Общая металлургия

Производственные излучения

Ряд производственных процессов в черной металлургии сопровождается воздействием на работающих инфракрасного, видимого, ультрафиолетового и ионизирующего излучений.

Видимое излучение

Чрезмерная яркость производственных источников видимого излучения при обслуживании сталеплавильных агрегатов и нагревательных устройств в прокатных цехах, а также при выполнении сварочных работ вызывает явление временной слепимости и отрицательно влияет на светочувствительные элементы сетчатки глаз человека.

Для предупреждения слепимости работающих надо устранять источники чрезмерной яркости, заменяя, например, открытую электросварку сваркой под слоем флюса, а при невозможности устранения источников яркости — применять очки с цветными стеклами (светофильтрами).

Ультрафиолетовое излучение

Невидимые ультрафиолетовые лучи появляются в источниках излучения с температурой выше 1500 °С и достигают значительной интенсивности при температуре более 2000 °С. В металлургии ультрафиолетовое излучение вызывается такими процессами, как плавление стали в дуговых электропечах, в мартеновских печах и конвертерах с применением кислорода и при сварочных работах. Ультрафиолетовое излучение отрицательно влияет на сетчатку глаз, вызывая болезненные воспалительные процессы. Длительное воздействие ультрафиолетовых лучей вызывает также кожные заболевания и отрицательно влияет на центральную нервную систему человека.

Для защиты от ультрафиолетового излучения применяется экранирование источников излучения, а также спецодежда для работающих и светофильтры (очки, шлемы) из темно-зеленого стекла для защиты глаз.

В небольших дозах ультрафиолетовое излучение оказывает положительное действие, увеличивая работоспособность человека и повышая сопротивляемость организма инфекции.

Рентгеновское излучение

Рентгеновскому излучению в черной металлургии подвергается персонал, обслуживающий рентгеновские установки, применяемые для исследований и дефектоскопии металла. Отрицательное воздействие рентгеновского излучения выражается в ухудшении самочувствия человека (слабость, головные боли, рвоты и т. п.), в изменении нормального состава крови, в повреждении зрения и поражении кожи вплоть до возникновения рака кожи.

Для защиты работающих от рентгеновского излучения необходимо уменьшать рассеивание рентгеновских лучей и защищать людей экранами, задерживающими излучение (свинец, свинцовые стекла для защиты глаз). Кроме того, для рентгенологов сокращается рабочий день (до 4 ч) и увеличивается продолжительность отпуска (до 6 недель).

Радиоактивные вещества

В металлургии применяются радиоактивные изотопы для контроля за технологическими процессами выплавки чугуна и стали и контроля за износом огнеупорных материалов. Облучение ионизирующими излучениями и попадание в организм радиокативных веществ представляет большую опасность для здоровья и жизни -работающих.

Радиоактивный распад сопровождается выделением альфа- и бета-частиц и гамма-излучением. За единицу дозы рентгеновского или гамма-излучения принят рентген (р). Один рентген соответствует поглощению воздухом 7,07 — 1010 эв/см3. Электрон-вольт (эв)—энергия, которую приобретает электрон при прохождении разности потенциалов в один вольт (1 эв=1,6027•10-19Дж).

При разовой дозе облучения всего организма в 100—200 р возникает заболевание человека лучевой болезнью в легкой форме. Облучение в 200—400 р приводит к средней степени лучевой болезни, потере трудоспособности; а доза облучения более 400 р вызывает тяжелую степень лучевой болезни, нередко приводящую к смерти. Доза облучения в 600 р является смертельной. Вообще степень заболевания зависит от размеров облученной поверхности тела. Так, например, если дозой в 600 р будет облучаться участок кожи в несколько квадратных сантиметров, то это не вызовет лучевой болезни. Облучение более 30% поверхности тела приведет к тяжелым заболеваниям.

При лучевой болезни резко изменяется состав крови (уменьшается в несколько раз число белых кровяных шариков с одновременным уменьшением и красных кровяных шариков).

Для предупреждения лучевой болезни при работе с радиоактивными веществами работающие не должны подвергаться облучению более предельно допустимой дозы (ПДД). Эта доза по действующим санитарным нормам (1960 г.) равна 0,1 рентгена в неделю. Если облучению подвергаются только кисти рук, то ПДД допускается увеличить в несколько раз (в некоторых случаях до 10 раз).

Для защиты от ионизирующих излучений применяются следующие методы:

  • защита расстоянием (увеличивая расстояние от источника излучения);
  • защита временем (уменьшая время пребывания в зоне облучения);
  • защита экранированием источников излучения.

Защита от альфа-частиц достигается применением резиновых перчаток и спецодежды. Открытые части тела, удаленные на расстояние более 10 см от источника излучения, не подвергаются вредному воздействию альфа-частиц.

Защита от бета-частиц, разрушительно воздействующих на слизистые оболочки и на роговицу глаз, достигается применением специальных захватов, щипцов, защитных экранов, а также предохранительных очков.

От гамма-лучей требуется применять более надежную защиту в связи с их большой проникающей способностью. Основным средством защиты является экранирование источников излучения. В качестве средств индивидуальной защиты применяется спецодежда, резиновые перчатки, спецбелье и спецобувь. Если возникает опасность попадания радиоактивных веществ на кожу или в органы дыхания (радиоактивные жидкости, порошки и т. п.), то используются дополнительные средства защиты (полихлорвиниловая спецодежда, резиновая обувь, пневмокостюмы, респираторы разового пользования ШБ-1 «Лепесток» для защиты от радиоактивных аэрозолей).

Работы с радиоактивными веществами производятся в специальных камерах, оборудованных манипуляторами. Для хранения и транспортировки твердых и жидких радиоактивных отходов применяются специальные герметичные контейнеры.

Лабораторные помещения требуется обеспечить надежно действующей приточно-вытяжной вентиляцией. Периодически должна производиться уборка и дезактивация лабораторий. При применении радиоактивных веществ важно обеспечить постоянный дозиметрический контроль, который осуществляется при помощи специальных дозиметров (рисунок 1).

Карманный дозиметр: 1 — янтарная втулка электростатической машинки; 2 — янтарная втулка; 3 — пробковый цилиндр; 4 — корпус; 5 — ионизационная камера; 6 — линзы; 7 — металлическая скоба; 8—контактная пластинка; 9—кнопка
Карманный дозиметр:
1 — янтарная втулка электростатической машинки;
2 — янтарная втулка;
3 — пробковый цилиндр;
4 — корпус;
5 — ионизационная камера;
6 — линзы;
7 — металлическая скоба;
8—контактная пластинка;
9—кнопка

При расчетном определении безопасных условий работы с радиоактивными веществами пользуются следующими формулами:

1

Из приведенных формул видно, что доза облучения прямо пропорциональна активности источника, времени облучения и обратно пропорциональна квадрату расстояния от него.

Учитывая большую опасность радиоактивных веществ, их применение можно допускать только в необходимых случаях.

Мероприятия по защите от электромагнитных полей, создаваемых установками высокой частоты

В металлургии токи высокой частоты применяются, например, для плавления металла в индукционных электропечах, для нагревания концов рельсов при их термообработке и других целей.

Как известно, в металле, внесенном в переменное магнитное поле, возникают вихревые токи, вызывающие нагревание металла. Образовавшееся электромагнитное поле распространяется в окружающем пространстве со скоростью, приближающейся к скорости света.

Электромагнитное поле частично поглощается тканями организма, что отрицательно влияет на состояние здоровья человека. Особенно отрицательно электромагнитное поле воздействует на центральную нервную систему и на глаза работающих, находящихся вблизи от действующих высокочастотных установок.

Предельно допустимая величина интенсивности облучения энергией сверхвысоких частот в рабочей зоне за полный рабочий день не должна превышать 0,01 мвт/см2 соответственно при облучении до 2 ч — 0,1 мвт/см2 и при облучении до 15—20 мин — не более 1 мвт/см2 Работающие должны обязательно надевать защитные очки.

Основным мероприятием техники безопасности при обслуживании установок высокой частоты является их экранирование. Экраны должны выполняться из тонколистового (толщиной не менее 0,5 мм) металла с большой электропроводностью. Защитные экраны должны быть тщательно заземлены.

Для достижения надежной защиты обслуживающего персонала экраны следует устраивать в виде ряда ступеней (экранировать первичные и рабочие контуры агрегатов и, кроме того, дополнительно защищать экраном всю установку).

Наряду с экранированием следует ограничивать время пребывания работающих вблизи установок и необходимо размещать приборы управления на значительном расстоянии от установок.

Высокочастотные установки необходимо оборудовать световой сигнализацией, указывающей о готовности установки к включению (зеленая лампа) и извещающей о включении установки (красная лампа).

Рабочие инструменты для загрузки или перемешивания жидкого металла необходимо снабжать рукоятками, покрытыми электроизоляцией. Работающие обязаны пользоваться специальными предохранительными очками.

Контроль за напряженностью электромагнитных полей в рабочей зоне обслуживания установок следует периодически осуществлять специальными приборами (ИНП-ЛИОТ).

В целях электробезопасности при эксплуатации установок высокой частоты необходимо строго соблюдать правила техники безопасности при обслуживании промышленных электроустановок.

Излучения в конвертерном цехе

Вредные производственные факторы в конвертерном цехе

Микроклимат рабочих помещений конвертерного цеха характеризуется обычными для горячих цехов вредными производственными факторами — значительными выделениями избыточного тепла, пыли и газов, резко контрастным освещением. Они неблагоприятно действуют на организм человека, снижают его работоспособность, приводят к профессиональным заболеваниям.

Наиболее отличительная особенность физической среды — непрерывное поступление явного тепла. Первичными его источниками в цехе являются жидкий металл, шлак и высоконагретые газы. Они дают главным образом инфракрасное излучение (тепловые лучи), которые нагревают окружающие поверхности. Горячие кожухи конвертеров, миксеров, чугуновозных и сталеразливочных ковшей, шлаковых чаш, нагретые стенки изложниц, поддоны, горячий скрап, шлаковые корки, бой огнеупоров служат вторичными источниками тепла. От них нагревается воздух помещения. Для инфракрасных лучей сухой воздух прозрачен. Перемещение более нагретых масс воздуха к менее нагретым создает конвективный перенос тепла (конвекция — циркуляция потоков воздуха, вызванная разностью их температур).

Вид теплоизлучения определяется температурой поверхности физического тела. Нагретые до 600°С поверхности дают интенсивное инфракрасное излучение. При 700—750°С появляется видимое излучение. При температуре расплавленного железа (1500°С и выше) вместе с инфракрасным и видимым в спектре наблюдается и ультрафиолетовое излучение — из горловины конвертера с металлом, от струи чугуна из миксера, металла и шлака при выпуске плавки из конвертера. Вблизи первичных источников значительное количество тепла выделяется, кроме того, и конвекцией. По санитарным нормам к горячим относятся те производства, где интенсивность тепловыделения в воздух превышает 84 кДж/(м3·ч). В конвертерном цехе тепла выделяется во много раз больше. Например, в стрипперном отделении, где раздевают горячие слитки с температурой поверхности 900—930°С, интенсивность тепловыделений доходит до 800—1000 кДж/(м3·ч).

Воздействие лучистой энергий на человека оценивается интенсивностью инфракрасного облучения. Оптимальный уровень нагрева принимается 1,25 МДж/(м3·ч). Облучение такой интенсивности человек переносит легко. Более сильное тепловыделение ухудшает микроклимат участка и неблагоприятно воздействует на работающих: повышается импульсивность кожного анализатора, усиливается напряженность терморегуляции организма  под контролем центральной нервной системы, сердечно-сосудистая и дыхательная системы мобилизуются к более высоким нагрузкам. Возникают дискомфортные теплоощущения. Работоспособность в таких условиях падает.

Рабочие горячих профессий подвергаются весьма интенсивному облучению, достигающему 38—50 МДж/(м2·ч). Задача снижения избыточного тепла в производственных помещениях решается комплексно, посредством ряда технических и санитарно-гигиенических мер: уменьшением инфракрасного излучения первичными источниками; вентиляцией помещений; применением защитных экранов, теплоизоляции, тепловоздушных завес; созданием физических условий, способствующих облегчению терморегуляции организма и снятию перегрева тела. Например, футеровка конвертера и миксера служит также теплоизоляцией и герметизацией рабочего пространства агрегата. Теплонесущие устройства над конвертером охлаждаются водой, циркулирующей под напором в полых объемах конструкций. В нижнюю подъемную часть газохода вода подается при температуре 20°С и отводится нагретой до 45—50°С в бассейн-отстойник. На охлаждение подъемной и экранированной частей газохода расходуется 1500—2000 м3/ч при 0,3—0,4 МПа, а кислородной фурмы 120 м3/ч при 1,2— 1,4 МПа.

Проем горловины при повалке конвертера заслоняют (экранируют) футерованным щитом с прорезью для прохода ложки с пробой и термопары. Рабочие помещения, кабинеты, площадки, переходные мостики защищают от перегрева, применяя теплоизоляционную обшивку стен и полов.

Защита от тепловых воздействий в конвертерном цехе

Для того чтобы защитить в конвертерном цехе людей от тепловых воздействий, удаляют рабочие места из зон интенсивного инфракрасного излучения и конвективного тепла, сооружают технические устройства для уменьшения теплорадиации и используют средства индивидуальной защиты работающих. В этом направлении совершенствуется и технология. Освоена, например, бесстопорная разливка стали с шиберными затворами.

Отдалить человека от зоны облучения позволяет механизация и автоматизация производственных процессов, создание дистанционного управления агрегатами, применение телевидения для наблюдения за ходом работ. В частности, из опасной зоны выведены пульты управления конвертером (дистрибуторная) и сталевозной тележкой, экспресс-лаборатория. Вблизи теплоисточника защитное действие оказывает экранирование.

Широко применяются установки искусственного микроклимата — кондиционеры, которые монтируют в дистрибуторных, диспетчерских, конторских и других рабочих помещениях, в кабинах машинистов электрических кранов, в комнатах кратковременного отдыха.

Рабочих конвертерного цеха обеспечивают специальными одеждой, обувью и другими средствами индивидуальной защиты. Спецодежда защищает человека от
лучистого и конвективного тепла, брызг металла и шлака, пыли и загрязняющих веществ. Сталевары, миксеровые, разливщики, огнеупорщики (каменщики) получают суконные костюмы и кожаные ботинки (ГОСТ 12.4.045—78; 12.4.032—77).

Костюмы шьют из грубошерстного, плотного и теплоизолирующего сукна, которое предохраняет тело от термических ожогов и механических поражений осколками.

Тонкий слой воздуха, удерживаемый грубым ворсом, защищает от теплооблучения.

К средствам теплозащиты относятся также каски (текстолитовые или фибровые) с подстилающим вкладышем из шерстяной ткани — подшлемником; наголовные щитки и маски из прочного органического стекла, мелкоячеистой металлической сетки (3—4 мм); очкисветофильтры из синего стекла (ГО СТ 12.4.013—75); очки с металлизированными стеклами и боковыми сегментами.

Большое значение для улучшения условий труда имеет рациональная организация работы в цехе — своевременный вывоз из главного здания составов с залитыми слитками, заполненных шлаковозов, железнодорожных платформ, груженных горячим скрапом, шлаком, боем кирпича.

Терморегуляция (теплооблучение) организма в конвертерном цехе

Терморегуляция — физиологический механизм приспособления организма к тепловым изменениям в микросреде путем теплообмена для поддержания постоянной температуры тела в пределах 36—37°С. Теплопоглощение и теплоотдача при этом уравниваются.

Источником теплооблучения человека служат, как указывалось, инфракрасное излучение и нагретый воздух. Тепло в организме образуется вследствие обмена веществ. Отдача тепла происходит главным образом через кожу излучением, конвекцией и испарением пота. Температура поверхности кожи составляет 33—34°С.

Интенсивность теплоотдачи тела излучением определяемся разностью температур кожи и окружающих предметов, а конвекцией — разностью температур кожи й окружающего воздуха.

Физическое состояние микросреды характеризуют метеорологические факторы — температура, относительная влажность и скорость движения воздуха. Согласно санитарным нормам проектирования промышленных предприятий (СН 245—71) и ГО СТ 12.1.005—76 в горячих цехах на постоянных рабочих местах и работах средней тяжести в холодный и переходный периоды года при температуре наружного воздуха ниже + 10°С оптимальными считаются: температура воздуха + 1 7 — 19°С, относительная влажность — 60—30%, скорость движения воздуха — не более 0,3 м/с; допустимыми — соответственно 16—22°С; до 75% и не более 0,5 м/с.

В теплый период года при температуре наружного воздуха более +10°С оптимальные значения ее, относительной влажности и скорости движения воздуха составляют соответственно 20—23°С (допустимая не более чем па 5°С выше средней температуры наружного воздуха в 13 ч самого жаркого месяца, но не более 28°С), 60—30% (при 28°С — не более 55%, при 27°С — 60%, при 26°С — 65%, при 25°С — 70%, при 24°С и ниже — не более 75%) и 0,2—0,5 м/с (допустимая 0,5— 1,0 м/с). Кроме того, указываются предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ. Они предусматривают в воздухе рабочей зоны и в зоне дыхания такие концентрации, которые при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение ч или другой продолжительности, но не более 41ч в неделю на протяжении всего трудового стажа не могут вызвать заболеваний или отклонений здоровья.

Оптимальные микроклиматические условия вызывают у человека ощущение теплового комфорта, не требуют напряжения терморегуляции организма. Работоспособность людей сохраняется в течение всей смены.

Рабочей зоной считается пространство высотой до 2м над уровнем пола или площадки, на которых находятся места постоянного или временного пребывания людей.

Зоной дыхания — пространство в радиусе до 50 см от лица.

В конвертерном цехе в местах, где температура воздуха превышает 30°С, фактор перепада температур кожи и среды теряет свое регулирующее значение. Терморегуляция организма происходит в основном путем испарения пота, что существенно повышает нагрузки на сердечно-сосудистую и дыхательную системы. В таких условиях человек выделяет за смену 5— 6 л и больше влаги. Возникает ощущение дискомфорта — самочувствие ухудшается. Наступает скорое утомление.

Для улучшения условий труда применяют санитарно-гигиенические меры: воздушный и водовоздушный душ, гидропроцедуры, радиационное охлаждение, рациональный питьевой режим. Воздушный душ (стационарный или передвижной) ускоряет подвижность воздуха на участке, что усиливает теплоотдачу организма конвекцией. В жаркое время воздух увлажняют, распыляя струю воды форсунками. При испарении капель воды, попавших на одежду и открытые части тела, охлаждается кожа. Зимой приточный воздух душа предварительно подогревают в калорифере.

Водовоздушный душ нецелесообразно применять в чрезмерно запыленных помещениях. Там он не столько ослабляет теплооблучение, сколько разносит пыль по цеху.

Гидропроцедуры — водяной душ или полудуш, устраиваемые вблизи рабочего места,— освежают человека, снимая перегрев тела. В помещениях пульта управления, в конторке мастера, в комнате кратковременного отдыха монтируют настенные панели или разводку труб (регистры), через которые пропускают холодную воду. Это радиационное охлаждение — эффективное средство улучшения условий труда в горячем цехе.

Рациональный питьевой режим рассчитан на сохранение оптимального водно-солевого баланса организма, что особенно важно в жаркое время, когда терморегуляция протекает главным образом за счет потовыделения. Обезвоживание организма приводит к повышению вязкости крови и ухудшает кровообращение, замедляет снабжение тканей кислородом, повышает температуру кожи,вызывает мышечную слабость, головокружение и может завершиться тепловым ударом.

Для восполнения потери организмом солей с потом (большей частью — хлоридов) питьевую воду подсаливают (до 3—5 г поваренной соли на литр воды). Летом ее охлаждают до 14— 16°С и газируют углекислотой для придания приятного вкуса. Употребляют для питья и пресную охлажденную воду. Хорошо утоляет жажду белково-витаминный тонизирующий напиток, имеющий вкус хлебного кваса. Полезен и горячий чай.