×

Nr 3/2008
3.jpg

Bogdan Garbarz

Instytut Metalurgii Żelaza

POSTĘP TECHNOLOGICZNY W HUTNICTWIE ZGODNY Z ZASADĄ ZRÓWNOWAŻONEGO ROZWOJU

W artykule podano podstawowe zasady strategii zrównoważonego rozwoju społeczeństwa i gospodarki oraz przeanalizowano zastosowanie tych zasad w przemyśle stalowym. Przedstawiono tezę, że warunkiem sukcesu przemysłu stalowego w XXI wieku jest dostosowanie funkcjonowania przedsiębiorstw hutniczych do strategii zrównoważonego rozwoju. Dla przemysłu stalowego oznacza to uwzględnienie w strategicznych procesach decyzyjnych oraz w działalności produkcyjnej współzależności pomiędzy aspektami środowiskowymi, socjalnymi i ekonomicznymi.

Zrównoważony rozwój oparty jest na innowacyjności będącej wynikiem działalności badawczej. Opracowywanie i wdrażanie nowych, przełomowych technologii wytwarzania stali i wyrobów stalowych to przedsięwzięcia kapitałochłonne, długotrwałe i często obarczone znacznym ryzykiem. Z tego powodu taką działalność mogą podejmować duże organizacje, reprezentujące partnerów zaangażowanych w produkcję i zastosowania wyrobów oraz dysponujące możliwościami pozyskiwania odpowiednio dużych funduszy na badania. Organizacjami spełniającymi te warunki są platformy technologiczne.

Rozwój i wdrażanie innowacyjnych technologii musi uwzględniać dynamicznie rosnący popyt na stal. Wynika z tego, że podstawowe technologie wytwarzania stali muszą cechować się bardzo dużymi zdolnościami produkcyjnymi. Z prognoz sięgających roku 2050 wynika, że udział procesów niekonwencjonalnych w wytwarzaniu stali będzie wtedy jeszcze niewielki (w sumie ok. 3%), oraz że nastąpi odwrócenie proporcji udziału procesów elektrycznych i procesów konwertorowych w stosunku do stanu obecnego. Prognozowany udział procesu elektrycznego osiągnie w 2050 roku około 60 %, głównie dzięki przewidywanemu zwiększeniu recyklingu stali i wynikającemu z tego zwiększeniu podaży złomu stalowego. Duże nadzieje na wytwarzanie stali bez emisji CO2 (tzw. stali ekologicznej - green steel) wiązane są z rozwojem procesów elektrolitycznych otrzymywania żelaza wykorzystujących "czystą" energię elektryczną uzyskiwaną bez emisji gazów cieplarnianych, ale w tej dziedzinie nie uzyskano jeszcze znaczącego postępu.

Marian Niesler

Instytut Metalurgii Żelaza

PRÓBY SPIEKANIA ZAOLEJONYCH ODPADÓW ŻELAZONOŚNYCH Z WYKORZYSTANIEM METODY "PODWÓJNEJ WARSTWY"

W artykule omówiono metodykę przeprowadzenia wstępnych prób spiekania zaolejonych odpadów z wykorzystaniem tzw. "podwójnej warstwy" oraz uzyskane wyniki doświadczeń. Wstępne próby spiekania zaolejonych odpadów żelazonośnych prowadzono przy wysokości warstwy spieku wynoszącej 550 mm. Jako odpady zawierające olej zastosowano mułki zgorzelinowe o zawartości 4,9 % oleju. Stwierdzono, że przy spiekaniu odpadów zawierających olej obniża się o ponad 20 % pionowa prędkość spiekania, co powoduje obniżenie wydajności procesu spiekania. Jest to spowodowane obniżeniem przewiewności wsadu po załadowaniu górnej warstwy mieszanki i zbyt długim czasem jej zasypywania. Zmniejszeniu uległo zużycie paliwa o ok. 0,9 %, a wytrzymałość spieku wzrosła o 1,8 %. Zaobserwowany wzrost wytrzymałości spieku może być spowodowany tym, że węgiel z odparowanego z górnej warstwy spieku oleju bierze udział w spalaniu w dolnej warstwie spieku i poprawia ogólny bilans ciepła.

Marian Niesler

Instytut Metalurgii Żelaza

BADANIA ODDZIAŁYWANIA POWIERZCHNI STYKU SPIEKU ŻELAZA I KOKSU NA PROCESY DYFUZJI REDUKTORA GAZOWEGO

Przedstawiono badania dotyczące wpływu powierzchni styku tworzywa żelazonośnego (np. spieku żelaza) i reduktora stałego (koksu) na proces dyfuzji reduktora gazowego w głąb redukowanego materiału. Określono stopień redukcji spieku żelaza o stałym zakresie ziarnistości wobec gazu redukcyjnego, powstającego z reakcji między dwutlenkiem węgla a koksem, o różnej wielkości ziarna (koksem orzechem II, koksem groszkiem oraz koksikiem), przy warstwowym lub mieszanym systemie zasypu tych tworzyw. Stwierdzono, że stosując drobnoziarniste sortymenty koksu jako zamiennik części koksu podstawowego zwiększa się powierzchnia styku ruda-koks, co powoduje wzrost redukcyjności wsadu zarówno w warstwowym, jak i mieszanym systemie załadunku tworzyw. Przy stosowaniu jednego sortymentu koksu najlepsze warunki redukcyjności uzyskuje się przy warstwowym systemie załadunku tworzyw. Stosowanie dodatku koksiku lub koksu groszku jako zamiennika części koksu podstawowego wpływa na rozdrobnienie faz w spieku, zwiększenie ilości porów podczas redukcji, co poprawia warunki dyfuzji gazu redukcyjnego w głąb ziarna tworzywa żelazonośnego i pozwala na uzyskanie wyższych stopni redukcji.

Marian Niesler

Instytut Metalurgii Żelaza

REWIZJA DYREKTYWY DOTYCZĄCEJ ZAPOBIEGANIA POWSTAWANIU I KONTROLI ZANIECZYSZCZEŃ PRZEMYSŁOWYCH (IPPC)

Przedstawiono stan prac nad projektem zmiany siedmiu obecnie obowiązujących oddzielnych dyrektyw dotyczących emisji przemysłowych i połączenie ich w jedną dyrektywę. Nowa dyrektywa ma zastąpić istniejące dyrektywy w sprawie:

  • zintegrowanego zapobiegania powstawaniu i kontroli zanieczyszczeń (IPPC),
  • ograniczenia emisji niektórych zanieczyszczeń do powietrza z dużych obiektów energetycznego spalania (LCP),
  • spalania odpadów (WI),
  • ograniczenia emisji lotnych związków organicznych spowodowanej użyciem organicznych rozpuszczalników podczas niektórych
  • czynności i w niektórych urządzeniach (LZO) oraz,
  • ograniczenia emisji związanych z produkcją dwutlenku tytanu.

Poprzez wdrożenie nowej dyrektywy osiągnie się znaczną poprawę stanu środowiska oraz jakości życia i zdrowia ludzi, a także redukcję kosztów administracyjnych związanych z wydawaniem pozwoleń i raportowaniem.

Marcin Miczka

Instytut Metalurgii Żelaza

PROCESY EWOLUCYJNE W POLSKIM HUTNICTWIE

Artykuł przedstawia problem modelowania ewolucji obiektu gospodarczego, zaliczany do najnowszych zagadnień rozpatrywanych w ekonomii i ekonometrii. Ponieważ w polskim hutnictwie procesy ewolucyjne zachodzą od początku lat 1990, sektor ten jest dobrym obiektem do prowadzenia badań w tej dziedzinie. Przedstawiono zagadnienia związane z modelowaniem szeregów czasowych oraz analizą zjawisk w odniesieniu do otoczenia gospodarczego. Skonstruowano wielorównaniowy model ekonometryczny, który pozwala uwzględnić obydwa te zagadnienia.

 

Projekty badawcze sfinansowane z dotacji na działalność statutową

Harald Kania, Józef Gawor

MODELOWANIE FIZYCZNE TECHNOLOGII ODLEWANIA CIĄGŁEGO WLEWKÓW O PRZEKROJU KOŁOWYM I PRAKTYCZNE TESTOWANIE WYBRANYCH PARAMETRÓW NA URZĄDZENIU PRZEMYSŁOWYM COS

Głównym celem pracy było pogłębienie i usystematyzowanie wiedzy na temat procesów zachodzących w krystalizatorze ? 200 mm podczas ciągłego odlewania stali. Oprócz symulacji fizycznej procesów zachodzących w krystalizatorze pracę rozszerzono o badania związane z mieszaniem stali gazami obojętnymi w kadzi pośredniej z pośrednictwem różnego rodzaju kształtek gazoprzepuszczalnych. Doświadczenia z kształtkami gazoprzepuszczalnymi zamontowanymi w różnych miejscach kadzi pośredniej miały odpowiedzieć na pytanie: czy istnieje możliwość obniżenia zawartości wtrąceń tlenkowych tym sposobem oraz wyeliminowania tzw. "stref martwych" w kadzi pośredniej odpowiedzialnych za nieprzewidywalne spadki temperatury. Drugi etap pracy miał zweryfikować wyniki symulacji matematycznej dokonanej za pomocą programów CalcoSoft 2D i Forge 2005 i opracowanych na jej podstawie parametrów technologicznych, w oparciu o pomiary i doświadczenia przemysłowe w jednej z polskich hut [1]. Doświadczenia przemysłowe przeprowadzono podczas odlewania wlewków okrągłych O 200 mm na dwużyłowym urządzeniu COS.

Bogdan Garbarz, Lech Bulkowski, Dariusz Woźniak, Marian Niesler, Wojciech Szulc

WYKONANIE ANALIZ I PRZYGOTOWANIE DANYCH DO OPRACOWANIA IMPLEMENTACJI STRATEGICZNEGO PROGRAMU BADAŃ PPTS

Celem pracy statutowej było przygotowanie propozycji projektów badawczych do pierwszego etapu realizacji Strategicznego Programu Badań Polskiej Platformy Technologicznej Stali. Obejmowała ona zebranie, analizę i uporządkowanie propozycji zgłoszonych przez członków PPTS oraz opracowanie dokumentu "Realizacja Strategicznego Programu Badań Polskiej Platformy Technologicznej Stali - Etap I". Wynikiem pracy jest opracowanie planu i uzasadnienia realizacji pierwszego etapu Strategicznego Programu Badań PPTS. Na pierwszy etap Programu składają się projekty już realizowane, projekty zatwierdzone do realizacji oraz projekty nowe, będące na etapie przygotowania i aplikacji o dofinansowanie - w sumie 78 projektów. Projekty pogrupowano w czterech obszarach badawczych. Końcową wersję opracowanego dokumentu wydano jako publikację PPTS w kwietniu 2007 roku. Realizowane i zaplanowane do realizacji w ramach I etapu projekty badawcze nie wyczerpują w całości problemów badawczych zidentyfikowanych w Strategicznym Programie badań PPTS i dlatego Program będzie realizowany w następujących po sobie etapach.

Dariusz Woźniak

OPRACOWANIE ZAŁOŻEŃ PROJEKTOWYCH DO BUDOWY MODUŁÓW C I D LINII DO PÓŁPRZEMYSŁOWEJ SYMULACJI PROCESÓW WYTWARZANIA WYROBÓW Z METALI I STOPÓW (LPS)

Celem pracy było przygotowanie założeń projektowych budowy modułów C (walcowanie na gorąco taśm) i D (walcowanie prętów i kształtowników), które są zaplanowane do wykonania w II etapie realizacji LPS. Wykonano prace koncepcyjne i analityczne, obejmujące określenie zakresu symulacji procesów technologicznych, opracowanie wymagań do przygotowania procedury przetargowej wraz z niezbędnymi charakterystykami technicznymi i technologicznymi urządzeń, opracowanie wymagań dotyczących systemów sterowania, pomiarów i rejestracji parametrów procesu walcowania oraz oszacowanie kosztów budowy.

