Электросталеплавильное производство

К опасным факторам при эксплуатации электросталеплавильных печей относятся: поражение электрическим током, выбросы жидкого металла и шлаков и др. Вредными производственными факторами являются: повышенная запыленность, загазованность (до 120 мг/м³ СО), повышенный уровень шума (до 120 дБ), температура воздуха (до 30°) вследствие значительных выделений тепла (до 1000 кДж/м³∙ч), ультразвук (используют при обработке расплава стали, выплавленной в электропечи).

Данные интенсивности теплового потока возле рабочих мест приведены в таблице 3.19.

Таблица 3.19 – Интенсивности теплового потока возле рабочих мест электроплавильных печей

Рабочая операция	Емкость печи, т	Интенсивность теплового потока, кВт/м²

Осмотр подины и заправка печи перед загрузкой лома	<10	1,05–11,2
10–25	1,04–4,9
	2,1–7,0
100¹	2,8–14
100²	0,35–3,5
200¹	1,05–7,0
200²	0,35–3,5
Подсыпка порогов, загрузка добавок, наблюдение за плавкой после загрузки лома	<10	0,7–4,2
10–25	0,35–5,6
	1,4–9,8
100¹	0,7–10,5
100²	0,01–3,5
200¹	0,35–5,6
200²	0,01–1,05
Продувка кислородом, измерение температуры и взятие пробы	10–25³	1,4–7
10–25⁴	6,3–9,1
40³	1,4–7,0
40⁴	7,0–10,5
100³	0,35–7,0
100⁴	6,3–12,6
200³	0,18–5,6
200⁴	6,3–12,6
Скачивание шлака	40⁵	2,1–7,0
40⁶	7,7–12,6
100⁵	0,7–7,7
100⁶	3,5–14,0
200⁵	2,1–7,0
200⁶	3,5–14,0

Продолжение таблицы 3.19


Обработка и загрузка стали выпускного отверстия	<10	0,35–1,4
10–25	0,35–3,5
	0,18–3,5
	0,35–7,0
	0,35–5,6
Наблюдение за спуском стали	<10	1,05–3,5
10–25	1,05–4,9
	0,35–2,1
	0,35–6,3
	0,35–4,2
Измерение температуры стали в ковше	<10	0,7–3,5
10–25	0,7–7,0
	5,6–7,0
	4,2–7,0
	2,8–7,0

Примечания:

1. Рабочая операция осуществляется без использования машины.

2. Рабочая операция осуществляется с помощью машины.

3. Операция осуществляется с использованием теплозащитных средств.

4. То же, без использования теплозащитных средств.

5. Электромагнитное перемещения работает.

6. Электромагнитное перемещения не работает.

К шумоопасному оборудованию относятся электросталеплавильные печи (таблица 3.18). Сталеплавильные печи являются большими потребителями электроэнергии и являются источниками электромагнитных излучений.

Пожарная опасность производства определяется наличием в агрегатах горючих газов, применением кислорода, наличием кабельного хозяйства, масляных трансформаторов, применением горючих жидкостей. Большую пожарную опасность представляют экзотермические смеси, используемые при выплавке качественных сталей.

К газоопасным относятся работы, выполняемые в местах с загазованной атмосферой, и работы, при выполнении которых возможное выделение ядовитых или взрывоопасных газов, которые вызывают отравление работающих или разрушительные взрывы, а также пожары.

Сварочные работы

При выполнении процессов сварки, резки, наплавки, напылении и пайки металлов на работающих могут воздействовать различные вредные и опасные производственные факторы [2; 48; 49; 55; 60]. Перечень производственных факторов приведен в таблице 3.20.

Таблица 3.20 – Перечень опасных и вредных производственных факторов при сварочных работах

Опасные и вредные производственные факторы в зоне пребывания рабочего

Вид сварки и наплавки

Ручная дуговая

Дуговая под флюсом

Дуговая в защитных газах

Электрошлаковая

Контактная сварка

без подогрева

с подогревом изделия или многопроходная

полуавтоматическая

автоматическая

автомат. с подогревом или многопроходная

без подогрева

с подогревом

полуавтоматическая

полуавтоматическая с подогревом

автоматическая

точечная

шовная

стыковая

рельефная

1. Физические факторы

1.1. Движущиеся машины и механизмы, передвигающиеся изделия, заготовки и материалы

1.2. Повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны

1.3. Повышенная температура поверхностей оборудования, материалов

Продолжение таблицы 3.20

1.4. Повышенная температура воздуха рабочей зоны

1.5. Повышенный уровень шума на рабочем месте

1.6. Опасный уровень напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека

1.7. Повышенный уровень электромагнитных излучений

1.8. Повышенная яркость света

1.9. Повышенный уровень ультрафиолетовой радиации

1.10. Повышенный уровень инфракрасной радиации

2. Химические факторы (сварочные аэрозоли)

3. Психофизиологические факторы

3.1. Физические перегрузки

3.2. Нервнопсихические перегрузки

К вредным производственным факторам относятся: повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны, ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучение сварочной дуги, а также инфракрасное излучение сварочной ванны и свариваемых изделий; электромагнитные поля; ионизирующие излучения, шум, ультразвук; статическая нагрузка на руку.

При сварке, наплавке, резке и напылении в зону дыхания работающих могут поступать сварочные аэрозоли, содержащие в составе твердой фазы окислы различных металлов (марганца, хрома, никеля, меди, титана, алюминия, железа, вольфрама и др.), их окислы и другие соединения, а также токсичные газы (окись углерода, озон, фтористый водород, окислы азота и др.), при пайке – аэрозоль флюсов и припоев, содержащий свинец, кадмий, цинк, олово, углеводороды, окись углерода и др. Количество и состав сварочных аэрозолей, их токсичность зависят от химического состава сварочных материалов и свариваемых металлов, видов технологического процесса. Воздействие на организм выделяющихся вредных веществ может явиться причиной острых и хронических профессиональных заболеваний и отравлений. Об этом свидетельствуют результаты медицинских обследований, показывающие, что среди профессиональных заболеваний сварщиков Украины и других стран СНГ примерно 80 % составляют бронхолегочные заболевания, вызванные действием сварочных аэрозолей. Имеются также данные о том, что действие сварочных аэрозолей на органы дыхания может повышать риск развития онкологических заболеваний. Поэтому проблема создания здоровых и безопасных условий труда сварщиков по-прежнему остается актуальной.

Интенсивность излучения сварочной дуги в оптическом диапазоне и его спектр зависят от мощности дуги, применяемых материалов, защитных и плазмообразующих газов. При отсутствии защиты возможны поражения органов зрения (электроофтальмия, катаракта и т. п.) и ожоги кожных покровов. Отрицательное воздействие на здоровье может оказать инфракрасное излучение предварительно подогретых изделий, нагревательных устройств (нарушение терморегуляции, тепловые удары).

При контактной сварке работающие могут подвергаться воздействию переменных магнитных полей, а при высокочастотной сварке – электромагнитных полей. При работе электронно-лучевых установок, проведении гамма- и рентгеновского просвечивания сварных швов, использовании торированных вольфрамовых электродов возможно воздействие на работающих ионизирующих излучений.

Некоторые виды сварки сопровождаются шумом, значительно превышающим допустимые уровни. Источниками повышенного шума являются плазмотроны, пневмоприводы, генераторы, вакуумные насосы и т. д., а ультразвука – ультразвуковые генераторы, рабочие органы установок и т. д. При плазменно-механической резке металлов шум может достигать в области низких частот 111 дБ, высоких – 106 дБ; уровень шума на рабочем месте оператора плазменного напыления находится в пределах 120-130 дБ.

При ручных и полуавтоматических методах сварки, резки, наплавки и пайки имеет место статическая нагрузка на руки, в результате чего могут возникнут заболевания нервно-мышечного аппарата плечевого пояса.

Санитарно-гигиеническая характеристика отдельных видов сварки приводится ниже.

Ручная дуговая сварка (РДС)

РДС благодаря своей простоте и маневренности является широко распространенным способом термического соединения металлов. Сварочная дуга является источником образования лучистой энергии. Спектр лучистой энергии состоит из инфракрасных лучей длиной более 1,5 мкм, лучей Фохта (1,5–0,7 мкм), световых лучей (0,7–0,4 мкм) и ультрафиолетовых лучей (УФЛ) (0,4–0,18 мкм).

Интенсивность излучения зависит главным образом от температуры дуги – интенсивность с повышением температуры увеличивается. Яркость видимой части спектра достигает 16 000 стильбов, что в тысячи раз превышает физиологически переносимую дозу. УФЛ с длиной волны менее 0,4 мкм могут вызвать профессиональное заболевание глаз, называемое электроофтальмией и ожог открытых частей кожи сварщика. Электроофтальмия начинается после небольшого скрытого периода продолжительностью несколько часов. Затем появляется резь и боль в глазах, ощущение в них инородного тела, светобоязнь, слезотечение, головная боль, сопровождающаяся бессонницей. Эти явления обусловлены воздействием УФЛ на слизистую оболочку глаз. Иногда процесс захватывает и роговую оболочку глаз. Частое повторение заболевания электроофтальмией приводит к снижению чувствительности роговицы, хроническому конъюнктивиту, повышенной утомляемости глаз. Электроофтальмия чаще наблюдается у подсобных рабочих, не пользующихся защитными светофильтрами.

РДС производится электродами различных марок, отличающихся химическим составом проволок и покрытий, в состав которых в зависимости от назначения электродов входят: ферромарганец, марганцевая руда, металлический марганец, плавиковый шпат, электродный мрамор, ферросилиций, кварцевый песок и др. Каталог электродов включает 182 марки.

По экспериментальным данным удельное количество пыли, образующейся при сжигании различных электродов, составляет для электродов с покрытием руднокислого типа (марганцевое) 18,6–36,5 г∕кг; основного типа (фтористо–кальциевого) – 11,3–13,5 г∕кг; рутилового или рутил-карбонатного – 7,1–15,3 г/кг.

Длительное (10–20 лет) воздействие сварочного аэрозоля (ПДК – 4 мг∕м³) может стать причиной профзаболевания у электросварщиков – пневмокониоза. При этом заболевании поражаются органы дыхания, в особенности легкие, в которых эластичная легочная ткань заменяется грубой соединительной тканью. Жалобы при этом заболевании незначительны, и обнаруживается болезнь главным образом при рентгеновском обследовании. Заболевание протекает медленно, доброкачественно, редко осложняется туберкулезом. Своевременное выявление этого заболевания позволяет затормозить развитие процесса и правильно трудоустроить сварщика

Общее содержание пыли, окислов марганца, фтористых и хромосодержащих соединений в рабочей зоне определяется составом свариваемого металла, стержня электродов и обмазки, силой сварочного тока и диаметром электродов, положением тела сварщика относительно дуги, конфигурацией свариваемых изделий, эффективностью принимаемых противопылевых мероприятий.

Сварка электродами с фтористо-кальциевым покрытием сопровождается меньшим выделением марганца (ПДК в пересчете на MnO₂ – 0,3 мг∕м³), но в составе сварочного факела при сжигании этих электродов содержатся фтористые соединения (фтористый водород, четырехфтористый кремний и др.), концентрация которых в зоне дыхания сварщиков иногда бывает довольно значительной.

Фтор (ПДК в пересчете на HF – 1 мг∕м³) и хромосодержащие аэрозоли в повышенных концентрациях могут стать причинами раздражения и воспаления слизистых оболочек носа и носоглотки, если не соблюдаются меры предосторожности, не работает местная вентиляция, не применяются средства индивидуальной защиты.

Сварка хромосодержащими электродами характеризуется значительным загрязнением зоны дыхания сварщиков аэрозолем (выделение сварочной пыли 10,65–30 г∕кг). Важной с гигиенической точки зрения особенностью этих электродов является выделение окислов хрома, концентрация которых в зависимости от условий сварки колеблется в существенных пределах. Содержание в сварочной пыли шестивалентных соединений хрома (ПДК для которых в пересчете на CrO₃ составляет 0,01 мг∕м³) в 2,5–3,5 раза превышает содержание трехвалентных соединений (ПДК – 1 мг∕м³). Двуокись кремния в сварочной пыли составляет 0,9–1,08%.

Дисперсность сварочного аэрозоля чрезвычайно велика. Исследования показали, что 90–99% частиц имеют размеры до 1 мкм, поэтому они имеют малую тенденцию к оседанию и глубоко проникают в дыхательные органы.

Принципиально важным и в значительной степени обуславливающим содержание аэрозоля в зоне дыхания сварщика является фиксация места сварки. На постоянных рабочих местах в сборочно-сварочных цехах легче организовать местную вентиляцию и тем самым резко снизить содержание токсических веществ в зоне дыхания сварщика.

Особенно неблагоприятное состояние производственной атмосферы создается при сварке в изделиях с замкнутыми и полузамкнутыми контурами – блоках, баках, цистернах и др. с высокими концентрациями пыли, окислов марганца и фтористых соединений в сочетании с неблагоприятными метеорологическими условиями, отсутствием естественного света и воздействие шума создают особенно напряженные условия труда электросварщиков в замкнутых пространствах.

Хронометраж показывает, что 55–70 % рабочего времени сварщики заняты непосредственно сваркой, а в остальное время – выполнением вспомогательных операций. Сварка требует от сварщика повышенного напряжения внимания и зрения. Она выполняется часто в вынужденной позе, что сопровождается повышенным статическим напряжением мышц рук и тела.