Адаптировано из 3-го издания Энциклопедии по охране труда и технике безопасности.
Благодарности: Описание операций стана горячей и холодной прокатки используется с разрешения Американского института чугуна и стали.
Горячие слябы стали превращаются в длинные рулоны тонких листов на непрерывных станах горячей прокатки. Эти рулоны могут быть отправлены клиентам или могут быть очищены и подвергнуты холодной прокатке для производства продукции. См. рисунок 1 для поточной линии процессов.
Рис. 1. Поточная линия горяче- и холоднокатаного листового проката.
Непрерывная горячая прокатка
Непрерывный стан горячей прокатки может иметь конвейер длиной в несколько тысяч футов. Стальной сляб выходит из печи для повторного нагрева слябов на начало конвейера. Поверхностная окалина удаляется с нагретого сляба, который затем становится тоньше и длиннее, поскольку его сдавливают горизонтальными валками на каждом стане, обычно называемыми черновыми клетями. Вертикальные валики по краям помогают контролировать ширину. Затем сталь поступает в чистовые клети для окончательного обжатия, перемещаясь со скоростью до 80 километров в час по мере того, как она пересекает охлаждающий стол и сматывается в рулоны.
Горячекатаный листовой прокат обычно очищают или травят в ванне с серной или соляной кислотой для удаления поверхностного оксида (окалины), образовавшегося во время горячей прокатки. Современный травильный аппарат работает непрерывно. Когда один рулон стали почти очищен, его конец обрезается под прямым углом и приваривается к началу нового рулона. В травильном аппарате дрессировочная мельница помогает разбить окалину до того, как лист попадет в секцию травления или очистки линии.
Аккумулятор расположен под травильными баками с резиновым покрытием, ополаскивателями и сушилками. Лист, накопленный в этой системе, подается в травильные ванны, когда входной конец линии останавливается для сварки нового рулона. Таким образом, можно непрерывно чистить лист со скоростью 360 м (1,200 футов) в минуту. Небольшая петлевая система на нагнетательном конце линии обеспечивает непрерывную работу линии во время перерывов на намотку.
Холодная прокатка
Рулоны очищенной горячекатаной листовой стали можно подвергнуть холодной прокатке, чтобы сделать изделие тоньше и ровнее. Этот процесс придает стали более высокое отношение прочности к весу, чем можно получить на горячем стане. Современный пятиклетевой стан-тандем холодной прокатки может принимать лист толщиной около 1/10 дюйма (0.25 см) и длиной 3/4 мили (1.2 км); Через 2 минуты этот лист будет раскатан до толщины 0.03 дюйма (75 мм) и длины более 2 миль (3.2 км).
Процесс холодной прокатки закаляет листовую сталь, поэтому ее обычно необходимо нагревать в печи для отжига, чтобы сделать ее более пластичной. Рулоны холоднокатаного листа укладываются на основу. Над штабелями накладывают крышки для контроля за отжигом, а затем на закрытые штабели опускают печь. Нагрев и повторное охлаждение листовой стали может занять 5-6 дней.
После размягчения стали в процессе отжига используется дрессировочная мельница, чтобы придать стали желаемую плоскостность, металлургические свойства и чистоту поверхности. Продукт может поставляться потребителям в рулонах или с последующей боковой обрезкой или обрезкой на куски.
Опасности и их предотвращение
Аварии. Механизация уменьшила количество точек улавливания в машинах, но они все еще существуют, особенно в цехах холодной прокатки и отделочных цехах.
При холодной прокатке существует риск защемления между валками, особенно при попытке очистки в движении; зажимы валков должны быть эффективно защищены, и должен осуществляться строгий контроль, чтобы предотвратить очистку во время движения. Серьезные травмы могут быть вызваны машинами для стрижки, обрезки, обрезки и гильотины, если опасные части не защищены надежно. Эффективная программа блокировки/маркировки необходима для технического обслуживания и ремонта.
Серьезные травмы могут быть получены, особенно при горячей прокатке, если рабочие попытаются пересечь роликовые конвейеры в недопустимых местах; необходимо установить достаточное количество мостов и обеспечить их использование. Петли и плети могут вызвать обширные травмы и ожоги, вплоть до отсечения нижних конечностей; там, где полная механизация не устранила эту опасность, необходимы защитные столбы или другие устройства.
Особое внимание следует обратить на опасность порезов рабочих полосо- и листопрокатных станов. Такие травмы возникают не только из-за тонкого проката, но и из-за металлических лент, используемых на рулонах, которые могут порваться при обращении и представляют серьезную опасность.
Использование больших количеств масел, ингибиторов ржавчины и т. д., которые обычно наносятся распылением, представляет собой еще одну опасность, обычно встречающуюся на листопрокатных станах. Несмотря на принятые защитные меры по локализации распыляемых продуктов, они часто скапливаются на полу и на коммуникационных путях, где могут поскользнуться и упасть. Поэтому в дополнение к регулярной очистке пола следует предусмотреть решетки, абсорбирующие материалы и обувь с нескользкой подошвой.
Даже на автоматизированных работах случаются несчастные случаи при переоборудовании при замене тяжелых катков в клетьях. Хорошее планирование часто позволяет сократить количество требуемых смен валков; важно, чтобы эта работа не выполнялась в цейтноте и чтобы были предоставлены подходящие инструменты.
Автоматизация современных установок сопряжена с многочисленными мелкими поломками, которые зачастую устраняются силами бригады без остановки установки или ее частей. В таких случаях может случиться так, что будут забыты необходимые механические средства защиты, что может привести к тяжелым авариям. Часто пренебрегают пожарной опасностью при ремонте гидравлических систем. Противопожарная защита должна быть спланирована и организована с особой тщательностью на предприятиях, содержащих гидравлическое оборудование.
Щипцы, используемые для захвата горячего материала, могут стучать друг о друга; квадратные гаечные ключи, используемые для перемещения тяжелых прокатных профилей вручную, могут вызвать серьезные травмы головы или верхней части туловища из-за люфта. Все ручные инструменты должны быть хорошо спроектированы, часто проверяться и содержаться в хорошем состоянии. Клещи, используемые на мельницах, должны часто заменять заклепки; бригады по смене валков должны быть снабжены накидными и ударными гайковертами; не следует использовать изогнутые гаечные ключи с открытым зевом. Рабочие должны пройти надлежащую подготовку по использованию всех ручных инструментов. Для всех ручных инструментов должны быть предусмотрены надлежащие условия хранения.
Многие несчастные случаи могут быть вызваны неправильным подъемом и погрузочно-разгрузочными работами, а также дефектами кранов и подъемных механизмов. Все краны и грузоподъемные устройства должны проходить регулярную проверку и проверку; Особая осторожность требуется при хранении и использовании строп. Машинисты кранов и стропальщики должны быть специально отобраны и обучены. Всегда существует риск несчастных случаев на механическом транспорте: локомотивы, вагоны и тележки должны содержаться в хорошем состоянии, и должна применяться понятная система предупреждения и сигнализации; должны быть обеспечены свободные проходы для вилочных погрузчиков и других грузовых автомобилей.
Многие несчастные случаи происходят из-за падений и спотыканий или из-за плохого ухода за полами, из-за плохо уложенного материала, из-за торчащих концов заготовок и перекосов валков и т.д. Опасности могут быть устранены путем надлежащего ухода за всеми поверхностями пола и средствами доступа, четко обозначенными проходами, правильной укладкой материала и регулярной уборкой мусора. Хорошая уборка важна во всех частях завода, включая дворы. По всему растению необходимо поддерживать хороший уровень освещения.
При горячей прокатке летучие окалины могут вызывать ожоги и травмы глаз; брызговики могут эффективно уменьшить выброс накипи и горячей воды. Повреждения глаз могут быть вызваны частицами пыли или хлестанием канатных строп; глаза также могут страдать от бликов.
Средства индивидуальной защиты (СИЗ) имеют большое значение в предотвращении несчастных случаев на прокатных станах. Каски, защитная обувь, гетры, защита рук, перчатки, щитки для глаз и очки должны быть надеты, чтобы соответствовать соответствующему риску. Очень важно обеспечить сотрудничество работников в использовании защитных устройств и ношении защитной одежды. Важное значение имеет обучение, а также эффективная организация предотвращения несчастных случаев, в которой участвуют работники или их представители.
Высокая температура. Уровни лучистого тепла до 1,000 ккал/м2 были измерены в рабочих точках прокатных станов. Заболевания, вызванные тепловым стрессом, вызывают озабоченность, но рабочие на современных фабриках обычно защищены за счет использования кондиционируемых реек. Информацию о профилактике см. в статье «Производство железа и стали».
Шум. Значительный шум возникает во всей зоне прокатки от редуктора валков и правильных машин, от напорных водяных насосов, от ножниц и пил, от сбрасывания готовой продукции в яму и от остановки движений материала металлическими пластинами. Общий уровень рабочих шумов может составлять около 84-90 дБА, пики до 115 дБА и более не являются чем-то необычным. Информацию о профилактике см. в статье «Производство железа и стали».
вибрация. Очистка готовых изделий быстродействующими ударными инструментами может привести к артритическим изменениям локтевых, плечевых, ключичных, дистальных отделов локтевой и лучевой костей, а также к поражению ладьевидной и полулунной костей.
Дефекты суставов в системе кисти и руки могут возникать у рабочих прокатного цеха из-за отдачи и отскока материала, вводимого в зазор между валками.
Вредные газы и пары. При прокатке легированной свинцом стали или использовании отрезных дисков, содержащих свинец, возможно вдыхание токсичных частиц. Поэтому необходимо постоянно контролировать концентрацию свинца на рабочем месте, а работники, подверженные воздействию, должны регулярно проходить медицинский осмотр. Свинец также может вдыхаться пламегасителями и газорезчиками, которые в то же время могут подвергаться воздействию оксидов азота (NOx), хром, никель и оксид железа.
Сварка встык связана с образованием озона, который при вдыхании может вызывать раздражение, аналогичное раздражению из-за NO.x. Обслуживающий персонал шахтных и плавильных печей может подвергаться воздействию вредных газов, состав которых зависит от используемого топлива (доменный газ, коксовый газ, мазут) и обычно включает окись углерода и двуокись серы. Может потребоваться LEV или защита органов дыхания.
Рабочие, смазывающие прокатное оборудование масляным туманом, могут нанести вред здоровью из-за используемых масел и содержащихся в них присадок. При использовании масел или эмульсий для охлаждения и смазывания следует следить за соблюдением пропорций масла и присадок, чтобы исключить не только раздражение слизистых оболочек, но и острый дерматит у подвергающихся воздействию рабочих. См. статью «Промышленные смазочные материалы, жидкости для металлообработки и автомобильные масла» в главе Металлообрабатывающая и металлообрабатывающая промышленность.
Для отделочных операций используется большое количество обезжиривающих средств. Эти агенты испаряются, и их можно вдыхать; их действие не только токсично, но и вызывает ухудшение состояния кожи, которая может обезжириваться при неправильном обращении с растворителями. Необходимо обеспечить LEV и носить перчатки.
Кислоты. Сильные кислоты в травильных цехах вызывают разъедание кожи и слизистых оболочек. Следует использовать соответствующие LEV и СИЗ.
Ионизирующее излучение. Рентгеновские лучи и другое оборудование, излучающее ионизирующее излучение, могут использоваться для измерения и исследования; требуются строгие меры предосторожности в соответствии с местным законодательством.