06 марта 2016г.
Обеспечение безопасности производственного оборудования и технологических процессов начинается с их разработки и проектирования [1]. На этапе проектирования безопасность обеспечивается за счет выполнения требований, установленных нормативной документацией по охране труда. Данные требования включают рациональное использование производственных помещений, правильную эксплуатацию оборудования и организацию производственных процессов, защиту работающих от опасных и вредных условий труда, содержание производственных помещений и рабочих мест в соответствии с санитарно - гигиеническими нормами.
В работе предложен способ снижения влияния опасных и вредных факторов в условиях производственной среды при снятии окалины с поверхности и волочении горячекатаного проката.
В начале XX1 века в Российской Федерации наблюдается возникновение новых производств, реконструкция имеющихся, переоборудование, внедрение более совершенных, экологичных и энергосберегающих технологий и оборудования. Однако современное производство сопровождается появлением опасных и вредных производственных факторов, увеличением их энергетического уровня [6]. Поэтому вопросы профилактики травматизма и профзаболеваний на промышленных предприятиях не теряют своей актуальности и по сей день [2]. В производстве крепежа прокат, предназначенный для холодной объемной штамповки, должен иметь чистую и блестящую поверхность, свободную от окалины, жировых и других загрязнений, содержать прочно удерживаемую на поверхности технологическую смазку. С этой целью проводят технологические операции по очистке поверхности от окалины [3,4], нанесение подсмазочного слоя и только после этого - нанесение технологической смазки. Удаление с поверхности горячекатаного или термически обработанного проката необходимо для предупреждения износа технологического инструмента и получения чистой и точной поверхности на калиброванном прокате.
Одним из способов удаления окалины с проката, предназначенного для дальнейшего волочения, является [5] его химическое травление в растворах кислот (серной или соляной) при повышенных температурах.
Технологический процесс очистки горячекатаного и калиброванного проката от поверхностной окалины состоит из следующих операций:
1 - травление проката в растворах кислот; 2 – промывка горячей водой;
3 - фосфатирование;
4 - промывка теплой водой;
5 - известкование или омыливание; 6 – сушка.
Относительная простота и доступность такого метода обработки приводят к целому ряду существенных недостатков, касающихся влиянию на работающий персонал опасных и вредных условий труда.
Так после травления проката образуются вредные отработанные растворы. Химическая утилизация таких растворов достаточно трудоемка и связана с большими затратами материалов и энергии. При накоплении продуктов взаимодействия кислот с железом и другими компонентами, входящими в состав протравленного металла, раствор срабатывается и подлежит сливу. Любые промышленные отходы, особенно содержащие тяжелые металлы, являются весьма опасными для человека и окружающей среды, а поэтому их нейтрализация является важной экономической и экологической задачей.
Объем сточных вод, который образуется при промывке металла после операции травления, составляет 3,0 м³ на 1 тонну обработанного кислотой металла. На современных производствах объемный расход промывных вод достигает 300-400 м³ в час. При сбросе в водоемы загрязненных сточных вод с перерабатывающих заводов резко увеличивается концентрация вредных веществ, значительная часть которых осаждается вблизи места выпуска.
Во время травления образуются вредные выделения, которые удаляются через бортовые отсосы в течение всего технологического процесса. После травления для удаления травленого шлама и кислоты прокат промывается в горячей и холодной воде. Промывка в горячей воде производится при температуре 50-800С в течение 1-2 минут. Холодная промывка осуществляется под давлением 5-6 атм. в течение 1-2 минут. Для нейтрализации остатков серной кислоты и уменьшения коэффициента трения при волочении и холодной штамповки прокат подвергается известкованию в растворе 3-5% извести. При этом на поверхности проката должна быть сплошная пленка извести. Нейтрализацию кислоты можно производить в водном растворе мылом.
Химический метод травления обладает низкой производительностью. Продолжительность травления зависит от количества окалины на поверхности проката и концентрации раствора кислоты. Поэтому требуется продолжительное время нахождения обслуживающего персонала в рабочей зоне вредного технологического процесса.
В условиях реального производственного процесса травление представляет собой физически тяжелую и опасную операцию для работающего персонала. Все процессы происходят в емкостях, прокат в бунтах или прутках постоянно переносится из одной емкости в другую. Обогрев травильных и других ванн постоянно производится горячим паром. Так как каждая операция протекает при температурах 40-1000С, то идет неизбежный процесс испарения, который сопровождается вредными запахами на постоянных рабочих местах травильщиков металла. Концентрация вредных паров в воздухе рабочей зоны часто превышает значения, установленные ГОСТ 12.1.005- 88 ССБТ «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны».
Уровень шума на травильных участках, как правило, превышает допустимые нормы согласно ГОСТ 12.1.003 ССБТ «Шум. Общие требования безопасности» в результате различных технологических перемещений грузоподъемных механизмов, продувки проката после промывки и прогрева насыщенным паром.
