Денисов Сергей Михайлович, генеральный директор ООО «ЭМИР»
Разновидности используемых в сталеплавлении печей и способы обеспечить необходимый уровень промышленной безопасности при их использовании
В статье подробно описаны наиболее востребованные виды печей, используемых в сталеплавлении, указаны их основные особенности, а также описывается промышленная безопасность на объектах металлургии.
Производство стали в современном мире невозможно без такого технологического процесса как сталеплавление, который происходит в специально создаваемых плавильных печах. В качестве основного материала используется лом или чугун. Нельзя не сказать, что производство стали в цикле черной металлургии это второе звено по важности.
Сегодня используют для плавки разные печи, среди них можно выделить:
Каждая из них имеет свои особенности, если рассматривать со стороны технологического процесса и обеспечения промышленной безопасностью. Правда, есть и общие требования, которые необходимо соблюдать независимо от используемого оборудования:
На сталийном производстве меры по обеспечению необходимого уровня промышленной безопасности осуществляются и планируются в соответствии со следующими нормативными документами:
Необходимо рассматривать каждый вид промышленной печи для сталеплавления в отдельности, если необходимо разобраться более подробно в требованиях, предъявляемых промышленной безопасностью к вопросу их использования.
Самыми первыми на производстве появились мартеновские печи, поэтому и рассматривать их будем первыми. Изобретение появилось в 1864 году, а ее название пошло от изобретателя, который придумал конструкцию, а именно Пьера Эмиля Мартена. Это инженер сумел создать оборудование, способное переплавить чугун и лом в конечный материал высокого качества.
На сегодняшний день существует несколько печей данного типа, их мы разместили в следующей таблице с описанием пространства необходимого для установки.
Несмотря на полезность изобретения, такие печи не лишены недостатков, к примеру они не обладают совершенной системой очистки выбросов. Двор и помещение доменной печи постоянно сильно запыляются, особенно в момент выгруза материала. Конечно, эти негативные факторы никак не оказали влияние на их популярность и до сих пор в них изготавливается до 50% конечного продукта – стали.
Больше всего пылеведеления происходит в момент использования печи, при плавлении продукта и продувки ванны кислородом. Как говорят специалисты, главная проблема состоит в том, что при высокой температуре металл испаряется, а затем окисляется с конденсацией внутри печи. На некоторых производствах, специально стараются рассредоточить подачу кислорода, что дает возможность снизить уровень пыли, используют шестисопловые фурмы, где наклон сопла составляет 30 градусов.
В правилах промышленной безопасности свои требования на счет очистительных сооружений, которыми должны быть оборудованы печи этого типа. Более того, для увеличения уровня безопасности было решено более тщательно продумать конструкцию агрегата, сегодня в его составе:
Наверху имеется пять завалочных окон, на задней стенке желоба и сталевыпускное отверстие. Чтобы более обезопасить работников, внизу рабочее пространство оборудовано поддоном, ограничивающим его, а по бокам имеются поперечные и продольные откосы. Верхняя защита – свод.
Работает печь за счет подачи во внутреннее пространство тепла и передачи его материалу, подвергающемуся обработке. От того, в каком количестве подается тепло, будет зависеть скорость плавления и в целом качество работы печи. Чтобы усовершенствовать такой агрегат необходимо сделать так, чтобы создать максимально благоприятные условия для большей передачи этого самого тепла материалу.
Когда происходит плавка, внутрь печи подается топливо, имеющийся факел нагревает шихт и кладку. Если мы будет использовать при расчетах формулу Стефана-Больцмана, то количество тепла Q, которое передается шихте излучением, составит:
Q = δεп [(Тгор/100)4 - (Тхол/100)4],
где δ — коэффициент, учитывающий оптические свойства кладки и форму рабочего пространства;
εп — степень черноты пламени;
Тгор и Тхол — температуры факела (горячего) и шихты (холодной), К.
При более подробном рассмотрении вопроса передачи и образования тепла материалу оказывается, что теплообмен, который происходит между пространством в печи и его поверхностью имеет вид следующего уравнения:
Qm – тепловой поток, передаваемый металлу, ккал/час;
Eпр – приведенная степень черноты пламени, кладки, металла;
С0 – 4,96 – коэффициент излучения абсолютно черного тела, ккал/м2 час. град;
Tn – температура печи, °К;
Tm – температура поверхности металла, °К;
Fm – поверхность металла (ванны), м2.
Из выше расписанного уравнения следует, что данная величина зависит не только от того, какова разница в температуре, но и площади поверхности теплообмена и черноты пламени.
Особое внимание уделяется организации труда на производстве, где используются мартеновские печи, а также соблюдению правил промышленной безопасности. На практике, после проведенных проверок, было выяснено, что среди основных причин ЧС оказалось отсутствие правильной организации трудового процесса. Именно качество рабочего пространства и рабочее место во многом влияют на безопасность обслуживающего персонала, вот почему контролирующие органы стали уделять много внимания этому вопросу. Среди основных мероприятий выделили:
На каждом предприятии, где используются печи этого типа, должна быть структура, обеспечивающая соблюдение правил промышленной безопасности. В ее обязанности входит контроль над регулярным проведением мероприятий по ремонту, обслуживанию оборудования, аттестации персонала и так далее.
