51

Тема 6. Безопасность технологических процессов и оборудования в черной металлургии

Безопасность труда человека в производственных условиях определяется тремя факторами: безопасностью производственного процесса, безопасностью производственного оборудования и безопас­ностью трудового процесса. Эти три составляющие безопасности труда тесно связаны между собой.

Под безопасностью металлургического процесса понимают его свой­ство сохранять безопасное состояние при протекании в заданных параметрах в течение установленного времени.

Нормируемыми параметрами технологических процессов выплав­ки чугуна и стали, производства проката являются масса перераба­тываемых исходных материалов, полупродуктов и готовых изделий, скорости их перемещения, объем, давление и температура на раз­личных стадиях процесса. Поэтому безопасность металлургического процесса определяется сложной функциональной зависимостью, которая для каждого процесса может быть пред­ставлена системой дифференциальных уравнений в частных про­изводных.

Нормированное соотношение физико-химических параметров технологического процесса соответствует его нормальному протека­нию и безопасности. Изменение одного или нескольких пара­метров в сторону превышения или уменьшения установленных пре­делов отклонений приводит к снижению уровня безопасности про­цесса.

Безопасность технологического процесса в целом зависит от без­опасности каждого параметра и его изменений по отношению к нормированным пределам. Таким образом, соблюдение всех физико-химических пара-

метров технологического процесса в заданных пределах обеспечи­вает его полную безопасность, а отклонение одного из параметров от нормированной величины снижает безопасность всего технологи­ческого процесса. Величина отклонения может быть различна. Если безопасность каждого параметра изменяется от 1 до 0, то безопас­ность процесса в целом также меняется от 1 до 0.

Безопасность металлургических процессов может изменяться под влиянием трех основных факторов:

1. в результате изменения физико-химических параметров про­цесса под воздействием научно-технического прогресса в течение всего периода эксплуатации металлургического агрегата. Такие изменения носят общий характер, поэтому назовем их общими. Об­щие изменения безопасности металлургических процессов выража­ются линейной зависимостью, которая нарушается, если наряду с изменениями физико-химических параметров про­цесса проводятся модернизация, реконструкция или другие изменения металлургического агрегата;

2. в результате изменения физико-химических параметров про­цесса, связанных с износом металлургических агрегатов в те­чение межремонтного периода. Возникающие при этом изменения параметров назовем периодическими. После проведения ремонта уро­вень безопасности процесса несколько повышается, что обусловлено улучшением технологии, затем стабилизируется на какой-то период, после чего снижается. В межремонтный период сохранение нормированных величин физико-химических параметров соот­ветствует нормальному протеканию процесса. Однако соотношение параметров нестабильно, так как происходят постоянные колебания в пределах установленных интервалов отклонения. Возникающие иногда значительные отклонения физико-химичес­ких параметров в сторону повышения или понижения снижают без­опасность процесса. Дальнейшие отклонения физико-химических параметров приводят к экстремальным явлениям в технологии. Превышение экстремальных пределов вызывает немедленную остановку процесса;

3. в результате постоянных изменений параметров процесса в связи с его нестационарностью в течение производственного цикла. Назовем такие изменения по­стоянными. В течение производственного цикла безопасность процесса мо­жет оставаться постоянной и со­ответствовать номиналу или быть несколько ниже. Не исключена ве­роятность различных изменений безопасности на протяжении одно­го цикла. В отдельные моменты могут воз­никать экстремальные явления, снижающие безопасность до нуля. Таким образом, периодические и постоянные изменения безопасно­сти металлургических процессов взаимосвязаны между собой.

Для оценки изменений безопасности процесса за определенный период времени введено понятие уровня безопасности, под которым понимается доля времени, при котором процесс протекает в преде­лах безопасных параметров. Уровень безопасности металлургичес­кого процесса может быть рассчитан по формуле

,

где — общая продолжительность процесса, в течение которой происходили нарушения параметров безопасности; — общая продолжительность экстремальных откло­нений процесса; — общая продолжительность протекания про­цесса с нарушением параметров безопасности под воздействием внешних факторов или в результате неисправности агрегата или его отдельных элементов; Т — время работы агрегата

Уровень безопасности характеризует степень совершенства про­цесса по параметрам безопасности.

