Для отливки изложниц чаще всего используют чугуны, средний химический состав которых приведен ниже.

 

Таблица 1.3 – Химический состав чугуна

Элементы	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 условий эксплуатации и типоразмеров изложниц состав чугуна может изменяться в пределах, указанных в технических условиях. Влияние основных элементов на служебные свойства изложниц наиболее полно проанализированы в работе [6].
Большинство литейных цехов отливают изложницы в сухие разовые песчано-глинистые формы. При отливке в разовых формах обеспечивается более равномерная макро – и микроструктура чугуна в стенках изложницы и меньшая разностенность. При формовке изложницы обычно применяют чистую модель. В данном случае модель и ящик для центрального стержня совмещены (рис. 1.5).
Опочная оснастка состоит из нижней (поддона) и средней опок и кокильного верха. Поддон стальной имеет строганную поверхность фланцев. Он снабжен центрирующими штырями, а для удаления газов из стержня постоянно соединен с поддоном. Поддон является базой при набивке формы и стержня.
Перед началом изготовления формы на поддоны кладут стальную строганную протяжную рамку толщиной 80 – 100 мм и центрируют по штырям. Затем по штырям устанавливают среднюю опоку, которая представляет собой сварную коробку без разъемов с отверстиями для выхода газов. Высота средней опоки равна высоте чистой модели. Скрепление средней опоки с протяжной рамкой осуществляется четырьмя коваными скобами или клиновой затяжкой. В одном из углов средней опоки в вертикальном положении устанавливают модель стояка, нижний конец которого находиться примерно на 60 мм выше протяжной рамки [2].
Для набивки формы и стержня применяют единую формовочную смесь, которая поступает равномерно из подвижных транспортеров. Смесь уплотняют пневматическими трамбовками, пескометами или заливкой ЖСС. В процессе набивки на соответствующих уровнях устанавливают модели питателей. После окончания набивки средней опоки приступают к уплотнению основного стержня из той же формовочной смеси. Для упрочнения стержня в процессе его набивки укладывают жесткие рамки из проволоки диаметром 6 мм. Обычно ставят 6 – 7 рамок равномерно по высоте.
После окончания набивки форм и стержня среднюю часть формы снимают вместе с протяжной рамкой и удаляют чистую 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 для форм 80 – 85 ед. и для основного стержня 80 – 90 ед. [2].
Формы и стержни окрашивают пульверизатором, толщина слоя краски 2 – 3 мм. После покраски среднюю часть формы (кожух) ставят на поддон таким образом, чтобы получилась щель для прохода газов при сушке. Достигается это при помощи специальных подкладок. Подготовленный комплект подсушивают: длительность сушки в среднем составляет 8 часов. Глубина подсушенного слоя формовочной смеси для форм и стержней должна быть не менее 50 – 60 мм.
Просушенные формы собирают в заливочном кессоне или на конвейере. Кожух форм устанавливают на поддоне по штырям. Крепление кожуха с поддоном осуществляют скобами. Питатель и литниковый 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. В верхней части формы набивают литниковую воронку для заливки чугуна и выпоры для выхода газов. Для повышения прочности изложниц при сборе форм устанавливают бандажи в нижнюю, а для некоторых типоразмеров и в верхнюю часть формы. Заливку осуществляют с помощью поворотного или стопорного ковша при использовании чугуна доменной плавки.
Такая технология изготовления форм изложниц характерна в основном для специализированных цехов.
Маломощные литейные цеха, испытывая недостаток формовочных площадей и сушильных средств, поэтому изложницы отливают в полупостоянных формах. Преимущество этого метода является то, что в одной форме можно получать до 50 отливок.
Основными недостатками полупостоянных форм являются тяжелые условия труда формовщиков, связанные с ремонтом горячих форм, а также неравномерность остывания залитой изложницы, так как теплопроводимость полупостоянной формы (кожуха) и стержня различна. Это приводит к появлению разнородных структур в стенках изложниц из-за влияний ребер и фланцев полупостоянной опоки на скорость кристаллизации металла. При этом невозможно также выдержать точные размеры изложницы, особенно толщину стенок. Указанные недостатки полупостоянных форм показывают, что применять этот метод, особенно для отливки крупных изложниц, нецелесообразно.
Имеется опыт [7] по отливке чугунных изложниц кокилях с обмазкой. Оснастка состоит из поддона, двух боковин (кожухов) и верха. Наличие достаточно большого слоя обмазки (20 – 25 мм) на внутренней поверхности отдельных частей кокильной формы замедляет охлаждение изложниц, что благоприятно влияет на их стойкость.
Основными условиями, обеспечивающими высокую экономическую эффективность централизованного производства изложниц, следует отметить:
-    поточное конвейерное производство, позволяющее механизировать и автоматизировать процессы заливки, сушки и остывания форм; исключить многие транспортные операции;
-    применение пескометной формовки и жидких самотвердеющих смесей, обеспечивающее механизацию и повышение производительности формовки;
-    использование унифицированной технологической модельно-опочной оснастки, позволяющей механизировать вспомогательные операции;
-    возможность замены чугуна ваграночной плавки жидким передельным чугуном, подаваемым непосредственно из доменной печи;
-    создание нового специального оборудования для механизации и автоматизации всех трудоемких и вспомогательных операций. Кроме того в специализированных цехах по производству изложниц существенно улучшаются санитарно-гигиенические условия труда.
1.3. Классификация эксплуатационных дефектов изложниц
В результате научных исследований [7 – 10] появились новые резервы повышения стойкости изложниц, особенно против образования трещин. Обнадеживающие результаты получены при эксплуатации изложниц (в том числе и крупных) из чугуна, модифицированного магнием [7,8]. Применение высокотемпературных датчиков [9] расширяет возможности исследования температурных напряжений и разработки принципов конструирования изложниц. Однако за счет повышения трещиноустойчивости изложниц нельзя полностью решить проблему снижения их расхода. По данным работы [10] 45 – 55% изложниц выходит из строя в результате образования сетки разгара и ее сколов на рабочей поверхности, причем доля этих изложниц непрерывно растет.
Согласно классификации А.А. Горшкова [11] трещины бывают первого, второго и третьего рода. Причиной образования трещин первого рода являются термические напряжения, развиваемые вследствие большого перепада температур между внутренней и наружной поверхностями изложниц. Но более определенные представления по этому вопросу складываются при анализе работы [4], где показано, что температура внутренней и наружной поверхности существенно зависит от начальной температуры изложницы (до заливки стали). Так, при начальной температуре 80, 100 и 130^оС максимальная температура внутренней поверхности на ½ высоты изложницы равна 915, 940 и 960^оС, а наружной 600, 620 и 635^оС, соответственно. Повышение температуры внутренней поверхности на 45^оС влечет за собой увеличение перепада всего лишь на 10^оС. Следовательно, ужесточение температурного режима работы изложниц не создает особой опасности для образования трещин первого рода.
Причиной образования трещин второго рода являются напряжения, развиваемые вследствие перепада температур между осевой зоной стенки изложницы и внутренней поверхностью. После удаления слитка температура глубинных слоев выше поверхностных на 40 – 60^оС. В связи с этим на внутренней поверхности возникают растягивающие напряжения, приводящие к трещинам второго рода [2].
Сложившиеся условия высокотемпературного режима эксплуатации изложниц в наибольшей степени влияют на износ ее внутренней поверхности. Повышение температуры внутренней поверхности изложниц увеличивает интенсивность образования сетки разгара и выгаров.
Представляется целесообразным для характеристики эксплуатационных дефектов на рабочей поверхности изложниц пользоваться следующими определениями:
-    сетка разгара – трещины, образующиеся в различных направлениях на поверхности изложницы при многократном ее использовании (рис. 1.6, а);
-    выгар – углубление с окисленной поверхностью, образующееся вследствие выкрашивания ячеек сетки разгара (рис. 1.6, б);
-    срыв рабочего слоя – углубление с окисленной зернистой поверхностью, образующееся при извлечении из изложницы приварившегося слитка (рис. 1.6, в);
-    размыв стенки, дна – углубление, образующееся на рабочей поверхности изложницы в результате прямого воздействия струи разливаемой стали (рис. 1.6, г).

1.4. Требования к материалу изложниц
В качестве главного критерия, определяющего пригодность материала для изложниц, считают [9] способность его противостоять воздействию напряжений. После ряда уточнений формула для оценки пригодности материала изложниц предлагается в следующем виде [12]:
;                              (1.3)
где:
 - способность материала противостоять воздействию напряжений;
 - коэффициент теплопроводности;
 - предел прочности на растяжение;
а - коэффициент линейного расширения;
Е - модуль упругости;
 - относительное удлинение;
S - температурный фактор, учитывающий уменьшение предела текучести при увеличении температуры и выражающийся в виде тангенса угла наклона кривой предел текучести – температура.
В работе [12] на основании дисперсионного анализа стойкости изложниц пришли к заключению, что основными свойствами чугуна, определяющими стойкость изложниц (С) являются: циклическая вязкость (Q), температуропроводность (D), модуль упругости (Е) и коэффициент теплового расширения ( ), что выражается следующей статистической зависимостью: С = 147,68 (QD (E )) + 40,46
Стойкость изложниц растет с увеличением первых двух составляющих и с уменьшением вторых. Сравнение этих двух функциональных зависимостей, включающих многие важнейшие свойства материалов, свидетельствует о существенном расхождении мнений о вопросе выбора чугуна для изложниц. В некоторых работах [12] первостепенная важность отдается химическому составу чугуна. В других [9] исследованиях указывается на необоснованность этого вывода. В настоящее время достаточно четко установлена связь между служебными свойствами изложниц и макро- и микроструктурой чугуна [2]. Благодаря большой пластичности чугуна с шаровидным графитом, снижается вероятность появления сквозных трещин, а меньшая склонность его к росту способствует замедлению образования сетки разгара.
Это положение подтверждается специальным экспериментом [13]. Изложницы отливали по стержням, полграни которых по вертикали покрывали (опытный участок) хромо-графитовой краской. В поверхностном слое чугуна на обычном участке была перлито-ферритная структура с крупными включениями графита (рис. 1.7, а), а на опытном участке наблюдалось много карбидов хрома в перлитной основе и незначительное количество мелкого графита (рис. 1.7, б).
Трещины сетки разгара на участке, обогащенном хромом, развивались значительно медленнее (рис. 1.8), чем на обычном. В данном случае повышение ростоустойчивости чугуна в рабочем слое положительно сказалось на разгароустойчивости изложниц [2].
Основное значение для роста чугуна в поверхностном слое изложниц имеет процесс окисления. Каналами для проникновения окислительных агрегатов являются графитовые включения: чем больше их количество и величина, тем интенсивнее идут процессы окисления и роста. Графитовые включения являются не только каналами для прохождения окислительных агрегатов в чугун, но и концентраторами напряжений. От графитовых включений берут свое начало трещины [2]. Как уже отмечалось, изложницы из феррито-перлитного чугуна хуже противостоят образованию сетки разгара, чем из перлитного; хотя перлитный чугун обладает пониженной пластичностью по сравнению с ферритным.
Окислительные процессы в феррите протекают значительно быстрее, чем в перлите. При испытании образцов из перлито-ферритного чугуна на разгароустойчивость установлено, что пограничное окисление феррита наблюдается после 10 – 20 циклов, в первую очередь вокруг графита. При увеличении числа циклов окисление продвигается от графитовых включений 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 перлитной структурой лучше противостоят образованию сетки разгара, чем с перлитно-ферритной. С другой стороны, разгароустойчивость чугуна с мелкими включениями графита, полученного авторами в поверхностном слое изложниц при исследовании стержней из материалов с высокой теплоаккумулирующей способностью, выше перлито-ферритного.
Следовательно, для замедления развития сетки разгара на рабочей поверхности изложниц необходимо повышать пластичность (в условиях умеренного окисления), либо повышать ростоустойчивость, даже в ущерб пластичности [2].
Представляет интерес опыт работы металлургического комбината «Запорожсталь» [16] в котором показано важное значение смачиваемости и адгезии. Изложницы из ваграночного чугуна, используемые для разливки высоколегированных сталей, обладали большей склонностью к привариванию слитков. После замены ваграночного чугуна доменным стойкость изложниц резко повысилась, но сетка разгара развивается более интенсивно. Это объясняется наличием в доменном чугуне большого количества крупных включений графита, что способствует уменьшению смачиваемости поверхности изложниц сталью, но, в то же время, приводит интенсификации процессов окисления и роста чугуна в поверхностном слое.
Выполненный анализ исследования по данному вопросу позволяет сделать вывод, что при оценке пригодности материала для изложниц необязательно и нецелесообразно принимать во внимание какой-то строго определенный фактор (температура, химсостав, макроструктура и т.д.) характеристики изложницы, а только несколько важнейших из них. Принципиальный подход к выбору материала обязательно должен базироваться на анализе условий работы изложниц и превалирующих причин их отбраковки. Если придерживаться такого принципа, то некоторые характеристики, признанные важнейшими, могут быть отнесены в разряд второстепенных без ущерба для стойкости изложниц [2].
1.5. Способы повышения стойкости изложниц
Многочисленные исследования в области повышения стойкости изложниц посвящены, главным образом, вопросам связанным с образованием сквозных трещин [14 – 17]. Пути предотвращения этих дефектов определены довольно четко. Однако за счет повышения трещиноустойчивости изложниц нельзя полностью решить проблему снижения их расхода.
Характерными причинами отбраковки изложниц на большинстве отечественных заводов в настоящее время являются приваривание слитков, сетка разгара и выгары [13].
Так по данным работы [14] следует различить два вида приваривания:
1)     приваривание на ранних этапах эксплуатации, возникающее в результате смещения струи, повышенной температуры разливаемой стали и высокой начальной температуры изложниц;
2)     позднее приваривание, «заклинивание слитка», происходящее в результате проникновения жидкой стали в трещины сетки разгара.
Повышение температуроустойчивости рабочей поверхности изложниц может быть достигнуто двумя путями: созданием защитных покрытий на рабочей поверхности и улучшением качества чугуна в процессе отливки изложниц. Использование защитных покрытий в виде намазок, экранов и вставок требует значительных материальных затрат. Поэтому на отечественных заводах защитные экраны, покрытия не нашли широкого применения. Более перспективными являются способы улучшения качества чугуна изложниц в процессе их отливки.
Распространенным способом улучшения структуры и свойств чугуна является модифицирование.
В качестве модификаторов были опробованы ферротитан, титановые губки, феррованадий, гранулированный ферросилиций, чугунная стружка и др. [7]. Производственные испытания опытных партий показали, что модифицирование титаном, способствующее укрупнению графита, эффективно для замедления процесса образования сквозных трещин.
Следует отметить, что при добавке титана (в виде губок) в ковш и особенно в литниковую чашу достигнут больший эффект, чем при вводе его в вагранку (при одинаковом остаточном содержании титана в чугуне 0,05%). Титан в большей степени эффективен как модификатор и в меньшей как легирующий элемент.
Измельчение эвтектического зерна и графита под влиянием феррованадия и гранулированного ферросилиция отрицательно сказывается на трещиноустойчивости изложниц, однако развитие разгара замедляется. В условиях интенсивной эксплуатации при разливке высоколегированных сталей стойкость изложниц из чугуна, модифицированного гранулированным ферросилицием, повысилась по сравнению с обычными на 42% [3].
Таким образом, для повышения термоустойчивости поверхности изложниц без ущерба для трещиноустойчивости необходимо измельчать структуру чугуна только в рабочем слое [15].
Среди известных способов улучшения структуры в рабочем слое отливок наиболее подходящим для изложниц является поверхностное модифицирование и легирование. В качестве легирующих компонентов в составе активных красок для стержней изложниц опробованы теллур, феррохром и различные соединения на основе бора. При выборе этих компонентов предполагалось повысить ростоустойчивость окалиностойкость чугуна в рабочем слое изложниц. В структуре повепхностного слоя наблюдалось измельчение и образование отдельных включений карбидов. Активные составляющие красок в данном случае играют роль и модификаторов, и легирующих элементов. Замена части графита в рабочем слое карбидами повышает термоустойчивость в результате замедления окисления, развивающегося по графитовым включениям. Разложение карбидов в процессе охлаждения отливки в форме и при эксплуатации способствует уплотнению чугуна [16].
В этом аспекте представляет интерес следующий эксперимент [2].
Изложницу отливали по стержню, который после коксо-графитовой краски покрывали слоем феррохрома. После 10 наливов из нее высверливали керновые пробы. В структуре поверхностного слоя еще сохранялись карбиды хрома (рис. 1-9). Однако на одном участке, там, где отсутствуют карбиды, уже хорошо заметно окисление. На участке с перлитно-карбидной структурой чугун практически не окислен, т.е. карбиды хрома замедляют процесс окисления чугуна.
Поверхностное модифицирование и легирование существенно влияет на формирование структуры чугуна в поверхностном слое изложниц, и способствует повышению стойкости на 14 – 33%. По данным исследований [17] более технологичным является модифицирование борной кислотой. Толщина улучшенного слоя при использовании борной кислоты колеблется в пределах 5 – 10 мм. В изложницах из доменного чугуна в этом слое графит располагается в виде отдельных включений, а при обычных условиях кристаллизации – в виде мало изолированных колоний (рис. 1.10). Большее измельчение графитовых включений наблюдается в ваграночном чугуне (рис. 1.11).
Поверхностное модифицирование и легирование эффективно для замедления процесса развития сетки разгара и для повышения стойкости изложниц против заклинивания слитков. Стойкость промышленной партии изложниц с улучшенной структурой рабочего слоя на 11 –14% выше, чем у обычных.
Изложницы с металлокерамическим рабочим слоем толщиной 1,5 – 2 мм (рис. 1.12) хорошо противостоят раннему привариванию [15]. При эксплуатации опытных 6-и тонных изложниц на Днепропетровском заводе им. Петровского при разливке рельсовой стали, случаев приваривания не наблюдалось.
В то же время 75% обычных изложниц вышли из строя в результате приваривания слитков. Средняя стойкость 30 опытных изложниц оказалась на 48% выше стойкости контрольных. Испытание изложниц с металлокерамическим рабочим слоем в условиях интенсивного развития сетки разгара не дало положительных результатов вследствие низкой термостойкости этого слоя.
Для предотвращения приваривания слитков из высоколегированных сталей оказалось эффективным создание защитной пленки из окислов алюминия на рабочей поверхности изложниц [5].

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СТОЙКОСТИ ИЗЛОЖНИЦ В УСЛОВИЯХ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ НА КГГМК «КРИВОРОЖСТАЛЬ»
2.1. Характеристика принимаемых на КГГМК «Криворожсталь» изложниц и анализ их стойкости
Для разливки кипящей и полуспокойной стали сверху и сифоном применяются уширенные книзу сквозные изложницы 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 – 12,9 т;
расчетная масса изложницы – 13,1 т.
Для разливки спокойной стали применяются изложницы уширенные кверху, глуходонные с прибыльными надставками типа С – 9 (рис. 2.3):
расчетная масса слитка – 9,1 т;
масса прибыльной надставки – 1,25 т;
общая масса слитка – 8,4 т;
масса изложницы – 10,8 т;
и изложница типа МС – 12 (рис. 2.4):
расчетная масса слитка – 10,5 т;
масса прибыльной надставки – 2,4 т;
общая масса слитка – 12,5 т;
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 разливки стали на КГГМК «Криворожсталь» приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 – Типы изложниц и способ разливки стали на комбинате «Криворожсталь»
Расходный коэффициент изложниц на 1 тонну 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 приведено количество выведенных из эксплуатации изложниц по видам дефектов за 2001 и 2002 год, а также стойкость изложниц.
Изложницы выходят из эксплуатации в результате образования продольных и поперечных трещин, разгара внутренней поверхности, механических повреждений. Изучение причин разрушения изложниц и анализ промышленных данных, показывает, что перечисленные причины характерны для всех заводов. Разница состоит лишь в преимущественном влиянии тех или иных факторов, что связано с конкретными условиями на каждом предприятии. На стойкость изложниц оказывает влияние большое число факторов, основными из которых являются:
1.                Физические и механические свойства чугуна.
2.                Химический состав чугуна.
3.                Макро и микроструктура чугуна.
4.                Технология изготовления изложниц.
5.                Условия эксплуатации изложниц.
6.                Конструкция изложниц.
7.                Марка стали разливаемая в изложницы.
Как правило, изложницы выходят из строя в результате разрушения внутренней поверхности, что связано с появлением мелких трещин, размывов и ожегов, образования сквозных и глубоких трещин на стенках.
Важной причиной разрушения изложниц является неравномерный прогрев стенок. В период разливки стали, разность температуры внутренних и наружных слоев изложницы достигает 650-800^оС. В результате в стенках изложницы возникает высокое напряжение, приводящее к образованию трещин [19].
Многократное циклическое повторение нагрева и охлаждения приводит к полному разрушению изложниц.
Образующиеся при эксплуатации трещины можно классифицировать следующим образом [2].
1.                Трещины первого рода - образуются на рабочей поверхности при одностороннем нагревании, в первые минуты после соприкосновения изложницы с жидким металлом.
2.                Трещины второго рода – возникают на рабочей стороне изложницы, в виде волосовин, которые при длительной эксплуатации изложниц, увеличиваются и проходят через всю стенку (рис. 2.5).
3.                Трещины третьего рода - появляются на внутренней поверхности изложницы после значительного числа наливов. Это так называемая сетка разгара (рис. 2.6).
Все эти трещины являются результатом влияния высоких температур, окисления составляющих примесей чугуна, приводящего к его росту, в результате чего возникают внутренние напряжения.
Существенное влияние на стойкость изложниц как указывалось ранее, оказывают: конструкция изложницы, структура и свойства материала, из которого они изготовлены, продолжительность периода между раздеванием изложниц (длительность пребывания металла в изложницах) и разливкой стали, а так же условия наполнения изложниц. Различают внутренние напряжения первого рода зональные, возникающие между стенками 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 конечном итоге вызывают упругую деформацию, которая приводит к искажению кристаллической решетки и когда эти напряжения превосходят переделы прочности чугуна, в изложнице образуются трещины [13].
Под действием движущейся жидкой стали в случае прямого попадания струи на стенку происходит размыв внутренней поверхности изложницы (рис. 2.7). Циркуляционные потоки в жидкой стали вызывающие неравномерный нагрев рабочей поверхности изложниц зависят от способа разливки. При сифонной разливке зона интенсивной циркуляции располагается в нижней части изложницы. Интенсивная циркуляция задерживает образования зазора в нижней части изложницы, тормозит усадку стали и способствует более высокому нагреву внутренних стенок изложницы, что способствует появлению наиболее ранней стадии сетки разгара.
При разливке сверху зона интенсивной циркуляции стали перемещается последовательно снизу вверх, тепло, поглощаемое стенкой изложницы, распределяется равномерно по высоте, что приводит к более позднему и равномерному появлению сетки разгара по высоте изложницы.
Максимальное ферростатическое давление в этом случае воспринимается более прочной корочкой слитка, образующейся значительно раньше, чем при сифонной разливке. При разливке сверху так же возможны ожоги (оплавления) на стенках изложницы, если струя заливаемого металла в момент прожига или при открытии (закрытии) шибера, частично попадала на стенку изложницы (рис. 2.8).
Неточная центровка струи часто приводит к приварке слитка к изложнице, в некоторых случаях настолько прочной, что слитки практически невозможно извлечь и поэтому изложницу приходится разбивать. Для борьбы с приварами и пленами разливку стали сверху следует начинать плавным, но достаточно быстрым открытием шибера до получения полной струи, обеспечивающей подъем металла в изложнице со скоростью 0,6 – 0,7м/мин.
Переход от разливки приторможенной струей на максимальную скорость наполнения должен происходить не рывками, а очень плавно, т.к. температура поверхности поддона в этот период достигает своего максимального значения. Кроме рационального режима разливки необходимо применять специальные материалы смазки препятствующие привариванию слитка к изложнице и затормозить появление сетки разгара.
Анализ приведенных данных (табл. 2.2) показывает, что по причине сетки разгара и выгаров выходит из строя изложниц 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 изложниц типа КС–8п – 1,4%, МКС – 0,7%, С–9 – 18%, МС–12 – 17,1%. Что вызвано наряду с недостаточной прочностью чугуна из-за отсутствия его модифицирования как в объеме, так и в поверхностном рабочем слое в цехе производства изложниц, так и эксплутационным напряжением связанным с температурой изложницы и температурой разливаемой стали, временем выдержки металла в изложнице, напряжениями вызванными торможением усадки слитка в изложнице. Так известно [28,29], что чем выше литейное напряжение тем большее значение получают эксплутационные, особенно на первых 10 – 15 наливах, поэтому на первых наливах необходимо стремиться по возможности не допускать под разливку изложницы с температурой ниже 50^оС.

2.2. Подготовка изложниц к разливке
Качество поверхности слитка в значительной мере зависит от состояния внутренней поверхности изложницы. Неудовлетворительно очищенные и смазанные изложницы, служат причиной возникновения подкорковых пузырей и местных трещин, на поверхности слитков, что кроме этого уменьшает стойкость изложниц [20].
Качественная и производительная подготовка изложниц, чистка и смазка их может быть достигнута только путем комплексной механизации этих работ, которые выполняются в специальных отделениях, куда изложницы поступают после их охлаждения.
На «Криворожстали» в цехе подготовки составов чистку изложниц производят в специальном отделении, где совмещены две операции – чистка и смазка. Изложницы из отделения раздевания слитков подаются на пути отстоя для их охлаждения на воздухе. После охлаждения до необходимой температуры (90 – 120^оС) изложницы поступают в отделение чистки. В отделении чистки установлен реечный толкатель 1 (рис. 2.9), при помощи которого производится передвижение тележек с изложницами. Привод 2 реечного толкателя электрический.
Машина чистки смонтирована на передвижной тележке 3. На тележке установлены механизм передвижения 4 и механизм подъема штанги 5. Штанга 6 выполнена в виде зубчатой рейки, в нижней части которой закреплены металлические щетки 7. Щетки представляют собой две металлические пластины, между которыми закреплены мерные обрезки стального каната. Чистка изложниц производится путем передвижения штанги в вертикальной плоскости по внутренней поверхности изложницы.
Слой металла, образовавшийся на верхнем торце изложницы в результате подтека шиберного затвора при переезде сталеразливочного ковша с изложницы на изложницу, удаляется в отделении подготовки составов при помощи кранов специальным скребком.
Изложницы, после «аварийных плавок» (подтек металла между плитами, разливка холодных плавок с прожигом, не кроет шибер и т.д.) с залитыми торцами выкладывают на специальной площадке для удаления настылей с помощью огневой резки. Изложницы со шлаковыми поясами подвергаются чистке в отделении подготовки составов на стационарном ерше. Стационарный ерш представляет собой металлическую плиту, вес которой равен весу изложницы, в которой установлен квадратный стержень. Высота стержня соответствует высоте изложницы. На стержне установлены три металлические щетки. Очистка изложниц на стационарном ерше производится при помощи электромостового крана.
После очистки изложниц производится их смазка. Отделение смазки состоит из реечного толкателя, аналогичного как в отделении чистки, передвижной тележки и емкости с раствором для покраски. Тележка состоит из механизма ее передвижения и механизма подъема штанги. Штанга выполнена в виде трубы, внутри которой расположены трубопроводы подачи раствора и сжатого воздуха. В нижней части штанги трубопровод соединен с форсункой, которая обеспечивает равномерное покрытие внутренней поверхности изложницы смазочными материалами.
На комбинате «Криворожсталь» смазку изложниц производят раствором на основе дистенсилиманитового концентрата или извести.
Состав смесей:
1.                Дистенсилиманитовый концентрат 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 концентрат имеет следующие соотношения ингредиентов в %:

Таблица 2.3 Химический состав дистенсилиманитового концентрата

Толщина покрытия составляет – 1,1–1,4 мм, при этом наносимые покрытия располагаются ровным слоем по всей поверхности изложниц без каких-либо наплывов и пропусков. Температура 90 – 120^оС изложниц обеспечивает быстрое высыхание покрытия и удаления из него влаги, которая во время разливки стали может вызвать подкипание металла у стенок изложниц, что приводит к ухудшению качества поверхности слитка и снижение стойкости рабочего слоя изложницы особенно тех у которых уже имеется сетка разгара.
Ровный слой качественной смазки призван уменьшить тепловой удар в первый момент соприкосновения жидкого металла и изложницы, сгладить поверхностные неровности на рабочей поверхности изложницы, предупредить попадания металла в углубление сетки разгара, что затормозит дальнейшее ее окисление и при этом будет служить получению более ровной и гладкой поверхности изложниц.
Так проводимые на комбинате исследования [30] по нанесению металлического алюминия показала, что нанесение на внутреннюю поверхность металлического алюминия с помощью металлизации исключает добавки связующих веществ (водный раствор жидкого стекла, вода, кремнезоль, сернокислый магний и др.), а тем самым исключается источник газовыделения и дополнительных неметаллических включений. Кроме того, такой метод позволяет повысить стойкость рабочей поверхности изложниц за счет алитирования чугуна [2].

