Защита от вредных и опасных факторов при производстве метизов

А. А. ФИЛИППОВ, Г. В. ПАЧУРИН, В. И. НАУМОВ 
ЗАЩИТА ОТ ВРЕДНЫХ И ОПАСНЫХ ФАКТОРОВ 
ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ МЕТИЗОВ 
Рекомендовано УМО РАЕ по классическому университетскому 
и техническому образованию в качестве учебного пособия для студентов 
высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки: 
20.03.01 «Техносферная безопасность», 
22.03.01 и 22.04.01 «Материаловедение и технология материалов», 
22.03.02 и 22.04.02 «Металлургия», 15.03.01 «Машиностроение», 
15.03.04 и 15.04.04 «Автоматизация технологических процессов 
и производств», 15.03.05 «Конструкторско-технологическое 
обеспечение машиностроительных производств» 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2023 

УДК 621.77:669.14 
ББК 34.265.246 
Ф53 
Рецензенты: 
доктор технических наук, профессор В. К. Мусаев; 
кандидат технических наук, доцент С. М. Шевченко 
Филиппов, А. А. 
Ф53 
Защита от вредных и опасных факторов при производстве метизов : 
учебное пособие / А. А. Филиппов, Г. В. Пачурин, В. И. Наумов. - Москва ; 
Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. - 196 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-1396-1 
Выявлены и идентифицированы опасные и вредные производственные факторы 
при переработке горячекатаного и калиброванного проката, в процессе очистки поверхности от окалины и загрязнений горячекатаного проката, фосфатирования поверхности, при термической обработке бунтов, проволоки и метизных изделий, волочении 
проката и предложены конкретные мероприятия по снижению на обслуживающий персонал их негативного воздействия. 
Для студентов очной и заочной форм обучения по направлению подготовки 
20.03.01 «Техносферная безопасность» (профиль подготовки «Безопасность технологических процессов и производств»), 22.03.01 и 22.04.01 «Материаловедение и технология материалов», 22.03.02 и 22.04.02 «Металлургия», 15.03.01 «Машиностроение», 
15.03.04 и 15.04.04 «Автоматизация технологических процессов и производств», 
15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств». Может быть использовано преподавателями, инженерами и специалистами 
при эксплуатации промышленного оборудования и безопасной организации работ на 
производстве. 
УДК 621.77:669.14 
ББК 34.265.246 
Печатается в авторской редакции
ISBN 978-5-9729-1396-1 
” Филиппов А. А., Пачурин Г. В., Наумов В. И., 2023 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2023 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023 

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение …………………………………………………………………..…. 6
1. Назначение и методы получения высокопрочного крепежа……......9
1.1. Назначение крепежа класса прочности 8.8 и выше..….………..........9
1.2. Технологические схемы подготовки проката для изготовления 
высокопрочного крепежа…………………………………...……..….12
2. Основные требования, предъявляемые к материалам для
    изделий, изготавливаемых методом холодной высадки…….………19
2.1. Свойства стали как материала для изготовления метизных 
изделий…………………………………………………………………19
2.2. Марки стали, химический состав и другие свойства 
металла……………………………………….........................................22
2.3. Влияние химических элементов, определяющих поведение стали
при волочении и высадке метизных изделий……………..………….23
3. Обеспечение технологической пластичности и прочности
проката…………………………………………………………………….26
       3.1. Волочение как основной вид деформации при подготовке
проката к холодной объемной штамповке…………………………..26
3.2. Влияние структуры металла на обеспечение технологической 
пластичности и прочности проката…………………….....................29
3.3. Влияние поверхностных дефектов проката на качество метизов...33
3.4. Термическая обработка как основной способ формирования 
механических характеристик проката………………………...….…37
4. Общий анализ опасных и вредных факторов в метизном
производстве……………………………………………...….………..…..41
4.1. Опасные условия и опасные действия под действием опасных и 
вредных факторов..…………………………………… ……………...41
4.2. Система управления безопасностью труда………………………….47
4.3. Обучение и проверка знаний по охране труда….………………......49
4.4. Инструктажи по охране труда в цехах метизного производства......51
4.5. Трехступенчатый контроль охраны труда……………………..……55
4.6. Обеспечение безопасных условий труда в цехах метизного 
производства, связанных с применением вредных веществ...……..60
4.7. Требования к машинам, оборудованию и инструменту………..…..63
4.8. Требования к транспорту и погрузочно-разгрузочным работам…..66
    4.9. Требования к отоплению, вентиляции, обеспечение пожарной 
        безопасности, водо- и газоснабжения, освещения и канализации........69
4.10. Санитарно-гигиенические требования и элементам
производственных и вспомогательных помещений……….….…..73
3

    4.11. Санитарно-гигиенические требования к элементам бытовых
помещений…………………………..…………...…………………..74
5. Опасные и вредные факторы при обработке поверхности
проката…………………………………………………………………….82
5.1. Химическое травление поверхности проката…………………....….83
5.1.1. Опасные и вредные факторы при химическом способе 
травления…………………………...…………………………..94
5.1.2. Приточно-вытяжная вентиляция при химическом способе
травления поверхности проката……………………………....96
5.2. Дробеструйная обработка поверхности проката………………….104
5.3. Механические способы очистки поверхности проката 
и проволоки……………………...…………………………………..110
5.3.1. Обработка абразивным инструментом…………………...…110
5.3.2. Очистка поверхности окалиноломателями………………....112
5.3.3. Поверхностная обточка проката…………………...………..113
5.3.4. Снятие окалины щетками………………………………...….117
5.4. Опасные и вредные факторы при механической очистке 
проволоки и проката……………………….…………………...…..119
5.5. Причины и расследование несчастных случаев на 
производстве………………………………………………………...121
6. Роль освещения в обеспечении безопасных условий труда
производственных помещениях при изготовлении метизов……..128
6.1. Классификация освещения и требования к освещению...……….128
6.2. Искусственное освещение и источники искусственного света…129
  6.3. Гигиенические требования к естественному освещению……….133
6.4. Виды и системы естественного освещения…………...……..…...135
6.5. Требования к естественному производственному освещению….140
6.6. Приспособления, ограничивающие слепящее действие прямой 
или отраженной блескости на рабочих местах...…………………141
7. Основные требования к электробезопасности и безопасности
    к грузоподъемному оборудованию в метизном производстве.....…146
7.1. Опасность поражения электрическим током..………………..……146
7.2. Грузоподъемные краны, используемые в производстве при 
подготовке проката………………………………………………….154
7.3. Требования безопасности к грузоподъемному оборудованию..….157
7.4. Механизмы подъема и торможения грузоподъемных кранов.…...158
7.5. Электрозащитные устройства мостового крана…………………...159
7.6. Защитное заземление мостового крана……………………….……160
7.7. Регистрация и техническое освидетельствование кранового 
оборудования……………………….………………………..………161
4

8. Способы снижения воздействия опасных и вредных факторов
при подготовке структурно-механических свойств проката……..164
8.1. Электроплазменная очистка проката………..……………………..164
8.2. Индукционный нагрев при подготовке проката.……….…………169
8.3. Изотермическая обработка при подготовке проката………......….174
Заключение….………………………...………………………….………..180
Библиографический список.…………………………….. ….………….182
Приложение…………………...…………………………………..…….…190
5

ВВЕДЕНИЕ
Производственный травматизм представляет собой совокупность 
травм, возникших в результате выполнения своих трудовых обязанностей. 
По данным Международной организации труда, в мире на производстве 
ежегодно погибает около 2 млн человек, что составляет около 9 от общего числа смертей. При этом травмируется около 270 млн человек и 
160 млн человек страдает от профзаболеваний.
Министерство здравоохранения и социального развития России информирует, что за последние пять лет в нашей стране было зарегистрировано 44 тысячи профессиональных заболеваний. Уровень смертельного 
травматизма достиг 12 случаев на 100 тысяч работающих, т.е. в несколько 
раз выше, чем в США и странах Евросоюза. Средняя продолжительность 
жизни в России составляет 66 лет, что на 12 лет ниже, чем в США, и на 
11,5 лет ниже, чем в Евросоюзе. При этом дополнительные расходы государства приводит к тому, что страна теряет ежегодно 4 ВВП. Из-за болезней в среднем теряется до 10 рабочих дней на одного работающего. 
Общие потери рабочего времени, согласно экспертным оценкам, составляет около 70 млн дней в году.
Развитие экономического хозяйства Российской Федерации требует 
постоянного роста объемов промышленного производства. В стране появляются новые производства, наблюдается возрастание материальноэкономического, энергетического, информационного потенциала производственных комплексов и систем. Применяются достаточно новые и 
наукоемкие, экологичные, материало- и энергоэкономные, ресурсосберегающие технологии, которые связаны с научно-техническим прогрессом и 
требуют новых, более полных представлений о производственном травматизме и различных опасных производственных факторах, а также переоценки старых и выработки новых критериев оценки и профилактики 
травматизма. 
Между тем, на большинстве предприятий России анализ производственного травматизма производится только на основе расчета стандартных показателей несчастных случаев - коэффициентов частоты, тяжести 
несчастных случаев и некоторых других. Расчет этих коэффициентов не 
дает информации о характере возможных несчастных случаев и их последствиях, а значит, практически бесполезен при решении проблемы выявления возникновения опасных производственных факторов. Уровень 
производственного травматизма на многих предприятиях остается достаточно высоким и вызывает серьезную озабоченность при постоянном росте травматизма и частоты тяжелых повреждений. 
Согласно статистическим данным, основными причинами производственного травматизма являются:
6

x
старение и износ основных производственных фондов;
x
несовершенство и нарушение технологических процессов;
x
неудовлетворительная организация производства работ;
x
эксплуатация неисправных механизмов и оборудования;
x
ухудшение производственного контроля;
x
ухудшение обеспечения средствами индивидуальной защиты
и систем коллективной защиты;
x
снижение производственной и технологической дисциплины;
x
снижение ответственности работодателей и руководителей
производств за состояние условий и охраны труда;
x
различные психофизиологические факторы.
Всестороннее рассмотрение данной проблемы в масштабах Российской Федерации показало, что структура травматизма отличается постоянством и мало зависит от его уровня. По мнению специалистов, методологической основой профилактики травм является адекватный анализ опасных и вредных производственных факторов риска их возникновения. Для 
разработки профилактических мероприятий по снижению травматизма 
необходимо располагать достоверными данными на конкретном предприятии, цехе, участке и в конкретное время. В этом случае требуется грамотно и квалифицированно провести расследование несчастного случая 
на производстве. В противном случае, кроме неправильных выводов по 
причине конкретного случая и мероприятий по устранению его последствий, могут быть разработаны неадекватные мероприятия по профилактике несчастных случаев.
Однако приходится констатировать, что современное производство 
продолжает оставаться источником опасных и вредных производственных 
факторов. Требуется дальнейшее изучение проблем и причинноследственных связей травматизма и успешного развития производства на 
данном этапе развития. Необходимо решать вопросы профилактики и 
снижение риска несчастных случаев в условиях производственного 
процесса. 
Одним из видов продукции массового назначения являются металлические изделия (метизы). К метизам, получаемым методом холодной 
объемной штамповки, относятся, например, проволока, проволочные изделия, крепеж и пружины. Достаточно широкий сортамент и большое разнообразие свойств метизов продиктовано спецификой их использования в 
различных областях машиностроения. Поэтому вопросы профилактики 
травматизма и профзаболеваний на предприятиях, где производится подготовка проката для изготовления метизных изделий методом холодной 
объемной штамповки, актуальны и требуют изучения и контроля.
7

Задачей современного этапа развития метизного производства является улучшение качества исходного металлопроката и изготавливаемых из 
него изделий, повышение их работоспособности, надежности, долговечности, которые обеспечивают безопасность при дальнейшей эксплуатации 
конкретного изделия. 
В машиностроительном производстве к стальным изделиям, как к 
основным конструкционным материалам, предъявляются все более жесткие требования в отношении механических характеристик, эксплуатационной долговечности, а также новых функциональных свойств. Одновременно с этим усиливается потребность в снижении затрат, экономии материальных и энергетических ресурсов, их оборотном использовании в 
интересах экономики, снижении рисков безопасности производственных 
процессов и решения все более острых экологических проблем.
Авторы данного учебного пособия ставят перед собой задачу показать роль и значимость метизных изделий в промышленном производстве, выявить и идентифицировать опасные и вредные производственные факторы при переработке горячекатаного и калиброванного 
проката, в процессе очистки поверхности от окалины и загрязнений горячекатаного проката, фосфатирования поверхности, при термической 
обработки бунтов, проволоки и метизных изделий, волочения проката и 
предложить конкретные мероприятия по снижению на обслуживающий 
персонал их негативного воздействия.
8

1. НАЗНАЧЕНИЕ И МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ
ВЫСОКОПРОЧНОГО КРЕПЕЖА
1.1. Назначение крепежа класса прочности 8.8 и выше
К метизным изделиям относят в первую очередь проволоку, пружины (рис. 1.1), проволочные и крепежные изделия. Богатый сортамент и 
большое разнообразие свойств метизов продиктованы спецификой их использования в различных областях. 
Рис. 1.1. Пружины
Особенную роль занимает высокопрочный крепеж. Преимущества 
использования высокопрочного крепежа состоят в следующем:
x целесообразно применять крепежные изделия меньшего размера при
тех же нагрузках;
x выдерживает разрушающее воздействие нагрузки в два-три раза выше, по сравнению с классом прочности 4.8;
x сокращается металлоемкость крепежа и соответственно цена снижается на 15-25 .
Главными требованиями к применению данного вида крепежа являются наличие высоких разрывных усилий, повышенные статистические и 
динамические нагрузки. Высокопрочный крепеж является наиболее массовым видом деталей машин и показан на рис. 1.2. 
По действующей международной классификации к высокопрочному 
крепежу относятся изделия, у которых временное сопротивление разрыву 
больше или равно 800 МПа.
9

Рис. 1.2. Высокопрочный крепеж
Исходя из этого параметра, классы прочности для высокопрочного
крепежа начинаются для болтов с класса 8.8 и заканчиваются классом 
прочности 12.9. Прочностные характеристики болтовых изделий определяются выбором соответствующей марки стали и технологией изготовления. Высокопрочный крепеж изготавливают методом холодной объемной 
штамповки (ХОШ) чаще всего из сталей марок 35, 35Х, 20Г2Р, 30Г1Р, 
38ХА, 40Х и других.
Начиная с конца 80-х годов XX столетия, для изготовления высокопрочного крепежа используют низкоуглеродистые борсодержащие доэвтектоидные стали 20Г2Р и 30Г1Р. Данные марки стали имеет некоторые 
преимущества перед другими сталями. Такими преимуществами являются 
удовлетворительная пластичность и прокаливаемость. Использование в 
массовом производстве борсодержащих сталей ряда металлургических 
производств показало, что прокат имеет нестабильную прокаливаемость 
по длине и сечению мотка. 
Состояние горячекатаного проката не гарантирует получения из него 
качественных высокопрочных болтовых изделий. Это связано с тем, что 
на прокаливаемость проката сталей 20Г2Р и 30Г1Р оказывает влияние не 
весь присутствующий в стали, а только «эффективный» (твердорастворимый, не связанный в нитриды) бор. Если это условие нарушено, то это 
приводит к нестабильности свойств борсодержащих сталей. Как правило, 
10