Janusz Dobrzański, Adam Zieliński

PRÓBY PEŁZANIA MATERIAŁU I ZŁĄCZA SPAWANEGO ZE STALI 13HMF PO 200 TYSIĄCACH GODZIN EKSPLOATACJI W WARUNKACH PEŁZANIA

Celem przeprowadzonych badań była ocena stanu struktury i podstawowych własności mechanicznych materiału oraz wyznaczenie trwałości resztkowej prostki, kolana oraz wycinka prostego ze spoiną obwodową rurociągu instalacji pary świeżej pracującego w warunkach pełzania przez ponad 200 tys. godzin, wykonanego z niskostopowej stali 13HMF. W ramach pracy wykonano: badania struktury, badania podstawowych własności mechanicznych z wyznaczeniem progu kruchości, rentgenowską analizę składu fazowego wydzieleń oraz skrócone próby pełzania. Na podstawie wykonanych badań oceniono stan badanych materiałów oraz oszacowano resztkową i rozporządzalną trwałość resztkową dla roboczych parametrów dalszej eksploatacji.

Jerzy Wojtas, Krzysztof Radwański, Jarosław Gazdowicz

OPRACOWANIE METODYKI PRZYGOTOWYWANIA PRÓBEK STALOWYCH ZA POMOCĄ URZĄDZENIA PECS DO BADAŃ PRZY UŻYCIU ELEKTRONOWEGO MIKROSKOPU SKANINGOWEGO FEI

Celem pracy było określenie możliwości wykorzystania i wdrożenia w warunkach Instytutu czyszczarko-napylarko-trawiarki PECS firmy Gatan - USA. Urządzenie PECS umożliwia usuwanie nalotów i rys oraz precyzyjne wytrawianie zarówno bardzo delikatne, potrzebne dla największych powiększeń, jak i bardzo głębokie - dla małych powiększeń, a także nanoszenie warstw węgla i metali o precyzyjnie określonej żądanej grubości. Wykonano trawienie i czyszczenie zgładów, nanoszenie i usuwanie warstw o żądanej grubości z dokładnością do 10 nm. Stwierdzono, że urządzenie PECS jest szczególnie przydatne do polerowania i trawienia materiałów miękkich, dla których uzyskanie wysokiej jakości powierzchni jest utrudnione i nie zawsze możliwe przy stosowaniu tradycyjnych metod. Ograniczeniem wykorzystania PECS do polerowania i trawienia próbek jest średnica działania wiązki jonów Ar wynosząca maksymalnie7 mm a efektywnie 5 mm.

Stanisław Cesarz

OPRACOWANIE METODYKI OKREŚLANIA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH NA PODSTAWIE PRÓBY ŚCINANIA

Celem pracy było opracowanie i wdrożenie nowej metody badań właściwości mechanicznych. W pracy zaprojektowano i wykonano urządzenie do próby ścinania, przeprowadzono badania wytrzymałości na ścinanie, wykonano próby rozciągania i ustalono zależności między wynikami uzyskanymi z obu tych prób.

Józef Gawor, Dariusz Woźniak, Bogdan Garbarz, Janusz Ujma (ISD Huta Częstochowa

OCENA MOŻLIWOŚCI ROZSZERZENIA ZAKRESU STOSOWANIA BLACH WYSOKOWYTRZYMAŁYCH ULEPSZANYCH CIEPLNIE O GRANICY PLASTYCZNOŚCI MIN. 890 MPA I ANALIZA ZAPOTRZEBOWANIA NA BLACHY WALCOWANE I BEZPOŚREDNIO CHŁODZONE Z ZASTOSOWANIEM TECHNOLOGII "MULPIC"

Celem pracy było wskazanie możliwości rozszerzenia zakresu stosowania blach wysokowytrzymałych w polskim przemyśle przetwórczym i przeprowadzenie analizy rynku blach walcowanych termomechanicznie dla potrzeb opracowania programu aplikacyjnego uruchomienia produkcji blach z zastosowaniem regulowanego chłodzenia bezpośrednio po walcowaniu w systemie MULPIC (Multi - Purpose Interrupted Cooling). Wykonano analizę produkcji przedsiębiorstw wykorzystujących wysokowytrzymałe blachy grube ulepszane cieplnie i walcowane termomechanicznie oraz analizę możliwości zastosowania blach o granicy plastyczności powyżej 890 MPa w miejsce blach o granicy plastyczności 690 MP. Analiza rynku blach wysokowytrzymałych w Polsce wykazała, że większość tych blach zużywanych w krajowym przemyśle maszyn i urządzeń pochodzi z importu. Przyczyną tego jest sytuacja polskich producentów będących jedynie poddostawcami elementów urządzeń dla wyrobów finalnych produkowanych przez firmy zagraniczne, które wymagają dodatkowych własnych certyfikatów jakości blach i dopuszczeń oraz wpisów na listę uznanych dostawców.

Harald Kania

OPRACOWANIE ZASYPKI STARTOWEJ DO KADZI POŚREDNIEJ

Celem pracy było opracowanie nowego rodzaju zasypki rafinująco - ocieplającej do kadzi pośredniej urządzenia COS. Zadaniem nowej zasypki w postaci scalonych kształtek (brykietów) jest ochrona stali przed wtórnym utlenieniem i absorpcja wtrąceń niemetalicznych z chwilą rozpoczęcia napełniania stalą kadzi pośredniej. W pracy wytworzono zasypkę rafinacyjną w postaci jednolitych kształtek (brykietów), określono właściwości fizykochemiczne zbrykietowanej zasypki i zbadano w półprzemysłowym laboratoryjnym piecu indukcyjnym. Na podstawie przeprowadzonych badań i doświadczeń, opracowano zasypkę rafinacyjną do kadzi pośredniej w postaci brykietów. Opracowany nowy materiał eksploatacyjny w postaci zbrykietowanej zasypki do kadzi pośredniej, posiada cechy nowości i zostanie zastosowany w warunkach przemysłowych.

Marian Niesler, Czesław Kozik

OCENA PRZYDATNOŚCI METANU DO OGRANICZENIA EMISJI DWUTLENKU WĘGLA Z PROCESU WIELKOPIECOWEGO

Praca miała na celu rozpoznanie możliwości i skutków prowadzenia procesu wielkopiecowego o zmniejszonej emisji CO2. Wykazano, iż teoretycznie istnieje możliwość realizacji nisko-emisyjnych procesów wielkopiecowych, z których najbardziej przydatnym jest cyrkulacyjny proces węglowy. Wariant ten ogranicza zużycie koksu do poziomu 291 kg na t surówki, z pierwotnego zużycia w ilości 517 kg/t surówki, ograniczając jednocześnie emisję CO2 o 30÷80 %. Gaz wielkopiecowy jest w pełni zużytkowany wewnątrz instalacji wielkopiecowej, a metan jest brany pod uwagę jako czynnik do końcowej utylizacji CO2oraz jako paliwo wyrównujące deficyt gazu wielkopiecowego dla siłowni i walcowni.

Jerzy Wiedermann

ROZWÓJ SYSTEMU ZARZĄDZANIA JAKOŚCIĄ W INSTYTUCIE METALURGII ŻELAZA

Celem pracy było opracowanie stosownej dokumentacji systemu zarządzania jakością w Instytucie wynikającej z wprowadzanych zmian w zakresie:

  • organizacji i zarządzania w Instytucie,
  • stosowanych metod i procedur ogólnych i badawczych,
  • zakupu aparatury badawczej.

Zaktualizowaną dokumentację zgodnie z obowiązującą procedurą przekazano do Urzędu Dozoru Technicznego i Polskiego Centrum Akredytacji. Ponadto przygotowano programy do okresowego przeglądu wdrożonego systemu zarządzania jakością oraz auditów wewnętrznych.

2012-10-21


Powrótwersja do druku