Témata
Reklama

Dusíko-methanolový směšovač představuje novou efektivní výrobu ochranné atmosféry v metalurgii

V hutní výrobě a zpracování kovů je celá řada procesů, které vyžadují ochrannou atmosféru pro zabránění oxidace kovů například při zušlechťování, žíhání, tvrdém pájení nebo sintraci. Případně se řízená atmosféra využívá k sycení povrchů uhlíkem či dusíkem při cementaci a nitrocementaci nebo na ochranu proti oduhličení.

Zatím převládají endogenerátory

V Česku je dosud nejčastější výroba takové atmosféry v takzvaném endogenerátoru, což je zařízení, ve kterém se směs zemního plynu, případně propanu se vzduchem zahřeje na teplotu zhruba 1 080 °C a pomocí katalyzátoru rozloží na oxid uhelnatý a vodík. Vyrobená ochranná atmosféra má okolo 1 000 °C, proto je nutné ji kvůli bezpečnosti ochladit na teplotu umožňující transport potrubím k peci.

Externí endogenerátor. (Zdroj: Air Products)

Endogenerátor typicky tvoří pracovní válec o průměru zhruba dva a půl metru, kde dochází k rozkladu plynu s doplňkovým zařízením na ohřev a chlazení plynu, o celkové výšce přes čtyři metry. Na instalaci tedy vyžaduje poměrně velký prostor s přívodem a odvodem chladicí vody, který musí splňovat podmínky provozu „věčného“ plamene pro spalování přebytečné produkce.

Endogenerátory jsou konstruovány na nepřetržitý provoz a jejich vypnutí nebo zapnutí vyžaduje hodně energie a času, protože kvůli své velikosti mají značnou tepelnou setrvačnost. Aby nedošlo k poškození katalyzátoru, jejich nahřátí na provozní teplotu, nebo naopak vychladnutí při odstávce či údržbě musí být pozvolné, a trvá i několik dní. Proto je obvykle alespoň jeden generátor v pohotovostním režimu jako záloha, pokud by bylo nutné jiný odstavit. V provozu, který má cykly nebo přestávky, je problematické efektivně řídit objem vyrobené ochranné atmosféry - vyrábí se více, než je potřeba, a nadprodukce se spaluje.

Dusíko-methanolový směšovač - přesně a jednoduše vyráběná atmosféra

Dnes existují moderní alternativy, jakou je například ochranná atmosféra z dusíku a methanolu. Je to velice elegantní řešení, které vstřikuje směs dusíku s methanolem o předem stanoveném průtoku přímo do prostoru pece. Zásobníky methanolu a kapalného dusíku bývají umístěné zpravidla mimo halu.  

Tryska Smart lance. (Zdroj: Air Products)

Samotný vstup dusíku a methanolu do pece se provádí pomocí trysky. Methanol vstupuje do směšovače trysky v kapalné formě, dusík je veden středotlakým potrubím a do pece směs vstupuje pod lehkým přetlakem. V trysce dochází k šokovému ohřevu methanolu, čímž se brání jeho nežádoucímu pozvolnému ohřevu, při kterém se rozpadá za vzniku sazí. Přesto i při správném provedení trysky určité saze vznikají a trysku postupně zanášejí, takže po určité době v ní stoupá tlak, aby se zachoval požadovaný průtok médií. Proto byly vyvinuty trysky, které jsou vybaveny čidly vyhodnocujícími v reálném čase teplotu a tlak methanolu i dusíku (např. Smart lance Air Products). Pokud nastane problematická hodnota, tryska hlásí alarm rovnou na rozvaděči pece a s předstihem upozornění obsluhu, že je potřeba situaci řešit. Naměřené hodnoty pro sledování trendů v peci jsou on-line zasílány na cloud a uživatel k nim má přístup odkudkoli.

Schéma zapojení a řízení trysky. (Zdroj: Air Products)

Tryska může mít dva další vstupy, kterými je možné sycení přídavnými plyny s nauhličujícím potenciálem, jako je například zemní plyn a vzduch. Druhý vstup tak rozšiřuje možné použití trysky pro jakoukoliv pec bez nutnosti velkých úprav stávající technologie pece.

Další velkou výhodou oproti endoplynu je možnost do velké míry ovlivnit složení atmosféry poměrem dusíku a methanolu. V případě potřeby aktivní atmosféry pro cementaci nebo nitrocementaci je možné měnit podíl methanolu a tím daný proces urychlit. Na druhou stranu, pokud je potřeba pouze inertní ochranná atmosféra pro zušlechťování ocelí nebo zpracování neželezných kovů, je možné snížit objem vstřikovaného methanolu a tím šetřit na nákladech. Naproti tomu v endogenerátorech přesné složení vyráběné atmosféry není možné řídit. Navíc v ní vždy zůstává určité procento methanu, vody a oxidu uhličitého, což může negativně ovlivnit procesy uvnitř pecí a způsobit například přesycení uhlíkem nebo oxidaci na hranicích zrn.

Celkové náklady na DM směšovače jsou oproti endogenerátorům většinou nižší, a to nejen díky nesrovnatelně menší pořizovací investici, ale hlavně nízkonákladovému a relativně bezporuchovému provozu. Při jejich použití nevznikají tak vysoké náklady na údržbu, zbytečné prostoje ani výpadky výroby, které jsou u endogenerátorů běžné. Ty naopak potřebují, kromě každodenní kontroly a údržby, pravidelné servisní odstávky, kdy je nezbytné celé složité zařízení zrevidovat. To znamená mít skladem a vyměnit opotřebované součástky nebo katalyzátor, kterému klesá účinnost vlivem mechanického opotřebení a zanášení prachem. A k tomu všemu se musí připočítat mzdové náklady na neustálou přítomnost kvalifikované obsluhy.

Posledním plusem DM směšovačů je jejich nezávislost na zemním plynu. Nejen kvůli jeho rostoucí ceně a nedostupnosti, ale i s ohledem na fakt, že někteří dodavatelé nahrazují zemní plyn směsí plynů a nedokládají jejich složení. Problém je, že plyn používáme nikoliv na spálení, ale jako chemikálii pro výrobu požadované atmosféry. A pokud dodávaný plyn není skutečně methan, výsledné složení endoplynu se může významně lišit od plánovaného, což může způsobit další problémy s kvalitou ochranné atmosféry a jejími dopady na procesy v peci.

Ing. Juda Čížkovský
Application Specialist MP & Electronics společnosti Air Products

Související články
Z manažera vlastníkem

V době recese koupila Olga Kupec od německého majitele slévárenský provoz a už více než 10 let jede její firma na plné obrátky. Tato přemýšlivá a empatická dáma dokázala svým přístupem ke klientům a kolegům vybudovat v českoněmeckém pohraničí prosperující firmu, která nemá nouzi, ani o zakázky, ani o zaměstnance.

Budoucnost nástrojových materiálů bez kritických kovů

V současné době jsou nejrozšířenějšími nástrojovými materiály slinuté karbidy a nástrojové oceli. Slinuté karbidy, tedy cermety tvořené vysokým podílem karbidů, převážně karbidu wolframu, a dále TiC, TaC a NbC, a kobaltem jako pojivem jsou využívány především pro výrobu výměnných břitových destiček pro strojní obrábění, případně vrtáků do zdiva a betonu. Díky výborné otěruvzdornosti a velmi dobré lomové houževnatosti jsou v poslední době tyto materiály využívány pro různé aplikace, jako je obrábění ocelí, litin i neželezných kovů.

Fórum strategického manažera v deseti zastaveních, Luboš Malý, Brück AM

V novém seriálu chceme oslovovat naše top manažery a hledat u nich tajemství jejich úspěchu, jež by mohlo být inspirací pro ostatní, kteří se na podobnou dráhu vydávají či již po ní jdou. Strategie prvního kroku často bývá přelomová – iniciuje další, následující kroky, rozhoduje a ovlivňuje činy budoucí a v žádném případě ji nelze podcenit.

Související články
Vysoce přesné odlitky pro energetiku

V dnešní době je kladen důraz na dodávky přesných odlitků vyráběných metodou vytavitelného modelu, u kterých nebude nutné provádět již další operace obrábění. Za posledních pět až sedm let se požadavky na relativní přesnost odlitků zvedly několikanásobně.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Inovativní firma roku 2014: VÚHŽ

Soutěž Česká inovace vyhlásila nejlepší tuzemské inovace roku 2014. Jednou ze tří společností oceněných v kategorii Inovativní firma je VÚHŽ, a. s., (původně Výzkumný ústav hutnictví železa) za digitální hladinoměr určený pro hutní provozy (kontilití), kde je pro výrobu kvalitních ocelí potřeba zajistit ustálenou výšku hladiny tekuté oceli v krystalizátoru.

Návrhy systému ostřiku okují

V minulém vydání jsme vám představili princip využívání inovačních voucherů, které nabízí Jihomoravské inovační centrum (JIC) na podporu spolupráce podnikatelů a vědců. Nyní vám představujeme další úspěšné využití voucherů olomouckou firmou Hydrosystém, která s pomocí Energetického ústavu FAST VUT v Brně pracovala na stanovení časových konstant při vysokotlakém odstraňování okují.

Průmyslové lepení není jen spojování materiálů – jak to vidí Kaletech

Představujeme vám dodavatele nejkvalitnějších technologií pro průmyslové lepení, českou společnost Kaletech, která dodává technologie švýcarského výrobce Robatech. Svým klientům nabízí mnohaleté zkušenosti při aplikacích průmyslových lepidel napříč různými odvětvími průmyslu.Jedná se zejména o technologie pro aplikaci lepidla s možností sprejování, nanášení v housenkách, bodech, nebo celoplošným nánosem.

Harmonizace ve svařování

Mezinárodní harmonizace norem a pravidel pro svařování je důležitá z mnoha důvodů. Primárním důvodem je skutečnost, že svařování je považováno za "zvláštní proces" (EN ISO 9001), při kterém nelze zcela zjistit jakost po skončení procesu inspekcí, ale jakost musí být sledována před i v průběhu celého procesu svařování.

Aktuální možnosti v laserovém svařování

Laserové svařování lze v dnešní době považovat za velice moderní technologii. Vysoké svařovací rychlosti, štíhlý svar a z toho plynoucí výhody jsou pozitiva, která umožnila začlenění této metody do progresivních výrobních technologií. Tento článek si klade za cíl představit aktuální možnosti laserových svařovacích technologií.

Průmyslové využití nejvýkonnějších laserů

Již několik desetiletí jsme svědky postupného nabývání významu a upevňování pozice laserů nejen v průmyslových provozech, ale i ve zdravotnictví, metrologii a mnoha dalších oblastech. Na stránkách tohoto vydání je uvedeno hned několik možností jejich využití, všechny jsou však velmi vzdálené možnostem laserů vyvíjených v centru HiLASE. V Dolních Břežanech u Prahy totiž vyvíjejí „superlasery“.

HiLASE - superlasery pro skutečný svět

Lasery nové generace, jež doposud nemají ve světě obdoby, se vyvíjejí a testují v nově postaveném centru HiLASE v Dolních Břežanech u Prahy. Využití najdou v průmyslu i ve výzkumu. V nové budově působí téměř 60 laserových specialistů a techniků, z nichž přibližně polovina je ze zahraničních, často i velmi renomovaných pracovišť.

Technologické lasery a trendy vývoje za rok 2015

Letošní rok v oblasti laserových technologií byl neobyčejně bohatý na nové poznatky a přinesl i řadu nových jevů v metodice dalšího vývoje. Vznikala nová komplexní střediska laserového výzkumu a nás může těšit, že ani Česká republika nezůstala pozadu. Rozvíjí se program HiLASE, zaměřený na laserové technologie a vývoj optických komponentů, a nedávno bylo slavnostně otevřeno i středisko ELI Beamlines – Extreme Light Infrastructure – jako součást evropského plánu budování center nové generace vybavených nejvýkonnější technikou vhodnou pro naplnění programu bádání až na samé hranici poznání.

Novinky značky IMAO pro upínání obrobků

V dnešní době je velká poptávka po efektivní produkci různorodých výrobků v malém objemu a klíčem k vyšší produktivitě je použití přípravků, které lze flexibilně přizpůsobit mnoha různým obrobkům. Upínací prvky ONE-TOUCH se vyrábějí v mnoha různých provedeních, snadno z nich lze vybrat prvky vhodné pro upnutí požadované součásti. Upnutí a odepnutí součásti je jednoduché, bez použití dalšího nářadí a rychlé, zkracuje se čas potřebný pro manipulaci s obrobkem a tím i celkové náklady na výrobu.

Ohřevné skříně Amarc - skladujte své sudy v teple a bezpečí

Připravili jsme pro Vás přehledný web s ohřevnými prvky společnosti Amarc. www.ohrevneprvky.cz. Naleznete zde kompletní nabídku topných plášťů pro sudy a průmyslové (IBC) kontejnery i podlahové topné desky v klasickém a EX provedení pro výbušné prostředí.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit