冲天炉与冲天炉加料机安全要求JB10146—1999
国家机械工业局1999—10—08批准 2000—03—01实施
前言
本标准是按照GB／T 16755—1997《机械安全 安全标准的起草与表述规则》的规定制定的，属于C类安全标准，对冲天炉与冲天炉加料机规定了安全要求。由于目前国内A类和B类安全标准正在陆续制定中，因此凡已发布的能引用的A类和B类安全标准，在本标准中都已做了引用，没有可引用的A类和B类安全标准，本标准则以具体的安全要求规定在条文中。
本标准由全国铸造机械标准化技术委员会提出并归口。
本标准起草单位：济南铸造锻压机械研究所、江阴市铸造设备厂、锡山市玉祁铸造设备厂、苏州花锦铸造设备厂。
本标准主要起草人：刘同庆、夏汝明、魏明昌、高瑞丽。
1 范围
本标准规定了冲天炉与冲天炉加料机设计人员、制造厂和供应商应遵循的安全技术要求和措施。
本标准适用于冲天炉与冲天炉加料机。
本标准不适用于水冷无炉衬冲天炉。
2 引用标准
下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
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GB 2893—1982 安全色
GB／T 3323—1987 钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级
GB 5083—1999 生产设备安全卫生设计总则
GB／T 5226．1—1996 工业机械电气设备 第一部分：通用技术条件
GB 12265．1—1997 机械安全 防止上肢触及危险区的安全距离
GB 12265．3—1997 机械安全 避免人体各部位挤压的最小间距
GB／T 14776—1993 人类工效学 工作岗位尺寸 设计原则及其数值
GB／T 15706．1—1995 机械安全 基本概念与设计通则 第1部分：基本术语、方法学
GB／T 15706．2—1995 机械安全 基本概念与设计通则 第2部分：技术原则与规范
GB／T 16251一1996 工作系统设计的人类工效学原则
GB 16754—1997 机械安全 急停 设计原则
GB／T 16855．1—1997 机械安全-控制系统有关安全部件 第1部分：设计通则
GB／T 16856—1997 机械安全 风险评价的原则
JB 5545—1991 铸造机械安全防护 技术条件
JB／T 6331．2—1992 铸造机械噪声的测定方法 声压级测定
3 定义
本标准除使用GB／T 15706．1、GB／T 16855．1、GB／T 16856、GB 12265．1和GB 12265．3中给出的定义外，还采用下列定义。
3．1 零机械状态
这是冲天炉、加料机处于下列机械状态的状态：
a)能产生机械运动的每个动力源都已被断开并锁定；
b)压力流体的动力源被断开后，将部分压力介质释人大气或容器，消除因断开流体动力源而在设备上产生的压力；
c)所有的压力容器都减压至大气压力；
d)设备所有部分的机械势能都处于其最低实际值；
e)滞留在设备管路、缸体或者其他部件内的压力流体在任何阀的动作下都不会使设备出现运动；
f)设备部件的动能具有最低的实际值；
g)已移动或松动的设备部件都被固定；
h)使设备处于零机械状态的每一个过程步骤在将其锁定后，都应受到启动器的启动测试(如当切断电动机电源并锁定后，按压启动按钮可以验证电动机是否无法启动)。
4 重要危险项目
下列重要危险项目是依据GB／T 16856的规定，对本标准适用范围内的设备进行风险评估的结果。这些危险项目可能发生在设备按使用说明书规定的预定使用条件下使用和在运输、安装、调整、维修、拆卸和处理等各环节中。
4．1 机械危险
4．1．1 由冲天炉、加料机机械强度、稳定性不够可能产生的断裂、破裂、倾覆和不可预测的移动危险。
4．1．2 由加料机零部件和／或物料坠落或抛出产生的冲击危险。
4．1．3 由加料机产生的挤压危险、剪切危险、缠绕危险。
4．1．4 在冲天炉、加料机的表面、边缘或棱角产生的刺伤或扎伤危险。
4．1．5 由高空作业或设备周围产生的滑倒、绊倒、跌倒危险。
4．2 电气危险
4．2．1 由电气系统产生的电击危险。
4．2．2 由闪电效应产生的雷击危险。
4．3 热危险
由于与超高温物体、火焰及热源辐射所产生的烧伤或烫伤危险。
4．4 噪声危险
由冲天炉风机、加料机周围噪声产生的听觉损失等危险。
4．5 材料和物质产生的危险
4．5．1 在冲天炉加料与熔炼区域内吸入一氧化碳气体和／或粉尘而造成的危险。
4．5．2 由冲天炉和／或金属液、炽热的焦炭产生的火灾和爆炸危险。
4．6 冲天炉、加料机设计时忽略人类工效学原则而产生的危险
4．6．1 在冲天炉、加料机操作、监视或维护时不利于健康的姿势或过分用力。
4．6．2 忽略了在熔炼时使用个人防护装备。
5 安全要求和／或措施
5．1 基本要求
5．1．1 冲天炉、加料机应最大限度地通过设计减小风险，使其达到本质安全。通过设计不能适当地避免或充分限制的风险，应采用安全防护装置对人们加以防护。
5．1．2 冲天炉、加料机的安全设计应符合GB／T 15706．1、GB／T 15706．2和GB 5083的规定。
5．1．3 冲天炉、加料机的安全性除应符合本标准的规定外，还应符合JB 5545的有关规定。
5．1．4 控制系统有关安全部件的安全要求和设计应符合GB／T 16855．1的有关规定。
5．1．5 冲天炉、加料机的设计应充分体现人类工效学原则，并应符合GB／T 16251、GB／T 14776和其他有关标准的规定。
5．1．6 对于无法通过设计来消除或充分减小的，而且安全防护装置对其无效或不完全有效的遗留风险，应通过使用信息通知和警告设备的使用者。使用信息是设备供应的一个组成部分。、使用信息不应用于弥补设计的缺陷或代替安全防护装置。
5．2 机械危险的安全要求
5．2．1 冲天炉焊缝的内部缺陷应符合GB／T 3323中规定的Ⅲ级要求。
5．2．2 冲天炉一般应选用力学性能不低于普通碳素钢中的Q235钢或专门用途中的锅炉钢材料制造。关键部位所用钢板的最小厚度应符合表1的规定。熔化率为5t／h以上的冲天炉应有炉底板框架。
5．2．3 炉壳连接法兰所用螺栓应符合表2的规定。
5．2．4 冲天炉炉腿与炉底板、炉底板与炉体以及炉体各节、炉腿与安装地基的连接应牢固。当采用钢质炉腿时，应在炉腿下部加设保护套。冲天炉上端应留有配备辅助固定的连接位置。安装后的冲天炉全高中心偏差不应大于0.2％。
5．2．5 移动式炉体结构的冲天炉应具有防止滚轮脱轨和滚轮限位装置。
5．2．6 冲天炉炉胆在筋片与外筒之间应留有2～5mm的间隙，在上风带处应装有热膨胀补偿机构，所采用的热交换方式应能保证炉胆上下端热平衡。
5．2．7 炉底门的锁定机构启闭功能应可靠，锁定机构型式建议为机械式，其安全系数不应小于5。
5．2．8 加料机应具有安装稳固的措施。设计过程中应对加料机抗倾覆稳定性进行校核。
5．2．9 加料机支撑构件的安全系数不应小于1.25，钢丝绳的安全系数不应小于7，起重附件的安全系数不应小于1.5。
5．2．10 加料机的钢丝绳端部连接应满足下列要求：
a)用绳卡连接时，绳卡压板应在钢丝绳长头一端，绳卡数量不应少于3个，绳卡间距不应小于钢丝绳直径的6倍。同时应保证连接强度不小于钢丝绳破断拉力的85％；
b)用编织连接时，编织长度不应小于钢丝绳直径的15倍，并且不应小于300mm。连接强度不应小于钢丝绳破断拉力的75％；
c)用楔块、楔套连接时，楔套应用钢材制造。连接强度不应小于钢丝绳破断拉力的75％；
d)用锥形套浇铸法连接时，连接强度应达到钢丝绳的破断拉力；
e)用铝合金套压缩法连接时，应以可靠的工艺方法使铝合金套与钢丝绳紧密牢固地贴合，连接强度应达到钢丝绳的破断拉力。
5．2．11 加料机不应使用以任何形式接长的钢丝绳。
5．2．12 加料机应有防止钢丝绳被卡住或摩擦的措施。钢丝绳在卷筒上应能按顺序排列整齐。
5．2．13 当加料机处于工作位置的最低点时，钢丝绳在卷筒上的缠绕，除固定绳尾的圈数外，不应少于3圈。
5．2．14 在加料机卷筒上的钢丝绳尾端固定装置，应有可靠的防松或自紧性能。
5．2．15 多层缠绕的卷筒和单层缠绕的单联卷筒端部应有凸缘，凸缘应比最外层钢丝绳高出2倍的钢丝绳直径的高度。
5．2．16 卷筒采用简体内无贯通的支撑轴的结构时，简体宜采用钢材制造。
5．2．17 卷筒的公称直径与钢丝绳直径比值不应小于22.4。
5．2．18 滑轮直径与钢丝绳直径的比值不应小于25。
5．2．19 滑轮应有防止钢丝绳脱槽的装置。滑轮槽应光洁平滑，不应有损伤钢丝绳的缺陷。
5．2．20 加料机轨道应有防止加料小车脱轨装置。当一旦出现脱轨和导向机构或滚(滑)动机构失灵时，加料机应具备阻止零部件或载荷等坠落以及机械性翻倒的功能。
5．2．21 加料机应装有上升极限位置限制器、下降极限位置限制器和运行极限位置限制器。建议上升极限位置限制器采用冗余设计。在供电中断或操作结束时，应具备防止载荷危险地移动或失控自由坠落的功能。
5．2．22 加料机应装有可靠的制动器，制动器的安全系数不应小于1.5，并应有符合操作频度的热容量。在正常的工作条件下，不应仅仅使用摩擦制动器而使载荷下降。
5．2．23 制动器对摩擦片的磨损应具有补尝能力。制动轮的制动摩擦面不应有妨碍制动性能的缺陷。
5．2．24 加料机支撑构件焊缝的焊接缺陷应符合GB／T 3323中规定的Ⅲ级要求。
5．2．25 加料机应具有防止料桶意外翻转或开启的功能。
5．2．26 加料机外露的有可能产生危险的运动零部件，如开式齿轮、联轴器、传动轴等，应装设保护装置或采取有效的限制措施，防护装置与限制措施不应带来附加危险。防护装置应符合GB／T 15706．2—1995中4．2．2的有关规定。限制措施应符合GB 12265．1、GB 12265．3和其他有关标准的规定。如因工艺需要不可能安装防护装置时，应按GB 2893的规定，在运动零部件端部或面对操作者的一面涂以45°斜度的同样宽度黄、黑相间的线条，线条宽度为20～50mm。
5．2．27 装有防护装置的运动件，应有开启停止运动的联锁装置，否则应装有指明开启有危险或应使传动装置切断后才允许将其打开的警示标志。
5．2．28 在不影响使用的情况下，易接近的机械零部件不应有引起人体损伤的锐边、尖角、粗糙的表面、凸缘。金属薄片的棱边应倒钝、折边或修边。可能引起刮伤的开口管端应包覆。
5．2．29 冲天炉、加料机上的高空作业平台，必须装备充分的防护围栏和踏脚板，并应具有安全进入工作场地的可能性。工作平台及阶梯装置应符合JB 5545—1991中第13章的规定。
5．2．30 加料口段在加料平台上的固定应在加料口段以下部分均安装连接好后，用支撑圈与平台上的预埋件焊接牢固。不应将平台与炉体直接连接。
5．2．31 冲天炉、加料机在设计和供货上应使其周围内引起滑倒、绊倒和跌倒的风险减少到最低程度。
5．2．32 加料机的控制系统应具有安全功能，在按使用说明书规定的手动、自动操作状态下，应能安全的实现加料。
5．2．33 加料机上应装有急停装置，急停装置应能停止所有产生危险的操作和运动，将急停装置复位后不应引起重新启动。急停功能要求和设计原则应符合GB 16754的有关规定。
5．2．34 控制系统中的暂停、停止机构复位后不应引发任何危险情况。
5．2．35 电气联锁应具备防止因误动作引起的意外故障和／或危险事件发生的功能。
5．2．36 在使用说明书或在冲天炉、加料机相应的位置设置警示标志，对“注意一应先从加料口将粘附在炉壁上的大块炉料、熔渣等打落，并在加料口放好安全罩后方可修炉”和“加料机下请勿站人”进行说明。
5．2．37 在加料机使用说明书中，应对加料机进行定期检查、维修、更换和润滑情况进行详细说明。
5．2．38 在调整、维修或维护时，冲天炉、加料机应能处于零机械状态，不应对操作者构成危险。
5．3 电气危险的安全要求
5．3．1 冲天炉、加料机的电气系统应根据GB／T 5226．1的规定防止电气危险。
5．3．2 在使用过程中有可能遭受雷击的冲天炉，应采取适当的措施，以使雷击时形成的静电被导入地面。
5．4 热危险的安全要求
5．4．1 冲天炉炉体各法兰间和漏风处应用耐火、热绝缘材料密封。
5．4．2 冲天炉炉底板不应有裂纹。
5．4．3 为使堵出铁口时的风险减少到最小，冲天炉应装有可靠的堵出铁口机构，建议堵出铁口机构型式为机械式。
5．4．4 冲天炉热风管外表面应用耐火、热绝缘材料包覆。
5．4．5 冲天炉在结构上应能保证过桥和前炉接口处对接良好。
5．4．6 加料平台在结构上应保证操作者能够远离冲天炉加料口。
5．4．7 在使用说明书中应有如下的安全说明。冲天炉在结构上如果可能的话，应在这些部位设置含有以下内容的警示标志：
——小心，在加料口处或通风眼、堵出铁口时，容易喷出火焰或炽热的金属液；
——修炉时，应将炉壁、炉底和过桥修砌紧实，严密，炉底和过桥应按图样要求的角度修得平斜、光滑；
——小心，打开炉底门时，会有赤热的焦炭和未熔化的铁料落下。
5．5 噪声危险的安全要求
5．5．1 冲天炉配用的风机应有消声装置，并安置于隔音房内。以隔音房为噪声源，其声压级限值为85dB(A)。加料机在运转过程中不应有异常声响，在空运转条件下，其等效连续声压级限值为85dB(A)。测定方法按JB／T 6331．2的规定。
5．5．2 并列排列的管路不应相互接触，以防产生噪声和尖叫声。
5．6 材料和物质产生危险的安全要求
5．6．1 冲天炉在使用中应配备除尘装置。控制熔炼过程中粉尘排放浓度应符合国家及当地环保部门的有关规定。粉尘排放浓度的测定由当地环保部门根据有关规定进行。
5．6．2 除尘装置对炉气所形成的阻力应能合理的调节，以减少加料口处炉气外逸。
5．6．3 在满足操作要求的条件下，应尽量减小加料口的尺寸。
5．6．4 在工作状态下，除尘装置各部位不应出现漏尘现象。
5．6．5 湿法除尘装置各部位不应漏水。
5．6．6 风箱或风管上应设置泄爆口，泄爆释放压力的速度应快到足以保证结构不受损，压力释放动作本身不应对操作者造成危险。
5．6．7 在使用说明书中应有以下安全说明，冲天炉在结构上如果可能的话，应设置含有以下内容的警示标志：
a)在加料口处容易逸出一氧化碳等有害气体，对此应注意：
——保持冲天炉炉体完好；
——加强加料平台处的通风换气；
——焦炭等原材料尽量不应露天存放，应保持干燥；
——加料平台应有完好的护栏，避免人体意外坠落；
——应在加料口前上方房顶开设通风口或天窗，尤其是除尘器设在炉顶时。
b)在一定条件下，冲天炉和熔融的金属液会产生爆炸危险，对此应注意：
——待炉身自然冷却后方能清理冲天炉，必要时可鼓风冷却，但不应用水激冷；
——送风前应首先打开风口，然后送风，以避免一氧化碳进入风带、风管。待风机运转正常后再全部关闭；
——熔炼过程中不应随意停风，必须停风时，停风前应打开2～3个风口，待继续送风正常后关闭；
——停止加料后，应随料位下降逐步减少送风量；
——熔炼结束时，先打开风口后再停风。热风炉应打开炉胆放风阀，继续送风20一30 min以冷却炉胆；
——打炉前应用干砂垫好炉底地面，炉底地面应保持干燥，严禁积水；
——与铁水相接触的工具应干燥或已经预热；
——加料过程中，避免爆炸物或其他危险品混入炉料内；
——停风打炉前必须出净铁水，防止打炉时铁水从炉底外流。
6 安全要求和／或措施的判定
冲大炉与加料机是否与第5章中的安全要求和／或措施相符，应按下列四种方法予以判定。根据安全要求和／或措施的性质，判定方法应遵循以下优先顺序，在前一种方法无法实施或不能判定的情况下，允许按后种方法判定，依次进行。每一项安全要求和／或措施至少需用一种方法判定，当某一项安全要求和／或措施具有多种方法可判定时，几种方法判定的结果均应相符。
6．1 判定方法l——功能试验
通过安全功能试验检查冲天炉、加料机的功能是否满足要求。如果安全功能试验由于技术原因客观上无法实现，或者只可能使用破坏性试验，或者由于减至所要求的风险就会导致过高的费用等，则按6．2、6．3和6．4给出的方法。
6．2 判定方法2——检测
借助检测仪器、仪表，优先选择现有的和标准化的测定方法，检查规定的要求是否在限定之内如果测定方法因目前技术上的限制无法证明设备是否满足要求，或者安全要求和／或措施是定性的等，则按6．3、6．4给出的方法。
6．3 判定方法3——计算和／或查看图样
利用计算和／或图样来分析和检查冲天炉与加料机是否满足要求，对某些特定要求(如稳定性、重心位置、机械强度等)适用这种方法。如果仅通过计算和／或图样不能得出明确的结论，则按6．4给出的方法。
6．4 判定方法4——观察
通过对规定零部件的目视测定，检查冲天炉、加料机是否达到必须具备的要求和性能。
注：观察包括检查或审查冲天炉、加料机的使用信息。
7 使用信息
7．1 冲天炉、加料机的视觉信号(如闪光灯)、听觉信号(如报警器)装置应符合GB／T 15706．2—1995中5．3的规定。
7．2 标志
7．2．1 标志、符号(象形图)、文字警告应符合GB／T 15706．2一1995中5．4和有关标准的规定。
7．2．2 冲天炉应表明下列信息：
a)制造厂和供应商(必要时)的名称和地址；
b)制造年份；
c)型号名称；
d)出厂编号；
e)各种信号和警告装置(如闪光灯、报警器)、标志、文字警告(如易引起金属液爆炸、烫伤、一氧化碳中毒等位置)；
f)冲天炉熔化率；
g)冲天炉外形尺寸、总重量、总功率；
h)搬运说明(如起吊施力点等)；
㈠关于保护措施和工作方式方面的使用限制。
7．2．3 加料机应表明下列信息：
a)制造厂和供应商(必要时)的名称地址；
b)制造年份；
c)型号名称；
d)出厂编号；
e)各种信号和警告装置(如闪光灯、报警器)、标志、文字警告(如易引起意外移动、冲击等位置，以及尽管动力源已被切断并锁定，然而尚未符合零机械状态的有可能造成意想不到危险条件的各部位等)；
f)配用冲天炉规格；
g)料桶尺寸、容积、最大载重量；
h)总功率、总重量；
i)搬运说明(如起吊施力点等)；
j)人工润滑的润滑点；
k)电动机、卷筒的旋转方向；
l)关于保护措施和工作方式方面的使用限制。
7．3 使用说明书
7．3．1 使用说明书应符合GB／T 15706．2—1995中5．5和有关标准的规定。
7．3．2 使用说明书应包括下列信息：
a)冲天炉、加料机的用途以及按7．2．2、7．2．3列出其特性数据。此外，冲天炉还应包括：
——炉膛最大直径、风口处直径；
——炉壳直径；
——有效高度；
——炉缸高度；
——前炉与冲天炉中心距；
——排距；
——风口参数(内径、个数、角度)、风口比；
——供风强度、理论空气量、实际使用风压；
——风机技术参数；
——前炉有效容量、尺寸；铁液温度。
加料机还应包括：
——钢丝绳、起重附件的制造厂和供应商(必要时)的名称和地址；制造年份；型号规格、出厂编号、制造材质、最大承载量等技术参数；
——速度(如单轨加料机的起升速度、最大起升速度、小车运行速度；桥式加料机的大车速度、小车速度、卷扬速度、过渡车速度；爬式加料机的正常速度等)；
——卷简直径；
——轨道尺寸、轨道结构与车轮运行方式；
——滑轮、回转机构、减速器技术参数；
——加料平台标高；
——料桶的加料方式。
b)冲天炉、加料机设计时使用的相关标准和所有其他标准，以及各自的工作原理和结构特征；
c)由全国专业标准化技术委员会认定的证明冲天炉、加料机符合有关强制性标准的证明文件的说明；
d)安装说明(如安装地基图、地基要求、连接要求、减振要求、安装程序与步骤、各系统的安装要求与调整等)，环境条件；
e)冲天炉、加料机与动力源的连接说明；
f)对冲天炉、加料机及其附件、防护和／或安全装置的详细说明；
g)对用户应采取的防护措施(如冲天炉、加料机周围设防护栏、为降低环境噪声将其隔离等)提出建议；
h)包括电气原理图在内的控制系统说明书，所有固定布线部分和可编程序控制器之间的明确的关系；
i)试运行前应完成的调试项目及其应达到的要求，需要检验保护措施的要求；
j)冲天炉、加料机工作时可能产生的噪声等数据；
k)冲天炉、加料机安全操作步骤、安全规程的详细说明，冲天炉安全操作步骤与规程应包括但不限于以下内容的详细说明：
——冲天炉安装注意事项；
——原材料的准备，推荐使用的炉衬材料技术参数、炉料的块度、炉料的重量；
——点火、加料及加料的顺序；
——熔炼准备、送风及控制、炉前控制；
——打炉；
——修炉(包括清理冲天炉，修补炉壁，修风口、前炉、过桥、出铁口、出渣口、炉底)；
——其他安全操作要求(如安全检查、定期维护、炉底周围和炉前地坑中不应有水、加料平台应通风良好、通风口时应避开火焰喷出方向、所用搅拌铁水的工具应预热等)；
l)操作者可能需要的其他保护的详细资料，如防护服等；
m)对故障的识别与位置确定、排除方法以及调整、维修后再启动的详细说明；
n)在安装调试、故障诊断、维修或维护及使用操作之前，为消除和／或减小风险，将冲天炉、加料机置于零机械状态时应遵循的详细步骤，以及验证是否处于零机械状态的方法；
o)维修、维护程序和要求的详细说明；
p)随机配件明细表、易损件明细表；
q)润滑部位、润滑方法及润滑油种类牌号的说明。