Стойкость изложниц в условиях их эксплуатации на комбинате "Криворожсталь"

РЕФЕРАТ
 
Пояснювальназаписка до дипломної роботи: 93 с., 26 рис., 14 табл., 32 джерела.
Ключові слова:виливниця, розливний візок, регламентований графік, коефіцієнт обертальності,тріщина, розпал, розлиття, чистка, змазування, стійкість.
Об’єктдослідження – стійкість виливниць в умовах їх експлуатування на комбінаті“Криворіжсталь”.
Методдослідження – експериментальне дослідження з використанням даних облікувиливниць, коефіцієнта обертальності, причин виходу їх із експлуатування,чищення, змазування виливниць, а також регламентований графік доставки зливківс підвищеним теплоутриманням із сталеплавильних в обжині цехи комбінату“Криворіжсталь”.
Визначено рядпричин, які мають вплив на стійкість виливниць в умовах їх експлуатування.
Результатидосліджень дають можливість знайти оптимальний режим експлуатування виливниць,підвищити стійкість та знизити витратний коефіцієнт виливниць на одну тоннувиплавленої сталі.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1       Состояние и задачиисследования
1.1.   Характеристика изложниц
1.2.   Особенности технологиипроизводства изложниц
1.3.   Классификация эксплуатационныхдефектов изложниц
1.4.   Требования к материалуизложниц
1.5.   Способы повышения стойкостиизложниц
2       Теоретические иэкспериментальные исследования стойкости изложниц в условиях их эксплуатации наКГГМК «Криворожсталь»
2.1.   Характеристика применяемых наКГГМК «Криворожсталь» изложниц и анализ их стойкости  
2.2.   Подготовка изложниц к разливке
2.3.   Влияние времени пребыванияметалла в изложнице на ее стойкость
2.4.   Влияние коэффициентаоборачиваемости изложниц на их стойкость
2.5.   Влияние технологии разливки сталина стойкость изложниц и поддонов
3       Организационная иэкономическая часть
4       Охрана труда
4.1.   Выбор и характеристикастроительной площадки цеха подготовки составов
4.2    Основные вредности и опасностицеха подготовки составов
4.3.   Мероприятия по устранениювредных и опасных факторов в цехе подготовки составов
4.4.   Средства индивидуальной защиты
4.5.   Пожарная безопасность
4.6.   Охрана природы
Выводы
Перечень используемых источников

ВВЕДЕНИЕ
Одной из главных задачразвития черной металлургии является повышение качества выплавляемой стали иготового проката, и снижение себестоимости. Одной из статей снижениясебестоимости является эксплуатация сменного оборудования с минимальнымрасходным коэффициентом. Повышение качественных и экономических показателей металлургическогопроизводства частично зависит от качества и стоимости сталеразливочногооборудования в частности изложниц. На большинстве отечественных заводов, в томчисле и на «Криворожстали» разливку металла производят в изложницы. Усилиямиколлективов научно-исследовательских институтов и заводских лабораторийопределяются пути совершенствования качества и повышения срока службы изложниц,однако ряд вопросов все еще является проблематичными и недостаточнооснащенными. Особого внимания заслуживают следующие направления:
1) улучшениекачества чугуна применяемого для производства изложниц;
2) повышениетермостойкости рабочей поверхности изложниц;
3) уход за паркомэксплуатируемых изложниц (чистка, смазка, ремонт и т.д.);
4) поиск методовэксплуатации изложниц для повышения их стойкости.
Учитывая, что сокращение расходаизложниц и повышения их стойкости является важным резервом в сокращении затратна производство стали, необходимо больше внимания уделять качеству изготовленияи эксплуатации изложниц. В решении этой проблемы значительный вклад внеслиученные Л.М. Черкасов, А.С. Филипов и другие.
Исследованиями [2 – 13]установлено, что расход изложниц зависит от большого числа факторов. К нимотносятся: условия выплавки чугуна и его химический состав, технология отливкиизложниц, температура и сортамент разливаемой стали, условия эксплуатацииизложниц и др.
Анализируя данные [12,13]по эксплуатации изложниц можно определить пути повышения их стойкости дляснижения затрат на производство тонны стали.
Проблемы повышениякачества изложниц и их эксплуатации сохраняются актуальными и на ближайшеебудущее. Снижение расхода изложниц только на комбинате «Криворожсталь» на 1 кг/ т стали позволит обеспечить экономию более 4059 тыс.т. изложниц в год.
В данной работе проведеныисследования причин выхода из строя изложниц на комбинате «Криворожсталь», атак же влияние времени пребывания металла в изложнице и коэффициентаоборачиваемости изложниц на их стойкость. Устранение этих причин не требуетдополнительных капиталовложений и больших затрат и позволяет повысить стойкостьи уменьшить расходный коэффициент изложниц, что в конечном итоге дает снижениесебестоимости выплавляемой стали [30 – 32].

1. СОСТОЯНИЕВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1.Характеристика изложниц
По своему назначению применяютсядва типа изложниц: изложницы для разливки кипящей стали и изложницы дляразливки спокойной стали. Конструкция изложниц для кипящей стали не зависит оттого, разливается ли сталь сверху, непосредственно из ковша, или разливается снизу– сифонным способом. Конструкция изложниц для спокойной стали часто зависит отспособа разливки и от того, как обрабатываются слитки – прокаткой или ковкой.Вес слитка и форма изложниц для кипящей и спокойной стали зависит от мощностистанов и от того, на каком обжимном стане прокатываются слитки – на блумингеили на слябинге: изложницы для блуминговых слитков имеют квадратное сечение,изложницы для слябинговых слитков – прямоугольное [1].
Вопросу определенияоптимальной толщины стенок изложниц посвящено множество исследований [2,10].Это объясняется стремлением создать условия для получения максимальнойстойкости изложниц и наиболее быстрое затвердевание слитков, так как качестволитого металла в наибольшей степени зависит от химической однородности, котораяобусловлена ликвацией примесей и агрегацией компонентов, входящих в составстали, и при прочих равных условиях, значительно зависит от скоростизатвердевания металла в изложнице. До недавнего времени считалось, что чембольше толщина стенок изложницы, тем больше скорость затвердевания слитков [4].Однако исследования последних лет убедительно доказывают, что увеличениетолщины стенок изложницы целесообразней лишь до некоторой величины, дальнейшееже увеличение ее на возрастание скорости затвердевания слитков не влияетзначительно [4].
Так, Н.Е. Скороходов, в результатепроведенного им исследования, показал, как изменяется скорость затвердевания6-ти тонного в изложницах разной толщины [5]. В указанной работе слиткиотливались в изложницы одинаковые по емкости и типу, но с разной толщинойстенок (табл. 1.1).Таблица 1.1 – Размеры изложниц, подвергнутых исследованию Изложница Вес, кг Толщина стенок, мм
Размеры внутреннего сечения,
мм
Внутренняя высота,
мм Верх Низ Верх Низ Толстостенная 9600 140 220 690 535 1900 Тонкостенная 4200 80 80 690 535 1900
Скорость кристаллизациислитков в этих условиях проверялась путем выливания незатвердевшего металла сизложниц через определенное время. Средние результаты четырех измерений (табл.1.2) показали, что в тонкостенной изложнице затвердевание металла происходитдаже быстрее, чем в толстостенной, так через 30 минут средняя толщиназакристаллизовавшейся корки составила 151 мм против 139 мм у изложницы сосредней толщиной стенки 180 мм, кроме того, с увеличением выдержки эта разницаувеличивается (см. табл. 1.2), что можно объяснить снижением теплового потоказа счет большей аккумуляции тепла изложницей с большей толщиной стенок.
Таблица 1.2 –Динамика затвердевания слитка в изложницах с различной толщиной стенок Изложница Объем пустоты (литры) после выдержки (в мин). Средняя толщина твердой корки (в мм) после выдержки (в мин). 10 30 60 100 10 30 60 Толстостенная 319 179 60 17 89 139 205 Тонкостенная 320 160 35 89 151 254

Автор указанногоисследования объясняет более быстрое затвердевание металла в тонкостеннойизложнице тем, что она быстро прогревается, при этом температура ее наружнойповерхности достигает величины большей, чем у толстостенной изложницы за тот жепромежуток времени. Поверхность, нагретая до высокой температуры, большеотводит тепла лучеиспусканием и конвекцией, что видно из следующего уравнения:
/>                                      (1.1)
/>                                           (1.2)
где:
С1 –коэффициент излучения;
α – коэффициент теплопередачиконвекцией;
Т1 –абсолютная температура наружной поверхности изложницы;
Т0–абсолютная температура среды.
В тоже времяаккумулирующая способность изложниц почти полностью исчерпывается задолго доокончания затвердевания слитков. Так, например, за 60 минут кристаллизацииаккумулирующая способность толстостенной изложницы (рис. 1.1) т.е. способность поглощатьтеплоту, выделяемую слитком при охлаждении, исчерпывается на 91%, в это времядоля излучаемого тепла такой изложницей составляет 10%; в тонкостеннойизложнице за 60 минут аккумулирующая способность исчерпывается на 100%, однакодоля излучаемого тепла, воспринимаемой этой изложницей от охлаждаемого металла,будет большей, чем для толстостенной изложницы (рис. 1.2).
В тонкостенной изложницеполучаются меньшие температурные перепады между внутренней и наружнойповерхностью, чем в толстостенной (рис. 1.3), что способствует повышениюстойкости тонкостенных изложниц.
Увеличение толщины стенокизложницы приводит к увеличению их веса, вследствие чего расход изложниц наединицу стали в слитках возрастет. При этом также возможно уменьшение стойкостиизложниц, так как с увеличением толщины стенок перепад температур междувнутренней и наружной поверхностью возрастает как при затвердевании в нейслитка так и при охлаждении ее. Увеличение перепада температур приводит кповышению термических напряжений, что способствует образованию трещин нарабочей поверхности изложниц.
Таким образом, изложницыследует делать тонкостенными, принимая при конструировании толщину стенок,равной 0,15 – 0,20 средней ширины слитка, при этом нижний предел 0,15 дляслитков весом более 7 тонн, верхний – 0,20 для слитков весом менее 2 тонн [1].
При выборе толщины стенокследует руководствоваться также конструктивными соображениями механическойпрочности и устойчивости изложниц [1].
При соблюдении указанныхусловий выбора толщины стенок и дна изложниц, их общий вес, по отношению к весуотливаемых слитков, будет составлять 0,9 – 1,1. У изложницы без дна,предназначаемых для отливки слитков кипящей стали, это отношение будет равнопримерно 0,7 – 0,9 [1].
При конструированииизложниц следует уделять особое внимание форме и размерам полости для отливкислитков. В дальнейшем, для удобства изложения, вместо размеров полости изложницследует рассматривать вес и габаритные размеры слитков.
Чрезмерное увеличениевысоты слитков, при неизменной ширине, отрицательно влияет на их качество. Такнапример, значительное увеличение высоты слитков, разливаемых сверху,способствует увеличению разбрызгивания стали при наполнении изложниц, что, всвою очередь, приводит к увеличению количества плен и подкорковых пузырей наповерхности слитков. Увеличение высоты слитков спокойной стали вызывает такжеухудшение внутреннего строения слитков вследствие развития усадочной рыхлости.При увеличении высоты слитков спокойной стали, разливаемой сифонным способом,увеличивается продолжительность наполнения изложниц, вследствие чегоусиливается охлаждение открытой поверхности металла, поднимающегося в изложницепри разливке, что приводит к образованию на ней твердой окисленной «корочки» ик заворотам ее.
Увеличение высоты слиткакипящей стали, при неизменной ширине, его, ухудшает кипение стали в изложнице,так как при этом повышается ферростатическое давление в слитке, что затрудняетзарождение и всплывание пузырьков газа [5].
С другой стороны,увеличение поперечных размеров изложниц, при неизменной высоте их, как услитков кипящей стали, так и слитков спокойной стали приводит к увеличениюцикла, а также способствует большему развитию химической неоднородности, врезультате увеличения массы слитка и времени его кристаллизации. Чрезмерноеувеличение толщины слитков резко снижает производительность обжимных станов.При выборе толщины слитка необходимо также учитывать возможность захвата егоклещами стрипперного крана.
С учетом вышесказанногопри проектировании изложниц для стальных слитков применяют [4] следующиеотношения высоты к средней ширине в верху слитка:
При весе слитка:
до 1 т                   –5;
от 1 т до 5 т        – 4;
свыше 5 т            –2,5÷3.
Изложницы, применяемыедля отливки слитков, предназначенных для прокатки, делают обычно квадратногоили прямоугольного сечения. Углы внутреннего контура изложницы закругляются,при этом значительно увеличивать радиус закруглений не допустимо, так как вэтом случае форма слитка приближается к цилиндрической, у которой, вследствиенаименьшей поверхности для данного объема слитка, тангенциальные напряжения взатвердевающем слое достигают наибольшего значения, что увеличивает склонностьк образованию на поверхности слитка продольных трещин. При малом радиусезакруглений также появляется возможность образования продольных трещин на углахслитка вследствие того, что плоскости слабины, которые образуются на стыке зонтранскристаллизации, растущих от смежных граней, будут находиться очень близкоот поверхности. Таким образом, необходимо выбирать оптимальный радиус закруглений,при котором склонность к образованию продольных трещин будет наименьшей [1].
Оптимальным радиусомзакруглений углов четырехгранных изложниц следует считать по данным работы [1]радиус, равный 10 – 12% средней ширины слитка.
В настоящее время на металлургическихзаводах применяются прямоугольные изложницы, имеющие разнообразную формувнутренних граней (рис. 1.4): прямые (рис. 1.4, а), вогнутые (рис 1.4, в)внутрь изложницы (рис. 1.4, б) и волнистые.
1.2.Особенности технологии производства изложниц
Изложницы наметаллургических заводах отливают из доменного чугуна в специализированныхцехах, на машиностроительных заводах – из ваграночного чугуна. Получениекачественного жидкого чугуна для отлива изложниц, обеспечивающего высокую ихстойкость, является весьма важной задачей.
В специализированныхцехах при подготовке жидкого доменного чугуна требуется осуществить двеосновные операции: снизить температуру с целью уменьшения в металле графитовойспели, предупреждения пригара и скорректировать химический состав до уровнятребований, обусловленных техническими условиями на изложницу.
Корректировка чугуна посодержанию основных элементов осуществляется добавками соответствующихферросплавов, смешением литейного и передельного чугунов или доменного и ваграночного.При этом появляется полезный эффект модифицирования металла. Для большинстватипоразмеров изложниц качественный чугун получают при использовании шихтыследующего состава: 40 – 55% литейного чугуна, 10 – 15% передельного чугуна, 30– 50% боя изложниц. При отливке мелких изложниц в шихте допускается до 10 – 15%стального лома [2].
Режим плавки чугуна дляотливки изложниц определяется главным образом необходимостью получения в немвысокого содержания углерода. Для увеличения степени науглераживания чугунаобычно увеличивают горна вагранки, не стремятся к форсированному режиму плавкии к перегреву металла. Температура его при выпуске из печи не должна превышать1300оС.
Необходимая структура исвойства чугуна в изложницах достигается регулированием скорости кристаллизацииотливки и соответствующим химическим составом. Роль отдельных составляющихограничивается регулированием структуры чугуна, что непосредственно влияет и наслужебные свойства изложниц.
Для отливки изложниц чащевсего используют чугуны, средний химический состав которых приведен ниже.Таблица 1.3 – Химический состав чугунаЭлементы В доменной печи, % В вагранке, % С 4,1 – 4,4 3,6 – 3,8 Si 0,5 – 1,2 1,7 – 2,2 Mn 0,5 – 0,9 0,7 – 1,1 S 0,025 – 0,040 0,08 – 0,10 P до 0,12 до 0,12
В зависимости от условийэксплуатации и типоразмеров изложниц состав чугуна может изменяться в пределах,указанных в технических условиях. Влияние основных элементов на служебныесвойства изложниц наиболее полно проанализированы в работе [6].
Большинство литейныхцехов отливают изложницы в сухие разовые песчано-глинистые формы. При отливке вразовых формах обеспечивается более равномерная макро – и микроструктура чугунав стенках изложницы и меньшая разностенность. При формовке изложницы обычноприменяют чистую модель. В данном случае модель и ящик для центрального стержнясовмещены (рис. 1.5).
Опочная оснастка состоитиз нижней (поддона) и средней опок и кокильного верха. Поддон стальной имеетстроганную поверхность фланцев. Он снабжен центрирующими штырями, а дляудаления газов из стержня постоянно соединен с поддоном. Поддон является базойпри набивке формы и стержня.
Перед началомизготовления формы на поддоны кладут стальную строганную протяжную рамкутолщиной 80 – 100 мм и центрируют по штырям. Затем по штырям устанавливаютсреднюю опоку, которая представляет собой сварную коробку без разъемов сотверстиями для выхода газов. Высота средней опоки равна высоте чистой модели.Скрепление средней опоки с протяжной рамкой осуществляется четырьмя кованымискобами или клиновой затяжкой. В одном из углов средней опоки в вертикальномположении устанавливают модель стояка, нижний конец которого находитьсяпримерно на 60 мм выше протяжной рамки [2].
Для набивки формы истержня применяют единую формовочную смесь, которая поступает равномерно изподвижных транспортеров. Смесь уплотняют пневматическими трамбовками,пескометами или заливкой ЖСС. В процессе набивки на соответствующих уровняхустанавливают модели питателей. После окончания набивки средней опокиприступают к уплотнению основного стержня из той же формовочной смеси. Дляупрочнения стержня в процессе его набивки укладывают жесткие рамки из проволокидиаметром 6 мм. Обычно ставят 6 – 7 рамок равномерно по высоте.
После окончания набивкиформ и стержня среднюю часть формы снимают вместе с протяжной рамкой и удаляютчистую модель. Последнюю операцию проводят в строго вертикальном направлении,чтобы моделью не разрушить стержень. Затем приступают к набивке нижней опоки(поддона) и отделке всей формы. Плотность набивки по твердомеру должна быть дляформ 80 – 85 ед. и для основного стержня 80 – 90 ед. [2].
Формы и стержниокрашивают пульверизатором, толщина слоя краски 2 – 3 мм. После покраскисреднюю часть формы (кожух) ставят на поддон таким образом, чтобы получиласьщель для прохода газов при сушке. Достигается это при помощи специальныхподкладок. Подготовленный комплект подсушивают: длительность сушки в среднемсоставляет 8 часов. Глубина подсушенного слоя формовочной смеси для форм истержней должна быть не менее 50 – 60 мм.
Просушенные формысобирают в заливочном кессоне или на конвейере. Кожух форм устанавливают наподдоне по штырям. Крепление кожуха с поддоном осуществляют скобами. Питатель илитниковый ход продувают сжатым воздухом. Поверхность верхней опоки (кокиля),соприкасающуюся с отливкой, покрывают краской плотностью 1,05 – 1,1 кг/м3.Затем верхнюю опоку (кокиль) устанавливают на среднюю опоку и крепят скобами. Вверхней части формы набивают литниковую воронку для заливки чугуна и выпоры длявыхода газов. Для повышения прочности изложниц при сборе форм устанавливаютбандажи в нижнюю, а для некоторых типоразмеров и в верхнюю часть формы. Заливкуосуществляют с помощью поворотного или стопорного ковша при использованиичугуна доменной плавки.
Такая технология изготовленияформ изложниц характерна в основном для специализированных цехов.
Маломощные литейные цеха,испытывая недостаток формовочных площадей и сушильных средств, поэтомуизложницы отливают в полупостоянных формах. Преимущество этого метода являетсято, что в одной форме можно получать до 50 отливок.
Основными недостаткамиполупостоянных форм являются тяжелые условия труда формовщиков, связанные сремонтом горячих форм, а также неравномерность остывания залитой изложницы, таккак теплопроводимость полупостоянной формы (кожуха) и стержня различна. Этоприводит к появлению разнородных структур в стенках изложниц из-за влиянийребер и фланцев полупостоянной опоки на скорость кристаллизации металла. Приэтом невозможно также выдержать точные размеры изложницы, особенно толщинустенок. Указанные недостатки полупостоянных форм показывают, что применять этотметод, особенно для отливки крупных изложниц, нецелесообразно.
Имеется опыт [7] поотливке чугунных изложниц кокилях с обмазкой. Оснастка состоит из поддона, двухбоковин (кожухов) и верха. Наличие достаточно большого слоя обмазки (20 – 25мм) на внутренней поверхности отдельных частей кокильной формы замедляетохлаждение изложниц, что благоприятно влияет на их стойкость.
Основными условиями,обеспечивающими высокую экономическую эффективность централизованногопроизводства изложниц, следует отметить:
-  поточное конвейерное производство,позволяющее механизировать и автоматизировать процессы заливки, сушки иостывания форм; исключить многие транспортные операции;
-  применение пескометной формовки ижидких самотвердеющих смесей, обеспечивающее механизацию и повышениепроизводительности формовки;
-  использование унифицированнойтехнологической модельно-опочной оснастки, позволяющей механизироватьвспомогательные операции;
-  возможность замены чугуна ваграночнойплавки жидким передельным чугуном, подаваемым непосредственно из доменной печи;
-  создание нового специальногооборудования для механизации и автоматизации всех трудоемких и вспомогательныхопераций. Кроме того в специализированных цехах по производству изложницсущественно улучшаются санитарно-гигиенические условия труда.
1.3.Классификация эксплуатационных дефектов изложниц
В результате научныхисследований [7 – 10] появились новые резервы повышения стойкости изложниц,особенно против образования трещин. Обнадеживающие результаты получены приэксплуатации изложниц (в том числе и крупных) из чугуна, модифицированногомагнием [7,8]. Применение высокотемпературных датчиков [9] расширяетвозможности исследования температурных напряжений и разработки принциповконструирования изложниц. Однако за счет повышения трещиноустойчивости изложницнельзя полностью решить проблему снижения их расхода. По данным работы [10] 45– 55% изложниц выходит из строя в результате образования сетки разгара и еесколов на рабочей поверхности, причем доля этих изложниц непрерывно растет.
Согласно классификацииА.А. Горшкова [11] трещины бывают первого, второго и третьего рода. Причинойобразования трещин первого рода являются термические напряжения, развиваемыевследствие большого перепада температур между внутренней и наружнойповерхностями изложниц. Но более определенные представления по этому вопросускладываются при анализе работы [4], где показано, что температура внутренней инаружной поверхности существенно зависит от начальной температуры изложницы (дозаливки стали). Так, при начальной температуре 80, 100 и 130оСмаксимальная температура внутренней поверхности на ½ высоты изложницыравна 915, 940 и 960оС, а наружной 600, 620 и 635оС,соответственно. Повышение температуры внутренней поверхности на 45оСвлечет за собой увеличение перепада всего лишь на 10оС.Следовательно, ужесточение температурного режима работы изложниц не создаетособой опасности для образования трещин первого рода.
Причиной образованиятрещин второго рода являются напряжения, развиваемые вследствие перепадатемператур между осевой зоной стенки изложницы и внутренней поверхностью. Послеудаления слитка температура глубинных слоев выше поверхностных на 40 – 60оС.В связи с этим на внутренней поверхности возникают растягивающие напряжения,приводящие к трещинам второго рода [2].
Сложившиеся условиявысокотемпературного режима эксплуатации изложниц в наибольшей степени влияютна износ ее внутренней поверхности. Повышение температуры внутреннейповерхности изложниц увеличивает интенсивность образования сетки разгара ивыгаров.
Представляетсяцелесообразным для характеристики эксплуатационных дефектов на рабочейповерхности изложниц пользоваться следующими определениями:
-  сетка разгара – трещины, образующиесяв различных направлениях на поверхности изложницы при многократном ееиспользовании (рис. 1.6, а);
-  выгар – углубление с окисленнойповерхностью, образующееся вследствие выкрашивания ячеек сетки разгара (рис. 1.6,б);
-  срыв рабочего слоя – углубление сокисленной зернистой поверхностью, образующееся при извлечении из изложницыприварившегося слитка (рис. 1.6, в);
-  размыв стенки, дна – углубление,образующееся на рабочей поверхности изложницы в результате прямого воздействияструи разливаемой стали (рис. 1.6, г).

1.4.Требования к материалу изложниц
В качестве главного критерия,определяющего пригодность материала для изложниц, считают [9] способность егопротивостоять воздействию напряжений. После ряда уточнений формула для оценкипригодности материала изложниц предлагается в следующем виде [12]:
/>;                              (1.3)
где:
/> - способностьматериала противостоять воздействию напряжений;
/> - коэффициенттеплопроводности;
/> - пределпрочности на растяжение;
а — коэффициентлинейного расширения;
Е — модуль упругости;
/> - относительноеудлинение;
S — температурныйфактор, учитывающий уменьшение предела текучести при увеличении температуры ивыражающийся в виде тангенса угла наклона кривой предел текучести – температура.
В работе [12] на основаниидисперсионного анализа стойкости изложниц пришли к заключению, что основнымисвойствами чугуна, определяющими стойкость изложниц (С) являются: циклическаявязкость (Q),температуропроводность (D), модуль упругости (Е) и коэффициенттеплового расширения (/>), чтовыражается следующей статистической зависимостью: С = 147,68 (QD (E/>)) + 40,46
Стойкость изложниц растет сувеличением первых двух составляющих и с уменьшением вторых. Сравнение этихдвух функциональных зависимостей, включающих многие важнейшие свойстваматериалов, свидетельствует о существенном расхождении мнений о вопросе выборачугуна для изложниц. В некоторых работах [12] первостепенная важность отдаетсяхимическому составу чугуна. В других [9] исследованиях указывается нанеобоснованность этого вывода. В настоящее время достаточно четко установленасвязь между служебными свойствами изложниц и макро- и микроструктурой чугуна[2]. Благодаря большой пластичности чугуна с шаровидным графитом, снижаетсявероятность появления сквозных трещин, а меньшая склонность его к ростуспособствует замедлению образования сетки разгара.
Это положение подтверждаетсяспециальным экспериментом [13]. Изложницы отливали по стержням, полграникоторых по вертикали покрывали (опытный участок) хромо-графитовой краской. Вповерхностном слое чугуна на обычном участке была перлито-ферритная структура скрупными включениями графита (рис. 1.7, а), а на опытном участке наблюдалосьмного карбидов хрома в перлитной основе и незначительное количество мелкогографита (рис. 1.7, б).
Трещины сетки разгара на участке,обогащенном хромом, развивались значительно медленнее (рис. 1.8), чем наобычном. В данном случае повышение ростоустойчивости чугуна в рабочем слоеположительно сказалось на разгароустойчивости изложниц [2].
Основное значение для роста чугунав поверхностном слое изложниц имеет процесс окисления. Каналами дляпроникновения окислительных агрегатов являются графитовые включения: чем большеих количество и величина, тем интенсивнее идут процессы окисления и роста.Графитовые включения являются не только каналами для прохождения окислительныхагрегатов в чугун, но и концентраторами напряжений. От графитовых включенийберут свое начало трещины [2]. Как уже отмечалось, изложницы изферрито-перлитного чугуна хуже противостоят образованию сетки разгара, чем изперлитного; хотя перлитный чугун обладает пониженной пластичностью по сравнениюс ферритным.
Окислительные процессы в ферритепротекают значительно быстрее, чем в перлите. При испытании образцов изперлито-ферритного чугуна на разгароустойчивость установлено, что пограничноеокисление феррита наблюдается после 10 – 20 циклов, в первую очередь вокругграфита. При увеличении числа циклов окисление продвигается от графитовыхвключений в глубь матрицы в основном по ферритным полям, огибая перлитные участки,и только при значительном числе циклов (150 – 200) может проходить по перлиту[15].
Изложницы из чугуна с перлитнойструктурой лучше противостоят образованию сетки разгара, чем сперлитно-ферритной. С другой стороны, разгароустойчивость чугуна с мелкимивключениями графита, полученного авторами в поверхностном слое изложниц приисследовании стержней из материалов с высокой теплоаккумулирующей способностью,выше перлито-ферритного.
Следовательно, для замедленияразвития сетки разгара на рабочей поверхности изложниц необходимо повышатьпластичность (в условиях умеренного окисления), либо повышатьростоустойчивость, даже в ущерб пластичности [2].
Представляет интерес опыт работыметаллургического комбината «Запорожсталь» [16] в котором показано важное значениесмачиваемости и адгезии. Изложницы из ваграночного чугуна, используемые дляразливки высоколегированных сталей, обладали большей склонностью к привариваниюслитков. После замены ваграночного чугуна доменным стойкость изложниц резкоповысилась, но сетка разгара развивается более интенсивно. Это объясняетсяналичием в доменном чугуне большого количества крупных включений графита, чтоспособствует уменьшению смачиваемости поверхности изложниц сталью, но, в то жевремя, приводит интенсификации процессов окисления и роста чугуна вповерхностном слое.
Выполненный анализ исследования поданному вопросу позволяет сделать вывод, что при оценке пригодности материаладля изложниц необязательно и нецелесообразно принимать во внимание какой-тострого определенный фактор (температура, химсостав, макроструктура и т.д.)характеристики изложницы, а только несколько важнейших из них. Принципиальныйподход к выбору материала обязательно должен базироваться на анализе условийработы изложниц и превалирующих причин их отбраковки. Если придерживатьсятакого принципа, то некоторые характеристики, признанные важнейшими, могут бытьотнесены в разряд второстепенных без ущерба для стойкости изложниц [2].
1.5.Способы повышения стойкости изложниц
Многочисленныеисследования в области повышения стойкости изложниц посвящены, главным образом,вопросам связанным с образованием сквозных трещин [14 – 17]. Путипредотвращения этих дефектов определены довольно четко. Однако за счетповышения трещиноустойчивости изложниц нельзя полностью решить проблемуснижения их расхода.
Характерными причинами отбраковкиизложниц на большинстве отечественных заводов в настоящее время являютсяприваривание слитков, сетка разгара и выгары [13].
Так по данным работы [14]следует различить два вида приваривания:
1)  приваривание на ранних этапахэксплуатации, возникающее в результате смещения струи, повышенной температурыразливаемой стали и высокой начальной температуры изложниц;
2)  позднее приваривание, «заклиниваниеслитка», происходящее в результате проникновения жидкой стали в трещины сеткиразгара.
Повышение температуроустойчивостирабочей поверхности изложниц может быть достигнуто двумя путями: созданиемзащитных покрытий на рабочей поверхности и улучшением качества чугуна впроцессе отливки изложниц. Использование защитных покрытий в виде намазок,экранов и вставок требует значительных материальных затрат. Поэтому наотечественных заводах защитные экраны, покрытия не нашли широкого применения.Более перспективными являются способы улучшения качества чугуна изложниц впроцессе их отливки.
Распространенным способомулучшения структуры и свойств чугуна является модифицирование.
В качестве модификаторовбыли опробованы ферротитан, титановые губки, феррованадий, гранулированныйферросилиций, чугунная стружка и др. [7]. Производственные испытания опытныхпартий показали, что модифицирование титаном, способствующее укрупнениюграфита, эффективно для замедления процесса образования сквозных трещин.
Следует отметить, что придобавке титана (в виде губок) в ковш и особенно в литниковую чашу достигнутбольший эффект, чем при вводе его в вагранку (при одинаковом остаточномсодержании титана в чугуне 0,05%). Титан в большей степени эффективен какмодификатор и в меньшей как легирующий элемент.
Измельчениеэвтектического зерна и графита под влиянием феррованадия и гранулированногоферросилиция отрицательно сказывается на трещиноустойчивости изложниц, однакоразвитие разгара замедляется. В условиях интенсивной эксплуатации при разливкевысоколегированных сталей стойкость изложниц из чугуна, модифицированногогранулированным ферросилицием, повысилась по сравнению с обычными на 42% [3].
Таким образом, дляповышения термоустойчивости поверхности изложниц без ущерба длятрещиноустойчивости необходимо измельчать структуру чугуна только в рабочемслое [15].
Среди известных способовулучшения структуры в рабочем слое отливок наиболее подходящим для изложницявляется поверхностное модифицирование и легирование. В качестве легирующихкомпонентов в составе активных красок для стержней изложниц опробованы теллур,феррохром и различные соединения на основе бора. При выборе этих компонентовпредполагалось повысить ростоустойчивость окалиностойкость чугуна в рабочемслое изложниц. В структуре повепхностного слоя наблюдалось измельчение и образованиеотдельных включений карбидов. Активные составляющие красок в данном случаеиграют роль и модификаторов, и легирующих элементов. Замена части графита врабочем слое карбидами повышает термоустойчивость в результате замедленияокисления, развивающегося по графитовым включениям. Разложение карбидов впроцессе охлаждения отливки в форме и при эксплуатации способствует уплотнениючугуна [16].
В этом аспектепредставляет интерес следующий эксперимент [2].
Изложницу отливали постержню, который после коксо-графитовой краски покрывали слоем феррохрома.После 10 наливов из нее высверливали керновые пробы. В структуре поверхностногослоя еще сохранялись карбиды хрома (рис. 1-9). Однако на одном участке, там,где отсутствуют карбиды, уже хорошо заметно окисление. На участке сперлитно-карбидной структурой чугун практически не окислен, т.е. карбиды хромазамедляют процесс окисления чугуна.
Поверхностноемодифицирование и легирование существенно влияет на формирование структурычугуна в поверхностном слое изложниц, и способствует повышению стойкости на 14– 33%. По данным исследований [17] более технологичным является модифицированиеборной кислотой. Толщина улучшенного слоя при использовании борной кислотыколеблется в пределах 5 – 10 мм. В изложницах из доменного чугуна в этом слоеграфит располагается в виде отдельных включений, а при обычных условияхкристаллизации – в виде мало изолированных колоний (рис. 1.10). Большееизмельчение графитовых включений наблюдается в ваграночном чугуне (рис. 1.11).
Поверхностноемодифицирование и легирование эффективно для замедления процесса развития сеткиразгара и для повышения стойкости изложниц против заклинивания слитков.Стойкость промышленной партии изложниц с улучшенной структурой рабочего слоя на11 –14% выше, чем у обычных.
Изложницы сметаллокерамическим рабочим слоем толщиной 1,5 – 2 мм (рис. 1.12) хорошопротивостоят раннему привариванию [15]. При эксплуатации опытных 6-и тонныхизложниц на Днепропетровском заводе им. Петровского при разливке рельсовойстали, случаев приваривания не наблюдалось.
В то же время 75% обычныхизложниц вышли из строя в результате приваривания слитков. Средняя стойкость 30опытных изложниц оказалась на 48% выше стойкости контрольных. Испытаниеизложниц с металлокерамическим рабочим слоем в условиях интенсивного развитиясетки разгара не дало положительных результатов вследствие низкойтермостойкости этого слоя.
Для предотвращенияприваривания слитков из высоколегированных сталей оказалось эффективнымсоздание защитной пленки из окислов алюминия на рабочей поверхности изложниц[5].

