УСЛОВИЯ ТРУДА ПРИ ПОВЕРХНОСТНОЙ СУШКЕ ФОРМ

УСЛОВИЯ ТРУДА ПРИ ПОВЕРХНОСТНОЙ СУШКЕ ФОРМ

Кандидат медицинских наук Г. М. Шифман, кандидат технических наук М. Ф. Бромлей

Из Всесоюзного научно-чсследовательского института охраны труда ВЦСПС, Москва

Поверхностная сушка форм находит все более широкое применение в литейном производстве. С технологической точки зрения она имеет ряд преимуществ: производственный цикл изготовления отливок сокращается в 1'/г—2 раза, освобождается производственная площадь, занятая сушильными печами, повышается точность литья, резко снижается расход технологического топлива, уменьшается трудоемкость при литье и создается возможность поточной организации производства, что исключается при формовке «по-сухому».

Подобные преимущества поверхностной сушки форм с технологической точки зрения и быстрое внедрение этого способа в литейное производство делали актуальной оценку указанного процесса в гигиеническом отношении.

Для поверхностной сушки форм применяются стационарные или переносные сушила. При этом формы могут подаваться в стационарную камерную сушилку по рольгангам (сушилка проходного типа) и на тележке (тупиковая камера) или переносная сушилка устанавливается на высушиваемую форму.

Используемое для процесса сушки твердое топливо (кокс, антрацит, каменный уголь и т. п.) загружают в генератор, разогрев которого производится посредством подачи воздуха вентилятором (рис. 1) или компрессором (рис. 2). Разбавленные воздухом продукты горения поступают по трубе на поверхность формы. Продолжительность поверхностной сушки — от 20 минут до 1 часа в зависимости от размеров формы. I

Газы, омывая поверхность формы, выходят наружу через отверстия выпоров или через зазор между верхним краем опок и низом генератора. При поверхностной сушке средних форм посредством переносной сушилки (генератора) ее устанавливают краном над поверхностью формы так, чтобы труба, расположенная у низа сушилки, находилась на расстоянии 10 см от поверхности формы, при этом смесь газов и воздуха, омывая поверхность формы, подсушивает ее. Продолжительность процесса поверхностной сушки —5—10 минут в зависимости от размера формы.

В целях изучения процесса поверхностной сушки форм скоростным методом в гигиеническом отношении Всесоюзный научно-исследовательский институт охраны труда ВЦСПС (Москва) провел специальное исследование условий труда в 4 цехах чугунолитейного завода, где были представлены все перечисленные выше виды оборудования для поверхностной сушки форм.

В середине помещения формовочного пролета цеха установлены два генератора для поверхностной сушки крупных форм с загрузкой в них кокса через верхние отверстия. Печи снабжены воздуходувкой для подачи воздуха или сжатый воздух подается в генератор посредством шланга. Формы по рольгангу подаются в камеру печи, открытую снизу, и подвергаются поверхностной сушке при температуре 190—330° в течение 20 минут, после чего форма выдвигается, перемещается к месту назначения и производится тем же путем сушка следующей формы.

В период обследования работали две сушильные печи, расположенные друг от друга на расстоянии 5 м, причем заливку форм в это время не производили с тем, чтобы исключить возможность дополнительного загрязнения воздушной среды окисью углерода, связанного с процессом заливки расплавленного металла.

Пробы воздуха на окись углерода отбирали на участках, прилегающих к печам, на рабочих местах у формовочных машин и с 3 сторон печи, а также в щелях между сушильной камерой и верхней поверхностью формы (из которых происходит поступление горячих газов в помещение) и, наконец, в трубе, подающей продукты сгорания газа в камеру.

Рис. 1. Генератор с подачей воздуха вентилятором.

Рис. 2. Генератор с подачей сжатого воздуха.

Исследования проводили до и после обеденного перерыва, причем после обеденного перерыва производили загрузку кокса в печь и шуровку печи.

На основе наблюдений необходимо было выявить влияние процесса поверхностной сушки форм (который сам по себе может быть источником выделения окиси углерода) на загрязнение воздуха в рабочей зоне формовочного цеха.

Данные, полученные при исследовании загазованности воздушной среды, представлены в табл. 1.

Эти данные показывают, что при поверхностной сушке с избытком воздуха максимальная концентрация окиси углерода в трубе, подающей

Таблица I

Содержание окиси углерода

/ Место исследования До обеденного перерыва После обеденного перерыва

В потоке газов на выходе из щели между печью и формой........ 0,011-0,02 0,49—2,52—18,5

В трубе, подающей продукты сгорания топлива 0,056 2,34

В рабочей зоне на расстоянии 1 м у формовочных машин...... 0,045-0,056 0,2

На расстоянии 4 м у формовочных машин . 0,017 0,11—0,14

С противоположной стороны (3 м от печи) 0,034 0,15

Между печами (на расстоянии 1,5 м от печи) — 0,26

Сбоку печи (2 м в сторону заливки) — 0,13

продукты сгорания, достигала 0,056 мг/л. При этом продукты неполного сгорания газа циркуляционными потоками заносятся на участки формовочного отделения, прилегающие к установкам для поверхностной сушки форм. Здесь обнаружены концентрации окиси углерода до 0,045— 0,056 мг/л.

Исследования, проведенные после шуровки печи и загрузки новой порции кокса (спустя 20 минут после зарядки генератора), показали весьма высокие концентрации окиси углерода как в трубе, подающей продукты сгорания газов в печь (2,34 мг/л), так и в потоке газов на выходе через щели печи (максимальные 2,5—18,5 мг/л).

Это приводит к тому, что при разжиге генератора во время периодической загрузки топлива в генератор и при шуровке наблюдается повышенное загрязнение окисью углерода воздуха рабочей зоны на прилегающих к сушильным установкам участках цеха. Здесь концентрации окиси углерода оказались наиболее высокими и достигали 0,11—0,26 мг/л; при этом резко повышенная концентрация была обнаружена в проходе между печами (0,26 мг/л).

Таким образом, поверхностная сушка форм сопровождается загрязнением воздушной среды окисью углерода, при этом его концентрации находятся в зависимости от режима работы установки, числа работающих установок и полноты сгорания топлива, а также вентиляции цеха.

При исследованиях воздушной среды, проведенных в другом пролете при работе аналогичной установки для поверхностной сушки форм, но с подачей воздуха в печь посредством воздуходувки, были получены кон-

центрации окиси углерода, значительно более низкие, чем при поверхностной сушке с избытком воздуха. Эти концентрации приведены в табл. 2.

Наличие в отдельных пробах незначительных концентраций окиси углерода, обнаруженных в воздухе рабочей зоны на разных расстояниях от сушильной установки, можно объяснить большой кубатурой помещения и сильным разбавлением выделяющихся газов.

Имеющаяся в одном из пролетов завода установка для поверхностной сушки форм несколько отличается от описанных и представляет собой закрываемую дверцей вместительную камеру, в которой устанавливают подаваемые по рельсовому пути тележки с формами. Над

Таблица 2 Содержание окиси углерода

Место исследования > Концентрация

Над печью...... 0, 04—0,028

В щели между печью и верхней поверхностью формы .... 0,21-0,34

На расстоянии 2 м от печи 0,006

На расстоянии 5 м от печи . 0,028

На расстоянии 10 м от печи . 0,017

камерой на площадке находится печь — генератор с воздуходувкой. Поступая по трубе, смесь продуктов горения топлива и воздуха, имеющая ту же температуру, производит непосредственно сушку поверхности форм. Воздуходувка работает на рециркуляцию с повторным использованием продуктов сгорания топлива для поверхностной сушки. Этим можно объяснить поступление в воздух помещения окиси углерода через щели у подъемных дверок, прилегающих к отверстию самой сушильной камеры, где концентрации ее были обнаружены в пределах 0,095—0,49 мг/л, а на площадке, где находится газогенератор, максимальная концентрация окиси углерода составляла 0,045 мг/л. В рабочей зоне на расстоянии 1,5—2 м от сушил максимальная концентрация окиси углерода достигала 0,017 мг/л.

Исследование загазованности воздушной среды окисью углерода при поверхностной сушке переносной сушилкой (с генератором) проведено в другом пролете. Пробы воздуха отбирали как у источников выделения окиси углерода, так и в рабочей зоне (на рабочих местах, в проходах). Полученные при наших исследованиях данные представлены в табл. 3.

Обнаруженные концентрации окиси углерода подтверждают, что стационарная и передвижная установки для поверхностной сушки форм являются источником ее выделения, так как полное сгорание топлива в печи-генераторе не происходит и газы, используемые для поверхностной сушки, содержат окись углерода. Сернистый газ был обнаружен в виде следов (в концентрации 0,0002 мг/л), т. е. ниже предельно допустимой (0,02 мг/л).

Сравнительно небольшие концентрации окиси углерода, обнаруженные в рабочей зоне помещения, можно объяснить теми же моментами, на которые было указано, т. е. большой кубатурой помещения и сильным разбавлением выделяющихся газов.

В холодный период года при закрытых створках фонаря могут создаться условия для загрязнения окисью углерода рабочей зоны в более повышенных концентрациях, чем это отмечается в летний период.

Определения объемов вентиляционного воздуха, проведенные на переносной установке поверхностной сушки, показали, что количество забираемого вентилятором из помещения и подаваемого в генератор воздуха составляет 500 м3/час (при температуре помещения 15°). Количество окиси углерода, поступающей в цех при средней концентрации в условиях установившегося режима горения, составляло 0,41 кг/час. Для разбавления этого количества окиси углерода до предельно допустимой концентрации 0,03 мг/л необходимо осуществить приток в объеме 13 700—14 000 м3/час.

В периоды, последующие за загрузкой генератора топливом, средние концентрации окиси углерода в выходящем воздухе составляют 2,5 мг/л

Таблица 3

Содержание окиси углерода при поверхностной сушке форм переносной сушилкой

Место исследования Максимальная концентрация

У места расположения рабочего 0—0,02

В пламени при поверхностной сушке формы........ 0,64-0,94

На расстоянии 0,75 м от переносной сушильной печи..... 0,01

В цроходе и у формовочных станков 0,02

Середина помещения..... 0,01

На площадке креповщика Не обнаружено

и отсюда необходимый воздухообмен должен был бы приблизительно составить 83 000 м3/час.

Подобная весьма большая величина потребного воздухообмена показывает, что борьба с повышенным содержанием окиси углерода в воздухе путем общеобменной вентиляции требует даже в периоды нормального процесса горения объемов, примерно в 30 раз превышающих количество подаваемого газа. Когда же процесс горения после загрузки топлива идет недостаточно полно, для разбавления выделяющейся окиси углерода необходим такой воздухообмен, осуществление которого по технико-экономическим соображениям вряд ли возможно и целесообразно.

Кроме того, для подогрева подобного объема вентиляционного воздуха необходимо затратить количество тепла, превышающее вырабатываемое в генераторе сушила в 3—6 раз. Это обстоятельство в значительной мере снижает экономическую эффективность установок поверхностной сушки по сравнению с сушкой в специальных сушильных печах, особенно учитывая, что устройство вентиляции требует больших первоначальных, а в дальнейшем и эксплуатационных затрат.

Устройство местной вытяжной вентиляции также требует значительной затраты электроэнергии и тепла. Так, устройство местной отсасывающей вентиляции в виде вытяжного зонта над стационарной установкой для поверхностной сушки литейных форм требует расхода 30 000 м3/час воздуха.

Однако лишь такой объем местного отсоса может обеспечить гигиенический эффект в отношении удаления продуктов горения и устранения поступления в воздух цеха окиои углерода.

Вместе с тем нельзя не отметить и положительных гигиенических сторон метода поверхностной сушки форм, поскольку сушка производится смесью продуктов сгорания малозольного топлива, вследствие чего на поверхности форм не происходит оседания пыли. Кроме того, глубина подсушенного слоя не превышает 20—25 мм. Оба эти обстоятельства способствуют уменьшению пылеобразования при последующих процессах сборки форм на участках формовки и, что особенно важно, при процес-

Рис. 3. Схема установки для поверхностной сушки форм.

а—генератор; б—экономайзер; в—вентилятор; г—второй вентилятор.

сах выбивки опок и транспортировки оборотной земли, поскольку последняя в значительной мере сохраняет влагу.

Учитывая все изложенное, можно сделать следующие выводы: 1. Исследованиями подтверждено, что процесс поверхностной сушки форм горячими газами с подводом сжатого воздуха или подачей его вентилятором является источником непрерывного выделения значительных количеств окиси углерода в воздух помещений, ухудшая условия труда формовщиков.

0 Отводу воздуха 500°Лодвод_ газоб

УПодвод Гвоздим ) Отвод , ' Тазов ' '50

-/ооо -Г

Рис. 4. Схема трубчатого воздухоподогревателя.

2. Эксплуатация установок поверхностной сушки требует не только» обеспечения полноты сгорания топлива, но и оборудования помещений достаточно мощной приточной и вытяжной вентиляцией для разбавления окиси углерода до предельно допустимой концентрации. При этом расход тепла на нужды вентиляции в несколько раз превышает теплопроизводи-тельность установки для поверхностной сушки. Устройство подобной вентиляции требует весьма значительных первоначальных и эксплуатационных расходов.

3. Рациональное ведение технологического процесса поверхностной сушки должно сопровождаться одновременным решением вопросов охраны труда на участках, где такая сушка производится. Только в этом случае оно будет правильным и полноценным.

4. Коренное оздоровление условий труда при поверхностной сушке литейных форм может быть достигнуто лишь при создании такой техно-

Рис. 5. Конструктивное выполнение установки для поверхностной сушки форм, /—генератор; 2—воздухоподогреватель; 3—соединительный воздуховод; 4—воздуховод; 5—вентилятор, отсасывающий газы; 6—вытяжной воздуховод; 7—приточный вентилятор; 8— нагнетательный воздуховод; 9—боковые трубы; 10—воздухораспределительная плита; //—поверхность опоки.

логии процесса, которая полностью исключала бы загрязнение воздуха помещения окисью углерода.

В целях оздоровления условий труда при поверхностной сушке форм может быть рекомендовано применение принципа беспламенного горения и сушки горячим воздухом, а также использование инфракрасных лучей для поверхностной сушки литейных форм. В этом направлении должна быть проведена специальная исследовательская работа.

В случае применения стационарных установок для поверхностной сушки оздоровление условий труда может быть достигнуто путем использования воздуха, подогретого до 300—350° (обычная наибольшая температура сушки). В схеме установки в этом случае должны быть предусмотрены (рис. 3): генератор (печь) обычного типа, применяемого в установках (а); газовоздушный подогреватель (экономайзер) для подогрева воздуха, забираемого из цеха, продуктами сгорания топлива (б); вентилятор, обеспечивающий просасывание воздуха, необходимого для нормального горения кокса в генераторе (в); второй вентилятор, забирающий воздух из цеха и пропускающий его через газовоздушный подогреватель (г).

При такой схеме может быть полностью исключено загрязнение воздушной среды цеха окисью углерода, ввиду того что продукты горения отводятся в атмосферу. Кроме того, при использовании противотока можно резко снизить потери тепла с отходящими газами, так как температуру их можно довести до 150—160° вместо обычных 300—350° (рис. 4). Начальную температуру газов, поступающих из печи-генератора, можно принять за 500°, в соответствии с чем уменьшается степень разбавления продуктов горения воздухом и одновременно размеры газоог-водящих устройств.

Подробные расчеты и технические условия на проектирование воздухонагревателя для поверхностной сушки форм изложены в листовке Научно-исследовательского института охраны труда ВЦСПС '. Эскиз конструктивного выполнения установки и воздухоподогревателя приводится на рис. 5. В этой установке по короткому соединительному воздуховоду смесь газов с воздухом подсасывается в воздухоподогреватель, проходит в пространство между трубками, совершая поворот на 180°, по воздуховоду 4 засасывается вентилятором 5 и выводится за пределы цеха через воздуховод 6. Подогреваемый воздух забирается вентилятором 7 из цеха и по воздуховоду 8 нагнетается в воздухоподогреватель. Пройдя по трубкам воздухоподогревателя, воздух, нагретый до 350°, выходит через две боковые трубы 9 и поступает в каналы воздухораспределительной плиты 10, выходя над поверхностью опоки 11, омывает ее и выходит в цех. Боковые трубы 9 имеют подвижное соединение, вследствие чего может производиться сушка форм разной высоты.

Рекомендуемая Всесоюзным научно-исследовательским институтом охраны труда ВЦСПС установка для поверхностной сушки литейных форм горячим воздухом позволяет полностью исключить выделение окиси углерода в воздушную среду производственного участка и тем самым и всего помещения цеха, где производятся другие работы, не связанные с выделением окиси углерода.

Поступила 26/VIII 1954 г.

-й- -й- -А-

1 Поверхностная сушка литейных форм. Составлено кандидатом технических наук М. Ф. Бромлеем, М., Машгиз, 1954.