Опасные зоны технологических процессов металлургического производства

Наличие опасных производственных факторов в технологических процессах производства чугуна, стали и проката обусловливает не­обходимость рассмотрения вопроса о сферах и зонах воздействия этих факторов на человека. В процессе обслуживания чугунных или шлаковых леток доменных печей, подины мартеновских печен или конверторов, нагревательных устройств или непосредственно прокат­ных станов обслуживающий персонал постоянно сталкивается с це­лым рядом опасных факторов, которые могут оказать травмирую­щее воздействие на человека. Например, выпуск чугуна из доменной печи всегда представляет опасность травмирования горнового даже при крайне незначительных отклонениях процесса от заданных норм. Факторы производственной опасности травмирования можно обнаружить во многих техноло­гических процессах, причем в каждом, даже кратковременном тех­нологическом цикле они повторяются. Их называют постоянно повто­ряющимися или постоянными факторами.

Воздействию постоянных факторов производственной опасности подвержен персонал, непосредственно участвующий в выполнении той или иной технологической операции. Следовательно, зона воз­действия опасных производственных факторов имеет ограничитель­ные контуры, учитывающие площадь и объем производственного помещения или территории предприятия.

Кампании доменной, мартеновской, электросталеплавильной пе­чей или конверторной установки имеют сравнительно продолжитель­ный период. К концу кампании футеровка предельно изношена, в связи с чем могут возникать прорывы металла или шихтовых мате­риалов и их выброс или уход за пределы металлургического агре­гата. Периодически (хотя и с неопределенными или случайными ин­тервалами) происходят прогары воздушных фурм на доменных пе­чах, бурные реакции в мартеновских печах и конверторах, а также при раскислении стали в ковшах. Такие факторы называют случайно периодическими или просто периодическими.

Следовательно, для каждого технологического процесса харак­терны свои постоянные, периодические и случайные факторы, опре­деляющие зону опасности. Перечни таких опасных факторов должны быть разработаны на каждом предприятии применительно к спе­цифическим особенностям технологии производства.

Безопасность производственного процесса можно охарактеризовать двумя показателями: частота опасных факторов и площадь опасных зон.

Частота опасных факторов является качественной характеристикой безопасности производственного процесса. При кислородно-конвер­торном процессе выплавки стали фактически при каждой продувке происходят различные по интенсивности выбросы из конвертора ме­талла и шлака, т. е. в каждом цикле имеют место экспериментальные отклонения. Помимо этого, в технологическом цикле конверторной плавки возникают нарушения, создающие опасные факторы (на­пример, разбрызгивание чугуна при заливке в конвертор, разбрыз­гивание стали при выпуске из конвертора или шлака при сливе в шлаковую чашу).

Для каждого производственного процесса частота опасных фак­торов в общем виде может быть выражена как отношение числа опасных факторов к числу технологических операций, при которых они возникали: Т_ч = n_о.ф./N_т.о., где Т_ч – средняя частота опасных факторов; n_о.ф – число опасных факторов; N_т.о — число технологи­ческих операций.

Частота опасных факторов для различных технологических опе­раций может изменяться в широких пределах. В целом она не мо­жет рассматриваться как среднеарифметический показатель часто­ты отдельных технологических операций. За величину частоты опас­ных факторов производственного процесса следует принимать наи­более высокую частоту, характерную для определенной операции.

Величина площади опасных зон определяется сферой воздействия опасных производственных факторов, т. е. факторов, воздействие которых приводит к несчастному случаю. Конфигурация и величина площади опасных зон определяются как расчетные величины, корректируемые практическими данными. На основании расчетных данных могут быть построены эпюры опасных зон с указанием напряженности и частоты опасных факторов производственного процесса.

Огромное воздействие на безопасность труда в целом оказы­вает безопасность производственного оборудования. Все многочис­ленные отклонения от нормы в работе оборудования можно разде­лить на отклонения, не оказывающие влияния на уровень безопас­ности, и отклонения, которые оказывают влияние на уровень безопасности. Первою группу отклонений можно не рассматривать. Вторая группа является источником опасных производственных факторов и, в конечном счете, травматизма.

Безопасность производственного оборудования требует деталь­ного анализа по различным параметрам. Отметим только, что факто­ры опасности оборудования следует учитывать при определении час­тоты опасных факторов, а также величины и конфигурации опасной зоны. Факторы безопасности производственного оборудования явля­ются составной частью общей системы безопасности труда

Совокупность безопасности производственного процесса и обо­рудования образует материальный или технический фактор безопас­ности производства, который на действующем оборудовании и при применяемой технологии может совершенствоваться как в результа­те изменений технологии и оборудования, так и путем оснащения техническими средствами безопасности и производственной санита­рии

Безопасность трудовых процессов складывается из условий орга­низации труда и квалификации персонала, составной частью которой является знание и сознательное выполнение требований безопаснос­ти и производственной санитарии Параметры безопасности произ­водственных процессов и оборудования могут нарушаться не только в результате технических причин, но и в результате определенных действий обслуживающего персонала