2.3. Влияние времени пребывания металла в изложнице на ее стойкость
Как показали исследования в работе [21], задержка раздевания слитка вызывает термическую усталость из-за увеличения чугуна и его роста, что приводит к изменению структуры материала изложницы к более раннему появлению сетки разгара с соответствующим снижением ее стойкости. Значительное повышение стойкости изложниц может быть достигнуто путем снижения максимальных температур, достигаемых в теле изложниц и сокращения времени пребывания изложницы при максимальных температурах. Этим способом нельзя устранить перерождение структуры чугуна изложницы, но оно может быть замедлено с повышением ее стойкости.
Пор данным работы [22] между стойкостью 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 пребывания слитка в изложнице, мин.
В соответствии с вышеуказанной зависимостью полученной путем повышения продолжительности пребывания слитка в изложнице S сокращает допустимое число наливов.
Результаты эксплуатации изложниц и анализ их стойкости на комбинате «Криворожсталь» показывает (табл. 2.2), что в изложнице, работающей только с кипящей и полуспокойной сталью, сетка разгара развивается значительно медленнее, чем в изложницах работающих со спокойной сталью, что можно объяснить двумя причинами: первая – это сквозная изложница имеет меньшие литейные напряжения чем глуходонная, и вторая – время выдержки слитков меньше, что повышает стойкость сквозных изложниц. Согласно технологической инструкции по разливке стали [23] время выдержки металла в глуходонных изложницах для спокойной стали составляет 50 – 110 минут, для кипящей и полуспокойной (сквозные изложницы) составляет 30 минут.
Из таблицы 2.2 видно, что стойкость изложниц типа С – 9 и МС – 12, для спокойных марок стали в 2 раза меньше чем изложниц типа КС – 8п и МКС – 12,5, для кипящих и полуспокойных марок стали.
В 2002 году было достигнуто увеличение стойкости изложниц типа КС – 8п и МКС – 12,5 на комбинате «Криворожсталь» по сравнению с 2001 годом. Эти результаты были достигнуты благодаря вводу в 2002 году нового регламентированного графика №2 (рис. 2.10) доставки слитков с повышенным теплосодержанием из сталеплавильных в обжимные цехи комбината [24]. Сущность этого регламентированного графика заключается в том, что для полуспокойных марок стали уменьшили время отстоя плавки в разливочном отделении сталеплавильных цехов комбината с 30 минут до 10 минут, следовательно, уменьшилось время нахождения слитков в изложницах до стрипперования. На 20 минут, 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 и сокращен график пребывания горячих слитков в изложницах. По старому графику время пребывания горячего слитка в изложнице составляло 3,5 – 4 часа. Путем теоретических расчетов и длительного наблюдения за передвижением горячих составов было установлено, что для слитков массой в 3,5 тонны время выдержки горячих слитков в изложницах без ущерба для качества слитка можно сократить на 1 час, т.е. до 2 ч 30 мин – 2 ч 40 мин.
В результате температура горячего посада повысилась с 715 до 810^оС. При работе по новому графику в течение года отмечено улучшение показателей: снижение угара металла в колодцах блуминга на 0,3%, повышение производительности колодцев на 0,6%, сокращение расхода топлива на 4%, повышение стойкости изложниц на 2 – 4 налива, ускорение оборачиваемости составов на 8%, увеличение пропускной способности разливочного пролета на 12%.
2.4. Влияние коэффициента оборачиваемости изложниц
на их стойкость
Одной из основных эксплутационных характеристик стойкости изложниц является коэффициент оборачиваемости изложниц, который характеризует температурный режим эксплуатации изложниц.
Фактический коэффициент оборачиваемости изложниц зависит от целого ряда факторов, основными из которых являются:
1.                Массы и конструкции изложницы;
2.                Способа охлаждения изложниц;
3.                Теплофизических свойств чугуна изложницы;
4.                Температуры разливаемой стали;
5.                Продолжительности от разливки стали;
6.                Расстояние между рядом стоящими изложницами;
7.                Температуры окружающего воздуха;
8.                Количества типов применяемых изложниц, планирование производства по сортаменту продукции и, в соответствии с этим по типам изложниц;
9.                Обеспеченности сменным оборудованием, в том числе: сталеразливочными тележками, изложницами;
10.           Пропускной способности участков, в том числе железнодорожных путей для охлаждения составов с изложницами [25].
Технологическая инструкция цеха подготовки составов (ТИ 228 ПС – 06 – 2000 п.3.5.1) регламентирует для создания оптимальных условий эксплуатации изложниц следующий коэффициент по типам изложниц:
-    для уширенных книзу 1,3 – 1,4;
-    для уширенных кверху 1,0 – 1,1.
Из анализа графика оборачиваемости изложниц типа КС – 8п и МКС – 12,5т (рис. 2.11) следует, что при увеличении коэффициента оборачиваемости изложниц больше 1,4 или его снижения до 0,9 существенно уменьшается стойкость изложниц типа МКС – 12,5т. Это связано прежде всего с большим размером изложницы и ее весом. Идет неравномерный прогрев стенок изложницы, возникают большие внутренние напряжения [15], что резко снижает стойкость изложницы типа МКС – 12,5т. Исходя из анализа графика видно, что стойкость изложниц типа КС – 8п при увеличении коэффициента оборачиваемости изложниц больше 1,4 или его снижения до 0,9 приводит к уменьшению стойкости изложниц, но в меньшей степени по сравнению с изложницами типа МКС – 12,5т. Это связано прежде всего с ее меньшими размерами и массой. Прогрев изложницы происходит быстрее и равномернее, что и улучшает стойкость изложницы типа КС – 8п. Необходимое количество изложниц для поддержания оптимального коэффициента оборачиваемости в зависимости от производства на комбинате «Криворожсталь» определяется по номограммам (рис. 2.12, 2.13). Так, необходимое количество изложниц типа КС – 8п в отделении подготовки составов №3 для производства стали, разливаемой в эти изложницы в количестве 50 ковшей в сутки при коэффициенте оборачиваемости изложниц 1,3 составит 780 шт.
Существенным недостатком в работе металлургических заводов долгое время являлся факт отсутствия или недостаточного учета стойкости изложниц по причине сложности их учета без компьютерной техники. Наличие такого учета в настоящее время (с наличием компьютерной техники) дает возможность ликвидировать преждевременную отгрузку изложниц в брак, оперативно принимать меры к устранению причин преждевременного выхода изложниц из строя и главное выполнять анализ стойкости изложниц (определять главные факторы оказывающее воздействие на их стойкость). В настоящее время на комбинате «Криворожсталь» учет стойкости изложниц ведется в цехе подготовки составов с применением компьютерной техники. Он организован следующим образом.
В цехе производства изложниц на каждую отлитую и принятую изложницу работниками ОТК изложниц выписывается паспорт (рис. 2.14). Паспорт включает в себя следующие данные:
1.                Тип изложницы
2.                Номер изложницы
3.                Вес изложницы
4.                Дата заливки
5.                Дата приемки
6.                Химический состав чугуна
7.                Геометрические размеры
А так же имеется таблица по учету стойкости изложницы, которая включает в себя:
1.                Дата ввода изложницы в эксплуатацию
2.                Количество наливов
3.                Дата выхода из эксплуатации
4.                Причина выхода из эксплуатации
Паспорта на изложницы вместе с изложницами передаются из цеха изложниц на склад слитков ЦПС, где они хранятся до момента отгрузки изложниц в отделение подготовки составов [18].
При отгрузке изложниц во дворы подготовки составов паспорта на них передаются в отделение подготовки составов.
В паспорте отмечается дата ввода изложницы в эксплуатацию, т.е. дата подачи изложницы под первый налив.
Учет ввода и вывода изложниц из эксплуатации в цехе подготовки составов производят в той смене, которая готовит состав с изложницами к разливке плавок [18]. Новые изложницы при вводе в работу маркируются известью на 2-х гранях с предварительной записью в журнал учета ввода в эксплуатацию нового сменного оборудования с пометкой их ввода, номер изложницы, номер тележки, на которую установлена изложница. При отбраковке и изъятии из эксплуатации производится отметка в журнале учета изложниц. Отбраковка изложниц производится в цехе комиссионно, с передачей информации в вычислительный центр ежедневно.
Оператор ЭВМ на основании данных по наборке составов вводит номера изложниц в базу данных компьютера.
Ежедневно ведется распечатка работающего парка изложниц (табл. 2.4) которая включает в себя:
1.                Количество изложниц
2.                Тип изложниц
3.                Номера изложниц
4.                Дату ввода
5.                Дату последней оборачиваемости
6.                количество наливов
7.                Коэффициент оборачиваемости на каждую изложницу
После вывода изложницы из эксплуатации, на нее составляется акт, в котором делается отметка причины отбраковки, эти данные заносятся в ЭВМ. Анализ причин вывода изложниц из строя делается лабораторией технического управления комбината.
Распечатка по отбракованным изложницам включает в себя:
1.                Анализ отбракованных изложниц по оборачиваемости (табл. 2.5)
2.                Анализ отбракованных изложниц по видам дефектов и количеству наливов (табл. 2.6)
3.                Обобщенный анализ отбракованных изложниц по группам дефектов (табл. 2.7) [18].
2.5. Влияние технологии разливки стали на стойкость
изложниц и поддонов
Известно, что разливочные пролеты сталеплавильных цехов являются узким местом в сталеплавильном производстве в плане его увеличения. Чтобы своевременно разлить всю выплавляемую сталь, многие заводы вынуждены применять двухстопорную разливку и разливку через стакан увеличенного диаметра. Эти факторы оказывают отрицательное влияние на стойкость изложниц и поддонов: скоростная разливка увеличивает тепловой удар, воспринимаемый изложницей и поддоном; двухстопорная разливка вызывает необходимость плотного расположения изложниц на поддоне, что затрудняет центрирование струи, в результате чего происходит «размыв» стенки изложницы и поддона и преждевременный вывод их из эксплуатации и кроме того, ухудшаются условия кристаллизации слитков, что снижает их качество [26]. Исследованиями в работе [26] было установлено, что ужесточение в плане соблюдения температурного режима при выпуске и разливке стали дает возможность не только варьировать скорость разливки в нужных пределах без ущерба для качества слитка, но повысить при этом стойкость изложниц. Так, ускоренная разливка позволяет снизить примерно на 10% температуру выпускаемого металла что, при соблюдении инструкции при разливке (медленное открытие стопора, центрирование струи и др.), приводит к увеличению стойкости изложниц [27].
Металл нельзя перегревать, а также разливать с чрезмерно высокой скоростью, так как изложница и поддон воспринимают большую тепловую нагрузку. В результате этого возрастает опасность образования трещин в изложнице, особенно при первых наливах [32].
Кроме того, перегретый металл при нарушении центровки и организации струи приводит к оплавлению внутренних граней изложницы, что в свою очередь обуславливает застревание слитка, и в дальнейшем механическое повреждение при извлечении слитка, что отрицательно сказывается на его качество.
Разливка холодного металла и аварийных плавок (с некроющим стопором) так же оказывает отрицательное воздействие на стойкость изложниц. Например, при сифонной разливке такой металл вынуждены разливать сверху, что приводит к размыванию дна изложниц и выводит ее из строя.
Чтобы устранить размывание низа и граней изложницы, необходимо при разливке сверху струю строго центрировать по оси изложниц, а при разливке сифоном обеспечить правильную (по центру) установку стаканчика, чтобы не было перекоса [32].
При применении двухстопорной разливки стали (мартеновский цех, емкость ковша 300т), одновременно наполняются сталью две изложницы через два стакана в ковше. При разливке стали в изложницы, уширенные кверху, отверстия в донной части закрывают вкладышами, которые предохраняют изложницу от размывания струей стали в донной части и от приваривания слитков [1]. Вкладыши для этой цели изготавливают литыми или кованными в виде подкладок, прикрывающие дно изложниц. В процессе разливки через 2 стопора, очень сложно обеспечить центрирование струи металла одновременно в двух изложницах, хотя известно, что правильное центрирование струи при разливке уменьшает приваривание слитков, способствует улучшению их качества и повышает срок службы изложниц [1].
Одним из недостатков разливки стали из ковшей большой емкости считается большая скорость истечения струи стали из ковша, которая приводит к разбрызгиванию стали при наполнении изложниц, что ведет к запороченности низа слитков пленой. Скорость истечения струи стали в наибольшей степени зависит от уровня металла в ковше, что видно из зависимости:
                   (2.2)
где:
Н₁ – высота уровня стали в ковше над сталеразливочным стаканом;
Н₂ – высота сталеразливочного стакана над уровнем стали в изложнице;
R – коэффициент сопротивления движению струи стали.
Вследствие большой скорости истечения струи стали происходит сильное разбрызгивание ее в начале наполнения изложниц, приваривание слитков к изложницам и поддонам, увеличивается износ поддонов [1].
Разбрызгивание стали при наполнении изложниц образуются вследствие неправильной организации струи, вытекающей из ковша (из-за плохой промывки стакана кислородом), или вследствие недостаточного плавного регулирования скорости наполнения изложниц стопорным механизмом. Разбрызгивание стали и всплески ее при наполнении изложниц вызывают образование пороков на поверхности слитков, плен и других дефектов [26].

3 ОРГАНИЗАЦИОННАЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
В работе был исследован регламентированный график доставки горячего металл на нагревательные колодцы блюминга.
Суть состоит в том, чтобы повысить температуру посада горячих слитков. Исходя из этого металл выдерживается 25-30 минут, а не 45 минут как ранее. Сокращение времени на 15-20 минут способствует снижению разгара рабочей поверхности изложницы и увеличивает срок их эксплуатации. Это в свою очередь снижает расходный коэффициент изложниц, а следовательно затраты по переделу, т.е. снижается себестоимость производства стали.

Таблица 3.1 Показатели изложниц типа КС – 8п и МКС 12,5т

Расходный коэффициент изложницы типа КС-8П на 1 т выплавляемой стали составил в 2001 г.

кг/т стали        (3.1)
где:
Q_изл – вес изложницы типа КС – 8п;
Q_сл – вес слитка, т;
n – средняя стойкость в наливах.
Таблица 3.2 – Абсолютные и относительные изменения стойкости изложниц типа КС – 8п и МКС 12,5 т

Расходный коэффициент изложницы типа МКС-12,5т на 1 т выплавляемой стали составил в 2001 г.

кг/т стали

Расходный коэффициент изложницы типа КС-8П на 1 тн выплавляемой стали составил в 2002 г

кг/т стали

Расходный коэффициент изложницы типа МКС-12,5т на 1 тн выплавляемой стали составил в 2002 г.

кг/т стали

До внедрения новой технологии ускоренной доставки слитков в колодцы блюминга, затраты на производство стали в изложницы типа КС-8П составили:
    (3.2)
где:
Q_год – количество разлитой стали в изложницы типа КС – 8п, т;
К – расходный коэффициент изложниц типа КС – 8п, т;
С – себестоимость 1т изложницы, грн.
После внедрения нового регламентированного графика ускоренной доставки слитков в колодцы блюминга, отражающего суть новой технологии, затраты на производство стали в изложницы типа КС-8П составили:

Экономический эффект после внедрения нового регламентированного графика ускоренной доставки слитков в колодцы блюминга в изложницы типа КС-8П составил:

До внедрения новой технологии ускоренной доставки слитков в колодцы блюминга, затраты на производство стали в изложницы типа МКС-12,5т составили:
(3.3)
где: Q_год – количество разлитой стали в изложницы типа МКС – 12,5;
К^’ – расходный коэффициент изложниц типа МКС – 12,5;
С – себестоимость 1т изложницы, грн.
После внедрения нового регламентированного графика ускоренной доставки слитков в колодцы блюминга, отражающего суть новой технологии, затраты на производство стали в изложницы типа МКС-12,5т составили:

Экономический эффект после внедрения нового регламентированного графика ускоренной доставки слитков в колодцы блюминга в изложницы типа МКС-12,5т составил:

Общий экономический эффект составляет:

Таблица 3.3 – Влияние повышения стойкости изложниц типа КС – 8п и МКС – 12,5т на общий объем затрат разлитой стали в эти изложницы
Из приведенной выше таблицы 3-3 следует, что внедренный регламентируемый график доставки слитков с повышенным теплосодержанием на нагревательные колодцы блумингов уменьшает расходный коэффициент изложниц типа КС – 8п на 1,3 кг/т выплавляемой стали и расходный коэффициент изложниц типа МКС – 12,5т на 0,5 кг/т выплавляемой стали, тем самым снижая затраты на отлитую сталь в эти изложницы в сумме 2889467 грн.
В результате внедрения регламентированного графика доставки слитков с повышенным теплосодержанием на нагревательные колодцы блумингов, изменились и технико-экономические показатели цеха подготовки составов (см. табл. 3.4).
Таблица 3.4
Технико-экономические показатели цеха подготовки составов

4 ОХРАНА ТРУДА
Охрана труда – это система правовых, социально-экономических, организационно-технических, санитарно-гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий и способов, направленных на сохранение здоровья и трудоспособности человека в процессе труда.

4.1 Выбор и характеристика строительной площадки цеха

подготовки составов

Площадка предприятия в предлагаемой работе предусматривается хорошо освещенной, ровной с некоторым уклоном, обеспечивающим поток сливных и сточных вод, а также хорошо проветриваемой. По отношению к жилому району предлагается расположение с подвесной стороны. Между предприятиями и жилым районом предусматривается санитарно-защитная зона, ширина которой регламентируется санитарными нормами от характеристики производства.
Расположение зданий и сооружений предусматривает рациональные потоки грузов и людей. Санитарно-бытовые помещения предлагается располагать в близи от основных потоков трудящихся. Расстояние от рабочих мест к зданию бытовых помещений предусматривается не более 300 м и предлагается соединить с основным зданием цеха, тоннелем или открытой галерей. Расстояние от рабочих мест к пункту приёма пищи в проекте применяется не более 300 м при обеденном перерыве не 30 мин и 600 м при перерыве на обед на 1 час.
Санитарно-защитную зону предлагается озеленять лиственными породами деревьев, листва которых служит барьером, защищающим от пыли, дыма, газов, шума, ветров и экранирует тепловое излучение при пожаре. Между санитарно-защитной зоной и жилым растоном предусмотрена полоса древесно-кустарных насаждений 20 – 50 м.
Объём производительного помещения предусматривает не менее 15 м³, высота не менее 3,2 м при наличии вредных выделений с учётом удаления их из рабочей зоны. Высота галереи и эстакад не менее 1,5 м, уклон лестниц не более 40%. Все площадки расположенные на высоте более 0,6 м от поверхности пола, за исключением разливочных площадок, ограждены перилами.
Полы рабочих площадок предусматриваются ровными, без порогов и выступов, не скользкие выложенные из прочных износоустойчивых материалов, удобные для уборки. На участках с большими тепловыми выделениями пол покрыт чугунными и стальными плитами.
При расположении входов в здание цеха, предусматривается безопасный переход к рабочим местам. Проемы в здании для подачи железнодорожных составов оборудованы воротами. Площадь проемов принимается от 20 до 30% площади поперечных стен.
Надежность здания обеспечивается систематическим наблюдением за его состоянием и своевременным ремонтом.
Согласно СниП-11-92-76 в ЦПС предусмотрены бытовые и вспомогательные помещения:
-         гардеробные из расчёта 0,2 на работающего, всего на 688 работающих 137,6;
-         душевые из расчета 1 душевая сетка на 3-их рабочих;
-         предприятие общественного питания;
-         комната приёма пищи из расчёта 1 м² на каждого посетителя;
-         красный уголок площадью 134 м²;
-         кладовая площадью 80 м².
4.2. Основные вредности и опасности цеха подготовки составов
Воздействие электрического тока на организм человека, вследствие соприкосновения с открытыми токопроводящими частями или с оборудованием, случайно оказавшимся под напряжением, 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 опасность поражения увеличивается. В условия горячего цеха тяжесть поражения увеличивается, так как при перегреве организма снижается его сопротивление.
Загрязнение воздуха оказывает вредное воздействие на организм человека. Все загрязняющие воздух вещества в производстве встречаются в виде сырья, промежуточных и рабочих продуктов, готовой продукции, случайных примесей, вспомогательных веществ и отходов. Токсичными являются газы, образующиеся при металлургических процессах и попадающие в организм через кожу, причём не повреждённую. Таким газом является окись углерода. Это газ без дыма, запаха и вкуса. Действие на организм состоит в вытеснении кислорода из крови с образованием карбооксигемоглобина, результатом этого 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 на организм человека зависит от ёё состава, происхождения и дисперсности. Даже не токсичная пыль может оказать вредное воздействие на организм, разрушит кожу, глаза, уши. Проникая в лёгкие пыль может вызвать специфические профзаболевания.
Ещё одним производственным фактором, оказывающим подчас решающее влияние на организм человека, являются тепловыделения. Тепловое воздействие на организм может являться причиной быстрого утомления, снижения работоспособности, ослабления сопротивляемости организма к вредным воздействиям, различным заболеваниям, теплового истощения, теплового удара.

4.3. Мероприятия по устранению вредных и опасных факторов
в цехе подготовки составов
Рабочие в ЦПС подвергаются воздействиям теплового излучения. Задача снижения избыточного тепла в производственных помещениях решается комплексно, посредством ряда технических и санитарно-гигиенических мер: вентиляцией помещений, применение защитных экранов теплоизоляционной защиты. В качестве средств индивидуальной защиты от теплового излучения применять спецодежду из грубошерстной ткани и теплоизолирующего материала и кожи.
Защита от прикосновения к токоведущим частям электроустановок изоляция, ограждения, недоступное расположение токоведущих частей, использование дистанционных управлений, блокировки и предупредительной сигнализации. Для защиты от прикосновения к деталям оборудования, случайно оказавшимися под напряжением, предусматривается заземление этого оборудования.
Усовершенствование технических процессов и конструкции оборудования, при которых исключились или резко уменьшились вредные выделения в окружающую среду приводят к снижению загрязнения воздуха.
Для защиты от шума применяются противошумные подушки. Органы дыхания защищаются различными родами респираторами. Для защиты ног – спец. обувь.
Для снижения травматизма в цехе выполняются следующие мероприятия:
-         реконструировано освещение складов слитков № 2, 3;
-         производится установка механизированной площадки для осмотра изложниц в отделении подготовки составов № 2;
-         оборудована площадка для осмотра изложниц в отделении смазки изложниц № 2;
-         на въездах в воротах произведена установка площадок для обслуживания светофора;
По приведению в соответствие с требованиями нормами техники безопасности и охраны труда на оборудовании, машинах и механизмов;
-         произведена установка ограждения на металлорежущих станках;
-         заменены троллеи кранов № 12, 14, 27, 29, 30 на гибкий кабель.
Для сокращения тяжелого физического труда отделением подготовки составов № 2 оборудовано электроталями. В отделении № 3 установлена рамка для выгрузки огнеупоров.
В цехе площадью 90 х 20 м со средним выделением пыли, копоти и дыма минимальное освещение, по норме составляет 50 ЛК.
Освещение осуществляется светильниками прямого света, напряжение в осветительной сети 220Вт. Мощность применяемых электрических ламп составляет 750 Вт. Определить мощность осветительной установки и число ламп, необходимых для создания общего равномерного освещения. Расчет производится методом Ватт.
Мощность осветительной установки цеха по методу Ватт производится по формуле: