Исследование режимов ионного азотирования стали ЭП678У - ВД для повышения твердости и износостойкости

Из всего выше перечисленного можно  сделать вывод, что внедрение  на производство печей ОКБ – 1566 и  соответственно ионного азотирования вместо газового экономически оправданно. И кроме того, ионное азотирование позволяет увеличить срок службы деталей и следовательно сократить затраты на замену деталей и ремонт механизмов, в которых они используются.

 

6. Промышленная экология и безопасность производства

Введение

В данном дипломном проекте мы рассматриваем  технологический процесс ионного  азотирования мартенситно-стареющих сталей. Данный способ азотирования внедряется в замен обычного газового азотирования. Характерной особенностью, которого является большое количество вредных выбросов в атмосферу, а также при газовом азотировании сталей в пределах одного производственного участка возникает большое количество опасных и вредных производственных факторов. Такими факторами являются: повышенная температура различных поверхностей, возможность выбросов аммиака в атмосферу цеха и в окружающую среду, а также многие другие факторы.

С внедрением процесса ионного азотирования количество вредных выбросов в атмосферу  значительно уменьшится за счет сокращения процесса ионного азотирования и за счет использования вакуумной печи ОКБ – 1566 вместо камерной, которая применяется при газовом азотировании.

6.1. Безопасность производства

6.1.1. Комплексный анализ условий труда при проведении исследований

Целью комплексного анализа условий  труда является выделение опасных  и вредных производственных факторов. Анализируемый технологический процесс, элементы производственной и окружающей среды, предметы и продукты труда, средства производства каждые в отдельности или в определенных сочетаниях могут генерировать или заключать в себе различные опасные и вредные производственные факторы.

Результаты комплексного анализа условий труда представлены в таблице 19.

Таблица 19

Комплексный анализ условий труда.

№ п/п.	Наименование операции	Материалы, сырье, комплектую-щие изделия	Оборудование, приспособления, инструменты	Готовые изделия	Производ-ственная среда
1	Закалка	Сталь ЭП678У-ВД	Электропечь	Деталь	Температура, электричество
2	Старение	Сталь ЭП678У-ВД	Электропечь	¾	Температура, электричество
3	Ионное азотирование	Сталь ЭП678У-ВД	ОКБ - 1566	¾	Температура, электричество
4	Металлографи-ческий анализ
	а) шлифование поверхности  образца	Сталь ЭП678У-ВД	Шлифовальный станок, бумага	¾	Пыль, шум, вибрации
	б) полирование поверхности образца	Сталь ЭП678У-ВД	Полировальный станок	¾	Пыль, шум, вибрации
	в) травление образцов	Травитель	Вытяжной шкаф	¾	Пары кислот
5	Фотографиро-вание шлифов	Фотопленка	Микроскоп “Neophot”	Фотоплен-ки	¾
6	Печать фотографий	Фотобумага, проявитель, фиксаж	Увеличитель	Фотогра-фии	Пары реактивов
7	Сушка фотографий	Фотографии	Глянцеватель	¾	¾
8	Испытание на растяжение	Сталь ЭП678У-ВД	Установка	Образец	¾

 

 

6.1.2. Количественная оценка опасных и вредных производственных факторов

В результате комплексного анализа  основных элементов производственного  процесса ионного азотирования были выявлены следующие опасные и  вредные факторы:

• Повышенная температура поверхности металлов;
• Запыленность воздуха рабочей зоны;
• Повышенный уровень напряжения и тока в сети;
• Загазованность воздуха рабочей зоны;
• Производственные вибрации;
• Производственный шум.

По полученным результатам комплексного анализа основных элементов производственного процесса проводим количественную оценку опасных и вредных факторов и составляем сводную ведомость, представленную в таблице 20.

 

 

Таблица 20

Количественная  оценка опасных и вредных производственных факторов.

№ п/п.	Опасные и вредные производственные факторы	Наименование операции (по табл. 19)	Значение действующего фактора (ед. измерения)	Регламентированное нормами  предельно допустимое значение	Количество работающих	Продолжительность воздействия
1	Повышенная температура поверхности металлов	1 2 3	t = 950°С t = 650°С t = 650°С	—	1 1 1	1ч. 3ч. 8ч.
2	Запыленность воздуха рабочей зоны	4а	стальная пыль — 2 мг/м3	стальная пыль — 5 мг/м3	1	3ч.
3	Повышенный уровень напряжения и тока в сети	1 2 4б 8	U=380 B I>0,38 А	I=6 А	1	8ч.
4	Загазованность воздуха рабочей  зоны	4а 4б	H2C2O3*2H2 O=0,4 мг/м3 C6H2(NO2)3<0,01 мг/м3	H2C2O3*2H2 O=0,5 мг/м3 C6H2(NO2)3<0,01 мг/м3	1	1ч.
5	Производственные вибрации	4а	при f=8 Гц L<115 Дб f=1000 Гц L<109 Дб	при f=8 Гц L<115 Дб f=16¸1000 Гц L<109 Дб	1	3ч.
6	Производственный шум	4а	при f=63 Гц L=92 Дб f=8000Гц L=66 Дб	при f=63Гц L=94Дб f=8000 Гц L=70 Дб	1	3ч.

 

6.1.3. Микроклимат

Метеорологические условия на рабочем  месте (микроклимат) определяются значениями барометрического давления, температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха.

Эти параметры воздушной среды, оказывая совместное действие на организм человека, вызывают те или иные ощущения (приятные ощущения тепла, неприятные ощущения холода или жары), влияют на самочувствие человека и производительность его труда, а в отдельных случаях могут привести к хроническим профессиональным заболеваниям, связанным с переохлаждением или перегреванием тела.

Для исключения переохлаждения или  перегрева тела человека необходимо создавать на рабочем месте такой микроклимат, при котором был бы обеспечен нормальный режим терморегуляции организма человека.

Для разных категорий тяжести труда  параметры микроклимата различаются.

Во время ионного азотирования поверхность установки ОКБ – 1566 может незначительно нагреваться. В результате этого на рабочем месте наблюдается незначительный избыток тепла, но он компенсируется вентиляцией помещения.

Анализ микроклимата произведен в таблице 21.

 

Таблица 21

Микроклимат рабочей  зоны

№ п/п.	Наименование операции, номер по таблице 20	Характеристика помещения по избытку тепла	Категория тяжести	Параметры микроклимата
				температура 0С	влажность %	скорость движения воздуха м/с
1.	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 для холодного времени года	Незначительный избыток тепла 23,2 Дж/м2×°С	Средняя тяжесть 150 – 250 ккал/час	18 – 20	40 – 60	до 0,3
2.	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 для теплого времени года	Незначительный избыток тепла 23,2 Дж/м2×°С	Средняя тяжесть 150 – 250 ккал/час	21 – 23	40 – 60	до 0,3

 

В соответствии с ГОСТ 12.1.005 – 88 допустимые параметры микроклимата для работ средней тяжести в холодный период времени:

• Допустимая температура 17 – 23 °С;
• Допустимая относительная влажность не более 75%;
• Допустимая скорость движения воздуха не более 0,3 м/с.

А допустимые параметры микроклимата для работ средней тяжести в теплый период времени:

• Допустимая температура 18 – 27 °С;
• Допустимая относительная влажность не более 65%;

Допустимая скорость движения воздуха  не более 0,2 – 0,4 м/с [16].

Из сравнения данных таблицы 21 и  ГОСТ 12.1.005 – 88, получаем, что микроклимат рабочей зоны производственного помещения соответствует нормам и улучшений не требует.

 

6.1.4. Воздух рабочей зоны

Одним из необходимых условий здорового  и высокопроизводительного труда  является обеспечение чистоты воздуха  в рабочей зоне помещений.

В воздухе рабочей зоны очень  часто находиться пыль или пары различных  вредных веществ.

Устранение воздействия таких  вредных производственных факторов, как газов и паров, пыли и создание здоровой воздушной среды, является одной из важнейших задач, которые необходимо решать при проектировании и разработке новых технологических процессов.

Пыль – мельчайшие частицы твердого вещества, которые могут находиться в воздухе в течение длительного  времени во взвешенном состоянии. Продолжительность нахождения частиц во взвешенном состоянии зависит от их величины и плотности. Частицы могут быть самых различных размеров.

По характеру действия на организм промышленную пыль подразделяется на раздражающую и общетоксическую (ядовитую).

Раздражающим действием обладают: минеральная, металлическая, древесная пыль.

Токсическими свойствами характеризуется  пыль: свинцовая, цинковая, фосфорная, мышьяковая и другие. Такая пыль, растворяясь в биологических  средах, действует как введенный  в организм яд и вызывает его отравление.

Чем меньше пылинки, тем они опаснее  для человека. особенно опасны пылинки  размером от 1 до 10 мк, так как они  могут глубоко проникать в  легкие, более крупные пылинки  задерживаются слизистой оболочкой  верхних дыхательных путей, а  мелкие – вдыхаются.

Кроме пыли в воздухе рабочей  зоны образуются пары и газы различных  вредных веществ. В организм человека эти вещества проникают главным  образом через дыхательные пути, а так же через кожу и с пищей. Большинство этих веществ относится  к опасным и вредным производственным факторам, поскольку они оказывают токсическое действие на организм.

Продолжительная работа в условиях запыленного воздуха или воздуха, содержащего пары вредных веществ, может привести к хроническим  заболеваниям легких – пневмокониозам, которые ведут к ограничению дыхательной поверхности легких и изменениям во всем организме человека.

Кроме профессиональных заболеваний  и отравлений, запыленность воздушной  среды может привести к созданию условий, способствующих возникновению  пожаров и взрывов, повышает износ оборудования.[17]

В соответствии с ГОСТ 12.1.007 – 76 вредные  вещества по степени воздействия  на организм подразделяются на четыре класса опасности:

1. вещества чрезвычайно опасные;
2. вещества высокоопасные;
3. вещества умеренно опасные;
4. вещества малоопасные.[18]

Класс опасности вредных веществ  устанавливается в зависимости  от норм и показателей: предельно  допустимой концентрации вредных веществ  в воздухе рабочей зоны, различных  норм средних смертельных доз  и других показателей.

В рассматриваемом технологическом процессе наибольшее загрязнение воздуха рабочей зоны происходит при металлографическом анализе образцов. На других операциях загрязнения воздуха не происходит. Поэтому анализ воздушной среды целесообразно проводить только для этой операции. Результаты анализа воздуха рабочей зоны представлены в таблице 24.

 

 

Таблица 24

Воздух рабочей  зоны (ГОСТ 12.1.005-88; ГОСТ 12.1.007-76).

№ п/п.	Наименование операции (по таблице 19)	Выделяющиеся  вещества	Класс опасности	Фактичес-кое значение, мг/м3.	Предельно допустимая концентрация, мг/м3.
1	4а	Наждачная и металлическая пыль (стальная)	наждачная – 2 стальная – 3	2 2	2 5
2	4б	Монохлоруксус-ная кислота	2	0,01	1
3	4в	Щавелевая и пикриновая кислоты	H2C2O4*2H2O –2 C6H2(NO2)3 – 3	0,01 0,5	1 1

 

Как видно из таблицы 24, воздух рабочей зоны при металлографическом анализе соответствует нормам и улучшений не требует.

6.1.5.Меры безопасности при работе на вакуумной  
установке ОКБ-1566

Основным оборудованием, используемым при ионном азотировании является вакуумная установка ОКБ – 1566 и большая часть времени, необходимого для всего технологического процесса тратится именно на работу с этой установкой. Поэтому целесообразно рассмотреть меры безопасности при работе именно с данной установкой.