать следующие средства защиты:

• Вытяжная система вентиляции.
• Ограждения от токоведущих частей оборудования.
• Блокировочные устройства.
• Защитные экраны.
• Световая и звуковая сигнализация, вместе с цветовой окраской.

В качестве индивидуальных средств защиты можно выделить:

• Каска.
• Щиток.
• Наушники.
• Спецодежда.
• Респиратор.

В качестве основных требований безопасности, которые предъявляются к сотрудникам сталелитейного производства можно выделить строгое соблюдение инструкции. В инструкции сказано, что использовать печь можно только в исправном состоянии, исключительно в спецодежде, с защитой органов дыхания, служа и зрения.

Во время производственного процесса запрещается загромождать проходы и проезды, а на территорию строго запрещено допускать лиц, которые не участвуют в технологическом процессе.

Во время включения и наращивания электродов все действия проводятся исключительно на резиновом коврике, перед включением печи стоит проверить зазор между электродами. По правилам безопасности он должен составлять не менее 80 миллиметров.

Загрузка печи осуществляется только после полной кристаллизации расплава. Запрещено во время загрузки находиться сбоку от загрузочной горловины, а слив печи происходит только после того, как человек отходит на безопасное расстояние.

Третий и последний вид печей – индукционные, в основе работы которых лежит использование электромагнитного поля. Среди основных преимуществ этого вида оборудования можно выделить:

• Быстрое плавление материала.
• Возможность создания в печи любой атмосферы.
• Высокая производительность.
• Возможность полного слива.
• Простота и удобство в использовании.
• Высокий уровень гигиеничности.

Во время эксплуатации печи необходимо соблюдать строгие правила промышленной безопасности, а именно:

• Допускать к оборудованию только специалистов прошедших аттестацию и усвоивших безопасные приемы труда.
• Персонал полностью одетый в спецодежду с рабочим инструментарием.
• Добавлять шихту можно только в подогретом состоянии, без влаги.
• Разливается металл только в прокаленное оборудование.
• Если будет выявлено покраснение некоторых участков защитного кожуха, необходимо освободить печь от металла и выключить оборудование в соответствии с имеющейся инструкцией к эксплуатации.

Список литературы:

1. ФЗ № 116
2. Приказ № 520 от 26 ноября 2012 года  ”Об утверждении требований к аттестации организаций на проведение работ в области промышленной безопасности”.
3. ПБ 11-267-99 «Правила безопасности в сталеплавильном производстве».
4. ПБ 11-552-03 «Правила безопасности в сталеплавильном производстве».
5. ГОСТ 27729-88 «Печи дуговые сталеплавильные. Нормативы расхода энергии».