Не исключен непосредственный контакт работников с химическими веществами, горячими материалами, которые осуществляют на них опасное воздействие. При этом создаются аварийные ситуации. Вполне возможно попадание вредных веществ в водный и воздушный бассейны.
Использование новой электронно-плазменной технологии очистки металлопроката от окалины (ЭПО) позволяет сократить технологическую цепочку, исключив ряд операций, которые используют при травлении металла в растворах кислот и обеспечить безопасность производственного процесса во время очистки поверхности проката.
Применение технологий ЭПО может стать важным направлением технологического процесса по очистке поверхности проката. Технология обеспечивает повышение качества очистки металлических поверхностей, снизить влияния опасных и вредных факторов в условиях производственной среды и предотвратить загрязнение окружающей среды.
Физическая сущность электро-плазменной очистки заключается в том, что на поверхности металла происходит восстановление окалины и сублимация остальных загрязнений в результате взаимодействия с частицами плазмы. Низкотемпературная плазма создается различными физическими источниками. При данной технологии очистки металлопроката от окалины используется плазмообразующий элемент специальной конструкции. Материалы, обработанные технологий ЭПО, обладают высокой адгезионной способностью. Удельные затраты по электроэнергии в зависимости от состояния металла и решаемых задач составляют 0,3-0,6 квт.ч/м2. Энергозатраты на обработку поверхности зависят от степени загрязненности поверхности, скорости обработки материала, площади обрабатываемой поверхности, а также химического состава металла. Стоимость очистки поверхности проката с применением ЭПО почти в 5-7 раз ниже, чем при использовании кислоты и 2-3 раза ниже, чем при использовании очистки дробью.
Вредные выбросы в зону рабочих мест при использовании технологии ЭПО отсутствуют. Характер отходов следующий - Н2О, СО2, О2. Все это выносится в атмосферу, но объемы их очень малы. В процессе очистки 1 тонны металлопроката образуется лишь около 0,0001 м3 вышеуказанных газообразных выбросов.
В реальных условиях производственного процесса ЭПО представляет собой высокопроизводительный, автоматизированный и экологически чистый способ очистки металлопроката. Устройство для осуществления предлагаемого способа содержит вакуумную камеру, систему вакуумирования и блок перемещения очищаемого металлопроката. Установки, применяемые для технологии ЭПО, полностью автоматизированы, занимают небольшое пространство и отвечают требованиям охраны труда.
Выводы
· Применение электронно-плазменных методов очистки металлопроката позволяет обеспечить оптимальный состав окружающей среды на постоянных рабочих местах.
· При использовании ЭПО отсутствуют вредные выбросы в атмосферу в отличии от химической поверхности металлопроката.
· Производственный процесс ЭПО высокопроизводительный, автоматизированный, исключается тяжелый физический труд и уменьшает риск травматизма в производственном процессе.
· Снижается влияния опасных и вредных факторов на обслуживающий персонал в условиях производственной среды при снятии окалины с поверхности проката.
· Отсутствует непосредственный контакт работников с химическими веществами, горячими материалами, который позволяет снизить опасное воздействие.
· Уровень шума на рабочих местах при использовании ЭПО не превышает допустимые нормы согласно ГОСТ 12.1.003 ССБТ.
· Концентрация вредных паров в воздухе рабочей зоны при использовании ЭПО соответствует требованиям, установленные ГОСТ 12.1.005 -88 ССБТ.
Список литературы
1. Основы безопасности жизнедеятельности: учеб. пособие / Г.В. Пачурин [и др.]; Нижегород. гос. ун-т им. Р.Е. Алексеева. – 2-е изд. перераб. и доп. – Н. Новгород, 2014. – 269 с.
2. Пачурин Г.В., Щенников Н.И., Курагина Т.И., Филиппов А.А. Профилактика и практика расследования несчастных случаев на производстве: Учебное пособие / Под общ. ред. Г.В. Пачурина. – 3-е изд., перераб. и доп. – СПб.: Изд. «Лань», 2015. – 384 с. (Учебник для вузов. Специальная литература).
3. Филиппов А.А., Пачурин Г.В. Ресурсосберегающая подготовка стального проката к холодной высадке крепежных изделий // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2014. № 8. (Ч. 4). С. 23-29.
4. Филиппов А.А., Пачурин Г.В. Основные направления развития производства высокопрочного крепежа // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2014. № 8. (Ч. 4). С. 30-36.
5. Филиппов А.А., Пачурин Г.В., Кузьмин Н.А. Влияние температуры патентирования после обжатия с разной степенью на механические свойства проката стали 40Х // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2014. № 11 (Часть 2). С. 182-190.
6. Филиппов А.А., Пачурин Г.В. Подготовка проката для высокопрочных болтов: Учебное пособие / А.А. Филиппов, Г.В. Пачурин; под общ. ред. Г.В. Пачурина. – Старый Оскол: ТНТ, 2015. 176 с.