Важно уделять внимание уровню технического прогресса, переоборудовать, совершенствовать как само оборудование, так и технологический процесс, связанный с использованием печей. Насколько это возможно необходимо механизировать и автоматизировать рабочий процесс, чтобы сотрудники имели возможность управлять им с пульта.
Второй вид печей, который используется в сталеварении – электродуговые, действие которых основано на отражении лучистого тепла. Посредством использования торцовых отверстий электроды подаются в печь.
Есть несколько особенностей, которые сопровождают эксплуатацию этого типа печей. Главная состоит в том, что весь процесс можно разделить на 3 этапа:
Мы можем использовать в качестве примера печь модели ДМ-05, с указанием в следующей таблице ее технических характеристик.
| Технические показатели | Имеющиеся значения |
| Предел емкости по шихте, м3 | 0,1 |
| Одна загрузка, кг | 250 |
|
Главные размеры:
длина корпуса, мм диаметр корпуса, мм длина рабочей зоны, мм диаметр рабочей зоны, мм |
1150 1200 750 720 |
|
Вес:
без футеровки, кг общая, кг |
550 2700 |
| Самая большая температура, | 1600 |
| Материал футеровки | магнезит |
| Самая большая мощность трансформатора ЭОМК600/10, кВт | 400 |
| Напряжение на электродах, В | 100 |
| Мощность двигателя поворота печи, кВт | 3 |
| Мощность двигателя подачи электрода, кВт | 1,1 |
| Максимальный ток, А | 6000 |
| Охлаждение электрододержателей | Оборотное водоснабжение |
| Температура оборотной воды, | 16-28 |
| Давление оборотной воды не менее, кПа | 10 |
| Расход оборотной воды, л/мин | 40-50 |
В конструкции печи присутствует:
Поворот печи осуществляется за счет редуктора и электродвигателя, полный процесс управления происходит с дистанционного пульта. По правилам промышленной безопасности имеется возможность аварийного отключения, которое также активируется удаленно. В момент возникновения аварийной ситуации печь отключается и оборудование поворачивается из помещения, где происходит электродуговая плавка.
Увеличение безопасности возможно за счет установки на такие печи регистрирующих приборов, среди них Диск-250, который контролирует потребляемую энергию, а также ЛР-64-02 фиксирующий температуру масла. Кроме того устанавливаются сигнальные лампы, активирующиеся при перегреве трансформатора.
При увеличении допустимого уровня тока, составляющего максимум 6000 А, срабатывает в автоматическом режиме реле и трансформатор моментально отключается.
В списке увеличивающих уровень промышленной безопасности агрегатов находится система блокировки, препятствующая прохождению персонала под напряжением. Такую блокировку устанавливают на следующие агрегаты:
Печь моментально перестает работать, как только срабатывает система блокировки.
Запрещено правилами промышленной безопасности в момент использования печи следующие действия:
При обеспечении мероприятий промышленной безопасности в момент эксплуатации электродугового оборудования необходимо много внимания уделять техническому обслуживанию.
Под техническим обслуживанием понимают:
Техническое обслуживание производится по графику, который утверждается на предприятии техническим директором. Все осмотры производят в соответствии с этим документом.
Все оборудование, у которого нормативный срок вышел, для последующего использования подлежат промышленной экспертизе.
Много внимания должно уделяться следующим моментам:
Именно снижение уровня опасности выше указанных факторов помогает значительно увеличить уровень промышленной безопасности на производстве, где используют электродуговые печи.
Для большей безопасности сотрудников на производстве должны присутствовать такие средства защиты как:
Если говорить конкретно об индивидуальных защитных средствах, то это:
Основное требование к сотрудникам цехов сталелитейного производства – строгое соблюдение всех должностных инструкций. В них обязательно указывается, что печь можно вводить в эксплуатацию только в исправном состоянии, при наличии специальной одежды на человеке, с защитой слуха, зрения и органов дыхания.
Запрещено по правилам промышленной безопасности загромождать на производстве проезды и проходы. На территории должен действовать строгий пропускной режим, исключающий проникновение на предприятие людей, не участвующих в производственном процессе.
При включении и наращивании электродов действия обязательно проводятся с использованием под ногами резинового коврика, а перед запуском оборудования проверяется расстояние между электродами. Как указано в правилах безопасности, оно должно составлять не меньше 8 сантиметров.
Только после полной кристаллизации расплава можно производить загрузку печи. Нельзя во время загрузки стоять сбоку от горловины загрузочной системы, а слив запрещено производить пока человек не отойдет от печи на безопасное расстояние.
Последний вид печей, используемый в сталеварении – индукционные. Их работа основана на использовании электромагнитного поля. У такого оборудования есть немало преимуществ:
Как и в любом другом случае, эксплуатация оборудования сопровождается соблюдением правил промышленной безопасности:
Список литературы:
