Совершенствование линии термической обработки трубной заготовки

Известен способ охлаждения труб, включающий их продольное перемещение и подачу охладителя под углом к оси перемещения парами встречных относительно друг друга потоков, в момент прохождения каждого из торцов трубы встречного из пары потоков расход охладителя в нем уменьшается до нуля с одновременным увеличением расхода охладителя во втором из пары потоков до максимума.

Известен способ охлаждения изделий, включающий подачу потоков охладителя параллельно охлаждаемой поверхности и встречно друг с другом, при этом расход охладителя в потоках изменяют линейно во времени и в противофазе у встречных потоков.

Недостатком всех этих способов является то, что из-за попадания воды через свободные торцевые участки внутрь трубы не обеспечивается требуемая, например, для труб нефтяного сортамента равномерность охлаждения по длине и периметру.

Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является способ равномерного охлаждения труб большого диаметра при закалке, включающий нагрев труб в кольцевом ВЧ-индукторе до 900°С, равномерное охлаждение в двух последовательно установленных кольцевых спрейерных узлах, расстояние между которыми составляет 50-250 мм, скорость истечения воды из сопл 0,5-7,0 м/с. Сопла наклонены под острым углом к поверхности трубы - уголнаклона сопл первого узла 15-45°, угол закручивания струй вокруг трубы 0-45° (желательно 25-65°). Струи воды, истекающие из сопл первого и второго узлов, направлены навстречу друг другу и встречаются посередине промежутка между узлами, образуя кольцеобразную зону вспененной воды.

При охлаждении по этому способу уменьшается попадание воды внутрь трубы, но малая эффективность охлаждения, вызванная нерациональным использованием рабочего пространства охлаждающих устройств, затрудняет его применение при охлаждении труб непосредственно при горячей деформации в ограниченном межклетьевом пространстве прокатных станов.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в создании способа охлаждения труб, повышающего эффективность охлаждения труб.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе охлаждения труб, включающем их продольное перемещение и подачу охладителя под углом к оси перемещения парами встречных относительно друг друга струйных потоков, струи в парах встречных струйных потоков истекают относительно друг друга не пересекаясь, при этом углы подачи струй, совпадающих с направлением перемещения трубы, последовательно, от пары к паре встречных струйных потоков, увеличивают в этом направлении, а углы подачи струй встречного перемещению трубы направления последовательно, от пары к паре встречных струйных потоков, уменьшают в направлении перемещения трубы, кроме того, в момент прохождения каждым из торцов трубы встречного из пар струйного потока расход охладителя в нем уменьшают на 70-90% с одновременным увеличением расхода охладителя в струйном потоке противоположного направления на 60-80%.

Подача струй в парах встречных струйных потоков относительно друг друга без пересечения позволяет максимально эффективно использовать для охлаждения габариты рабочего пространства охлаждающих по этому способу устройств и производить охлаждение поверхности труб только организованными струями охладителя, что повышает равномерность и стабильность охлаждения. Истечение струй без пересечения можно получить различными известными способами, например, смещая в парах встречных струйных потоков оси сопловых отверстий в шахматном порядке.

Увеличение углов подачи струй, совпадающих с направлением перемещения трубы, последовательно в этом направлении от пары к паре встречных струйных потоков и уменьшение углов подачи струй встречного трубе направления последовательно, от пары к паре встречных струйных потоков, в направлении перемещения трубы позволяет обеспечить на поверхности охлаждаемого изделия сплошность потока охлаждающей среды, что также повышает равномерность и интенсивность охлаждения. В потоке струй, сопровождающих трубу, это происходит за счет того, что последующие по ходу проката струи прижимают к охлаждаемой поверхности предыдущие, которые после встречи с охлаждаемой поверхностью на некотором расстоянии сопровождают ее, а затем за счет образования паровой рубашки отрываются от нее, если не прижать ее следующей струей. Так как в этом потоке слой охладителя на поверхности трубы возрастает по ходу ее движения, то для прижатия последующих струй требуется все большее усилие, что обеспечивается последовательным увеличением угла подачи струй от пары к паре встречных струйных потоков в направлении перемещения трубы. В потоках струй встречного трубе направления предыдущие по ходу проката струи прижимают последующие за счет последовательного уменьшения угла подачи струй, от пары к паре встречных струйных потоков, в направлении движения трубы.

Выбор углов подачи струй и расходов в парах встречных струйных потоков определяется необходимостью получения требуемых скоростей охлаждения в каждом из них и по длине зоны активного охлаждения с учетом того, что скорости смывания охлаждаемой поверхности потоком струй, направленным навстречу движению трубы, суммируются со скоростью перемещения проката, а скорости струй в потоках, направленных по ходу движения труб, вычитаются.

Уменьшение в момент прохождения каждым из торцов трубы потока струй встречного направления расхода охладителя в этом потоке на 70-90% позволяет снизить попадание воды внутрь трубы и тем самым повысить равномерность и стабильность охлаждения, а одновременное увеличение на 60-80% расхода охладителя в потоке струй противоположного направления обеспечивает получение равнопрочных свойств метала концевых участков и тела трубы.

Предлагаемый способ охлаждения труб иллюстрируется схемой, представленной на рисунке 4.3.

Рисунок 4.3 - Способ охлаждения труб

1 - паравстречных струй, истекающих относительно друг друга без пересечения;2 - струи, образующие поток охладителя встречного трубе направления;3 - струи, образующие поток охладителя, сопровождающий трубу;4, 5 - трубопроводыподачи воды к каждому из потоков, образованных струями 2 и 3, соответственно;6 - охлаждаемаятруба;P1, G1 и Р2, G2- давление, расход охладителя в потоках струй, сопровождающих трубу, и в потоках струй встречного трубе направления соответственно;бm, вn- углыподачи m-й и n-й струй в каждом из потоков встречного направления, где m и n - порядковые по ходу трубы номера струй в потоке

Пары встречных струй 1 равномерно на одном расстоянии расположенные вокруг трубы в плоскости, перпендикулярной оси перемещения трубы, образуют пару встречных струйных потоков (секцию).

На рисунке 4.4 представлен график изменения расходов G1 и G2 во встречных струйных потоках.

Охлаждение тела трубы (участок 1) осуществляют потоками струй встречного направления с расходами G1 и G2, с изменяющимися по длине зоны охлаждения, от пары к паре встречных струйных потоков углами подачи вn и бm соответственно. При подходе заднего торцевого участка трубы к зоне охлаждения расход охладителя G1 в потоках струй, совпадающих с направлением движения трубы, снижают до G1?min, а расход G2 в потоках струй встречного трубе направления увеличивают до G2?max (участок 2) и осуществляют охлаждение заднего участка трубы (участок 3). После окончания прокатки трубы потоки охладителя встречного направления переключают (участок 4) на расходы G1 и G2, как и на тело трубы (участок 5).

Рисунок 4.4 - Графикизменения расходов

участки 1, 9 - впроцессе охлаждения тела трубы;участки 2, 4, 6 и 8 - припереключении на режим охлаждения заднего участка трубы, в промежутке между трубами, переднего участка трубы и тела трубы соответственно;участок 3, 10 - приохлаждении заднего участка трубы;участки 5, 11 - впромежутке между трубами;участок 7 - приохлаждении переднего участка трубы

При подходе переднего торцевого участка следующей трубы к зоне охлаждения расход охладителя G1 в потоках струй, сопровождающих трубу, увеличивают до G1?max, а расход G2 в потоках струй встречного направления снижают до G2?min (участок 6) и осуществляют охлаждение переднего участка трубы (участок 7). После выхода переднего торцевого участка из зоны действия струй встречного направления производят переключение расходов (участок 8) и дальнейшее охлаждение трубы осуществляют потоками с расходами охладителя G1 и G2 (участок 9).

Снижение расходов охладителя на 70-90% в потоках встречного направления в момент прохождения каждым из торцов трубы пары струйных потоков позволяет уменьшить заливку воды внутрь трубы через торцевые участки и тем самым повысить качество охлаждения, а также избежать гидроударов в системе подачи охладителя при переключении расходов и использовать в системе управления упрощенную арматуру. Снижение расхода более чем на 90% не приводит к повышению качества охлаждения из-за инерционности системы переключения. Снижение расходов менее чем на 70% увеличивает попадание воды внутрь трубы, что приводит к потере прямолинейности труб и овализации их поперечного сечения. Одновременное увеличение расходов на 60-80% в потоках встречного направления обеспечивает получение равнопрочных свойств металла концевых участков и тела трубы. Увеличение расхода более чем на 80% нерационально из-за необходимости значительного повышения производительности системы подачи воды. Снижение расходов менее чем на 60% увеличивает опасность недостаточного охлаждения концевых участков труб и тем самым приводит к браку по уровню прочностных свойств.

Предлагаемый способ охлаждения может использоваться при реализации процесса термомеханической обработки (ТМО) труб нефтяного сортамента с охлаждением их как в межклетьевом пространстве, так и на выходе из последней клети калибровочного стана трубопрокатного агрегата.

Охлаждение труб в процессе ТМО осуществляют следующим образом (рисунок 4.5). В межклетьевом пространстве четырех деформирующих 7 и одной калибрующей клети 8 соосно трубе 9 устанавливают спрейеры межклетьевого охлаждения 10, а за калибровочной клетью - шестьспрейеров 11 окончательного охлаждения трубы. Каждый из спрейеров 10, 11 состоит из четырех последовательно установленных пар встречных струйных потоков (секций). Спрейер 10 образован двумя секциями, закрепленными на выходной стороне и двумя - навходной стороне каждой клети стана (не выходя за ее габариты). Спрейеры 11 установлены с зазором для организованного вывода в него встречно истекающих из каждого спрейера потоков охладителя, что повышает эффективность и стабильность охлаждения. В спрейерах 10, 11 углы подачи струй бm (рисунок 4.5), направленных навстречу движению трубы, последовательно, от секции к секции, уменьшают по ходу движения трубы от 65° до 30°. Углы подачи струй вn, направленных по ходу движения трубы, последовательно, от секции к секции, увеличивают в этом направлении от 30° до 65°.

Рисунок 4.5 - Охлаждениетруб в процессе ТМО

Камеры подачи струй одного направления каждого из спрейеров 10, 11 запитаны от отдельных трубопроводов 12, 13. Регулирование расхода воды, направляемого в каждый из них, при охлаждении тела трубы, переднего и заднего концевых участков осуществляют переключателем потоков 14. Общий расход на каждый из спрейеров устанавливают индивидуально регуляторами расходов 15. В линии калибровочного стана установлены фотодатчики 16 и 17, фиксирующие моменты входа трубы в первую клеть и выхода из стана. Контроль температуры трубы на входе и на выходе из стана осуществляют пирометрами 18 и 19.

На входе в стан фиксируют температуру труб пирометром 18, скорость ее перемещения, а также момент входа переднего и заднего концов труб в первую клеть - фотодатчиком16. По этим и скоростным параметрам прокатки труб в каждой из клетей система управления подачей воды рассчитывает количество подаваемой воды в каждый спрейер, момент входа и длительность прохождения переднего, заднего участков и тела трубы через каждый спрейер и тем самым время и длительность срабатывания каждого из переключателей расходов 14. Это позволяет при входе передних концевых участков труб в каждый спрейер переключателями 14 последовательно уменьшить на 70-90% расход воды в потоке струй встречного трубе направления с одновременным увеличением расхода охладителя на 60-80% в потоке противоположного направления (рисунок 3.4, участок 7). После выхода переднего торца трубы из зоны охлаждения каждого из спрейеров переключателем 14 устанавливают равные расходы воды в каждом из встречных потоков спрейера и осуществляют охлаждение тела трубы - участок9. В момент входа заднего участка трубы в зону охлаждения каждого спрейера переключателями 14 уменьшают на 70-90% расход воды в потоке струй, сопровождающих трубу, с одновременным увеличением на 60-80% расхода охладителя в потоке струй встречного трубе направления каждого спрейера - участок10. После окончания охлаждения трубы в спрейере переключателем 14 устанавливают равные расходы в потоках охладителя встречного направления - участок11.

В межклетьевом пространстве четырех деформирующих и одной калибрующей клети калибровочного стана установлены спрейеры встречных потоков охладителя. На каждый из спрейеров подается по 15-20 м3/ч воды из системы чистого оборотного цикла цеха с равным распределением расходов во встречных потоках, так как скорости истечения струй значительно больше скорости перемещения труб в процессе деформации (10,0-12,0 м/с и 0,8-1,0 м/с соответственно). Температура индукционного подогрева труб перед калибро-вочным станом составляла 880-920°С.

За счет эффективности предложенного способа охлаждения трубы в межклетьевом пространстве пяти клетей охлаждается до 680-700°С, а при последующем калибровании в последних клетях стана происходит исправление искажения геометрических размеров труб. При охлаждении по прототипу за счет нерационального использования, ограниченного межклетьевого пространства температура труб понижалась только до 760-790°С.

Результаты опытных прокаток труб из сталей Д, 37Г2С и 37ХГФ, показали, что при охлаждении по предлагаемому способу можно получать трубы, обладающие требуемым комплексом свойств, а также требуемыми значениями геометрических параметров. При обработке труб по прототипу вследствие недостаточной степени охлаждения в структуре сохраняется значительное количество доэвтектоидного феррита, что приводит к недопустимо низким значениям предела текучести ут.

Таким образом можно сделать выводы что:

1 Способ охлаждения труб, включающий их продольное перемещение и подачу охладителя под углом к оси перемещения парами встречных относительно друг друга струйных потоков, отличающийся тем, что подачу струи в парах встречных струйных потоков осуществляют без пересечения друг с другом, при этом углы подачи струй, совпадающих с направлением перемещения трубы, последовательно увеличивают от пары к паре встречных струйных потоков, а углы подачи струй встречного направления перемещения трубы последовательно уменьшают от пары к паре встречных струйных потоков в направлении перемещения трубы.

2 Способ по п.1, отличающийся тем, что в момент прохождения каждым из торцов трубы встречного из пар струйного потока расход охладителя в нем уменьшают на 70-90% с одновременным увеличением расхода охладителя в струйном потоке противоположного направления на 60-80%.

5. Экономическая часть

Технически обоснованная производительность оборудования должна соответствовать максимальной производительности труда, т.e. такому наибольшему количеству продукции, которое производится при минимальных затратах на переработку каждой ее единицы с учетом качества получаемых продуктов и потерь материалов в процессе переработки.

Определение штата обслуживающих оборудование рабочих производится путем сравнения трудоемкости работ, которые должны быть выполнены и течение смены, количества установленного и эксплуатируемого оборудования. Численность обслуживающих рабочих устанавливается при сравнении технических норм времени оборудования и технической нормы обслуживающих рабочих. Снижение численности работников может быть за счет пересмотра норм обслуживания, внедрения передовых методов и приемов работы, лучшего использования фонда рабочего времени.

Предлагаемая модернизация заключается в изменении системы охлаждения труб на линии К-1, а именно в изменении способа охлаждения трубы, включающий их продольное перемещение и подачу охладителя под углом к оси перемещения парами встречных относительно друг друга струйных потоков, отличающийся тем что подачу струи в парах встречных потоков осуществляют без пересечения друг с другом, при этом углы подачи струй совпадающих с направлением перемещения трубы, последовательно увеличивают от пары к паре встречных струйных потоков, а углы подачи струй встречного направления перемещения трубы последовательно уменьшают от пары к паре встречных струйных потоков в направлении перемещения трубы.

Используемый в настоящее время метод не позволяет в полном объеме прокаливать бесшовные трубы для соответствия стандартов ГОСТ 633.

Для соответствия стандартам ГОСТ 633 предлагается данная модернизация линии термообработки труб позволяет уменьшить расход охладителя в момент прохождения каждым из торцов трубы на 70-80 % с одновременным увеличением расхода охладителя в струйном потоке противоположного направления на 60-80 %.

Благодаря этому можно добиться следующих задач:

- повышение надежности работы устройства закалки труб;

- получение труб, обладающих комплексом свойств;

- получение труб с требуемыми значениями геометрических параметров;

- улучшить качество бесшовных труб.

Расчеты произведены на основе данных действующего производства ПФ ТОО «KSPSteel».

5.1 Расчет численности рабочих, выполняющих модернизацию

Модернизациюоборудования обычно совмещаютс капитальным ремонтом, поэтому выполним расчет численности ремонтныхрабочих по формуле

где Тр- трудоемкость ремонтных работ;

Впол ? полезный фонд рабочеговремени одного рабочего;

Кпн ? планируемый коэффициентперевыполнения норм, Кпн= 1,0-1,2.

Согласно правилам техникибезопасности, выполнение работ одним рабочим не допускается, работыщдолжнывыполнять четыре работника. Два слесаря шестого, и два пятого разряда.

Модернизациюбудут осуществлять четыреработника: дваслесаря шестого, и два пятого разряда, в течение 155 часов.

Таблица 5.1 ? Баланс рабочего времени одного рабочего в год

Показатели	Ед.изм.	Величина
Количество дней в году	дни	365
Выходные и дни		105
Общее рабочее время в год		260
Планируемые невыходы на работу Очередные отпуска Болезни Другие невыходы по уважительной причине Итого невыходов		25 18 7 3 32
Годовой эффективный фонд времени		228
Продолжительность рабочего дня	часы	8
Количество часов работы за год		1824

5.2 Расчет годового фонда заработной платы

Основнымиданнымидля расчета фонда заработной платы рабочих являются:

- планируемое количестворабочих часов вгод на одного работающего, определенное балансом рабочего времени Впол;

- величина часовой тарифной ставки рабочегоразряда (Счас), часовая тарифная ставка рабочеголюбого разряда (Счас.) можетбыть определена как произведение часовой тарифной ставки первый разряд С1час на тарифный коэффициент

Часовая тарифнаяставка первого разряда определяется€по следующей формуле



где С1час- часовая тарифная ставка первого разряда, тг/час;

Зmin - минимальнаязаработнаяплата за месяц, с 01.01.2014 года составляет 19966 тг;

Вмес - месячныйфонд рабочего времени, час;

Kотр - отраслевой коэффициент, Kотр= 1,6.

где Впол - годовой фонд рабочего времени, час.

Тарифныекоэффициенты Ктар определяютсяпо тарифной сетке.

Таблица 5.2 ? Тарифная сетка

Разряд	1	2	3	4	5	6
Тариф	1,00	1,07	1,14	1,21	1,28	1,35
Часовая тарифная ставка	210	224,7	256,2	309,9	396,7	535,6

Согласно данным,собранным во время преддипломной практики при расчете фондазаработнойплаты учитываем:

а) премия (для основных рабочих) - 24%;

б) доплата за условия труда условнопринимается: 28% ? для основных рабочих и 12% ? длявспомогательныхрабочих;

в) доплата заотпуск определяетсякак продолжительность все планируемых невыходовумноженная на тарифнуюставку данного разряда коэффициент.

5.3 Расчет фонда заработной платы рабочих

Общийгодовой фонд заработной платы определяется как сумма основной заработной платыи дополнительной. Основнаязаработнаяплата состоит из тарифного фонда заработной платыпремий, доплат за работув праздничные дни и в ночное время. В дополнительнуюзаработную плату входит оплата отпусков и оплата завыполнение государственных обязанностей.

Для расчетовиспользуем следующие формулы

где Зтар - тарифнаязаработная плата,тг;

Счас - тарифная ставка данногоразряда, тг;

Впол - годовой фонд рабочего времени, час;

Чсп - списочная численностьработников, чел.

Тогда для двух слесарей-ремонтников шестого разряда

Для двух слесарей-ремонтников пятого разряда

Размер премии определяется по формуле



Тогда для слесаря-ремонтника шестого разряда

Для слесаря-ремонтника пятого разряда

Доплата за вредныеусловиятруда

Для слесаря-ремонтника шестого разряда

Для слесаря-ремонтника пятого разряда

Дополнительная заработнаяплата за отпуск. Для двух слесарей-ремонтников шестого разряда

Для двух слесарей-ремонтников пятого разряда



Зарплатарассчитывается на периодвыполнения ремонтных работ, связанных с модернизацией.

5.4 Определение затрат на модернизацию

Производимпредварительныйрасчет стоимости модернизации установки дополнительного насоса и форсунок.

Стоимость модернизациии расчетматериальных затрат приведены в таблице 5.4

Состав работ намодернизацию:

- демонтаж первого закалочного кольца;

- демонтаж рамы;

- покупка насоса и форсунок;

- монтаж насоса и форсунок;

- монтаж, сборкаи испытание.

Таблица 5.4 - Расчетзатрат на материалыи сырье для модернизации

Наименование материала	Ед.измерения	Расход на модернизацию	Цена, тг	Общая сумма
Эл.энергия Болты Шпильки Вода техническая Насос Форсунки Монтажные, сборочно-сварочные работы	кВтч кг кг м3 шт шт	300 80 76 8 1 30	17 200 200 45 70000 1000 60000	5100 16000 16000 360 70000 30000 60000
Итого на модернизацию	197460

Расход материалов иэнергоресурсов наремонтныеработы, связанные с модернизацией, производится с учетомколичества аппаратов.

Общие затратына ремонт сучетом заработнойплатыремонтного персонала составят

Зобщ=197460+232252 =429712 тг.

5.5 Расчет экономического эффекта от модернизации

Экономическийэффектполучен засчет увеличения межремонтного периода.

Так жеза счетмодернизацииуменьшается продолжительность ремонта, в томчисле ремонтупрощается.

Расчет экономического эффекта определяется по известной формуле

где С1- пoлнaясебестoимoстьремонтных работ за расчетный период домoдернизaции, С1=444000 тг;

С2 - пoлнaясебестoимoсть ремонтныхработ за расчетный период послемoдернизaции, С2= 255000 тг;

Ен- нoрмaтивныйкоэффициент эффективностикaпитaльных вложений, Ен =0,33;

К- кaпитaльныезaтрaты, К= 150000.

Экoнoмическийэффект сoстaвит

Э = (444000 - 255000)- 0,33150000= 139500 тг.

Вывод: таким образом, в дипломном проекте предлагается модернизировать закалочное устройство путем установки дополнительного насоса и форсунок.

Установка дополнительно насоса и форсунок повышает качество термический обработанных бесшовных труб.

В ходепроведенных расчетов, основанныхна данных действующего производства, показываютэкономический эффект в сумме 139500 тенге за расчетный период. Фактически экономический эффект может быть больше.

Срок окупаемости составит

Срококупаемости три года.

6. Охрана труда

6.1 Выписка из Трудового кодекса Республики Казахстан

Данный Кодекс регулирует трудовые отношения и иные отношения, непосредственно связанные с трудовыми, отношения социального партнерства и по безопасности, и по охране труда. Кодекс направлен на защиту прав и интересов сторон трудовых отношений, установление минимальных гарантий прав и свобод в сфере труда.

Статья 24. Предмет трудового договора. По трудовому договору работник выполняет работу (трудовую функцию) по соответствующей квалификации за вознаграждение и соблюдает трудовой распорядок, а работодатель обеспечивает условия труда, своевременно и в полном объеме выплачивает работнику заработную плату и осуществляет иные выплаты, предусмотренные трудовым законодательством Республики Казахстан, трудовым, коллективным договорами, соглашением сторон.

Статья 25. Гарантии равенства прав и возможностей при заключении трудового договора:

1 Запрещается нарушение равенства прав и возможностей при заключении трудового договора.

2 Беременность, наличие детей в возрасте до трех лет, несовершеннолетие, инвалидность не могут ограничивать право заключения трудового договора, за исключением случаев, предусмотренных настоящим Кодексом.

