Виходячи зі схеми можимо записати , що загальна вага дорівнює :

У= 222,05+2,566+5,5= 230 т.

Знаходимо розміри (координати) , які необхідні для визначення кута рівноваги:

Х=222·79,6-2,566·2000-5,5·2080 = 4,83 мм.

230

Z= 222·3300+2,566·1390+5,5·1900 = 3250 мм.

230

Виходячи зі схеми визначаємо кут рівноваги. Кут рівноваги печі без вантажів:

tg б = 79,6/90 =0 ,885

б = 410 30'

Кут рівноваги печі з вантажами:

tg б' = 4,83/140 =0 ,0345

б' = 10 58'

Приймаємо кут рівноваги печі б' = 20 + 2

5.2 Характеристика, будова і робота дугової печі

Діючі дугові сталеплавильні печі по способу подачі шихти підрозділяють на печі з мульдовим завантаженням і з завалкою шихти зверху. Для завантаження шихти корпус печі викочується убік пічного прольоту .По типу застосовуваних приводів електропечі можна підрозділити на печі з електромеханічними, гідравлічними або змішаними приводами. ДСВ-30 з гідравлічним приводом. (Лист 8).

Для завантаження шихти на цій печі піднімають електроди і склепіння, корпус печі викочується убік робочого вікна. При цьому рухлива площадка, установлена перед піччю, опускається і закочується під основну робочу площадку пічного прольоту цеху. Основними несучими конструкціями печі є люлька і портал. До порталу на ланцюгах підвішене склепіння з гідравлічним механізмом підйому. З боку трансформатора на люльці встановлена шахта, усередині якої переміщаються колони електродотримачів і контрвантажі. Корпус печі укріплений на хитній люльці. Два сегменти люльки встановлені на балках. Балки покладені поверх рами, на якій рівномірно розташовані ролики. При русі штока гідроциліндра, зв'язаного з рамою, ролики котяться по фундаментній балці, а люлька переміщається щодо роликів. Після завантаження шихти корпус, печі повертають у вихідне, положення, люлька скріплюється із сегментами порталу, і в такому положенні корпус печі з порталом може нахилятися для зливу металу убік робочого вікна для зкачування шлаку. Нахил печі здійснюється за допомогою механізму з гідравлічним приводом.

Затиск електродів пружинно-пневматичний, колодковий. Привод переміщення електродів електромеханічний, тросовий. Для обслуговування печі служить робоче вікно з електромеханічним механізмом підйому заслінки. Обслуговування електродів здійснюється з площадки, установленої на порталі.

5.2.1 Корпус електропечі

Корпус електропечі включає днище, кожух, пісковий затвор і зливальний носок. Частину корпуса печі, розташовану нижче порога робочого вікна, відносять до днища. Воно служить основою для кладки подини й укосів, що утворять ванну для рідкого металу і шлаку.

На днище діють статичні навантаження від маси кожуха з футеровкою, ванни з рідким металом і склепіння та динамічні, виникаючі при завантаженні шихтових матеріалів.Рознімання корпусу може бути виконано точно за рівнем порога , трохи вище або трохи нижче його.На електропечах (ДСВ-30), де під час холодних ремонтів залишки футеровки стін забирають разом з кожухом, рознімання корпуса розташовують вище рівня порога. Нижня частина днища виконана конічною . Відношення хорди до радіуса днища коливається в межах 0,78-- 0,82. У порівнянні зі сферичними конічні днища простіше у виготовленні. У деяких випадках конічні днища виготовляють з окремих секторів . Найменший обсяг кладки подини й укосів забезпечується в конструкції днища з подвійною конусністью .

Зборку днища і з'єднання його з кожухом здійснюють при монтажі печі. Днище з'єднують з кожухом за допомогою болтів або пальців із клинами. Після зборки корпуса печі в кожусі і днищі роблять вирізи під робоче і зливальне вікна. З внутрішньої сторони вирізи обрамляють аркушами для збільшення твердості. Товщина листа днища для електропечей ємністю 5--100 т складає 16--25 мм; її вибирають рівною або трохи менше, ніж товщина листа кожуха.

Частину корпуса, розташовану вище порога робочого вікна, відносять до кожуха. Усередині кожух футеруется вогнетривкими матеріалами, що утворюють бічні стінки печі. За формою кожухи виконують циліндричними, конічними, циліндро-конічними, східчастими. Найбільшу твердість забезпечує бочкоподібна форма кожуха. Для збільшення твердості кожухи постачають вертикальними і горизонтальними ребрами. Товщина листа кожуха для електропечей ємністю 5--100 т складає 16--32 мм, і відношення товщини листа до діаметра кожуха на рівні порога дорівнює 0,0047--0,0052. Товщину горизонтальных і вертикальних ребер звичайно вибирають рівній товщині листа основного кожуха. Кожухи електропечей для поліпшення транспортування виконують рознімними по вертикалі , у виді двох частин. Зборку кожуха і з'єднання його з днищем і пісковим затвором проводять у процесі монтажу печі.

Пісковий затвор застосовують для ущільнення печі і запобігання вибивання димових газів між кожухом і склепіневим кільцем. Пісковий затвор може бути сполучений з кожухом або виконаний знімним Знімний пісковий затвор може кріпитися до фланця у верхній частині кожуха або до верхньої частини вертикального листа кожуха .Для можливості зміни окремих ділянок піскового затвора його виготовляють із двох або чотирьох окремих сегментів. Товщина листа піскового затвора вибирається ,рівній товщині листа кожуха. Склепіневе кільце водоохолод-жуюче.

До днища і кожуха електропечі кріплять постіль зливального носка. До постелі на болтах прикріплений зливальний носок, що складається з жолоба і насадки. Насадка звичайно виходить з ладу раніш, і її заміняють новою.

Поперечний переріз зливального носка має форму трапеції або шести-гранника, постійний по довжині або зменшується від постелі до кінця носка. У деяких випадках насадку зливального носка виконують із заокругленням. Робиться це для зміни траєкторії струменя і зменшення зносу футеровки ковша. Товщина листа зливального носка дорівнює половині товщини листа кожуха.

Формою і розмірами робочого простору, а також конструктивним виконанням вогнетривкої кладки електропечей значною мірою визначається стійкість футеровки стін, склепіння і подини, теплові втрати, витрата вогне-тривів і деякі технологічні параметри плавки.

Дугові сталеплавильні печі, що знаходяться в експлуатації, за формою кожуха, що визначає в основному конфігурацію робочого простору, можна розділити на шість типів : печі з циліндричними , зі східчастими , з конічними , з цилиндро-конічними кожухами ,печі з кожухами, що мають зворотну конусність , і з бочкоподібними кожухами .

На ДСВ-30 кожух виконан конічним на усю висоту від рівня порога до п'ят зводу з кутом нахилу кожуха до вертикалі 13° 10' .При цьому збільшується стійкість футеровки стін.

Футеровку дугових сталеплавильних печей можна розділити на чотири елементи: подину, укоси, стіни, склепіння . Футеровка подини складається з ізоляційного і робочого шару,причому останній звичайно виконують з цегли і набивання.

Цегельна кладка склепіння здійснюється у склепіневому кільці. Склепіневі кільця виконують водоохолоджуваними. На електропечах водоохолоджуючі кільця виготовляють звареними з листа товщиною 20--32 мм. Усі склепіневі кільця постачені кронштейнами для підвіски і гаками або петлями для транспортування. У кільцях передбачені отвори для зливу води. Для поліпшення водоохолодження склепіневе кільце бажане поділяти на дві частини.

Основне призначення ущільнень електродних отворів запобігання вибивання газів з робочого простору печі й охолодження зовнішньої частини електродів, що виступають вище склепіння. Ущільнення електродних отворів дозволяють скоротити витрати електродів і електроенергії, знизити окислювання елементів металевої шихти і легуючих елементів, зменшити розпал склепіння навколо електродних отворів, поліпшити умови служби голівок электродотримачів і елементів металоконструкцій печі, створити відновну атмосферу в печі, більш ефективно видаляти з печі гази, що утворяться.

Економайзери забезпечують постійні зазори в склепінні навколо електродів і прохолоджують гази, що відходять, і електроди .Деякі економайзери забезпечуються комірами, заповнюваними шлаковатою.

По способу установки економайзери можна розділити на ущільнення, що зашпаровуються в звід ДСВ-30, і накладні, установлювані поверх кладки склепіння. Економайзери (як утоплені , так і накладні) виконують зі сталевого листа товщиною 6--12 мм.

Робоче вікно сучасної дугової сталеплавильної печі складається з водоохолоджуваної арки, рами, заслінки, порога, гребінки і механізму підйому заслінки .Механізм підйому електромеханічий. Привод механізму підйому заслінки може бути виконаний із противагою або без нього.

При використанні противаги зменшується потужність двигуна, але привод виходить більш громіздким. Для підйому заслінки застосовується втулочно-роликовий, зварений калібрований або некалібрований ланцюг. Як привод механізму підйому заслінки використовують двигуни перемінного струму в парі з черв'ячними редукторами .Потужність двигуна для електропечей ємністю 3-- 100т складає 0,6--5 кВт.

На електропечах ДСВ-30 знаходять також застосування водоохолоджувані рами . Найбільш проста арка, виконана з труби у виді змійовика.Товщина сталевого листа арки для 5-100-т електропечей звичайно дорівнює 8--16 мм. (половині товщини листа кожуха). Всі елементи арки виконані з листа однієї товщини (для П-подібної арки).

Для запобігання утворення парових «мішків» верхня частина заслінки закруглена. Рівномірне охолодження конструкції забезпечується пристроєм усередині заслінки направляючих перегородок. Для запобігання роздування заслінки протилежні аркуші з'єднують анкерами. Найбільш раціональною для електропечей ємністю 5--100-т варто вважати товщину листа, рівну 5--8 мм. Широке поширення в останні роки одержали пороги, виготовлені з електродів, розрізаних навпіл уздовж подовжньої осі . З таких порогів добре віддаляються козелки шлаку і металу. Гребінки кріпляться до рами і служать для установки поперечки при зкачуванні шлаку, перемішуванні металу і т.д.. Гребінки кріплять нерухомо або шарнірно . Гребінка із шарніром установлюється на великовантажних електропечах, і при необхідності її відводять убік.

Основне призначення електродотримача -- затиск електрода і підведення до нього електричного струму. Електродотримач складається з голівки, рукава, механізму затиску електрода і струмопідвода. Рукав електродотримача кріпиться до рухливої каретки або колони, утворюючи з нею Г-образну стійку. Затиски електродів, пружинно-гідравлічні. Струм від кабелів до голівки електродотримача підводиться плоскими шинами . У залежності від сили струму на електропечах ємністю 3--100 т на кожній фазі встано-влюють мідні водоохолоджувані трубошини діаметром 50--150 мм із товщиною стінки 10--15 мм або плоскі шини з трохи великим перетином. Рукава виконують рознімними і частина рукава, що прилягає до голівки, охолоджується водою .

Корпус голівки усередині розділений на кілька секцій, і вода, що надходить із трубошини, переходить із секції в секцію і рівномірно прохолоджує голівку.

Короткою мережею дугової сталеплавильної печі називається сукуп-ність з'єднаних певним чином ділянок вторинного токоподвода від відводів низької сторони трансформатора до робочих кінців електродів.

Коротка мережа повинна забезпечувати мінімальні електричні втрати (тобто високий електричний к. п. д.), рівномірний розподіл сумарної потужності по фазах і по можливості високий коефіцієнт потужності (соs ф). Для цього необхідно, щоб активний і реактивний опори короткої мережі були мінімальними, індуктивність на всіх трьох фазах однаковою. Для забезпечення стійкого горіння дуги перемінного струму в її ланцюзі індуктивність не повинна бути нижче визначеного граничного значення. У дугових печах ємністю 10--200 т і вище необхідна індуктивність звичайно забезпечується реактивністю короткої мережі . Додаткові вимоги до конструкції короткої мережі наступні: мінімальні витрати матеріалів (особливо міді), простота в обслуговуванні і надійність у роботі.

На 5--40-т електропечах застосовується схема «трикутник на шихтованому пакеті» . За цією схемою кінці обмоток низької напруги пічного трансформатора виводяться таким чином, щоб відводи початку і кінця кожної котушки розташовувалися поруч (трьома групами пофазно). До відводів вторинної сторони пічного трансформатора через гнучкі компен-сатори приєднують шини шихтованого пакета. У шихтованому пакеті шини, що несуть прямій і зворотний струм, розташовуються поруч.

Спільне розташування провідників, що несуть струми прямого і зворотного напрямку, знижує власну індуктивність провідників. Наприкінці шихтова-ного пакета вторинні обмотки трансформатора з'єднані в трикутник шинними перемичками. Після шинних перемичок, починаючи від гнучкого струмопідвода і до електродів, коротка мережа розшихтована. При цьому до кожної шинної перемички направляються початок однієї і кінець іншої вторинних обмоток трансформатора. До шин розшихтовки приєднують кабелі, що передають струм трубошинам. По кабелях і трубошинам тече лінійний струм. Ця схема короткої мережі забезпечує більш низьку індуктивність вторинного токоподвода, однак і в цій схемі короткої мережі також спостерігається нерівномірне виділення потужності по фазах.

5.2.2 Механізми електропечі

Для забезпечення нормальної експлуатації дугові сталеплавильні печі її обладнують визначеними механізмами.

Механізми переміщення електродів електромеханічний. Електро-механічний привод виконують тросовим .На електропечах із тросовим приводом електроди опускаються під дією маси системи електрод-електродотримач-каретка (колона) і у випадку ослаблення троса спеціальний пристрій включає привід на підйом електродів. Нахил електропечей здійснюється на 40--45° убік зливу і на 10---15° убік робочого вікна. ДСВ-30 має гідравлічний привід. Люлька рухається по плоскій станині.

Склепіння електропечі піднімають перед завалкою шихти (лист 9). Для підйому склепіння застосовують гідравлічний привід з одним гідроциліндром. Зусилля від гідроциліндра через сектор передається на вал, на якому насаджені проміжні і підвісні блоки. склепіння підвішується в чотирьох точках за допомогою підвісного втулочно-роликового ланцюга. Рідина в циліндр підйому склепіння або плунжер подається від загальної гідросистеми.

На більшості електропечей з корпусом, який викочується встановлюють гідравлічний механізм викочування .Гідроциліндр, розташований по центрі печі, зв'язаний з рамою і системою роликів, що котяться по фундаментній балці. Поверх роликів встановлюють люльку. При русі штока гідравлічного циліндра ролики котяться по фундаментній балці, а люлька у свою чергу котиться щодо роликів. Розташування гідроциліндра по центрі печі становить небезпеку у випадку аварійного відходу металу в подину. Для попередження пожежі влаштовують спеціальний захист гідроциліндра вогнетривкою обмазкою або кладкою поверх захисного кожуха.

Невід'ємною частиною будь-якої дугової сталеплавильної печі є люлька. На горизонтальну раму люльки спирається корпус печі. Рама жорстко зв'язана із сегментами люльки, виконаними по радіусі. При нахилі печі сегменти перекочуються по фундаментним балкам , а між сегментами під днищем корпуса встановлюють електромагнітний перемішувач (статор) рідкого металу. Люлька складається з двох сегментів (лист 11) , з'єднаних між собою балками. Кожен сегмент виконаний із двох вертикальних аркушів, зв'язаних зверху, і знизу опорними аркушами. Вертикальні й опорні аркуші з'єднані радіально розташованими ребрами. Верхня опорна поверхня люльки являє собою горизонтальну площину. Нижні опорні аркуші сегментів люльки мають ряд рівномірно розташованих отворів, у які при нахилі печі входять шипи, установлені на балці .Гідроциліндри механізму нахилу печі кріпляться до сегментів люльки.

Портал слугує для підвіски склепіння. Портал електропечі складається з двох П-подібних стійок, зв'язаних між собою поруч проміжними балками. Стійки порталу кріпляться до сегментів люльки, встановленими на фундаментній балці. Зверху на портал встановлюють площадку для обслуговування електродів і елементів механізму підйому склепіння. Склепіння підвішується до порталу в чотирьох точках. На консолях маються площадки для кріплення кронштейнів обвідних і опорних блоків для ланцюгів і тяг механізму підйому склепіння (лист 9) .

6 ОХОРОНА ПРАЦІ І НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА

6.1 Аналіз потенційних небезпек

Найголовнішою умовою для рішення виробничих завдань є правильно організована та безпечна праця. Забезпечення здорових та безпечних умов праці є однією з найголовніших передумов підвищення продуктивності праці на виробництві.

Сталеливарний цех належить до виробництв з високим рівнем небезпеки. Небезпека може бути як з боку специфічних факторів для сталеливарного виробництва (рідкий метал та інше) так і загальних для промисловості факторів (автомобільний та залізничний транспорт). У сталеливарному цеху присутні наступні небезпечні та шкідливі фактори що можуть привести до травмування та пошкодження здоров'я працівників та завдати шкоди навколишньому середовищу.

- Шихтове відділення: травмування від механізмів,осколків,підвищений рівень шуму при роботі чавунолому, є небезпека влучення робочого металевими частками шихти ,що завантажується магнітним краном, або потрапляння робітника до ями (засіки) де зберігаються шихтові матеріали,або під залізничний состав ,якого розвантажується матеріали. При розвантаженні состава з сипучими матеріалами утворюється пил, який шкідливо впливає на здоров'я робітника

- Плавильне відділення: поразка електричним струмом від дугової печі,отруєння пічними газами, термічні опіки від рідкого металу та підігрітих феросплавів.Наявність надлишкового тепловиділня, підвищений рівень шуму,запиленість та загазованість від плавильної печі.

- Заливальне відділення: термічні опіки від рідкого металу.Наявність надлишкового тепловиділення та загазованість від металу.

- Склади: травмування від механізмів.

- Відділення підготовки составів: травмування від механізмів, та є небезпека потрапляння під залізничний состав, отримання термічних опіків .

- Стриперне відділення : травмування від механізмів , перекидання виливниць.

Крім перерахованих вище чинників небезпеки , у всіх відділеннях цеху є небезпека травмування від рухаючихся механізмів транспорту та поразка електричним струмом при недотриманні правил техніки безпеки.

Охорона праці працюючих в умовах інтенсивного переозброєння виробництва на базі комплексної механізації й автоматизації може бути забезпечена лише при всебічному урахуванні можливостей людини в трудовому процесі. Раціональне використання можливостей людини і характеристик машини і відповідний розподіл функцій у середині системи істотно підвищує її ефективність і обумовлюють оптимальне використання людиною технічних засобів відповідно до їхнього значення.

Робочим місцем вважається місце постійного або періодичного перебування працюючого для спостереження і ведення виробничого процесу або експерименту. Організація робочого місця полягає у виборі робочої зони, визначенні робочих зон ,розміщенні органів керування, індикаторів , інструментів і заготівель. Робоча поза буде найменш стомлива за умови ,що робоча зона сконструйована правильно ,тобто забезпечується відповідність цієї зони з оптимальним полем зору робітника.

6.2 Заходи по забезпеченню безпеки.

Усе обладнання відповідає вимогам ГОСТ 12.2.003-74 ССБТ “Обладнання виробниче. Загальні вимоги безпеки.”

Виробничий будинок надійний в експлуатації, довговічний і задовольняє протипожежним вимогам. При розміщенні обладнання враховані вимоги безпеки у відношенні розміщення робочих місць,проходів і габаритів. Всі площадки на висоті більш 0,6 м від підлоги, драбини ,перехідні містки , прорізи,люки відгороджуються огорожею висотою 1,2 м із суцільною обшивкою до низу на висоті 0,2 м. Драбини повинні мати ухил не більше 40 0.

Поверхня підлог виробничих приміщень зручна для очищення , горизонтальна і рівна , без порогів і виступів , неслизька і міцна.

Площа вікон складає 60 % площі зовнішніх стін. Для огляду за вікнами забезпечується вільний доступ до плетінь на різних рівнях.

На щитах і пультах керування електропечей встановлені сигнальні лампи ,що вказують при вмиканні напруги на нагрівальні елементи печі або відключенні її. Вмикання електропечей під напругою для просушки або плавлення металу робиться після ретельного технічного огляду черговим електромонтером кваліфікації не нижче 3 групи .Кріплення електродів надійне , а трубопроводи охолоджуючої системи знаходяться в справному стані.

Вмикання і вимикання напруги під час плавлення робиться тільки плавильником або по його розпорядженню іншим працюючим з піччю і тільки за допомогою штурвалів ,ручок і кнопок ,виведених на лицьову сторону щита або пульта керування.

Установка електродів ,огляд печі й інші роботи, зв'язані з безпосереднім зіткненням з електродами,а також заміна заслінок робляться тільки при відключеній напрузі.

На заливальних ділянках кабіни мостових кранів закритого типу з пристроєм ефективної вентиляції.

Сталеливарні ковші заповнюються металом не більше ніж на 7/8 їхньої внутрішньої висоти. Щораз перед заливанням металу ковші оглядаються майстром для перевірки справності усіх їх частин. Перед наповненням металом ковші добре просушені і підігріті.

Вид ізоляції машин відповідно вимогам ГОСТ 12.1.009-76 “Електробезпека. Терміни і визначення.” Номінальна напруга що використовується у цеху 1000 В , опір R знаходиться у межах від 4 до 0,5 Ом.

Засоби індивідуального захисту відповідно ГОСТ 12.3.027-92 “Вимоги техніки безпеки “ , ГОСТ 12.2.0460-90 “Обладнання технологічне для сталеливарного виробництва.”

Кольорове рішення всього обладнання ,окремих його елементів виконуємо з врахуванням кольорового оздоблення обладнання та вимог охорони праці, виділення небезпечних зон та використання кольорів безпеки виконаних з урахуванням вимог ГОСТ 12.4.026-76 “Кольори сигнальні та знаки безпеки”. Основні принципи вибухобезпеки розроблені відповідно ГОСТ 12.1.010-76 “Взрывобезопасность. Общие требования”. Предпринята герметизація робочого устаткування, підтримка складу та параметрів середовища, регламентація вогневих робіт.