2.ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СТОЙКОСТИ ИЗЛОЖНИЦ В УСЛОВИЯХ ИХЭКСПЛУАТАЦИИ НА КГГМК «КРИВОРОЖСТАЛЬ»
2.1.Характеристика принимаемых на КГГМК «Криворожсталь» изложниц и анализ ихстойкости
Для разливки кипящей иполуспокойной стали сверху и сифоном применяются уширенные книзу сквозныеизложницы типа КС – 8п, (рис. 2.1), расчетная масса слитка:
спокойной стали – 8,9 т;
кипящей стали – 8,6 т;
расчетная масса изложницы– 8,6 т.
И МКС – 12,5 т (рис.2.2):
общая масса слитка – 12,9т;
расчетная масса изложницы– 13,1 т.
Для разливки спокойнойстали применяются изложницы уширенные кверху, глуходонные с прибыльныминадставками типа С – 9 (рис. 2.3):
расчетная масса слитка –9,1 т;
масса прибыльной надставки– 1,25 т;
общая масса слитка – 8,4т;
масса изложницы – 10,8 т;
и изложница типа МС – 12(рис. 2.4):
расчетная масса слитка –10,5 т;
масса прибыльнойнадставки – 2,4 т;
общая масса слитка – 12,5т;
масса изложницы – 12,5т;
Изложницы уширенные книзу типа КС –8п для разливки спокойной стали изменяют с теплоизоляционными плитами.
Первые – для разливки сверху,вторые для разливки сверху и сифоном [20].
Типы изложниц и способ разливкистали на КГГМК «Криворожсталь» приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 – Типы изложниц испособ разливки стали на комбинате «Криворожсталь»№ п/п Тип изложниц Способ разливки Вид стали Масса слитка Примечание 1 С-9 сверху спокойная 8,5 2 МС – 12 сверху спокойная 12,5 3 КС – 8п сверху и сифоном спокойная 8,5 С ТИВ 4 КС – 8п сверху и сифоном кипящая 8,5 5 МКС сверху кипящая 12,5 6 МКС сверху спокойная 12,5 С ТИВ
Расходный коэффициент изложниц на 1тонну стали на комбинате «Криворожсталь» составляет: КС – 8п – 11кг/т стали,МКС – 12,5 – 12,7кг/т стали, С – 9 – 30кг/т стали, МС – 12 – 22кг/т стали.
В таблице 2.2 приведеноколичество выведенных из эксплуатации изложниц по видам дефектов за 2001 и 2002год, а также стойкость изложниц.
Изложницы выходят из эксплуатации врезультате образования продольных и поперечных трещин, разгара внутреннейповерхности, механических повреждений. Изучение причин разрушения изложниц ианализ промышленных данных, показывает, что перечисленные причины характерныдля всех заводов. Разница состоит лишь в преимущественном влиянии тех или иных факторов,что связано с конкретными условиями на каждом предприятии. На стойкостьизложниц оказывает влияние большое число факторов, основными из которыхявляются:
1. Физические имеханические свойства чугуна.
2. Химический составчугуна.
3. Макро и микроструктурачугуна.
4. Технологияизготовления изложниц.
5. Условияэксплуатации изложниц.
6. Конструкцияизложниц.
7. Марка сталиразливаемая в изложницы.
Как правило, изложницывыходят из строя в результате разрушения внутренней поверхности, что связано споявлением мелких трещин, размывов и ожегов, образования сквозных и глубокихтрещин на стенках.
Важнойпричиной разрушения изложниц является неравномерный прогрев стенок. В периодразливки стали, разность температуры внутренних и наружных слоев изложницы достигает650-800оС. В результате в стенках изложницы возникает высокоенапряжение, приводящее к образованию трещин [19].
Многократноециклическое повторение нагрева и охлаждения приводит к полному разрушениюизложниц.
Образующиесяпри эксплуатации трещины можно классифицировать следующим образом [2].
1. Трещины первогорода — образуются на рабочей поверхности при одностороннем нагревании, в первыеминуты после соприкосновения изложницы с жидким металлом.
2. Трещины второгорода – возникают на рабочей стороне изложницы, в виде волосовин, которые придлительной эксплуатации изложниц, увеличиваются и проходят через всю стенку(рис. 2.5).
3. Трещины третьегорода — появляются на внутренней поверхности изложницы после значительного числаналивов. Это так называемая сетка разгара (рис. 2.6).
Все этитрещины являются результатом влияния высоких температур, окисления составляющихпримесей чугуна, приводящего к его росту, в результате чего возникаютвнутренние напряжения.
Существенноевлияние на стойкость изложниц как указывалось ранее, оказывают: конструкцияизложницы, структура и свойства материала, из которого они изготовлены,продолжительность периода между раздеванием изложниц (длительность пребыванияметалла в изложницах) и разливкой стали, а так же условия наполнения изложниц.Различают внутренние напряжения первого рода зональные, возникающие междустенками зонами сечения и различными частями изложницы, второго рода — возникающие внутри зерна или между соседними зернами. И третьего рода –возникающими внутри кристаллической решетки. Все эти напряжения в конечномитоге вызывают упругую деформацию, которая приводит к искажению кристаллическойрешетки и когда эти напряжения превосходят переделы прочности чугуна, визложнице образуются трещины [13].
Под действиемдвижущейся жидкой стали в случае прямого попадания струи на стенку происходитразмыв внутренней поверхности изложницы (рис. 2.7). Циркуляционные потоки вжидкой стали вызывающие неравномерный нагрев рабочей поверхности изложницзависят от способа разливки. При сифонной разливке зона интенсивной циркуляциирасполагается в нижней части изложницы. Интенсивная циркуляция задерживаетобразования зазора в нижней части изложницы, тормозит усадку стали испособствует более высокому нагреву внутренних стенок изложницы, чтоспособствует появлению наиболее ранней стадии сетки разгара.
При разливкесверху зона интенсивной циркуляции стали перемещается последовательно снизувверх, тепло, поглощаемое стенкой изложницы, распределяется равномерно повысоте, что приводит к более позднему и равномерному появлению сетки разгара повысоте изложницы.
Максимальноеферростатическое давление в этом случае воспринимается более прочной корочкойслитка, образующейся значительно раньше, чем при сифонной разливке. Приразливке сверху так же возможны ожоги (оплавления) на стенках изложницы, еслиструя заливаемого металла в момент прожига или при открытии (закрытии) шибера,частично попадала на стенку изложницы (рис. 2.8).
Неточнаяцентровка струи часто приводит к приварке слитка к изложнице, в некоторыхслучаях настолько прочной, что слитки практически невозможно извлечь и поэтомуизложницу приходится разбивать. Для борьбы с приварами и пленами разливку сталисверху следует начинать плавным, но достаточно быстрым открытием шибера дополучения полной струи, обеспечивающей подъем металла в изложнице со скоростью0,6 – 0,7м/мин.
Переходот разливки приторможенной струей на максимальную скорость наполнения долженпроисходить не рывками, а очень плавно, т.к. температура поверхности поддона вэтот период достигает своего максимального значения. Кроме рационального режимаразливки необходимо применять специальные материалы смазки препятствующиепривариванию слитка к изложнице и затормозить появление сетки разгара.
Анализ приведенных данных(табл. 2.2) показывает, что по причине сетки разгара и выгаров выходит из строяизложниц типа КС–8п – 80,6%, МКС – 12,5т – 77,9%, С–9 – 51,5%, МС–12 – 31,8%.По причине приваривания слитка, размыва дна, стен выходит из строя изложництипа КС–8п – 1,4%, МКС – 0,7%, С–9 – 18%, МС–12 – 17,1%. Что вызвано наряду снедостаточной прочностью чугуна из-за отсутствия его модифицирования как вобъеме, так и в поверхностном рабочем слое в цехе производства изложниц, так иэксплутационным напряжением связанным с температурой изложницы и температуройразливаемой стали, временем выдержки металла в изложнице, напряжениямивызванными торможением усадки слитка в изложнице. Так известно [28,29], что чемвыше литейное напряжение тем большее значение получают эксплутационные,особенно на первых 10 – 15 наливах, поэтому на первых наливах необходимостремиться по возможности не допускать под разливку изложницы с температуройниже 50оС.

2.2.Подготовка изложниц к разливке
Качество поверхности слитка взначительной мере зависит от состояния внутренней поверхности изложницы.Неудовлетворительно очищенные и смазанные изложницы, служат причинойвозникновения подкорковых пузырей и местных трещин, на поверхности слитков, чтокроме этого уменьшает стойкость изложниц [20].
Качественная и производительнаяподготовка изложниц, чистка и смазка их может быть достигнута только путемкомплексной механизации этих работ, которые выполняются в специальныхотделениях, куда изложницы поступают после их охлаждения.
На «Криворожстали» в цехеподготовки составов чистку изложниц производят в специальном отделении, гдесовмещены две операции – чистка и смазка. Изложницы из отделения раздеванияслитков подаются на пути отстоя для их охлаждения на воздухе. После охлаждениядо необходимой температуры (90 – 120оС) изложницы поступают вотделение чистки. В отделении чистки установлен реечный толкатель 1 (рис. 2.9),при помощи которого производится передвижение тележек с изложницами. Привод 2реечного толкателя электрический.
Машина чисткисмонтирована на передвижной тележке 3. На тележке установлены механизмпередвижения 4 и механизм подъема штанги 5. Штанга 6 выполнена в виде зубчатойрейки, в нижней части которой закреплены металлические щетки 7. Щеткипредставляют собой две металлические пластины, между которыми закреплены мерныеобрезки стального каната. Чистка изложниц производится путем передвиженияштанги в вертикальной плоскости по внутренней поверхности изложницы.
Слой металла,образовавшийся на верхнем торце изложницы в результате подтека шиберногозатвора при переезде сталеразливочного ковша с изложницы на изложницу,удаляется в отделении подготовки составов при помощи кранов специальнымскребком.
Изложницы, после«аварийных плавок» (подтек металла между плитами, разливка холодных плавок спрожигом, не кроет шибер и т.д.) с залитыми торцами выкладывают на специальнойплощадке для удаления настылей с помощью огневой резки. Изложницы со шлаковымипоясами подвергаются чистке в отделении подготовки составов на стационарномерше. Стационарный ерш представляет собой металлическую плиту, вес которойравен весу изложницы, в которой установлен квадратный стержень. Высота стержнясоответствует высоте изложницы. На стержне установлены три металлические щетки.Очистка изложниц на стационарном ерше производится при помощи электромостовогокрана.
После очистки изложницпроизводится их смазка. Отделение смазки состоит из реечного толкателя,аналогичного как в отделении чистки, передвижной тележки и емкости с растворомдля покраски. Тележка состоит из механизма ее передвижения и механизма подъемаштанги. Штанга выполнена в виде трубы, внутри которой расположены трубопроводыподачи раствора и сжатого воздуха. В нижней части штанги трубопровод соединен сфорсункой, которая обеспечивает равномерное покрытие внутренней поверхностиизложницы смазочными материалами.
На комбинате«Криворожсталь» смазку изложниц производят раствором на основедистенсилиманитового концентрата или извести.
Состав смесей:
1. Дистенсилиманитовыйконцентрат 100%. Вода сверх 100% до плотности раствора 1,18 – 1,22 г/см3.
2. Известь 100%.Вода сверх 100% до плотности раствора 1,05 – 1,12 г/см3.
Дистенсилиманитовый концентратимеет следующие соотношения ингредиентов в %:
Таблица 2.3 Химический составдистенсилиманитового концентрата
Хим. элемент
SiO2
Fe2O3
Al2O3
CO2 MgO
TiO2
K2O+Na2O
H2O
Процентное содержание 40,7 0,7 57,3 Толщина покрытиясоставляет – 1,1–1,4 мм, при этом наносимые покрытия располагаются ровным слоемпо всей поверхности изложниц без каких-либо наплывов и пропусков. Температура90 – 120оС изложниц обеспечивает быстрое высыхание покрытия иудаления из него влаги, которая во время разливки стали может вызватьподкипание металла у стенок изложниц, что приводит к ухудшению качестваповерхности слитка и снижение стойкости рабочего слоя изложницы особенно тех укоторых уже имеется сетка разгара.
Ровный слой качественнойсмазки призван уменьшить тепловой удар в первый момент соприкосновения жидкогометалла и изложницы, сгладить поверхностные неровности на рабочей поверхностиизложницы, предупредить попадания металла в углубление сетки разгара, чтозатормозит дальнейшее ее окисление и при этом будет служить получению болееровной и гладкой поверхности изложниц.
Так проводимые на комбинатеисследования [30] по нанесению металлического алюминия показала, что нанесениена внутреннюю поверхность металлического алюминия с помощью металлизацииисключает добавки связующих веществ (водный раствор жидкого стекла, вода,кремнезоль, сернокислый магний и др.), а тем самым исключается источник газовыделенияи дополнительных неметаллических включений. Кроме того, такой метод позволяетповысить стойкость рабочей поверхности изложниц за счет алитирования чугуна[2].

2.3. Влияниевремени пребывания металла в изложнице на ее стойкость
Как показали исследованияв работе [21], задержка раздевания слитка вызывает термическую усталость из-заувеличения чугуна и его роста, что приводит к изменению структуры материалаизложницы к более раннему появлению сетки разгара с соответствующим снижениемее стойкости. Значительное повышение стойкости изложниц может быть достигнутопутем снижения максимальных температур, достигаемых в теле изложниц исокращения времени пребывания изложницы при максимальных температурах. Этимспособом нельзя устранить перерождение структуры чугуна изложницы, но оно можетбыть замедлено с повышением ее стойкости.
Пор данным работы [22] междустойкостью изложниц и временем нахождения в ней слитка существует зависимость:
/>;                                (2.1)
где:
А – число наливов (циклов),
А∞ — 20 – минимальное число наливов(при сколь угодно длительном пребывании слитка в изложнице),
К – коэффициент равный ≈5000,
S – продолжительность пребыванияслитка в изложнице, мин.
В соответствии свышеуказанной зависимостью полученной путем повышения продолжительностипребывания слитка в изложнице Sсокращает допустимое число наливов.
Результаты эксплуатации изложниц ианализ их стойкости на комбинате «Криворожсталь» показывает (табл. 2.2), что визложнице, работающей только с кипящей и полуспокойной сталью, сетка разгараразвивается значительно медленнее, чем в изложницах работающих со спокойнойсталью, что можно объяснить двумя причинами: первая – это сквозная изложницаимеет меньшие литейные напряжения чем глуходонная, и вторая – время выдержкислитков меньше, что повышает стойкость сквозных изложниц. Согласнотехнологической инструкции по разливке стали [23] время выдержки металла вглуходонных изложницах для спокойной стали составляет 50 – 110 минут, длякипящей и полуспокойной (сквозные изложницы) составляет 30 минут.
Из таблицы 2.2 видно, что стойкостьизложниц типа С – 9 и МС – 12, для спокойных марок стали в 2 раза меньше чемизложниц типа КС – 8п и МКС – 12,5, для кипящих и полуспокойных марок стали.
В 2002 году было достигнутоувеличение стойкости изложниц типа КС – 8п и МКС – 12,5 на комбинате«Криворожсталь» по сравнению с 2001 годом. Эти результаты были достигнутыблагодаря вводу в 2002 году нового регламентированного графика №2 (рис. 2.10)доставки слитков с повышенным теплосодержанием из сталеплавильных в обжимныецехи комбината [24]. Сущность этого регламентированного графика заключается втом, что для полуспокойных марок стали уменьшили время отстоя плавки вразливочном отделении сталеплавильных цехов комбината с 30 минут до 10 минут, следовательно,уменьшилось время нахождения слитков в изложницах до стрипперования. На 20минут, что как видно из таблицы 2-2 привело к повышению стойкости изложниц КС –8п на 12% и МКС – 12,5 на 4%.
В работе [31] был пересмотрен исокращен график пребывания горячих слитков в изложницах. По старому графикувремя пребывания горячего слитка в изложнице составляло 3,5 – 4 часа. Путемтеоретических расчетов и длительного наблюдения за передвижением горячихсоставов было установлено, что для слитков массой в 3,5 тонны время выдержкигорячих слитков в изложницах без ущерба для качества слитка можно сократить на1 час, т.е. до 2 ч 30 мин – 2 ч 40 мин.
В результате температура горячегопосада повысилась с 715 до 810оС. При работе по новому графику втечение года отмечено улучшение показателей: снижение угара металла в колодцахблуминга на 0,3%, повышение производительности колодцев на 0,6%, сокращениерасхода топлива на 4%, повышение стойкости изложниц на 2 – 4 налива, ускорениеоборачиваемости составов на 8%, увеличение пропускной способности разливочногопролета на 12%.
2.4.Влияние коэффициента оборачиваемости изложниц
наих стойкость
Одной из основныхэксплутационных характеристик стойкости изложниц является коэффициентоборачиваемости изложниц, который характеризует температурный режимэксплуатации изложниц.
Фактический коэффициентоборачиваемости изложниц зависит от целого ряда факторов, основными из которыхявляются:
1. Массы иконструкции изложницы;
2. Способаохлаждения изложниц;
3. Теплофизическихсвойств чугуна изложницы;
4. Температурыразливаемой стали;
5. Продолжительностиот разливки стали;
6. Расстояние междурядом стоящими изложницами;
7. Температуры окружающеговоздуха;
8. Количества типовприменяемых изложниц, планирование производства по сортаменту продукции и, всоответствии с этим по типам изложниц;
9. Обеспеченностисменным оборудованием, в том числе: сталеразливочными тележками, изложницами;
10. Пропускнойспособности участков, в том числе железнодорожных путей для охлаждения составовс изложницами [25].
Технологическая инструкция цехаподготовки составов (ТИ 228 ПС – 06 – 2000 п.3.5.1) регламентирует для созданияоптимальных условий эксплуатации изложниц следующий коэффициент по типамизложниц:
-  для уширенных книзу 1,3 – 1,4;
-  для уширенных кверху 1,0 – 1,1.
Из анализа графика оборачиваемостиизложниц типа КС – 8п и МКС – 12,5т (рис. 2.11) следует, что при увеличениикоэффициента оборачиваемости изложниц больше 1,4 или его снижения до 0,9существенно уменьшается стойкость изложниц типа МКС – 12,5т. Это связано преждевсего с большим размером изложницы и ее весом. Идет неравномерный прогревстенок изложницы, возникают большие внутренние напряжения [15], что резкоснижает стойкость изложницы типа МКС – 12,5т. Исходя из анализа графика видно,что стойкость изложниц типа КС – 8п при увеличении коэффициента оборачиваемостиизложниц больше 1,4 или его снижения до 0,9 приводит к уменьшению стойкостиизложниц, но в меньшей степени по сравнению с изложницами типа МКС – 12,5т. Этосвязано прежде всего с ее меньшими размерами и массой. Прогрев изложницыпроисходит быстрее и равномернее, что и улучшает стойкость изложницы типа КС –8п. Необходимое количество изложниц для поддержания оптимального коэффициентаоборачиваемости в зависимости от производства на комбинате «Криворожсталь»определяется по номограммам (рис. 2.12, 2.13). Так, необходимое количествоизложниц типа КС – 8п в отделении подготовки составов №3 для производствастали, разливаемой в эти изложницы в количестве 50 ковшей в сутки прикоэффициенте оборачиваемости изложниц 1,3 составит 780 шт.
Существенным недостатком в работеметаллургических заводов долгое время являлся факт отсутствия или недостаточногоучета стойкости изложниц по причине сложности их учета без компьютернойтехники. Наличие такого учета в настоящее время (с наличием компьютернойтехники) дает возможность ликвидировать преждевременную отгрузку изложниц вбрак, оперативно принимать меры к устранению причин преждевременного выходаизложниц из строя и главное выполнять анализ стойкости изложниц (определятьглавные факторы оказывающее воздействие на их стойкость). В настоящее время накомбинате «Криворожсталь» учет стойкости изложниц ведется в цехе подготовкисоставов с применением компьютерной техники. Он организован следующим образом.
В цехе производства изложниц накаждую отлитую и принятую изложницу работниками ОТК изложниц выписываетсяпаспорт (рис. 2.14). Паспорт включает в себя следующие данные:
1. Типизложницы
2. Номеризложницы
3. Весизложницы
4. Датазаливки
5. Датаприемки
6. Химическийсостав чугуна
7. Геометрическиеразмеры
А так же имеется таблица по учетустойкости изложницы, которая включает в себя:
1. Датаввода изложницы в эксплуатацию
2. Количествоналивов
3. Датавыхода из эксплуатации
4. Причинавыхода из эксплуатации
Паспорта на изложницы вместе сизложницами передаются из цеха изложниц на склад слитков ЦПС, где они хранятсядо момента отгрузки изложниц в отделение подготовки составов [18].
При отгрузке изложниц во дворыподготовки составов паспорта на них передаются в отделение подготовки составов.
В паспорте отмечается дата вводаизложницы в эксплуатацию, т.е. дата подачи изложницы под первый налив.
Учет ввода и вывода изложниц изэксплуатации в цехе подготовки составов производят в той смене, которая готовитсостав с изложницами к разливке плавок [18]. Новые изложницы при вводе в работумаркируются известью на 2-х гранях с предварительной записью в журнал учетаввода в эксплуатацию нового сменного оборудования с пометкой их ввода, номеризложницы, номер тележки, на которую установлена изложница. При отбраковке иизъятии из эксплуатации производится отметка в журнале учета изложниц.Отбраковка изложниц производится в цехе комиссионно, с передачей информации ввычислительный центр ежедневно.
Оператор ЭВМ на основании данных понаборке составов вводит номера изложниц в базу данных компьютера.
Ежедневно ведется распечаткаработающего парка изложниц (табл. 2.4) которая включает в себя:
1. Количествоизложниц
2. Типизложниц
3. Номераизложниц
4. Датуввода
5. Датупоследней оборачиваемости
6. количествоналивов
7. Коэффициентоборачиваемости на каждую изложницу
После вывода изложницы изэксплуатации, на нее составляется акт, в котором делается отметка причиныотбраковки, эти данные заносятся в ЭВМ. Анализ причин вывода изложниц из строяделается лабораторией технического управления комбината.
Распечатка по отбракованнымизложницам включает в себя:
1. Анализотбракованных изложниц по оборачиваемости (табл. 2.5)
2. Анализотбракованных изложниц по видам дефектов и количеству наливов (табл. 2.6)
3. Обобщенныйанализ отбракованных изложниц по группам дефектов (табл. 2.7) [18].
2.5. Влияниетехнологии разливки стали на стойкость
изложниц иподдонов
Известно, что разливочные пролетысталеплавильных цехов являются узким местом в сталеплавильном производстве вплане его увеличения. Чтобы своевременно разлить всю выплавляемую сталь, многиезаводы вынуждены применять двухстопорную разливку и разливку через стаканувеличенного диаметра. Эти факторы оказывают отрицательное влияние на стойкостьизложниц и поддонов: скоростная разливка увеличивает тепловой удар,воспринимаемый изложницей и поддоном; двухстопорная разливка вызываетнеобходимость плотного расположения изложниц на поддоне, что затрудняетцентрирование струи, в результате чего происходит «размыв» стенки изложницы иподдона и преждевременный вывод их из эксплуатации и кроме того, ухудшаютсяусловия кристаллизации слитков, что снижает их качество [26]. Исследованиями вработе [26] было установлено, что ужесточение в плане соблюдения температурногорежима при выпуске и разливке стали дает возможность не только варьироватьскорость разливки в нужных пределах без ущерба для качества слитка, но повыситьпри этом стойкость изложниц. Так, ускоренная разливка позволяет снизитьпримерно на 10% температуру выпускаемого металла что, при соблюдении инструкциипри разливке (медленное открытие стопора, центрирование струи и др.), приводитк увеличению стойкости изложниц [27].
Металл нельзя перегревать, а такжеразливать с чрезмерно высокой скоростью, так как изложница и поддонвоспринимают большую тепловую нагрузку. В результате этого возрастает опасностьобразования трещин в изложнице, особенно при первых наливах [32].
Кроме того, перегретый металл принарушении центровки и организации струи приводит к оплавлению внутренних гранейизложницы, что в свою очередь обуславливает застревание слитка, и в дальнейшеммеханическое повреждение при извлечении слитка, что отрицательно сказывается наего качество.
Разливка холодного металла иаварийных плавок (с некроющим стопором) так же оказывает отрицательноевоздействие на стойкость изложниц. Например, при сифонной разливке такой металлвынуждены разливать сверху, что приводит к размыванию дна изложниц и выводит ееиз строя.
Чтобы устранить размывание низа играней изложницы, необходимо при разливке сверху струю строго центрировать пооси изложниц, а при разливке сифоном обеспечить правильную (по центру) установкустаканчика, чтобы не было перекоса [32].
При применении двухстопорнойразливки стали (мартеновский цех, емкость ковша 300т), одновременно наполняютсясталью две изложницы через два стакана в ковше. При разливке стали в изложницы,уширенные кверху, отверстия в донной части закрывают вкладышами, которыепредохраняют изложницу от размывания струей стали в донной части и отприваривания слитков [1]. Вкладыши для этой цели изготавливают литыми иликованными в виде подкладок, прикрывающие дно изложниц. В процессе разливкичерез 2 стопора, очень сложно обеспечить центрирование струи металлаодновременно в двух изложницах, хотя известно, что правильное центрированиеструи при разливке уменьшает приваривание слитков, способствует улучшению ихкачества и повышает срок службы изложниц [1].
Одним из недостатков разливки сталииз ковшей большой емкости считается большая скорость истечения струи стали изковша, которая приводит к разбрызгиванию стали при наполнении изложниц, чтоведет к запороченности низа слитков пленой. Скорость истечения струи стали внаибольшей степени зависит от уровня металла в ковше, что видно из зависимости:
/>                   (2.2)
где:
Н1 – высота уровня сталив ковше над сталеразливочным стаканом;
Н2 – высотасталеразливочного стакана над уровнем стали в изложнице;
R – коэффициентсопротивления движению струи стали.
Вследствие большой скоростиистечения струи стали происходит сильное разбрызгивание ее в начале наполненияизложниц, приваривание слитков к изложницам и поддонам, увеличивается износподдонов [1].
Разбрызгивание стали при наполненииизложниц образуются вследствие неправильной организации струи, вытекающей изковша (из-за плохой промывки стакана кислородом), или вследствие недостаточногоплавного регулирования скорости наполнения изложниц стопорным механизмом.Разбрызгивание стали и всплески ее при наполнении изложниц вызывают образованиепороков на поверхности слитков, плен и других дефектов [26].

3 ОРГАНИЗАЦИОННАЯИ ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Вработе был исследован регламентированный график доставки горячего металл нанагревательные колодцы блюминга.
Суть состоит втом, чтобы повысить температуру посада горячих слитков. Исходя из этого металлвыдерживается 25-30 минут, а не 45 минут как ранее. Сокращение времени на 15-20минут способствует снижению разгара рабочей поверхности изложницы и увеличиваетсрок их эксплуатации. Это в свою очередь снижает расходный коэффициентизложниц, а следовательно затраты по переделу, т.е. снижается себестоимость производствастали.Таблица 3.1 Показатели изложництипа КС – 8п и МКС 12,5тНаименование показателя 2002 г. Изложницы типа КС-8п Изложницы типа МКС-12,5т 1. Производство стали, т 2 766 268 3 358 134 2. Вес изложницы, кг 9,25 12,636 3. Вес слитка, кг 9,03 12,2 4. Стоимость 1т. изложницы, грн 650 650 Расходный коэффициент изложницы типаКС-8П на 1 т выплавляемой стали составил в 2001 г.
/>кг/т стали        (3.1)
где:
Qизл – вес изложницы типа КС – 8п;
Qсл – вес слитка, т;
n – средняя стойкость в наливах.
Таблица 3.2–Абсолютные и относительные изменения стойкости изложниц типа КС – 8п и МКС12,5 тНаимено-вание показателя Значение показателя Изменения
 
Источник инфор-мации
 
2001
до внедрения регламентиро-ванного графика
2002
после внедрения регламентиро-ванного графика
абсолют
ные
относи
тельные 1. Стойкость изложницы типа КС-8п 86,7 наливов 97,3 наливов 10,6 +12,23 Нормы цеха 2.Стойкость изложницы МКС-12,5т 78,2 наливов 81,4наливов 3,2 +4,09 Расходный коэффициент изложницы типаМКС-12,5т на 1 т выплавляемой стали составил в 2001 г./>кг/т сталиРасходный коэффициент изложницы типаКС-8П на 1 тн выплавляемой стали составил в 2002 г/>кг/т сталиРасходный коэффициент изложницы типаМКС-12,5т на 1 тн выплавляемой стали составил в 2002 г./>кг/т стали

До внедрения новой технологииускоренной доставки слитков в колодцы блюминга, затраты на производство стали визложницы типа КС-8П составили:
/>/>    (3.2)
где:
Qгод – количестворазлитой стали в изложницы типа КС – 8п, т;
К – расходный коэффициент изложництипа КС – 8п, т;
С – себестоимость 1т изложницы,грн.
После внедрения новогорегламентированного графика ускоренной доставки слитков в колодцы блюминга,отражающего суть новой технологии, затраты на производство стали в изложницытипа КС-8П составили:
/>
Экономический эффект послевнедрения нового регламентированного графика ускоренной доставки слитков вколодцы блюминга в изложницы типа КС-8П составил:
/>
До внедрения новой технологииускоренной доставки слитков в колодцы блюминга, затраты на производство стали визложницы типа МКС-12,5т составили:
/>(3.3)
где: Qгод – количестворазлитой стали в изложницы типа МКС – 12,5;
К’ – расходныйкоэффициент изложниц типа МКС – 12,5;
С – себестоимость 1т изложницы,грн.
После внедрения новогорегламентированного графика ускоренной доставки слитков в колодцы блюминга,отражающего суть новой технологии, затраты на производство стали в изложницытипа МКС-12,5т составили:
/>
Экономический эффект послевнедрения нового регламентированного графика ускоренной доставки слитков вколодцы блюминга в изложницы типа МКС-12,5т составил:
/>
Общий экономический эффект составляет:
/>
Таблица 3.3 – Влияние повышениястойкости изложниц типа КС – 8п и МКС – 12,5т на общий объем затрат разлитойстали в эти изложницыНаименование показателя Влияние на затраты (+,-), грн 1. Снижение затрат на разлитую сталь в изложницы типа КС – 8п 1798074 2. Снижение затрат на разлитую сталь в изложницы типа МКС – 12,5 1091393 Всего 2889467
Из приведенной выше таблицы 3-3следует, что внедренный регламентируемый график доставки слитков с повышеннымтеплосодержанием на нагревательные колодцы блумингов уменьшает расходныйкоэффициент изложниц типа КС – 8п на 1,3 кг/т выплавляемой стали и расходныйкоэффициент изложниц типа МКС – 12,5т на 0,5 кг/т выплавляемой стали, тем самымснижая затраты на отлитую сталь в эти изложницы в сумме 2889467 грн.
В результате внедрениярегламентированного графика доставки слитков с повышенным теплосодержанием нанагревательные колодцы блумингов, изменились и технико-экономические показателицеха подготовки составов (см. табл. 3.4).
Таблица3.4
Технико-экономическиепоказатели цеха подготовки составовНаимено-вание показателя Значение показателя Изменения До внедрения регламентиро-ванного графика После внедрения регламентиро-ванного графика Абсолютные Относитель-ные, %
1. Годовой объем производства стали, т
изложницы типа КС-8п
изложницы типа МКС – 12,5т
2766268
3358134
2766268
3358134
---
---
---
--- 2. Фактическое время работы оборудования (изложниц), час 8760 8760 --- --- 3. Численность ППП цеха подготовки составов, чел 537 537 --- --- 4. Инвестиции --- --- --- --- 5. Затраты на производство продукции, грн 50389679 47500212 2889467 5,73
6. Снижение норм расхода, кг/т стали
изложницы типа КС-8п
изложницы типа МКС – 12,5т
11,8
13,2
10,5
12,7
-1,3
-0,5
11,02
3,79

4 ОХРАНА ТРУДА
 
Охрана труда – этосистема правовых, социально-экономических, организационно-технических,санитарно-гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий и способов,направленных на сохранение здоровья и трудоспособности человека в процессетруда.4.1 Выбор и характеристика строительнойплощадки цехаподготовки составов
 
Площадка предприятия впредлагаемой работе предусматривается хорошо освещенной, ровной с некоторымуклоном, обеспечивающим поток сливных и сточных вод, а также хорошопроветриваемой. По отношению к жилому району предлагается расположение сподвесной стороны. Между предприятиями и жилым районом предусматриваетсясанитарно-защитная зона, ширина которой регламентируется санитарными нормами отхарактеристики производства.
Расположение зданий исооружений предусматривает рациональные потоки грузов и людей. Санитарно-бытовыепомещения предлагается располагать в близи от основных потоков трудящихся.Расстояние от рабочих мест к зданию бытовых помещений предусматривается неболее 300 м и предлагается соединить с основным зданием цеха, тоннелем илиоткрытой галерей. Расстояние от рабочих мест к пункту приёма пищи в проектеприменяется не более 300 м при обеденном перерыве не 30 мин и 600 м приперерыве на обед на 1 час.
Санитарно-защитную зонупредлагается озеленять лиственными породами деревьев, листва которых служитбарьером, защищающим от пыли, дыма, газов, шума, ветров и экранирует тепловоеизлучение при пожаре. Между санитарно-защитной зоной и жилым растономпредусмотрена полоса древесно-кустарных насаждений 20 – 50 м.
Объём производительногопомещения предусматривает не менее 15 м³, высота не менее 3,2 м приналичии вредных выделений с учётом удаления их из рабочей зоны. Высота галереии эстакад не менее 1,5 м, уклон лестниц не более 40%. Все площадкирасположенные на высоте более 0,6 м от поверхности пола, за исключением разливочныхплощадок, ограждены перилами.
Полы рабочих площадокпредусматриваются ровными, без порогов и выступов, не скользкие выложенные изпрочных износоустойчивых материалов, удобные для уборки. На участках с большимитепловыми выделениями пол покрыт чугунными и стальными плитами.
При расположении входов вздание цеха, предусматривается безопасный переход к рабочим местам. Проемы вздании для подачи железнодорожных составов оборудованы воротами. Площадьпроемов принимается от 20 до 30% площади поперечных стен.
Надежность зданияобеспечивается систематическим наблюдением за его состоянием и своевременнымремонтом.
Согласно СниП-11-92-76 вЦПС предусмотрены бытовые и вспомогательные помещения:
- гардеробные израсчёта 0,2 на работающего, всего на 688 работающих 137,6;
- душевые израсчета 1 душевая сетка на 3-их рабочих;
- предприятиеобщественного питания;
- комната приёмапищи из расчёта 1 м² на каждого посетителя;
- красный уголокплощадью 134 м²;
- кладовая площадью80 м².
4.2. Основныевредности и опасности цеха подготовки составов
 
Воздействиеэлектрического тока на организм человека, вследствие соприкосновения соткрытыми токопроводящими частями или с оборудованием, случайно оказавшимся поднапряжением, может вызвать различные электрические травмы и электрический удар.На исход воздействия током влияют так же индивидуальные особенности организма,физическое и психическое состояние. При некоторых заболеваниях опасностьпоражения увеличивается. В условия горячего цеха тяжесть пораженияувеличивается, так как при перегреве организма снижается его сопротивление.
Загрязнение воздухаоказывает вредное воздействие на организм человека. Все загрязняющие воздухвещества в производстве встречаются в виде сырья, промежуточных и рабочихпродуктов, готовой продукции, случайных примесей, вспомогательных веществ иотходов. Токсичными являются газы, образующиеся при металлургических процессахи попадающие в организм через кожу, причём не повреждённую. Таким газомявляется окись углерода. Это газ без дыма, запаха и вкуса. Действие на организмсостоит в вытеснении кислорода из крови с образованием карбооксигемоглобина, результатомэтого является удушие. Первые признаки отравления: головная боль,головокружение, тошнота, рвота, общая слабость, в тяжелых случаях потеря сознания.Загазованность на рабочих местах определяется по содержанию СО в воздухе.
Воздействие пыли наорганизм человека зависит от ёё состава, происхождения и дисперсности. Даже нетоксичная пыль может оказать вредное воздействие на организм, разрушит кожу, глаза,уши. Проникая в лёгкие пыль может вызвать специфические профзаболевания.
Ещё однимпроизводственным фактором, оказывающим подчас решающее влияние на организмчеловека, являются тепловыделения. Тепловое воздействие на организм можетявляться причиной быстрого утомления, снижения работоспособности, ослаблениясопротивляемости организма к вредным воздействиям, различным заболеваниям,теплового истощения, теплового удара.

4.3.Мероприятия по устранению вредных и опасных факторов
в цехеподготовки составов
Рабочиев ЦПС подвергаются воздействиям теплового излучения. Задача сниженияизбыточного тепла в производственных помещениях решается комплексно,посредством ряда технических и санитарно-гигиенических мер: вентиляциейпомещений, применение защитных экранов теплоизоляционной защиты. В качествесредств индивидуальной защиты от теплового излучения применять спецодежду изгрубошерстной ткани и теплоизолирующего материала и кожи.
Защитаот прикосновения к токоведущим частям электроустановок изоляция, ограждения,недоступное расположение токоведущих частей, использование дистанционныхуправлений, блокировки и предупредительной сигнализации. Для защиты отприкосновения к деталям оборудования, случайно оказавшимися под напряжением,предусматривается заземление этого оборудования.
Усовершенствованиетехнических процессов и конструкции оборудования, при которых исключились илирезко уменьшились вредные выделения в окружающую среду приводят к снижениюзагрязнения воздуха.
Длязащиты от шума применяются противошумные подушки. Органы дыхания защищаютсяразличными родами респираторами. Для защиты ног – спец. обувь.
Дляснижения травматизма в цехе выполняются следующие мероприятия:
- реконструировано освещение складов слитков № 2, 3;
- производится установка механизированной площадки дляосмотра изложниц в отделении подготовки составов № 2;
- оборудована площадка для осмотра изложниц в отделениисмазки изложниц № 2;
- на въездах в воротах произведена установка площадок дляобслуживания светофора;
Поприведению в соответствие с требованиями нормами техники безопасности и охранытруда на оборудовании, машинах и механизмов;
- произведена установка ограждения на металлорежущих станках;
- заменены троллеи кранов № 12, 14, 27, 29, 30 на гибкийкабель.
Длясокращения тяжелого физического труда отделением подготовки составов № 2оборудовано электроталями. В отделении № 3 установлена рамка для выгрузкиогнеупоров.
Вцехе площадью 90 х 20 м со средним выделением пыли, копоти и дыма минимальноеосвещение, по норме составляет 50 ЛК.
Освещениеосуществляется светильниками прямого света, напряжение в осветительной сети220Вт. Мощность применяемых электрических ламп составляет 750 Вт. Определитьмощность осветительной установки и число ламп, необходимых для создания общегоравномерного освещения. Расчет производится методом Ватт.
Мощностьосветительной установки цеха по методу Ватт производится по формуле:
/>                      (4.1)
где:
Е – нормируемая освещенность ЛК
S – площадь освещаемого помещения, м²
R – коэффициент запаса, учитывающийснижение освещенности в результате загрязнения ламп и осветительной арматуры, атакже из-за поглощения части светового потока налетом распыленного вольфрама,оседающего на колбе лампы
Еср – средняя горизонтальнаяосвещенность, МС при равномерном освещении.
Осветительный приборобщего освещения при расходе 1 Вт/м³.
При среднем выделениипыли, копоти и дыма коэффициент запаса ламп накаливания R = 1,5.
Величина Еср примощности ламп 750 Вт, напряжением 220В в светильнике прямого света 4,45 ЛК.
Подставляем цифровые значения вприведённую выше формулу, получаем:
/>
Необходимое количество лампвыбранной мощности, определяем по формуле:
/>                             (4.2)
где:
W1 – мощность осветительной установки;
Wл – мощность одной лампы, Вт.
Необходимое количестволамп равно:
 
/>
4.4 Средстваиндивидуальной защиты
 
ИспользованиеСИЗ работающих во многих случаях является необходимым и обязательным, чтосвидетельствует о неудовлетворительности условий труда и об отсутствии илинедостаточности эффективности мер по их улучшению. Спецодежда служит для защитыработающих от неблагоприятных воздействий производственной сферы и опасностейпроизводства.
Спецодеждапредусматривает нормативное функционирование организма, беспрепятственноевыполнение трудовых операций и опрятный внешний вид. Для рабочих горячего цехаспецодежда предназначена предохранять от воздействия теплового излучения иожогов. Качество и соответствие спецодежды определенному значению, зависит отткани и покроя. Материал предлагается не воспламеняющийся, прочный и мягкий,стойкий к воздействию теплового излучения, воздухопроницаемый, как в сухом таки во влажном состоянии. Спецодежду рабочих горячих цехов предлагаетсяизготовлять из сукна, брезента, либо льняных тканей, и из синтетическоговолокна, химически обработанных и других.
Длязащиты предусматривается обувь на рефренной подошве из материала, которыйпредусматривается стойким к высокой температуре, излучению, искрам,малотеплопроводным и воздухонепроницаемым. Для защиты рук предлагаютсябрезентовые рукавицы. Для защиты глаз от воздействия энергии, излученияпредусматриваются очки со светофильтрами. Для защиты органов дыханияпредлагаются фильтрующие приборы.
4.5 Пожарнаябезопасность
Пожары на производствепредставляют опасность для работающих, причиняют значительные повреждения иматериальный ущерб. Причинами возникновения пожара являются недостатки встроительных конструкциях, сооружениях, планировке помещений, устройствекоммуникаций, дефекты оборудования, нарушение режимов технологическихпроцессов, неправильное ведение работ, неосторожность персонала.
Пожароопасность зданийЦПС относится к категории “Д” – горючие и негорючие вещества в холодномсостоянии. Для уменьшения опасности возникновения пожара важное значение имеетрациональное устройство цеха. С целью ограничения распространения пожаров,проектом предусматривается использование несгораемых конструкций,противопожарных преград, легко сбрасываемых покрытий, регулируемых проемов,противопожарных стен и перекрытий. Для удаления из здания при пожаре дыма,предусматриваются дымовые люки в крыше или стенах, особенно при отсутствииокон. Кабели и трубопроводы предлагается защищать от прямых ударов молнии,предусматриваются молниеотводы — устройства воспринимающие молнию и отводящиеее ток в землю.
Для тушения пожаровпредлагаются твердые, жидкие и газообразные вещества, обладающие высокимэффектом тушения, не причиняющие вреда организму человека, а так же неоказывающие вредного воздействия на предметы и материалы при тушении пожаров.
Быстрая ликвидацияпожаров может быть обеспечена только при правильном выборе средств и способовтушения. Так для тушения металлов и их сплавов предлагаются сухие порошковыематериалы, для тушения электрооборудования необходимо прежде всего обесточитьего и в качестве огнегасительных средств предлагается использовать углекислоту.Тушение горючих газов распыляют струей воды и инертными газами, но прежде всегонеобходимо снизить давление газа в магистрали. Для тушения нефтепродуктовприменяется распыленная струя воды, пена, флюсы. Предусматриваютсяавтоматические системы сигнализации, которые осуществляют защиту:
- предотвращениемобразования горючей среды;
- эвакуациейгорючих веществ в аварийные емкости;
- перекрытиекоммуникаций;
- включение подачигасящих средств;
- закрытие проемов(для предотвращения распространения огня).
4.6.Охрана природы
Необходимость повышенияэффективности мер по охране труда, шире внедрять малоотходные и безотходныетехнологии, развивать комбинированные производства, обеспечивающие полноеиспользование природных ресурсов, сырья и материалов, исключающие или существенноснижающие вредное воздействие на окружающую среду, усилить охрану атмосферноговоздуха.
Ежегодно в атмосферувыбрасывается более 10,3 млн.т. вредных веществ и в водоемы более 1 млрд.м3загрязненных сточных вод.
Площадь зеленых угодий, нарушенных горнымиработами и занятая отвалами зона шлаконакопителями, составляет около 130 тыс.гектаров.
Концентрация вредныхвеществ в атмосфере и водной среде крупных металлургических центров,значительно превышает санитарные нормы. Неудовлетворительная экологическая,напряженная в связи с этим обстановка сложилась в городах Днепродзержинске,Запорожье, Кривом Роге, Мариуполе.
В отраслевой схемеразвития и размещения 4 м до 2005 года определены пути решения экологическихпроблем. В сталеплавильном производстве мартеновские печи в основном будутзаменены конверторами и электросталеплавильными агрегатами, что обеспечатснижение выбросов азота на 30%. Переход на непрерывную разливку стали наряду стехническими преимуществами позволит снизить выброс в атмосферу пыли и окисловазота почти в 2 раза, окислов углерода в 7 раз.
Схемойпредусмотрено снижение потребления свежей воды и прекращения сброса загрязнениявод, рекультивация отработанных площадей и др.
В настоящеевремя по данным годовых обзоров главной геофизической обсерваторией им. Войковаи по данным замера гар.С76 воздушный бассейн г. Кривого Рога систематически загрязняетсяпылью и др.
Это объясняется следующимипричинами:
- наличиезначительного количества предприятий, являющихся источниками загрязнениявоздушного бассейна;
- отсутствие внастоящее время установок по хим. очистке от SO, NO, CO и др.
- отсутствиеустановок очистки неорганизованных выбросов сталеплавильного и доменногопроизводства, которые существенно загрязняют воздушный бассейн;
- наличие значительногоколичества невысоких дымовых труб и вытяжных устройств, ухудшающих рассеиваниевредных веществ в атмосфере;
- недостаточнойэффективностью работы существующих газоочистных сооружений и недостаточновысоким уровнем их эксплуатации.
В частности на “Криворожстали” 860источников загрязнения атмосферы, из них 663 оснащены 243газо-пылеулавливающими установками, которые очищают 16540 тыс. м3,загрязненных газов в час.
Общее количество образующихся отработы технологического оборудования вредных веществ в атмосферу в 2002 гсоставило 1431,9 тыс.т., из них уловлено и обезврежено 1121,8 тыс.т. за счетвыполненных в 2002 г мероприятий выброса вредных веществ в атмосферу снижены на4775 т. в год.
На комбинатеэксплуатируется 51 водоочистное сооружение. Объем оборотной воды в системеводоснабжения предприятия составляет 2217 тыс.м3 в год.Водоснабжение комбината организовано по 22 основным оборотным циклам. Объемоборота сточных вод “Криворожстали” составляет 51 млн. 543 м3 в год,водопотребление 148,5 млн.м3 в год.
Технический прогресс вчерной металлургии осуществляется неразрывно с решением вопросов защитыокружающей среды от загрязнения вредными отраслями.
Основным направлением вэтой отрасли является совершенствование существующих процессов обеспечивающих изменениеили ликвидацию вредных веществ, очистку технологических газов. Все известныетехнологические процессы протекают с выделением пыли, тепла, газов. Вкомплексных мероприятиях по охране труда предусмотрено принятие мер поизменению тех или иных методов производства, связанных с выделением в атмосферувредных примесей или загрязнения земли. В связи со сложившейся обстановкой обостренияэкологического кризиса, необходимо применение организационных мер по устранениювыделений вредных веществ или частичного торможения этого процесса. Спадпроизводства в металлургии позволяет сократить выбросы вредных веществ вокружающую атмосферу, но не следует забывать о тех выбросах, которые так илииначе выделяются в процессе существующего производства.
Цех подготовки составов кразливке жидкой стали в отличие от аглодоменных и сталеразливочных процессов вменьшей мере влияют на загрязнение окружающей среды.
Технологический процессчистки изложниц происходит с выделением в атмосферу пыли. Отделение чисткиизложниц снабжено куполообразным навесом для улавливания пыли. Под действиемгорячего воздуха поток частиц поднимается вверх, и по наклонным частям кессонаопадают в емкости, попадание пыли в атмосферу сведено до минимума. Емкостипериодически очищаются от пыли.
В ЦПС разогрев сменногооборудования производится на газовых горелках (газ природный). При работегорелок выделяется большое количество CO2в атмосферу, разогрев прибыльных надставок сокращенным факелом.
В ЦПС покраска рабочейповерхности изложниц происходит с выделением в атмосферу вредных примесей — летучих углеродистых соединений и токсины. Покрашенные изложницы углеродосодержащимматериалом или токсичными красками при контакте с жидкой сталью выделяют ватмосферу летучие вещества. В связи с принятыми организационными итехнологическими мероприятиями стало возможным производить покраску изложницматериалами, не содержащими веществ при контакте которых с жидкой стальюобразуются летучие вещества. В настоящее время в ЦПС покраску изложницпроизводят антипригарной глиной. Данный состав не образует вредных веществ приконтакте с жидким металлом.

ВЫВОДЫ
В ходепроведения исследовательской работы рассмотрены вопросы повышения стойкостиизложниц, усовершенствование технологии их эксплуатации:
1. Время пребываниягорячего слитка в изложницах.
2. Коэффициентоборачиваемости изложниц.
3. Учет изложниц.
4. Подготовкаизложниц к разливке.
1. Пребываниегорячего слитка в изложнице сверх регламентированного графика сказывается настойкости изложницы, т.е. уменьшения времени отстоя плавок полуспокойных марокстали в разливочном отделении сталеплавильных цехов комбината «Криворожсталь»на 20 минут приводит к повышению стойкости изложниц типа КС-8П на 11,02 % иМКС-12,5т на 3,79 %, и уменьшает себестоимость годовой выплавки стали в этиизложницы на 2889467 грн.
2. Одним из основныхпараметров влияющих на стойкость изложниц является коэффициент оборачиваемости.В ходе проведения исследовательской работы был предложен оптимальныйкоэффициент оборачиваемости изложниц типа КС-8П и МКС-12,5 т, который долженбыть в пределах 1,2 – 1,3 налива в сутки. При таком коэффициентеоборачиваемости достигается максимальная стойкость изложниц: КС-8П – 97,3налива, МКС-12,5 т – 81,4 налива.
3. В дипломнойработе предложен учет изложниц с полной информацией о причинах преждевременноговыхода их со строя, который является важным способом дающим возможностьанализировать режим работы изложниц.
4. В работеисследовано влияние качества подготовки изложниц к разливке на их стойкость ипредложен оптимальный вариант чистки и смазки изложниц, который даеткачественную очистку и равномерную покраску рабочей поверхности изложниц типаКС-8П и МКС-12,5 т повышая их стойкость и улучшая качество поверхности слитка.

ПЕРЕЧЕНЬИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. К.К. Прохоренко: «Разливка сталии качество стальных слитков». Киев 1995, 118с.
2. В.К. Могилев, О.И. Лев:«Повышение стойкости изложниц и прокатных валков». Москва «Металлургия» 1986,117с.
3. Л.М. Черкасов: «Основыобразования литейных сплавов». Москва, «Наука», 1970, 163с.
4. Ф.Н. Тавадзе, Ф.Н. Алимов, С.Э.Баркан: «Литейное производство», Москва, 1970, №1 с. 22-23.
5. Н.Е. Скороходов: «Повышениестойкости изложниц на машиностроительных заводах», «Сталь» №1, 1952, 180с.
6. А.С. Филиппов, Г.А. Писаренко,Г.И. Янкелевич, В.С. Радя: «Повышение стойкости чугунных изложниц», Москва,«Металлургия», 1965, 304с.
7. Н.А. Воронов, Н.И. Павловцева,П.И. Стовченко: «Металлургическая и горнорудная промышленность», Москва,«Металлургия», 1970, №5 с.52.
8. А.С. Филиппов, В.С. Радя, Г.Г.Михайлова и др.: «Влияние режимов эксплуатации на оптимальные геометрическиепараметры изложниц», Сталь, 1971, №1, с.52.
9. Г.Ж. Киря, И.Ф. Иванченко, Л.М.Черкасов: «Литейное производство», Москва, «Металлургия», 1970, №11 с.42.
10. А.С. Филиппов, Г.А. Писаренко,Г.И. Янкевич, В.С. Радя: «Сменные литые детали сталеразливочного оборудования»,Москва, «Металлургия», 1965, 304с.
11. Л.М. Черкасов, В.К. Могилев,Н.Н. Спичка: «Металлургическая и горнорудная промышленность», 1971, №6 с.50-51.
12. В.А. Курчапов, П.Д. Стец, Л.А.Краузе и др.: «Повышение стойкости изложниц», Москва, «Металлургия», 1971, №1с. 3-14.
13. А.С. Филиппов, В.С. Радя: «Опытпроизводства и эксплуатации изложниц (по материалам межзаводской школы) Москва,«Черметинформация», 1971, 117с.
14. Л.М. Черкасов:«Металлургическая и горнорудная промышленность», Москва, «Металлургия», 1971,№6, с. 50.
15. Л.М. Черкасов, Г.Ш. Киря, В.К.Могилев и др.: «Повышение стойкости изложниц», Москва, «Металлургия», 1974, с.111-115.
16. Н.Г. Горшович: «Кристаллизацияи свойства чугуна в отливах», Москва, «Машиностроение», 1966, 179с.
17. Л.М. Черкасов: «Формированиекачества поверхности отливок», Москва, «Наука», 1969, с. 200.
18. Технологическая инструкцияподготовки составов комбината «Криворожсталь»: ТИ 228-ПС-06-2000.
19. В.А. Курчанов: «Повышениестойкости изложниц», Москва, «Металлург», 1989, 142с.
20. К.К. Прохоренко: «Разливкастали и качество стальных слитков», Киев, 1955, 118с.
21. В.А. Ефимов, В.П. Осипов:«Определение оптимальной выдержки слитков в изложницах», Сталь, 1974, 176с.
22. И.С. Ром: «Сокращение временивыдержки слитков в изложнице», Москва, «Металлург», 1989, с.89.
23. Технологическая инструкцияразливки стали в конвертерном цехе комбината «Криворожсталь»: ТИ228-СТ-02-1998.
24. Регламентированный график №2,доставки слитков с повышенным теплосодержанием из сталеплавильных в обжимныецехи комбината «Криворожсталь», 2001.
25. И.И. Маликов: «Оптимизацияколичества разливочных составов и запаса изложниц в сталеплавильных цехах»,Сталь, 1989, №7, 164с.
26. Л.М. Ефимов: «Сборник трудовЦентрального научно-исследовательского института черной металлургии», 1966,вып. 41, с. 223-228.
27. В.И. Якушен: «Сборник трудовЦентрального научно-исследовательского института черной металлургии», 1966,вып. 41, с. 229-237.
28. В.А. Курчанов: «Перспективаснижения расхода изложниц», Москва, «Металлургия», 1975, №9, с. 5.
29. В.В. Абрамов, Н.А. Воронова,А.А. Будник и др.: «Метод исследования долговечности металлургическихизложниц», в сборнике: «Повышение стойкости изложниц», Москва, «Металлургия»,1972, 202с.
30. А.М. Скрыбцев: «Повышение срокаслужбы сталеразливочных изложниц путем внедрения в производство новыхлетучеизоляционных смазок». Научно-техническая конференция: «Повышениетехнического уровня и совершенствование технологических процессов производстваотливок», Днепропетровск, 1990, 116с.
31. М.И. Мусса-Заде: «Сокращенныйграфик пребывания горячего слитка в изложнице», Сталь, 1975, 216с.
32. В.М. Боревский, В.А. Станкевич:«Подготовка составов с изложницами для разливки стали», Москва, 1964, 85с.