Цех и цеховое хозяйство

Оборудование производственного цеха разме­щают в одном или нескольких производственных зданиях, соединённых транспортными система­ми. В состав цеха могут входить открытые и зак­рытые склады сырья, промежуточной и готовой продукции. В зависимости от вида изготавливае­мой продукции производственные цехи металлур­гических заводов резко отличаются технологичес­кими процессами, используемым оборудованием, конструкцией и конфигурацией зданий и соору­жений, мощностями обслуживающих систем.

Каждый цех состоит из отделений и участков, других выделяемых компонентов (блоков). Чис­ло уровней деления и количество элементов за­висят от применяемого технологического процес­са. Обычно элементом производственного цеха, характеризующим технологию и оборудование, является машина (вид оборудования), предназ­наченная для выполнения одной технологичес­кой операции. Технологические процессы изго­товления даже идентичных изделий, как прави­ло, отличаются отдельными операциями, видами и типами применяемого оборудования. Это и от­ражает техноценологические свойства.

Учитывая центральное место технологическо­го процесса при проектировании, технологичес­кую схему следует разрабатывать на основе оте­чественного и зарубежного опыта производства аналогичных видов продукции, достижений на­уки, изложенных в публикациях и научно-иссле­довательских работах технологических, конструк­торских и проектных институтов, академической и вузовской науки, каталогов и рекламы орга­низаций - поставщиков техники, материалов, тех­нологии.

Технология производства отражается в специ­альном (согласованном) документе - технологичес­ком задании (ТЛЗ), которое и позволяет отразить все необходимые для проектирования данные. Для возможности выбора оптимальных проектных ре­шений с учётом всего комплекса факторов в тех­нологическом задании зачастую задают несколько вариантов технологических схем производства од­ной и той же продукции. После утверждения тех­нологическое задание — основной документ, ис­пользуемый при проектировании цеха.

На основе технологического задания выпол­няется, как правило, многовариантная проектная проработка, в которой определяется мощность объекта, схема технологического потока, состав и планировка оборудования, основные технико-экономические показатели, включая потребность в материалах и энергоносителях и источники их удовлетворения, стоимость сооружения или ре­конструкции объекта и эффективность капиталь­ных вложений. Выбор технологической схемы связан и с решением вопроса механизации и ав­томатизации производственного процесса.

Цеховое хозяйство

Нормальное функционирование цехов опреде­ляется созданием рационального цехового хозяй­ства, обеспечивающего работу технологического оборудования, систем и служб и комфортные усло­вия работы обслуживающего персонала.

Сформули­руем основные требования к цеховому хозяйству.

Здания основного производственного назначе­ния предназначены для укрытия оборудования для выполнения основных технологических и вспо­могательных процессов и обслуживающего пер­сонала.

Объёмно-планировочные решения зданий це­хов подчиняются схеме технологического процес­са (учет возможного расширения и перспективы согласовываются), которая обеспечит сортамент, качество и объёмы производства.

. Рациональные объёмно-планировочные решения зданий цехов характеризуются компак­тностью с максимальным использованием про­изводственных площадей и блокировкой поме­щений, оптимальной с точки зрения строителей и по размещению на генплане конфигурацией цеха, унификацией конструктивных элементов.

Технология является результатом научно-иссле­довательских разработок, и для проектировщика, принявшего её, становится ключевым фактором, определяющим проектные решения (включая компоновку и планировку).

Продукция, с одной стороны, конечный резуль­тат, следствие принятой технологии, используе­мых материалов, функционирующей техники, с другой — исходное, определяемое маркетинговы­ми или иными исследованиями, диктующими тех­нику, технологию, материалы (и отходы). Появля­ется необходимость выявления закономерностей, связывающих условия функционирования произ­водства с его результатами и опирающихся на про­фессионально-логический и технический анализы.

Технологическая цепочка машин и механизмов с выбранными маршрутами и режимами принци­пиально может быть скомпонована по разным структурным вариантам: от отдельно стоящего обо­рудования с межоперационными накопителями до автоматической линии с жесткой связью

Требуемые нормы климатических условий рабо­ты в цехе обеспечиваются не только применением разных систем отопления, но и использованием общеобменной естественной вентиляции (аэрации).

Общеобменная естественная вентиляция созда­ётся разностью температур наружного и внутрен­него воздуха, а также ветром — единственной при­чиной естественного воздухообмена в зданиях, где тепловыделения незначительны или отсутствуют.

При организации естественной общеобменной вентиляции приток свежего воздуха в здание про­исходит через аэрационные панели, размещаемые по периметру здания на уровне 0,8 м от пола цеха, а также частично через светоаэрационные фона­ри в пролётах, не имеющих тепловыделений. Нагретый воздух удаляется из здания через аэра­ционные фонари в пролётах со значительными тепловыделениями.

Наряду с естественной вентиляцией в цехах для обеспечения требований санитарных норм, технологических целей и требований эксплуата­ции оборудования широко применяют сантехни­ческую, приточно-вытяжную общеобменную и технологическую вентиляцию.

Приточно-вытяжную общеобменную вентиля­цию применяют для создания благоприятных ме­теорологических условий в рабочих помещениях, а также для технологических целей.

Механическая вентиляция позволяет создать микроклимат на постах управления и в кабинах электромостовых кранов.

Технологическая вентиляция обеспечивает отвод тепла от главных и вспомогательных элек­троприводов технических агрегатов, электропо­мещений, тоннелей и подвалов, сушильных агре­гатов, а также отвод газов и паров от мест их вы­деления (травильных отделений, участков сварки и проч.).

Местные и централизованные системы удаления избыточного тепла, паров и газов дол­жны не только предотвращать вредные выделе­ния в воздух цеха, но и обеспечивать требуемую степень очистки и рассеивания выбросов с тем, чтобы приземные концентрации вредностей были меньше предельно допустимых

Энергоснабжение цеха обеспечивает его функ­ционирование. Основные «поставщики» энергии, используемой в цехах: электросеть, сжатый воз­дух, вода, пар, природный газ, а также кислород, ацетилен и другие газы, горячая вода.

С ростом производительности, степени меха­низации и автоматизации, усложнения производ­ственного процесса повышается электроёмкость цехов.

В развитых странах этот процесс удалось остановить за счёт энергосберегающих меропри­ятий, включая переход на новые технологии.

Сжатый воздух расходуют на управление ме­ханизмами (сбрасыватели, исчезающие упоры и др.), продувку труб от окалины, абразивной пыли и загрязнений, а также для ремонтных целей (пневматические зубила и молотки).

Вода разной кондиции расходуется в цехах на производственные и бытовые нужды, а также на пожаротушение. Водой охлаждают арматуру на­гревательных и термических печей, оборудование, прокатные валки и инструмент, вентиляционную систему электродвигателей; воду используют для охлаждения и термообработки проката, труб и изделий, сбива и смыва окалины, приготовления растворов, промывки проката, труб и изделий при специальных видах обработки.

В соответствии с технологическими требова­ниями и характером потребления применяют воду с разным содержанием взвешенных веществ в единице объёма, фракционным составом взвесей, жёсткостью, температурой и др.

По от­дельным системам водоснабжения подают воду питьевого качества для бытовых потребителей, а также горячую воду для целей отопления зданий и помещений. В цех вода поступает при напоре до 294 кПа.

Для получения воды большего давле­ния в цехе устанавливают повысительные насо­сы. В зависимости от характера технологическо­го процесса и конструкции оборудования вода расходуется непрерывно или периодически.

Пар применяют для разогрева систем и трубо­проводов подачи густой и жидкой смазки к тех­нологическому оборудованию, нагрева ванн хи­мической обработки и горячей промывки про­ката, труб и изделий, газопроводов печей, в некоторых случаях для отопле­ния. В некоторых прокатных цехах, например колесо- и кольцепрокатных, где установлены па­рогидравлические молоты и прессы, пар исполь­зуют в качестве рабочего энергоносителя.

Источ­ник снабжения цеха паром с заданными пара­метрами — заводская котельная установка, теп­лоэлектроцентраль или цеховые теплоутилизирующие устройства у нагревательных печей.

Для отопления нагревательных и термических печей широко используют природный и другие газы. Кислород, ацетилен, природный газ применя­ют для интенсификации выплавки чугуна и стали, ремонтных целей, а также в установках для зачис­тки металла, порезки заготовок и готовой продук­ции — слябов, толстых листов, толстостенных труб.

Защитные газы используют в термических пе­чах и в некоторых технологических процессах вы­плавки металлов, прокатки тонких листов, сварки труб. Газ подают в цех по магистральным трубо­проводам со станции его приготовления, а при небольших расходах — в баллонах под давлением.

Связь и сигнализация для оперативного руко­водства участками и отделениями цеха осуществ­ляются с использованием компьютерной сети, производственных громкоговорящих средств (ПГС), диспетчерской, телефонной, радио- и со­товой связи, специальных видов связи.

Компьютерная сеть является основой инфор­мационных баз и банков, отчётности и докумен­тального контроля, технического и техноценологического анализа работы цеха и результатов его взаимодействия с внецеховыми и внутризаводс­кими структурами.

Производственная громкоговорящая связь слу­жит для управления отдельными участками техно­логического процесса и для подачи распоряжений работникам цеха вне телефонизированных поме­щений, а также для быстрого поиска необходимых работников. Эта связь обычно организуется из дис­петчерского пункта или центрального поста управ­ления с установкой мощных динамиков по цеху и может быть одно- или двухсторонней.

Диспетчерская связь осуществляется по спе­циальным каналам и соединяет непосредственно диспетчера завода с руководством цеха и основ­ными производственными участками (например, центральным пультом управления стана, участ­ком отгрузки готовой продукции).

В цехе существует и обычная внутризаводская телефонная связь с выходом отдельных номеров за пределы завода. Кроме того, имеются локаль­ные виды связи отдельных агрегатов и участков, например связь машиниста электромостового кра­на посредством переносного радиопереговорно­го устройства с диспетчером склада либо рабо­чим, занятым на монтаже оборудования. В цехе широко внедряется промышленное телевидение позволяющее вести наблюдение за состоянием производственных участков и соблюдением задан­ного технологического режима. Все производ­ственные участки и служебно-бытовые помеще­ния оснащаются часо- и радиофикацией.

Если достигаются экстремальные значения основных параметров технологического процес­са, граничные с аварийной ситуацией, то они предупреждаются соответствующей светозвуковой сигнализацией. Такая производственная сигнали­зация срабатывает, например, при перебоях в подаче к прокатному стану нагретой заготовки, при задержках на прокате с целью предупрежде­ния выдачи заготовки из нагревательной печи. В цехах имеется также предупреждающая сигнали­зация с целью предотвращения возможного трав­матизма, например при открывании въездных ворот, в местах негабарита подвижного железно­дорожного состава и др.

Основные задачи ремонтно-инструментальной службы и лабораторий: поддержание всего обору­дования в рабочем состоянии, своевременный его ремонт, обеспечение необходимым производ­ственным инструментом, испытания исходного металла и конечного продукта на всех стадиях технологического процесса.

Для обеспечения ре­монта в производственных цехах, своевременной доставки инструмента и необходимых испытаний создают общезаводские и кустовые службы (блок ремонтных цехов, центральная заводская лабора­тория), которые наиболее качественно и эконо­мично решают поставленные задачи.. В состав этих цеховых служб входят, как правило, ремонтно-инструментальные (включаю­щие ремонтно-механический и инструментальный участки) и электроремонтная мастерские.

На ремонтно-механическом участке установ­лены: комплекс металлообрабатывающего обору­дования, стенды для сборки и разборки узлов и механизмов, передвижные сварочные трансфор­маторы и разный инвентарь — всё необходимое для текущего ремонта оборудования, изготовле­ния и повторной обработки некоторых видов за­пасных частей.

На инструментальном участке выполняют финишные операции механической и слесарной обработки технологического инструмента, обыч­но изготовляемого на специализированных заво­дах или в ремонтно-механических цехах. На этом участке восстанавливают изношенный инструмент методом переточки или перешлифовки на другие размеры, а также подвергают механической об­работке инструмент после наплавки изношенных поверхностей. В состав мастерской входит также отделение заточки режущего инструмента.

Для выполнения текущих ремонтов и обслу­живания электрооборудования в объёме эксплуа­тационного надзора в цехах создают электроре­монтные мастерские.

Поскольку в процессе работы цеха приходит­ся часто перенастраивать становое оборудование, что обусловлено сменой клетей и других узлов, вблизи станов располагают ремонтные пункты, снабженные оборудованием, позволяющим вы­полнять мелкие текущие ремонты, заменять вал­ки, осуществлять наладку в собранном виде про­катных клетей и т.д.

При необходимости испытаний и анализов продукции в цехах создаются цеховые лаборатории и конт­рольные пункты, а также участковые лаборато­рии по ремонту, наладке и эксплуатации конт­рольно-измерительной аппаратуры и автоматики.

Особое место во вспомогательных службах про­катных и трубных цехов занимает валковое хозяй­ство. Качество прокатных валков, состав мастерских по их подготовке непосредственно влияют на ка­чество проката и производительность цеха. В рас­ходе сменных материалов основную долю состав­ляет расход валков, который соответствующим об­разом влияет на себестоимость готовой продукции.

Готовят валки к прокатке выточкой прокатных калибров или шлифовкой в вальцетокарной мас­терской, которую обычно размещают в непосред­ственной близости к прокатному или трубному цеху. Изготовляют прокатные валки на специали­зированных заводах.

В комплекс цеха обычно входят администра­тивно-бытовые помещения: административные (уп­равление цехом), бытовые, общественного пита­ния, здравпунктов, культурного обслуживания, кон­структорского бюро, учебных занятий, обществен­ных организаций, службы техники безопасности.

В состав помещений управления цехом вхо­дят кабинеты руководства цехом и отдельными службами, помещения для ИТР и служащих. Бы­товые помещения включают гардеробные для хра­нения уличной домашней и рабочей одежды, ду­шевые, санузлы, курительные, помещения лич­ной гигиены женщин, помещения для отдыха.