Чугунолитейное производство

Схематически чугунолитейный завод состоит из следующих шести участков:
     
     1. Металлоплавильного и маталлоразливочного
     2. Модельного
     3. Формовочного
     4. Стержневого
     5. Выбивных решеток / выбивки вставных постоянных стержней
     6. Очистки отливок
     
На многих заводах почти все процессы могут выполняться одновременно или последовательно в одной и той же рабочей зоне.
     
В стандартном производстве чугун проходит такие операции: плавку, разливку, охлаждение, выбивку, очистку и отправку в качестве конечного продукта. Цикл операций с песком состоит из подготовки формовочной смеси, формовки, выбивки и снова подготовки смеси. В дело возвращается песок, остающийся после изготовления стержней.

Плавка и разливка
Чугунолитейная промышленность в значительной степени связана с плавкой и рафинированием металла в вагранках. Вагранка — это высокая вертикальная печь, открытая сверху и с откидным днищем, выложенная огнеупорным материалом; она загружается коксом, чугунным ломом и известняком. Воздух продувается сквозь загруженные материалы через отверстия (фурмы) внизу; сгорающий кокс нагревает, расплавляет и очищает чугун. Материалы засыпаются краном сверху и должны храниться поблизости или в бункерах на площадке рядом с загрузочным оборудованием. Эффективный контроль и аккуратность в хранении запасов позволяют сведения к минимуму риск травматизма. Краны большой грузоподъемности используются для сжатия металлического лома до размеров, пригодных для загрузки в вагранку, а также для загрузки материалов в бункеры. Кабина крана должна быть надежно защищена, а операторы — хорошо подготовлены.
     
Работать с сырьем персонал должен в защитных кожаных перчатках и ботинках. Небрежная загрузка чревата переполнением бункера и просыпанию опасного материала. Уровень шума при загрузке можно снизить с помощью звукопоглощающих прокладок в контейнерах и бункерах. Загрузочная площадка должна быть приподнята над грунтом, ровная, обнесена прочными перилами и иметь нескользкую поверхность.
     
В вагранке вырабатывается значительное количество моно оксида углерода, утекающего через загрузочный люк и подхватываемого местными вихревыми потоками. Этот газ невидим, без запаха и способен быстро накапливаться до токсического уровня. Работающим на загрузочной площадке необходимо уметь распознавать малейшие симптомы отравления моно оксидом углерода. Нужен постоянный точечный контроль степени вредного воздействия. Следует держать в полной готовности автономные дыхательные средства и аппаратуру реанимации, проинструктировав операторов, как ими пользоваться. Должна быть внедрена система контроля загрязнений в ограниченном пространстве при проведении аварийных работ.
     
Вагранки обычно устанавливаются парами или группами, чтобы участок не простаивал во время ремонта одной из печей. Период эксплуатации каждого агрегата зависит от прочности огнеупорного материала и технических рекомендаций. Необходимо заранее предусмотреть меры безопасности при пробивке летки и выпуске чугуна, для случаев остановки процесса при пережоге кожуха печи или отказе системы охлаждения. Ремонт вагранки сопряжен с работой внутри печи — с заделкой или обновлением огнеупорного слоя. Выполнение таких заданий в замкнутом пространстве требует особой предосторожности. Обязательно использование предохранительных шлемов, а при работе на высоте — привязных ремней безопасности.
     
Пробивающие летку (при переливке расплавленного металла из горна вагранки в раздаточную печь или ковш) обязаны строго соблюдать правила личной безопасности, пользоваться предохранительными очками и защитной одеждой. Необходима крайняя осторожность, чтобы не допускать контакта расплавленного шлака (ненужные печные выломки, удаляемые из расплава с помощью присадок известняка) и металла с водой, способного вызвать паровой взрыв. Вскрытие летки проводится таким образом, чтобы никто из занятых в этой операции не находился в радиусе около 4 м от желоба (проконтролировать это — обязанность мастера). Установление зоны, несанкционированный вход в которую запрещен, — одно из требований «Правил, регулирующих чугунолитейное и сталелитейное производство в Великобритании» 1953 года.
     
Перед тем, как произвести текущее обслуживание огнеупорного слоя, днище вагранки откидывается для сброса шлака и другого материала, остающегося в печи. Откидывание днища — опасная операция, требующая умелых действий подготовленного персонала. Важное значение имеет огнеупорный слой из сухого песка, на который сбрасываются печные выломки. При возникновении какой-либо проблемы, например, при заедании днища, необходимо проявлять исключительную осторожность — велика опасность ожогов.
     
Яркое свечение раскаленного металла вредно для зрения из-за инфракрасного и ультрафиолетового излучения, интенсивное воздействие которого грозит вызвать катаракту.
     
Во избежание парового взрыва необходимо тщательно осушить ковш перед заполнением его расплавленным металлом.
     
Занятые в литейном производстве должны быть оснащены касками, темными защитными очками и щитками, алюминированной одеждой (фартуками, гетрами и т.п.) и обувью и проинструктированы относительно их применения и обслуживания. Необходимо поддерживать в цехах надлежащий порядок и принимать надежные меры, исключающие контакт воды с расплавленным металлом.
     
Крупные ковши, перемещаемые с помощью кранов или подвесных конвейеров, должны иметь механические устройства управления, препятствующие случайному открыванию днища и аварийному проливу металла. Необходима периодическая проверка ковшов на исправность и прочность.
     
Собранная изложница перемещается конвейером к участку заливки. Заливка производится из ковша вручную с использованием механического приспособления, из ковша, управляемого из кабины, или может быть автоматической. Обычно этот участок оснащен телескопическим колпаком с прямой подачей воздуха. Заполненная изложница проходит на конвейере через охлаждающий туннель с вытяжной вентиляцией до выбивной решетки. В небольших мастерских изложницы заливаются на полу, там же происходит выгорание элементов. В этом случае ковш следует оснастить подвижным вытяжным зонтом.
     
Пробивание летки и транспортировка расплавленного чугуна, а также загрузка электропечей сопряжены с опасностью воздействия оксида железа и паров оксидов других металлов. При заливке металла в изложницу воспламеняются органические материалы, что приводит к их пиролизу и возникновению большого объема моно оксида углерода, дыма, канцерогенных многоядерных ароматических углеводородов (PAHs). Продукты пиролиза, которые могут быть канцерогенными, а также респираторные сенсибилизаторы дают и стержневые материалы. Изложницы с крупными стержнями со связывающим полиуретаном (теплоизоляционные кожухи) испускают густой раздражающий дым, содержащий изоцианаты и амины. Главный метод устранения этого вредного фактора — местная вытяжная вентиляция на участке заливки и охлаждения в туннеле.
     
В цехах со сводовыми вентиляторами для отсоса дымов вверху, на уровне кабин кранов, вероятна высокая концентрация литейных газов. Кабины должны плотно закрываться и оснащаться кондиционерами с фильтрами.