PDF《铸造车间安全基本原则》

铸造车间安全基本原则 它可以救你的命 感应电炉安全手册 应达感应电炉集团公司编写 Bulletin M2531 美国新泽西州 Rancocas 版本 7/22/03 安全培训的必要性 与熔融金属打交道从来就是一项极具危险性的工作.

在过去,燃烧炉产生的热、燥声和烟气总提醒着铸造 工们要注意熔炼车间所具有的危险性. 而今, 高效感应电炉工作条件的改善使铸造车间已变得较前更凉快、 清洁,总的来说,已变成为危险性较少的地方,但仍然未能消除熔融金属所固有的危险.本手册以及下述 的 Inductotherm 铸造车间安全计划 旨在使所有铸造工们了解金属熔融时必须始终采取的安全预防措施. Inductotherm 铸造车间安全计 感应电炉使今天的铸造车间比历史上任何时期更安全, 生产率更高. 与感应电炉有关的事故也难得发生了. 但令人悲哀的是,许多发生的死伤事故,只要采取常识性的安全预防措施本来是可以避免的.

1 为此,Inductotherm 公司制定了 Inductotherm 铸造车间安全计划 ,并免费向所有铸造工提供,不管他们 是否装备 Inductotherm 设备. 安全计划一览 Inductotherm 铸造车间安全计划 由四个部分构成: 1) 本安全培训手册 2) 与安全有关的公告和文章 3)

图表说明熔炼车间各种危险性的录象磁带 4) 课堂上进行的安全培训幻灯片讲座 我们应达公司要求每一位铸造车间雇员,都了解与熔炼金属相关的各种危险.此项铸造车间安全培训计划 是我们努力实现这目标的一个方面工作. 目录 安全计划简介

1 使用感应电炉的铸造车间的危险性

2 感应电炉的类型

3 熔融金属的飞溅

4 个人防护装置

7 维护耐火炉衬的安全

11 溢流槽

12 炉子的搭桥

17 接地/泄漏探测系统

19 电气安全

21 被夹住的危险

22 共享安全带来的好处

25 了解感应电炉铸造车间的危险性 只要查阅一下铸造车间使用感应电炉的记录就可以发现,几乎每一次事故中发生的死、伤事件,只要能采 取基本的安全预防措施,都是可避免的.大部分熔炼车间规定的安全预防措施,如佩带眼镜防护用具和穿 着防燃工作服,都是简单的常识性要求.其它的安全措施,如懂得如何处理搭桥紧急事件,则需要感应熔 炼工艺知识. 本手册将帮助你更好地理解并处理各铸造车间中出现的日常性危险以及将来你可能会碰到的诸多危急情 况. 事故调查报告表明,大部分铸造车间的事故均因下列的其中一个而发生: ? 熔炼时加入了湿或潮湿金属,导致水/金属爆炸. ? 操作人员的温控、取样或添加合金化合物的技术不佳,导致金属飞溅. ? 熔池中掉进大块炉料,导致金属飞溅. ? 装料不当,导致搭桥. ? 未站在安全线后,导致被夹住. ? 与导电体、过载安全联锁开关碰触,或与不完全放电的电容器碰触,导致电击和电致死. 本手册将重点说明,在保护你自己和你的同事免受这些危险和其它危险方面,你能做些什么事. 感应熔炼 燃烧炉和感应电炉是以完全不同的方式产生热量. 在燃烧炉中,通过燃烧燃料例如焦碳燃油或天然气而产生热量.燃烧燃料使炉子内部温度高于装在炉 内炉料熔点温度.这样就加热了炉料的表面,使炉料熔化. 感应电炉不用燃烧将很清洁地产生热量.来自感应电源的交流电流入电炉,通到一个用空心铜管制成 的线圈,这样就形成了一电磁场,该电磁场穿过耐火材料与炉内导电的金属炉料耦合.这样感应产生 了电流,电流流入金属炉料它自己本身内部,产生热量,使金属快速熔化.采用感应方式,你直接加 热炉料而不是直接加热炉子(尽管炉子表面可能变得有足够高的温度,存在灼伤危险) 感应线圈 金属料 耐火炉衬 本图说明感应线圈(如铜色外圈所示)中按一个方向流动的电流会在线圈中央的金属料中感应产生一 相反方向流动的电流.此电流将加热金属并导致其熔融.

2 感应电炉有两种类型 感应电炉的基本类型有两种:无芯感应电炉和有芯感应电炉.金属通常在无芯感应电炉中熔化,并可将其 转入有芯感应电炉进行保温和配送. 许多熔炼车间也供用无芯感应电炉保温, 如Inductotherm的Mini-HeelTM 炉.将无芯感应保温炉可完全倒空,提供了合金成分的灵活性. 无芯感应电炉 如其名称所示,无芯感应电炉不具有象下面所说的有芯感应电炉那样的铁芯.取而代之的是整个熔池起到 感应加热区的作用.铜线圈围绕在炉内整个长度上的一层耐火材料上.让强大的电流通过此线圈,就产生 一磁场它能穿透耐火材料,并快速熔化炉内的金属炉料.铜线圈因有冷却水流过它而不会熔化. 无芯感应电炉的尺寸范围从仅可存放几盎司金属的炉子到能保存

70 吨金属的巨型炉. 铜线圈 有芯感应电炉 在有芯感应电炉中,其感应加热产生在 熔沟 中,它位于主熔池底部相对较小又窄的部位.熔沟围绕着 一个迭片铁芯和感应器组件.当熔沟里装入熔融金属时由铁芯和线圈形成的电路就告成. 一旦熔沟里加入了熔融金属,就可向铜线圈通电.这就在熔沟里产生了强烈的电磁场,使电流流过熔沟里 的熔融金属并对其进一步加热.离开熔沟的更热的金属会向上扩散循环,使整个熔池温度上升. 铸造车间一般使用有芯感应电炉来保温和配送熔融金属.在轮班之间以及整个周末期间需保存 剩余 的 熔融金属,这就意味着有芯感应电炉只有换炉衬时才会倒空. 有芯感应电炉能存放高达

5000 吨的金属. 熔沟 感应器

3 熔融金属的飞溅: 最明显的铸造车间的危险 湿的炉料是所有铸造车间的一个严重的安全危险隐患. 当熔融金属与任何水、 潮气或含有液体物料接触时, 水立刻会变成蒸汽,膨胀到其原有体积

1600 倍,并产生强烈的爆炸.此种情况的发生并无预兆,它会把 熔融金属以及可能是高温的固体物抛出感应电炉,使工人、感应电炉本身及其附近的厂房与设备处于危险 中. 水/金属爆炸可发生在任何一种炉中.但是,它对感应电炉的副作用更为严重,包括会发生连带爆炸的可能 性―这是因受损冷却系统中的液体与熔池中的熔融金属接触而引发的. (见下面的冷却系统说明) 发生水/金属爆炸也不一定需要感应电炉中有熔融金属, 如装有水的密封桶或容器被加进空的但却是很热的 感应电炉中,一样会发生爆炸.在此情况下,爆炸力会将新装入的炉料弹出,很可能一样会损坏耐火炉衬. 令人震惊的图象取自一次实际的感应电炉喷发录象带,可能因湿的碎片掉进感应电炉所致. 水/金属爆炸具有的强烈性和不可预测性,使熔炼车间的工人们必须穿戴安全防护服.此防护服可防止发生 损伤外貌、失去行为能力的烧伤以及致命的烧伤.防护服的详情提供在第

7 页到第

10 页. 感应电炉的冷却 对那些不熟悉感应电炉熔炼的人讲,对高温感应电炉需装配冷却系统,该冷却系统使循环水通过载有数千 安培电流的导电体,感到似乎不寻常.但是,若无连续冷却,感应电炉就不能运行.任何妨碍感应电炉正 常冷却的事件,都会很快地导致线圈损坏,且可能导致灾难性爆炸. 产生电磁场的感应电炉线圈设计成不能受热.虽然有一些热从熔池经炉衬传导给线圈,但线圈上的大部分 热负荷是由流过线圈的电流所致的.这就要连续地对其进行冷却,这样不仅能增加其电效率,而且还可防 止线圈融化. 一般情况下,冷却系统包括了线圈本身,线圈由空心铜管组成,冷却水就在空心铜管内流动.水吸收了由 电流产生的热以及经耐火炉衬传导出的热,并携带了这些热量进入换热器以排除热量. 如有电气或机械故障损坏了循环水泵,危险的热量集聚就会导致线圈绝缘损坏,线圈严重打火和水泄漏. 于是,这些情况会在几分钟内导致一场大爆炸事故.因此,感应电炉应有备用冷却系统,如电池供电或发 电机供电的水泵,或在日常用泵发生故障时能连接到市政自来水管的连接接头. 厚壁铜管 冷却水

4 消灭湿的碎片料 在铸造车间,大部分炉料都源自碎片料,湿的炉料当然成为最受注意的焦点.一些铸造车间为减少水/金属 爆炸的可能性,将碎片料预先至少存放一天,然后,再仔细地检查包装和容器上有无任何残存湿气.但今 天日益增多的铸造车间所采用的更可靠的解决方法是,使用配备炉料干燥器或预热器的遥控装料系统. 遥控加料系统能使操作人员安全地从感应电炉返回, 或在加料时站在保护屏后面. 在将碎片料投入熔池前, 干燥器和预热器能最大限度地去除其中的水和湿气. (见下框. ) 装料和预热系统克服飞溅 许多严重的铸造车间事故就发生在加炉料时,当时正好有铸造工走近熔池.因投入大片碎片料而引起的飞 溅以及因湿的或潮湿的碎片料引起水/金属爆炸而造成的飞溅, 都可通过使用干燥和预热系统以及远程控制 装料系统而减少.但是,这些系统不能除去被封装的液体,例如铁罐中的油.这些材料必须在使用前加以 粉碎. 干燥/预热系统使碎片料经过用燃油或燃气作为燃料的火烟道,对碎片料加热,最大限度地减少会引起水/ 金属爆炸的水气. 这些系统也能烧去尘污和油, 产生更清洁的炉料并减少感应电炉熔融碎片料所需的能量. 采用燃气或燃油的炉料干燥器和预热系统,在炉料被投入感应电炉前能将其表面的水气烘干.

5 当用旋转输送机或其它自动化系统为炉子加料时,操作人员就可安全地呆在保护屏的背面或后面. 加料系统包括皮带和振动式输送机、装料桶和溜槽.由于允许远程向感应电炉装炉料,使铸造操作工能呆 在安全距离处或保护屏后面,这就极大地提高了安全性.同样,加料系统也减少了因重质炉料碰击炉衬而 造成的炉衬损坏. 干燥和预热系统以及远程加料系统的使用,极大地减少了加炉料作业有关的事故. 密封容器 容易被忽视的危险是看上去已被密封的容器和两端都被切断封闭的管段.显然,装有易燃液体或它们的烟 雾的容器会早在碎片料本身熔化前就发生爆炸.预热密封料不能防止此危险的发生.事实上,密封容器在 预热系统内发生爆炸的这种危险是存在的.操作人员的警惕性是它唯一的防范措施.决不应让密封料进入 感应电炉或预热器.废管料的切断段和显然是空的密封容器看来似乎不怎么具有危险性,但实际上它们具 有同样的危险性.即使它们不装有可燃液体,其内含的空气在遇到热时会迅速膨胀.在极端情况下,压力 聚集足以能胀破容器壁体或从切断的封闭管端逸出.如发生此种情况,强烈排出的气体会将热的碎片料推 压出感应电炉或将击碎成炉衬,造成损坏. 其它危险 冷料或冷工具以及冷的易碎材料,对感应电炉及其操作人员会造成特别的危险,因为它们可能含有一薄层 表面水气或吸收的水气.如与熔池接触,水气会变成蒸汽,造成喷射或飞溅.穿戴适当的防护服和脸、眼 保护用具通常可保护操作人员的安全.对冷料和工具进行预热能防止许多飞溅伤害.

6 在黑色金属铸造车间里,最大的飞溅危险发生在接近熔炼的最后时刻,这时,铸造工要在熔融液中添加铁 合金或将工具插进熔融液中.而这些铁合金材料可能已吸收了周围环境中的水气.取样勺和扒渣耙上也会 凝结一薄层水气. 应遵照生产厂有关存放合金材料和预热工具的操作规程要求, 最大限度地减少水气积聚, 减少飞溅的危险. 如工人们不给予妥善保护即使在正常浇注时,火星也会点燃可燃的衣着,或严重伤及眼睛. 在有色金属铸造车间里,当将锭料加入熔融金属中时,由于其表面的凝结物与熔融金属接触而伴有喷射或 飞溅现象发生.比较理想的是,只应将锭料放置在空炉中或放置在结实的回炉料的上面.添加到熔池中的 锭料应加以预热,或使用远程加料系统将其加入. 既然,不能强求户外空气中完全没有水气,因此总存在水凝结和飞溅的可能.水气凝结和吸收在两次熔炼 间易随时间增加而增加.因此,最大的飞溅危险很可能发生在工作周或工作日的一开始,或在感应电炉已 停止工作进行维护之后.在这些启动阶段, 应让初始熔炼进行更多的时间,这有助于减少潜在是飞溅危险. 离心铸造废料卷 将离心铸造废料卷加入感应电炉时,需采取专门措施步骤.较为理想的是,此类废料不应在感应电炉中熔 融.其危险性出于这种可能性:即废料卷可能含有一韧性的内芯外包一层脆性的外层.不同的膨胀率可使 表面材料爆炸性地与卷料分开,损坏设备,伤及人员.如废料卷是可熔融的,则................