По требованию указанной в абзаце первом настоящего пункта категории лиц работодатель обязан сообщить причину отказа в письменной форме.

2-1 При приеме на работу запрещается предъявление требований дискриминационного характера в сфере труда по признакам.

3 При установлении факта нарушения равенства прав и возможностей при заключении трудового договора работодатель несет ответственность, установленную законами Республики Казахстан.

6.2 Вредные производственные факторы

Под условиями труда понимается совокупность факторов трудового процесса и производственной среды, в которой осуществляется деятельность человека. Производственные факторы классифицируются на вредные и опасные. Вредный производственный фактор - фактор производственной среды трудового процесса, воздействие которого на работающего при определенных условиях (интенсивность, длительность и др.) может вызвать профессиональное заболевание, временное или стойкое снижение работоспособности, повысить частоту соматических и инфекционных заболеваний, привести к нарушению здоровья потомства. Опасный производственный фактор - фактор производственной среды и трудового процесса, который может быть причиной острого заболевания или внезапного резкого ухудшения здоровья, смерти.

Вредные и опасные производственные факторы подразделяются по своему действию на следующие группы:

Физические факторы:

- температура, влажность, скорость движения воздуха, тепловое излучение;

- неионизирующие электромагнитные поля и излучения: электростати-ческие поля, постоянные магнитные поля (в том числе и геомагнитные), электрические и магнитные поля промышленной частоты (50 Гц), электромагнитные излучения радиочастотного диапазона, электромагнитные излучения оптического диапазона (в том числе лазерное и ультрафиолетовое);

- ионизирующие излучения;

- производственный шум, ультразвук, инфразвук;

- вибрация (локальная, общая);

- аэрозоли (пыли) преимущественно фиброгенного действия;

- освещение - естественное (отсутствие или недостаточность), искусстве-нное (недостаточная освещенность, прямая и отраженная слепящая блескость, пульсация освещенности);

- электрически заряженные частицы воздуха - аэроионы;

- электрическая и другие виды энергии.

Химические факторы:

- химически активные вещества, оказывающие на человека действия токсическое, канцерогенное, мутагенное, влияющее на репродуктивную функцию, в том числе некоторые вещества биологической природы (антибиотики, витамины, гормоны, ферменты, белковые препараты).

Биологические факторы:

- -микроорганизмы - продуценты, живые клетки и споры, содержащиеся в препаратах, патогенные микроорганизмы, вирусы, грибы, ядовитые растения, опасные животные, пресмыкающиеся;

Психофизиологические:

- факторы трудового процесса, характеризующие физические и нервно психические перегрузки, определяющие тяжесть и напряженность труда.

Тяжесть труда - характеристика трудового процесса, отражающая преимущественную нагрузку на опорно-двигательный аппарат и функциональные системы организма (сердечно-сосудистую, дыхательную и др.), обеспечивающие его деятельность. Тяжесть труда характеризуется физической динамической нагрузкой, массой поднимаемого и перемещаемого груза, общим числом стереотипных рабочих движений, величиной статической нагрузки,формой рабочей позы, степенью наклона корпуса, перемещениями в пространстве.

Напряженность труда - характеристика трудового процесса, отражающая преимущественно нагрузку на центральную нервную систему, органы чувств, эмоциональную сферу работника. К факторам труда, характеризующим напряженность труда, относятся: интеллектуальные, сенсорные, эмоциональные нагрузки,степень монотонности нагрузок, режим работы.

Наряду с факторами, характеризующими тяжесть и напряженность труда, большое значение для обеспечения безопасности деятельности имеют психобиологические, психофизиологические, социально-психологические качества личности, психические свойства и состояния человека, его профессиональная пригодность и профессиональная надежность. Один и тот же опасный и вредный производственный фактор по природе своего действия может относиться одновременно к различным группам. В зависимости от количественной характеристики и продолжительности действия отдельные вредные производственные факторы могут стать опасными.

Кроме названных выше вредных и опасных физических факторов, которые могут стать опасными, следует отдельно выделить механические опасные факторы (движущиеся части машин и механизмов, транспортные средства, падающие предметы, оборудование, куски породы, падение людей с высоты, крутые склоны и др.), а также природные опасности (землетрясения, извержение вулканов, снежные лавины, сели, оползни, камнепады, наводнения, штормы, ураганы, смерчи, цунами, молнии, туманы и многие другие).

6.3 Требования безопасности линий термообработки труб

К ремонту оборудования допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинское освидетельствование, инструктаж по технике безопасности, усвоившие безопасные приемы и методы работы по выполняемой работе, прошедшие специальное обучение и имеющие допуск к самостоятельной работе.

Работник должен хорошо знать и строго соблюдать инструкции, а непосредственный руководитель обязан создать нормальные условия труда и снабдить рабочее место всем необходимым для безопасной работы.

Контроль за выполнение инструкций возлагается на непосредственного руководителя.

Работник должен выполнять только порученные работы при условии, что безопасные способы их выполнения известны с соблюдением всех требований.

В случае если задание по каким-либо причинам непонятно, не приступая к работе, обратиться к руководителю для дополнительного разъяснения.

Работа по ремонту оборудования должна производиться рабочими в спецодежде и специальной обуви, предусмотренной отраслевыми нормами. Применение индивидуальных средств защиты определяется условиями в выполняемой работе.

Ремонт оборудования производить по регламенту, утвержденному начальником участка (цеха).

За чистотой оборудования должен следить технологический персонал, работающий на нём и производить очистку согласно регламента.

Ввод в ремонт и вывод из ремонта оборудования должно осуществляться в очищенном состоянии.

Контроль за чистым состоянием оборудования должен осуществляться ответственным лицом, закрепленным за данным оборудованием.

Оборудование, агрегаты, аппараты и коммуникации необходимо освободить от оставшихся в них технологических материалов и газов, а также проветрить все системы.

Зона производства ремонтных работ должна быть ограждена от действующего оборудования и коммуникаций, обозначена знаками безопасности, другими ограждениями и сигнальными устройствами.

При выполнении работ по газовой резке и сварке на временных местах проведения данных работ необходимо оформить письменное разрешение в СБ и ОТ (ПБ).

При очистке оборудования необходимо пользоваться специальными приспособлениями: скребки, вилы, ведра и ветошь и др. Очистку технологических отходов и грязи производить руками запрещается.

Ремонт, очистка, закрепление движущихся частей и ограждений во время работы оборудования запрещается.

Включение и отключение рубильников общего освещения в здании арматуры и ламп, смена штепсельных розеток и предохранителя, перекладка проводов должна производиться только электротехническим персоналом.

При ремонте и очистке металлургического оборудования руководствоваться инструкцией завода-изготовителя по эксплуатации и общей цеховой инструкцией по безопасности и охране труда.

При выполнении ремонтных работ на высоте в два яруса и более между ними должны быть устроены прочные перекрытия или подвешены сетки, исключающие возможность падения материалов или предметов на работающих.

После окончания работы убрать рабочее место - отходы и мусор в отведенные и обозначенные места для складирования, очистить инструмент и приспособления, используемые в работе и убрать в места, определённые для их хранения.

6.4 Средства пожаротушения

Для прекращения горения необходимо добиться такого понижения температуры в зоне реакции, при которой горение прекратится. Абсолютный предел такой температуры называется температурой потухания. В процессе тушения пожара условия потухания создаются: охлаждением зоны горения или горящего вещества, изоляцией реагирующих веществ от зоны горения; разбавлением реагирующих веществ и химическим торможением реакции горения.

В практике тушения пожара чаще всего используют сочетание приведенных принципов, среди которых один является в ликвидации горения доминирующим, а остальные способствующими.

Вид и характер выполнения действий в определенной последовательности, направленных на создание условий прекращения горения, называют способом тушения пожара. Существующие способы и средства тушения пожаров показаны на схеме (рисунок 6.1)

Рисунок 6.1 - Способы и средства тушения пожаров

Огнетушащие вещества по доминирующему принципу прекращения горения подразделяются на четыре группы: охлаждающего, изолирующего, разбавляющего и ингибирующего действия.

Наиболее распространенные огнетушащие средства, относящиеся к конкретным принципам прекращения горения следующие (таблица 6.1).

Вода.Она доступна для целей пожаротушения, экономически целесообразна, инертна по отношению к большинству веществ и материалов, имеет незначительную вязкость и несжимаемость. При тушении пожаров воду используют в виде компактных, распыленных и тонкораспыленных струй. Удельная теплоемкость, равная 4,19 Дж/(кгград), придает воде хорошие охлаждающие свойства. В условиях тушения пожара, вода, превращаясь в пар (из одного литра воды образуется 1700 л пара), разбавляет реагирующие вещества. Высокая теплота парообразования воды (2236 кДж/кг) позволяет отнимать большое количество тепла в процессе тушения пожара. Низкая теплопроводность способствует созданию на поверхности горящего материала надежной тепловой изоляции. Значительная термическая стойкость воды (она разлагается на кислород и водород при температуре 1700 °С) способствует тушению большинства твердых материалов, а способность растворять некоторые жидкости (спирт, ацетон, альдегиды, органические кислоты) позволяет разбавлять их до негорючей концентрации. Вода растворяет некоторые пары и газы, поглощает аэрозоли.

Таблица 6.1 - Классификация огнетушащих по доминирующим принципам прекращения горения

Доминирующиепринципы прекращения горения	Перечень огнетушащих веществ, относящихся к данному виду огнетушащего вещества
Охлаждения	Вода: компактные струи, распыленная, тонкораспыленная, аэрозольного распыления, со смачивателем; «скользкая вода»; «вязкая вода»; растворы неорганических солей; водно-щелочные растворы; ОС-5; ОС-А1
Изоляция	Огнетушащие пены на основе: пенообразователей общего назначения: ПО-ЗА; ПО-1; «Ива»; ПО-6К; «САМПО»; ПО-6TC; ПО6ТЦ*; ПО-6; «ТЭАС-А»; «Каскад»; «Агиель»; «Поток»; пенообразователей целевого назначения: ПО-6ТФ; «Универсальный» ПО-1С; «Морской»; «Морозко»; ПО- 6МТ; ПО-6ТС-М
Разбавление	Газы: углекислота, азот, аргон; элегаз; гелий; водяной пар; перфгобутон; метилиодид; хладоны: 114В2; 13В1; 12В1; 22В1; 124; 125; 227; 23; четыреххлористый водород; СЖД; БФ-1; БМ
Химического торможения реакции горения	Порошки; ПФ; П-2АП; ПСБ-3; ПИРАНТ-А(н.к); П-1А; П-2АК; ПГПМ; ПМГС; ПХК; РС; СИ-2; ПС-1; ВИ-2(3); ФЛ-1; ВСЕ; «Монекс»; «Карате»; «Фаворит-М»
Химического торможения и разбавления	Аэрозолообразщующие огнетушащие средства: СТК-24-МФ; МГИФ-1(3); СБК-2(М); ПАС-11-8; ПАС-47М; ПТ-4; ПТ-50-2; Е-1

Однако вода характеризуется и отрицательными свойствами:

- электропроводна;

- имеет большую плотность (не применяется для тушения нефтепродуктов, как основное огнетушащее средство);

- способна вступать в реакцию с некоторыми веществами и бурно реагирует с ними: калий, кальций, натрий, гидриды щелочных и щелочноземельных металлов, селитра, сернистый ангидрид, нитроглицерин;

- имеет низкий коэффициент использования в виде компактных струй;

- имеет сравнительно высокую температуру замерзания (затрудняется тушение в зимнее время) и высокое поверхностное натяжение - 72,8-103 Дж/м2 (является показателем низкой смачивающей способности воды).

Вода со смачивателем.Добавка смачивателей (пенообразователя, сульфанола, эмульгаторов и т. д.) позволяет значительно снизить поверхностное натяжение воды (до 36,4-103 Дж/м2). В таком виде она обладает хорошей проникающей способностью, за счет чего достигается наибольший эффект в тушении пожаров и особенно при горении волокнистых материалов: торфа, сажи. Водные растворы смачивателей позволяют уменьшить расход воды на 30-50 %, а также продолжительность тушения пожара.

Водяной пар.Эффективность тушения невысокая, поэтому применяют для защиты закрытых технологических аппаратов и помещений объемов до 500 м3, для тушения небольших пожаров на открытых площадках и создания завес вокруг защищаемых объектов. Огнетушащая концентрация - 35 % по объему.

Тонкораспыленная вода(размеры капель менее 100 мкм, получается с помощью специальной аппаратуры, работающей при высоком напоре (давлении 200-300мм вод. ст.). Струи воды имеют небольшую величину ударной силы и дальность полета, однако орошают значительную поверхность, более благоприятны к испарению воды, обладают повышенным охлаждающим эффектом, хорошо разбавляют горючую среду. Они позволяют не увлажнять излишне материалы при их тушении, способствуют быстрому снижению температуры, осаждению дыма или отравляющих облаков. Тонкораспыленную воду используют не только для тушения горящих твердых материалов, нефтепродуктов, но и для защитных действий.

Твердый диоксид углеводорода(углекислота в снегообразном виде) тяжелее воздуха в 1,53 раза, без запаха, плотность 1,97 кг/м3. Твердый диоксид углерода имеет широкую область применения: при тушении горящих электроустановок, двигателей, при пожарах в архивах, музеях, выставках и других местах с наличием особых ценностей. При нагревании переходит в газообразное вещество, минуя жидкую фазу, что позволяет применять его для тушения материалов, которые портятся при смачивании (из 1 кг углекислоты образуется 500 л газа). Теплота испарения при - 78,5°С составляет 572,75 Дж/кг. Не электропроводен, не взаимодействует с горючими веществами и материалами. Не используют его для тушения загоревшихся магния и его сплавов, металлического натрия, так как при этом происходит разложение углекислоты с выделением атомарного кислорода.

Химическая пенасейчас в основном получается в огнетушителях при взаимодействии щелочного и кислотного растворов. Состоит из углекислого газа (80 % об), воды (19,7 %), пенообразующего вещества (0,3 %). Обладает высокой стойкостью и эффективностью в тушении многих пожаров. Однако вследствие электропроводности и химической активности химическую пену не применяют для тушения электро- и радиоустановок, электронной техники, двигателей различного назначения, других аппаратов и агрегатов.

Воздушно-механическая пена(ВМП) получается смешением в пенных стволах или генераторах водного раствора пенообразователя с воздухом. Пена бывает: низкой кратности (К<10), средней (10<К<200) и высокой (К>200). ВПМ обладает необходимой стойкостью, дисперсностью, вязкостью, охлаждающими и изолирующими свойствами, которые позволяют использовать ее для тушения твердых материалов, жидких веществ и осуществления защитных действий, для тушения пожаров по поверхности и объемного заполнения горящих помещений. Для подачи пены низкой кратности применяют воздушно - пенные стволы СВП, а для подачи пены средней и высокой кратности - генераторы ГПС. Для получения ВМП используют пенообразователи (ПО): ПО-ЗАНП; ТЭАС; «САМПО» ПО-6НП; ПО-ЗА и ПО-6К и др.

Фторсинтетический пленкообразующий пенообразователь «Легкая вода»универсальный, высокоэффективный, биологически «мягкий», экологически «чистый» и экономичный продукт. Применяется для тушения различных видов пожаров класса А и пожаров класса Б, особенно эффективен при тушении пожаров на больших площадях. Применяется в одинаковой концентрации с пресной и морской водой. Пенообразователь утилизируется в индивидуальных очистных сооружениях, они не оказывают вредного воздействия на окружающую среду, быстрое тушение снижает вред, наносимый пожаром. Срок хранения пенообразователя более 25 лет, он защищен от замерзания до минус 20°С, а многократное замерзание - оттаивание не изменяет свойства, высокая эффективность обеспечивает низкий расход при тушении, снижение материальных потерь и риска для людей.

К первичным средствам пожаротушения относятся огнетушители, песок, земля, шлаки, огнестойкие листовые материалы, покрывала, щиты. Огнетушители предназначены для тушения загораний и пожаров в начальной стадии их возникновения. В зависимости от условий тушения загораний созданы различные типы огнетушителей, которые подразделяют на две основные группы: переносные (НПБ 155-96**) и передвижные (НПБ 159-97*).

1) По виду огнетушащего вещества огнетушители классифицируются:

а) пенные (ОП):

- химические пенные (ОХП);

- воздушно-пенные (ОВП);

- по кратности (низкой кратности и средней кратности);

б) газовые:

- углекислотные (ОУ) - подают углекислый газ в виде газа или снега (в качестве заряда применен жидкий углекислый газ);

- хладоновые (ОХ) - аэрозольные и углекислотно-бромэтиловые, подают парообразующие огнетушащие вещества (в качестве заряда применены галоидированные углеводороды);

в) порошковые (ОП) - подают огнетушащие порошки (в качестве заряда применены сухие порошки типа ПСБ, П-1Аи ПФ);

г)водные (ОВ) - по виду выходящей струи (мелкораспыленной, распыленной и компактной).

2) По способу подачи огнетушащего вещества (принципу вытеснения):

- под давлением газов, образующихся в результате химической реакции (газогенерирующим элементом);

- под давлением заряда или рабочего газа, находящегося в емкости с огнетушащим веществом (углекислотные, аэрозольные, воздушно - пенные) (закачные);

- под давлением рабочего газа, находящегося в отдельном баллоне (воздушно-пенные, аэрозольные, порошковые) (с баллоном сжатого газа);

- свободным истечением огнетушащего вещества (порошковые типа «Турист») (с термическим элементом);

- с эжектируюшим устройством.

3)По количеству огнетушащего вещества:

- малолитражные ручные с объемом корпуса до 5 л включительно;

- переносные ручные с объемом корпуса до 10 л включительно;

- передвижные и стационарные с объемом корпуса более 10 л.

4) По возможности перезарядки:

- перезаряжаемые;

6.5 Расчет вентиляции

Участок термической обработки бесшовных труб оборудован приточно-вытяжной вентиляцией и механической вентиляцией. Расчет вентиляции осуществляется исходя из минимального нормированного количества наружного воздуха, подаваемого в производственное помещение без естественной вентиляции и кондиционирования воздуха. В помещении постоянно находятся в среднем 16 человек.

Объем приточного воздуха м3/час, определяем по формуле

где спр - плотность приточного воздуха, спр= 1,197 кг/м3;

С - удельная теплоемкость сухого воздуха, С = 1кДж/кгК;

Qизб- избытки явного тепла, Qизб= 7000 кДж/ч;

tуд - температура удаляемого воздуха, єС;

tпр - температура приточного воздуха, tпр= 25єС.

Температура воздуха удаляемого из помещения определяем по формуле

гдеtрз- температура в рабочей зоне, tрз= 30єС;

?t- температурный градиент по высоте помещения, ?t= 0,5 с/м;

h - высота от пола до центра вытяжного проема, h= 2,5 м;

n - высота рабочей зоны, n= 2 м.



Тогда

Полный объем помещения составляет

Отсюда, определяем кратность вентиляции

Исходя из расчета вентиляции, кратность вентиляции на участке термической обработки бесшовных труб равна 2,4. Поэтому данный участок можно отнести по режиму вентиляции к категории Б.

Расчитав основные параметрыможно сказать, что для обеспечения достаточной вентиляции воздуха на данном участке могут быть использованы промышленные вентиляторы типа ВР 120-28-5,6.

Со следующими характеристиками комплектация электродвигателем по мощности 2,2-15,0 кВт, по частоте вращения 1500/3000 об/мин, пределы параметров в рабочей зоне по производительности 1260-7920 кВт, по полному давлению 5790-1120 Па.

Заключение

Краткие выводы по результатам дипломного исследования:

- в дипломном проекте рассмотрены теоретические сведения о технологии термической обработки бесшовных труб, а также конструктивное устройство и особенности оборудования для термической обработки труб;

- выполнен анализ способов термической обработки бесшовных труб, а также расчет оборудования для монтажа и монтажных приспособлений для транспортировки механизмов системы закалки;

- на основании данных устройства для закалки бесшовных труб на предприятии ПФ ТОО «KSPSteel» предложено изменении способа охлаждения трубы, включающий их продольное перемещение и подачу охладителя под углом к оси перемещения парами встречных относительно друг друга струйных потоков, отличающийся тем что подачу струи в парах встречных потоков осуществляют без пересечения друг с другом, при этом углы подачи струй совпадающих с направлением перемещения трубы, последовательно увеличивают от пары к паре встречных струйных потоков, а углы подачи струй встречного направления перемещения трубы последовательно уменьшают от пары к паре встречных струйных потоков в направлении перемещения трубы.Это позволит повысить надежность работы устройства закалки, обеспечит более равномерную закалку труб и уменьшить расход охладителя в момент прохождения каждым из торцов трубы на 70-80 % с одновременным увеличением расхода охладителя в струйном потоке противоположного направления на 60-80 % в результате улучшится качество выпускаемых бесшовных труб.

Оценка полноты решений поставленных задач. В дипломном проекте предложена совершенствование линии термической обработки трубной заготовки, таким образом, поставленные задачи решены полностью.

Конкретные рекомендации по изученному объекту исследования. Для увеличения производительности линии и улучшения качества бесшовных труб базового предприятия ТОО «KSPSteel» рекомендуется учесть предлагаемую модернизацию первого закалочного кольца линии термообработки труб.

Список использованных источников

1 Аманжолов Ж. Охрана труда и техника безопасности: учебное пособие. - Изд. 2-е. - Астана: Фолиант, 2011. - 440 с.

2 Андреев А. В. Динамика газожидкостных форсунок. / А. В. Андреев, В. Г. Базаров, С. С. Григорьев, А. Л. Душкин. - М.: Машиностроение, 2001. - 288 с.

3 Баубеков К. Т. Расчеты горелок и форсунок. Методические указания к практическим занятиям. - Павлодар: ПГУ имени С. Торайгырова, 2010 - 32 с.

4 Башнин Ю. А. Технология термической обработки стали: учебник для вузов / Ю. А. Башнин, Б. К. Ушаков, А. Г. Секей. - М.: Металлургия, 2006. - 424 с.

5 Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности: учебник для вузов / С. В. Белов, А. В. Ильницкая, А. Ф. Козьяков. - М.: Высш. шк., 2000. - 448 с.

6 Блантер М. Е. Теория термической обработки: учебник для вузов. - М.: Металлургия, 2004. - 328 с.

7 Воителев В. В. Механическое оборудование печей: учебное пособие для вузов / В. В. Воителев, Е. И. Могилевский. - М. : Металлургия, 2000. - 148 с.

8 И-33-05-09. Инструкция по пожарной безопасности для рабочих и служащих. - 50 с.

9 Иванов Б. С. Охрана труда в литейном и термическом производстве. - М.: Машиностроение, 2000. - 224 с.

10 Каменичный И. С. Краткий справочник технолога-термиста. 2003. - 280 с.

11 Новиков И. И. Теория термической обработки металлов: учебник для вузов. - Изд. 4-е, перераб. и доп. - М.: Металлургия, 2006. - 480 с.

12 Общая инструкция. По безопасности и охране труда для работающих на ПФ ТОО «KSPSteel» № 17-001-11. - 85 с.

13 Правила пожарной безопасности в Республике Казахстан: Основные требования. ППБ РК 08-97. - Астана: Фолиант, 2001. - 200 с.

14 Соколов К. Н. Механизация и автоматизация в термических цехах. - М.: Машиностроение, 2002. - 296 с.

15 Трудовой кодекс Республики Казахстан от (№ 25 I - ІІІ от 15.05.07). - Астана: Фолиант, 2007. - 114 с.

16 Хавкин Ю. И. Центробежные форсунки. - М.: Машиностроение, 2007. - 168 с.

Размещено на Allbest.ru

...