Témata
Reklama

Výroba oceli a kovový fond

Prognóza výroby oceli naznačuje, že vybavenost kovem v období do roku 2010 ještě poroste. Do roku 2025 však s ohledem na ztráty a rostoucí počet obyvatelstva dojde k poklesu vybavenosti kovem z důvodu nedostatečné výroby nového kovu.

Nízké náklady na výrobu oceli a její obdivuhodné vlastnosti ji uchovávají přední místo mezi materiály, které i v budoucnosti budou sehrávat důležitou roli ve vývoji vědy a techniky ve světě. Prognózování výroby oceli je tak i v současné době velmi důležité obzvláště proto, že těžba a úprava vstupních surovin i výstavba zařízení pro jejich zpracování jsou finančně velmi náročné. Doba realizace projektů je dlouhá a chyby, které mohou vzniknout v důsledku nesprávných rozhodnutí, jsou mnohdy těžko napravitelné a znamenají velké finanční ztráty. Tato rizika odrazují investory od realizace projektů, které nejsou přesvědčivě doloženy.
Reklama
Reklama
Reklama

Prognózy výroby oceli

Dosud prováděné prognózy obvykle vycházely z prognózy výroby surového železa, která je odvozena od výroby oceli. Jak se vyvíjely prognózy výroby oceli v druhé polovině minulého století, je znázorněno na obr. 1. Vidíme, že tyto odhady, které vycházely z úvah o lineárním růstu spotřeby oceli na hlavu, nevyhověly. Výroba oceli podléhá silně konjunkturálním vlivům. Naproti tomu vlivy konjunktury na výrobu surového železa nejsou tak velké, neboť je možno používáním většího či menšího množství kovového odpadu pro výrobu oceli výkyvy ve výrobě surového železa regulovat.
Taková regulace se pak projeví pouze ve zpomalení nebo zrychlení obratu kovového fondu (KF-Fe). Z tohoto důvodu považuje autor za vhodnější vycházet při prognózách z úvah o velikosti a pohybu kovového fondu (dále jen KF). Kovový fond Fe substance pro účely této úvahy je v souladu s hutnickou terminologií považován za souhrn všeho Fe kovu, který je k disposici pro použití (metal in use). Slouží pro uspokojování potřeb kovu ve spotřebě jednotlivců, společných potřeb v infrastruktuře i při výrobě. Jeho obrat se pohybuje v rozmezí 20 až 30 let.

Tvorba kovového fondu

Tvorba kovového fondu je jednoznačně dána výrobou surového železa a feroslitin z přírodních zdrojů, to je výlučně z rud. Výroba oceli nemá na tvorbu KF, pokud při její výrobě není použita přímo železná ruda nebo houba, žádný podstatný vliv. Je však významným činitelem při přeměně kovové substance na technicky vhodněji použitelnou formu Fe - ocel. Umožňuje také vrácení použitého kovu ve formě kovového odpadu do nového užívání s obnovenými, respektive novými vlastnostmi.
Velikost KF je významně ovlivňována nevratnými ztrátami, které vznikají ve všech odvětvích lidské činnosti, kde jsou oceli používány. Jako příklady lze uést: propal v hutním zpracování kovů, korozi, zasypání nebo utopení kovových výrobků, ale i betonové výztuže ve stavebnictví atd. Velikost KF není tedy jen prostým součtem výroby kovu z železných rud, neboť od ní je třeba odečíst kov, který byl nenávratně ztracen. Z toho důvodu i velcí výrobci železa mohou mít nízký KF, pokud mají vysoké nevratné ztráty kovové substance.
Autor sestavil matematický model, který vyjadřuje výše uvedené závislosti pro tvorbu a užití KF a je uveden na obr. 2. Protože tento model je podrobně popsán v [1, 2, 3, 4], nejsou dále uváděny principy, na kterých je založen. Výsledné grafy jsou zpracovány pro celosvětový vývoj. Použití uvedeného modelu pro jednotlivé kontinenty, státy, respektive regiony je také možné, avšak vyžaduje, aby bylo známo nejen saldo exportu a importu Fe kovu v hutních výrobcích, ale i kovů obsažených ve všech obchodovaných výrobcích. To ztěžuje provedení obdobných výpočtů pro územní celky, neboť saldo je v tomto případě nutno považovat za položku, která vytváří KF, respektive je nevratnou ztrátou.

Výroba nového kovu

Použijeme-li model pro prognózu výroby nového kovu (VNK), můžeme následně odvodit nejen potřebu železných rud, ale i potřebu redukovadel včetně koksu. Právě pro tyto potřeby je vhodný celosvětový přístup, protože rudy v současné době jsou zajišťovány těžbou a úpravou v oblastech rozsáhlých ložisek železných rud s bohatým obsahem Fe, umožňujících nejen ekonomickou těžbu, ale i přepravu ke spotřebiteli. Většina výrobců nového kovu je umístěna obvykle v blízkosti výskytu koksovatelného uhlí nebo jiného redukovadla. Železné rudy jsou dováženy na velké vzdálenosti, neboť při dnešním stavu dopravní techniky není rozhodující vzdálenost dopravy, ale možnosti nakládky a počtu nutných překládek na cestě k odběrateli.
Na obr. 3 je ve spodní části znázorněna výroba nového kovu. Do roku 2000 je uvedena skutečnost a v dalších letech výroba jen mírně stoupající. V horní části obrázku je pak znázorněn průběh tvorby KF při různé velikosti nevratných ztrát. Za nejpravděpodobnější považuje autor tvorbu KF v rozmezí 7,5 ÷ 10 % nevratných ztrát. Mírně stoupající výroba nového kovu VNK a tvorba KF při nevratných ztrátách podle křivky pro ztrátu 7,5 % při obratu KF okolo 25 let by umožnila výrobu oceli plynule stoupající na úroveň nad 900 mil. tun ročně, což je v grafu naznačeno. Právě tento, na obr. 3 znázorněný vývoj, který umožňuje v důsledku dostatečného množství kovového odpadu zvyšovat výrobu oceli, vyvolává neodůvodněný pocit dobrého zajištění potřebnou ocelí bez rozvoje koksárenství a výroby surového železa z rud.
Provedeme-li však další propočty, které vezmou v úvahu nárůst počtu obyvatel na zeměkouli, dojdeme k některým poznatkům, které nás varují před takovým postupem. Na obr. 4 jsou znázorněny tři varianty nárůstu obyvatelstva do roku 2100. Pro další propočty byla použita varianta s lineárním nárůstem na cca 10 mld. obyvatel v roce 2100. V obr. 5 je znázorněno, jak tento nárůst obyvatel ovlivní výrobu nového kovu na jednoho obyvatele. Vidíme, že výroba nového kovu bude ze stávajících cca 100 kg/obyv. klesat na cca 70 kg/obyv. Pro informaci čtenáře - na počátku 20. století v době industrializace činila tato výroba v Anglii 200 kg/obyv. Daleko lépe současný klid před bouří vystihuje graf KF/obyv., ze kterého vyplývá, že vybavenost kovem v období do roku 2010 ještě poroste. Podle velikosti ztrát dojde však nejpozději do roku 2025 k poklesu vybavenosti kovem z důvodu nedostatečné výroby nového kovu. Tento stav zastihne světové hospodářství nepřipravené na tuto situaci a její řešení bude vyžadovat vysoké náklady provozní i investiční.
V souvislosti s tímto upozorněním by chtěl autor uvést, že existují i jiné práce, které na tuto situaci upozorňují. Jedná se například o práci dr. Azsua Tomiury a Ikuo Komakoho, uveřejněnou ve zprávě Nippon Steel Corporation. Ta v časopise Cokemaking upozorňuje na situaci, která v časovém období do roku 2010 vznikne pro nedostatek koksu. Zároveň upozorňuje na situaci, kterou popisuje i autor tohoto článku. Zajímavé na celé záležitosti je, že dlouhodobá předpověď do roku 2100 ukazuje, že ke kritické situaci dojde již za několik let.
Je pochopitelné, že vedle vlivů, které jsou odvozeny z matematického modelu, jsou i jiné vlivy, které v budoucnosti budou mít vliv na rozvoj černé metalurgie. V nedaleké minulosti jsme byli svědky dvou ropných krizí a některých politických událostí, které vyvolaly výkyvy ve výrobě oceli, což je znázorněno na obr. 1. Především uměle vyvolané energetické krize neovlivnily dlouhodobou tvorbu kovového fondu. Daleko složitější je posuzování různých geopolitických vlivů, které mohou přinést takové změny, jež mohou i dlouhodobě ovlivnit strukturu ekonomiky jednotlivých států nebo jejich seskupení.

Pravděpodobný scénář vývoje v 21. století

V souladu s grafem uvedeným v obr. 5 bude KF/obyv. v první čtvrtině století ještě stoupat. Podle velikosti nevratných ztrát bude jeho velikost kulminovat okolo roku 2010. Ve vyspělých průmyslových zemích s nadměrně vysokým KF bude jako dosud převládat tendence zvětšovat kapacity na zpracování kovového odpadu, který se jeví v těchto zemích jako nadbytečný. Postupně se však bude jevit tendence tento odpad nevyvážet, neboť vývozci budou mít dostatečnou kapacitu na jeho zpracování a také si uvědomí, že se v podstatě jedná o vývoz energie, která je v kovovém odpadu obsažena. Naopak v důsledku narůstání nedostatku koksovatelného uhlí i obtížnosti obstarávání jiných redukovadel, ale i z důvodů ekologických, bude snižována výroba nového kovu. Důsledkem tohoto vývoje bude nutnost náhrady dosud používané méně ušlechtilé energie energií ušlechtilejší, to je elektrickou energií na výrobu oceli v elektrických pecích. V méně vyspělých zemích bude rovněž tendence zpracovávat vlastní kovový odpad, který vznikne z kovu obsaženém v dovážených kovových výrobcích. Tyto tendence povedou k nedostatečné tvorbě kovového fondu a KF/obyv. bude klesat. Následně se projeví nedostatek kovového odpadu pro výrobu potřebné oceli. Vzniklá situace bude obtížná, protože v důsledku výše uvedených tendencí došlo ve většině zemí vyrábějících ocel k omezení výrobních kapacit pro výrobu koksu, jak je uvedeno v citované práci japonských autorů.

Závěr

Autor nepovažuje uvedený scénář za jedině možný. Při respektování určitých předpokladů by se vývoj mohl ubírat poněkud jinými cestami. K takovému alternativnímu rozboru není v této stati dostatek prostoru. Konečně ten, kdo se touto problematikou zabývá, si může na základě uvedených faktů a svých vlastních poznatků sestavit svůj vlastní scénář. Autorovi jde v této stati především o upozornění na možnost využití popsané metody a o upozornění na její přednosti.
Reklama
Vydání #5
Kód článku: 20528
Datum: 16. 05. 2002
Rubrika: Inovace / Metalurgie
Autor:
Firmy
Související články
Termomechanické zpracování

Globální svět s možností volného cestování a neomezeného přístupu k informacím s sebou přináší riziko chybných nebo nepřesných překladů odborných pojmů z jiných jazyků. Ve své praxi vysokoškolského lektora s předchozí zkušeností technologa se setkávám zejména v posledních letech se značným rozvolňováním odborných pojmů, které mohou vést až k matení odborné veřejnosti. V tomto příspěvku se pokusím stručně shrnout přehled a podstatu technologických postupů, označovaných v češtině pojmem termomechanické zpracování (TMZ, resp. TMP, z anglického thermomechanical processing, což odpovídá též pojmu thermo-mechanical treatment – TMT).

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.

Ocelové město a CO2

Co Jules Verne nemohl tušit… Nebo mohl? Zlého profesora nechává umřít na zadušení kysličníkem uhličitým…

Související články
Fórum výrobních manažerů

Jak se odráží ve vaší výrobě stále přetrvávající nedostatek materiálových vstupů? Jak to ovlivňuje chod vaší firmy, plánování průchodu zakázky výrobou? Navýšení cen surovin musíte pravděpodobně promítnout do výsledných cen vašich produktů. Jak na to reagují odběratelé?

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Virtuálně na veletrh

Svět se nám doslova před očima přelévá do online prostoru. To, že se na internet přesune mnoho služeb a komodit bylo jasné už od rozšíření a zvýšení dostupnosti internetu široké veřejnosti. Letošní pandemická situace však tento přerod ještě více umocnila. Ostatně i v průmyslu nás již několik posledních let doprovázejí hesla jako Internet věcí, digitalizace, big data, cloud apod. Oblíbené semináře a konference dostaly virtuální podobu a koncem listopadu si také 17 vystavovatelů a okolo 300 návštěvníků vyzkoušelo první virtuální odborné B2B setkání s názvem Výroba forem 2020.

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.

Kombinace technologií slévání a 3D tisku

Aditivní technologie přinášejí do oboru slévárenství nový pohled na věc a výrazně ovlivňují nejen proces výroby odlitků, ale i myšlení pracovníků ve slévárnách. Aditivní výroba zásadním způsobem mění zavedené pracovní postupy, systémy práce s výrobní dokumentací, technickou přípravu výroby a technologii výroby odlitků. Mění také možnosti konstrukce odlitků včetně jejich tvarové náročnosti. Proto můžeme bez přehánění tvrdit, že celou slévárnu a její postup výroby odlitků lze vměstnat do jednoho stroje - 3D tiskárny na kovy.

Hotspot slévárenské a metalurgické techniky

Centrem světové slévárenské a metalurgické techniky se pod heslem „The Bright World of Metals“ opět po čtyřech letech stane německý Düsseldorf. Přibližně 2 000 vystavovatelů se od 25. do 29. června 2019 představí na předních mezinárodních oborových veletrzích GIFA, METEC, Thermprocess a Newcast.

Zpracování oceli ve Steel Servis centrech

Inženýrská akademie ČR je organizace sdružující lidi, jejichž společným zájmem je podpora technického rozvoje, výzkumu, vzdělávání a inovací. V jejích řadách najdeme špičkové odborníky z nejrůznějších technických oborů. V našem seriálu dáváme postupně slovo těm z nich, jejichž oblasti působnosti mohou být pro čtenáře MM Průmyslového spektra zvláště zajímavé.

Kontinuální omílací systém do stávající periferie

Pokud jde o sériovou výrobu složitých tlakových odlitků z hliníkových slitin, je Kovolis Hedvikov preferovaným partnerem automobilových výrobců a dodavatelů. S cílem rozšířit kapacitu i možnosti zpracování investovala společnost do nového omílacího systému, přizpůsobeného široké škále dílů a místním podmínkám.

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.

Zlepšovatelská hnutí českých průmyslových podniků - Třinecké železárny

Japonský výraz kaizen znamená zlepšení nebo změnu k lepšímu a odkazuje na postupy zlepšování ve výrobě převážně strojírenských podniků. Poprvé byl realizován po druhé světové válce v japonských firmách, a když se podíváme na japonský průmysl dnes, asi to vážně funguje. Stejně tak fungují systémy zlepšování v průmyslu České republiky, které zavedl Tomáš Baťa už před více než sto lety. Svědčí o tom následující řádky.

Technologie DMLS - 3D tisk kovů

Moderní technologie vyrábějící 3D objekty přímo z 3D CAD modelů zažívají v posledních letech obrovský rozmach, který svědčí o tom, že se podařilo výrobcům 3D tiskáren dosáhnout kvality a efektivity procesů tak vysoké, že dnes již směle konkurují dlouhodobě zavedeným konvenčním výrobním postupům a mnohdy je dokonce předstihují. Uvedená skutečnost platí dvojnásob pro 3D tisk kovů, který je široce uplatňován v rozmanitých oborech výroby od průmyslu až po zdravotnictví.

Kalení laserem dosahuje nové kvality

U mnoha obrobků naráží klasické kalení laserem na své možnosti. Například u ten-kostěnných součástí je požadována garantovaná hloubka zakalení a charakteristické hodnoty, jako jsou tvrdost a opakovatelná kvalita. Pro splnění těchto požadavků musí být kalení laserem rozšířeno o nové poznatky a postupy.

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