Безопасность жизнедеятельности в металлургии

Стрижко Л.С., Потоцкий Е.П., Бабайцев И.В. и др.

Металлургия, 1996 г.

Специфическим для металлургического производства источником возникновения взрывов является взаимодействие расплавленного металла или шлака с водой, возникающее при аварийных  выходах расплавов из металлургических агрегатов или при попадании в них воды (например, с влажной шихтой). Подобного рода взрывы характерны как для черной, так и для цветной металлургии. Разрушительные взрывы отмечались в доменном производстве при прогорании кладки горна и лещади и расплавлении охлаждающих чугунных плит; в конвертерном производстве (при попадании в конвертер влажной шихты), при аварийном выходе стали из печи в мартеновском и литейном производствах; при прогорании водоохлаждаемых кристаллизаторов в процессе электровакуумного получения титановых сплавов; при прогорании водоохл аждающих рубашек индукторов вакуумно-индукцианных печей; при полунепрерывном и непрерывном литье алюминиевых и магниевых сплавов в результате попадания расплавленного металла в литейную яму, в которой находилась вода, и т.п. Анализ подобного рода взрывов показывает, что в большинстве случаев во взрывном процессе участвует тепловая энергия металла, использованная на испарение и нагрев пара: при попадании воды под горячий металл в замкнутом объеме происходит значительное повышение парового давления. В случае активных металлов (например, алюминия и его сплавов) происходит химическое взаимодействие металла с водой, образующегося при этом водорода и диспергированного на первой стадии взрыва жидкого металла с воздухом, чем существенно увеличивается энергия взрыва. Таким образом, во взрывном процессе участвуют два вида энергии (физическая и химическая). Несколько особняком стоят взрывы при взаимодействии расплавленного магния и магний-литиевых сплавов с водой, в которых основным, а иногда и единственным, источником является энергия взрыва водородовоздушных смесей, так как при взаимодействии этих расплавов с водой, как правило, не образуются замкнутые объемы (магний не приваривается к стальным конструкциям, кроме того, при выливании его в воду зачастую образуются пористые слитки, горящие на поверхности воды).

Возможность возникновения и сила взрывов при контакте расплавленных активных металлов с водой увеличиваются, если под слоем воды находятся кислородсодержащие материалы, экзотермически реагирующие с расплавом металла (оксиды, карбонаты, сульфиды). При взаимодействии с такими веществами расплава алюминия и других активных металлов возможны взрывы и при отсутствии воды. Например, два сильных взрыва на Днепровском алюминиевом заводе произошли при контакте расплавленного алюминия, вышедшего из электролизеров, со слоем окалины, покрывающей днище аппаратов. Возникновению взрывов способствовало попадание в зону реакции электролита, состоящего из фторидов металлов, являющихся катализатором взаимодействия алюминия с оксидами железа, а также электродной массы, газифицирующейся при высоких температурах. В результате взрыва был полностью разрушен электролизер и погибло семь человек