Модифицирование серого чугуна.

Основными факторами, определяющими структуру чугуна, являются химический состав и жидкое состояние расплава, которое, в свою очередь, зависит от состава и природы шихтовых материалов (структуры составляющих фаз, содержания газов, примесей, неметаллических включений и т.д.), условий плавки и характера внепечной обработки расплава, включающей термовременное воздействие, рафинирование, модифицирование.

Модифицирование (инокулирование) исходного расплава различными добавками является наиболее эффективным, простым и легко осуществимым способом улучшения физико-механических и эксплуатационных свойств отливок из чугуна. Это достигается благодаря изменению пластинчатых включений графита и характера их распределения, а также воздействию на процесс кристаллизации и структурообразования металлической основы.

Структура и уровень механических свойств чугуна в литом состоянии зависят не только от исходного химического состава расплава (в основном от содержания углерода и кремния или углеродного эквивалента), но и во многом от эффективности модифицирующей обработки, оказывающей основное влияние на процесс кристаллизации, формирование литой структуры и, следовательно, на свойства металла отливок.

Поэтому применяемые графитизирующие модификаторы в зависимости от условий производства и предъявляемых требований к качеству чугуна в отливках должны:

уменьшить или устранить склонность чугуна к отбелу в тонких (3-5 мм) сечениях отливок;

обеспечить стабильные результаты модифицирования при определенных производственных условиях;

практически не изменять химического состава исходного расплава чугуна;

иметь достаточную длительность модифицирующего эффекта - не менее мин;

улучшить прочностные характеристики, однородность структуры и свойств в разностенных отливках сложной конфигурации;

повысить износостойкость и плотность металла отливок, улучшить обрабатываемость отливок;

быть экономичными.

В производстве отливок из серого чугуна применяются, главным образом, графитизирующие модификаторы для измельчения графита, устранения отбела и МГ, а иногда и частично сфероидизирующие для образования графита благоприятной формы, в частности вермикулярного графита (ВГ). Поэтому модифицирование СЧ целесообразно только при низком содержании углерода, кремния и других графитизирующих элементов или при повышенной концентрации элементов, препятствующих графитизации, а также при высокой термовременной обработке жидкого чугуна, быстром охлаждении, применении в шихте большого количества стали и передельного чугуна, т. е. в условиях высокого ?Т и, значит, при производстве чугунов высоких марок, как это и рекомендуется ГОСТ 1412 - 70. Применяемые модификаторы при этом весьма разнообразны по составу (табл. 3.1), иногда рекомендуются более сложные модификаторы, в частности «синергетический» следующего состава: 36% Si; 18% Ca; 2,5% Al; 8% Ce; 4% La; 4,5% Ti; остальное Fe.

а - немодифицированный; б - модифицированный; в - безперегрева (ОП - относительная прочность; n - число включений графита на 1 см; ОТ - относительная твердость; ПК - показатель качества)

Рисунок 3.1 - Сравнительное влияние разных модификаторов на структуру и свойства чугуна с Sэ = 0,77

Однако точных данных об их эффективности нет, хотя в литературе по этому вопросу приводятся многочисленные исследования; результаты некоторых из них представлены на рис. 3.1. Это объясняется, очевидно, тем, что эффективность тех или иных модификаторов зависит от разнообразных условий производства. Поэтому их выбор приходится производить опытным путем, и рекомендации на разных заводах различны. Так, на Уральском заводе тяжелого машиностроения лучше всего зарекомендовала себя смесь ФС75 и СК30 в отношении 1:1; на московском заводе «Станколит» используется преимущественно ФС75, хотя и признается благоприятное влияние Ba, Sr и других элементов, особенно полезных в отношении живучести.

Таблица 3.1 - Графитизирующие модификаторы для серого чугуна

Обозначение модификатора	Массовая доля, %
	Si	Ca	Al	Ba	Zr	Ce	Mn	Sr	Mg	C	Прочие элементы
На основе ферросилиция
ФС75	75	0,5-1,0	0,1-2,5	-	-	-	0,2-0,4	-	-	-	-
Fe-Si-Sr	75	1,0	0,1-2,5	-	-	-	-	0,6-1,0	-	-	-
Fe-Si-Mn	60-65	1,0-2,5	0,5-1,0	-	-	-	4-6	-	-	-	-
Fe-Si-Mn-Zr	60-65	-	-	-	5-7	-	5-7	-	-	-	-
Fe-Si-Zr	60-80	2,0-2,5	1,5	-	1,5	-	-	-	-	-	-
Fe-Si-Mn-Zr-Ti	60-65	1,5-2,5	1,0-1,5	-	5,5	-	6,5	-	-	-	0,2 Ti
Fe-Si-Mn-Ba	60-65	1,5-3,0	1,0-1,5	4-6	-	-	9-12	-	-	-	-
Силикомиш-металл (СММ)	45-55	1,0-3,0	3,0-5,0	-	-	10	-	-	-	-	30-33 РЗМ
На основе силикокальция
СК	55-65	10-30	1-2	-	-	-	-	-	-	-	-
Si-Ca-Al	30-50	20-25	5-15	-	-	-	1,5	-	-	-	-
Si-Ca-Zr	30	25	-	-	12-15	-	-	-	-	-	-
Si-Ca-Mn	25-35	15-25	-	-	-	-	10-15	-	-	-	-
Si-Ca-Ti-Ce	36	18	2, 5	-	-	8	-	-	-	-	4,5 Ti, 4,0 La
Si-Ca-Zr-Ce	30	24-26	-	-	12-15	14-16	-	-	-	-	-
Si-Ca-B-Mg	38	28	2	-	-	-	-	-	5	-	2,6 В
Si-Ca-Ba-Al-Mg	62-66	10-14	7-12	1-3	-	-	-	-	1-3	-	-
Si-Ca-Ba	60-65	18-25	0-1,5	3-7	-	-	-	-	-	-	-
На основе других сплавов
Si-Zr	47-52	-	-	-	35-40	-	-	-	-	-	-
Si-Ti	20-25	-	-	-	-	-	-	-	-	-	20-27 Ti
Si-Mn	47-54	-	-	-	-	-	20-25	-	-	-	-
Ni-Si	30	-	-	-	-	-	-	-	-	-	70 Ni
Cr-Si-Mn-Ti-Ca	15-21	1,0	-	-	-	-	14-16	-	-	-	28-32 Cr, 1,0 Ti
Ca-Si-Ti	45-90	5-8	-	-	-	-	-	-	-	-	9-11 Ti
Cu-Ca-Si-Sn-Al-С	28	14	0,5	-	-	-	-	-	-	8	52 Cu, 5 Sn
Si-Ca-Ba-Al-Mn	60-65	1,5-2,0	1-1,5	4-6	-	-	9-12	-	-	-	-
На основе высокоуглеродистых композиций
Графит черный	-	-	-	-	-	-	-	-	-	100	-
Эскалой	52	9	1,5	-	-	-	-	-	0,3	25	-
МВС 21	48-52	6-9	3-6,5	2-5		-	-	-	0,7-1,5	24-26	-
МВС 32	30-90	9-16	-	1,5-4	-	-	-	-	-	40-50	-
Примечания: 1. Во всех случаях недостающим до 100% элементом является Fe. 2. По данным завода «Водоприбор», в качестве графитизирующего модификатора для синтетического СЧ рекомендуется силикокальций в количестве 0,4-0,5%; при этом оптимальная температура перегрева 1500-1550 0С, выдержка 20-30 мин. Температура модифицирования 1420-1450 0С, выдержка после модифицирования 5-15 мин (хотя живучесть модификатора значительно больше).

Высокое же содержание Al, как это считают на многих предприятиях, не всегда рекомендуется, так как оно способствует образованию пористости. Если необходимо устранить отбел без особого влияния на механические свойства чугуна (например, на поршневых кольцах и других тонкостенных отливках), можно пользоваться наиболее простым и дешевым модификатором - черным графитом (табл. 3.1).

Большое внимание в последнее время уделяется модифицированию редкоземельными металлами, в том числе Ce и Y, которые в небольших количествах (0,03-0,1%) способствуют графитизации, а в количестве 0,15-0,25 приводят к получению ВГ и резкому повышению прочности и пластичности чугуна. Весьма интересным в этом отношении является Y, который поставляется в виде разных сплавов: YFe, YSiCa и др. Хорошие результаты получаются при применении лигатуры, содержащей 30% РЗМ, в том числе 4,5% Y, и 40-45% Si. В этом случае ВГ получается в низкосернистом чугуне при вводе 0,5-0,7% лигатуры; но для устранения отбела, как и при ВЧШГ, необходимо вторичное модифицирование. Степень усвоения РЗМ повышается с понижением температуры обработки и уменьшением содержания серы в металле и колеблется в больших пределах (от 30 до 90%). Во всех случаях следует иметь в виду, что при высоком содержании кальция лигатура плохо усваивается чугуном при низкой температуре; лигатуры же с высоким содержанием РЗМ не только дороги, но часто отбеливают чугун.

Особый интерес представляет суспензионное литье, в котором роль модификатора играют микрохолодильники. При вводе в чугун 3% железного порошка ПЖ-2М или 1-1,5% чугунной дроби марок ДЧК - 1,5 или ДЧЛ - 3,0 ув повышается на 25-30 %. Ввод ПЖ-2М, кроме того, повышает квазиизотропию отливок в отношении как ув, так и НВ.

Кроме модифицирования твердыми добавками, применяют также жидкое модифицирование, путем добавки жидкой стали или смешивания разных чугунов. Это повышает свойства чугуна и однородность в разных сечениях не только за счет изменения состава и эвтектичности, но и за счет модифицирования. Например, наблюдается следующее относительное повышение свойств СЧ при модифицировании жидкой сталью (10%): уи - на 46%, f - на 34%, НВ - на 28%.

В качестве особых методов модифицирования можно указать на продувку порошкообразным СаС2 (при этом одновременно происходит обессеривание чугуна) или газами: природным газом, метаном, азотом, аргоном и др.

Обычные модификаторы вводят на желоб, в струю металла, в ковш или в форму, применяя при этом специальные дозаторы (табл. 3.2). Подготовка модификаторов сводится к их измельчению и отсеву пыли, т. е. зерен размером менее 0,5 мм. Размер зерен зависит от емкости ковша и способа ввода; чем больше емкость ковша, тем крупнее могут быть зерна модификатора, так как мелкие зерна легко окисляются и уносятся с газами или запутываются в шлаке.

Таблица 3.2 - Способы ввода графитизирующих модификаторов в серый чугун

Способ ввода	Схема	Условия применения
В ковш во время заполнения металлом без дозатора		Для ковшей малой емкости при индивидуальном и серийном производстве
В ковш во время заполнения металлом с помощью дозатора		Для ковшей большой емкости при индивидуальном и серийном производстве
На желоб вагранки во время заполнения ковша с помощью дозатора, прикрепленного к корпусу вагранки		Для мелких и средних ковшей при серийном и массовом производстве
Через промежуточный ковш-растворитель, в который модификатор поступает из дозатора или с качающегося встряхивающего желоба		Для ковшей емкостью более 1т при индивидуальном и серийном производстве
Под зеркало металла с помощью колокола или специального устройства для погружения модификатора		Для ковшей большей емкости при невозможности заполнить их из одного выпуска
В литниковую чашу специальной конструкции (с перегородкой) или в специальный карман в литниковой системе		Для крупных отливок в индивидуальном производстве и для мелких и средних отливок при серийном производстве

Рекомендуемый размер зерен представлен в таблице 3.3

Таблица 3.3 - Рекомендуемый размер зерен модификатора

Масса металла в ковше, т.	Размер зерен модификатора, мм.
До 0,5	1-2
0,5-2	2-5
2-10	5-15
10-25	15-25

Перед употреблением рекомендуется прокаливать модификатор при 300 - 400 0С; во избежание окисления дробить его нужно не более, чем за 12 ч. до присадки; он должен быть чистым, сухим, не окисленным. Расход модификатора зависит от его состава, состава чугуна, природы шихтовых материалов, условий плавки, технологии ввода, конструкции отливки и марки чугуна и колеблется, например, при ФС75 в пределах от 0,1 до 2% показано в таблице 3.4

Таблица 3.4 - Расход модификатора ФС75 по маркам СЧ.

Марка чугуна	Расход ФС75, %
СЧ20-40	0,1-0,3
СЧ24-44	0,2-0,5
СЧ28-48	0,3-0,5
СЧ32-52	0,4-0,6
СЧ36-56	0,6-1,0
СЧ40-60	1,3-1,6
СЧ44-64	1,5-2,0

При применении силикокальция расход модификатора может быть уменьшен на 20%. Усвоение Si из него колеблется в пределах 70-90%. После ввода модификатора металл целесообразно перемешать механически, вибрационно, барботацией и другими методами. Перегрев чугуна при модифицировании должен быть тем больше, чем выше марка чугуна; обычно он находится в пределах 1370-1430 0С. Во избежание демодифицирования продолжительность выдержки чугуна не должна быть больше живучести модификатора. Например, для ФС75 и СК применяется выдержка, не превышающая следующих значений (табл.3.5).

Таблица 3.5 - Время выдержки металла в ковше

Масса металла в ковше, т.	Допустимая выдержка, мин.
До 0,5	5
0,5-2	8
2-10	10
10-25	15

В случае появления признаков демодифицирования чугуна рекомендуется повторная обработка модификатором. Контроль качества модифицирования производится по высоте отбела клиновой пробы. Контрольные пробы отливают через 5 - 15 мин.

Эффективное графитизирующее модифицирование, прежде всего существенно уменьшает склонность чугуна к отбелу и влияет на средний размер эвтектического зерна (рис.3.2 - 3.3, табл.3.6).

1, 2, 3 - СЕ равно соответственно 3,43; 3,70;3,66 %

Рисунок 3.2 - Зависимость между количеством Q модифицирующей присадки и глубиной h отбела

Рисунок 3. 3 - Зависимость между количеством Q модифицирующей присадки, средним размером а эвтектического зерна (1) и глубиной h отбела (2)

Таблица 3.6 - Влияние количества Q модифицирующей присадки на средний размера эвтектического зерна и глубину отбела h

СЕ	Массовая доля, %	Q, %	а, мкм	h, мм
	C	Si	Mn	S	P
3,75	2,86	2,2	0,65	0,018	0,17	--	250	7
						0,05	--	5
						0,10	165	2
						0,15	--	1
						0,20	100	1
						0,25	--	1
						0,30	--	0
						0,40	96	0
3,70	3,19	1,5	0,65	0,007	0,012	--	--	20
						0,05	--	10
						0,10	--	5
						0,15	--	2
						0,20	--	2
						0,25	--	1
						0,30	--	1
3,65	3,05	2,0	0,67	0,023	0,06	--	235	10
						0,05	240	4
						0,10	260	2
						0,15	265	0
3,45	2,96	1,4	0,59	0,011	0,021	--	345	35
						0,03	--	14
						0,05	210	12
						0,10	220	10
						0,15	--	8
						0,25	210	6
						0,50	190	2
						1,00	--	1

Одним из критериев оценки выравнивания свойств в различных сечениях отливки является твердость НВ (рис.3.4 - 3.5).



1 - исходный чугун; 2 - модифицированный ФС75;

3 - модифицированный ФС75Ба4; 4 - модифицированный ФС55Ба32

Рисунок 3.4 - Влияние модифицирования на твердость в различных толщинах S стенки отливки

1 - S = 12 мм; 2 - S = 12 мм; 3 - S = 24 мм

Рисунок 3.5 - Зависимость между количеством Q модифицирующей присадки и твердостью при различной толщине S ступеньки

Важным параметром технологического процесса модифицирования расплава, влияющим на его эффективность, т.е., на улучшение прочностных характеристик, является температура расплава при введении модифицирующей присадки (табл.3.7, рис. 3.6). Как видно из таблицы, оптимальными температурами модифицирования для получения максимальных прочностных характеристик следует считать 1650-1690 К.

При данных температурах происходит, по всей вероятности, формирование устойчивых зародышей графитной фазы, что и является причиной получения максимального эффекта.

Рисунок 3.6 - Зависимость между температурой Т расплава при введении модификаторов и временным сопротивлением при растяжении

Таблица 3.7 - Влияние температуры расплава при введении 0,1 % модифицирующей присадки на временное сопротивление при растяжении и глубину h отбела

Массовая доля, %	Температура расплава, К	ув, МПа	h, мм
C	Si	Mn	S	P
3,10	1,3	0,63	0,007	0,007	--	250	35
					1673	272	5
					1653	265	5
					1633	253	8
					1593	255	16
3,20	1,50	0,65	0,007	0,12	-	240	20
					1733	245	16
					1693	265	5
					1673	265	4
					1623	245	10
Примечание. При температуре расплава ниже 1653 К эффективность модифицирования падает, глубина отбела по клиновой пробе увеличивается.

Временное сопротивление при растяжении изменяется при введении различного количества модифицирующей присадки в чугун с разным углеродным эквивалентом (рис. 3.7). Введение 0,05 % модифицирующей присадки, существенно уменьшая склонность к отбелу (глубина отбела по клиновой пробе), не оказывает существенного влияния на временное сопротивление при растяжении и только при введении 0,1 - 0,2 % лигатуры прочность чугуна повышается. Дальнейшее увеличение модифицирующей присадки оказывает незначительное влияние на прочность, и только при введении 0,5 % присадки несколько увеличивается.

Рисунок 3.7 - Зависимость между количеством модифицирующей присадки, временным сопротивлением ув и глубиной отбела h (1 - h; 2 - ув)

Механические свойства чугунов, модифицированных эффективными модификаторами (например, бариевой лигатурой), находятся в такой же зависимости от углеродного эквивалента, как и свойства немодифицированных чугунов (рис. 3.8).



Рисунок 3.8 - Зависимость между углеродным эквивалентом и временным сопротивлением при растяжении исходного (1) и модифицированного (2) чугунов

Максимальное временное сопротивление при растяжении достигается при соотношении С : Si = 0,9-1,2 для модифицированных чугунов со степенью эвтектичности Sэ = 0,7-1,0.

Для чугунов, модифицированных лигатурами с повышенным содержанием бария (например, ФС60Ба22), максимальные прочностные характеристики получены при соотношении содержания: С : Si = 2,0-2,3 для чугунов близких по составу к эвтектическим. С уменьшением степени эвтектичности чугуна устанавливается прямая зависимость между временным сопротивлением ув и отношением содержания С : Si.

Механические свойства модифицированного чугуна зависят не только от углеродного эквивалента, но и от соотношения содержания углерода и кремния (табл. 3. 8).

Таблица 3.8 - Влияние соотношения содержания C : Si в модифицированных чугунах с различным углеродным эквивалентом на временное сопротивление при растяжении

Массовая доля, %	СЕ	С : Si	Модификатор	?в, МПа
C	Si	Mn	S	P			тип	количество, %
3,21	2,95	0,44	0,010	--	4,18	1,08	ФС75Ба4	0,15	97
3,23	2,83	0,46	0,012	--	4,18	1,14	ФС60Ба22	0,15	98
3,58	1,60	0,48	0,010	0,015	4,12	2,23	-	-	148
3,58	1,60	0,50	0,015	0,015	4,12	2,23	ФС60Ба22	0,20	176
3,75	1,65	0,57	0,013	0,060	4,30	2,27	ФС60Ба22	0,10	180
3,76	1,65	0,57	0,013	0,060	4,30	2,30	ФС75Ба4	0,15	167
3,60	1,35	0,50	0,017	0,020	4,10	2,67	ФС75	0,30	180
3,65	1,36	0,50	0,013	0,020	4,10	2,68	ФС75Ба4	0,15	196
3,68	1,25	0,50	0,014	0,030	4,10	2,78	ФС75	0,15	160
3,69	1,18	0,50	0,011	0,030	4,08	3,12	ФС75Ба4	0,15	160
3,25	1,51	0,54	0,017	0,011	3,75	2,16	-	-	184
3,24	1,60	0,60	0,014	0,010	3,77	2,0	ФС60Ба22	0,20	220
3,30	1,57	0,54	0,013	0,080	3,78	2,10	ФС60Ба22	0,10	216
3,35	1,42	0,44	0,011	0,012	3,82	2,36	-	-	315
3,35	1,43	0,45	0,011	0,012	3,82	2,36	ФС60Ба22	0,10	225
3,26	1,45	0,47	0,011	0,012	3,74	2,26	ФС60Ба22	0,15	245
2,95	2,0	0,75	0,014	0,220	3,69	1,40	-	-	245
2,96	2,10	0,75	0,014	0,230	3,70	1,40	ФС60Ба22	0,05	255
2,93	2,00	0,75	0,012	0,220	3,70	1,40	ФС60Ба22	0,10	280
3,05	2,00	0,67	0,023	0,060	3,70	1,50	-	-	236
3,00	2,05	0,68	0,022	0,060	3,70	1,50	ФС60Ба22	0,10	248
3,19	1,50	0,65	0,007	0,012	3,69	2,12	--	--	250
3,19	1,5	0,65	0,007	0,012	3,69	2,12	ФС60Ба22	0,13	270
3,26	1,29	0,65	0,010	0,06	3,63	2,53	ФС60Ба22	0,10	285
3,3	1,0	0,53	0,013	0,03	3,64	3,30	ФС75Ба4	0,15	227
2,75	2,3	0,65	0,018	0,17	3,57	1,2	-	-	285
2,73	2,3	0,68	0,018	0,17	3,57	1,2	ФС60Ба22	0,10	315
2,71	2,2	0,68	0,017	0,17	3,50	1,20	ФС60Ба22	0,15	320
2,97	1,35	0,56	0,018	0,04	3,42	2,20	ФС75Ба4	0,15	325
3,10	1,32	0,63	0,007	0,009	3,48	2,34	-	-	250
3,02	1,33	0,63	0,007	0,009	3,46	2,30	ФС60Ба22	0,10	261
3,10	1,14	0,44	0,014	0,02	3,48	2,72	ФС75	0,30	220
3,08	1,06	0,42	0,014	0,02	3,44	2,90	ФС75Ба4	0,15	245
3,02	1,12	0,37	0,014	0,14	3,44	2,70	ФС60Ба22	0,15	235
2,72	1,32	0,50	0,016	0,04	3,02	2,05	-	-	290
2,67	1,37	0,52	0,018	0,04	3,13	1,92	ФС60Ба22	0,15	320
2,64	1,39	0,52	0,018	0,04	3,09	1,93	ФС75Ба4	0,15	316
2,84	1,46	0,89	0,005	0,014	3,33	1,94	ФС60Ба22	0,20	315
2,71	1,52	0,53	0,012	0,026	3,22	1,78	ФС60Ба22	0,20	314
2,91	1,44	0,80	0,016	0,011	3,39	2,02	--	--	288
2,91	1,44	0,80	0,016	0,011	3,39	2,02	ФС60Ба22	0,20	368

В результате модифицирования повышаются не только механические свойства чугуна, но и однородность структуры и свойств по сечению отливки, что улучшает их обрабатываемость резанием даже при большей НВ. Однако модифицирование не может, конечно, заменить легирование для получения чугуна с особыми свойствами, хотя некоторые из этих свойств, например, износостойкость, повышаются при модифицировании. Во всех случаях следует иметь в виду, что эффективное модифицирование требует тщательного контроля исходных материалов, процесса плавки и заливки.

4 СТРОИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

4.1 Исходные данные

Проектируемый цех чугунного литья мощностью 15000т/год предполагается разместить на территории ОАО «СИРЗ».

По степени пожарной безопасности цех относится к категории “Г” так как производство связано с переработкой и получением негорючих материалов в нагретом состоянии. По санитарной характеристике цех относится ко 2 группе, ко второй степени огнестойкости.

Расчетная зимняя температура наружного воздуха -500С. Температура внутри цеха определяется по ГОСТ 12.1.005-01 “Воздух рабочей зоны”, должна быть 18-20 °С.

4.2 Архитектурно-конструкционное решение производственного здания

В проекте принято каркасное, одноэтажное здание со светоаэрационными фонарями, с мостовыми кранами. Проектируемый цех представляет собой одноэтажное двухпролетное здание прямоугольной формы. Длина здания 156 метров, ширина 60 метров, высота здания равняется 25,6 метрам. Размеры пролетов 24 и 36м, средний шаг колонн 12м, крайних 6м. Выбранный размер проема обусловлен выходным расположением грузопотоков, габаритами оборудования и требованиями техники безопасности. Высоту здания определяют высота оборудования и габариты крановых средств.

Фундаменты под колонны выполняются сборными в виде отдельно стоящих столбов ступенчатой формы.

Для распределения давления от колонны на большую площадь устраивают подколонник.

Железобетонные колонны применяются сборные, двухветвенные. На нижнюю усиленную часть колонн опираются подкрановые балки.

Вокруг здания устраивается асфальтовая отмостка шириной 1,5 метра.

В проектируемом плавильном отделении приняты два мостовых крана грузоподъемностью 20 тонн, в формовочном отделении один мостовой кран грузоподъемность 20тонн, в стержневом отделении один мостовой кран грузоподъемность 10тонн, в отделении шихты и формовочных материалов два мостовых крана грузоподъемность 20тонн. Колонны пролетов, где устанавливаются мостовые краны выполняются переменного сечения.

Стеновые панели выбраны железобетонные размером 1,2х6м. Толщины стен 640мм.

Для естественного освещения зданий в наружных стенах выполняются световые проемы, заполненные оконными переплетами. Переплеты железобетонными. Размеры оконных переплетов ширина 6,0 м; высота 1,2м. Подоконники располагаются на высоте 1,2м от уровня пола. Остекление цеха в 3 яруса с двумя плоскостями стекол.

Ворота в цехе устанавливаются размером 4,7х5,6 м; в цехе устанавливаются одностворчатые двери высотой 2,8 м. Ширина двери составляет 0,9 м.

Фермы для здания применяются железобетонные сегментные безраскосные. Кровля рулонный ковер; теплозащитный слой из пенобетонных плит. На крыше цеха надстраиваются светоаэрационные фонари размером 6х12 м.

Светоаэрационные фонари применяются для естественного освещения и вентиляции, размеры фонаря ширина 12м; длина 48 м.

В плавильном отделении полы выполнены из чугунных плит на песчаной прослойке, во всех остальных отделениях железобетонное полы.

Отопление центральное. Вентиляция естественная и искусственная, водопровод производственный и хозяйственно-бытовой, освещение комбинированное.

4.3 Вспомогательные помещения и их расчет

Здание вспомогательных помещений принято в виде многоэтажной пристройки к торцевой стене производственного здания. Оно решено железобетонном каркасе на основе унифицированных типовых секций административно-бытовых помещений.

Состав вспомогательных помещений: гардеробные, душевые умывальные, уборные, курительные, буфет и административные конторные помещения с конференц-залом.

В цехе принят закрытый способ хранения одежды: уличной и домашней в двойном шкафу, рабочей в одинарном. Количество гардеробов равно 140, числу работающих в цехе. Площадь, занимаемая двойным и одинарным шкафами, с учетом проходов и дополнительных помещений равна 1,34м2 . Площадь занимаемая шкафами равна 187,6м2.

По нормам СН и П для литейного производства положен один душ на три человека, исходя из количества работающих в многочисленную смену. Количество рабочих в одну смену равно 45 человек, предусматриваем 15 душевых кабин. Площадь занимаемая одним душем, с учетом проходов и преддушевых равна 5 м2. Площадь занимаемая душевыми кабинами равна 75м2.

По нормам предусмотрен один умывальник на 10 человек, работающих в многочисленную смену, площадь, занимаемая одним умывальником равна, с учетом проходов, 1,6м2. Предусматриваем 5 умывальника. Площадь занимаемая умывальниками равна 8м2.

По нормам положена одна напольная чаша в туалете на 15 человек, работающих в многочисленную смену. Площадь, занимаемая одной напольной чашей, с учетом проходов и умывальником равна 5,3м2. Предусматриваем 3 напольные чаши. Площадь занимаемая напольными чашами равна 15,9м2

Площадь административно - конторных помещений зависит от состава служб и количества работающих в них из расчета 4м2 на рабочее место: кабинет начальника цеха 28 м2; кабинет заместителя начальника цеха 20 м2 приемная 18 м2; кабинет механика 16 м2; кабинет энергетика 16 м2; кабинет экономиста 12 м2; кабинет службы ОТК 12 м2 ; комната мастеров 24 м2; диспетчерская 24 м2.

Общая площадь, занимаемая вспомогательными помещениями равна:

SВСП=28+20+18+16+16+12+12+24+24+24+15,9+6+70+187,6=473,5м2.

5. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЯ

5.1 Общая система электроснабжения предприятия

В проектируемом цехе электроэнергия расходуется на технологические цели, работу силовых установок и освещение. Все электроприемники цеха относятся к I (приводы электропечей) и II категориям. Предприятие, к которому относится проектируемый цех, получает электроэнергию от системы «Красноярскэнерго» через районную подстанцию, расположенную на территории завода, по двум воздушным ЛЭП напряжением 110 кВ. Для приема и распределения электроэнергии на территории предприятия сооружена главная понизительная подстанция ГПП 110/6 кВ, от которой получают питание все цеховые трансформаторные подстанции, распределительные пункты и высоковольтные электродвигатели.

Для распределения электроэнергии между потребителями цеха принимаем радиальную схему электроснабжения с оборудованием участковых распределительных пунктов (РП). При этом плавильный участок (как наиболее ответственный) питается по двум кабельным линиям, а остальные - по одной.

Для силовых потребителей цеха принимаем напряжение 0,4 кВ, а для освещения 0,22 кВ. Освещение питается от общей с силовыми потребителями четырехпроводной сети. Однолинейная принципиальная схема электроснабжения цеха приведена на рисунке 5.1.

5.2 Расчет электрического освещения

Расчет производим по методу удельной мощности. В зависимости от условий окружающей среды выбираем для пыльного помещения ртутные лампы высокого давления ДРЛ-125. Светильники для лампы выбираем УПД ДРЛ. Для литейного цеха освещенность принимаем 75 лк.

Для выбранного типа светильника и площади цеха определяем удельную нагрузку на освещение Р0=5,4 Вт/м2.

Расчетную мощность на освещение цеха определяем по формуле 5.1

где Росв - расчетная активная мощность, кВт;

S - площадь помещения, 9360 м2.

Определяем число светильников:

Таблица 5.1 - Расчет нагрузок потребителей цеха

Наименование потребтеля	Рн,кВт	n	?Рн, кВт	Кс	cosц	tgц	Рр, кВт	Qр, квар	t, ч	Wa, кВт*ч	Wр, квар*ч
Плавильное отделение
Индукционная печь ИЧТ -10	2285	3	6855	0,85	0,3	3,179797338	5826,75	18527,88414	16	93228	296446,1462
Вентиляторы	10	3	30	0,8	0,8	0,75	24	18	24	576	432
Итого							5850,75	18545,88414		93804	296878,1462
Формовочно-заливочно-выбивное отделение
Миксер ИЧТМ - 10	600	3	1800	0,4	0,8	0,75	720	540,00	16	11520	8640
Автоматическая линия формовки Л651	485	1	485	0,4	0,7	1,020204061	194	197,92	16	3104	3166,713406
Вентиляторы	5,6	2	11,2	0,8	0,8	0,75	8,96	6,72	24	215,04	161,28
Итого							922,96	744,6395879		14839,04	11967,99341
Стержневое отделение
Стержневая линия Л40Х	100	2	200	0,75	0,8	0,75	150	112,5	16	2400	1800
Смесеприготовительное отделение
Бегуны 15107	75	2	150	0,4	0,65	1,16912955	60	70,14777302	16	960	1122,364368
Бегуны 19653	6,93	1	6,93	0,4	0,65	1,16912955	2,772	3,240827113	16	44,352	51,85323381
Ленточный конвейер	4,5	1	4,5	0,8	0,75	0,881917104	3,6	3,174901573	16	57,6	50,79842517
Итого							66,372	76,5635017		1061,952	1225,016027
Термообрубное отделение
Галтовочный барабан 41114	75	4	300	0,2	0,6	1,333333333	60	80	16	960	1280
Дробеметный барабан 42223	36,4	2	72,8	0,2	0,6	1,333333333	14,56	19,41333333	16	232,96	310,6133333
Термическая печь	300	3	900	0,7	0,7	1,020204061	630	642,7285586	16	10080	10283,65694
Итого							704,56	742,1418919		11272,96	11874,27027
Кран мостовой	40	6	240	0,11	0,6	1,333333333	26,4	35,20	16	422,4	563,2
Освещение			50,54	0,8	0,7	1,020204061	40,432	41,25	16	646,912	659,9822497
Итого с учетом плавильного участка			7694,642	20221,72912		123377,95	323745,4259
Итого без учета плавильного участка			1843,892	1675,844981		29573,952	26867,2797

Рисунок 5.1 - Электроснабжение цеха

где РСВ - мощность светильника, Вт.

Располагаем светильники в 3 ряда по 30 светильника в каждом пролете. Расстояние между светильниками в ряду 2 м.

5.3 Расчет электрических нагрузок цеха

Каждая печь ИЧТ-10 снабжена комплектно своим трансформатором модели ЭОМН 4200/6-73У3 мощностью 2500 кВт каждый. Дальнейший расчет будем вести без учета плавильного отделения.

Расчет нагрузок проводим по методу коэффициента спроса. Результаты расчетов приведены в таблице 5.1.

Определяем средневзвешенный коэффициент мощности

Завод питается от районных сетей 110кВ, поэтому для нашего случая нормативное значение cosн равно 0,93.

Для повышения cos применяем конденсаторные установки. Необходимая мощность конденсаторной установки

где tg1 - фактический коэффициент реактивной мощности, соответствующий cosср.вз.=0,49;

tg2 - фактический коэффициент реактивной мощности, соответствующий cosн=0,93.

Принимаем для установки 2 комплектных конденсаторные установки напряжением 380 В и номинальной мощностью по 600 квар каждая типа УК-0,38-600.

Фактическая мощность конденсаторной установки

Определяем окончательное значение cosср.вз.ф. после компенсации. Для этого находим tg2 :

При tg2 факт= 0,26; cosср.вз.ф.=0,968.

5.4 Выбор числа и мощности трансформаторов

Для всего оборудования кроме плавильного выбираем силовые трансформаторы.

По суммарной активной нагрузке и фактическому коэффициенту мощности определяем расчетную мощность для выбора трансформаторов на цеховой подстанции определяем по формуле 5.4:

Поскольку у нас имеются потребители первой категории (индукционные печи), выбираем двухтрансформаторную комплектную подстанцию типа 2КТП1600-6 с двумя трансформаторами ТМФ-1600/6, мощностью по 1600кВ•А каждый.

Коэффициент загрузки трансформатора в нормальном

При отключении приемников третьей категории кз.ав<1,4, что удовлетворяет требованиям ПТЭ. Для защиты трансформаторов на стороне 6кВ принимаем предохранители ПК-6.

5.5 Выбор кабелей напряжением 0,4 и 6кВ

Выбор сечения кабелей осуществляем по нагреву током нагрузки, а проверка выбранного сечения - по потере напряжения.

Для выбора сечения кабеля определяем расчетный ток нагрузки на этот кабель:

где IР - расчетный ток кабеля, А;

UН - номинальное линейное напряжение сети, 380В;

С - КПД электрической сети, 095.

Для питания РП-1 (заливочного отделения) выбираем шинопровод

Выбираем шинопровод марки ШМА68, для которого Iдоп=2500А.

Выбираем шинопровод для питания РП-2 (стержневое отделение):

Принимаем шинопровод марки ШРА73, для которого IН=400А.

Выбираем шинопровод для питания РП-3 (смесеприготовительное отделение):

Принимаем шинопровод марки ШРА73, для которого IН=400А.

Выбираем шинопровод для питания РП-4 (термообрубное отделение):

Принимаем шинопровод марки ШМА73, для которого IН=1600А.

Таблица 5.2 - Сводная таблица выбранных шинопроводов

Наименование участка	Длинна кабеля, м	Принятая марка шинопровода	Расчетный ток, А	IДОП, А
РП-1	50	ШМА68Н	1524,89	2500
РП-2	50	ШРА73	247,83	400
РП-3	50	ШРА73	181,69	400
РП-4	50	ШМА73	1164,05	1600

Выбор кабелей напряжением 6 кВ производим по расчетному току:

Выбираем кабель с алюминиевыми жилами с бумажной изоляцией в алюминиевой оболочке, проложенный в земле, типа ААБ-3 х 95 с Iдоп=225А.

Проверяем выбранный кабель по потери напряжения:

?U = 1,73 • 192,94 • • 0,968 = 32,42 В

что составляет в процентах:

Выбранный кабель удовлетворяет нормам.

5.6 Определение годовой стоимости электроэнергии

Расчет годовой стоимости электроэнергии производим по двухставочному тарифу по формуле 6.7:

где а - годовая стоимость 1кВт максимальной активной нагрузки, руб.;

Рмакс - максимальная активная мощность, 7694,642кВт;

в - стоимость 1кВтч активной энергии, коп;

Wа.год - годовой расход активной энергии, кВтч;

с - годовая стоимость 1 квар максимальной реактивной нагрузки, руб;

Qмакс - максимальная реактивная мощность, 20221,73квар;

d - стоимость 1 кварч реактивной энергии, коп.;

WР.ГОД. - годовой расход реактивной энергии, кварч.

Находим годовой расход энергии:

- активной ;

- реактивной .

Для системы “Красноярскэнерго” определяем тарифные ставки: а=1,5р.

СЭ.ГОД = Wa• a = 29932157,38 • 1,5 = 44898236,07 руб.

5.7 Основные меры безопасности при эксплуатации цеховых электроустановок

Основной защитной мерой от поражения электрическим током персонала цеха является зануление корпусов электрооборудования, которое осуществляется их присоединением четвертой жилой кабеля к нулевому заземленному выводу трансформатора. Сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 4 Ом в любое время года при напряжении сети 0,4 кВ. Выполнение зануления осуществляется в соответствии с "Правилами устройства электроустановок".

Для предупреждения поражений электрическим током персонала необходимо выполнять технические и организационные мероприятия.

К числу технических мероприятий относятся:

вывешивание плакатов: "Не включать - работают люди", "Не включать - работа на линии";

присоединение к "земле" переносных заземлений - проверка отсутствия напряжения на токоведущих частях, на которое должно быть наложено заземление;

ограждение рабочего места и вывешивание плакатов: "Стой - высокое напряжение", "Не влезай - убьет", "Работать здесь";

принятие мер, препятствующих подаче напряжения к месту работы вследствие ошибочного или самопроизвольного включения коммутационной аппаратуры.

К организационным мероприятиям относятся:

оформление работы нарядом или распоряжением;

допуск к работе;

надзор во время работы;

оформление перерыва в работе, переводов на другое рабочее место, окончания работы.

6. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА

6.1 Общая характеристика цеха

Проектируемый цех литья из серого чугуна мощностью 17000 тонн отливок в год. Плавильное отделение цеха работает в две смены, остальные, такие как: шихтовое, формовочное, стрежневое, смесеприготовительное, работают тоже в две.

Технологический процесс изготовления отливок полностью автоматизирован, автоматизация производства достигает 95%. В цехе используется такое технологическое оборудование как: индукционные тигельные печи промышленной частоты ИЧТ10, миксеры ИЧТМ10, формовочная линия Л651, стержневые линии моделей Л40Х, смесеприготовительные бегуны моделей: 15107 и 19653, расположены в формовочном отделении, вблизи автоматической линии.

Планировка цеха выполнена в соответствии с общепринятыми в машиностроении нормативами: расстояние от стен помещения до оборудования не менее 4 м, расстояние между оборудованием не менее 1,2 м.

6.2 Анализ опасных и вредных производственных факторов

Создание здоровых и безопасных условий труда основано на учете опасных и вредных факторов данного производства и проведении мероприятий, предотвращающих их воздействие на работающих.

Согласно ГОСТ 12.0.003 ? 99 опасные и вредные производственные факторы по природе действия подразделяются на следующие группы: физические, химические, биологические и психофизиологические.

К физическим вредным и опасным факторам относятся следующие подгруппы: движущиеся машины и механизмы, незащищенные подвижные элементы производственного оборудования, передвигающиеся или перемещаемые изделия, заготовки и материалы, повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны, повышенная или пониженная температура поверхностей оборудования, материалов, повышенные уровни шума, вибрации, ультразвука и др.

Группа химически опасных и вредных факторов подразделяется на следующие подгруппы: по характеру воздействия на организм человека - на общетоксичные, раздражающие и др.; по путям проникновения в организм человека - на действующие через дыхательные органы, пищеварительную систему и кожный покров.

Группа биологических вредных факторов включает биологические объекты (микроорганизмы, макроорганизмы), воздействие которых вызывает у работающих травмы или заболевания.

Группа психофизиологических факторов по характеру опасного и вредного действия подразделяются на физические (статические, динамические и др.) и нервно-психические перегрузки (умственное перенапряжение, монотонность труда и др.).

Анализ всех выявленных в проектируемом цехе факторов предоставлен в таблице 6.1.

Таблица 6.1 - Анализ опасных производственных факторов цеха

Рабочее место	Наименование оборудования	Наименование опасного (вредного) фактора	Единица измерения	Величина фактора	Норматив со ссылкой на ГОСТ, СниП и т.п.
Смесеприготовительное отделение	Смеситель	Пыль	мг/м3	10	6 (ГОСТ 12.1.005 - 01)
		Шум	дБА	95	85 (ГОСТ 12.1.003 - 99)
		Вибрация	дБ	35	31 (ГОСТ 12.1.012 - 90)
Плавильное отделение	Печь ИЧТ	Тепловыделение	Вт/м2	2520	348 (ГОСТ 12.1.005 - 01)
		Электрический ток	мА	4,0	1,5 (ГОСТ 12.1.004 - 99)
		Выделения:	мг/м3	-	-
		CO	мг/м3	62,3	20 (ГОСТ 12.1.005 - 01)
		Mn	мг/м3	0,04	0,05 (ГОСТ 12.1.005 - 01)
		FeO	мг/м3	5	6 (ГОСТ 12.1.005 - 01)
		Fe-Si	мг/м3	4,5	6 (ГОСТ 12.1.005 - 01)
		Fe-Mn	мг/м3	1,8	2 (ГОСТ 12.1.005 - 01)
		ЭМП	кВ/м	120	5 (ГОСТ 12.1.006 - 01)
Участок заливки форм	Залитые формы	Тепловыделения	Вт/м2	760	348 (ГОСТ 12.1.005 - 01)
		Выделения:СО	мг/м3	62,3	20 (ГОСТ 12.1.005 - 01)
Отделение изготовления форм	Автоматическая линия для изготовления форм	Шум	дБА	90	85 (ГОСТ 12.1.003 - 99)
		Вибрации	дБ	30	31 (ГОСТ 12.1.012 - 99)
		Электрический ток	мА	2,0	1,5 (ГОСТ 12.1.004 - 99)
		Выделения: пыль	мг/м3	7,5	6 (ГОСТ 12.1.005 - 01)
Отделение очистки отливок	Дробеметный барабан	Шум	дБА	95	85 (ГОСТ 12.1.003 - 99)
		Пыль	мг/м3	9	6 (ГОСТ 12.1.005 - 01)
		Вибрации	дБ	42	31 (ГОСТ 12.1.012 - 99)
	Галтовочный барабан	Шум	дБА	98	85 (ГОСТ 12.1.003 - 99)
		Вибрации	дБ	33	31 (ГОСТ 12.1.012 - 99)

6.3 Технические и организационные мероприятия по охране труда

Литейный цех оснащен автоматической формовочной линией, что сокращает объем ручных работ. Для изготовления стержней предусмотрена стержневая линия.

Для предотвращения аварийных режимов работы используют предохранительные защитные средства автоматического отключения оборудования при выходе какого-либо параметра за пределы допустимых значений.

Для безопасного ведения технологического процесса пульты управления оборудуют пускорегулирующей аппаратурой и приборами КИП.

Механизированы работы по разборке и удалению футеровки печей.

6.3.1 Защита от травмирования движущимися частями машин, механизмами и машинами

Проектируемый цех автоматизирован, в результате чего возникает опасность травмирования рабочих движущими частями машин и механизмов. Наибольшую опасность из этих факторов представляют краны, вращающиеся механизмы, подъемники, транспорт.

Защита от механических травм состоит в ограждении опасной зоны или установке устройств, препятствующих попаданию человека или его органов в опасную зону во время работы машины. Движущиеся части механизмов закрывают кожухом. Опасная зона работы кранов обозначена знаками безопасности, краны обеспечены сигналами и тормозными устройствами. Для обеспечения безопасности конвейеры оборудованы сигнализацией пуска и остановки, ограждены вращающиеся узлы конвейера, через каждые 15м установлены кнопки аварийной остановки.

6.3.2 Электробезопасность

Поражения рабочих электрическим током происходит: из-за случайного соприкосновения с оголенными проводами или предметами, находящимися под напряжением; от прикосновения к конструктивным элементам или корпусам электрооборудования, которое оказалось под напряжением в результате пробоя изоляции; при прохождении вблизи от места замыкания на землю токоведущих частей. Для предотвращения подобного все электрические приборы находятся в изолирующей оболочке. Согласно ПУЭ все металлические части электроприборов заземлены.

При воздействии электрического тока на человека возникают: электрические ожоги, металлизация кожи, электрические знаки.

Основные защитные мероприятия в проектируемом цехе сводятся к применению:

1. Защита от прикосновений к токоведущим частям.

- размещение открытых токоведущих частей электроустановок на высоте, недоступной для случайного прикосновения;

- размещение электроаппаратов в закрытых корпусах;

- применение специальных блокировочных устройств, препятствующих доступу к токоведущим частям до снятия с последних напряжения;

- ограждение щитками и другими приспособлениями открытых токоведущих частей.

2. Защитное заземление. Сущность защитного действия заземления состоит в том, что оно образует дополнительный и с очень малым сопротивлением путь для тока замыкания, который проходит параллельно пути через тело человека.

3. Зануление корпусов электрооборудования, которое осуществляется их присоединением четвертой жилой кабеля к нулевому заземленному выводу трансформатора.

4. Применение двойной изоляции

5. Защитное отключение.

Также необходимо соблюдать инструкцию по работе с электрооборудованием:

1. К работе допускаются лица не моложе 18 лет, с образованием не ниже 11 классов после прохождения обучения и сдачи экзаменов по ТБ

2. Работать разрешается только в спец. одежде

3. При обнаружении опасности для себя и окружающих, следует немедленно выключить установку и предупредить руководителя об опасности

4. Проведение работ разрешается только при полной исправности установки.

6.3.3 Мероприятия по защите от производственного шума

Шум определяют как совокупность апериодических звуков различной интенсивности и частоты.

Интенсивный шум на производстве способствует снижению внимания и увеличению числа ошибок при выполнении работы, исключительно сильное влияние шум оказывает не быстроту реакции, сбор информации и аналитические процессы, из-за шума снижается производительность труда и ухудшается качество работы.

Мероприятия по снижению шума:

- для снижения шума в источнике, применяем вибропоглощаемые прокладки и эластичные муфты;

- применение звукопоглощающих кожухов;

- для снижения шума, проникающего из подвального помещения, предусмотрены звукоизолирующие щиты монтажных проемов;

- для снижения шума при работе вентиляции вентиляторы устанавливают на виброизолирующих основаниях с резиновыми амортизаторами.

- применение индивидуальных средств защиты (беруши).

6.3.4 Защита от тепловых и вредных выделений

Плавильный участок производственного помещения относится по удельному тепловыделению к горячим. Опасным фактором при работе с печью является нагретая поверхность печи. Действие этого фактора устраняется с помощью хорошей изоляции рабочей зоны печи. С этой целью применяются экраны из шамотного кирпича. Вследствие чего температура наружных стенок печи не превышала 40 єС, что полностью предотвращает опасность термического ожога, уменьшает тепловое излучение.

Защита от теплового воздействия при транспортировке и разливке металла тепловая изоляция нагревательных печей.

Источником пыле- и газовыделения в цехе является: плавильная печь, оборудование для приготовление смесей и стержней, участки формовки, выбивке и очистки отливок. Пыль содержит более 10% диоксида кремния SiO2. Применение для изготовления стержней жидкоподвижных самотвердеющих смесей сопровождается выделением кварцевой пыли.

Методы защиты от вредных выделений:

- автоматизация процесса изготовления стержней и форм, смесеприготовления;

- механизация процесса загрузки печи, дозирования материалов;

- применение средств индивидуальной защиты, предохраняющей от пыли и загрязняющих веществ.

В проектируемом цехе предусмотрена приточно-вытяжная вентиляция. Расчетная скорость движения воздуха при удалении пыли 11м/с.

Во избежание попадания газа и пыли в атмосферу цеха применяем местные отсосы - вытяжные зонты. Вытяжные зонты устанавливаются над теми видами оборудования, которым свойственно обильное газо- и пылевыделение (табл. 6.2). Количество воздуха, удаляемого местной вентиляцией, определяем по формуле 6.1:

где F - площадь всасываемого сечения, м2;

х - скорость удаляемого воздуха, м/с.

Таблица 6.2 - Количество воздуха, удаляемого местными отсосами, LMYX

Оборудование	Количество оборудования	Устройство местной вентиляции	Количество удаляемого воздуха, м3/с
Печь ИЧТ10	3	Вытяжной зонт	12
Миксер	3		12
Бегуны	2		8
Формовочный автомат	1		4
Двухжелобный с вихревой головкой: двуплечий смеситель	1		8
Краскомешалка	1		4
Выбивная решетка	2		16
Всего по цеху	13		64

6.3.5 Организационные мероприятия

Основная задача система управления охраной труда -- обеспечение безопасных и здоровых условий труда, предотвращение воздействия на работающих опасных и вредных производственных факторов. СУОТ базируется на положениях законодательства о труде, нормативных и организационно-методических документах по охране труда. Основными функциями СУОТ являются планирование, прогнозирование, организация, регулирование, контроль и стимулирование работ по охране труда.

Служба охраны труда на предприятии организуется в соответствии с типовым положением об организации работ по технике безопасности и производственной санитарии. На предприятиях и в организациях структура и функции службы труда строятся с учетом объема выпуска продукции и специфики предприятия.

6.4 Производственное освещение

Естественное освещение создается солнечным светом, проникающим через световые проемы. Размеры оконных переплетов стандартные ширина 6,0м, высота 1,8. Подоконники располагаются на высоте 1,2 от уровня пола. Остекление цеха в 3 яруса с двумя плоскостями стекол.

Основной характеристикой естественного освещения служит коэффициент естественного освещения (КЕО), т. е. отношение естественной освещенности внутри здания ев к одновременно измеренной наружной освещенности горизонтальной поверхности енар.

Нормативное значение коэффициента естественной освещенности (КЕО) определяется по формуле (6.2):

где етабл - табличное значение КЕО, определяемое в зависимости от точности зрительной работы и системы освещения, %;

m - коэффициент светового климата.

Характеристика зрительной работы средней точности, разряд зрительной работы 4, подразряд зрительной работы b, характеристика фона средний, освещенность общая 200лк, естественное освещение ен=4% (КЕО).

Коэффициент естественного освещения при боковом освещении определяем из формулы 6.3:

где еР.Б. - расчетный коэффициент естественного освещения при боковом освещении;

S0 - площадь окон, 1200м2;

SП - площадь пола, 9360м2;

ф0 - общий коэффициент светопропускания, 0,5;

з0 - световая характеристика окна, 9,5;

r1 - коэффициент, учитывающий, влияние отраженного света при боковом освещении, 2;

кзд - коэффициент, учитывающий затенения окон противостоящими зданиями, 1,4;

кз - коэффициент запаса, 1,3.

Коэффициент естественного освещения при верхнем освещении определяем по формуле 6.4:

где еР.В. - расчетный коэффициент естественного освещения при верхнем освещении;

SФ - площадь светоаэрационного фонаря, 2304м2;

зф - световая характеристика светоаэрационного фонаря, 3,3;

r2 - коэффициент, учитывающий влияние отраженного света при верхнем освещении, 1,15;

кф - коэффициент, учитывающий тип фонаря, 1,3.

При комбинированном естественном освещении КЕО определяют по формуле 6.5.

где еК - коэффициент естественного освещения при комбинированном освещении.

Комбинированное освещение равно

ек=0,74+3,29=4,03%.

При расчете выполняется неравенство ек > ер (4,03 > 4), высота остекления стен выбрана верно.

Искусственное освещение по конструктивному исполнению предоставлено в виде системы общего освещения. В соответствии со СНиП 23-05-95 норма освещенности составляет 75лк. В качестве источников света используют лампы ртутные лампы высокого давления ДРЛ-125.

Предусмотрено аварийное освещение величина, которого 7,5лк на рабочих местах и в проходах 0,3лк.

Характеристика искусственного освещения предоставлена в таблице 6.3.

Таблица 6.3 - Характеристика искусственного освещения проектируемого цеха

Наименование рабочего места (отделения)	Разряд зрительной работы	Система освещения	Норматив, лк	Источник света	Тип светильника
Плавильное	VIII	Общее	75	ДРЛ-125	УПД ДРЛ
Формовочно-заливочно-выбивное	VIII	Комбиниро-ванное	75	ДРЛ-125 ЛБ
Стержневое	VIII	Общее	75	ДРЛ-125
Смесеприготовительное	VIII	Общее	75	ДРЛ-125
Шихтовое	VIII	Общее	75	ДРЛ-125
Термообрубное	VIII	Общее	75	ДРЛ-125
Участок контроля качества отливок	VIII	Местное, комбиниро-ванное	75	ДРЛ-125 ЛБ

6.5 Организация воздухообмена

Задачей вентиляции является обеспечить чистоты воздуха и заданных метеорологических условий в производственных помещениях.

Количество необходимого приточного воздуха Lпр (м3/с) определяем по формуле (6.6)

где QЯ - избытки явной теплоты в помещении цеха, кВт;

LYX - количество воздуха, удаляемого из рабочей зоны местными отсосами и общеобменной вентиляцией, м3/с;

СВ - теплоемкость воздуха, 1,005кДж/(Ккг);

в - плотность воздуха, 1,29кг/м3;

tР.З. - температура рабочей зоны, 250С;

tпр - температура приточного воздуха, 200С;

tyx - температура воздуха , удаляемого из верхней зоны помещения, 0С.

Расчет количество явной теплоты, поступающей в помещение цеха

Расчет количество явной теплоты, поступающей в помещение цеха

1.1 Тепловыделения Q1 от оборудования, приводимого в движение электродвигателями, вычисляем по формуле 6.7

где NУ - установочная или номинальная мощность оборудования, 10390кВт;

1 - коэффициент использования мощности оборудования, 0,75;

2 - коэффициент загрузки оборудования, 0,75;

3 - коэффициент одновременности работы оборудования, 0,8;

4 - коэффициент перехода тепла в помещение 0,2.

1.2 Тепловыделение от нагревательных устройств рассчитываем по формуле 6.8

где N - мощность одной печи, 2285кВт;

а - коэффициент, 0,5.

1.3 Тепловыделения от остывающего металла вычисляем по формуле 6.9

где GM - часовая производительность цеха, 4800кг/ч;

СМ - теплоемкость металла при средней температуре, 0,156 кДж/(кгК);

tн и tк - начальная и конечная температура остывания металла, 0С.

1.4 Количество теплоты, поступающей в помещение от солнечной радиации, находим по формуле 6.10

где qост - величина радиации через 1м2 остекленной поверхности, 163 Вт/м2;

Fост - площадь поверхности остекления, 3504м2;

Аост - коэффициент остекления, 0,8.

Общее количество теплоты, поступающей в цех

Qz = 935,1+3427,5+276,63+456,92=5096,15кВт.

Расчет количества воздуха, удаляемого общеобменной вентиляцией и местными отсосами, рассчитываем по формуле 6.11

где LMYX - количество воздуха, удаляемого местными отсосами, 64м3/с.

.

Температура удаляемого воздуха tyx определяют по формуле 6.12

где m - коэффициент, определяемый в зависимости от отношения площади, занимаемой тепловыделяющим оборудованием к площади помещения цеха, 0,5.

Количество приточного воздуха

Кратность воздухообмена К рассчитываем по формуле 6.13

, (6.13)

где Lпр - количество необходимого приточного воздуха, м3/с;

Vц - объем цеха, м3.

6.6 Мероприятия по пожарной и взрывной безопасности

Технологические процессы литейного производства характеризуются постоянным присутствием опасных факторов; расплавленный металл, горючие газы, пары и пыли, являющиеся потенциальными источниками взрывоопасности. Для развития взрыва необходимо образование взрывчатой системы, которая включает взаимодействующие вещества и импульс энергии. Взаимодействующими веществами при взрыве могут быть водород и кислород, вода и жидкий металл, воздух и горючий газ и т. д. Чтобы эти вещества образовали взрывчатую систему, нужен импульс энергии, который создает условия их взаимодействия и развития взрыва. Взрывчатая система образуется в результате случайных или периодических изменений физико-химических параметров литейных процессов в связи с износом оборудования, нестационарностью хода процессов. Во всех литейных цехах имеет место высокая вероятность возникновения взрыва.

Основным принципом предотвращения взрывов является строгое соблюдение нормативных параметров технологических процессов, что исключает образование взрывоопасных систем.

В технологических процессах литейного производства предотвращение образования взрывоопасных систем достигается путем проведения различных мероприятий.

В тигельных индукционных печах должен осуществляться контроль герметичности соединений медной трубки индикатора, охлаждаемой водой.

При разливке металла необходимо соблюдение температурного режима нагрева разливочных ковшей при подготовке их к приему металла

Эффективным мероприятием предотвращения взрыва газодисперсных смесей является автоматический контроль концентрации пыли в полостях оборудования, в вентиляционных системах и автоматическая остановка оборудования при достижении нижнего концентрационного предела пыли.

По степени пожарной безопасности цех относится к категории « Г ».

Необходимым условием возникновения пожара является наличие окислителя, горючего и источника загорания.