Охрана труда и БЖД

        В прокатном производстве для нагрева слитков и заготовок перед прокаткой и для термической обработки полупродукта и готовой продукции применяют различные типы нагревательных устройств.
        Для нагрева крупных слитков перед прокаткой на блюминге или слябинге применяют нагревательные колодцы.
        По конструкции нагревательные колодцы можно разделить на регенеративные, рекуперативные с отоплением из центра подины и с одной верхней горелкой и электроколодцы, причем электроколодцы применяются редко.
        Каждая группа регенеративных колодцев состоит из четырех камер емкостью по 6—8 слитков каждая. Колодцы отапливают доменным газом или смесью доменного и коксового газов. Существенными недостатками таких колодцев являются сложность обслуживания и неравномерный нагрев слитков, возможно оплавление слитков.
        Механическое оборудование регенеративных колодцев очень громоздкое, что увеличивает опасные зоны. На новых блюмингах и слябингах регенеративные колодцы отсутствуют [11].
        Более совершенную конструкцию имеют рекуперативные колодцы (рис. 2). В этих колодцах пламя горелки, расположенной в центре подины, направлено вверх, ударяясь о крышку, растекается по ее поверхности и омывает слитки сверху вниз, после чего дымовые газы проходят через каналы в нижней части двух боковых стен и керамические рекуператоры, расположенные с обеих сторон каждой камеры. В рекуперативных нагревательных колодцах новой конструкции горелку располагают в верхней части камеры с одной стороны, продукты сгорания удаляют также с одной стороны внизу.         Каждая группа колодцев может состоять из двух, трех или четырех камер садкой по 10—20 слитков.
        В настоящее время рекуперативные колодцы строят с подогревом воздуха и газа. Воздух нагревается в керамическом рекуператоре, а газ — в металлическом трубчатом рекуператоре, установленном за керамическим. Температура подогрева воздуха может достигать 800— 850°С, а газа 300—350°С.
        Рекуперативные колодцы по сравнению с регенеративными более просты и компактны. В этих колодцах достигается большая равномерность нагрева слитков. Весьма редки случаи их оплавления и пережога. Колодцы хорошо работают не только на газообразном, но и на жидком топливе. Благодаря полной автоматизации облегчается управление процессом нагрева и достигается большая безопасность при обслуживании.

        Применяемые на заводах системы автоматизации нагревательных колодцев, помимо контроля и регулирования температуры в колодцах, рекуператорах и регенераторах, регулируют соотношение количества топлива и воздуха, давление газов в колодце, отключение газа при открывании крышки колодца и положение .перекидных клапанов, что облегчает условия труда, снижает вероятность аварии и выбросы продуктов сгорания в атмосферу цеха.
        Для нагрева крупных плоских слитков применяют печи с выдвижным подом.
        Методические печи (двух-, трех- и многозонные) с противоточным движением металла и продуктов сгорания с использованием тепла в рекуператорах применяют для нагрева сортовой заготовки, слябов и небольших слитков. Передвижение металла в методических печах производится при помощи толкателя. В старых цехах для нагрева слитков и заготовок применяют еще долевые печи с наклонным подом и кантовкой металла через окна.
        В методических печах значительно улучшено качество нагрева металла вследствие равномерного распределения температур по зонам и автоматического регулирования соотношения топлива и воздуха. Печи более просты в эксплуатации и менее взрывоопасны.
        Располагаются эти печи так, чтобы обеспечить нормальный приток свежего воздуха к каждой печи. На печах, оборудованных инжекционными горелками, подвальное пространство постоянно вентилируется воздухом, идущим на сгорание. В пространстве под печью непрерывно происходит интенсивный воздухообмен (рис. 3).
        Для нагревательных печей, расположенных параллельно друг другу, установлено следующее расстояние между стенками: для печей с боковой выдачей металла— не менее 10 м, а для печей с торцовой выдачей металла— не менее 6 м. В случае расположения двух печей на одной оси расстояние между ними должно быть при отоплении твердым топливом — не менее 7 м, между фронтами топок при отоплении газообразным и жидким топливом — не менее 3 м между горелками, а для двух' рядных или печей с широким подом — не менее 4 м.

        Ряд принципиальных преимуществ по сравнению с методическими печами имеют печи с шагающим подом, в которых можно нагревать заготовки любых сечений и длин [1].

        В современных трубопрокатных цехах применяют кольцевые печи. Эти печи имеют вращающийся под, отличаются хорошими условиями нагрева и высокой степенью механизации и автоматизации.
        Секционные печи состоят из ряда небольших секций (часто съемных) и применяются для скоростного нагрева и термической обработки заготовок, труб и штанг и других изделий.
        На рис. 4 показана схема автоматического регулирования рекуперативных колодцев. Камера рекуперативных колодцев имеет одну Газовую горелку 1 в Центре Подины; воздух подогревается а керамическом рекуператоре 2, а газ — в металлическом рекуператоре 3. Газовый клапан управляется регулятором температуры, состоящим из термопары 4, установленной сбоку колодца электронного потенциометра 5 и регулятора 6, воздействующего на клапан 7. Регулирование соотношения газа и воздуха производится расходомерами 8 и гидравлическим регулятором 9, получающим импульсы давлений от измерительных диафрагм 10 и И на газо- и воздухопроводе; регулятор воздействует на воздушный клапан 12. Постоянное давление газов в колодце поддерживается регулятором 13 с напорометром 14, получающим отбор давления в стенке 15 камеры и воздействующим на механизм 16 поворота дымового клапана 17.
        При открывании крышки колодца происходит автоматическое отключение газа при помощи импульса от конечного выключателя подъемного механизма напольного крышечного крана; импульс передается через привод 18 клапану 19. Сигнализатор падения давления воздуха 20 подключен к вентилятору 21. Температуру подогретого газа измеряют термопарой 22 с милливольтметром 23, а температуру газового рекуператора — термопарой 24 с милливольтметром 25. Переход от автоматического управления на ручное управление производится кнопкой 26.
        Отопление нагревательных устройств обычно производится смесью доменного и коксового газов либо природным газом.
        Газовое отопление устраняет ряд опасных моментов, по сравнению с применением твердого или жидкого топлива (доставка и загрузка топлива, обслуживание и чистка топки, уборка золы и т. п.). Но при газовом отоплении необходимо учитывать отравляющие свойства газа и возможность образования взрывчатых смесей газа с воздухом [11].
        Доменный и генераторный газы содержат большое количество окиси углерода, которая обладает токсичными свойствами. Доменный таз опасен еще и тем, что, будучи близким по плотности к воздуху, рассеивается в зоне дыхания людей, не поднимаясь вверх. Коксовый газ содержит очень много водорода и углеводородов, делающих этот газ очень взрывоопасным. Химический состав газов, используемых в .нагревательных устройствах, приведен в табл. 2 [12].
Таблица 2

Газ	Окись угле­рода	Водород	Метан и другие угле­водороды	Угле­кислота	Азот
Доменный Коксовый Генераторный Природный	27—29 7 26—31	2—3 50—52 9—10	0,2—0,4 24—26  3—6  94,3	11—12  3—4  1,5—3 0,3	1 55—57 11—12 55 5,2

        Использование газов сопряжено с опасностью образования взрывоопасных смесей и их воспламенения при нарушениях технологии и действующих правил безопасности.
        Температура воспламенения окиси углерода с кислородом находится в пределах 630—725°С, водорода с кислородом — В пределах 550—600°С.
Источниками воспламенения взрывчатой смеси в прокатном цехе могут быть открытое пламя, электрическая искра, нагретый металл и т. п. Взрывчатая смесь газа с воздухом обычно образуется при сравнительно низких температурах. При температуре газа или воздуха выше температуры воспламенения газ, соприкасаясь с воздухом, немедленно воспламеняется и горит, не успевая образовать гремучую смесь. В прокатных цехах газ с горячим воздухом соприкасается лишь в нагревательных печах и колодцах, в остальных случаях газ и воздух могут смешиваться в холодном состоянии и поэтому всякое попадание воздуха в газ или газа в закрытое пространство с воздухом может вызвать взрывоопасную смесь [8].
        В нагревательных колодцах взрывы (хлопки) наиболее часто наблюдаются в боровах при перекидке клапанов. Если в боровах температура выше 500°С (температура воспламенения газа), взрывчатая смесь не образуется, так как при этой температуре газ, смешиваясь с остатками воздуха, сгорает, если же ниже 500°С, то при наличии  в  боровах  воздуха   образуется взрывчатая смесь, которая при дальнейшем поступлении в насадку взрывается. При одновременной перекидке газовых и воздушных клапанов эта смесь может дать взрыв в сборном дымовом борове.
        Для предупреждения хлопков при перекидке клапанов необходимо устранить подсосы воздуха в регенераторы и борова. Одновременный перевод газового и воздушного клапанов не следует допускать. Воздух надо переводить на 10—15 сек позднее газа.
        После строительства или ремонта колодцев сушку и разогрев их необходимо производить до тех пор, пока температура в газовых боровах и насадках не поднимется до температуры воспламенения газа, при этом газ, попав в боров, сразу же загорится, не успев образовать гремучую смесь [13].
Токсичные свойства газа зависят от содержания в нем окиси углерода, которое может достигнуть в цехе опасной концентрации. Допустимым пределом содержания окиси углерода в воздухе прокатных цехов установлена норма 0,03 мг/л, т. е. около 0,002%.
        Анализ случаев отравления рабочих в прокатных цехах показывает, что отравления происходят в результате просачивания газа наружу из газопроводов через неплотности в стенках газопроводов, запорных и предохранительных клапанов, а также через неплотности люков, свечей и т. п., и прорывов газа в результате выбивания его через водяные затворы вследствие несовершенного устройства водоотводчиков, применения резиновых газоотводящих трубок к контрольно-измерительным приборам, несовершенства затворов газа и неправильной эксплуатации горелок.
        Мерами борьбы с отравлениями в основном являются герметизация газопроводов, устранение возможности выбивания газа через водяные затворы и обеспечение безусловной плотности затворов. Для предупреждения выбивания пламени и газов из нагревательных колодцев крышки должны быть всегда в исправном состоянии и плотно прилегать к стенам. Для плотного прилегания крышек окон к рамам в нагревательных печах и устранения щелей, из которых возможно выбивание пламени и газов, рамы крышек выполняют с некоторым уклоном. Применяется также заклинивание крышек в специальных выступах, сделанных на раме. 

---

Полезная информация: