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铸造车间设计与生产安全

文档作者: 刘小龙 余博        文档来源: 中国汽车工业工程有限公司
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更新时间: 2021年04月07日
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研讨园地l Field of Discussion 铸造车间设计与生产安全 中国汽车工业工程有限公司口刘小龙余博 摘要安全生产事关重大,铸造行业危险源较多,怎样才能有效避免铸造安全事故, 车间设计环节非常重要。本文作者从铸造工程设计的角度,详细描述了铸造车间生产过程中 的主要危险源,针对这些危险源提出了在铸造车间设计时如何进行预防,确保生产安全。 关键词 铸造车间 事故 车间设计 安全生产 危险源 人身伤害 机械伤害 防 止 危险 1 概述 “8.1 2”天津特别重大火灾爆炸事故炸醒了 人们对安全生产的忽视。安全生产受到广泛重 视 铸造行业虽不比危化品行业危险程度高,但 也发生了不少危险事故.如何有效避免这些安全 事故。牵涉到很多方面。但工程设计这一环节非 常重要。下面笔者结合工作实践,谈谈铸造车间 设计与生产安全 铸造车间设计应充分考虑铸造生产过程中可 能产生的不安全因素和影响职工健康的因素。认 真贯彻执行国家有关职业安全和职业卫生方面的 政策法规.切实做到职业安全卫生工程与主体工 程同时设计、同时施工、同时投产。对影响职工 安全卫生的有害因素.车间设计中应采取综合治 理防范措施。改善工人工作劳动卫生条件。做到 有针对性、经济性和实用性。保证工厂安全生产 和职工的身心健康.达到国家或地方规定的劳动 卫生安全标准。 2 铸造车间生产主要危险源 何谓危险源?危险源是指可能导致人员伤害 或疾病、物质财产损失、工作环境破坏或这些情 况组合的根源或状态因素。按照工业生产作业过 程的危险源分类.一般铸造车间生产的危险源主 要为化学品类、特种设备类、电气类等。其危险 发生时产生的危害、危险源点和产生危险的工序 见表1 表1 一般铸造车间主要危险源和危险 序号 危险(风险) 危 险源 工序/设备 铁水飞溅、铁水包溢出铁水 出铁、铁水转运、球化、扒渣、浇注等 砂箱跑火、浇注溢流 合箱浇注 热熔胶泄漏、醇基涂料泄露 组芯、砂芯浸涂 1 烫伤 开箱落砂捡取浇冒口、废砂芯 铸件落砂 铸件焊补炉、时效炉、烘干炉上下料, 铸件焊补 砂芯表干炉进出料 、 时效处理及表 面处理 ,砂芯烘 干 电磁辐射、强光辐射 电炉熔炼、冲天炉熔炼 热辐射 熔炼、浇注、燃气发生炉、热芯机、表干炉、 2 人身伤害 焊补炉 时效炉等热源 浇包底漏、漏炉 熔炼、铁水转运、球化、扒渣等 砂轮片破碎、飞逸 试样制备、铸件清理磨削等 1 7 Field of D SCUSS on}研讨园地I 机 表1 (续) 械 T 序号 危险(风险) 危险源 工序/设备 业 铁屑飞溅 、钢标 丸飞溅 试样制备、铸件清理磨削、抛丸等 准 2 人身伤害 砂芯、原辅材料、铸件存放时砸伤和挤伤等 砂芯、原辅材料、铸件的缓存和转运 化 醇基涂料使用不当 砂芯浸涂 、铸件喷涂 与 质 运动设备防护罩不到位、安全防护装置失效 量 3 机械伤害 急停开关失效、 电气联锁失灵 造型线、砂处理、制芯、清理等机械化 运动设备 机械运动卷入、碰伤、挤伤等伤害 变压器、高低压配电装置、电气设备、电动 4 触电 机械及输电线路等缺少保护 变电所及配电室、电控柜等 踩 雷电浸入供电系统或电气设备. 防雷失效 变电所及配电室、电控柜等 ∞ 一 二氧化硫、一氧化碳排放 冲天炉熔炼、浇注段、热芯机等 躲 氩气瓶 、氮气瓶泄漏 炉前分析、制氧站等 三乙胺 三乙胺集中供应 、三 乙胺尾气处理 、冷芯机 、 、一 树脂 、甲醛泄漏和挥发 热芯机等 0 有机气体、烟尘、漆雾,涂料挥发 砂芯浸涂、砂芯烘干、 喷脱模剂、 中毒、窒息、 喷铸型涂料铸件喷漆、表面处理等 5 诱发职业 病 熔炼工部烟尘 炉前 出铁 、铁水转运 、孕育 、球化 、修炉 、 筑炉、辅料加料等 砂处理工部粉尘 旧砂 回收输 送及冷却 、新砂烘干及发送 、 废砂输送、辅料输送等 造型工部粉尘及烟尘 浇注段及冷却段 清理工部粉尘及烟尘 二次落砂 、振击除芯、磨削 、抛丸 、 喷漆烘干、细清隔间打磨等 天然气泄漏 燃气发生炉 、表干炉 、焊补炉 、时效炉 、 、回火 烘干炉窑等用气设备或管道 有机气体 喷铸型材料 、喷漆 、铸件表面处理 、煤粉及 、溶剂、漆雾,及粉料仓库等 其他辅料存储等 三乙胺、油类、树脂泄露和挥发 三乙胺集中供应、冷芯机、液压泵站等 6 火灾及爆炸 压缩空气罐、氧气罐、氮气罐等压力容器超 期、超压运行、泄漏等 炉前分析、空压站、制氧站等 氧气、天然气管道静电聚集 车间氧气、天然气管道 炉内爆燃,铁液遇冷、遇水,炉前坑,地面积水 铁水熔炼、出铁、扒渣、测温、转运等 电缆、电气设备等短路或过载起火 变配电所、动力柜、控制柜等 建筑物、设备、天然气储罐接地不良遭雷击 建筑物、设备、天然气存储等 叉车 铁水、回炉料、原辅材料、废砂、除尘器灰斗 等的转运 7 车辆伤害 货车、翻斗车等 铁料配送、原辅材料配送、磁选废铁转运、 废砂输送等 电磁噪声 电炉熔炼等 空气动力噪声 各类风机、风道、管道中的气流的流动、 8 噪声振动 扩容、节流、排气、漏气等 机械振动噪声 振动落砂机 、振动输送槽 、振动击 芯机 、 风镐、磨削机、砂轮机、发电机等 研讨园地I Field of Discussion 表1 (完) 序号 危险(风险) 危 险源 工序/设备 选9 起重伤害 型不 当、操纵控制系统失灵 、安全防护装置 熔化 、损 坏 造型 、制芯 、砂处理 、清理各类起重机 、失效或违章操作等 操作平台,登高扶梯及坑、池、孔洞等防护 不当 10 高处坠落 、 临空部位 平 台、走廊 、梯子 、栏杆 、盖板 、 、吊物伤人 楼梯 、走廊及 检修 吊装 口等栏杆盖 围护等安全构件 板设施不完善 高处小型零部件、各类工具不慎地跌落 11 淹溺 冷却水循环水池 、消防水 池 、生活水池等深度 加压水泵房 、大于 2 循环水泵房 等公用站房 m 的水池防护不到位 3 铸造车间安全设计 (11首先杜绝危险的发生— — 消除危险源 铸造车间中的危险源很多.车间设计时首先 必须想办法消除这些危险源。比如:退火炉中用 电代替燃气,避免燃气泄露爆炸;减少大量存储 煤粉或采用混合粉,防止煤粉自燃或爆炸:清理 系统中用压缩空气或液压系统代替电力系统。避 免发生电气事故:造型线中用液压系统代替压缩 空气系统。避免压力容器、管路破裂造成冲击波 损害:电炉中用水乙二醇或不饱和脂肪酸代替可 燃性液压油,防止发生火灾。 (2)其次是减少危险的发生— — 限制能量或 危险物质 铸造车间设计时有些危险源是不可消除的. 因此.如何减少危险的发生是铸造车间安全设计 的关键。下面从多方面进行描述如何避免针对表 1的危险源 1)总图运输及建构筑物安全 厂区总体布局要充分考虑各车间之间的安全 距离.设计严格遵守防火、卫生等安全规范和标 准,例如:各车间外设运输与消防环形通道;厂 区内人货分流且人流和物流通道宽畅:厂区道路 转弯半径和道路交叉处的会车视距满足安全行车 要求;消防车通道的宽度不小于3.5m;道路上 空的管架、栈桥等净空高度不小于5m等.以减 少车辆伤害 将铸造车间设置在常年主导风向的下风侧. 以避免对其他车间的二次污染.重污染的工部做 到相对集中,并设置集中污染治理设备,同时要 尽量远离无污染、清洁的工部与车间。 库房(区)周围留出15m 的安全地带,防 止火灾 2)工艺设计安全措施 车间布置根据物流的合理流向.保证其能顺 畅运行,互不交叉、干扰,并尽可能缩短铁水、 砂箱、铸件等大宗物料的运输距离.以减少车辆 和机械伤害。 车间地面设置宽度大于1.5m 的人行安全通 道:地轨平车等移动车辆与建、构筑物之间设有 0_8m 以上的安全距离:各种设备与建、构筑物 之间留有满足生产检修需要的安全距离.减少设 备对生产工人的人身伤害 电炉、铁液浇注等热源上方设有天窗或屋 面通风器。热源周围的建、构筑物考虑高温影 响,采取相应的隔热防护措施,减少热辐射对 人身伤害 起重机底部与平台顶面距离设计要超过2m FieId of Discussion l研讨园地I 豳 豳 霞 机 净空。减少高空坠落危害。 电炉和冲天炉不会因缺水烧坏或发生爆炸,保障 械 工 熔炼炉前的出铁坑采取防止积水的措施。按 工人生命安全。 业 标 防水要求设计施工,其内表砌筑防护材料。且干 造型线设钻气眼机,压力容器上安装安全 准 化 煤后使用。铁液吊运通道中不设置设备和构筑 阀、破裂片等,防止容器内部能量蓄积,引起 与 质 物.铁液吊运通道与浇注区及其附近的地表与地 爆炸。 量 下 , 不设置水管、电缆等管线,减少高温铁液遇 在有爆炸危险的建筑物上设置泄压窗,防止 水引起的爆炸危害。 爆炸摧毁建筑物。 3)电气安全 5)防机械伤害 躁 利用各车间屋面压型钢板及女儿墙上明敷避 首先采用先进的生产工艺和选用优良的生产 T _ 雷带做防雷接闪器。利用车间结构钢柱或钢筋做 设备躲 ,达到尽量采用机械自动操作和尽量减少手 防雷接地引下线。利用结构基础内钢筋做接地 工作业的目的。减少机械伤害和降低尘毒的危险 0— 极 ,接地电阻不大于 1Q,避免触电危险。 程度。例如 :铸造车间造型工部采用自动浇注机 所有平时不带电的供用电设备金属外壳、 浇注:落砂后的铸件采用鳞板输送机输送至清理 所有进出厂房的金属管道及建筑物的金属结构 工部:清理工部铸件进出打磨工位采用辊道输 等做总等电位接地,卫生问等潮湿的场所需做 送;采用机器人打磨清理等。 口冉 , r ^ ^L 、 一』t J— 1 -.1 , 、- r .L几 、月曷^LL . 上n J 』^ — U+ 中工一 ^ —山A ÷ , * - t ’L-L DJLID r 静电接地,保护接地与防雷接地共用接地极, 联合接地电阻不大于10。危险及潮湿场所的电 气线路设置漏电保护开关.电缆及架空线路在 引入建筑物处作重复接地。防止漏电时产生触 电或火灾 4)防火防爆 易燃易爆场所例如煤粉库、三乙胺发送问 等,加强通风,降低可燃性气体浓度;这些场合 使用的电气设备,如开关、照明灯具等,均采用 电气整体防爆:天然气阀门处均设置可燃气体泄 漏报警装置。防止爆炸。 车间内火灾危险性较大的房间.如浸油变压 器室等。均采用防火墙与车间其他区域分开。火 灾等级属甲类的房间。应布置在远离明火的场 所。防止火灾。 厂区应设高位水箱.作为电炉和冲天炉应急 冷却循环水的水源。满足在意外断电情况下保证 带轮等安装防护装置.防止发生绞伤安全事故和 异物飞出伤人事故 抛丸机的抛头电机与抛丸室大门启闭机构电 气联锁。抛丸室大门关闭后。抛头电机才能启 动。防止钢丸飞出伤人。并在抛丸区设置必要的 护板等。防止弹丸飞溅伤人。 连续生产线上根据需要分别设置防护、保 险、联锁、声光报警装置及紧急临时停车按钮装 置等.各设备之间电气联锁按工艺流程启动和停 车,并能临时解除联锁;设备进入运行状态前, 发出声响及灯光信号.以告诫操作人员和提示操 作人员注意安全:造型线全线安全保护全封闭并 设置检修用安全门。整线具有符合国家安全性评 价标准所要求的全部安全措施。 车间悬挂输送链跨越通道和作业区时。下方 设金属安全网。上、下坡时设捕捉器,防止铸件 掉落伤人 研讨园地I Field of Discussion 6】防起重伤害 各车间使用的起重运输设备是危险性较大的 工艺设备.均应选用具有生产资质的国家定点厂 产品。起重运输设备应设置必要的安全装置.如 行程限制器、音响和灯光报警装置等。防止起重 伤害 高温铁液吊运通道下方不设置休息室或通道 等人员长时间逗留的场所.冶炼使用的起重机械 及工具.要按照国家规定选用A7级冶金起重 机,且具备双制动装置,同时要有完整的技术证 明文件和使用说明.经有关主管部门检查验收合 格后,方可使用,以防止烫伤等事故。 所有起重机需定期检修 7)防淹溺,防高处坠落 在水池四周设置栏杆.必要情况下水池上部 设置盖板。防止人员跌落淹溺。 为防止高处坠落.工作岗位充分考虑人员脚 踏和站立的安全.操作位置高度超过1.5m 的作 业区。宽于0.25m 的平台缝隙,深于1 m 的敞 口沟、坑、池,其周边设栏杆。不能设置栏杆 的。其上El要高出地坪0.3m以上。 地坑四周设防护栏杆。所有走道板、梯子、 平台均具有良好的防滑性能,梯子配有扶手。 8)消防安全 设计中贯彻“预防为主.防消结合”的方 针。设计时从平面布置、道路规划、建筑结构、 电气、消防给水、消防器材配备、监测管理机 构设置等方面统筹考虑.做到消防设施和其他 安全设施与主体工程“三同时”.使项目投产后 工厂消防设施的安全环境满足工厂的安全生产 要求 为了消防自救,一般厂区自设消防系统。 管网形式为生产和生活系统与消防系统分开 室外和室内的消防管网均为环状布置.室外设 有室外消火拴;生产厂房、站房、库房等的室 内则根据房间的性质布置室内消火栓或干粉灭 火器 厂区设置统一的消防供水系统.管网呈环状 设置.并保证室外消火拴的最大间距不大于 120m.室内消火栓的布置保证有两支水枪的充 实水柱同时到达室内的任何部位。 各车间消防排烟采用自然排烟方式:各车间 生活问的疏散内走道消防排烟采用自然排烟方 式,内走道两侧及中部设自然排烟窗,自然排烟 窗均设有方便开启的装置:各车间排烟IZI的面积 大于车间面积的2% .自然排烟IZI距该防烟分区 最远点的水平距离小于30m.满足建筑设计防 火规范的要求 9)安全标志 充分利用红(禁止、危险)、黄(警告、注 意)、蓝(指令、遵守)、绿(通行、安全)四种 传递安全信息的安全色.使人员能够迅速发现或 分辨安全标志,及时受到提醒,以防事故、危害 的发生。容易发生危险事故的场所均设置安全标 志.无法直接感知处设置声光色或声光结合的事 故报警信号装置 (3)减少危险发生时的损失—— 有效隔离 1)防尘防毒 铸造生产产生烟尘、粉尘和其他大气污染 物.是大气环境污染严重和劳动卫生条件恶劣的 生产行业之一.因此做好尘害和毒害防治工作尤 为重要。车间设计时要对各车间产生的烟尘、粉 尘和其他有害气体采取下列防治措施.使尘窖和 毒害经防治后工作区的有害物质浓度达到国家职 业卫生标准的要求 ①烤包工位设自然排风系统。将烤包废气和 21 FieId of Discussion I研讨园地l 圈 雪 机 余热排出室外后高空排放; 3)防暑降温与防寒采暖 械 工 ② 铸造车间的冷芯盒制芯机设净化系统。 各车间的办公室、试验室、控制室等宜按舒 业 标 对冷芯盒制芯机产生的三乙胺废气净化处理后 适性空调设计,夏季温度26℃~28℃ 。冬季温度 准 化 排放: 14℃~18℃ 。 与 质 ③ 各车间宜设有天窗排除车间的余热和废 各生产车间宜设空调送风系统.室外新风经 里 气。为了在气象条件不利时更好地排除车间的余 过滤净化和冷却(夏季)后送至车间工人操作 热和废气,铸造车间的熔化区、浇注区和制芯区 区,对固定位置的人工清理打磨工位设置岗位送 的屋面应设屋面通风器,将逸散的少量烟气和废 风,改善车间的劳动生产环境条件。 气排出室外∞ ; 根据需要车间的有些工位设壁扇降温。 一 躲 ④车间内所有灰尘产生的部位均应设置除尘 凡散发大量余热的设备和工位均设机械排风 04 器,并采用密闭式卸灰阀和密闭式储灰袋,避免 系统排除余热。 (O一N I 滤料更换和清灰时的二次扬尘。保障操作人员的 工人作业点和临时休息处采用工业壁扇或岗 卫生条件; 位式轴流风机降温。 ⑤冲天炉塔楼内设置CO浓度监测报警装 除采取上述防暑降温措施外.各工部的建筑 置,防止煤气泄漏造成人员中毒; 物设计时充分考虑自然通风因素和建筑隔热效 n 里人 { .:r-n 八I IFEI ,『、 ^ 胃 I n 1 /etx- 口: T厶 旨上 、n "3- 工n 帕II 22 具,并/JD~8,对员工的教育培训、现场的安全检查 及对防尘的综合管理。 2)防噪声与振动 首先选用低噪节能的工艺生产设备和辅助设 备,例如:空压机、风机和水泵选用同类型的节 能低噪产品。并配套选购和安装减振装置。减少 噪声与振动对工作环境的影响 对既产生粉尘又产生噪声的生产设备.凡能 采取密闭罩的尽量采取密闭罩.防止噪声辐射影 响车间环境,密闭罩还可收集粉尘。防止尘毒危 害,例如:落砂机采用密闭罩。抛丸机采用密闭 罩等。 对噪声级较高的风机。采用风机房隔声。 当需要在高噪声、强振动场所工作时。对操 作人员应配备个人防护用品如耳塞、耳罩、头盔 等。以及对工作场所采取必要的减振措施,以满 足车间操作岗位噪声振动达到卫生要求。 以提高全室自然通风降温效果:建筑物屋面设隔 热层结构等 车间冬季设集中采暖。宜采用散热器采暖系 统结合热风采暖系统的方式。 4 结语 铸造行业是一个易出现安全事故的行业.出 现过钢水包掉落爆炸伤人的恶性事故.也出现过铸 型烘烤不彻底、浇注过程中水分来不及散发而爆炸 的特大型事故。更多的是机械伤害和小型火灾。不 管什么事故,都会给企业和社会带来很大损失。因 此。必须重视铸造安全生产。而决定铸造安全生产 的环节之一,就是铸造车间设计。为此,建议各铸 造企业都要重视车间安全设计.设计单位要按规范 进行铸造车间安全设计.安全设施要与铸造项目同 时实施。彻底避免铸造车间安全事故。 (收稿日期:2016—01-05)
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