Где и когда произошло:
Казахстан, Карагандинская область, г. Темиртау, конвертерный цех металлургического комбината АО «АрселорМиттал Темиртау» (ныне Qarmet). Разливочный пролет отделения непрерывной разливки стали, тяжелый литейный мостовой кран грузоподъемностью 225+63/10 тонн. Ноябрь 2021 года, ночная смена, 01:25.
Что произошло (хроника ЧП):
Электромостовой литейный кран выполнял операцию транспортировки сталеразливочного ковша емкостью 160 тонн, наполненного жидким металлом с температурой около 1620 °C, от установки «печь-ковш» к поворотному стенду МНЛЗ (машины непрерывного литья заготовок).
Подъемный механизм главного подъема был оснащен двумя стальными канатами диаметром 39 мм с металлическим сердечником. Во время очередного периодического осмотра службой механиков цеха не был зафиксирован критический износ каната: из-за постоянного теплового излучения от ковшей смазка внутри каната выгорела, сердечник потерял упругость, а во впадинах между прядями образовалось более 25 скрытых обрывов проволок на одном шаге свивки (при норме браковки не более 10%).
Машинист крана (стаж 14 лет) производил подъем ковша с одновременным ходом моста. Для экономии времени операция подъема велась с резким набором позиций контроллера, что вызвало динамический рывок. На высоте 4,5 метра от уровня пола цеха один из несущих канатов правой ветви полиспаста лопнул. Нагрузка мгновенно перераспределилась на левую ветвь, вызвав ударный срез оставшегося каната. Траверса массой 18 тонн вместе со 160-тонным ковшом рухнула вниз.
Механика аварии:
- Термическая деградация и усталость стального каната: Постоянное инфракрасное излучение температурой свыше 800 °C в зоне днища ковша приводит к отпуску высокоуглеродистой стали проволок и коксованию канатной смазки (Торсиол-35). Внутреннее трение сухих проволок друг о друга увеличивает контактные напряжения в 4–5 раз, формируя очаги питтинговой коррозии и усталостных трещин.
- Динамический коэффициент при рывке: Плавный подъем дает коэффициент динамичности $k_{\text{дин}} \approx 1{,}1\text{–}1{,}2$. Резкий пуск с провисанием каната увеличивает ударную нагрузку до $k_{\text{дин}} \ge 2{,}0$. Суммарное усилие на изношенный канат скачкообразно превысило разрывное усилие канатной ветви.
- Эффект «домино» в двухбарабанном полиспасте: Разрыв первого каната привел к мгновенной передаче всей массы (более 240 тонн системы «траверса + ковш + расплав») на противоположную ветвь. Второй канат испытал чистый ударный срез с растяжением, превысившим предел прочности стали более чем в 2,2 раза.
- Гидродинамический удар расплава: Падение 160 тонн жидкой стали с высоты 4,5 метра высвободило свыше 10 МДж кинетической энергии. При ударе ковша о бетонный пол и рельсы передаточной тележки стальной кожух ковша деформировался, и жидкий металл выплеснулся во все стороны гидродинамической волной радиусом до 35 метров.
- Паровой взрыв: На полу разливки в дренажном лотке присутствовала технологическая вода. Контакт жидкой стали (1600 °C) с водой вызвал мгновенный взрывной фазовый переход (паровой взрыв) с ударной волной избыточного давления.
Последствия:
Разливщик стали и подручный сталевара находились на технологической площадке обслуживания в 12 метрах от траектории движения ковша.
- Мгновенное термическое поражение: Волна жидкого расплава и тепловое излучение плотностью свыше 50 кВт/м² накрыли людей за доли секунды. Оба рабочих получили термические ожоги IV степени (100% поверхности тела) с мгновенным обугливанием мягких тканей и разрушением дыхательных путей. Смерть наступила на месте происшествия от необратимого термического шока.
- Вторичные разрушения: Волна расплава пережгла силовые кабельные трассы соседнего крана, повредила маслостанцию гидравлики МНЛЗ (вызвало факельное горение гидравлического масла) и деформировала несущую металлоколонну здания цеха. Разливка стали была остановлена более чем на трое суток.
Грубейшие нарушения:
- Эксплуатация грузоподъемного механизма с канатом, имеющим критическое число оборванных проволок, коррозию и выгорание сердечника (формальный осмотр в журнале приема-сдачи).
- Транспортировка ковша с жидким металлом над зонами возможного нахождения людей без подачи звукового сигнала и предварительной полной эвакуации персонала за пределы радиуса разлета расплава.
- Выполнение совмещенных операций (резкий подъем с одновременным перемещением моста) при перемещении опасных грузов.
- Наличие технологической влаги и воды в лотках и приямках под трассой движения ковшей с жидким металлом.
- Несрабатывание или отсутствие автоматического теплозащитного экрана канатного барабана и канатов от прямого излучения ковша.
Как выжить (инструкция по безопасности при работе мостовых кранов и транспортировке опасных грузов):
- Зона отчуждения — закон: При перемещении ковшей с жидким металлом, слябов или тяжелых траверс нахождение людей в пролете под траекторией движения груза и в радиусе возможного разлета расплава (не менее 30 метров) категорически запрещено. Весь персонал обязан уйти в глухие бронированные операторские или на внешние переходные галереи.
- Магнитная и ультразвуковая дефектоскопия канатов: На литейных кранах визуального осмотра недостаточно. Не реже одного раза в месяц канаты проверяются переносными магнитными дефектоскопами канатов (МДК), выявляющими внутренние обрывы проволок и потерю площади сечения металла внутри сердечника. Потеря 10% сечения — немедленная замена каната.
- Никаких совмещенных движений на рывке: Машинист обязан перемещать расплавленный металл только на первой-второй позициях контроллера с плавным набором скорости. Запрещено одновременно поднимать груз и ехать мостом/тележкой.
- Сухие полы под крановыми путями: Пол в зоне разливки и транспортировки должен быть абсолютно сухим, посыпанным сухим шлаком или известью. Попадание металла на мокрый бетон вызывает взрыв, разрушающий конструкции на дистанции сотен метров.
- Звуковой сигнал перед каждым ходом: Перед началом подъема или движения груза крановщик обязан подать длинный предупредительный звуковой сигнал. Персонал на полу, услышав зуммер литейного крана, обязан бросить любую операцию и немедленно выйти из пролета.