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.

Náhrada drahých legur v metalurgii slitin neželezných kovů

Přesto, že tradiční a ověřené slévárenské procesy v posledních desetiletích nezaznamenaly významné změny, nedá se totéž říci o procesech metalurgických. Mimo jiné je kladen stále větší důraz na chemické složení slévárenských slitin a to jak z hlediska jejich čistoty, resp. obsahu nežádoucích či doprovodných prvků, tak z hlediska přídavků prvků zlepšujících jejich vlastnosti.

Slévání hliníku s velkou tradicí

Společnost Kovolis Hedvikov se již dlouho specializuje na tlakové slévání hliníkových slitin a nabízí svým zákazníkům kompletní řešení v této oblasti. Připravili jsme pro vás reportáž, která představí celou společnost a necháme vás nahlédnout do nynějšího výzkumu a vývoje.

Rheocasting otevírá nové možnosti tlakově litých odlitků

Požadavky automobilového průmyslu, jako úspora hmotnosti, zvyšování užitných vlastností a snižování nákladů vytvářejí na všechny výrobní technologie, tlakové lití nevyjímaje, tlak na zvýšení hodnot mechanických vlastností, eliminaci vnitřních vad a stabilitu procesu. Požadavkům na vyšší pevnost a tažnost jde tlakové lití vstříc především zaváděním nových sofistikovaných slitin. Tyto slitiny jsou ovšem výrazně dražší a navíc kladou vysoké požadavky jak na proces tavení, tak na vlastní proces lití, který se tak dostává na samotnou hranici stability v sériové výrobě.

Virtuální testování aneb není čas na hrdinství

Pokud tlačí zákazník a trh do komplikovanějších, složitějších a rizikovějších projektů a pokud je zvažováno, zda vůbec daný projekt přijmout? Jestli je možné ještě snížit náklady při zachování kvality výrobků? Numerická simulace technologických procesů sama řešení nevymyslí, avšak stává se významným pomocníkem při hledání odpovědí.

Tradice a perspektivy slévárenství

Slévárenství je jedním z nejstarších výrobních oborů, odlitky velmi úspěšně nahrazují součásti, vyráběné svařováním nebo obráběním z hutních polotovarů. Slévárenství umožňuje vyrobit velmi složité dílce pro nejrůznější odvětví průmyslu. Odlitky jsou využívány také v lékařství (kloubní náhrady, dentální odlitky a podobně), slévárenské postupy jsou využívány ve šperkařství a dalších výtvarných oborech (drobné plastiky, prsteny, náramky, brože, reliéfy, sochy a podobně).

Nejmodernější slévárna litin v Evropě

V příspěvku jsou stručně popsány segmenty výroby tekutého kovu a bentonitových forem pro odlitky ve slévárně Kasi postavené na zelené louce v letech 2010 a 2011 v Novém Bydžově - Zábědově.

Výroba modelových zařízení a forem

Výroba modelových zařízení a kovových forem patří neoddělitelně ke slévárenství. Modelárny vyrábí velmi složité tvary nejrůznějšími technologiemi. K tradičním postupům patří třískové obrábění, stále častěji s využitím elektronicky řízených obráběcích center dále CNC).

Proteinové pojivo - alternativa při výrobě odlitků

Článek popisuje princip použití proteinových pojiv ve slévárenské výrobě, jejich technologické, ekologické a ekonomické výhody. Ukazuje také výsledky provozních zkoušek těchto pojiv provedených v několika slévárnách při výrobě odlitků ze slitin hliníku a šedé litiny.

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