ROČNÍK/VOL. LXV
ROK/YEAR 2012
5
METALLURGIC AL
JOURNAL
O D B O R N Ý Č A S O P I S P R O M E TA L U R G I I A M AT E R I Á L O V É I N Ž E N Ý R S T V Í
PROFESSIONAL PERIODICAL FOR METALLURGY AND MATERIAL ENGINEERING
Univerzita obrany v Brně
Katedra strojírenství
W W W. H U T N I C K E L I S T Y. C Z
ISSN 0018-8069
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Vydavatel
OCELOT s.r.o.
Pohraniční 693/31
706 02 Ostrava-Vítkovice
IČO 49245848, DIČ CZ49245848
Registrace v obchodním rejstříku Krajského
soudu v Ostravě, oddíl C, vložka 30879
Redakce, kontaktní adresa
OCELOT s.r.o.
Redakce časopisu Hutnické listy
areál VŠB – TU Ostrava, A 534
17. listopadu 15/2127
708 33 Ostrava-Poruba
www.hutnickelisty.cz
www.metallurgicaljournal.eu
Vedoucí redaktor
Ing. Jan Počta, CSc.
 596995156
e-mail: [email protected]
[email protected]
Redaktorka
Jaroslava Pindorová
e-mail: [email protected]
Redakční rada
Předseda:
Prof.Ing. Ľudovít Dobrovský, CSc., Dr.h.c.,
VŠB-TU Ostrava
Členové:
Ing. Michal Baštinský, EVRAZ VÍTKOVICE
STEEL, a.s.
Ing. Karol Hala, U.S. Steel Košice, s.r.o.
Prof. dr. hab. inž. Leszek Blacha,
Politechnika Šląska
Prof. dr. hab. inž. Henryk Dyja, Politechnika
Częstochowska
Prof. Ing. Vojtěch Hrubý, CSc. Univerzita
obrany
Ing. Henryk Huczala, TŘINECKÉ
ŽELEZÁRNY, a.s.
Prof. Ing. František Kavička, CSc., VUT
v Brně
Ing. Ludvík Martínek, Ph.D., ŽĎAS, a.s.
Prof. Ing. Karel Matocha, CSc.,
MATERIÁLOVÝ A METALURGICKÝ
VÝZKUM s.r.o.
Ing. Radim Pachlopník, ArcelorMittal
Ostrava, a.s.
Prof. Ing. Ľudovít Pariľák, CSc., ŽP VVC
s.r.o.
Ing. Jiří Petržela, Ph.D., VÍTKOVICE
HEAVY MACHINERY, a.s.
Ing. Jaroslav Pindor, Ph.D., MATERIÁLOVÝ
A METALURGICKÝ VÝZKUM s.r.o.
Ing. Vladimír Toman, Hutnictví železa, a.s.
Prof. Ing. Karel Tomášek, CSc., TU
v Košiciach
Grafika záhlaví a podkladu
na titulní straně
Miroslav Juřica,
e-mail [email protected]
Odborný časopis pro metalurgii a materiálové inženýrství
.
Obsah
výroba oceli
Ing. Ladislav Socha, Ph.D., prof. Ing. Jiří Bažan, CSc., Ing. Pavel Machovčák, Ing.
Aleš Opler, Ing. Petr Styrnal, Ing. Jan Melecký, CSc.
3
Provozní zkušenosti s mimopecním odsířením oceli pomocí
briketovaných ztekucovadel v podniku VÍTKOVICE HEAVY
MACHINERY a.s.
materiálové inženýrství
Ing. Milan Adamec, doc. Ing. Miroslav Pospíchal, CSc., Ing. Jiří Sukáč
11
Heterogenní ocelový pancíř
Ing. Zdeněk Pokorný, Ph.D., prof. Ing. Vojtěch Hrubý, CSc., Ing. Zdeněk Malaník
Materiálové složení malorážového střeliva
Ing. David Kusmič, Ph.D., prof. Ing. Vojtěch Hrubý
Vliv plazmové nitridace na změnu parametrů textury povrchu
Ing. Zbyněk Studený, Ph.D., prof. Ing. Vojtěch Hrubý, CSc., prof. Ing. Vladimír
Horák, CSc.
17
26
30
Únavové zkoušky nitridovaných tyčí
neželezné kovy a slitiny
Ing. Jitka Malcharcziková, Ph.D., prof. Ing. Miroslav Kursa, CSc., Ing. David Kaňák,
Ing. Martin Pohludka, Ing. René Fridrich
35
Odstředivě litá slitina Ni3Al – strukturní charakteristiky
koroze
doc. Ing. Stanislav Lasek, Ph.D., Ing. Kateřina Skotnicová, Ph.D., prof. Ing. Miroslav
Kursa, CSc.
41
Porovnání korozní odolnosti magnetu typu NdFeB s ochranným
povlakem ZnAla daných kovů ve vybraných prostředích
ekologie, recyklace, druhotné
zpracování materiálu
prof. Ing. Zdeněk Klika, CSc, Ing. Ondřej Němček, Ing. Michal Cagala, doc. RNDr.
Lucie Bartoňová, PhD., Ing. Zbyszek Szeliga, Ph.D., Ing. Jana Serenčíšová
46
Distribuce As a Hg při spalování uhlí
zkušebnictví, měřictví, laboratorní metody
npor. Ing. Martin Lojda, plk. doc. Ing. Pavel Maňas, Ph.D., doc. Ing. Věroslav
Kaplan, CSc., prof. Ing. Jaromír Kadlec, CSc., doc. Ing. Miroslav Pospíchal, CSc.
55
Analýza výztuže železobetonového mostu
strojírenské dohotovení hutních výrobků
doc. Ing. Emil Svoboda, CSc., Ing. Renata Dvořáková, CSc., Ing. Pavel Bartošík
Zpevnění povrchu vrtaných otvorů
62
údržba
Ing. Petr Besta, Ph.D., Ing. Martin Lampa, Ph.D., Ing. Kamila Janovská, Ph.D.
Údržba jako
organizací
potenciální
zdroj
snižování
nákladů
výrobních
Ing. Jan Počta, CSc.
Zásady zavádění technické diagnostiky ve válcovnách
68
73
ekonomika, organizace, řízení
Ing.Jan Strejček, MBA
Hodnocení dodavatelů ve zpracovatelském řetězci na bázi fuzzy
logiky
80
hutní výroba v ČR a SR
86
z hospodářské činnosti podniků
88
ze spolkové činnosti a odborných akcí
94
historie hutnictví
96
recenze
115
konference
118
hutnictví ve světě
119
Tisk
T-print s.r.o., Průmyslová 1003, 739 65
Třinec
Registrační číslo
MK ČR E 18087
Mezinárodní standardní číslo
ISSN 0018-8069
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Hlavní články v časopisu jsou uváděny
v českém, slovenském nebo anglickém
jazyce.
Časopis vychází 6x ročně. Cena
jednotlivého čísla 200,-- Kč. K ceně se
připočítává DPH. Roční předplatné
základní 1190,- Kč, studentské 20 %
sleva proti potvrzení o studiu.
Předplatné se zvyšuje o poštovné
vycházející z dodávek každému
odběrateli. Předplatné se automaticky
prodlužuje na další období, pokud je
odběratel jeden měsíc před uplynutím
abonentního období písemně nezruší.
Objednávky na předplatné přijímá
redakce. Informace o podmínkách
publikace, inzerce a reklamy podává
redakce.
Za původnost příspěvků, jejich věcnou
a jazykovou správnost odpovídají
autoři. Podklady k tisku redakce
přijímá
v elektronické
podobě.
Recenzní posudky jsou uloženy
v redakci. Žádná část publikovaného
čísla nesmí být reprodukována,
kopírována nebo elektronicky šířena
bez písemného souhlasu vydavatele.
Odborný časopis pro metalurgii a materiálové inženýrství
.
C o n t e n t
Steel Making
Socha, L. - Bažan, J. - Machovčák, P. - Opler, A. - Styrnal, P. - Melecký, J.
Material Engineering
Adamec, M. - Pospíchal, M. – Sukáč, J.
11
Heterogeneous Steel Armour
Pokorný, Z. - Hrubý, V. – Malaník, Z.
17
Material Composition of Small Arms Ammunition
Kusmič, D. – Hrubý, V.
26
Influence of Plasma Nitriding on the Surface Texture Parameters
Studený, Z. - Hrubý, V. - Horák, V.
30
Fatigue Tests of Nitrided Rods
Non-ferrous Metals and Alloys
Malcharcziková, J. - Kursa, M. - Kaňák, D. - Pohludka, M. – Fridrich, R.
35
Centrifugally Cast Alloy Based on Ni3Al- structure Characteristics
Corrosion
Lasek, S. - Skotnicová, K. - Kursa, M.
41
Comparison of Corrosion Resistance of NdFeB Magnet Type with
Protective ZnAl Coating and Related Metals in Selected
Environments
Environmental Protection, Recycling,
Secondary Material Processing
Klika, Z. - Němček, O. - Cagala, M. - Bartoňová, L. - Szeliga, Z. - Serenčíšová, J.
Distribution of As and Hg during the Coal Combustion
© OCELOT s.r.o., 2012
ISSN 0018-8069
3
Plant Experiences with Steel Desulphurization by Secondary
Metallurgy with use of Briquetted Fluxing Agents in the Steelplant
VÍTKOVICE HEAVY MACHINERY a.s.
46
Testing, Measurement, Laboratory Methods
Lojda, M. - Maňas, P. – Kaplan, V. – Kadlec, J. – Pospíchal, M.
55
Analysis of the Armature in the Reinforced Concrete Bridge
Machinery Finishing and Utilization
of Metallurgical Products
Svoboda, E. - Dvořáková,R. – Bartošík, P.
62
Surface Hardening of Drilling Holes
Časopis zařazen Radou vlády ČR pro
výzkum a vývoj do seznamu recenzovaných
neimpaktovaných
periodik
vydávaných
v ČR.
Hlavní články jsou evidovány v mezinárodní
databázi
METADEX
a
ILLUSTRATA
TECHNOLOGY, obě spravované firmou
ProQuest, USA.
Abstrakty hlavních článků jsou evidovány
v české, slovenské a anglické verzi na
webových stránkách Hutnických listů.
Maintenance
Besta, P. - Lampa, M. - Janovská, K.
68
Maintenance as a Potential Source of the Cost Cutting in Production
Enterprises
Počta, J.
73
Principles of Implementation of Technical Diagnostics in Rolling
Mills
Economy, Organization, Management
Strejček, J.
80
Evaluation of Suppliers in the Processing Chain Based on Fuzzy
Logic
Dodavatelé příspěvků ve všeobecné části :
● Hutnictví železa, a.s. ● Linde Gas, a.s ● ÚFM Akademie věd ČR, VUT v Brně .● TU v Košiciach, Nemak Slovakia
s.r.o. ● Ing. RNDr. Bohumil Tesařík ● Dopisovatelé ● Redakce
Inzerenti a objednatelé reklamy:
● Univerzita obrany v Brně ● Visteon-Autopal, s.r.o., Nový Jičín ● QSI s.r.o., Brno
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Výroba oceli
Steel Making
výroba oceli
Provozní zkušenosti s mimopecním odsířením oceli pomocí briketovaných
ztekucovadel v podniku VÍTKOVICE HEAVY MACHINERY a.s.
Plant Experiences with Steel Desulphurization by Secondary Metallurgy with
Use of Briquetted Fluxing Agents in the Steelplant VÍTKOVICE HEAVY
MACHINERY a.s.
Ing. Ladislav Socha, Ph.D., prof. Ing. Jiří Bažan, CSc., Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava,
Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství, Ing. Pavel Machovčák, Ing. Aleš Opler, VÍTKOVICE HEAVY
MACHINERY a.s., Ostrava, Ing. Petr Styrnal, JAP TRADING, s.r.o., Třinec, Ing. Jan Melecký, CSc., Bílovec
Při mimopecním zpracování oceli v licí pánvi jsou za účelem efektivní rafinace používána ztekucovadla ocelářských
strusek. V ocelářském průmyslu je běžně používána řada ztekucovadel na bázi Al2O3, která jsou vyráběna v různých
formách. Příspěvek uvádí provozní výsledky a zkušenosti s použitím briketovaných a sintrovaných ztekucovadel
strusek na bázi Al2O3. Vlastní provozní tavby byly provedeny při mimopecním zpracování oceli v podmínkách
ocelárny VÍTKOVICE HEAVY MACHINERY a.s. při výrobě dvou odlišných značek ocelí St52-3, S34MnV se
specifickou technologií výroby tvořenou: EOP→LF→VD/VCD. V rámci experimentů byly sledovány základní
parametry ovlivňující odsíření oceli, jako je: stupeň odsíření, bazicita, obsah lehce redukovatelných oxidů, poměr
CaO/Al2O3, Mannesmannův index a aktivita kyslíku v oceli. Získané výsledky umožňují provést základní srovnání
briketovaných ztekucovadel vyráběných z druhotných surovin a ztekucovadel sintrovaných, která jsou vyráběna
z čistých surovin.
Fluxing agents for steel slags are used during secondary metallurgy treatment in the ladle and their purpose is to
ensure efficient refining. In the steel industry, a number of fluxing agents based on Al2O3 is commonly used. They are
produced in different forms. This paper deals with plant results and experiences with the usage of briquetted and
sintered fluxing agents for slags based on Al2O3. Heats were processed by the secondary metallurgy in the conditions
of steelplant VÍTKOVICE HEAVY MACHINERY a.s. during production of two different grades of steel St52-3 and
S34MnV with the specific production technology consisting of: EAF→LF→VD/VCD. During experiments, basic
parameters influencing the steel desulphurization were monitored: degree of desulphurization, basicity, content of
easily reducible oxides, CaO/Al2O3 ratio, Mannesmann's index, and oxygen activity in the steel. Obtained results allow
us to make a basic comparison of briquetted fluxing agents produced from secondary raw materials and of sintered
fluxing agent, which are produced from pure raw materials. It was determined from results of the plant experiments
that at use of two different types of fluxing agents for steel slags during production of steel grades St52-3 and S34MnV
individual desulphurization degrees ETA SLP, ETA SLF – VD/VCD and ETA S∑ in total similar values for both fluxing
agents were reached. From the achieved values of basicity B1 it is possible to classify the slags created in the ladle into
the group of high basic slags, and according to basicity B2 into the group of medium basic slags. The next increase in
basicity and target modification of chemical composition of slag in the ladle occurs after the second addition of slagforming additions into the ladle furnace (LF). It helps to achieve a deep desulphurization of steel. According to the
content of easily reducible oxides, penetrations of furnace slag into the ladle were identified. Positive influence of
reduction of mentioned oxides by aluminium and calcium carbide additions into the ladle furnace (LF) was confirmed
as well. It became evident by the reduction of content of the monitored oxides. It was identified from the calciumaluminium ratio that the values of approx. 2.0 for both steel grades were achieved by the first dose of slag-forming
additions (lime and fluxing agents). Achieved value 2.0 can be considered as the lower limit of the optimal C/A ratio.
By addition of the second dose (lime and aluminium) into the ladle furnace, this value was further increased within the
range from 2.2 to 2.5. It follows from the achieved values of the Mannesmann's index that fluxing agents used by two
different steel grades vary within the optimal interval from 0.15 to 0.30. The upper optimum limit 0.35 was achieved
with the second dose of steel-making additions. It is evident from the results of oxygen activity in steel that the oxygen
activity decreased with the first dose of desoxidation additions during tapping from the values of approx. 400 - 800
3
Výroba oceli
Steel Making
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
ppm measured in EAF just before tapping to the values of approx. 5 - 10 ppm measured at the beginning of steel
treatment in the ladle furnace LF. The next decrease takes place during the subsequent treatment in the secondary
metallurgy units LF to VD/VCD thanks to the addition of desoxidation agents for both steel grades at use of both
fluxing agents. It was demonstrated that the developed fluxing agent produced by the company JAP TRADING, s.r.o.
presenting briquetting mixture of secondary corundum raw materials can adequately replace the fluxing agent formed
by sintered mixture of pure raw materials. Results of the plant experiment made it possible to modify the slag mode in
the plant conditions of the company VÍTKOVICE HEAVY MACHINERY a.s.
V ocelářském průmyslu jsou neustále zvyšovány požadavky
na kvalitu a užitné vlastnosti oceli. Jednu z možností, jak lze
tyto požadavky splnit v rámci mimopecního zpracování
oceli, představuje vytvoření účinné rafinační strusky v licí
pánvi pomocí struskotvorných přísad.
1.
Charakteristika provozních taveb
a testovaných ztekucovadel
v podmínkách ocelárny VHM a.s.
Provozní experimenty byly realizovány v podmínkách
ocelárny VHM a.s. Výrobní proces probíhal následujícím
způsobem: po zpracování tavby v elektrické obloukové
peci (EOP) byl proveden odpich do licí pánve (LP).
Během odpichu oceli z EOP do pánve probíhá
dezoxidace ocelí, částečné nalegování a přidá se hlavní
část struskotvorných přísad obsahující směs vápna
a testovaných ztekucovadel. Po odpichu byla licí pánev
s ocelí a vytvořenou struskou převezena na pánvovou pec
(LF), kde došlo k cílené úpravě strusky v licí pánvi
přídavkem druhé části struskotvorných přísad
představující vápno, testované ztekucovadlo, materiál na
ochranu struskové čáry (materiál obsahuje cca 45 %
MgO), hliník v různých formách (drcený a granulovaný)
určený pro snížení obsahu lehce redukovatelných oxidů
a úpravu strusky. Následně, po zpracování oceli na
pánvové peci (LF), byla licí pánev převezena na
vakuovací stanici (VD/VCD). Na závěr je výrobní proces
ukončen odléváním oceli ingotovou cestou [5].
Strusky jsou v licí pánvi tvořeny struskotvornými přísadami
představující vápno a ztekucující přísady. V současnosti jsou
používány ztekucující přísady, nebo-li ztekucovadla, na bázi
Al2O3, které jsou vyráběny z přírodních surovin (např.
bauxit, vápenec, dolomit atd.) nebo různých druhotných
surovin (např. hliníkové stěry, strusky z výroby vanadu atd.)
doplněné o přísady (např. vápno, vápenec atd.). Takto
připravené směsi jsou dále zpracovány na ztekucovadla
v různých formách (např. přetavené, peletizované, kusové
nebo práškové směsi atd.) [1].
Všechny výše uvedené typy ztekucovadel jsou však
používány s určitými omezeními, která vyplývají
z výběru použitých surovin a technologie výroby. Složení
strusky dále ovlivňují produkty dezoxidace oceli (Al2O3,
SiO2, MnO), koroze (opotřebení) vyzdívky licí pánve
(MgO) a také určité množství „proteklé“ pecní strusky.
V průběhu mimopecního zpracování oceli dochází
k dílčím technologickým postupům, mezi které patří
odsíření oceli. Odsíření je výrazným způsobem ovlivněno
vlastnostmi strusky, jako je např. chemické složení,
viskozita, teplota tavení atd. Jednu z možností, jak lze
ovlivnit vlastnosti ocelářských strusek při zpracování na
mimopecních
zařízeních,
představuje
použití
ztekucovadel. Pro dosažení co nejvhodnějších podmínek
odsíření a rafinace oceli pomocí strusky je vhodné
navrhnout
optimální
poměry
ztekucovadla
a struskotvorných přísad (Al2O3 : CaO) a stanovit
nejvhodnější technologii použití [2, 3].
Vlastní provozní experimenty byly realizovány při
výrobě dvou značek ocelí St52-3 a S34MnV. Ocel
St52-3 představuje uhlíko-manganovou konstrukční ocel,
která je ve strojírenství velmi rozšířena zejména pro její
velmi dobrou svařitelnost a nízkou cenu. Druhá značka
oceli je S34MnV a je určena pro výrobu klikových hřídelí
pro lodní motory. Chemické složení obou ocelí je
uvedeno v tab. 1. Uvedené oceli se mezi sebou lišily
nejenom v chemickém složení, ale také technologií
výroby. Ocel St52-3 je vyráběna základní technologií,
která je tvořena následujícím postupem: EOP→LF→VD.
Složitější technologii výroby představuje ocel S34MnV,
jejíž výroba je realizována: EOP→LF→VCD.
Příspěvek navazuje na práci autorů [4] a je zaměřen na
analýzu provozních zkušeností při použití dvou odlišných
typů ztekucovadel strusek na bázi Al2O3 v podmínkách
podniku VÍTKOVICE HEAVY MACHINERY a.s. (dále
jen VHM a.s.). Cílem provozních experimentů bylo
porovnat vliv odlišných typů ztekucovadel strusek při
výrobě dvou jakostí ocelí St52-3 a S34MnV se
zaměřením na hodnocení účinnosti vytvořené rafinační
strusky pomocí dosažených stupňů odsíření a vybraných
parametrů strusek v průběhu zpracování na mimopecních
zařízeních.
Celkem bylo v hodnoceném období vyrobeno 185 taveb
oceli St52-3 a 336 taveb oceli S34MnV, a to při použití
obou typů ztekucovadel. V průběhu mimopecního
zpracování byly odebírány vzorky oceli a strusky, a to
na následujících technologických místech: v licí pánvi
po odpichu z EOP (vzorek LP), na začátku a konci
zpracování na pánvové peci (vzorek LFSTART a LFKONEC)
a na konci zpracování na vakuovacím zařízení (vzorek
VDKONEC nebo VCDKONEC).
4
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Výroba oceli
Steel Making
Tab. 1 Výrobní chemické složení oceli St52-3 a S34MnV
Tab. 1 Chemical composition of produced steels St52-3 and S34MnV
Jakost
St52-3
S34MnV
Rozsah
Min.
Max.
Min.
Max.
C
0,18
0,22
0,38
0,40
Mn
1,20
1,35
1,20
1,40
Si
0,20
0,30
×××
0,10
Základní chemické složení (hm. %)
P
S
Cr
Ni
×××
×××
×××
×××
0,012
0,005
0,30
0,30
×××
×××
×××
×××
0,012
0,005
0,30
0,30
Mo
×××
0,08
×××
0,08
V
×××
×××
0,06
0,10
Al
0,020
0,040
0,008
0,015
Tab. 2 Chemické složení použitých ztekucovadel
Tab. 2 Chemical composition of used fluxing agents
Ztekucovadlo
A
B
Rozsah
Základní chemické složení (hm. %)
CaO
Al2O3
SiO2
Fe2O3
TiO2
MgO
Na2O
Min.
33,0
51,0
×××
×××
×××
×××
×××
Max.
35,0
55,0
7,0
2,5
3,0
2,0
×××
Min.
10,0
60,0
3,0
×××
×××
5,0
1,0
12,0
70,0
4,0
×××
×××
7,0
2,0
Max.
Poznámka: ztekucovadlo - A:
ztekucovadlo - B:
používané v podniku VHM a.s.,
vyvíjené firmou JAP TRADING, s.r.o.
V případě oceli byla pozornost věnována především
obsahu síry a u vzorků strusek byla provedena analýza
zaměřená na obsah síry a základní typy oxidů. Kromě
odběrů vzorků ocelí a strusek byla průběžně měřena
teplota a aktivita kyslíku v oceli, a to zejména na
začátku zpracování na pánvové peci (LF) a konci
zpracování na vakuovací stanici (stanice VD/VCD).
a S34MnV poměr ztekucovadla k vápnu 1:1,95. Tyto
rozdílné poměry vycházejí z jejich chemického složení.
Ve druhé dávce byla v průběhu rafinace oceli na
pánvové peci LF použita ztekucovadla minimálně.
Především došlo k použití vápna pro úpravu
chemického složení, zvýšení obsahu CaO a dále
materiálu na ochranu struskové čáry pro snížení
opotřebení vyzdívky licí pánve. Kromě toho byla
struska pohazována hliníkovými stěry, drceným
hliníkem a karbidem vápníku pro redukci lehce
redukovatelných oxidů v ní obsažených.
Pro hodnocení struskového režimu v provozních
podmínkách byly vybrány dva odlišné typy
ztekucovadel na bázi Al2O3. Základní chemické složení
obou typů ztekucovadel je uvedeno v tab. 2.
Ztekucovadla se mezi sebou lišila v chemickém složení,
použitou technologií výroby, základními vstupními
surovinami a granulometrií:
2.
o
ztekucovadlo A: je standardní ztekucovadlo
používané zejména v minulosti v provozních
podmínkách VHM a.s. Toto ztekucovadlo je vyráběno
z přírodních surovin, přičemž hlavní složku představuje
Al2O3. Vlastní výroba je realizována sintrováním
a výsledkem je porézní granulované ztekucovadlo
o zrnitosti 5 až 15 mm,
Hodnocení a diskuze dosažených
výsledků
Hodnocení
provozních
výsledků
při
použití
ztekucovadel A a B v licí pánvi při výrobě ocelí St52-3
a S34MnV bylo realizováno v několika částech. Pro
vyhodnocení jednotlivých sledovaných parametrů byly
použity vztahy a metodika uvedená v předcházejícím
příspěvku [4] zaměřeném na vyhodnocení vlivu
stejných typů ztekucovadel A a B při výrobě oceli
42CrMo4.
o
ztekucovadlo B: představuje ztekucovadlo
vyvíjené firmou JAP TRADING, s.r.o. Je vyráběno
z druhotných korundových surovin v kombinaci
s dolomitickým vápencem a různými typy pojiv (vodní
sklo nebo organické pojivo). Tento typ ztekucovadla je
vyráběn briketací a standardně je dodáván ve formě
briket o rozměrech 60 × 50 × 30 mm.
Nejprve
bylo
provedeno
vyhodnocení
vlivu
ztekucovadel strusek na rafinační schopnosti strusky
v licí pánvi pomocí dosažených stupňů odsíření
jednotlivých ocelí. Vlastní hodnocení stupně odsíření
ηs (ETA S) bylo provedeno pro vybrané technologické
operace probíhající při mimopecním zpracování oceli:
V průběhu provozních experimentů byly struskotvorné
látky přidávány ve dvou stejně velkých dávkách, které
se však lišily podílem jednotlivých složek, tj. podílem
vápna a ztekucovadla. Hlavní část ztekucovadla byla
přidána při odpichu s vápnem v rozdílných poměrech.
V případě ztekucovadla A při výrobě oceli St52-3
a S34MnV byl poměr ztekucovadla k vápnu 1:1.
U ztekucovadla B byl při výrobě oceli St52-3
o
ETA SLP - stupeň odsíření od odpichu z EOP do licí
pánve LP až po převoz na pánvovou pec LF,
o
ETA SLF-VD/VCD - stupeň odsíření od počátku
zpracování na pánvové peci LF až po konec zpracování
na vakuovací stanici VD/VCD,
o
ETA S∑ - celkový stupeň odsíření od odpichu do
LP až po konec zpracování na stanici VD/VCD.
5
Výroba oceli
Steel Making
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Výsledky stupně odsíření oceli pro oceli St52-3
a S34MnV pomocí ztekucovadel A a B jsou uvedeny
na obr. 1. Dosažené výsledky představují průměrné
hodnoty sledovaných technologických operací.
a karbid vápníku určený k redukci a úpravě složení
strusky). Vzniklou struskovou směs při použití
ztekucovadel lze charakterizovat jako tekutou strusku,
která se výrazným způsobem podílí na reakcích mezi
struskou a kovem.
V průběhu
první
technologické
operace
ETA SLP z obr. 1 vyplývá, že v případě oceli St52-3 při
použití ztekucovadla A bylo dosaženo od odpichu
z EOP až po převoz na pánvovou pec (LF) stupně
odsíření ETA SLP ~ 19 %. V případě použití vyvíjeného
ztekucovadla B byl v licí pánvi dosažen stupeň odsíření
ETA SLP ~ 23 %. U oceli S34MnV byly dosaženy
obdobné hodnoty stupně odsíření, jak je vidět na obr. 1.
Při odpichu oceli z EOP až po převoz na pánvovou pec
(LF) bylo v případě ztekucovadla A dosaženo stupně
odsíření ETA SLP ~ 21 % a při použití ztekucovadla B
byla dosažena vyšší hodnota, a to ETA SLP ~ 28 %.
Porovnáním výsledných stupňů odsíření ETA S∑, jak je
vidět z obr. 1, bylo zjištěno, že v případě oceli St52-3
byl dosažen stejný stupeň odsíření pro obě ztekucovadla
A i B, a to ETA S∑ ~ 92 %. U oceli S34MnV byl zjištěn
mírný rozdíl, kdy použitím ztekucovadla A byl dosažen
stupeň odsíření ETA S∑ ~ 89 %. Použitím ztekucovadla
B byl dosažen stupeň odsíření ETA S∑ ~ 92 %, což
představuje minimální rozdíl.
Z výsledných stupňů odsíření ETA S∑ je patrné, že při
výrobě dvou značek ocelí St52-3 a S34MnV odlišnou
technologií při použití ztekucovadel A i B byl dosažen
prakticky shodný stupeň odsíření oceli (89 až 92 %). Je
vhodné upozornit, že každý typ ztekucovadla strusky je
vyráběn z rozdílných surovin a odlišnou technologií
výroby.
Dále bylo provedeno hodnocení struskového režimu
v licí pánvi, kde byly sledovány vybrané parametry
strusky a jejich vliv na stupeň odsíření. Mezi sledované
parametry patří: bazicita, obsah lehce redukovatelných
oxidů, poměr CaO/Al2O3 a Mannesmannův index.
Kromě toho byl posouzen i vliv aktivity kyslíku na
stupeň odsíření oceli. Tyto vybrané parametry byly
použity i při předcházejícím hodnocení a jednotlivé
vztahy jsou uvedeny v příspěvcích [4, 6, 7].
Obr. 1 Dosažené stupně odsíření oceli St52-3 a S34MnV
Fig. 1 Achieved degrees of desulphurization of the steel grade St52-3 and
S34MnV
Na obr. 2 až 7 jsou uvedeny sledované parametry
strusek, které výrazným způsobem ovlivňují odsiřovací
schopnosti jako: bazicita, obsah lehce redukovatelných
oxidů, poměr CaO/Al2O3 a Mannesmannův index.
Kromě toho je zde uveden také vliv aktivity kyslíku
v oceli na stupeň odsíření pro obě jakosti ocelí.
Porovnáním jednotlivých stupňů odsíření pro obě
jakosti ocelí lze konstatovat, že v případě obou typů
ztekucovadel A i B došlo k obdobně nízkému stupni
odsíření ETA SLP ~ cca 19 až 28 %. To lze vysvětlit
postupným,
teprve
začínajícím,
rozpouštěním
jednotlivých struskotvorných přísad (představující
vápno, ztekucovadlo A a B), a to v krátkém časovém
intervalu trvajícím cca 8 až 11 minut.
Vliv bazicity – B1 na odsíření oceli St52-3 představuje
obr. 2a. Z obrázku je zřejmé, že počáteční bazicita
strusek v licí pánvi dosahuje hodnot 6,3 a 6,9. Po
přídavku druhé dávky struskotvorných přísad dochází
k úpravě chemického složení strusek, což se projevilo
nárůstem bazicity na hodnoty 8,7 a 8,7. Bazicitu pro
ocel S34MnV představuje obr. 2b. V tomto případě bylo
zjištěno, že počáteční bazicita po první dávce
struskotvorných přísad dosahuje hodnot 5,6 a 7,7.
Druhou dávkou struskotvorných přísad došlo k dalšímu
nárůstu na hodnoty 8,1 a 9,2. Tyto strusky lze označit
pro obě jakosti ocelí jako silně zásadité, a to již na
začátku mimopecního zpracování oceli.
V následující technologické operaci ETA SLF-VD/VCD
(zpracování na LF až VD/VCD) dochází k několika
násobnému růstu stupně odsíření, jak je vidět na obr. 1.
V případě oceli St52-3 při použití ztekucovadla A i B
byl při mimopecním zpracování (na zařízeních LF až
VD) dosažen stejný stupeň odsíření ETA SLF-VD/VCD ~
90 %. U oceli S34MnV byly dosaženy nižší hodnoty
stupně odsíření při mimopecním zpracování (na
zařízeních LF až VCD). V případě ztekucovadla A byl
stupeň odsíření ETA SLF-VD/VCD ~ 87 % a u ztekucovadla
B byl stupeň odsíření ETA SLF-VD/VCD ~ 88 %.
Dále byla stanovena tzv. široká bazicita - B2, která bere
v úvahu další oxidy ve strusce. Vliv bazicity pro ocel
St52-3 představuje obr. 3a. V tomto případě dosahuje
počáteční struska bazicity 1,55 a 1,78. Po přídavku
druhé dávky struskotvorných přísad došlo k mírnému
růstu bazicity, a to na hodnoty 2,03 a 1,95.
I v případě této operace ETA SLF-VD/VCD jsou stupně
odsíření srovnatelné pro obě jakosti ocelí i testovaná
ztekucovadla A i B. Výrazný růst stupně odsíření na
pánvové peci a vakuovací stanici (LF a VD/VCD) lze
vysvětlit úplným rozpuštěním struskotvorných přísad.
Další vliv představuje úprava chemického složení
strusky pomocí druhé dávky struskotvorných přísad
(vápno, ztekucovadlo, materiál ochrany vyzdívky, hliník
6
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Výroba oceli
Steel Making
a) ocel St52-3
Obr. 2 Závislost stupně odsíření na úzké bazicitě - B1
Fig. 2 Dependence of degree of desulphurization on the narrow basicity - B1
b) ocel S34MnV
a) ocel St52-3
Obr. 3 Závislost stupně odsíření na široké bazicitě – B2
Fig. 3 Dependence of degree of desulphurization on the wide basicity – B2
b) ocel S34MnV
a) ocel St52-3
b) ocel S34MnV
Obr. 4 Závislost stupně odsíření na obsahu lehce redukovatelných oxidů - LRO
Fig. 4 Dependence of degree of desulphurization on the content of easily reducible oxides – ERO
a) ocel St52-3
Obr. 5 Závislost stupně odsíření na vápenato-hlinitanovém podílu – C/A
Fig. 5 Dependence of degree of desulphurization on the calcium-aluminium ratio – C/A
7
b) ocel S34MnV
Výroba oceli
Steel Making
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
a) ocel St52-3
b) ocel S34MnV
Obr. 6 Závislost stupně odsíření na Mannesmannově indexu – MM (sulfidický faktor)
Fig. 6 Dependence of degree of desulphurization on the Mannesmann´s index – MM (sulphide factor)
a) ocel St52-3
Obr. 7 Závislost stupně odsíření na aktivitě kyslíku v oceli – a[O]
Fig. 7 Dependence of degree of desulphurization on the oxygen activity in steel – a[O]
Výsledky pro ocel S34MnV představuje obr. 3b. Zde
počáteční struska dosahuje bazicity 1,59 a 1,95.
I v tomto případě dochází k mírnému růstu bazicity na
hodnoty 2,09 a 1,95, a to po přídavku druhé dávky
struskotvorných přísad na pánvové peci LF.
b) ocel S34MnV
u obou jakostí ocelí, avšak u oceli S34MnV a použití
ztekucovadla A je tento trend výrazný.
Z obr. 4 pro obě jakosti ocelí a ztekucovadla strusky je
však patrný pokles obsahu lehce redukovatelných oxidů,
což lze vysvětlit jejich redukcí hliníkem a karbidem
vápníku přidávaným na pánvové peci LF v průběhu
zpracování. V tomto případě bylo dosaženo redukce
uvedených oxidů pro ocel St52-3 na obsahy 1,14
a 0,67 hm. % a pro ocel S34MnV na obsahy 1,40
a 0,77 hm. %. Tato úprava chemického složení strusek
na pánvové peci LF umožnila dosáhnout vysokého
stupně odsíření ETA SLF-VD/VCD (86 % až 90 %)
a podpořila hluboké odsíření oceli (SMax. 0.005 hm. %)
pro obě jakosti ocelí při použití obou ztekucovadel
A i B.
Z obr. 2 a 3 je pro obě jakosti ocelí také patrné, že
dochází k postupnému poklesu stupně odsíření při růstu
bazicity. Tento trend lze vysvětlit vlivem vyšších
obsahů CaO ve strusce, což vede k jejímu zahuštění,
snížení rafinační schopnosti a dosažení nižších stupňů
odsíření. Z obr. 2 a 3 je také zřejmé, že zpracováním na
pánvové peci LF došlo k úplnému rozpuštění
struskových směsí spolu s úpravou chemického složení,
což se projevilo nárůstem bazicity B1 a B2 a napomohlo
vyššímu stupni odsíření oceli. Tento trend je patrný
i z dosaženého stupně odsíření pro obě jakosti ocelí, jak
je vidět na obr. 2 a 3.
Následně byl zkoumán parametr představující vápenatohlinitanový podíl - C/A. Optimální hodnota tohoto
parametru by měla být vyšší než 2,0, protože v rafinační
strusce jsou požadovány vyšší obsahy Al2O3, a to > 25
hm. %. V případě oceli St52-3, jak je vidět na obr. 5a,
bylo zjištěno, že při odpichu a během převozu na
pánvovou pec LF bylo dosaženo hodnot 1,83 a 2,03.
Z obr. 5b pro ocel S34MnV vyplývá, že pro stejnou
technologickou operaci byly dosaženy obdobné hodnoty
1,94 a 2,11. Tyto hodnoty představují spodní hranici
optimálního podílu (C/A), který byl vytvořen první
dávkou struskotvorných přísad, přičemž jednotlivé
složky nemusí být ještě zcela rozpuštěny.
Další sledovaný parametr představuje obsah lehce
redukovatelných oxidů - LRO. V tomto případě byl
u oceli St52-3 z obr. 4a zjištěn počáteční výskyt oxidů
v obsazích 1,68 a 1,2 hm. % pro obě ztekucovadla.
Výsledky pro ocel S34MnV představuje obr. 4b a zde
dosáhly počáteční obsahy hodnot 2,74 a 1,08 hm. %.
Lze předpokládat, že určité množství uvedených oxidů
je dáno „proteklou“ pecní struskou z EOP (FeO, MnO,
P2O5) a část těchto oxidů jsou produkty dezoxidace
a propalu legur (MnO, Cr2O3). Případy zvýšených
obsahů lehce redukovatelných oxidů byly zjištěny
8
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Výroba oceli
Steel Making
Z obr. 5 také vyplývá, že na konci mimopecního
zpracování (na zařízeních LF a VD/VCD) tyto hodnoty
stoupají pro ocel St52-3 na 2,42 a 2,28 a pro ocel
S34MnV na 2,50 a 2,25. Tento nárůst je způsoben
druhou dávkou struskotvorných přísad a rozpuštěním
jednotlivých složek strusky na pánvové peci LF.
Z tohoto vývoje je zřejmé, že v průběhu mimopecního
zpracování (na zařízeních LF až VD/VCD) došlo
k cílené úpravě chemického složení strusek pro
dosažení optimálního podílu CaO/Al2O3 (C/A)
podporujícího rafinační a odsiřovací schopnosti
struskových směsí.
parametrů. Lze konstatovat, že ztekucovadlo B
představující
briketovanou
směs
druhotných
korundových surovin může plnohodnotně nahradit
ztekucovadlo A tvořené sintrovanou směsí přírodních
surovin. Tyto provozní výsledky také prokázaly možnost
použití vyvinutého ztekucovadla B při odlišné technologii
výroby oceli v podmínkách VHM a.s.
Závěr
V provozních podmínkách ocelárny VHM a.s. byla
provedena série experimentálních taveb s použitím dvou
typů ztekucovadel A a B při výrobě oceli jakosti St52-3
a S34MnV s cílem posoudit účinnost odsíření oceli
pomocí dosažených stupňů odsíření a vybraných
parametrů strusky v průběhu mimopecního zpracování
oceli (na zařízeních LF až VD/VCD). Na základě
dosažených výsledků provozních experimentů lze
definovat následující poznatky:
Další sledovaný parametr je Mannesmannův index (tzv.
sulfidický faktor), přičemž optimální hodnota
uvedeného parametru by se měla pohybovat v rozmezí
0,15 až 0,30. Z obr. 6 pro obě jakosti ocelí vyplývá, že
částečným rozpuštěním první dávky struskotvorných
přísad v licí pánvi dosahují ztekucovadla pro ocel
St52-3 hodnot 0,22 a 0,26 a pro ocel S34MnV hodnot
0,21 a 0,29. Z obr. 6 je však zřejmé, že přídavek dalších
struskotvorných přísad na počátku zpracování na
pánvové peci LF se projevil nárůstem hodnot pro ocel
St52-3 na 0,35 a 0,34 a pro ocel S34MnV na 0,34
a 0,35. Tyto hodnoty představují horní hranici
Mannesmannova indexu. Při sledování tohoto
parametru, jak je vidět na obr. 6, se projevil pokles
stupně odsíření s rostoucím Mannesmannovým
indexem, což souvisí se zvýšeným zahuštěním rafinační
strusky.
o
při technologické operaci odpich a převoz na
pánvovou pec LF byl zjištěn nízký stupeň odsíření ETA SLP. Pro ocel St52-3 byly dosaženy hodnoty 19 %
(ztekucovadlo A) a 23 % (ztekucovadlo B). Pro ocel
S34MnV byly dosaženy hodnoty 21 % (ztekucovalo A)
a 28 % (ztekucovadlo B), což je dáno relativně krátkou
dobou trvání této operace a situací, že ne všechny
struskotvorné přísady jsou dostatečně rozpuštěny.
o
při následující operaci na zařízeních LF až
VD/VCD byl zjištěn několika násobný nárůst stupně
odsíření - ETA SLF-VD/VCD vůči odsíření během odpichu
do licí pánve. Pro ocel St52-3 byly dosaženy hodnoty 90
% (ztekucovalda A i B). Pro ocel S34MnV byly
dosaženy hodnoty 87 % (ztekucovadlo A) a 88 %
(ztekucovadlo B).
Posledním sledovaným parametrem je aktivita kyslíku
v oceli, která představuje důležitý termodynamický
parametr ovlivňující odsíření oceli. Z dosažených
výsledků na obr. 7 je patrné, že při odpichu a během
převozu na pánvovou pec LF bylo dosaženo pro ocel
St52-3 hodnot aktivity kyslíku v oceli 5,8 a 4,4 ppm
a pro ocel S34MnV hodnot 10,5 a 5,4 ppm. Z obr. 7 je
také zřejmé, že dochází k určitému rozptylu hodnot
aktivity kyslíku v oceli, přičemž vyšší hodnoty
naznačují, že nedošlo k dostatečně hluboké dezoxidaci
oceli. Tyto případy byly zjištěny u obou jakostí ocelí,
avšak u oceli S34MnV a použití ztekucovadla strusky A
je tento trend výrazný.
o
celkový stupeň odsíření ETA S∑ pro ocel St52-3
dosahoval hodnot 92 % (ztekucovadla A i B) a u oceli
S34MnV byly dosaženy hodnoty 89 % (ztekucovadlo A)
a 92 % (ztekucovadlo B).
o
na základě dosažených hodnot bazicit – B1 lze
vytvořené strusky v licí pánvi zařadit do skupiny silně
a dle bazicity – B2 do středně bazických strusek.
Druhým přídavkem struskotvorných přísad dochází
k dalšímu růstu bazicity a cílené úpravě chemického
složení strusky v licí pánvi, což napomáhá k dosažení
hlubokého odsíření oceli.
Z obr. 7 pro obě jakosti ocelí a ztekucovadla A i B je
však patrný pokles aktivity kyslíku pro ocel St52-3 na
hodnoty 3,9 a 3,5 ppm a pro ocel S34MnV na hodnoty
9,0 a 5,7 ppm. Tento pokles lze vysvětlit použitím
dezoxidačních činidel přidávaných na pánvové peci LF
na počátku zpracování. V tomto případě je vhodné
upozornit na nižší pokles aktivity kyslíku v oceli jakosti
S34MnV, což je způsobeno technologií výroby
EOP→LF→VCD, kdy není prováděna hluboká srážecí
dezoxidace oceli.
o
na základě výsledků obsahu lehce redukovatelných
oxidů - LRO byly zjištěny „průniky“ pecní strusky do
licí pánve. Dále byl potvrzen pozitivní vliv redukce
uvedených oxidů přídavky hliníku a karbidu vápníku na
pánvové peci LF, což se projevilo poklesem obsahů
sledovaných oxidů.
Z dosažených provozních výsledků získaných v ocelárně
VHM a.s. lze konstatovat, že vyvinuté ztekucovadlo B
firmy JAP TRADING, s.r.o. je srovnatelné se standardně
používaným ztekucovadlem A, a to na základě hodnocení
struskového režimu v licí pánvi pomocí výsledků odsíření
oceli dle stupně odsíření a dalších sledovaných
o
dle výsledků vápenato-hlinitanového podílu bylo
zjištěno, že první dávkou struskotvorných přísad (vápno
a testované ztekucovadlo) byly dosaženy hodnoty cca
2,0 pro obě jakosti ocelí. Dosaženou hodnotu 2,0 lze již
považovat za spodní hranici optimálního pásma podílu
9
Výroba oceli
Steel Making
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
C/A. Přidáním druhé dávky (vápno a hliník) byla
hodnota dále zvýšena v rozsahu 2,2 až 2,5.
Poděkování
Práce vznikla v rámci řešení programu MPO-TIP projektů
reg. číslo FR-TI2/319, FR-TI1/240 a FR-TI1/351.
o
z dosažených hodnot Mannesmannova indexu
vyplývá, že testovaná ztekucovadla A i B použitá
u dvou odlišných jakostí ocelí se pohybují v optimálním
rozmezí 0,15 až 0,30, přičemž druhou dávkou
struskotvorných přísad je dosažena horní optimální
hranice 0,35.
Literatura
[1] SOCHA, L., BAŽAN, J., STYRNAL, P. Research and
development concept of fluxing agents based on corundum raw
materials for secondary metallurgy. In. Acta Metallurgica Slovaca
– Conference. 2010, s. 113-116. ISSN 1338-1660.
[2] CHATTERJEE, A., GHOST, A. Ironmaking and Steelmaking:
Theory and Practice. PHI Learning Private limited, 2008, 472 p.
ISBN 978-81-203-3289-8.
o
z výsledků aktivity kyslíku v oceli bylo zjištěno, že
prvotní dávkou dezoxidačních přísad během odpichu
dochází ke snížení aktivity kyslíku z hodnot cca 400-800
ppm naměřených na EOP těsně před odpichem na
hodnoty cca 5 až 10 ppm naměřených na počátku
zpracování oceli na LF. Následným mimopecním
zpracováním na zařízeních LF až VD/VCD dochází
k dalšímu snížení přídavkem dezoxidačních činidel pro
dosažení hlubokého odsíření oceli (SMax. 0,005 hm. %)
pro obě jakosti ocelí při použití obou ztekucovadel A i B.
[3] FRUEHAN, R.J., et al., The Making, Shaping and Treating of
Steel. 11th Edition Steelmaking and Refining Volume, Pittsburgh:
AISE Steel Foundation, 2010, 768 p. ISBN 978-0930767020.
[4] SOCHA, L., BAŽAN, J., MACHOVČÁK, P., OPLER, A.,
STYRNAL, P., MELECKÝ, J. Vliv briketovaných ztekucovadel
na odsíření oceli při mimopecním zpracování. Hutnické listy,
2012, roč. LXV, č. 2, s. 8-13. ISSN 0018-8069.
[5] Firemní stránky VÍTKOVICE HEAVY MACHINERY a.s., poslední
revize
14. 9. 2012.
Dostupný
z
WWW:
<http://www.vitkovicemachinery.com/>
o
ztekucovadlo B představující briketovanou směs
druhotných korundových surovin může plnohodnotně
nahradit ztekucovadlo A tvořené sintrovanou směsí
přírodních surovin.
[6] BUĽKO, B., KIJAC, J., DOMOVEC, M. Optimalization Slag
Composition in Ladle Furnace Considering to Effective Steel
Desulfurization. Acta Metallurgica Slovaca, 2009, vol. 15, No. 2,
p. 93 – 99. ISSN 1335-1532.
[7] ALLIBERT. A., et al. Slag atlas. 2nd Edition, Düsseldorf: Verein
Stahleisen GmbH, 1995, 616 p. ISBN 978-3-514-00457-3.
V další fázi výzkumu ztekucovadel a jejich vlivu na
vytvoření rafinační strusky bude pozornost zaměřena na
potvrzení těchto provozních výsledků při výrobě
odlišných značek ocelí.
Recenze: Ing. Jaroslav Březina
Ing. Ludvík Martínek, Ph.D.
_____________________________________________________________________________________________
Rozšíření turecké huti
Habaş orders caster and hot strip mill. Metal Plant Technology International 2012, č. 8, s. 24 a 25,
http://www.steel-grips.com/newsdesk/Europe/Habas_to_enter_into_flats_production.html
Turecká firma Habaş A. S. objednala u firmy SMS Siemag dodávku zařízení pro plynulé odlévání bram a
teplou širokopásovou trať. Nové zařízení se instaluje v závodě v Aliaga na pobřeží Aegean a jeho
uvedení do provozu je plánováno na konec roku 2013. Tímto projektem firma Habaş se stane
dodavatelem plochých výrobků.
Zařízení pro plynulé odlévání je dvouproudé vertikálního typu se zahnutým krystalizátorem. Krystalizátor
je vybaven rezonančním oscilátorem a dynamickým nastavováním segmentů. Využívá se technologie
malé redukce. Roční výrobností kontilití je 2,5 mil. t. Budou se na něm vyrábět bramy o tloušťce 200 a
225 mm při šířce od 1000 do 2100 mm.
Válcovací trať bude v prvé etapě postavena na výrobu 2,5 mil. t/r. Bude tvořena předválcovací vratnou
stolicí kvarto s vertikálními válci, navíječkou, nůžkami pro ostřih konců, sedmistolicovým hotovním
℗
pořadím s regulací profilu pásu typu CVC plus, laminárním chlazením, dvěma navíječkami a
dopravníkem svitků s inspekční linkou. Výkon trati bude možné postupně zvedat až na 4,5 mil. t/r. Šířka
válcovaného pásu se bude pohybovat od 700 do 2100 mm, tloušťka bude od 1,2 do 25,4 mm. Válcovat
se budou uhlíkové i vícefázové oceli včetně ocelí na svařované trubky v třídě pevnosti X80.
LJ
10
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Materiálové inženýrství
Material Engineering
materiálové inženýrství
Heterogenní ocelový pancíř
Heterogeneous Steel Armour
Ing. Milan Adamec, doc. Ing. Miroslav Pospíchal, CSc., Ing. Jiří Sukáč, Univerzita obrany v Brně, Fakulta
vojenských technologií
Ochrana vojenských zařízení, prostředků a živé síly je pro AČR (Armádu české republiky) prioritou. Stanovení
požadavků na odolnost použitých materiálů je prováděno v souladu s platnými vojenskými standardy, především
NATO AEP-55 STANAG 4569 [1]. Vhodnou volbou a zpracováním materiálů lze zajistit požadovanou tvrdost
s přiměřenou houževnatostí, vysokou teplotní odolnost, snížení výrobní náročnosti a především snížení hmotnosti
daného pancíře. Nalezení a optimalizace vhodného a technologicky možného zpracování materiálu pancéřové
ochrany na bázi oceli je náplní tohoto článku.
Přídavné pancíře jsou vyráběny z široké škály materiálů, od ocelí až po keramiku, a podle zvoleného materiálu je
dosahováno stupně balistické odolnosti. V článku je uveden návrh materiálu a technologie tepelného zpracování
ocelového přídavného pancíře tloušťky 4,0 mm v kombinaci se základním ocelovým pancířem vyrobeným z oceli
Armox 500 T o tloušťce 6,0 mm s požadavkem na odolnost proti náboji 7,62 x 39 se střelou AP-IBZ.
Obecně je známo, že balistická odolnost uvedené sestavy je zaručena, pokud tvrdost přídavného pancíře dosáhne
minimální hodnoty 540 HBW a současně musí být splněn požadavek na houževnatost, která zaručí, že při zásahu
nedojde ke křehkému porušení a destrukci celé pancéřové desky. Tyto protichůdné požadavky mohou být splněny
vytvořením heterogenní ocelové pancéřové desky tvořené bainitickou strukturou s proměnným obsahem uhlíku.
Vyhodnocení vlastností materiálu po provedeném tepelném zpracování bylo provedeno standardními metodami
materiálového výzkumu a doplněno ostřelovací zkouškou. Pro experimenty byly jako polotovar použity desky
o rozměru 500 x 500 mm a tloušťce 4,0 mm z komerčně dodávané oceli ARMOX 500T.
The protection of military facilities and resources and live forces is for the army of the Czech Republic (ACR) of the
highest priority. Determination of requirements for resistance of the materials is carried out in accordance with the
applicable military standards, in particular NATO AEP-55 STANAG 4569 [1]. A suitable choice and processing of
materials can ensure the desired hardness with adequate toughness, high temperature resistance, reduction of
production cost and, above all, can to reduce the weight of the armour. Finding and optimizing the appropriate and
technologically possible processing of the armour protection material based on steel is the subject of this article.
Additional armours are produced from a wide range of materials, from steel to ceramics, and according to the
selected material the degree of ballistic resistance is achieved. The article contains a proposal for material and
technology of heat treatment of additional steel armour with thickness of 4.0 mm, in combination with the basic steel
armour made from steel Armox 500 T 6-0 mm thick with the requirement for resistance against the cartridge 7.62 x
39 with missile AP-IBZ.
Generally, it is known that the ballistic resistance referred to the presented armour configuration is guaranteed, if
the hardness of additional armour reaches the minimum value of 540 HBW at fulfilment of requirement to
toughness, which guarantees that at the hit no brittle failure and destruction of whole armoured plate will occur.
These contradictory requirements can be met by creating a heterogeneous steel armoured plates consisting of
bainitic structure with variable carbon content.
Evaluation of the characteristics of the material after the heat treatment has been carried out by standard methods
of material research and it was accompanied by the firing test. For the experiments the plates with dimensions 500 x
500 mm and thickness of 4.0 mm from commercially supplied steel ARMOX 500T were used as a staple.
11
Materiálové inženýrství
Material Engineering
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Možné ohrožení vojenské i civilní techniky, či jiných
cílů, je v dnešní době s ohledem na probíhající konflikty
a teroristické akce relativně vysoké. Ve většině případů
se s mírou tohoto ohrožení počítá, a proto se vlastnosti
materiálů používaných pro pancéřovou ochranu stále
zlepšují tak, aby příslušná míra rizika při konkrétním
uplatnění v praxi byla co nejmenší.
tepelným zpracováním, které bylo zvoleno tak, aby
na straně nástřelu zajistilo dostatečnou tvrdost
povrchové vrstvy pancíře a současně zabránilo
křehkému porušení a plošné destrukci pancíře po zásahu
střelou. Návrh a optimalizace technologie tepelného
zpracování, který vychází z prací prof. Bhadeshii [2] je
náplní tohoto článku.
V případě, že je požadavek na hladinu balistické
ochrany proměnný podle podmínek nasazení
(požadovaný dojezd, plavba atd.) a konstrukční
uspořádání vozidla to umožňuje, je pro zvýšení
balistické ochrany používáno přídavné pancéřování.
Příklad sestavy s přídavným pancéřováním je uveden
na obr. 1.
1. Experiment
Legující prvky jako chróm, nikl a další, jejichž vliv je
v modelu zohledněn, snižují aktivitu uhlíku v tuhém
roztoku, zvyšují stabilitu přechlazeného austenitu a
posouvají tak rozpadové křivky k delším časům.
Klesající obsah uhlíku od povrchu potom ovlivňuje
teploty Ms a Mf tak, že je posouvá k vyšším hodnotám a
snižuje stabilitu austenitu.
Difúzní tok uhlíku závisí především na hodnotě
difúzního koeficientu a na koncentračním gradientu.
Stabilita austenitu je především ovlivněna vzájemnou
interakcí legujících prvků, velikostí zrna austenitu,
podílem nerozpuštěných sekundárních částic, čistotou
materiálu, specifikou hutních pochodů a dalšími vlivy.
Zpravidla je jako proměnná uvažováno chemické
složení oceli, velikost zrna austenitu a v některých
případech podmínky austenitizace.
ADDITIONAL
ARMOUR
Stabilita austenitu oceli v průběhu tepelného zpracování
představuje problém v procesu volby materiálu
konkrétní součásti. Požadavky na pevnost a
houževnatost
včetně
zahrnutí
deformačních
charakteristik materiálu a způsobu namáhání jsou
základem pro volbu materiálu pancíře s odpovídající
tvrdostí bainitu a definování hloubky pod povrchem,
ve které bude požadovaný podíl bainitu zaručen.
BASIC
ARMOUR
Obr.1 Sestava přídavného pancéřování
Fig. 1 Additional armour configuration
Pancéřová ocel ARMOX 500T ve strukturním stavu
po termomechanickém
zpracování,
o chemickém
složení a mechanických vlastnostech udávaných
výrobcem, uvedených v tab. 1, byla použita jako
polotovar pro další tepelné zpracování.
Protože použití sestavy se základním pancířem z oceli
ARMOX 500T, (která byla zvolena na základě
zkušeností s výrobou vojenské techniky) a přídavného
pancíře ve vzdálenosti 15 mm z homogenní
termomechanicky zpracované oceli (ARMOX 500T,
ARMOX 600T nebo SECURE 600) nesplňuje při
snížení hmotnosti požadavek na balistickou odolnost a
různé typy duálních pancířů, případně pancíře na bázi
keramiky, nesplňují ekonomické hledisko a také
v určitých případech i dostupnost, byla pro výrobu
přídavného pancíře zvolena cesta modifikace komerčně
dodávané pancéřové oceli izotermickou transformací na
bainitickou strukturu s požadovanou tvrdostí vyšší než
540 HBW a dostatečnou odolností proti křehkému
porušení.
Tab.1 Chemické složení a mechanické vlastnosti materiálu ARMOX
500T (hm.%) [3]
Tab. 1 Chemical composition (wt. %) and mechanical properties of
the steel ARMOX 500T
Tabled chemical composition of ARMOX 50T steel(wt. %)
ocel
C
Mn
Si
Ni
Cr
P
S
ARMOX
500T
max.
0,32
max.
1,20
max.
0,40
max.
1,80
max.
1,00
max.
0,015
max.
0,010
Mechanické vlastnosti Mechanical properties
S ohledem na aplikace přídavných pancířů při balistické
ochraně vojenské techniky byl jako základní tvar
polotovaru
přídavného
pancíře
zvolen
plech
o rozměrech 500 x 500 mm a tloušťce 4,0 mm,
vyrobený z komerčně dodávané oceli ARMOX 500 T.
Tato ocel byla jako polotovar zvolena z důvodu vysoké
reprodukovatelnosti výchozích vlastností a její
strukturní stav byl modifikován dalším vlastním
Rm (MPa)
1450 - 1750
Rp0,2 (MPa)
1250
A5 (%)
Tvrdost HBW
8
480 – 540
Tolerance tloušťky plechů do 13 mm je standardně
udávána + 0,8 mm.
12
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Materiálové inženýrství
Material Engineering
Jak je uvedeno v práci [2] byla pro dosažení bainitické
struktury (označované jako superbainit), vyhovující
požadavkům balistické odolnosti, stanovena teplota
izotermické transformace na maximální hodnotu 250 °C
pro chemické složení uvedené v tab. 2.
Pancéřová ocel ARMOX 500T byla zvolena i z toho
důvodu, že obsah uhlíku je blízký cementačním ocelím
a tak mohlo být bez úprav využito softwarové vybavení
cementační linky a mohl být odhadnut průběh
koncentrační křivky uhlíku po cementaci. Obsah
legujících prvků vyhovuje požadovaným hodnotám a
v ekonomicky tato ocel také vyhovuje.
IRA-diagram
Tab. 2 Chemické složení oceli pro izotermické zpracování (hm.%)
Tab. 2 Chemical composition (wt. %) of steel for isothermal treatment
C
Mn
Si
Ni
Cr
V
S
0,09
max.
0,50
T eplota [°C]
1000,0
0,98
1,89
1,46
-
1,26
900,0
800,0
700,0
Protože na trhu nejsou dostupné pancéřové plechy
s obsahem
uhlíku
odpovídajícímu
požadavku
na chemické složení oceli použité pro pancíř se
strukturou „superbaintu“ a komerční konstrukční oceli
nejsou pro použití v této oblasti vhodné, byl, jak bylo
uvedeno, jako polotovar přídavného pancíře použit
pancéřový plech z oceli ARMOX 500T, který byl
chemicko tepelně upraven cementací.
600,0
500,0
400,0
300,0
200,0
100,0
0,010
1,00
100,0
10000
1000000
Čas [s]
Obr. 3 Diagram IRA pro chemické složení odpovídající 80%
normovaných hodnot oceli ARMOX 500T.
Fig. 3
IRA diagram for chemical composition corresponding to
80% of nominal value of the steel ARMOX 500T steel
nominal value
2. Návrh obsahu uhlíku v cementované
vrstvě
Na základě chemického složení oceli použité pro pancíř
se strukturou „superbaintu“, uvedeného v tab. 2, byl
zkonstruován s využitím software TT Stel verze 2.1
diagram izotermického rozpadu austenitu, ze kterého
byla určena teplota Ms a kritické teploty a časy rozpadu
austenitu na nemartenzitické strukturní složky [4].
Z obr. 3 plyne, že daný stupeň legování posouvá bod
odpovídající minimu na časové ose křivky Bs
na souřadnice 39s při teplotě 392 °C a čáry odpovídající
teplotám Ms a Mf na hodnoty Ms = 338 °C a Mf =
2880 C. Tato ocel tedy nesplňuje podmínku maximální
hodnoty teploty Ms = 250 °C. Protože hodnota teploty
Ms je mimo vlivu dalších faktorů funkcí obsahu uhlíku
byla pomocí software TT Stel verze 2.1 vypočtena
závislost hodnoty teploty Ms na obsahu uhlíku
pro konstantní obsah legujících prvků. Tento výpočet
byl korigován empirickým vztahem závislosti teploty
Ms na chemickém složení ve tvaru [5]:
IRA-diagram
T eplota [°C]
1000,0
900,0
800,0
700,0
Ms = 512-(493 C)-(16,9 Ni)-(15 Cr)-(9,5Mo)+(217 C2)(71,5C Mn)-(67,6 C Cr), kde koncentrace prvků je
uvedena v (%hm.).
600,0
500,0
400,0
300,0
200,0
100,0
0,00
0,010
1,00
100,0
10000
1000000
Čas [s]
Diagram IRA oceli použité pro pancíř se strukturou
„superbaintu“.
Fig. 2 IRA diagram of the steel used for the armour with
“superbainitic” structure
Obr.2
Z obrázku 2 plyne, že daný stupeň legování posouvá
bod odpovídající minimu na časové ose křivky Bs na
souřadnice 214s při teplotě 450 °C a čáry odpovídající
teplotám Ms a Mf na hodnoty Ms = 1300 C a Mf = 800 C.
Diagram IRA pancéřové oceli ARMOX 500T
zkonstruovaný pro chemické složení odpovídající 80%
normovaných hodnot je uveden na obr. 3.
Obr. 4 Závislost teploty Ms na obsahu uhlíku
Fig. 4 Dependence of the Ms temperature on the carbon content
13
Materiálové inženýrství
Material Engineering
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Tab. 4 Skutečné podmínky procesu cementace
Tab. 4 Real conditions of cementation process
Proces řízen programem: ALFA – 6
Doba:
0:20
0:20
9:00
(Hod:min)
0
Teplota ( C)
800
880
920
Z uvedených vztahů plyne, že pro dosažení teploty
Ms = 250 °C je při daném stupni legování (ocel Armox
500T) limitní hranicí minimální obsah uhlíku 0.52 %
hm. S ohledem na optimalizaci vlastností bainitické
struktury byla zvolena požadovaná hodnota obsahu
uhlíku těsně pod povrchem pancéřového plechu 0,70 až
0,80 % hm. Tloušťka cementační vrstvy byla navržena
2,0 mm. Těmto parametrům odpovídá předpokládaná
teplota Ms 150 až 180 °C.
uhlíkový
potenciál (%)
mez sazení (%)
3:00
0:30
920
830
0,40
0,60
1,10
0,95
0,83
0,87
1,10
1,21
1,21
0,95
Cementace byla provedena v cementační lince
CODERE SA v komerční kalírně za podmínek
uvedených v tabulce 4.
Na základě provedeného rozboru byly navrženy
předběžné podmínky procesu cementace, které jsou
uvedeny v tab. 3.
Tab. 3 Návrh podmínek procesu cementace
Tab. 3 Proposal of conditions of the cementation process
Nauhličující
Průměrná
1,10 % C
1193 K
potenciál
teplota procesu
Počáteční
Difúzní koef. C
3,334.10-11
koncentrace
v austenitu
0,26 hm.%C
ms-1
uhlíku
Doba
Hloubka
13,0 hod
0 až 2,0 mm
cementace
pod povrchem
Návrh parametrů cementace uvedený v tab. 3 byl ověřen
výpočtem s využitím řešení rovnice II. Fickova zákona
(6) aplikované na poloprostor. Počáteční a okrajové
podmínky a parametry procesu jsou uvedeny v tab. 3.
Závislost předpokládané koncentrace obsahu uhlíku na
hloubce pod povrchem je uvedena na obr. 5.
Obr. 6 Model průběhu ochlazování středu plechu v hloubce 1.0 mm
pod povrchem
Fig. 6 Model of cooling course at the sheet centre at the depth of
1.0 mm below the sheet surface
Pancéřové plechy byly po ukončení procesu cementace,
po přichlazení na teplotu 830 °C, izotermicky kaleny
v solné lázni soli AS 140 o složení 45% KNO3 + 45%
NaNO2 + 10% NaNO3 při teplotě 190 °C po dobu jedné
hodiny a ochlazeny na vzduchu.
3. Kontrola obsahu uhlíku v cementační
vrstvě
Po tepelném zpracování byla, po odbroušení povrchové
vrstvy ovlivněné ochlazováním v soli, provedena
kontrola obsahu uhlíku. V hloubce 0,08 mm byla
naměřena koncentrace uhlíku 0,86 hm %. Dále byla
po odbroušení provedena kontrola chemického složení
do hloubky 1,3 mm od cementovaného povrchu. Průběh
chemického složení po cementaci je uveden na obr. 7.
Obr. 5 Předpokládaná koncentrace uhlíku pod povrchem plechu
Fig. 5 Hypothetical carbon concentration below the sheet surface
Modelováním průběhu ochlazování plechu o tloušťce
4,0 mm z teploty 830 °C do solné lázně o teplotě 1900C
(obrázek 6) bylo provedeno programem TT Steel, verze
2.1 a ukázalo, že transformace na spodní bainit
proběhne do hloubky 1,0 mm od povrchu. V hloubce
větší než 1,0 mm lze po tepelném zpracování
předpokládat směs bainitu s převládajícím podílem
martenzitu popuštěným na teplotu solné lázně.
Na základě modelu cementace a ochlazení po přenesení
plechu do solné lázně, byl s přihlédnutím
na technologické
požadavky
procesu
navržen
technologický postup a podmínky cementace uvedené
v tab. 4.
Obr.7 Průběh koncentrace uhlíku
Fig. 7 Carbon content course
14
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Materiálové inženýrství
Material Engineering
Chemická analýza vzorků byla provedena metodou
GODS
na
spektrometru
LECO
SA-2000
při následujícím nastavení ( U = 800 V, I = 28,6 mA,
p = 506 Pa).
precipitátů a s minimálním podílem zbytkového
austenitu (obr. 9). Tvrdost tohoto typu mikrostruktury
dosahuje hodnoty 763 – 770 jednotek HV 0,05.
4. Kontrola průběhu mikrotvrdosti
Z pancéřového plechu 500 x 500 mm byl odebrán
vzorek, ze kterého bylo na metalografické pile LECO
VIPER - 300 M2 vyříznuto devět kusů vzorků
o rozměrech 10 x 10 mm, které byly zalisovány a
připraveny pro měření mikrotvrdosti HV 0,05
na přístroji LECO LM 247 AT s využitím software
AMH 43. Průběh průměrných, maximálních a
minimálních hodnot mikrotvrdosti je uveden
na obrázku 8.
Obr. 9 Mikrostruktura v hloubce 0,2 mm od cementovaného
povrchu.
Fig. 9 Microstructure at the depth of 0.2 mm below the cemented
surface
Obr 8 Průběh mikrotvrdosti HV 0,05 na hloubce pod povrchem
Fig. 8 Course of microhardness HV 0.05 in relation to the depth
below surface
Z experimentů provedených v rámci hodnocení
balistické odolnosti heterogenních ocelových pancířů
plyne, že limitní hodnota tvrdosti, která v závislosti
na tloušťce pancíře má schopnost narušit jádro průbojné
střely náboje 7,62 x 54R je HBW 540. Této hodnotě
na základě prostého přepočtu přibližně odpovídá tvrdost
HV0,05 = 575. Tuto limitní hodnotu splňuje
cementovaný a izotermicky zušlechtěný pancíř
do hloubky 1,5 mm.
Obr.10 Mikrostruktura v hloubce 1,0 mm od cementovaného
povrchu.
Fig. 10 Microstructure in at the depth of 1.0 mm below the
cemented surface
Obsah uhlíku v hloubce 1.0 mm dosahuje průměrné
hodnoty 0,65 hm.%. Tomuto obsahu uhlíku odpovídá
pro kontrolovanou ocel kritická teplota rozpadu
austenitu Ms = 203 °C, která je vyšší než teplota solné
lázně. Tepelným zpracováním byla v této hloubce
pod povrchem přídavného pancíře vytvořena struktura
s převažujícím podílem martenzitu popuštěného
na teplotu solné lázně a bainitu (obr. 10). Tvrdost tohoto
typu mikrostruktury dosahuje hodnoty cca 670 jednotek
HV 0,05.
5. Kontrola mikrostruktury
Pro kontrolu mikrostruktury byla zvolena metoda
světelné mikroskopie. Vzorky byly připraveny podle
zásad pro přípravu metalografických vzorků a
dokumentace byla provedena na světelném mikroskopu
Neophot 32 s osazenou digitální kamerou Color View
IIIu firmy Olympus. Všechny vzorky byly leptány
leptadlem NITAL.
6. Kontrola balistické odolnosti
Obsah uhlíku v hloubce 0,2 mm dosahuje průměrné
hodnoty 0,86 hm.%. Tomuto obsahu uhlíku odpovídá
pro kontrolovanou ocel kritická teplota rozpadu
austenitu Ms = 150 °C. Izotermickým kalením byla
v povrchové vrstvě přídavného pancíře vytvořena
struktura s převládajícím podílem spodního bainitu, ve
které je patrné vyloučení jemných karbidických
Kontrola balistické odolnosti byla provedena metodou
podle STANAG 4569 s dopadovým úhlem 00
v akreditované laboratoři (střelnici) s vyhovujícími
výsledky.
15
Materiálové inženýrství
Material Engineering
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Závěr
Tento příspěvek byl zpracován s podporou projektu pro
rozvoj pracoviště K – 216 – Podpora výuky a vědy
v oblasti strojírenství (PRO k216) a projektu Aplikace
moderních technologií u součástí speciální techniky
(SV K216).
Použití přídavného pancéřování techniky je vždy
limitováno povoleným zatížením náprav pancéřovaného
vozidla a cenou, která je dána použitým materiálem
pancíře a náklady na technologii pancéřování. Cílem
práce bylo zajistit požadovanou balistickou odolnost
při snížení
hmotnosti
přídavných
pancířů
a
s minimálními náklady. Tyto požadavky vedly
ke zkoumání možností zvýšení balistické odolnosti při
zmenšení tloušťky ocelového pancíře a v podstatě
vyloučily použití jiných typů pancířů jako
např. heterogenních ocelových s vysokými náklady
na technologii výroby a pancířů na bázi keramiky.
Literatura
Rozvoj chemicko-tepelného zpracování a řízení
izotermických procesů umožnil vypracovat technologii
tepelného zpracování, kterou byla deska z komerčně
dodávané pancéřové oceli ARMOX 500T tloušťky
4.0 mm tepelně zpracována tak, že výsledný strukturní
stav bainitické struktury a směsi na nízkou teplotu
popuštěného martenzitu s bainitem zaručil podstatné
zvýšení balistické odolnosti při současném snížení
hmotnosti.
[1]
NATO AEP-55 STANAG 4569: Protection levels for
occupants of logistic and light armored vehicles – Part 1-4:
General – Annex A, First edition, 2004
[2]
BHADESHIA, H.K.: Hard Bainite. The Minerals, Metals
and Materials Society, Volume 1, 2005
[3]
DATA SHEET: Version 2011-25, ARMOX 500T, SSAB,
p. 1- 2, 2011
[4]
Program TT Steel 2.1 – uživatelská příručka, ITA spol s r.o.,
Martinská 6, 70900 Ostrava, 2003
[5]
ASM HANDBOOK: Heat Treating, ISBN 0-87170-379-3,
Volume 4, p. 6, 1991
[6]
PTÁČEK L.: Nauka o materiálu I, Akademické
nakladatelství CERM, s.r.o. ISBN 80-7204-193-2, 2001
[7]
CHRÁSKA, P., FREIWILLIG, R., DUBSKÝ, J.: Bainitická
transformace v ocelích, 1. vydání, ACADEMIA Praha, 1981
Recenze: Ing. Miroslav Liška, CSc.
prof. Ing. Eva Mazancová, CSc.
_____________________________________________________________________________________________
16
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Materiálové inženýrství
Material Engineering
Materiálové složení malorážového střeliva
Material Composition of Small Arms Ammunition
Ing. Zdeněk Pokorný, Ph.D., prof. Ing. Vojtěch Hrubý, CSc., Univerzita obrany v Brně, Fakulta vojenských
technologií, Ing. Zdeněk Malaník, Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, Fakulta aplikované informatiky
Vlivem vývoje a výzkumu dochází v mnoha oblastech průmyslu k dosahování inovací. Modernizací strojírenství bylo
v posledních letech dosaženo lepších výsledků v nejrůznějších odvětvích obranného průmyslu. Velké množství
světových, ale i tuzemských výrobců je nuceno nakupovat a zavádět do výroby nové technologie, které jim umožňují
zkvalitnit jimi vyráběné produkty a tím zvýšit možnosti akvizice na světových trzích. Ne jinak je tomu i u světových
výrobců střeliva, kteří v důsledku trendů nastolených zejména v USA jsou nuceni vyvíjet tzv. netoxické střelivo, jež je
celosvětově označováno jako GREEN. Jedná se tedy o střelivo, které je velmi šetrné jak k uživateli, tak i k přírodě a
životnímu prostředí vůbec. Jak již název napovídá, jedná se o střelivo netoxické povahy. Experimentální metody
použité k hodnocení vlastností střeliva Frangible ukázaly jeho reálné vlastnosti a jeho chování při běžném použití,
tedy při střelbě. V rámci experimentů bylo primárně hodnoceno chemické složení vybraných střel. Dále byly
ověřovány jejich vlastnosti a chování a to reálnou střelbou na reálné překážky. V rámci experimentů byla
postřelována balistická plastelína a balistická ochrana jednotlivce. Výsledky experimentů přinesly celkový obraz o
využitelnosti a vlastnostech střeliva Frangible.
As a result of research and development an innovation has been reached in many areas of industry. Due to
modernization in machinery much improvement has been achieved in many areas of defence industry. A number of
both national and international producers feels the necessity to buy and to incorporate new technologies into their
production in order to improve their products and thus to improve their opportunity of acquisition on world
markets. It is likewise with international producers of ammunition referred to as GREEN. It is a type of ammunition
very friendly to its user, as well as to the environment. As its name suggests, the ammunition is of non-toxic nature.
The experimental methods used to evaluate the properties of Frangible ammunition tested and revealed its real
properties and performance in real use, i.e. while shooting. Primarily, chemical composition of selected bullets was
analysed. Their properties and performance were also tested by actual shooting on real barriers. Ballistic plasticine
and ballistic personal protection were used for the experiments. The results gave an overall picture of practicability
and properties of Frangible ammunition.
během výstřelu. V mnoha případech docházelo k dělení
střely již v hlavni. Mnohé problémy byly odstraněny až
s rozvojem technologie práškové metalurgie.
Střely typu „Frangible“, dále jen FG, jsou nově vyvíjené
střely, jež se vyznačující snadnou tříštivostí po nárazu
na překážku. Přitom tvrdost překážky musí být
minimálně stejná, lépe pak vyšší než tvrdost samotné
střely. Střelivo typu FG je laborováno střelou speciální
konstrukce vyrobenou lisováním kovových prášků (cín,
měď, zinek, wolfram) spolu s vhodnými pojivy. U střely
typu FG je sníženo riziko odrazu, průstřelu a s tím
spojených vedlejších účinků střelby. Zvláštností střel
typu FG je, že se při střetu s překážkou o větší hustotě
než je hustota materiálu střely rozkládá na drobné
částice (fragmenty) velmi malých rozměrů, téměř
prachu. Zjevnou výhodou střely je její deformace v cíli,
čímž nedochází k druhotné tvorbě střepin z vlastního
těla střely, které by dále ohrožovaly střelce nebo jeho
okolí.
S rozvojem technologie práškové metalurgie došlo k
velkému rozvoji právě takto vyráběných střel. Jednalo
se o střely s podobnými balistickými a funkčními
vlastnostmi jako mají střely konvenční, tedy střely
s olověným jádrem. Z funkčního hlediska se tyto střely
blížily střelám konvenčním. Střely FG vyrobené
práškovou metalurgií byly schopny odolat tlaku v
hlavni, měly menší rozptyl, značnou spolehlivost při
nabíjení oproti starším konstrukcím a přitom po nárazu
na překážku došlo k jejich částečné či úplné
fragmentaci. Díky rozvoji technologie práškové
metalurgie se objevily nové možnosti výroby střel
majících specifické vlastnosti v cíli, které dnes vytlačují
běžně používané střely s olověným jádrem. Za
průkopníky ve vývoji FG střel jsou považovány
společnosti Glaser a Speer Lawman. První prototyp
střely typu FG společnosti GLAZER byl označován
jako SLUG (obr. 1). Jednalo se o střelu specifické
konstrukce. Z této konstrukce vycházely i jiné
společnosti.
Náboje se střelami FG vznikly koncem 70. let v USA a
primárním důvodem jejich vzniku byla ekologie
(minimální obsah těžkých kovů a jedovatých látek) a
bezpečnost (bezpečnější výcvik a také použití v civilním
prostředí). Na počátku vývoje a výroby těchto střel
konstruktéři narazili na mnohé problémy, které byly
spojeny právě se zmíněnou tříštivostí střel, spolehlivostí
při přebíjení během střelby a se soudržností těla střely
17
Materiálové inženýrství
Material Engineering
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Obr. 3 a Vzhled náboje s FG střelou a pláštěm vytvořeným spékáním
Fig. 3 a Appearance of FG ammunition (sinter coated)
Obr. 1 Průkopník mezi FG střelami, střela SLUG
Fig. 1 Prototype of frangible ammo, bullet SLUG type
Střely typu FG jsou složeny ze směsí kovových prášků a
polymerů, které zajišťují, že se střela během nabíjení a
pohybu v hlavni nerozpadne. Proto je ve střele použito
jak kovů tvrdých tak i houževnatých. Jejich společné
slisování zajišťuje dostatečnou soudržnost a pevnost.
Příklad použitých kovů je uveden na obr. 2.
Obr. 3 b Vizáž náboje s elektrolyticky pokovenou FG střelou
Fig. 3 b Appearance of FG ammunition (copper coated)
Jádro je vyrobeno technologií práškové metalurgie. Tato
technologie může být aplikována pro všechny ráže a
tvary střel.
Při výrobě střel technologií práškové metalurgie dochází
ke smíchání práškových kovů, oxidů, s vhodnými
urychlovači tavení či mazivy. Měkké kovy (cín nebo
zinek) jsou míchány s kovy tvrdými o vysoké hustotě
(wolfram). Směs je pak nasypána do kovové formy a je
lisována za vysokého tlaku při teplotě cca 25°C.
Proces mechanického spojování za studena lisováním je
používán z důvodů spojení různorodých kovů v jeden
soudržný celek. V některých případech je použito pro
výrobu střel i zápustkové kování. Střela jako výsledný
produkt smí být zahřívána během probíhajícího lisování
nebo se vkládá do pece až po procesu lisování. Důvod
spékání spočívá ve vytvoření slitiny (pláště) na povrchu
střely (obr. 3a, b).
Obr. 2 Střela 9mm FG s jádrem cín-wolfram
Fig. 2 9 mm FG bullet with tin-tungsten core
K dosažení tohoto cíle se výrobci snaží využít různé
technologické postupy. Jednou z možností, jak předejít
potížím s křehkostí střely, bylo elektrochemické
pokovení mědí. Vytvořený pseudoplášť zvýšil odolnost
a soudržnost střely, její poddajnost v hlavni a zcela
uzavřel jádro tvořené slisovaním kovového prášku. K
vytvoření pláště je však nutno použít takovou slitinu,
která by se střele po nárazu na cíl zajišťovala stejné
chování jako v případě, neplášťované střely. Tedy, plášť
musí vykazovat stejné chování jako jádro střely.
Plášť však může být vytvořen na povrchu střely i
pokovením. V případě tohoto technologického postupu
dochází po slisování oxidů do formy k vytvoření jádra
střely, které je dále elektrochemicky pokoveno. Jedná se
o pokovení čistou elektrochemickou mědí. Poměr
jednotlivých oxidů obsažených ve směsi je takový, aby
střela dosahovala stejných nebo lepších vlastností než
v případě olova. Produkty práškové metalurgie
jednoduše nahrazují olověné střely a poskytují vyšší
flexibilitu v kontrole vlastností střel (řízený rozpad).
Proces zpracování, složení střel a velikost částic prášku,
ovlivňuje její chování při nárazu na překážku (obr. 4).
Díky použití pláště je střela schopna vydržet vyšší síly a
tlaky v hlavni, tím je dokonce zvýšena spolehlivost při
nabíjení a přesnost střelby.
18
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Materiálové inženýrství
Material Engineering
Obr. 4 Neoplášťovaná FG střela během a po nárazu na cíl
Fig. 4 Uncoated FG bullet before, during and after impact
Mechanické vlastnosti kovu lze ovlivnit technologií
výroby, použitým tlakem či teplotou tavení nutnou pro
vytvoření pláště. Výsledkem použité technologie výroby
je střela, která má specifické vlastnosti a zásadně se liší
od klasických střel s olověným jádrem. Požadavky na
střely se však stále více stupňují a jejich vývoj
postupuje velmi rychle. Díky nové technologii výroby
FG střel nabývá také jejich použití mnohem většího
významu. Dnes již není problém použít FG střely pro
případy, kdy je nejprve nutné překonat nějakou
překážku a až poté zasáhnout cíl. Což je významný
pokrok oproti zmiňovaným „prvotním“ FG střelám.
Obr. 5 Fotografie vzorku č. 1 střely s pozicemi měřených mist,
lokálních bodů, struktura povrchu při 400 násobném
zvětšení
Fig. 5 Picture of the sample 1 of bullet 1 with locations of
measurement, local points, structure of surface bullet,
magnification 400x
S postupujícím vývojem se vlastnosti střel hodně
přibližují
konvenčním střelám a
v některých
vlastnostech je již předčily.
1. Experimentální část
V rámci experimentálních měření bylo primárně
analyzováno chemické složení dvou dodaných střel typu
FG.
Obr. 6 Fotografie vzorku č. 2 střely s pozicemi měřených míst,
lokálních bodů, struktura povrchu při 350-ti násobném
zvětšení
Fig. 6 Picture of the sample 2 of bullet 2 with locations of
measurement, local points, structure of surface bullet,
magnification 350x
U vzorků střel FG byla za pomocí mikroanalyzátoru
Noran, kterým je osazen elektronový rastrovací
mikroskop Hitachi od společnosti Tescan, zkoumáno
složení nehomogenního materiálu, z něhož jsou střely
vyráběny.
Chemické složení v jednotlivých bodech bylo získáno
v podobě grafů (obr. 7), dále bylo zpracováno do
tabulek pro jednotlivé střely (tab. 1). U střely Sinterfire
(obr. 5), vzorku č. 1, bylo zjištěno, že se jednalo o
skupiny prvků O, Cu, Al, kdy rozmezí hodnot prvku Cu
se pohybuje v intervalu 0 ÷ 2226. Hodnoty byly zjištěny
v lokálním místě č. 1 střely při 400-násobném zvětšení.
Z grafu na obr. 7 je patrný rozdíl obsahů prvků Cu, Al a
O jež jsou ve směsi obsaženy. Množství jednotlivých
prvků je graficky znázorněno v obr. 7 a číselně
vyjádřeno pomocí procentuelní hodnoty hmotností
jednotlivých prvků včetně možné chyby měření
(nepřesnosti) uvedeny tab. 1.
V obou případech se jednalo o střely v ráži 9 mm Luger.
V prvním případě byla experimentálně testována střela
americké konstrukce společnosti Sinterfire, která je
v USA
uznávanou
společností
zabývající
se
problematikou „rozpadajících se“ FG střel. V druhém
případě se jednalo o střelu německé konstrukce
společnosti MEN, jež se zabývá vývojem střel
v Německu.
Při experimentu bylo zjišťováno skutečné složení z
několika míst povrchu střely. Vybraná místa (plošky o
velikosti 5 µm) se lišila strukturou povrchu. Tato místa
byla označena body 1 - 5 (viz obr. 5, 6), dále jen lokální
body 1 - 5. V každém lokálním bodu byly naměřeny
různé hodnoty obsažených prvků.
19
Materiálové inženýrství
Material Engineering
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
prvek Cu, kdy rozmezí hodnot prvku Cu se pohybovalo
v intervalu hodnot 0 ÷ 2798 při 350-násobném zvětšení.
Ve druhém měřeném místě, lokálním místě č. 2, se
jednalo o skupiny prvků W, C, Ge, kdy rozmezí hodnot
prvku W se pohybovalo v intervalu 0 ÷ 2660. Z obr. 9 je
patrný rozdíl obsahů prvků W, C a Ge, jež jsou ve směsi
obsaženy (obr. 9). Množství jednotlivých prvků je
graficky znázorněno v grafu na obr. 9 a procentuelní
hodnoty hmotností jednotlivých prvků včetně možné
chyby měření (nepřesnosti) jsou číselně uvedeny tab. 3.
Obr. 7 Grafické vyjádření chemického složení vzorku 1
Fig. 7 Graph of chemical composition of the sample 1
Tab. 1 Vyjádření procentuelních hmotností jednotlivých prvků
obsažených ve směsi
Tab. 1 Expression of weight percentage of all components contained
in the mixture
Hmotnost
[%]
Chyba [%]
O
1.39
Al
0.61
Cu
98.00
+/-0.47
+/-0.13
+/-1.15
Obr. 9 Grafické vyjádření chemického složení vzorku 2
Fig. 9 Graph of chemical composition of the sample 2
V případě lokálního místa č. 2 střely sinterfire se
jednalo o skupiny prvků Ag, Sn, Cu, kdy se rozmezí
hodnot prvku Sn pohybovalo v intervalu 0 ÷ 1008.
Procentuelní hodnoty hmotností jednotlivých prvků
včetně možné chyby měření (nepřesnosti) jsou číselně
uvedeny tab. 2.
Tab 3 Procentuelní hmotnost jednotlivých prvků obsažených ve
směsi
Tab. 3 Expression of weight percentage of individual elements
contained in the mixture
Hmotnost [%]
Chyba [%]
Tab. 2 Procentuelní hmotnost jednotlivých prvků obsažených ve
směsi
Tab. 2 Expression of weight percentage of individual elements
contained in the mixture
Cu
40.90
+/-0.87
Ag
0.18
+/-0.24
Cu
4.45
+/-0.56
Ge
0.96
+/-0.52
W
72.45
+/-1.74
V případě místa měření č. 3 se jednalo o skupiny prvků
W, Cu a Ge, kdy rozmezí hodnot prvku W se pohybuje
v intervalu 0 ÷ 1846. V měřeném bodě č. 4 se jednalo o
skupiny prvků C, Cu, Al a O, kdy rozmezí hodnot prvku
Cu se pohybuje v intervalu 0 ÷ 474. V bodě č. 5 se
jednalo o skupiny prvků C, Al a Cu, kdy rozmezí
hodnot prvku C se pohybuje v intervalu 0 ÷ 887.
V případě lokálního bodu měření č. 6 se jednalo o
skupiny prvků C, O a Cu, kdy rozmezí hodnot prvku C
se pohybuje v intervalu 0 ÷ 805.
Obr. 8 Grafické vyjádření chemického složení vzorku 2
Fig. 8 Graph of chemical composition of the sample 2
Hmotnost [%]
Chyba [%]
C
22.15
+/-0.83
Z důvodu objektivního zhodnocení skutečných
vlastností střeliva FG byly provedeny reálné střelecké
experimenty. Střelba probíhala na vzdálenost 5 m, což
je vzdálenost účinné a efektivní střelby z pistole. Pro
provedení experimentu bylo použito nábojů v ráži 9 mm
LUGER, balistické ochrany jednotlivce, dále jen BOJ a
plastelína (náhradní materiál, dále jen NM), která byla
umístěna za BOJ (obr. 10) z důvodu objektivního
posouzení charakteristik vzniklého trauma efektu.
Použitá BOJ se skládala ze 23-ti vrstev. Jednalo se o
BOJ třídy III.A dle standardu NIJ 0101.04.
Sn
58.92
+/-1.12
V případě lokálního místa měření č. 3 střely sinterfire se
jednalo o skupiny prvků Sn, Cu, kdy rozmezí hodnot
prvku Sn se pohybuje v intervalu 0 ÷ 1012. V měřeném
místě č. 4 obsahoval vzorek č. 1 skupiny prvků Sn, Cu,
kdy rozmezí hodnot prvku Sn se pohybovalo v intervalu
0 ÷ 953. V místě měření č. 5 se jednalo o skupiny prvků
C, Al, Cu a Sn, kdy rozmezí hodnot prvku Sn se
pohybuje v intervalu 0 ÷ 1087.
NM, jež byl umístěn za BOJ, sloužil jako ukazatel
množství energie v cíli ve vzdálenost 5 m a jako lapač
v případě, že by došlo k prostřelení BOJ.
U druhé testované střely, střely společnosti MEN (obr.
6) bylo zjištěno, že v měřeném bodě č. 1 byl obsažen
20
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Materiálové inženýrství
Material Engineering
Obr. 10 Upevnění BOJ, za ní plastelína simulující živý organismus
(tělo)
Fig. 10
Installation of ballistic vest, ballistic plasticine simulating
living organism (body)
Obr. 12 Fragmentace střely CQT po zásahu BOJ
Fig. 12 Fragmentation of CQT bullet after impact on ballistic vest
Pro vyhodnocení experimentů byla využita porovnávací
metoda. Právě z tohoto důvodu bylo pro střelbu použito
5 různých nábojů.
Během přípravy střelby byla na BOJ zaznačena záměrná
značka, tedy místo, kam měla být vstřelena střela.
Prvním nábojem použitým k balistickému posouzení byl
pistolový náboj ráže 9 mm Luger se střelou FG
americké společnosti Federal (obr. 11).
Jedná se o FG střelu, která spadá do výše zmíněné řady
netoxického střeliva BallistiClean, mající stejný výkon
jako klasické pistolové střelivo používané pro služební
úkony. Pro experiment bylo použito střelivo CQT. CQT
střely se při kontaktu s kovovým cílem okamžitě tříští.
Mají snížené riziko odrazu od šikmých i vertikálních
ploch.
Obr. 13 Znázornění sádrového odlitku „trauma efektu“ po nárazu
střely do BOJ
Fig. 13 Image of plaster casting of “trauma effect” after impact
of bullet on ballistic vest
Přitom je všeobecně známa podmínka, že pokud výška
šokového otisku vykazuje větší hodnotu jak 20 mm, je
riziko vzniku vnitřního zranění příliš velké vlivem
lacerace vitálních orgánů. Těmto typům poranění není
možno zabránit ani použitím antišokové vložky do BOJ.
Je proto nutné poznamenat, že toto střelivo není svými
účinky tak bezpečné jak uvádí jeho výrobce.
Druhý náboj, který byl pro střelbu vyčleněn je náboj se
střelou FG. Jedná se o střelu americké konstrukce
společnosti Sinterfire (dále FG S&B), jež byla
zalaborována do nábojnice S&B (obr. 14).
Obr. 11 Střela RHT (CQT)
Fig. 11 RHT bullet (CQT)
Změřená rychlost střely v4 byla 373 m.s-1. Tato
rychlost je srovnatelná s rychlostí střely klasického
náboje stejné ráže. Střela nepronikla BOJ, ale zůstala v
ní zaklíněna (obr. 12). Během proniku se tělo střely
rozpadlo (fragmentovalo) na značné množství malých
částí (fragmentů, úlomků), které byly zachyceny
jednotlivými vrstvami BOJ. Přitom střela postupně
porušila 10 vrstev kevlarových vláken.
Po zásahu BOJ na podkladový NM vznikl šokový otisk
(trauma efekt), jehož objem a tvar je kvantitativním
vyjádřením ranivého potenciálu střely (RPS). V případě
náboje CQT byl objem trauma efektu (dále jen TE) 23
ml. Výška (hloubka) odlitku TE v nejvyšším místě byla
35 mm (obr. 13).
Obr. 14 Náboj FG S&B
Fig. 14 FG S&B ammunition
21
Materiálové inženýrství
Material Engineering
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Třetí náboj, který byl pro experiment použit, byl náboj
nazývaný též jako vz. 82. Náboj má zalaborovanou
střelu ze spékaného železa (FeS). Po zakreslení záměrné
značky v nepoškozeném místě BOJ byla vystřelena
střela ze spékaného železa na BOJ.
Rychlost této střely se od střely předcházejícího náboje
značně lišila. V tomto případě byla naměřena rychlost
v4 (rychlost blízká dopadové rychlosti) 474 m.s-1, což je
o téměř 100 m.s-1 vyšší než u střely stejné konstrukce.
Důvodem vysoké počáteční rychlosti střely je použití
dvousložkového prachu, který má silně progresivní
hoření. Působením střely došlo k penetraci BOJ, což
zcela odporuje doporučenému použití FG střeliva. Jak
výrobci střeliva uvádí na svých internetových
propagačních stránkách, je konstrukce střely řešena tak,
aby k jevům typu průstřel či odraz od překážky vůbec
nedocházelo. Tímto experimentem byla jedna z velmi
důležitých „schopností“ střely tohoto typu zcela
vyvrácena. Došlo totiž k prostřelení nejen BOJ uvedené
třídy, ale i podkladového NM umístěného za BOJ. Blok
NM měl válcový tvar průměru 150 mm a výšku 100 mm
(obr. 15). Uvedená výška simulovala tloušťku
průměrného člověka v oblasti pasu.
Rychlost střely v4 byla 407 m.s-1. V cíly vznikl TE o
objemu 14 ml (obr. 17), což je téměř dvakrát méně než
v případě tzv. bezpečného FG střeliva. Přitom hloubka
vtisku byla 26 mm.
Obr. 17 TE po střele 9 mm vz. 82
Fig. 17 Trauma effect created by 9 mm type 82 ammo
Střela po nárazu do BOJ zůstala zaklíněna, přičemž
pronikla 3 vrstvami kevlarových plátů.
U čtvrtého pistolového náboje české výroby (S&B,
Vlašim), který byl použit výhradně z důvodu komparace
získaných výsledků, se jednalo o celoplášťovou střelu
označovanou jako FMJ. V nábojnici byla zalaborována
střela o hmotnosti 7,50 g a jako plášť byla použita
mosaz CuZn10 (obr. 18).
Obr. 15 NM po zásahu BOJ
Fig. 15 Substitute material after impact on ballistic vest
Po střelbě byl odlit tvar střelného kanálu, který zůstal v
bloku NM po proniku střely BOJ a jejím vniknutí do
bloku podkladového NM (obr. 16). Po průniku BOJ
však došlo k fragmentaci těla střely a vznik
sekundárních projektilů, které jsou s velkou
pravděpodobností schopny vnikat do hloubky a tím
poškodit zasažené vnitřní orgány člověka.
Obr. 18 Náboj ráže 9 mm Luger FMJ společnosti S&B
Fig. 18 Ammo gauge 9 mm Luger FMJ ammo produced by
S&B
Rychlost střely v4 byla 348 m.s-1. Střela zůstala
zaklíněna v BOJ (obr. 19) a prostřelila 4 vrstvy.
Obr. 16
Fig. 16
TE spojený se střelným kanálem střelou FG S&B (po
průniku střely FG S&B BOJ a NM)
Trauma effect connected with fire channel created by
FG S&B (after penetration of FG S&B bullet into
ballistic vest and substitute material)
22
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Obr. 19
Fig. 19
Materiálové inženýrství
Material Engineering
Poměr jednotlivých oxidů obsažených ve směsi je
navrhován tak, aby výsledný produkt (střela) dosahoval
stejných nebo lepších vlastností než v případě
konvenčních olověných střel. Produkty práškové
metalurgie nahrazují konvenční olověné střely a
poskytují vyšší flexibilitu v kontrole vlastností střel
(řízený rozpad, fragmentace). Proces zpracování,
složení střel a velikost částic prášku ovlivňuje chování
střely při nárazu na překážku. Na základě vlastních
výsledků bylo zjištěno, že reálné složení materiálu
druhého vzorku je značně odlišné od složení udávaného
výrobcem střeliva.
Střela FMJ zaklíněná v BOJ a tvar deformované střely
po jejím vyjmutí z BOJ
FMJ ammo caught in ballistic vest and appearance of
the deformed bullet after impact on ballistic vest
V pořadí pátý náboj byl rovněž z produkce společnosti
S&B. Šlo o poloplášťovanou střelu označovanou jako
SP. Střela měla hmotnost 6,5 gramu (obr. 20). Rychlost
střely v4 byla 370 m.s-1. V cíly vznikl TE o objemu 13,5
ml. Přitom hloubka vtisku byla 34 mm (obr. 23).
Je pochopitelné, že výrobce není povinen udávat úplné
složení vlastních produktů. Proto je samozřejmé, že
byly objeveny nesrovnalosti v materiálovém složení.
Zjištěním přesného obsahu materiálových komponent
bylo prokázáno, že testované střely neobsahují toxické
kovy. Jedná se tedy o střely netoxické, jež neobsahují
žádné těžké kovy a to v obou případech.
Důležitá část byla věnována reálným střeleckým
experimentům, které ukázaly, že střelivo prezentované
jako tzv. bezpečné (FG) je v mnoha ohledech střelivem
méně bezpečným než střelivo „klasické“ konstrukce.
TE, vzniklý po nárazu střely na BOJ byl v případě
použití FG střeliva prokazatelně hlubší než v případě
střeliva klasických konstrukcí (obr. 18), tzn. po zásahu
střelou FG vznikl vyšší ranivý účinek. V případě
střeliva FG S&B došlo dokonce k prostřelení BOJ třídy
III. A, což je co do bezpečnosti jedna z nejvyšších
ochranných tříd mezi BOJ.
Obr. 20 Náboj ráže 9 mm SP z produkce české společnosti S&B
Fig. 20 9 mm SP ammo made by the Czech company S&B
V bloku NM vznikl TE o objemu 23 ml. Přitom hloubka
vtisku v nehlubším jeho místě byla změřena 30 mm.
2. Hodnocení
K měření chemického složení střel byly získány dvě
střely
vyrobené
různými
výrobci
z blíže
nespecifikovaných materiálů. Měření provedená na
elektronovém
mikroskopu
TESCAN
osazeným
mikroanalyzátorem Noran bylo objasněno jejich
materiálové složení. Na obr. 5, 6 jsou vždy označeny
body, ve kterých bylo zjišťování chemické složení
jednotlivých komponent.
V případě střely Sinterfire bylo složení částic tvořeno
z 90% mědí a z 10% cínem. V různých místech se
složení lišilo, což dokládají měření v jednotlivých
bodech. Z grafu a tabulky hodnot závěrečného
zhodnocení (obr. 5, 21) je zřetelné reálné složení FG
střely. V první střele společnosti Sinterfire jsou nejvíce
obsaženy dva hlavní stavební prvky. Další prvky
(příměsi), jejichž obsah je patrný v lokálních místech 1 5, byly ve směsi obsaženy jen v minimálním množství.
Ve střele jako celku byl jejich obsah tedy zanedbatelný
(viz. obr. 21, tab. 4).
Obr. 21
Znázornění množství prvků obsažených v bodě
č. 1 vzorku č.1
Fig. 21 Expression of average values of individual elements
contained in the sample No. 1
Tab. 4 Vyjádření průměrného chemického složení jednotlivých
komponent obsažených ve vzorku č. 1
Tab. 4 Average expression of chemical composition of all
components contained in the sample 1
Druhá střela společnosti MEN měla zcela odlišné
složení. Zde byly identifikovány kromě mědi další
prvky např. značně zastoupený uhlík, kyslík a wolfram.
Naopak cín se zde vůbec neprokázal. Během
experimentů se ukázalo, že je matrice tvořena plastem a
v ní jsou zatavena zrna mědi a v menším množství také
wolframu. Tyto wolframové částice zvyšují průřezové
zatížení střely a ovlivňují tak i další vlastnosti mimo
mechanických.
Prvek
Cu
Sn
Total
23
Hmotnost
%
Chyba
%
Atom
%
Chyba
%
88.94
11.06
100.00
+/- 0.48
+/- 0.27
93.75
6.25
100.00
+/- 0.50
+/- 0.15
Materiálové inženýrství
Material Engineering
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Po experimentu, při němž bylo zjišťováno složení
směsi, z níž je střela vyrobena, bylo dosaženo odlišných
výsledků v materiálové konstrukci střel. Bylo zjištěno,
že oproti údajům, jež udává výrobce, jsou ve střelách
obsaženy i skupiny prvků, o nichž se vůbec nezmiňuje.
Již z tohoto porovnání je zřejmé, že FG střelivo je více
nebezpečné než standardně používané střelivo. Tato
skutečnost se potvrdila při druhém výstřelu, kdy došlo
k prostřelení BOJ a NM za ní. Během průniku se střela
rozložila na velké množství malých fragmentů, které se
v konečném důsledku chovaly jako sekundární
projektily neboli střepiny. V případě použití daného
střeliva FG S&B na živou tkáň by došlo k rozsáhlému
porušení vnitřních orgánů vlivem působení střepin a
následnému vzniku smrtelného zranění i za BOJ.
V případě náboje 9 mm CQT byl objem TE 23 ml, tj.
stejně jako 9 mm FMJ. Hloubka vtisku však byla zcela
odlišná (obr. 22). U střely náboje CQT bylo naměřeno
35 mm oproti 30 mm náboje se střelou FMJ. Již
v případě, že je hloubka TE větší než 25 mm je střela
pro organismus nacházející se za BOJ velmi nebezpečná
vzhledem k vysoké pravděpodobnosti vzniku vnitřního
zranění způsobeného vnikem TE do tkáně.
Závěr
Na základě získaných výsledků z balistických
experimentů bylo zjištěno, že střelivo prezentované jako
tzv. bezpečné (FG) je v mnoha ohledech střelivem méně
bezpečným než střelivo „klasické“ konstrukce. TE,
vzniklý po nárazu střely na BOJ, byl v případě použití
FG střeliva prokazatelně hlubší než v případě střeliva
klasických konstrukcí. To znamená, že střelou FG po
zásahu byl diagnostikován její vyšší ranivý potenciál. V
případě náboje FG S&B došlo dokonce k průstřelu BOJ
třídy III. A, což je co do bezpečnosti jedna z nejvyšších
ochranných tříd mezi BOJ. V případě náboje 9 mm
CQT byl zjištěn objem TE 23 ml, tj. stejně jako u střely
FMJ klasického náboje ráže 9 mm. Hloubka vtisku však
byla zcela odlišná (obr. 22). U střely náboje CQT bylo
naměřeno 35 mm oproti 30 mm náboje se střelou FMJ.
Už v případě, kdy je hloubka TE větší než 25 mm, je
účinek střely pro organismus člověka, který se nachází
za BOJ, velmi nebezpečný a to vzhledem k vysoké
pravděpodobnosti lacerace některého z vnitřních orgánů
po zásahu FG střely. V obou případech udával výrobce
složení střely z určitých prvků, jež jsou běžně známy.
To však zcela odporuje prvotní myšlence vzniku FG
střeliva. Tedy neproniknout BOJ, nikoho nezranit
v okolí konfliktu.
V případě střel FG se jedná o střely s vyšším průbojným
účinkem. Těmto druhům střel nemůže konkurovat ani
střela vojenského charakteru, tedy střela FeS náboje vz.
82.
Z odlitků šokových otisků jednotlivých střel je zřejmé,
že při zásahu střelou v ráži 9 mm je nejméně
nebezpečným nábojem náboj vz. 82, FMJ, SP, CQT a
FG S&B.
110
100
90
80
y 70
k
t 60
o
n 50
d
e
J 40
30
20
10
0
O bjem trau m a ef ekt u [m l]
H lou bk a tr au m a ef ekt u [m m ]
P oče t p r ost ře len ých v rs tev
C QT
FG
S&B
vz .82
F MJ
SP
N ábo je 9 m m
Obr. 22 Grafické zhodnocení výsledků střelecké zkoušky na BOJ třídy III.A
Fig. 22 Graphical evaluation of results of real fire experiments with use of bullet-proof ballistic vest of the class III.A
24
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Materiálové inženýrství
Material Engineering
Obr. 23 Porovnání hloubky trauma efektu
Fig. 23 Comparison of depth of the trauma effect
Literatura
Poděkování
Článek vznikl za finanční podpory projektu pro rozvoj
organizace „Podpora výuky a vědy v oblasti
strojírenství“ a Specifického výzkumu na katedře
strojírenství, Fakulty vojenských technologií,
Univerzity obrany v Brně.
[1]
POKORNÝ, Z.: Konstrukce a funkce střeliva Frangible.
Diplomová práce, Univerzita obrany, Brno, 2006, 112 s.
[2]
HRUBÝ, V., KUSMIČ, D., POKORNÝ, Z.: Analýza
pistolových střel vyrobených technologií práškové metalurgie.
In Výzbroj a technika pozemních sil, Akadémia ozbrojených sil
generála Milana Rastislava Štefánika: Liptovský Mikuláš,
2005, s. 30-37.
Recenze: Ing. Petr Jonšta, Ph.D.
prof. Ing. Karel Stránský, DrSc.
____________________________________________________________________________________________________________________
Modernizace ocelárny na výrobu nerez ocelí
Accerinox to modernize stainless steel meltshop. Metal Plant Technology International 2012, č. 8, s. 24 a
25, http://www.steel-grips.com/newsdesk/Europe/Acerinox_to_modernise_stainless_steel_meltshop.html
Španělská firma Accerinox Phalmones objednala u firmy SMS Siemag a firmy SMS INNSE dodávku
nádoby konvertoru AOD a modernizaci elektrické obloukové pece z r. 1998. Ocelárna je vybavena třemi
elektrickými obloukovými pecemi a dvěma konvertory AOD. Ročně vyrábí 1 mil. t oceli. Z toho se 900 000
t válcuje na plechy a 100 000 t na dlouhé vývalky. U konvertoru AOD se při foukání kyslíku objevovaly
vibrace. Optimalizace konstrukce nádoby byla objednána u firmy Acerinox. Vychází se z měření
získaných během jedné kampaně vyzdívky. Byla proto navržena nová nádoba a k ní dvě výměnné
nádoby, každá na hmotnost tavby 108 t.
Elektrická oblouková pec má hmotnost tavby 120 t. Je sklopná a bude vybavena novým víkem se
sprchovým chlazením elektrod. Konvertor bude uveden do provozu koncem r. 2012, oblouková pec v
průběhu roku 2013.
LJ
25
Materiálové inženýrství
Material Engineering
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Vliv plazmové nitridace na změnu parametrů textury povrchu
Influence of Plasma Nitriding on the Surface Texture Parameters
Ing. David Kusmič, Ph.D., prof. Ing. Vojtěch Hrubý, CSc., Univerzita obrany v Brně, Fakulta vojenských
technologií
Technologie plazmové nitridace je v současnosti stále více využívána ve strojní výrobě, nejčastěji za účelem zvýšení
povrchové tvrdosti, meze únavy a popřípadě také ke zvýšení korozní odolnosti. Nejčastěji se plazmová nitridace
zavádí jako finální operace, která splňuje požadavky velmi dobré opakovatelnosti procesu, spolehlivost, požadavky
na estetiku a dobrou odolnost povrchu vůči vlivům pracovního prostředí. Tento článek je zaměřen na sledování
změn povrchových charakteristik po plazmové nitridaci a vliv stavu povrchu na dosažené hloubky nitridových
vrstev. Experimentální práce byly provedeny na zvolených zástupcích konstrukčních ocelí ČSN 41 2050 (C45), ČSN
41 3180 (80Mn4), ČSN 41 5230 (DIN 1.7361), ČSN 41 6220 (18NiCr5-4), jejichž chemické složení bylo ověřeno
spektrální analýzou metodou GDOES. Vzorky ocelí byly na jedné straně broušeny a na straně druhé leštěny. Při
plazmové nitridaci byly tyto povrchy částečně chráněny proti nitridaci, aby bylo možné změny povrchových
charakteristik porovnat. Proces plazmové nitridace byl proveden při teplotě 520°C po dobu 20 hodin ve směsi plynů
24H2:8N2 (l/h). Hodnocení změn sledovaných parametrů povrchu Pa, Ra a Wa (μm) po plazmové nitridaci bylo
provedeno pomocí 2D a 3D měření topografie povrchu kontaktní metodou přístrojem Talysurf CLI 1000. Výsledky
byly porovnány se stavem před procesem plazmové nitridace. Při tomto měření bylo v přechodové oblasti
(nitridovaný – nenitridovaný povrch) zjištěno převýšení, tzv. schodek povrchu. Posouzení vlivu stavu povrchu před
plazmovou nitridací na dosažené nitridové vrstvy bylo provedeno metalografickým hodnocením a měřením hloubek
nitridových vrstev pomocí průběhů mikrotvrdosti (HV0.05).
Plasma nitridation technology belongs to the most useful technologies in the machine building, it is used mostly for
increasing surface hardness, fatigue limit and corrosion resistance. Plasma nitriding as a final procedure meets the
requirements of process repeatability, reliability, surface aesthetics and good durability in the working
environment. This article is focused on the changes of surface characteristics after plasma nitriding and on
influence of input surface conditions on the of nitride layers depth. The presented work was performed with use of
structural steels according to CSN 41 2050 (C45), CSN 41 3180 (80Mn4), CSN 41 5230 (DIN 1.7361), CSN 41
6220 (18NiCr5-4), chemical composition of steels was verified by GDOES analyses. The surface of every steel
sample was ground and their opposite side was polished. During plasma nitriding process the surfaces were partly
protected against the nitriding for comparison of the surface characteristics. Plasma nitriding experiments were
carried out at 520°C for 20 hours in the 24H2: 8N2 (l /h) atmosphere. Using the contact method by Talysurf and the
CLI 1000 testing machine the surface parameters Pa, Ra and Wa (m) on plasma nitrided surfaces were monitored
and compared to the not-nitrided surfaces. Optical microscopy was used for documentation and evaluation of the
microstructure and nitride layer. For evaluation of the nitride layer depth the automatic microhardness testing
machine Leco MH 400 was used. Measurement of the surface characteristics found an excess deficit in the
transition surface area (nitrided-protected surface area) and continuous decrease of compound layer thickness was
detected by use of metallography evaluation. The microhardness testing (HV0.05) showed greater nitride layer depth
for polished samples compared to the ground ones. After 20 h of plasma nitriding the surface parameters Pa, Ra
and Wa (m) values increased, in the case of polished surfaces they increased even three times. The increase of
surface parameters of the ground surfaces after 20 h of plasma nitriding was negligible. The influence of surface
quality before plasma nitriding process on the excess deficit value created on the nitrided-protected surface area
was not found.
Nitridace je obecně způsob chemicko-tepelného
zpracování železných slitin, především jejich povrchu,
využívající difúzi dusíku [1]. Výsledkem tohoto typu
zpracování je zpravidla zlepšení jejich únavových
vlastností, zvýšení povrchové tvrdosti a korozní
odolnosti. Tradiční způsoby nitridace v plynu a v lázni
vyžadují k procesu teploty nad 550°C a delší doby
nitridace
k dosažení
srovnatelných
parametrů
nitridačních vrstev, které jsou plazmovou nitridací
dosahovány i při nižších teplotách, popřípadě kratších
časech.
Při nitridaci v plazmě je využívána směs H2 a N2
zpravidla v poměru 3:1a nejčastěji teplot okolo 500°C.
Výsledkem takového procesu je vytvoření nitridové
vrstvy skládající se z lemu nitridů (sloučeninové vrstvy)
tvořené nitridy typu ε (Fe2-3N) a ´ (Fe4N), difúzní
vrstvy a jádra základního materiálu [2, 3, 4, 5]. Při
úpravě poměru plynů je možné podpořit přednostní
tvorbu monofázové vrstvy nitridů typu ε (Fe2-3N) na
povrchu nitridované oceli, které vykazuje mnohem vyšší
odolnost proti otěru a korozi ve srovnání s nitridy typu
´ (Fe4N) [6, 7, 8, 9, 10, 11]. Vyšší korozní odolnost je
26
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Materiálové inženýrství
Material Engineering
možné dále zvýšit duplexním zpracováním, v tomto
případě oxidací povrchu bezprostředně po aplikaci
plazmové nitridace vytvořením oxidů typu Fe2O3 a
Fe3O4 [12]. Plazmová nitridace je zpravidla zařazována
jako finální krok zpracování povrchu ocelí. Při návrhu
ocelových dílů určených k nitridaci je nutno počítat
s velmi malým nárůstem objemu dílce, který je u
plazmové nitridace ve srovnání s ostatními způsoby
nitridace nejnižší. Dalším opomíjeným faktem jsou také
změny povrchových charakteristik povrchu, jako je Pa
(μm) – střední aritmetická úchylka základního profilu,
Ra (μm) - střední aritmetická úchylka profilu drsnosti a
Wa (μm) - střední aritmetická úchylka profilu vlnitosti,
které budou v této práci sledovány.
zajistí odstranění vzniklých oxidů na povrchu bránící
difúzi a aktivaci povrchu.
Tab. 3 Parametry procesu plazmové nitridace
Tab. 3 Parameters of plasma nitriding proces
2D a 3D měření povrchových charakteristik
2D a 3D měření povrchu nitridovaných ocelí jak
broušených tak i leštěných částech povrchů vzorků bylo
provedeno přístrojem Talysurf CLI 1000 dotykovou
metodou (hodnoty parametrů v tab. 4).
Z těchto vybraných zástupců ocelí v základním
strukturním stavu byly vyrobeny experimentální vzorky
o rozměru 10 x 50 mm. Pro účely experimentu byl
povrch každého vzorku na jedné straně leštěn a na straně
druhé broušen. Hodnoty výchozích stavů povrchových
charakteristik, uvedené v tab. 2, byly měřeny přístrojem
Talysurf CLI 1000 dotykovou metodou.
Tab.4 Hodnoty povrchových charakteristik po plazmové nitridaci
(m)
Tab. 4 Surface characteristics values after plasma nitriding (m)
Leštěné povrchy
Pa
Ra
Wa
Tab. 1 Chemické složení ocelí (wt%).
Tab. 1 Chemical composition of steels (wt%).
Mn
Si
P
S
Cr
Ni
0.65
1.08
0.72
0.96
0.29
0.33
0.24
0.24
0.01
0.01
0.01
0.02
0.02
0.01
0.02
0.01
1.07
1.03
1.66
12050
13180
15230
16220
12050
13180
15230
16220
0.207
0.125
0.103
0.078
0.049
0.045
0.069
0.054
0.114
0.103
0.051
0.045
Broušené povrchy
Pa
Ra
Wa
0.172
0.174
0.205
0.215
0.149
0.144
0.180
0.190
0.195
0.301
0.258
0.204
0.141
0.119
0.234
0.128
0.845
0.260
0.074
0.129
Broušené povrchy
Pa
Ra
Wa
0.194
0.197
0.268
0.257
0.174
0.164
0.239
0.228
0.060
0.090
0.076
0.090
Z výsledků vyplývá, že po plazmové nitridaci dochází
jak u leštěných tak i u broušených povrchů ke zhoršení
sledovaných parametrů povrchu. Nejvýraznější nárůst
hodnot parametrů po 20 h plazmové nitridaci byl zjištěn
u leštěných povrchů, kde dosahoval až trojnásobných
hodnot ve srovnání se stavem před nitridací. V případě
broušených povrchů je možné změny sledovaných
parametrů povrchu považovat za zanedbatelné (obr. 2 A,
B) [13].
A)
Tab. 2 Hodnoty povrchových charakteristik před plazmovou
nitridací (m)
Tab. 2 Surface characteristics values before plasma nitriding (m)
Leštěné povrchy
Pa
Ra
Wa
520
20
280
530
24 : 8
Po plazmové nitridaci bylo na povrchu vzorků
provedeno 2D a 3D měření povrchových charakteristik,
metalografické hodnocení a měření hloubek nitridových
vrstev.
Pro řešení experimentu byli vybráni následující zástupci
konstrukčních ocelí: ČSN 41 2050 (C45), ČSN 41 3180
(80Mn4), ČSN 41 5230 (DIN 1.7361), ČSN 41 6220
(18NiCr5-4). Chemické složení ocelí bylo ověřeno
metodou GDOES na přístroji LECO SA 2000, naměřené
hodnoty chemického složení ocelí odpovídaly
normovaným hodnotám (tab. 1).
C
Nitridace
510
0.5
80
800
20 : 2
Obr. 1 Nitridovaná a chráněná část povrchu
Fig. 1 Nitrided and protected parts of surface
Experiment
0.42
0.74
0.31
0.13
Čištění
Vzorky při plazmové nitridaci byly uchyceny do svorek
tak, aby při procesu nitridace byly nitridovány broušené
i leštěné části vzorků současně a části obou povrchů
byly proti nitridaci chráněny (obr. 1).
V prezentované práci budou plazmově nitridovány
zvolení zástupci ocelí, na kterých bude dokumentován a
ověřen vliv stavu povrchu na dosaženou hloubku
nitridové vrstvy a změny parametrů povrchu po
plazmové nitridaci.
ocel
12050
13180
15230
16220
Parametr
Teplota (°C)
Doba (h)
Tlak (Pa)
Napětí (V)
Průtok plynů H2:N2 (l/h)
0.057
0.078
0.062
0.068
Takto připravené vzorky ocelí byly očištěny, odmaštěny
v technickém etanolu a připraveny k plazmové nitridaci
v zařízení RÜBIG PN 60/60. Parametry procesu
plazmové nitridace jsou uvedeny v tabulce 3. Před
procesem nitridace bylo zařazeno čištění v plazmě, které
27
Materiálové inženýrství
Material Engineering
Hutnické listy č.4/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
mikrotvrdoměru Leco MH 400 ve dvou řadách.
Hodnoty tlouštěk nitridových vrstev sledovaných ocelí
byly získány z aritmetického průměru hodnot tří měření.
B)
Dále byly vrstvy nitridů hodnoceny a dokumentovány
metalograficky světelnou mikroskopií. Na obr. 3 A, B je
dokumentována
mikrostruktura
a
vytvořená
sloučeninová vrstva nitridů v oblasti nitridovaného a
chráněného povrchu. Na všech vzorcích byl
dokumentován plynulý pokles tloušťky sloučeninové
vrstvy (obr. 4 A, B).
Obr. 2 A) Změny parametru Ra (m) - leštěno
B) Změny parametru Ra (m) - broušeno
Fig. 2 A) Changes of parameter Ra (m) - polished
B) Changes of parameter Ra (m) - grinded
Tab. 5 Parametry nitridových vrstev
Tab. 5 Nitride layer parameters
Leštěné povrchy
schodek tl. vrstvy
(mm)
(m)
Při hodnocení povrchových charakteristik byl odhalen
v přechodové oblasti tzv. schodek na přechodu
nitridovaná-nenitridovaná část povrchu (obr. 3 A, B).
Tento jev představuje navýšení povrchu způsobený
adsorbcí (kondenzací) nitridů v průběhu procesu
plazmové nitridace a současně na jeho vzniku má i podíl
nárůst objemu materiálu v důsledku difúze dusíku
v průběhu samotné nitridace, tak jak uvádějí jiní autoři
[2, 3]. Hodnoty tohoto navýšení jsou uvedeny v tabulce
5 a představují aritmetický průměr tří měření na
přechodu nitridované a nenitridované části povrchu
vzorku na ploše 2 x 1 mm dotykovou metodou
přístrojem Talysurf CLI 1000.
12050
13180
15230
16220
1.17
1.48
2.82
2.56
0.25
0.23
0.41
0.42
Broušené povrchy
schodek tl. vrstvy
(mm)
(m)
1.75
1.45
2.54
2.98
0.21
0.13
0.36
0.4
A)
A)
B)
B)
Obr. 3
Fig. 3
Obr. 4
Nitridovaná vrstvy ocelí 12050 (C45)
A) leštěný povrch, B) broušený povrch
Fig. 4 Nitrided layer - steel 12050 (C45)
A) polished, B) grinded
Přechodová oblast schodku – leštěný povrch oceli 12050
(C45) – A) 2D měření, B) 3D měření
Transition zone of vertical distance – polished steel 12050
(C45) - A) 2D measurement, B) 3D measurement
Metalografie a hodnocení vrstev nitridů
Měřením tlouštěk nitridových vrstev byl potvrzen vliv
stavu povrchu před nitridací na difúzní procesy
v povrchových vrstvách a tedy na tloušťky vytvořených
nitridových vrstev. Všechny sledované leštěné povrchy
po plazmové nitridaci vykázaly větší tloušťky vrstev
nitridů oproti broušeným povrchům (tab. 5). Tento trend
se u tzv. schodků tvořených sloučeninovou vrstvou
nitridů nepotvrdil.
V tabulce 5 jsou uvedeny naměřené tloušťky vrstev
nitridů na sledovaných ocelích s leštěnými i broušenými
povrchy. K měření tloušťěk vrstev nitridů bylo použito
měření průběhů mikrotvrdosti na příčných řezech
nitridovaných součástí dle normy DIN 50190- 3
zatížením
50g
(HV0.05)
na
automatickém
28
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Materiálové inženýrství
Material Engineering
Závěr
B)
Cílem experimentů bylo dokumentovat a ověřit vliv
stavu povrchu na změny parametrů povrchu Pa, Ra a Wa
(μm) po plazmové nitridaci a vliv předchozího stavu
povrchu na dosažené hloubky nitridových vrstev po 20 h
plazmové nitridaci.
Obr. 6 Měření hodnot Wa (m) – broušeno, ocel 16220 (18NiCr5-4)
A) nenitridováno, B) nitridováno
Fig. 6 Wa (m) measurement –ground, steel 16220 (18NiCr5-4)
A) not- nitrided, B) nitrided
Na příčných řezech byla dokumentována mikrostruktura
a sloučeninová vrstva. Dále bylo provedeno měření
průběhů mikrotvrdosti plazmově nitridovaných ocelí.
Změna povrchových charakteristik byla ověřena
přístrojem Talysurf CLI 1000 dotykovou metodou.
Poděkování
Článek vznikl za finanční podpory projektu pro rozvoj
organizace „Podpora výuky a vědy v oblasti
strojírenství“ a Specifického výzkumu na katedře
strojírenství, Fakulty vojenských technologií,
Univerzity obrany v Brně.
a) Metalografické hodnocení broušených i leštěných
povrchů odhalilo plynulý pokles tloušťky sloučeninové
vrstvy nitridů v přechodové oblasti až do jejího zániku v
nenitridované části povrchu ocelí.
b) Hodnocení tlouštěk nitridové vrstvy potvrdilo, že
výrazný vliv na výslednou tloušťku vrstev nitridů, vedle
základní parametrů nitridace, má i stav povrchu
nitridované součásti.
c) Leštěné povrchy ocelí vykázaly větší tloušťky
nitridových vrstev ve srovnání s broušenými povrchy,
což je vysvětlováno nižšími povrchovými napěťovými
stavy v povrchové oblasti.
d) Z výsledků hodnocení povrchových charakteristik Pa,
Ra a Wa (m) lze konstatovat zhoršení těchto
charakteristik po plazmové nitridaci. Nejvýraznější
změny se projevily u leštěných povrchů, kde nárůst
hodnot parametrů drsnosti a vlnitosti byl až trojnásobný
(obr. 5 a 6).
e) V přechodové oblasti (přechod nitridovaný –
nenitridovaný povrch) bylo zjištěno převýšení povrchu
materiálu tzv. schodek. Toto převýšení u ocelí 12 050 a
13 180 nepřekročil hodnotu 2 μm a u ocelí 15 230 a
16 220 hodnotu 3 μm.
Literatura
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
A)
[8]
[9]
[10]
B)
[11]
[12]
Obr. 5
Měření hodnot Ra (m) – leštěno, ocel 12050 (C45)
A) nenitridováno, B) nitridováno
Fig. 5 Ra (m) measurement – polished, steel 12050 (C45)
A) not- nitrided B) nitrided
[13]
A)
RIE, K. T. Recent advances in plasma diffusion processes.
Surface & Coatings Technology, 112, 1999, pp. 56-62. ISSN
0257-8972
HOLEMÁŘ, A., HRUBÝ, V. Iontová nitridace v praxi.
SNTL Praha 1989. ISBN 80-03-00001-7
PYE, D. Practical nitriding and ferritic
nitrocarburizing. USA 2003, ISBN 0-87170-791-8
SALAŠ, O. et al. Nitride nucleation and growth during plasma
and post-discharge nitriding, Surface & Coatings
Technology, 163-164, 2003, pp. 339-346. ISSN 0257-8972
AHANGARANI, Sh., MAHBOUDI, F., SABOUR, A. R.
Effects of various nitriding parameters on active green plasma
nitriding behavior of low-alloy steel. Vacuum, Vol. 80, 2006,
pp. 1032–10376. ISSN 0042-207X
HRUBÝ, V., KUSMIČ, D. Možnosti zvýšení korozní
odolnosti konstrukčních ocelí plazmovou nitridací. In.
Mezinárodní konference – 21. dny tepelného zpracování,
ATZK, ECOSOND s.r.o., Česká společnost pro nové materiály
a technologie a Ústav fyziky materiálů AV ČR, Jihlava, 2006,
Praha 2006, s. 115 – 122. ISBN:80-239- 7840-3
HRUBÝ, V., SVOBODA, E., KUSMIČ D. Ověření korozní
odolnosti konstrukčních ocelí a moderní metody hodnocení.
In. Vrstvy a povlaky 2006, Rožnov pod Radhoštěm, 10.–
11.10. 2006, s. 124 – 128. ISBN 80-969310-2-4
DONG-CHERNG, W. Plasma nitriding of plastic mold steel to
increase wear- and corrosion properties, Surface &Coatings
Technology, 204, 2009, pp. 511-519. ISSN 0257-8972
HIRSCH, T. K., ROCHA, A., DA S. et al. Residual StressAffected Diffusion during Plasma Nitriding of Tool Steel.
Metallurgical and Materials Transactions A, vol. 35A,
November 2004, pp. 3523 – 3530
DONG-CHERNG, W. Microstructure and corrosion resistance
of the layer formed on the surface of precipitation hardenable
plastic steel by plasma-nitriding, Applied Surface Science,
Vol. 256, 2009, pp. 797–804. ISSN 0169-4332
BASU, A., DUTTA MAJUMDAR, J. et al. Corrosion
resistance improvement of high carbon low alloy steel by
plasma nitriding, Materials Letters, Vol. 62, 2008, pp. 3117–
3120. ISSN 0167-577X
MAHBOUBI, F., FATTAH, M. Duplex treatment of plasma
nitriding and plasma oxidation of plain carbon steel. Vacuum,
Vol. 79, 2005, No. 1-2, pp. 1–6. ISSN 0042-207X
EBRAHIMI, M., HEYDARZADEH SOHI, M. et al. Effect of
plasma nitriding temperature on the corrosion behaviour of
AISI 4141 steel before and after oxidation, Surface &
Coatings Technology, 205, 2010, pp. 261-266. ISSN 02578972
Recenze: prof. Ing. Zdeněk Jonšta, CSc.
prof. Ing. Karel Stránský, DrSc.
29
Materiálové inženýrství
Material Engineering
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Únavové vlastnosti a mikrotvrdost nitridovaných tyčí
Fatigue Tests and Microhardness of Nitrided Rods
Ing. Zbyněk Studený, Ph.D., prof. Ing. Vojtěch Hrubý, CSc., prof. Ing. Vladimír Horák, CSc., Univerzita obrany
v Brně, Fakulta vojenských technologií
Článek se zabývá povrchovou úpravou tyčí z oceli 15 230.6 (ČSN 41 5230, EN 29CrV9) za účelem zvýšení jejich
životnosti při zkoušce únavy za rotace. K experimentu byly použity vzorky tvaru zkušebních tyčí. Vzorky byly kaleny
a popuštěny. Byla vyčleněna sada vzorků pro zjištění základní křivky životnosti konstrukcí Wöhlerova diagramu a
další sada vzorků pro následnou povrchovou úpravu. Povrchová úprava zkoušených tyčí zahrnovala čtyři postupy
plazmové nitridace dle čtyřech receptur, dále nitridaci v plynu a poslední sada vzorků byla cementována. Výsledky
únavové zkoušky za rotace byly za všechny sady vzorků pro přehlednou demonstraci výsledků shrnuty do
souhrnného Wöhlerova diagramu. U každého ze čtyř postupů plazmové nitridace, nitridace v plynu a cementace
byla u vzorků změřena mikrotvrdost HV 0,05 od povrchu do hloubky 0,55 mm s krokem 0,05 mm. Průběhy
mikrotvrdosti byly stanoveny z důvodu ověření závislosti hodnot tvrdosti a hloubky vrstev na meze únavy. Na
základě naměřených hodnot a zkonstruovaných grafů je patrná závislost hodnoty mikrotvrdosti, tloušťky vrstvy a
meze únavy při únavové zkoušce nitridovaných tyčí za rotace.
The topic of this work is focused on the surface treatment of steel rods of the material 15 230.6 (ČSN 41 5230, EN
29CrV9) for increasing the durability during the bending rotation fatigue tests of nitrided rods. The samples used
in the experiment were shaped as standard test bars. Samples were hardened and tempered. One set of samples was
utilized for determination of the basic Wöhler curves of durability. Another set of samples was intended for the
subsequent surface treatment. The test bars surface treatment covered four various procedures of plasma nitriding
by four different methods, as well as the gas nitriding, and the last set of samples was carburized. The material
microhardness HV distribution was measured between 0.05 and 0.55 mm from the surface to the depth of core
material with the step of 0.05 mm for each of four plasma nitriding methods, gas nitriding and carburizing. The
microhardness was measured in order to verify the dependence of microhardness and the depth of the layer at the
fatigue load limit. The raw material had the value of fatigue limit ± 460 MPa, the plasma nitrided steel fatigue limit
was between ± 530 MPa for the nitriding procedure III and ± 600 MPa for the nitriding procedure II, which
represents the increase in the fatigue limit. The fatigue limit for the gas nitriding reached the values of ± 540 MPa
and ± 585 MPa for carburizing respectively. A similar increase in values can be observed in the values of time
fatigue limit, e.g. for N = 105 cycles, the time fatigue limit grew from ± 600 MPa to ± 700 MPa up to ± 800 MPa.
The plotted curves of durability correspond to the courses of microhardness HV 0.05.
Based on this comparison, it is evident that the higher is the microhardness, the smaller is the fatigue limit at
preservation of the same thickness of nitriding layer. This phenomenon can be explained by the fact that the layers
of high microhardness are more fragile, but less ductile and the failure may occur more easily. On the other hand,
layers of smaller microhardness are more resistant to bending during rotation. Finally, it appears that deeper
layers had much more favorable effect on increasing the fatigue limit by plasma nitriding which was verified by the
case of carburizing.
Nitridování je způsob povrchového tvrzení, při němž se
povrch oceli nasycuje za tepla dusíkem a vznikají
nitridy. Zpravidla se nitridují oceli (nitridační), které
jsou zušlechtěny na vyšší pevnost. Význačné pro
nitridování je, že povrch je po procesu nitridace tvrdý
bez kalení, pouze po volném ochlazení. Skutečnost, že
součásti nemusíme kalit, je velká výhoda, protože
zabráníme jejich deformaci, která je při jiných tepelných
procesech velmi častá.
plynu, v prášku a lázni) platí za nejefektivnější způsob
nitridace. Na povrchu nitridované součástí se tvoří
sloučeninová tzv. bílá vrstva nitridů tvořená zpravidla
nitridy železa typu ε-Fe2-3N a γ-Fe4N. Pod
sloučeninovou vrstvou nitridů se nachází vrstva difúzní,
která je tvořena dispersně rozloženými nitridy železa a
legujících prvků s vysokou afinitou k dusíku [1,2] .
Povrchová sloučeninová vrstva nitridů se vyznačuje
vysokou tvrdostí, dosahující hodnot až 1200 HV a v
případě legovaných ocelí Al až 1500 HV. Vlastnosti a
složení nitridových vrstev je možné ovlivnit
podmínkami procesu plazmové nitridace jako je napětí,
doba nitridace, teplota, složením nitridační atmosféry
Plazmová nitridace
Nitridace v plazmě je založena na principu difúze
atomarního dusíku do materiálu nitridované oceli,
popřípadě šedé litiny. Mezi dalšími typy nitridace (v
30
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Materiálové inženýrství
Material Engineering
(resp. poměrem H2:N2 a přítomností CH4 jako zdroje
uhlíku podporující tvorbu ε-Fe2-3N fáze) a stavem
povrchu [3].
pnutí tlaková, v jádře tahová. Hlavní význam nitridace
jako prostředku ke zvýšení meze únavy je v tom, že
zabrání škodlivému působení vrubů na určitou součást.
Plazmová nitridace je dosud nejen v ČR, ale i ve světě
aplikovaná především za účelem zvýšení povrchové
tvrdosti. Zvýšením tvrdosti na povrchu dochází ke
zvýšení odolnosti proti otěru a tím prodloužení
životnosti součásti. Ve velkém množství aplikací
plazmové nitridace se nevyužívá dalších dvou
přínosných efektů, kterými je zvýšení únavových
vlastností a zlepšení korozní odolnosti. Zatím co pro
zvýšení únavových vlastností není dobré, jestliže
nitridovaný povrch je tvořen bílou vrstvou, pro korozní
účely je tato vrstva žádoucí. Tato vrstva je poměrně
křehká, proto se snadněji poruší. Vzniklá trhlinka může
působit jako koncentrátor napětí a může vyvolat další
porušení součásti. Uvedená práce se bude zabývat právě
méně využívanou možností plazmové nitridace, tj.
zvýšení únavových vlastností nitridovaných vzorků
vyrobených z oceli ČSN 15 230.6 (29CrV9).
2. Popis experimentu
K plazmové nitridaci byly použity vzorky viz obr. 1 ve
tvaru zkušebních tyčí z oceli 15 230.6 (ČSN 41 5230,
EN 29CrV9), ke zjištění únavových vlastností ohybem
za rotace. Výše uvedená Cr-V ocel je vhodná pro
zušlechťování, povrchové kalení, chemicko-tepelné
zpracování a nitridování. Normované chemické složení
oceli ČSN 15 230.6 (29CrV9, 1.7361), v % hm. je
0,24-0,34 % C; 2,2-2,5 % Cr; 0,1-0,2% V; 0,4-0,8 %
Mn). Vzorky byly kaleny a popuštěny. Tepelné
zpracování je uvedeno v tabulce 1. Jedna sada vzorků
v počtu 15 kusů byla použita pro stanovení základní
křivky životnosti. Další sady zkušebních tyčí po 15
kusech byly plazmově nitridovány dle čtyř receptur,
nitridovány v plynu, nebo cementovány, jak uvádí
tabulka 1.
Zjišťování
únavových vlastností čtyřbodovým
symetrickým ohybem za rotace bylo provedeno na
zařízení Schenck-PUNZ Rapid při normální teplotě
(25°C) a laboratorní vlhkosti (40-60%). Po tepelném
zpracování byl sledovaný povrch vzorků broušen na
střední hodnotu drsnosti Ra 0,3 μm. Amplituda
střídavého souměrného zatížení byla během zkoušky
vzorku konstantní o frekvenci 100 Hz. Původně zvolená
základna pro určení meze únavy byla 107 cyklů, protože
u některých tyčí docházelo k lomu až téměř při
uvedeném počtu cyklů, byla zvýšena na 1,3 až 1,5 . 10 7
cyklů. Na každé hladině napětí byly cyklovány 2 až 3
vzorky. Za hodnotu meze únavy byla považována
nejvyšší amplituda napětí, která nezpůsobila porušení
žádného ze zatěžovaných vzorků.
1. Charakteristika nitridované vrstvy jako
prostředku ke zvýšení meze únavy
Únavové lomy se často vyskytují u součástí dynamicky
namáhaných. Tyto lomy vycházejí z míst, kde se
soustředilo nejvyšší namáhání součástí, to je obvykle na
povrchu. Lomy vznikají snáze ve vrubech a jiných
stopách mechanického obrábění. Dalším velmi vlivným
činitelem je účinek chemický, který působí na povrch
součásti. Koroze velmi podstatně snižuje mez únavy.
Naopak všechna opatření směřující ke zlepšení jakosti
povrchu, např. leštění apod., způsobují vyšší odolnost
proti únavě. Mez únavy zvyšují také procesy
povrchového tvrzení, z nichž je nejvýznamnější
nitridace.
Výsledky zkoušek únavových vlastností ohybem za
rotace byly zpracovány běžným způsobem – konstrukcí
křivky životnosti (Wöhlerovy křivky), jejíž regresní
průběh v oblasti časové meze únavy byl získán metodou
nejmenších čtverců. V oblasti blížící se mezi únavy byly
pro tento výpočet využity pouze zlomené vzorky [4].
Příznivý vliv nitridace na zvýšení meze únavy se
vysvětluje tím, že nitridovaná vrstva je ve stavu velkého
vnitřního tlakového napětí, které působí opačně proti
napětí tahovému. Jsou i jiné teorie, které vysvětlují
zvýšení meze únavy nitridováním. Nitridovaná vrstva
jako prostředek ke zvýšení meze únavy se doporučuje
spíše pro součásti namáhané střídavým ohybem než
torzí, avšak i u torzních tyčí se dobře osvědčila, i když
se nepoužilo speciálních nitridačních ocelí.
Měření mikrotvrdosti bylo provedeno na mikroskopu
Zeiss-Neophot vybaveným adaptérem pro měření
mikrotvrdosti. Měření mikrotvrdosti bylo prováděno od
povrchu směrem do jádra vždy po 0,05 mm až do
hloubky 0,8 mm nebo 1 mm. Měření bylo opakováno
třikrát. Z výsledných středních hodnot byl vynesen graf
na obr. 3. Z důvodu prakticky shodných velikostí
mikrotvrdostí u jednotlivých procedur v hloubce 0,55
mm a více a lepší přehlednosti údajů mikrotvrdosti
v počátečních hloubkách vrstvy je v grafu na obr.3
mikrotvrdost zanesena pouze do hloubky 0,55 mm. Za
nanitridovanou vzdálenost, tedy tloušťku vrstvy byla
považována mikrotvrdost jádra oceli zvětšená o 50
jednotek mikrotvrdosti. Uvedené opatření výrazně
zamezuje spekulativním úvahám, kde končí iontově
nitridovaná vrstva viz. obdobná definice mikrotvrdosti v
normě DIN.
Důležité jsou i vlivy celkové konstrukce součásti, jejího
dílenského zpracování, jakož i vhodnosti nitridovat jen
určitou část součásti, např. u klikových hřídelů pouze
čepy. Jak známo, pružiny často praskají a příčinou
praskání bývá únava materiálu. Není-li dokonale
zabezpečena jejich výroba, bývají na povrchu
oduhličeny, pohmožděny. Tyto vady jsou rovněž
ohnisky únavových lomů.
Při studiu únavy materiálu nitridovaných tyčinek se
zjistilo, že překročí-li se mez únavy, nevznikne lom na
povrchu materiálu, ale uvnitř pod vrstvou v přechodu do
jádra. To lze vysvětlit rozdílem pnutí. Ve vrstvě jsou
31
Materiálové inženýrství
Material Engineering
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Tab. 1 Přehled parametrů tepelného a chemicko-tepelného zpracování tyčí na únavové zkoušky.
Tab. 1 Overview of the parameters of heat and chemical-heat treatment of the fatigue test of the bar
Parametry tepelného zpracování
15 230.6
Ocel
Normalizace
Teplota Čas
[°C]
[min]
880
12
(vzduch)
Kalení
Teplota
Čas
[°C]
[min]
850
12
(olej)
Popouštění
Teplota
Čas
[°C]
[min]
650
20
(voda)
Označení
sady
I.
II.
III.
IV.
v plynu
cement.
Parametry chemicko –
tepelného zpracování
Nitridační
Teplota
Čas
prostředí
[°C]
[h]
N2 : H 2
530
8
1:3
530
8
3:1
510
8
1:3
450
20
1:3
500
65
NH3
850
6
CO+CH4
±530 MPa, tj. zvýšení o 15%, u postupu III do
±600 MPa, což činí zvýšení o 30%, u postupu II.
Nitridací v plynu bylo dosaženo meze únavy ±540 MPa
a cementací
±585 MPa. Obdobný vzrůst hodnot lze
pozorovat i v oblasti časované meze únavy, např. její
hodnota pro N = 105 cyklů roste z ±600 MPa na ±700
MPa až 800 MPa, což činí nárůst 17 až 34 %. Souhrnně
je možné konstatovat, že nejvíce se mez únavy zvýšila
po plazmové nitridaci II a cementaci. Ostatními způsoby
plazmové nitridace (I, III, IV) a nitridací v plynu bylo
dosaženo přibližně srovnatelných výsledků.
Obr.1 Zkušební tyč pro zkoušky ohybem za rotace
Fig. 1 Test rod for rotating bending tests
Vynesené křivky životnosti na obr. 2 korespondují s
průběhy mikrotvrdosti HV 0,05, které jsou v tabulce 2 a
vyneseny v podobě křivek v grafu na obr. 3. Na základě
tohoto srovnání je patrné, že čím je větší mikrotvrdost,
tím je při zachování stejné tloušťky nitridační vrstvy
menší mez únavy. Tuto závislost je možné zdůvodnit
tím, že vrstvy s vysokou mikrotvrdostí jsou křehké,
málo tvárné a snadněji u nich dochází k porušení.
Naopak vrstvy s menší mikrotvrdostí snáší ohyb za
rotace lépe. Dále se ukazuje, že mnohem příznivější vliv
na zvýšení meze únavy u plazmové nitridace mají hlubší
vrstvy, což potvrzuje případ cementace na obr. 2.
3. Diskuze výsledků experimentu
Výsledky únavových zkoušek oceli 15 230.6 v
základním
(zušlechtěném),
nitridovaném
a
cementovaném stavu jsou v podobě Wöhlerova
diagramu souhrnně uvedeny níže na obr. 2. Jak je z
diagramu patrné vede plazmová nitridace, ale i nitridace
v plynu a cementace k výraznému zvýšení meze únavy.
U základního materiálu je hodnota meze únavy
±460 MPa, u plazmově nitridovaných se pohybuje od
Obr. 2 Wöhlerův diagram oceli 15 230.6
Fig. 2 Wöhler`s diagram of the steel 15 230.6
32
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Materiálové inženýrství
Material Engineering
Tab. 2 Průběhy mikrotvrdosti v závislosti na hloubce od povrchu
Tab. 2 Microhardness stages depending on the depth from the surface
Způsob chemicko tepelného zpracování
Mikrotvrdost vrstvy HV 0,05 v závislosti na hloubce vrstvy [mm]
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
Plazmová nitridace 1
1171
753
603
524
407
386
329
296
296 310
296
Plazmová nitridace 2
986
803
753
603
435
386
310
296
296 296
296
Plazmová nitridace 3
1315
1072
892
524
386
386
345
329
329 345
329
Plazmová nitridace 4
1171
701
460
432
386
329
296
329
296 310
329
Nitridace v plynu
1171
803
524
367
367
345
329
345
345 310
329
753
655
524
524
494
524
524
493
524 493
524
Cementováno
Zvýšení
únavových
vlastností
plazmově
nitridovaných tyčí, ale i tyčí nitridovaných v plynu a
cementovaných, je možné přisoudit dvěma hlavním
činitelům:
1. Vysoká mez kluzu plazmově nitridované
vrstvy.
2. Příznivý účinek tlakových vnitřních pnutí ve
vrstvě, což je v souladu s prací [5].
0,5 0,55
namáhání v ohybu působením tlakových napětí na
tyčích se snižuje na tahové straně maximum tahového
napětí. Přípustná amplituda cyklu se tím nezvětšuje.
Zvětšení přípustné amplitudy cyklu je doprovázeno
vzrůstem únavové pevnosti.
Maximum tahového napětí nemusí být na povrchu
vrstvy, ale v přechodové oblasti. To vysvětluje, proč
u plazmově nitridovaných tyčí vzniká zárodek lomu
těsně pod vrstvou, a nikoli bezprostředně na povrchu.
Názor, že zvýšená únavová pevnost vrstvy souvisí
s velkou pevností a vysokou mezí kluzu se opírá o
známou experimentální zkušenost, že mez únavy
roste se vzrůstající pevností, případně mezí kluzu
materiálu.
Následujícím směrem výzkumu únavových zkoušek
plazmově nitridovaných tyčí za rotace je změna
únavové pevnosti nebo životnosti po jemném
odbroušení křehké velmi tenké bílé vrstvy vznikající
na povrchu plazmově nitridovaných součástí.
Převažující účinek tlakových pnutí se velmi dobře
daří vysvětlit na vrubovaných tyčích. Při cyklickém
Obr. 3 Průběhy mikrotvrdosti u tyčí pro únavové zkoušky
Fig. 3 Evolution of microhardness in rods for fatigue tests
Vzrůst meze únavy je přímo závislý na tloušťce vrstvy a
nepřímo závislý na mikrotvrdosti vrstvy. Zvýšení meze
únavy je zdůvodněno vysokou mezí kluzu plazmově
nitridované vrstvy a příznivým účinkem tlakových
vnitřních pnutí ve vrstvě.
Závěr
Na základě únavových zkoušek v ohybu za rotace za
normálních podmínek byl prokázán příznivý vliv
procesu plazmové nitridace. Bylo prokázáno, že u oceli
ČSN 15 230.6 (29CrV9) zušlechtěné na mez únavy 460
MPa došlo po iontové nitridaci ke zvýšení na 530 až
600 MPa, což představuje nárůst o 15 až 30 %.
Zvyšování únavových vlastností ocelí je stále významné
v technické praxi, včetně použití progresivní plazmové
nitridace.
33
Materiálové inženýrství
Material Engineering
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
the α+ε two-phase equilibrium. Material Research, 98 (2007) 11,
pp. 1086-1092, ISSN 1862-5282
Poděkování
Článek vznikl za finanční podpory projektu pro rozvoj
organizace „Podpora výuky a vědy v oblasti
strojírenství“ a Specifického výzkumu na katedře
strojírenství, Fakulty vojenských technologií,
Univerzity obrany v Brně
[2] PYE, D. Practical nitriding and ferritic nitrocarburizing. USA,
2003, ISBN 0-87170-791-8
[3] HOLEMÁŘ, A., HRUBÝ, V. Plazmová nitridace v praxi, Praha:
SNTL, 1989, ISBN 80-03-00001-7
[4] HRUBÝ, V. Studium nitridace doutnavým výbojem i ionizovaném
prostředí. VAAZ, Brno 1984
Literatura
[5] PŘENOSIL, B. Nitrocementace. Praha: SNTL, 1964 p.9
[1] NIKOLUSSI, M., LEINWEBER, A. et al. Examination of phase
transformations in the system Fe-N-C by means of
Recenze: prof. Ing. Zdeněk Jonšta, CSc.
doc. Ing. Stanislav Lasek, Ph.D.
nitrocarburising reactions and secondary annealing experiments,
____________________________________________________________________________________________________________________
Prvá těžká profilová trať na Středním východě
GORI, L., Maestrutti, L.: First heavy sections produced in the Middle East. Metal Plant Technology
International 2012, č. 8, s. 62 až 68
Emirates Steel je jedna ze společností, která se ve Spojených arabských emirátech zabývá hutnictvím.
V listopadu 2009 objednala u firmy Danielli těžkou profilovou trať, která představuje druhou fázi výstavby
minihutě v průmyslovém areálu Mussaffah v Abu Dhábí. Válcovna byla dokončena na podzim 2010.
Celou minihuť tvoří ještě zařízení pro přímou redukci o výkonu 1,6 mil. t/r, elektroocelárna s výkonem 1,4
mil. t/r a zařízení pro plynulé odlévání s pěti proudy.
Válcovací trať má kompaktní uspořádání U. Na vstupní úsek pecí přichází teplé bramy od kontilití nebo
studené bramy ze skladu. Pro teplé bramy je zřízena komora, která vyrovnává rozdíly mezi tempem
kontilití a válcovny. Na vstupním úseku je identifikační kamera, která zaznamenává označení
přicházejících bram. Kroková ohřívací pec má výkon 250 t bram za hodinu. Je vybavena hořáky na zemní
plyn, které zajišťují velmi nízký obsah NO x ve spalinách, méně než 150 ppm. Za ohřívací pecí je
hydraulický odokujovač s tlakem 250 bar. Přípravné pořadí tvoří vratná stolice duo o průměru válců 1150
mm. Výměna válců u této stolice je automatizovaná a trvá méně než 30 minut. Za touto stolicí je
kotoučová pila, odděluje přední a zadní konec. Hotovní pořadí je tvořeno třemi stolicemi. Dvě z nich mají
průměr válců 1440 mm a jsou univerzální. Vstupní a výstupní valník u hotovního pořadí je výškově
stavitelný, protože výška válcovaných profilů je rozdílná. I u tohoto pořadí je automatizovaná výměna
válců, která zajišťuje výměnu v čase kratším než 30 minut. Hotový vývalek se měří laserovým měřidlem.
Za tímto měřidlem se nachází kotoučová pila, která má několik funkcí: odděluje konce, dělí na potřebné
délky a odřezává vzorky. Vzorky je možné vychlazovat volně na vzduchu nebo ve vodě. Vychlazovací
lože je dlouhé 96 m a je možné na něm chladit přirozenou rychlostí nebo zrychleně s využitím sprch. Dále
následuje válečková rovnačka. I ta je vybavena zařízením pro výměnu válců, která má rovněž pracovní
cyklus menší než 30 minut. Dále následuje značení nosníků na stojině automatickou popisovačkou. Pak
následují tři pily, které dělí nosníky na komerční délky, a dvě svazkovací zařízení, jedno pro délky 18 mm
druhé pro délky 30 m. Každý svazek se zváží a vyhotoví se k němu identifikační lístek. Svazky pak
odváží jeřáb do skladu.
Kromě této hlavní linie je ještě pracoviště, na kterém se zužitkovávají koncové odstřihy a krátké délky.
Dále je zde i rovnací hydraulický lis vybavený laserovým měřidlem pro kontrolu přímosti, na kterém se
rovnají největší profily.
Celá trať má dvoustupňový řídicí systém. Systém řízení procesu zajišťuje optimální teplotní režim v peci,
správné nastavení a seřizování válcovacích stolic a dalších zařízení a mnoho dalších funkcí.
Na trati se válcují nosníky s paralelními přírubami a výškou stojiny 197 až 1030 mm při šířce přes příruby
99 až 419 mm. Dále se zde válcují profily U s paralelními přírubami s výškou stojiny 200 až 430 mm.
Válcují se i rovnoramenné a nerovnoramenné úhelníky a další profily.
Výstavba válcovny začala v lednu 2010 a 30.1.2012 byly prvé profily dodány zákazníkům.
LJ
34
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Neželezné kovy a slitiny
Non-ferrous Metals and Alloys
neželezné kovy
a slitiny
Centrifugally Cast Alloy Based on Ni3Al - Structure Characteristics
Odstředivě litá slitina Ni3Al - strukturní charakteristiky
Ing. Jitka Malcharcziková, Ph.D., prof. Ing. Miroslav Kursa, CSc., VŠB-Technical University of Ostrava,
Faculty of Metallurgy and Materials Engineering, Ing. David Kaňák, VÚHŽ a.s., Dobrá, Ing. Martin Pohludka,
VŠB-Technical University of Ostrava, Faculty of Metallurgy and Materials Engineering, Ing. René Fridrich,
VÚHŽ a.s., Dobrá
Melting was performed in zirconium crucible and the melt was cast into graphite or metallic mould. The
samples prepared in this manner had shape of bars, cylinders or tubes. Selected castings were used for
determination of structure characteristics.Ni3Al based alloys were prepared by method of gravity or
centrifugal casting on different machines. Part of alloys was prepared by method of vacuum induction
casting in various atmospheres. Method of centrifugal casting was verified for this type of alloys on two
different machines. Material structure was investigated in cross and longitudinal sections, phase
composition, micro-hardness and material porosity were determined. The values of micro -hardness in the
samples that were so far tested do not show any significant differences . No substantial influence of microhardness occurred in gravity cast samples melted on air, either. This is a favourable finding, since effect of
air atmosphere will probably not impair quality of the cast pieces.The alloys have very different contents of
gases – oxygen and nitrogen. Higher contents of air oxygen were determined in all types of alloys melted
and cast on air. It follows form results that material is highly susceptible, in contact with air, to absorb air
oxygen. Properties of castings must be verified by mechanical tests also at increased temperatures.
Chemical composition was verified by method of optical emission spectrometry. Method of centrifugal
casting of products from Ni3Al based alloys is highly demanding and it is limited by numerous adverse
effects.
Tavení proběhlo v zirkonovém kelímku a tavenina byla odlita do grafitové nebo kovové kokily. Takto
připravené vzorky měly tvar tyčí, válečků nebo trubek. Vybrané odlitky byly použity pro stanovení
strukturních charakteristik. Slitiny na bázi Ni3Al byly připraveny metodou gravitačního nebo odstředivého
lití na různých zařízeních. Část slitin byla připravena metodou vakuového indukčního lití v různých
atmosférách. Metoda odstředivého lití pro tento typ slitin byla ověřována na dvou různých z ařízeních.
Struktura materiálu byla sledována v příčných i podélných řezech, bylo určeno fázové složení, mikrotvrdost
a pórovitost materiálu. Ze vzájemného porovnání mediánů tvarových faktorů pórů z oblastí s minimální a
maximální pórovitostí vyplývá, že oblasti s minimální pórovitostí obsahovaly převážně malé póry, které byly
většinou kulaté a měly hladký povrch. Morfologie pórů v oblastech s maximální pórovitostí byla ovlivněna
přítomností velkých dutin a staženin, které měly nepravidelné tvary. Hodnoty mikrotvrdosti pro dosud
prověřené vzorky nevykazují výrazné rozdíly. Ani u gravitačně litých vzorků tavených na vzduchu nedošlo
k výraznému ovlivnění mikrotvrdosti. Toto zjištění je příznivé, neboť působení vzdušné atmosféry
pravděpodobně významně nezhorší kvalitu odlitku. Slitiny mají velmi rozdílné obsahy plynů - kyslíku a
dusíku. Vyšší obsahy vzdušného kyslíku a dusíku byly zjištěny u všech typů slitin tavených a odlévaných na
vzduchu. Z výsledků vyplývá, že materiál je vysoce náchylný, při styku se vzduc hem, pohlcovat vzdušný
kyslík. Vlastnosti odlitků je nutno ověřit mechanickými zkouškami a to i za zvýšených teplot. Chemické
složení bylo ověřeno metodou optické emisní spektrometrie. Metoda odstředivého lití výrobků ze slitin na
bázi Ni3Al je velmi náročná a omezena mnoha nepříznivými efekty.
35
Neželezné kovy a slitiny
Non-ferrous Metals and Alloys
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Inter-metallic alloys form an extensive class of
materials, which is highly interesting from the
perspective of physical metallurgy, while possibility
off their application in demanding environments,
namely in the areas with increased and high
temperatures under action of oxidation atmosphere
[1, 2], is also gaining importance. Big interest in
these materials is caused by unique combination of
their properties, such as good resistance to oxidation
and corrosion accompanied by their comparatively
low density. At present the interest of industry in
high-temperature materials, based on inter-metallic
alloys from the system Ni-Al, is really big. It is due
to excellent properties of these alloys, particularly
to high tensile strength, including strength at high
temperatures, good resistance of corrosion at these
temperatures, and also to comparatively low density
in comparison to classical nickel based super-alloys
[3]. These alloys may be used also as components of
furnaces for heat treatment of car components. In
this case the main role is played by the fact that
Ni 3 Al based alloys are resistant to the carburising
atmosphere. They are furthermore used also as
rollers in reheating furnaces for heating of steel
slabs, because thanks to their high resistance to
high-temperature oxidation it is not necessary to
cool the rollers, which saves energy and makes it
possible to extend the service life to a quadruple of
the original service life. They are used also for
components of diesel engines, such as pistons,
valves and turbo-compressors, which may be
manufactured from the alloy IC-221M. This alloy is
used also for manufacture of centrifugally cast tubes
for various applications. This material has longer
service life and lower production costs [4, 5].
A
B
Fig. 1 Various types of castings: a) bars, b) tube
Obr. 1 Různé typy odlitků: a) tyče, b) trubka
2. Evaluation of structural and
mechanical characteristics
1. Experimental part
Ni3Al based alloys were prepared by method of vacuum
induction casting, with aluminium content of 24 and 22
at.% al (tab. 1). Chemical composition was verified by
method of optical emission spectrometry. Ni3Al based
alloys were prepared by method of gravity or centrifugal
casting on different machines. Part of alloys was
prepared by method of vacuum induction casting (VIC)
in various atmospheres. Method of centrifugal casting
(CC) was verified for this type of alloys on two different
machines. Melting was performed in zirconium crucible
and the melt was cast into graphite or metallic mould.
The samples prepared in this manner had shape of bars,
cylinders or tubes (fig. 1). The cylinders were prepared
by vacuum centrifugal casting (VCC) and the tubes by
horizontal centrifugal casting (HCC). Nickel with purity
of at least 3N and aluminium with purity of at least 2N
were used as initial materials. Melting was performed in
zirconium crucible and the melt was cast into graphite
or metallic ingot-mould.
The obtained samples were subjected to detailed
structural analysis comprising determination of average
width and length of grains, their orientation, and also
micro-hardness and porosity of castings. Special
attention was paid to the influence of atmosphere at
melting and casting. Contents of oxygen and nitrogen in
castings were also determined. Table 1 presents
composition of experimental alloys, configurations of
preparation and determined contents of gases. Table 2
shows average values of length and width of grain,
average micro-hardness and porosity of castings in
cross-sections.
It follows from the determined contents of gases
(oxygen and nitrogen) that this material in contact with
air is susceptible to absorb the air oxygen. Higher
contents of air oxygen and nitrogen were determined in
all types of alloys that were melted and cast on air.
36
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Neželezné kovy a slitiny
Non-ferrous Metals and Alloys
Tab. 1 Composition of experimental alloys, conditions of preparation, determined contents of gases
Tab. 1 Složení experimentálních slitin, podmínky přípravy, stanovené obsahy plynů
No. of
samples
A01/02
A03/04
A05/06
A07/08
A09/10
A11/12
A13/14
A15/16
A51
A52
A101/102
A103/104
A105/106
Alloy
Ni24Al
Ni22Al
Ni24Al
Ni22Al
Ni24Al
Ni22Al
Ni24Al
Ni22Al
Ni24Al
Ni24Al
Ni24Al
Ni24Al
Ni24Al
Method
of
prepare
VIC
VIC
VIC
VIC
VIC
VIC
VIC
VIC
VCC
VCC
HCC
HCC
HCC
Melting
atmosphere
Casting
atmosphere
Mould
vacuum
vacuum
air+Ar
air+Ar
air
air+Ar
vacuum
vacuum
vacuum
vacuum
air+Ar
air+Ar
air+Ar
argon
argon
argon
argon
air
argon
argon
argon
argon
argon
air
air
air
graphite
graphite
graphite
graphite
metal+coat
metal+coat
metal
metal
graphite
graphite
metal
metal
metal
Content
of
oxygen
[ppm]
67
94
162
141
170
240
336
226
1154
Content of
nitrogen
[ppm]
4
7
12
11
13
8
12
9
28
Tab. 2 Structural and mechanical characteristics
Tab. 2 Strukturní a mechanické charakteristiky
No. of
samples
A01/02
A03/04
A05/06
A07/08
A09/10
A11/12
A13/14
A15/16
A51
A52
A105/106
Alloy
Ni24Al
Ni22Al
Ni24Al
Ni22Al
Ni24Al
Ni22Al
Ni24Al
Ni22Al
Ni24Al
Ni24Al
Ni24Al
Method of
prepare
VIC
VIC
VIC
VIC
VIC
VIC
VIC
VIC
VCC
VCC
HCC
Width of grain
[mm]
1.22 ± 0.37
0.51 ± 0.06
1.82 ± 0.50
0.64 ± 0.12
0.83 ± 0.06
0.49 ± 0.11
1.43 ± 0.38
0.72 ± 0.10
1.41 ± 0.37
1.73 ± 0.83
Samples in polished state were used for measurement.
Cross-section and longitudinal section of each barshaped sample were always used for measurement of
porosity. From the rings cut from centrifugally cast
tubes two side cuts were made, as well as cuts from the
outer and inner part of the casting. Cross-sections and
side cuts were taken for centrifugally cast cylinders.
Average values of porosity show big standard
deviations. Measurements of porosity and microhardness for castings prepared by different methods do
not show significant differences.
Length of
grain [mm]
2.63 ± 1.11
3.06 ± 1.06
3.23 ± 1.13
3.86 ± 0.81
3.78 ± 0.75
3.37 ± 1.10
4.22 ± 0.96
1.89 ± 1.15
8.37 ± 2.68
3.31 ± 0.67
Microhardness
HV0.05
303  25
301  12
310  59
287  11
274  23
308  13
300  21
300  15
257  24
259  26
260  17
255  13
Porosity
[%]
0.12
0.25
0.09
0.19
0.13
0.13
0.05
0.08
0.82
0.99
0.98
0.52
shows the curve. Sample surface is represented by the
direction of porosity measurement which is described in
the preceding paragraph. There are two conclusions
resulted from the graph. Porosity of the tube increases in
direction to the inner wall of the ring and porosity of the
samples. The maximum is in axis of the rods.
Fig. 3 shows a dependence of medians of shape factors
for pores in the areas with the maximum and the
minimum porosity (Fig. 7). The areas with the minimal
porosity mainly contained small pores. These pores
were not so elliptic and had smoother surface than the
pores from the areas with the maximum porosity.
Morphology of pores from the areas with the maximum
porosity was affected by presence of large cavities and
shrinks which had irregular shapes.
The castings contained large pores, i.e. cavities and
shrinks, which distorted porosity values. This is proved
by the standard deviations which are greater than the
arithmetic means. It is better to plot a functional
dependence of porosity change depending on sample
surface and to draw the conclusions from it. Fig. 2
37
Neželezné kovy a slitiny
Non-ferrous Metals and Alloys
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
the casting (Figs. 6 and 7), but they contain also
place with uniaxial grains. This means that for
homogenisation of the cast structure it will be
probably necessary to use appropriate heat
treatment.
5 mm
Fig. 2 Porosity change of the tube (sample No. 2, principal
axis) and the rods (samples Nos. 1a-1d, secondary axis)
on the sample surfaces
Obr. 2 Změna pórovitosti trubky (vzorekč. 2, hlavní osa) a tyčí
(vzorky č. 1a-1d, vedlejší osa) naploše vzorku
Fig. 4 Sample No. A11/12, macrostructure
Obr. 4 Vzorek č. A11/12, makrostruktura
200 μm
Fig. 5 Sample No. A11/12, microstructure
Obr. 5 Vzorek č. A11/12, mikrostruktura
Fig. 3 Pore morphology in the areas with the maximum and the
minimum porosity (medians), 1-rods, 2-tube
Obr. 3 Morfologie pórů v místech s maximálním a minimálním
výskytem (mediány),1-tyče, 2-trubka
The samples with the shape of “fingers” melted on air
also did not show any significant increase in porosity or
significant difference of micro-hardness. This is very
favourable finding, as it means that influence of air
atmosphere does not impair the casting quality in any
significant manner.
5 mm
Fig. 6 Sample No. A105/106, macrostructure
Obr. 6 Vzorek č. A105/106, makrostruktura
3. Structural analysis of samples
Cross-sections and longitudinal sections were taken
from the samples for evaluation of structural and
micro-structural characteristics of the alloys. Grains
in bars are unequivocally oriented in direction of
heat removal and they often grow up to the half of
the casting. Grain size then corresponds
approximately to the diameter of the cast sample
(Figs. 4 and 5). Average length of grains is 3-4 mm
(tab. 2). The tubes contain places with significant
grain orientation in direction of heat removal, in this
case the grains grow through the whole thickness of
200 μm
Fig. 7 Sample No. A105/106, microstructure
Obr. 7 Vzorek č. A105/106, mikrostruktura
38
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Neželezné kovy a slitiny
Non-ferrous Metals and Alloys
Evaluation of phase composition was performed on
analytical scanning microscope QUANTA 450 FEG
at the working site of Technical University of
Mining and Metallurgy in Ostrava (VŠB-TUO),
Regional Materials Science and Technology Centre
(RMSTC). Considering demandingness only some
samples were chosen for these analyses. Always 3
analyses of phase composition in the grain and
network were performed. Analyses in the network
may be significantly influenced by composition of
surrounding phase due to the small thickness of
spray of the network. A detailed analysis of
composition of inclusions and their distribution was
made.
It was determined that cast structure with
composition of approximately Ni24Al is formed by
the phase Ni 3 Al, where dark areas represent
eutectics of segregated phases of Ni 3 Al and solid
solution of nickel (Ni). Structure of tubes contains
shrinkage cavitiesand inclusions, which are more
frequent near the inner edge of the tubes. The
analysed inclusions contain always nickel and
mostly also aluminium and sulphur. Some particles
contained zirconium, oxygen and magnesium.
Dimensions of inclusions are very small and they
must be analysed by SEM at magnification 20 000x
and higher. Fig. 8 shows micro-structure of the
sample A105/106. Fig. 9 shows inclusions.
Fig. 8 Sample No. A105/106, microstructure
Obr. 8 Vzorek č. A105/106, mikrostruktura
A
B
C
Fig. 9 Sample No. A105/106, microstructure of inclusions
Obr. 9 Vzorekč. A105/106, mikrostruktura vměstků
diameter was larger than 12 μm. The small pores
were mainly in the centres of the grains whereas the
large ones together with cavities and shrinks were
along grain boundaries.Grains in bars are
unequivocally oriented in direction of heat removal
and they often grow up to the half of the casting.
The tubes contain places with a distinct grain
orientation in direction of heat removal, in this case
the grains grow through the whole thickness of the
casting, but they contain also places with uniaxial
grains. This means that for homogenisation of the
cast structure it will be probably necessary to use
appropriate heat treatment. Selected samples of
Conclusions
Higher contents of air oxygen and nitrogen were
determined in all types of alloys melted and cast on
air. Conditions of alloy preparation strongly
affected porosity and pore morphology. Pore
distribution on surface of transversal and
longitudinal sections of alloys was not same. There
was a higher pore concentration in the centre of the
sections of rods and in the area of inner wall of
ring.Statistical evaluation of alloy porosity has
confirmed a presence of small pores whose diameter
was from 1.5 to 11.5 μm and large pores whose
39
Neželezné kovy a slitiny
Non-ferrous Metals and Alloys
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Literature
tubes were analysed by scanning electron
microscope. It was found that cast structure of the
alloys with composition of approximately Ni24Al is
formed by the phase Ni 3Aland solid solution of
nickel (Ni).The structure contains shrinkage cavities
and inclusions, which are more frequent near the
inner edge of the tubes. The analysed inclusions
contained always nickel and mostly also aluminium
and sulphur. Some particles contained zirconium,
oxygen and magnesium. Method of centrifugal
casting of products from Ni 3 Al based alloys is
highly demanding and it is limited by numerous
adverse effects.
Acknowledgement
The presented results were obtained within the
frame of solution of the research project research
project TA 01011128 “Research and development
of centrifugal casting technology of the Ni-based
intermetallic compounds” and the project
CZ.1.05/2.1.00/01.0040“Regional materials science
and technology centre”.
[1]
DEEVI, S. C., SIKKA, V. K. Nickel and iron aluminides:
an overview on properties, processing and aplications.
Intermetallics. 1996, Vol. 4, No. 5, pp. 357-375.
[2]
SIKKA, V. K et al. Processing of nickel aluminides and
their industrial applications. Materials Science and
Engineering A, 1992, Vol. 153, No. 1-2, pp. 712-721.
[3]
SIKKA, V. K et al. Advances in processing of Ni3Albased intermetallics and applications. Intermetallics,
2000, Vol. 8, No. 9-11, pp. 1329-1337.
[4]
WESSEL J. K. Handbook of Advanced Materials:
Enabling New Designs. USA, A JOHN WILEY & SONS,
INC., 2004, p. 645.
[5]
SURHONE, M., L., et. al. Nickel Aluminide:
Intermetallic, Aluminium. Mauricius, Beau Bassin, 2010,
p. 111.
The paper was presented at the 21 st International
Conference on Metallurgy and Materials METAL
2012, May 23 rd – 25 th , 2012. Review of the paper
was elaborated as a part of preparation of the
conference.
Review: Ing. Ivo Szurman, Ph.D.
________________________________________________________________________________________
40
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Koroze
Corrosion
koroze
__________________________________________________________________
Comparison of Corrosion Resistance of NdFeB Magnet Type with Protective
ZnAl Coating and Related Metals in Selected Environments
Porovnání korozní odolnosti magnetu typu NdFeB s ochranným povlakem
ZnAla daných kovů ve vybraných prostředích
doc. Ing. Stanislav Lasek, Ph.D., Ing. Kateřina Skotnicová, Ph.D., prof. Ing. Miroslav Kursa, CSc., VŠBTechnical University of Ostrava, Faculty of Metallurgy and Materials Engineering
The problem of effective and powerful NdFeB type magnets is a lower corrosion resistance in many environments, a
lower thermal stability of magnetic parameters in comparison with related permanent magnets and usually their
brittleness. The results of corrosion tests and protective properties of coating ZnAl(prepared by cold gas-dynamic
sputtering)on NdFeB magnetic material (produced by powder metallurgy) are compared and evaluated in this
contribution. The samples of as-received magnetic material NdFeB mean compositionFe69Nd25Dy4Co2AlB) with
special ZnAl coating and related reference materials (Al, Fe, Zn, Zn/Fe) were exposed in humid air (at temperature
65°C, humidity 100%, during time 1200 hours) and in salt spray (35°C, 240 h.). By means of the gravimetric
method the time dependences of mass changes were found out. The corrosion resistance of ZnAl layer was much
higher in comparison with Zn/Fe commercial one. Chemical composition of layers and materials (ZnAl/NdFeB) was
determined by microanalysis, their structures and corrosion were studied by light microscopy. The non-uniform
thickness and corrosion of layers with two phase structure was observed in metallographic sections. On the basis of
exposition tests the corrosion parameters of stated materials were determined and compared, especially with
respect to uniform and pitting corrosion in humid environments.
Efektivních a výkonné magnety typu NdFeB mají nízkou korozní odolnost v mnoha prostředích, nižší teplotní
stabilitu určitých magnetických vlastností ve srovnání s obdobnými permanentními magnety a obvykle bývají křehčí.
Poměrně malé a silné magnety typu NdFeB jsou používány v mnoha oblastech techniky s ochrannými povlaky.
V příspěvku jsou porovnány a hodnoceny výsledky korozních zkoušek ochranných vlastností povlaku ZnAl,
naneseného pomocí dynamického naprašování se studeným plynem, (ultrazvukové plátování) na magnetickém
materiálu NdFe vyrobené technologií práškové metalurgie. Vzorky dodaného materiálu typu NdFeB (přesněji typu
Nd2Fe14Bresp. s průměrným složením Fe69Nd25Dy4Co2AlB, hm. %) se speciálním povlakem ZnAl a související
referenční materiály (Fe, Al, Zn, Zn/Fe) byly exponovány ve vlhkém vzduchu (při teplotě 65°C, vlhkosti 100%,
během doby 1200 hodin) a v solné mlze za standardních podmínek (35°C, 240 hod.). Pomocí gravimetrické metody
byly zjištěny časové závislosti změn hmotnosti vzorků. Chemické složení povlaků a materiálů (ZnAl/NdFeB) bylo
kontrolováno, resp. upřesněno pomocí mikroanalýzy, jejich struktury a povlaky byly sledovány na metalografických
výbrusech. Na základě expozičních zkoušek byly stanoveny a porovnány parametry koroze uvedených materiálů,
zejména se zřetelem k rovnoměrné a bodové korozi ve vlhkých prostředích. Mnohem vyšší korozní rychlosti byly
zjištěny na magnetickém materiálu NdFeB bez povlaku ve srovnání s ostatními zkoušenými kovy anebo povlaky.
Korozní odolnost povlaku ZnA byla značně vyšší ve srovnání s komerčním povlakem Zn na Fe, resp. zinku na
nelegované oceli. Rovněž byl prokázán pozitivní vliv Al na korozní odolnost povlaku ZnAla na technicky čistém
hliníku byla zaznamenána velmi nízká koroze ve srovnání s dalšími materiály. Metalografická pozorování prokázala
uzavřenou porozitu povlaku ZnAl na základním materiálu NdFeB, nerovnoměrnou korozi a rezavě skvrny po delší
době expozice.
The effective, small and powerful magnets of type
NdFeB can be applied in many devices (electric motors,
computers, sensors) [1]. Their complex microstructure
contains reactive components, like neodymium-rich
phases, and this magnets exhibit a low corrosion
resistance in humid atmospheres and water
41
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Koroze
Corrosion
environments. Neodymium is an active metal with a
standard electrochemical potential Eo = -2.4 V [2]. It
has been also proved that Nd-rich phases and
Nd2Fe14B matrix absorb hydrogen in humid
environments leading to its degradation (decrepitation).
In aqueous solutions, a preferential dissolution of the
highly reactive intergranular Nd-rich phase occurs,
which is strongly enhanced by the galvanic coupling of
the Nd-rich phase to the much more noble
ferromagnetic grains. The ferromagnetic grains on the
bulk magnet surface loose adhesion and finally detach
from the surface [3]. Thus, the Nd-Fe-B-based magnets
cannot operate in technical devices with the absence of
special anticorrosive coatings.
and 0.5% Fe. The closed porosity was estimated by
linear method and has the value around 25-30%.
Metallographic section of base material with the
protective Al-Zn coating is shown in Fig. 1. A relatively
large dispersion of the coating thickness was identified,
in the range of 40-90 m. The dark spots in Fig 1 are
pores and/or secondary phases rich in Nd that partly
dissolved during wet preparation of polished surface
section. There is possibility of micro-galvanic action
between Fe and Nd rich phases in water environment.
The relatively homogeneous protective Zn coating on
low carbon steel has a thickness between 50-70 m, see
Fig. 2.
Secondary intergranular phases in new types of
NdMeFeB (Me = Dy, Co) magnets are composed of
intermetallic compounds with better corrosion
resistance than Nd rich phase. Corrosion resistance is
enhanced for magnets with polymer (EP) binding of
powder, but their magnetic properties and working
temperatures are lowered.
The aim of the present work is to study the corrosion
resistance of sintered NdFeB-based magnet material
with the special protective coating (ZnAl) and to
perform comparative investigations of corrosion
resistance using reference metals and coatings.
1. Materials and corrosion tests
The powder mixture Al and Zn was applied on the
magnet material NdFeB of dimensions 26x10x4.5 mm
(before magnetization) by cold gas-dynamic sputtering
(i.e. cold supersonic plating). The essence of the
procedure consists in the fact that an applied material,
which is present in the form of a powder and moves
with inert gas flow, is accelerated to a supersonic speed,
and fed to the deposition surface. Anticorrosive material
particles are heated in striking against the material
surface under the action of kinetic energy and then they
fix firmly on the surface [4]. From selected sample the
coating Al-Zn was removed by fine grinding in order to
obtain base material (NdFeB) for testing. For
comparative corrosion tests were used thin sheets of Al,
Zn, Fe (as low carbon steel with 0.2%C, according to
ČSN 41 1375) and commercially deposited layer of Zn
on this steel (Zn/Fe). The thickness of metal sheets was
in the range 0.6 – 0.9 mm.
Fig. 1
As-received coating ZnAl on NdFeB. Markers show the
examples of thickness measuring (polished section)
Obr. 1 Dodaný povlak ZnAl na NdFeB. Značky ukazují příklady
měření tloušťky povlaku (leštěný výbrus)
Chemical microanalysis have revealed [4,5] that tested
magnet NdFeB type consists of matrix of mean
composition Fe69Nd25Dy4Co2AlB,corresponding to
(Nd,Dy)2(Fe,Co)14B type magnet(for simplicity these
materials are written as NdFeB in this article) and
secondary minor intergranular phase composed of
Nd80Co9O8Fe2Dy1Si, in wt. %.). Heterogeneous layer
contains two phases rich in Zn and Al (Zn96Al2O2 and
Al92Zn4O3Fe), surface analysis has revealed the
average composition (wt. %): 60% Al, 32% Zn, 8% O
Fig. 2 Reference sample Zn/Fe. Small inclusions or defects were
found out(polished)
Obr. 2 Referenční vzorek Zn/Fe, malé defekty nebo vměstky
v povlaku(leštěno)
Two corrosion tests were performed on these metals and
coatings. The first group of samples were exposed in
42
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Koroze
Corrosion
humid air at 65°C (with 100% relative humidity) during
1200 hours, with shutdowns for proper stereomicroscopy observation, photography and application of
gravimetric method [6]. Second set of samples were
exposed in neutral salt spray at 35°C according to
standard [7]. Samples were tested in the vertical
position or at the angle 20-30° to the vertical direction.
The small glass bowls were below the samples to
capture some corrosion products (for more accurate
weighting after water evaporation). After exposition
from some tested samples were taken off smaller
samples for metallography studies.
influence of aluminium. The thick brown corrosion
products (Nd(OH)3, Fe(OH)2, Fe(OH)3) were formed of
NdFe sample. The corrosion trend of pure Zn for longer
time includes some corrosion losses.
NdFeB
Fe
2. Results and discussion
Zn/Fe
2.1 Corrosion tests
Zn
The mass gains of samples after certain time intervals
were measured and average uniform corrosion was
estimated. The corresponding time dependences of
corrosion for tested metals and coatings are compared in
Fig. 3 and 4. In humid air, the highest corrosion rates
was confirmed on magnet material NdFeB, without
coating, many times higher than in case of this magnet
covered by special coating ZnAl. On the other hand, the
lowest corrosion rate was measured on Al reference
sheet in passive state. The ZnAl coating has a better
corrosion resistance in both environment, but relative
differences or ratios are smaller for longer time of
exposition. Different corrosion behaviour were
registered for iron, relatively small corrosion rate in
clean humid air in comparison with high corrosion in
salt spray with catalytic effect of chloride ions on iron.
ZnAl
Al
Fig. 4 Comparison of corrosion trends on tested materials and
coatings after neutral salt spray test
Obr. 4 Porovnání časových průběhu koroze zkoušených materiálů a
povlaků při zkoušce v solné mlze
Zinc coatings can protect NdFeB magnets in similar
way as low carbon steel, mainly by barriers effect and
partly as sacrificial anode. Its protective properties
determined by the difference of corrosion or equilibrium
potentials between Zn and Nd rich phases. The life-time
of zinc coatings is linear proportional to their mean
thickness or weight per square meter and degree of the
aggressiveness of atmosphere (C1 – C5) [8].
2.2 Microscopy observations
NdFeB
In Fig. 5 are compared the surfaces of samples after
exposition 800 hours in air at temperature 65°C and
100% relative humidity. The selected samples are
placed from left to right – ZnAl/NdFe, NdFe, Zn/Fe, Zn
and Fe (down). On the sample of aluminium the surface
changes has not been observed and mass gain was
negligible, approximately 0.3 g/m2 after 1200 hours. A
few spots (so called “red rust”) were formed on the
Zn/Fe sheet and no dark spots on AlZn/FeNf samples,
only light grey corrosion products, mainly Zn(OH) 2, in
humid air at 65°C, Fig. 5. Dark small spots were found
out on surface ZnAl/NdFe after 240 hours exposition in
salt spray, many rust spots were formed on Zn/Fe
sample under the same conditions (Fig. 6). On sample
Zn/Fe approximately 5% of spots (of the total surface)
were observed at 120 hours exposition in salt spray.
Zn/Fe
(Zn)
ZnAl
Fe
Al
Fig. 3 Trends of corrosion mass gains on tested materials and
coatings after exposition in humid air at 65°C
Obr. 3 Trendy korozních hmotnostních přírůstků na zkoušených
materiálech ve vlhkém vzduchu při 65°C
The higher corrosion resistance of ZnAl layer in
comparison with Zn can be explained by the positive
43
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Koroze
Corrosion
ZnAl/FeNdB
Zn/Fe
Al
Zn
Fe
Fig. 7 Corrosion of selected samples after exposition ---1200 h. in
humid air at 65°C
Obr. 7 Koroze vybraných vzorků po expozici 1200 hod. ve vlhkém
vzduchu při 65°C
Fig. 5 Comparison of samples after exposition in humid air (65°C,
800 hours, 100% r.h.). From left: ZnAl/NdFeB, NdFeB, Zn/Fe,
Zn and Fe (down)
Obr. 5 Porovnání vzorků po expozici ve vlhkém vzduchu (65°C, 800
hod., 100% vlhkost). Zleva: ZnAl/NdFeB, NdFeB, Zn/Fe, Zn
and Fe (dole)
The example of corrosion attack of ZnAl/NdFeB system
is documented in Fig. 8, where probably zinc corrosion
products have grey shade (as islands on layer). The
shallow pit on surface was also found out, mainly in the
damaged coating, with disruption of cohesion at
interface, Fig. 9. Porosity of coating may reduce its
corrosion resistance and protection of base material.
Note: On pure neodymium the light grey corrosion
products were formed in laboratory air similar as on
zinc.
ZnAl
NdFeB
Fig. 8 SampleZnAln/NdFeBafter salt spray test, 240 h. Corrosion
products - grey spots on ZnAl coating
Obr. 8 Vzorek ZnAl/NdFeB po testu v solné mlze 240 hod. Korozní
produkty – šedé skvrny u povlaku ZnAl
Fig. 6
Samplessurfaces ZnAl/NdFeB and Zn/Fe (from left) after
exposition in salt spray (35°C, 240 h)
Obr. 6 Povrchy vzorků ZnAl/NdFeB aZn/Fe (zleva) po expozici v
solné mlze (35°C, 240 h)
The metallographic section of Zn layer on steel (Zn/Fe)
after longer time exposition in humid air is completed
and documented in Fig. 10.The possibility of corrosion
under-mining of protective coating and deadhesion (or
decohesion) of corrosion products is shown in Fig. 11.
After 1200 hours exposure in humid air, the brown spots
appeared on sample ZnAl/NdFe, preferably on edges in
crevices between the sample and the pad and coating
began lifting, Fig. 7. The tests of ZnAl/FeAl in humid
air at elevated temperature would continue up to time,
when 5% rust spots will cover surface.
44
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Koroze
Corrosion
Conclusions
NdFeB
Effective permanent NdFeB type magnets must be used
in many fields of technology and equipment with
protective coatings. Comparative corrosion tests (in
humid air at 65°C for 1200 hours and standard salt spray
test, 240 h.) were performed with special coating ZnAl
on magnetic material of NdFeB type, produced by
powder metallurgy. For comparison the sheets of Al, Fe,
Zn and Zn/Fe were used. Much higher corrosion rate
was measured by gravimetric method on magnet NdFeB
without coating in comparison with other tested metals
and coatings. The corrosion resistance of special ZnAl
layer was higher comparing with Zn/Fe commercial
one. The positive affect of Al on corrosion resistance of
ZnAl coating has been proved. Metallography showed
closed porosity of ZnAl coating and NdFeB, nonuniform corrosion and rust spots after exposure time.
ZnAl
Fig. 9 Sample ZnAl/NdFeB after exposure in humid air,
800
hours at 65°C. The area with the local corrosion
Obr. 9 Vzorek ZnAl/NdFeB po expozici ve vlhkém vzduchu 800
hodin při 65°C. Oblast s lokální korozí
Capturing all corrosion products and non-stick layers is
difficult to metallographic sections.
Acknowledgements
This paper was created in the project No.
CZ.1.05/2.1.00/01.0040 "Regional Materials Science and
Technology Centre" within the frame of the operation
programme "Research and Development for
Innovations" financed by the Structural Funds and from
the state budget of the Czech Republic.
steel (Fe)
(Zn)
cor. products
Literature
[1] GUTFLEISCH, H O., WILLARD, M. A., BRUCK, E. et.al.
Magnetic Materials and Devices for the 21st Century: Stronger,
Lighter, and More Energy Efficient. Advanced Materials, 2010,
vol. 20, p. 1-22.
[2] ARENAS, M., WARREN, G. W., Aqueous Corrosion Study of
Melt-Spun NdFeB Ribbons with TiC Additions. TMS, Alabama,
1999, 10 p.
[3] El-MONEIM, A. A., GEBERT, A., UHLEMANN, M. et. al., The
influence of Co and Ga on the corrosion behaviour of nanocrystalline NdFeB magnets. Corrosion Science, 2002, vol. 44, p.
1857-1874.
[4] BELYAEV, I., KOLCHUGINA, N. SPRYGIN, G. KURSA M.,
LASEK S., KONEČNÁ K., Structural and Corrosion Properties
of Al-Zn Protective Coating for Nd-Fe-B Permanent Magnets.
Metallurgical Journal.3 (64), p. 59-65, ISSN 0018-8069.
[5] LASEK, S. KURSA, M. KONEČNÁ, K. Composition, structure
and some corrosion properties of as-received NdFeB magnetic
material and protective znal coating, In Inter. Conference Metal
2011, TANGER, Brno,2011, 5 p.CD.
[6] ISO 10289:1999 (ČSN EN ISO 10289) Methods for corrosion
testing of metallic and other inorganic coatings on metallic
substrates – Rating of the test specimens and manufactured
articles subjected to corrosion tests.
[7] ČSN ISO 9227: Corrosion tests in artificial atmospheres. Salt
spray tests. 1994,14 p.
[8] KREIBICH, V., BENEŠOVÁ, D. Metals and surface treatment –
Zinc (In Czech), www,povrchari.cz, no. 4, 2010, p.3-6.
[9] DOBROVODSKÁ, N. Anticorrosion coatings for NdFeB type
magnets (In Czech). Thesis,VŠB-TU Ostrava, 2012, 59 p.
molding compounds
Fig. 10 Sample Zn/Fe after exposition in humid air, at 65°C, 800 h.
Uneven corrosion products on coating
Obr. 10 Vzorek Zn/Fe po expozici ve vlhkém vzduchu,65°C, 800 h.
Nerovnoměrná koroze na povlaku
(Fe)
(Zn)
molding compounds
Fig. 11 Sample Zn/Fe after salt spray test, 240 h., 35°C. Small cracks
in coating and corrosion products
Obr. 11 Vzorek Zn/Fe po zkoušce v solné mlze, 240 h. 35°C. Menší
trhliny a korozní produkty
The paper was presented at the 21st International
Conference on Metallurgy and Materials METAL 2012,
May 23rd – 25th, 2012. Review of the paper was elaborated
as a part of preparation of the conference.
Comparative results can be used for evaluation of
galvanic coating of zinc or zinc base coatings (ZnAl,
ZnNi) for protection of magnetic materials of NdFeB
type. The creation of two or three layers of different
metals (Ni, Cu) in coating is another trend of protection
of these magnets, as required for function and corrosion
resistance of magnets [9].
Review: prof. Ing. Vladimír Číhal, DrSc.
45
Ekologie, recyklace, druhotné zpracování materiálu
Environmental Protection, Recycling, Secondary Material Processing
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
ekologie, recyklace,
druhotné zpracování
materiálu
Distribuce As a Hg při spalování uhlí
Distribution of As and Hg during the Coal Combustion
A. Laboratorní a provozní experimenty
A. Laboratory and process experiments
prof. Ing. Zdeněk Klika, CSc, Ing. Ondřej Němček, Ing. Michal Cagala, doc. RNDr. Lucie Bartoňová, PhD.,
Ing. Zbyszek Szeliga, Ph.D., Ing. Jana Serenčíšová, Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, Fakulta
metalurgie a materiálového inženýrství
Tato práce se zabývá studiem distribuce As a Hg při laboratorním spalování uhlí v trubkové laboratorní peci, ve
fluidním laboratorním zařízení a v provozních fluidních kotlích. Cílem této experimentální práce bylo sestavení
laboratorních spalovacích zařízení, provedení spalovacích pokusů v různých režimech spalování a vyhodnocení
těkavostí As a Hg na základě bilančních výpočtů. K laboratornímu spalování (v trubkové peci a fluidním spalovacím
zařízení) bylo použito hnědé uhlí, v provozních pokusech bylo použito jak hnědé tak černé uhlí. V laboratorních
pokusech byl, vyjma běžného spalování v trubkové peci, ověřován i vliv zvýšeného obsahu chlóru na těkavost As a
Hg. Ve fluidním laboratorním zařízení byla testována možnost použití 3 různých relativně levných sorbentů (aktivní
uhlí, pyrolýzní uhlík a bentonit) k záchytu As a Hg ze spalin. Provozní pokusy s použitím hnědého a černého uhlí
byly provedeny při dvou různých režimech fluidních kotlů (40 a 100 %).
Protože výsledky vypočtených emisí As a Hg z jednotlivých pokusů ukazovaly poměrně větší rozptyly naměřených
emisí, bylo v práci provedeno i kritické vyhodnocení jejich možných maximálních chyb.
This work deals with the study of As and Hg distribution during coal combustion in tube laboratory furnace, in
fluidized laboratory unit and in full-scale fluidized boilers. The goal of this work was to construct laboratory
combustion unit, to carry out combustion experiments for various combustion regimes and to evaluate As and Hg
volatility based on the mass balance calculations. Both lignite and bituminous coal were used for the combustion in
industrial FBB, while for the laboratory tests (tube furnace and fluidized laboratory equipment) only lignite was
used.
The experiments performed in laboratory tube furnace at 1150 oC showed that the maximal amount of As in
emissions was 20%, while maximal amount of Hg in emissions reached almost 90% (both based on their total
content in lignite). Except for the current lignite combustion the influence of the increased content of Cl on volatility
of As and Hg was also tested in laboratory tube furnace. If the content of Cl in lignite was increased (by addition of
NaCl and/or PVC,) the amounts of As in emissions were somewhat higher at temperatures up to 500 oC in
comparison with the current lignite combustion, but at 1150 oC no differences were found between both combustion
regimes. The amount of volatilized Hg from Cl-enriched lignite was somewhat higher on all temperature scale.
As and Hg emissions in laboratory fluidized combustion equipment performed under different combustion (in DFV)
and sorption (in HFV) temperatures did not show any significant differences. The same conclusion is valid for
capture of As and Hg from flue gas, where the cheap sorbents (activated carbon, carbon from pyrolysis and
bentonite) in HFV were used.
46
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Ekologie, recyklace, druhotné zpracování materiálu
Environmental Protection, Recycling, Secondary Material Processing
Full-scale experiments with lignite (power plant Tisová) and bituminous coal (power plant Poříčí) combustion were
performed in two industrial FBB at 40 and 100 % boilers outputs.
Obtained results validated the much higher Hg volatility in comparison with As volatility, but different results for 40
and 100 % boilers outputs are rather problematic to explain.
The maximal errors for As and Hg volatilities were calculated using the errors in chemical analyses of As and Hg.
These data show that volatility of both elements calculated as a difference from input and output mass streams
balances are burdened by relatively very high errors. This conclusion is generally valid for any emission of trace
elements calculated from mass balance.
V současné době patří uhlí celosvětově k dominantním
zdrojům pro výrobu elektrické energie a tepla. Také v
České republice je uhlí považováno stále za rozhodující
položku ve výrobě elektrické energie, a to i přes mírný
pokles v těžbě této suroviny. Asi 60% celkové tuzemské
produkce energie je získáváno právě spalováním
pevných paliv [1,2].
provozních fluidních kotlích (c). Cílem toho studia je
přispět k poznání o těkavosti Hg a As při spalování uhlí.
I přes zavádění nových a moderních spalovacích
technologií je využívání uhlí jako zdroje energie stále
spojeno s řadou problémů, z nichž největší se týká
popelovin v něm obsažených. Tento anorganický podíl
pevných paliv je obvykle hlavním zdrojem stopových
prvků, které se při spalování uvolňují a následně z části
unikají do ovzduší [3]. I když jsou koncentrace
stopových prvků v uhlí poměrně nízké (nejčastěji v
rozmezí desetin až desítek ppm) [4], vzhledem k
obrovskému množství spáleného paliva je nezbytné
věnovat tomuto problému náležitou pozornost [5].
V experimentální části této práce byly použity tyto
materiály:
1. Materiály, laboratorní a provozní
zařízení a použité metody
1.1 Použité materiály





Jelikož pevné částice jsou poměrně efektivně
zachytávány v odlučovacím zařízení, největší riziko pro
životní prostředí představují nejtěkavější prvky, které v
plynné formě procházejí tkaninovým filtrem či jiným
odlučovacím zařízením. Mezi tyto prvky náleží
především rtuť a její sloučeniny, které jsou vzhledem
k jejich vysoké těkavosti a toxicitě v literatuře hojně
studovány [6,7]. Germani a Zoller [8] uvádějí únik rtuti
dosahující asi 98% jejího vstupního množství, přičemž
předpokládají výskyt především v elementární formě.
K podobnému závěru došli rovněž Boron a Wan [9],
kteří zjistili až 97% celkové vstupní hmotnosti rtuti
uvolněné do ovzduší v plynné fázi, rovněž většinou
v podobě elementární rtuti. V literatuře lze najít také
zmínky o dalších prvcích, u kterých se předpokládá
možnost alespoň částečného úniku v parní fázi, jsou to
především Cl, I, Br, As, Se nebo B [6].



Černé uhlí spalované v elektrárně Poříčí (CUPoříčí):
Hnědé uhlí spalované v elektrárně Tisová (HUTisová)
Hnědé uhlí spalované v laboratoři (HU-lab),
připravená velikost zrna 0,6-2,0 mm
Sklopísek, lokalita Střeleč, SiO2 > 99,2%, velikost
zrna 0,23 mm
Sklopísek obohacený o As (100 ppm) a Hg (0,550
ppm)
Jako sorbenty byly použity směsi sklopísku s
aktivním uhlím, sklopísku s pyrolýzním uhlíkem
vyrobeným na VŠB o zrnitosti 0,09 – 2 mm a
sklopísku s Ca/Mg-bentonitem z lokality Obrnice.
NaCl, p.a
PVC - Neralit 652
1.2 Laboratorní a provozní zařízení
1.2.1 Laboratorní trubková pec
Spalování bylo provedeno v peci P330 s vloženou
trubicí do které byl na lodičce umístěn vzorek ke
spalování. Trubková pec je vybavena programovatelnou
jednotkou, která umožňuje nastavit požadovaný průběh
nárůstu teploty s časem. Vnitřní trubice pece se
vzorkem byla na vstupní straně napojena přes regulační
ventil a rotametr na přívod vzduchu z tlakové láhve, na
výstupní straně byly spaliny odvedeny do digestoře.
Proto je velká pozornost v posledních letech zaměřena
na snahu zachytit tyto těkavé prvky na pevný sorbent.
Kvůli vysoké toxicitě i těkavosti je pozornost v
posledních letech zaměřena především na Hg. V tomto
směru je nejčastěji studována sorpce Hg na aktivní uhlí
[10-12]. Práce zabývající se dalšími těkavými prvky
jsou však poměrně vzácné [13-15] a nejsou často
podloženy úplnými experimentálními daty. V této práce
se zabýváme studiem distribuce As a Hg při
laboratorním spalování uhlí v trubkové laboratorní peci
(a), ve fluidním laboratorním zařízení (b) a v
1.2.2 Laboratorní fluidní zařízení
Zařízení pro studium těkavosti prvků a jejich adsorpci
bylo konstrukčně navrženo jako stacionární systém
dvou za sebou sériově řazených fluidních vrstev (obr.
1). Fluidizační médium (v našem případě stlačený
vzduch ze vzdušníku kompresoru) protéká postupně
přes regulovatelný rotametr se stupnicí a dále pak
oběma fluidními vrstvami. První fluidní vrstva (spodní)
47
Ekologie, recyklace, druhotné zpracování materiálu
Environmental Protection, Recycling, Secondary Material Processing
slouží ke spalování požadovaného paliva, druhá pak
k adsorpci těkavých látek (produkty spalování), které
přes ni procházejí ze spodní fluidní vrstvy. V horní
fluidní vrstvě je pak lóžový materiál obohacen těkavými
složkami, které mohou být zčásti zachyceny na
adsorbentech. Ty, které se nezachytí na adsorbentu jsou
odvedeny nad horní fluidní vrstvou do průmyslové
digestoře. Fluidizace samotná zaručuje homogenní
rozložení vzorku v materiálu fluidní vrstvy a také
konstantní teplotu v profilu fluidní vrstvy. Tato vrstva je
vytvořena přívodem fluidizačního média přes fritu, na
které je nasypán adsorbent v odpovídajícím množství.
Průměr obou komor je 40 mm.
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
fluidní vrstvy jsou z křemenného skla, lze tedy
kontrolovat stabilitu fluidní vrstvy ve vznosu vizuálně a
případně provádět korekci škrcením fluidizačního média
na rotametru. Celé zařízení je tepelně izolováno
odnímatelnou izolací a to jak z bezpečnostních důvodů,
tak z důvodů zamezení tepelným ztrátám a výkyvům.
Po jeho vychladnutí je možno odebrat materiál z horní i
spodní fluidní vrstvy pro příslušné analýzy. Zařízení
umožňuje dosažení teploty ve spodní fluidní vrstvě cca
900°C, v horní fluidní vrstvě teploty cca 250°C. Horní
fluidní vrstva má navíc sekundární vzduchové chlazení
z důvodu zamezení případného přehřátí. Zařízení je
vybaveno systémem měření a regulace teploty a
měřením průtoku fluidizačního média. Teploty ve
fluidních vrstvách lze regulovat za pomoci
programovatelných PID regulátorů skrze příkon
topných těles a přívodem chladného fluidizačního média
pod fritu horní fluidní vrstvy.
Fluidizační médium je před vstupem do komory první
fluidní vrstvy předehříváno na požadovanou teplotu.
Spodní fluidní vrstvu je možno, dle požadavku, nahřívat
vnějším topným modulem. Stěny komor spodní i horní
Obr. 1 Laboratorní fluidní spalovací zařízení bez tepelné izolace
1 … Stlačený vzduch z kompresoru
2 … Rotametr s regulací průtoku
3 … Regulace chlazení horní fluidní vrstvy
4 … Topná tělesa
5 … Předehřívací armatura
6 … Frity
7 … Dolní fluidní vrstva (DFV)
8 … PID regulátory
9 … Vstupy pro termočlánky
10…Vstup paliva přes svodku s plynotěsnými uzávěry (V)
11…Horní fluidní vrstva (HFV)
12... Filtr
13... Průmyslová digestoř na odvod emisí (E)
Fig. 1 Laboratory fluidized combustion facility free of thermal insulation
1 ... Compressed air from the compressor
2 ... Rotameter with flow control
3 ... Cooling control of the upper fluidized layer
4 ... Heaters
5 ... Pre-heating armature
6 ... Frits
7 ... Lower fluidized layer (DFV)
8 ... PID Regulators
9 ... Inputs for thermocouples
10 ...Entry of the fuel through downspout with the gas-tight caps (V)
11...Upper fluidized layer (HFV)
12...Filter
13...Industrial fume chamber for exhaustion of the emission (E)
1.2.3 Provozní spalovací zařízení s cirkulující fluidní
vrstvou
uhlí. Na obou kotlích se k desulfurizaci používá pevný
vápenec. Úletový popel se odstraňuje v elektrárně Poříčí
elektrostatickými odlučovači, v elektrárně Tisová
rukávovými filtry. Průměrná teplota spalování v obou
kotlích je cca 850 oC. Detailnější popis obou
spalovacích zařízení byl popsán již dříve [16].
Zjednodušené obecné schéma obou kotlů s cirkulující
fluidní vrstvou je znázorněno na obr. 2.
Měření byla provedena na kotlích s cirkulující fluidní
vrstvou. Elektrárna Poříčí – dvěma fluidními kotli o
instalovaném výkonu 2 x 55 MW. Palivem je zde černé
uhlí s nízkým obsahem síry. Elektrárna Tisová I s
dvěma fluidními
kotli o celkovém instalovaném
výkonu 183,8 MW. Palivem je zde Sokolovské hnědé
48
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Ekologie, recyklace, druhotné zpracování materiálu
Environmental Protection, Recycling, Secondary Material Processing
Obr. 2 Zjednodušené schéma kotlů s cirkulující fluidní vrstvou
Fig. 2 Simplified scheme of fluidized-bed boiler
fluidní vrstva sklopískem (cca 90 g) o známé
granulometrii a složení. Obě vrstvy se zahřejí na
provozní teplotu za současného průtoku fluidizačního
media (vzduchu). Dávkování vzorku (paliva) se
realizuje cca 5-ti 5g přídavky v 5-ti minutových
intervalech do spodní fluidní vrstvy (k předem
přidanému sklopísku) přes dvojitý, plynotěsný,
dávkovací uzávěr o celkové hmotnosti cca 25 g. Tento
způsob dávkování byl zvolen z důvodu, aby bylo
zajištěno postupné uvolňování těkavých prvků a klidný
průběh hoření. Po ukončení spalování na požadovaných
teplotách ve DFV a HFV se vypne ohřev a za
procházejícího fluidizačního media se zařízení uvede na
laboratorní teplotu a následně se odeberou vzorky
k analýzám (obr. 1).
1.3 Použité metody
Ke spalování hnědého uhlí (HU-lab) v trubkové
laboratorní peci P330 byla použita směs 1,50 g
vysušeného uhlí (105 oC) o zrnitosti 0,6 – 2 mm, které
bylo smíseno s 6,00 g vysušeného sklopísku (105 oC).
Spalování se sklopískem bylo zvoleno z důvodu
zajištění srovnatelných podmínek při laboratorním
spalování v trubkové peci (odst. 3.1) a laboratorním
fluidním spalování (odst. 3.2). Při měření
v laboratorním fluidním topeništi musel být nehořlavý
materiál (sklopísek) přidáván proto, aby spalování
probíhalo plynule. K tomuto účelu byl po předchozích
experimentech vybrán hmotnostní poměr uhlí a
sklopísku 1,5 : 6 (g/g). Do vnitřní trubky pece se vložil
odvážený vzorek v porcelánové lodičce a po připojení
na zdroj vzduchu a odvod spalin se nastavil vhodný
průtok a zvolil vhodný teplotní program ohřevu. Při
našich experimentech například záhřev na teplotu 450
o
C probíhal po dobu 2 h 15 min, na teplotu 750 oC – 3h
45 min. a na teplotu 1150 oC se vzorek zahřál během
cca 5 h 45 min. Po dosažení požadované teploty byl
vzorek udržován na dosažené teplotě ještě 20 min. Poté
se pec vypnula, a po jejím ochlazení na laboratorní
teplotu byl vzorek vyjmut a zvážen.
Při provozních experimentech byly vzorky uhlí (U),
vápence (V), lóžového (LP) a úletového popela (UP)
odebírány po cca 6 hodinách provozu, kdy fluidní kotle
dosáhly ustáleného stavu. Na těchto zařízeních byly
současně prováděny zkoušky spalování při výkonech
kotlů 40 a 100 %, při kterých byla měřena celá řada
dalších parametrů. Vzorky byly po celou dobu měření
(cca 8 hod) odebírány v časových intervalech 30 min,
pak byly smíchány, nadrceny, namlety a vysušeny při
laboratorní teplotě. Po homogenizaci byly připraveny
laboratorní vzorky k analýzám.
Před vlastním započetím spalovacích zkoušek
v laboratorním fluidním zařízení bylo provedeno
několik předběžných pokusů, při kterých byla
ověřována zrnitost materiálu v závislosti na průtoku
vzduchu. Cílem těchto zkoušek bylo udržet materiál ve
fluidním loži (spalované uhlí v dolní fluidní vrstvě –
DFV a sklopísek nebo jeho směs se sorbentem v horní
fluidní vrstvě - HFV). Byla také testována časová
sekvence a množství přídavku spalovaného materiálu do
dolní fluidní vrstvy (DFV), jakož i množství a velikost
zrna „sorbentu“ v horní fluidní vrstvě (HFV). Taktéž
byla ověřována možnost dosažení teploty a její stabilita
jak v DFV tak i v HFV. V neposlední řadě byly
ověřovány analytické metody použitelné ke stanovení
As i Hg v předpokládaných rozsazích. Z výsledků
těchto měření vyplynul následující pracovní postup.
Obsah vlhkosti, popela a prchavé hořlaviny byl
stanoven běžně používanými metodami. Analýza
stopových prvků (As, Cla celkové S) byla provedena
rtg-fluorescenční analýzou na energiově-disperzním
spektrometru (Spectro X-Lab). Vzhledem k velmi
nízkým koncentracím bylo stanovení Hg provedeno
metodou studených par AAS metodou (AMA systém).
Obsah popela Ad byl stanoven podle ČSN ISO 1171 a
obsah prchavé hořlaviny Vdaf podle ČSN ISO 562.
Obsah popela je vztažen k vysušenému uhlí (Ad) a obsah
prchavé hořlaviny k celkové hořlavině obsažené v uhlí
(Vdaf).
2.
Horní fluidní vrstva se před zahájením experimentu
naplní adsorpčním mediem (cca 33 až 36g) a spodní
Výsledky a diskuze
K laboratorním experimentům prezentovaným v této
práci (odst. 3.1 a 3.2) bylo použito hnědé uhlí (HU-lab),
49
Ekologie, recyklace, druhotné zpracování materiálu
Environmental Protection, Recycling, Secondary Material Processing
zatímco černé uhlí (označené jako CU) bylo spalováno
v elektrárně Poříčí a hnědé uhlí (označené jako HU)
v elektrárně Tisová (viz odst. 3.3). Všechny
experimenty
byly
vyhodnoceny
s použitím
materiálových bilancí s cílem zjistit z rozdílu mezi
E  10
množstvím vstupujícího a vystupujícího množství prvku
(As a Hg) procentuální podíl jejich úbytků (E), který
odpovídá jejich přítomnosti v emisích. Tento výpočet
byl proveden na základě obecné rovnice (1):
 m .w   m .w

 m .w
i
2
i
j
i
  m j .w j

j
 10  1 
i mi .wi


j
j
i
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
2
i
i
kde m vyjadřuje hmotnostní tok za časovou jednotku a
w hmotnostní zlomek daného prvku v daném toku.
Index i odpovídá jednotlivým vstupním tokům (např.
uhlí nebo vápenci), index j jednotlivým výstupním





(1)
proudům (např. lóžovému a úletovému popelu).
V následující tabulce 1 jsou uvedeny
charakteristiky použitých vzorků uhlí.
základní
Tab. 1 Základní charakteristiky černého a hnědého uhlí
Tab. 1 Basic characteristics of bituminous coal and lignite
CU-Poříčí
Vlhkost (Wa)
Obsah popela (Ad)
Prchavá hořlavina (Vdaf)
Scelk
9,6
31,66
36,7
0,5
As
Hg
Cl
7,1
0,130
348
HU-Tisová
(%)
10,2
29,8
58,7
1,3
(ppm)
14,0-15,4
0,714
177
HU-lab
11,2
23,4
59,2
1,4
73,5 - 80
0,31
250
Poznámky:Vlhkost (Wa)-vztažená k původnímu uhlí; obsah popela (Ad) vztažený k vysušenému uhlí při 105-110 oC; prchavá hořlavina (Vdaf)
vztažená k hořlavině přítomné ve vysušeném vzorku uhlí, celková síra (Scelk) vztažená k vysušenému uhlí při 105-110 oC;
Další charakteristiky (složení uhelných macerálů,
mineralogického složení, chemické složení, apod.)
týkající se vzorků uhlí CU-Poříčí a HU-Tisová [16].
U názvu vzorku je označena i teplota záhřevu. Např. pro
vzorek 1-20 se jedná o původní, referentní vzorek, u
vzorku 1-300 je teplota záhřevu 300 oC, atd. Ke všem
laboratorním testům bylo použito hnědé uhlí (HU-lab)
jehož charakteristiky jsou uvedeny výše.
2.1 Laboratorní spalování v trubkové peci
Naměřené a vypočtené výsledky jsou uvedeny v tab. 2.
Tab. 2 Data k výpočtu emisí E(As) a E(Hg) za různých teplot
Tab. 2 Data for calculation of E(As) and E(Hg) in emissions at various temperatures
Vzorek
mP
mVZ
mC/A
wVZ(As)
1-20
6,002
1-100
1-150
1-225
1-300
1-300
1-450
1-600
1-750
1-900
1-1150
6,003
6,001
6,002
5.998
6,003
5,997
6,003
6,002
6,000
5,999
wVZ(HJg)
E(As)
7,502
1,500
14,7
0,063
0
0
7,503
7,465
7,370
7,010
6,998
6,395
6,351
6,338
6,403
6,345
1,500
1,464
1,368
1,012
0,995
0,398
0,348
0,336
0,403
0,346
15,1
14,3
14,9
14,9
14,3
14,4
14,9
13,5
14,0
13,1
0,066
0,064
0,043
0,021
0,015
0,012
0,017
0,026
0,008
0,014
- 3.1
3.2
0,2
5.4
9,3
16,5
14,2
22,4
18,7
24,6
-4,1
5,6
32.7
68,4
77,8
83,7
77,2
65,1
89,3
81,2
(µg/g)
(g)
E(Hg)
(%)
Poznámky: mP – hmotnost písku; mVZ – hmotnost vzorku uhlí s pískem po zahřátí na teplotu t; mC/A – hmotnostvzorku uhlí po zahřátí na teplotu t
(mC/A = mVZ-mP); wVZ(As) - hmotnostní zlomek As ve vzorku mVZ; wVZ(Hg) – hmotnostní zlomek Hg ve vzorku mVZ; E(As)- procentuální úbytek
As při teplotě t; E(Hg)- procentuální úbytek Hg při teplotě t.
Procentuální úbytek As (E(As)) a Hg (E(Hg)) při teplotě
t byl vypočten z rovnice (2), která je uvedena pro
podmínky tohoto experimentu a byla vytvořena
s použitím obecného vztahu uvedeného rovnicí (1).
Hodnota wVZ,o odpovídá hmotnostním zlomkům As a Hg
v tepelně neošetřenému vzorku uhlí s pískem (vzorek 120),wVZ odpovídá hmotnostním zlomkům As a Hg v
tepelně ošetřených vzorcích uhlí s pískem (vzorky 150
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Ekologie, recyklace, druhotné zpracování materiálu
Environmental Protection, Recycling, Secondary Material Processing
100 až 1-1150). V závorce u hodnot w a E jsou
uvedeny prvky As a Hg pro které byla tato data
E  102 
naměřena nebo vypočtena. Výsledky měření jsou
znázorněny na obr. 3.
mVZ ,o .wVZ ,o  mVZ .wVZ
mVZ ,o .wVZ ,o
Cílem této práce bylo rovněž otestovat vliv přítomného
chloru na těkavost As a Hg, neboť jejich intensivnější
přechod do emisí je často spojován s větším
zastoupením Cl v palivech. Studium závislostí obsahu
chloru na těkavost As a Hg bylo sledováno na nově
připravených vzorcích, ve kterých byl obsah
anorganického Cl navýšen přídavkem NaCl a
organického Cl přídavkem PVC. K těmto laboratorním
testům bylo rovněž použito hnědé uhlí (HU-lab) jehož
charakteristiky jsou uvedeny výše (tabulka 1).

m .w
 102  1  VZ VZ
 m .w
VZ , o
VZ , o




(2)
HU-lab. Každá z těchto směsí pak byla důkladně
homogenizována. Ve druhém kroku bylo připraveno
uhlí s navýšením Cl o 1000 ppm (pracovní uhelné
směsi) ředěním s HU-lab v poměru 1:9. Po důkladné
homogenizaci byly připraveny finální vzorky uhlí
zjednodušeně označené NaCl-t a PVC-t podle typu
přidaného Cl (t označuje teplotu, při které se pak vzorky
uhlí s navýšeným obsahem Cl o 1000 ppm spalovaly).
Analogicky jako v předchozím případě, se pro každý
experiment odvážilo 1,500 g vzorku uhlí, který byl opět
smíchán s 6 g písku a spalován podle postupu použitého
již v předchozím odstavci. Tyto vzorky se zahřívaly
(spalovaly) v proudu vzduchu při teplotách 100, 150,
225, 300, 450 a 900 °C. Po ukončeném spalování byl
vzorek vyjmut z pece, ochlazen v exsikátoru na
laboratorní teplotu, vypočten obsah nespáleného zbytku
a podroben chemické analýze. Výsledky jsou uvedeny
v tabulce 3. Použité symboly jsou shodné s těmi, které
jsou uvedeny v poznámkách pod tabulkou 2.
Aby byla zajištěna homogenita přidávaného Cl, bylo
jeho navýšení ve vzorcích uhlí provedeno ve dvou
krocích. Nejprve bylo připraveno uhlí s navýšením o
10000 ppm Cl (základní uhelná směs). Přídavek
anorganicky vázaného Cl k uhlí byl realizován
přídavkem potřebného množství NaCl k HU-lab tak,
aby jeho celková hmotnost byla 15,00 g. Analogicky
přídavek organicky vázaného Cl k uhlí byl realizován
s použitím 0,264 g PVC - Neralit 652 k 14,736 g uhlí
Tab. 3 Data k výpočtu emisí As a Hg za různých teplot v prostředí zvýšeného obsahu Cl.
Tab. 3 Data for calculation of As and Hg emissions at various temperatures in presence of increased Cl content
Vzorek
mP
mVZ
mC/A
wVZ(As)
6,002
6,003
6,001
6,002
5.998
6,003
5,997
5,998
5,985
6,005
6,002
5,987
5,999
7,510
7,510
7,516
7,470
7,008
6,424
6,390
7,501
7,462
7,374
7,002
6,405
6,400
wVZ(Cl)
E(As)
(µg/g)
(g)
1-20
NaCl-100
NaCl-150
NaCl-225
NaCl-300
NaCl-450
NaCl-900
PVC-100
PVC-150
PVC-225
PVC-300
PVC-450
PVC-900
wVZ(Hg)
1,500
1,500
1,515
1,468
1,010
0,995
0,398
1,503
1,477
1,369
1,000
0,418
0,401
14,4
13,4
13,4
12,7
13,8
13,7
14,6
12,2
12,6
13,4
14,0
13,6
13,7
Procentuální úbytek As (E(As)) a Hg As (E(Hg)) při
teplotě t byl vypočten z rovnice (2). Hodnota wVZ,o
odpovídá hmotnostním zlomkům As a Hg v tepelně
neošetřenému vzorku uhlí s pískem (vzorek 1-20), wVZ
odpovídají hmotnostním zlomkům As a Hg v tepelně
ošetřených vzorcích uhlí s pískem (vzorky 1-100 až 1900); V závorkách v hlavičce tabulky 3 jsou uvedeny i
prvky As a Hg kterým tyto hodnoty w a E odpovídají.
0,055
0,054
0,036
< 0,005
< 0,005
< 0,005
< 0,005
0,033
0,025
< 0,005
0,008
0,008
0,005
E(Hg)
(%)
1220
1248
1290
1200
1305
1190
1130
1240
1270
1200
950
806
450
0
6,9
6,6
12,2
10,5
18,6
13,7
15,4
13,0
8,6
9,3
19,5
18,8
0
1,83
34,6
>90,9
>91,5
>92,2
>92,2
40,1
54,8
>91,0
86,4
87,6
92.2
ze spalování HU-lab bez přídavku Cl (křivka 1), daty
s přídavky 1000 ppm Cl formou NaCl (křivka 2) a
formou PVC (křivka 3) ukazuje, že přídavek Cl má za
následek větší těkavost As již při nižších teplotách. Vliv
přidaného organicky vázaného chloru (křivka 3)
zvýšenou těkavost As nejvíce. Lze se domnívat, že při
teplotě 900 oC již není v celkové těkavosti As
signifikantní rozdíl (křivky 1, 2 a 3). Porovnání emisí
E(Hg) na obr. 3B mezi daty ze spalování HU-lab bez
přídavku Cl (křivka 1), daty s přídavky 1000 ppm Cl
formou NaCl (křivka 2) a formou PVC (křivka 3)
ukazuje, že výsledky těkavosti Hg lze interpretovat
zcela analogicky, jak tomu bylo u As.
Výsledky získané ze všech laboratorních měření jsou
znázorněny na obr. 3A pro As a na obr. 3B pro Hg.
Křivky (1) odpovídají spalování bez přídavku Cl, křivky
(2) spalování s přídavkem anorganického Cl (NaCl) a
křivky (3) spalování s přídavkem organicky vázaného
Cl (PVC). Porovnání emisí E(As) na obr. 3A mezi daty
51
Ekologie, recyklace, druhotné zpracování materiálu
Environmental Protection, Recycling, Secondary Material Processing
Z obou uvedených závislostí je zřejmé, že se zvyšující
se teplotou záhřevu dochází k pozorovatelnému nárůstu
obou prvků v emisích, který při teplotě cca 900 oC činí
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
cca 20 % As a cca 90 % Hg. Tyto hodnoty jsou
v souladu s pracemi některých autorů [6-9], které se při
spalování uhlí zabývají těkavostí těchto prvků.
Obr. 3 Procentuální závislost odpařeného E(As) a E(Hg) na teplotě záhřevu, 1 – původní data, 2- data s NaCl, 3- data s PVC
Fig. 3 Percentages of evaporated E (As) and E(Hg) plotted against heating temperature t, 1 – original data, 2- data with NaCl, 3- data with PVC
2.2 Spalování ve fluidním laboratorním zařízení
s pyrolýzním uhlíkem a pro testy 13 – 14 bentonit.
Pyrolýzní uhlík, testovaný jako sorbent, byl získán z
drcených pneumatik, které prošly pyrolýzním procesem
za teploty 550 °C. Zrnitost (0,09 – 2 mm), prvkové
složení a měrný povrch (BET s dusíkem; 40 m2/g)
tohoto polokoksu byly stanoveny laboratorně [17,18].
Série I (experimenty se sklopískem)
Do DFV bylo vloženo cca 90 g sklopísku, do HFV 33g
sklopísku s 3g sorbentu a fluidní zařízení bylo uvedeno
na provozní teplotu. Po té se do DFV postupně přidával
sklopísek (mV) obohacený o As (cca 100 ppm As) a Hg
(cca 0,500 ppm). (Obohacení sklopísku oběma prvky
bylo realizováno přídavkem vhodného množství roztoku
obsahujícího As (AsCl3) a Hg (Hg(NO3)2 a jeho
odpařením na povrchu sklopísku). Po ukončení
experimentu bylo v DFV cca 115 g vzorku. HFV
obsahovala 33g sklopísku (testy 1 a 2) a v testech 3 a 4
navíc ještě 3g aktivního uhlí jako sorbentu. Celková
doba záhřevu při provozní teplotě byla cca 30 min.
Teplota v DFV byla regulována v rozmezí 525 - 540 oC
(testy 1 a 2) a 680 - 700 oC (testy 3 a 4). Teplota v HFV
byla pro jednotlivá měření regulována v rozmezí 140 –
150 oC (testy 1 a 2) a 150 – 160 oC (testy 3 a 4), průtok
vzduchu byl nastaven s použitím rotametru dle potřeby
a zajištění stability fluidace vrstvy v rozmezí 1,5 – 2,5
m3/hod.
Po ukončení experimentu bylo v DFV cca 95 g vzorku a
HFV obsahovala cca 36g sklopísku. Cílem použití
těchto sorbentů bylo ověřit zvýšení záchytu As a Hg
z emisí. Celková doba záhřevu při provozní teplotě byla
30 min., teplota v DFV byla regulována v rozmezí 525540 oC (testy 5, 7 – 8, 11 a 13) a 680 - 700 oC (testy 6,
9 – 10, 12 a 14).
Teplota v HFV byla pro jednotlivá měření regulována
v rozmezí 130 – 150 (testy 5, 7 – 8, 11 a 13) a 150 – 210
o
C (testy 6, 9 – 10, 12 a 14), průtok vzduchu byl
regulován s použitím rotametru v rozmezí 1,5 – 2,5
m3/hod za účelem zajištění stability fluidace vrstvy.
Základní parametry experimentů jsou uvedeny v tabulce
4; v tabulce 5 jsou pak prezentovány výsledky bilancí
As a Hg, včetně procentuálních úbytků As (E(As)) a Hg
(E(Hg)) v emisích, které byly vypočteny z rovnice (3),
Tato rovnice byla odvozena z obecné rovnice (1) a
aplikovaná na laboratorní fluidní spalování. Symboly
uvedené v této rovnici jsou vysvětleny v poznámkách
pod tabulkou 4.
Série II (experimenty s uhlím)
Do DFV bylo vloženo cca 70 g sklopísku. V průběhu
měření se do DFV ve všech testech 5 – 14 postupně
přidávalo 5 x 5 g paliva (HU-lab) v pětiminutových
intervalech. V testech 5 – 6 byl jako náplň do HFV
zvolen sklopísek (33 g) a v testech 7 – 14 sklopísek (33
g) se sorbentem (3g). Jako sorbenty byly vybrány: pro
testy 7 – 10 aktivní uhlí, testy 11 – 12 sklopísek
E  102 

mV .wV  mDFV .wDFV  mHFV .wHFV
m .w
 mHFV .wHFV 
 102  1  DFV DFV

mV .wV
mV .wV


52
(3)
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Ekologie, recyklace, druhotné zpracování materiálu
Environmental Protection, Recycling, Secondary Material Processing
Tab. 4 Základní data pro měření v sériích I a II.
Tab. 4 Basic data for experiments I a II.
Série
I
II
Test
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
mV
(g)
25
25
25
25
25
23
27
25
25
25
24
25
25
24
VSTUP
wV(As)
wV(Hg)
(µg/g)
103
0,551
101
0,523
100
0,500
95
0,530
79
0,26
82
0,32
84
0,28
82
0,31
73
0,35
80
0,30
75
0,29
81
0,34
83
0,27
78
0,30
mDFV
(g)
115
115
115
115
95,8
95,4
96,3
95,7
95,6
95,8
95,6
95,7
95,8
95,5
DFV
wDFV(As) wDFV(Hg)
(µg/g)
16,7
0,024
18,1
0,015
17,5
0,009
18,6
0,026
17,8
0,020
16,2
0,015
20,6
0,020
19,6
0,022
17,6
0,023
20,1
<0,006
19,2
<0,006
18,1
0.025
18,7
0.017
19,9
0,014
mHFV
(g)
33
33
36
36
33
33
36
36
36
36
36
36
36
36
HFV
wHFV(As) wHFV(Hg)
(µg/g)
3,2
0,109
2,9
0,060
5,4
0,060
4,2
0,040
<1,0
0,025
<1,0
0,018
1,0
0,040
1,2
0,063
1,3
0,008
<1,5
<0,005
<1,5
<0,005
1,0
0,011
1,0
0,080
1,2
0,057
Poznámky: mV – hmotnost sklopísku v sérii I a hnědého uhlí v sérii II;
mDFV – hmotnost vzorku uhlí s pískem po zahřátí na teplotu t z DFV;
mHFV – hmotnost vzorku po zahřátí na teplotu a z HFV;
wV(As) a wV(Hg) - hmotnostní zlomky As a Hg ve vzorcích s hmotou mV;
wDFV(As) a wDFV(Hg) - hmotnostní zlomky As a Hg ve vzorcích s hmotou mDFV; wHFV(As) a wHFV (Hg) - hmotnostní zlomky As a Hg
ve vzorcích s hmotou mHFV;
Tab. 5 Bilanční výpočty v sériích I a II
Tab. 5 Balance calculations for experiments of series I a II
Test
Série
I
II
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
VSTUP
mV(As)
mV(Hg)
2575
2525
2500
2375
1975
1886
2286
2050
1825
2000
1800
2025
2075
1872
13,8
13,1
12,5
13,3
6,50
7,36
7,56
7,75
8,75
7,50
6,96
8,50
6,75
7,20
DFV
mDFV(As)
1920
2081
2012
2139
1705
1545
1984
1875
1682
1926
1836
1732
1791
1900
HFV
mDFV(Hg)
(µg)
2,8
1,7
1,0
3,0
1,9
1,4
1,9
2,1
2,2
<0,6
<0,6
2,4
1,6
1,3
mHFV(As)
106
96
194
151
<33
<33
36
43
47
<54
<54
36
36
43
E
mHFV(Hg)
3,6
2,0
2,2
1,4
0,83
0,59
1,44
2,26
0,29
<0,18
<0,18
0,40
2,88
2,06
E(As)
21
14
12
4
<14
<18
12
6
5
<4
<-2
13
12
-4
E(Hg)
(%)
54
72
74
67
58
73,0
55,8
43,7
71,5
<100,0
<100,0
67,0
34
53
Poznámky:E(As)a E(Hg) - procentuální úbytek emisí As a Hg.
Procentuální podíly emisí E(As) a E(Hg) (viz tabulka 5)
jsou v poměrné shodě s výsledky obdrženými
z laboratorních testů (tabulka 2). Určité rozdíly v těchto
hodnotách lze pozorovat jak mezi výsledky obdrženými
z režimu I a II, tak i mezi režimy nastavenými na nižší
(530 oC) a vyšší (690 oC) teplotu spalování v DFV a při
použití bentonitu jako adsorbentu v testech 13 a 14.
Skutečností zůstává, že tyto rozdíly v hodnotách emisí
E(As) a E(Hg) nelze jednoznačně přiřadit vlivu teploty
spalování v DFV či typu adsorbentu anebo teplotě
adsorpce. Důvodem může být malá reprodukovatelnost
shodných měření (viz testy 1 – 2 a 3 – 4 v režimu I),
nízký počet měření a také chyby způsobené stanovením
obsahů As a nebo Hg, kterými je výpočet hodnot E(As)
a E(Hg) zatížen.
2.3 Spalování ve fluidních provozních zařízeních
V elektrárně Poříčí se spaluje černé uhlí (CU-Poříčí),
v elektrárně Tisová hnědé uhlí (HU-Tisová). Jejich
stručné charakteristiky jsou uvedeny výše (tabulka 1).
V tabulce 6 jsou uvedeny hmotnostní toky jednotlivých
materiálových proudů (uhlí-U, vápence-V, LP a UP) a
hmotnostní zlomky prvků As a Hg v nich obsažených.
Z uvedených dat je zřejmé, že množství As a Hg
vnesené do spalování vápencem je zanedbatelné a proto
byl vápenec z bilance obou prvků eliminován.
Analogicky, jako v odst. 2.1 a 2.2 procentuální úbytky
E(As) a E(Hg) odpovídající vypočteným emisím těchto
prvků byly vypočteny z rovnice (4), která je aplikací
obecné rovnice (1) na provozní fluidní spalování.
53
Ekologie, recyklace, druhotné zpracování materiálu
Environmental Protection, Recycling, Secondary Material Processing
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
 m .w  mUP .wUP 
E  102  1  LP LP

mU .wU


(4)
Tab. 6 Základní parametry měření v obou elektrárnách
Tab. 6 Basic data of experiments for both electric power stations.
Pokus
CUPoříčí(40)
CUPoříčí(100)
HUTisová(40)
HUTisová(100)
mU
(kg/hod)
19368
Uhlí
wU(As) wU(Hg)
(mg/kg)
7,1
0,130
mV
(kg/hod)
329
Vápenec
wV(As) wV(Hg)
(mg/kg)
1,9
0,010
42408
7,1
0,130
1141
1,9
36148
15,4
0,714
2103
84179
14,0
0,714
8520
mLP
(kg/hod)
6327
LP
wLP(As) wLP(Hg)
(mg/kg)
17,4
0,004
mUP
(kg/hod)
512
UP
wUP(As) wUP(Hg)
(mg/kg)
35,0
1,10
0,010
5758
9,4
0,006
7940
29,0
0,54
< 0,3
0,001
3240
22,7
0,005
9120
45,2
1,75
< 0,3
0,001
2490
24,1
0,005
25001
38,0
1.18
Poznámky:m - hmotnostní tok materiálu identifikovaného indexem;
w(As) - hmotnostní zlomek As v materiálu identifikovaném indexem;
w(Hg) - hmotnostní zlomek Hg v materiálu identifikovaném indexem;
Indexy: U – uhlí; V – vápence; LP – lóžový popel, UP – úletový popel
V tabulce 7 jsou pak uvedeny výsledky bilančních
výpočtů pro As a Hg a také hodnoty E(As) a E(Hg)
vypočtené z rovnice (4), které lze považovat za podíl,
který je přítomen v plynných emisích. V pevných
emisích, jejichž množství je v obou těchto elektrárnách
zanedbatelně nízké (v jednotkách kg) je hmotnost obou
prvků zanedbatelná [16].
Tab. 7 Bilanční výpočty jednotlivých hmotnostních toků
Tab. 7 Balance calculations of particular mass flows
Pokus
CUPoříčí(40)
CUPoříčí(100)
HUTisová(40)
HUTisová(100)
mU(As) mU(Hg)
(kg/hod)
138
2,51
mV(As) mV(Hg)
(kg/hod)
0,62
0,003
mLP(As) mLP(Hg)
(kg/hod)
110
0,025
mUP(As) mUP(Hg)
(kg/hod)
17,9
0,56
E(As) E(Hg)
(%)
7,6
76,7
301
5,51
2,17
0,010
54
0,035
230
4,28
6,2
21.7
556
25,8
<0,63
<0,001
74
0,016
412
16,0
12,5
38,0
1179
60,1
<2,56
<0,001
60
0,012
950
29,5
14.3
50,7
Poznámky: m - hmotnostní tok prvku (As nebo Hg) v materiálu identifikovaného indexem
Indexy: U – uhlí; V – vápence; LP – lóžový popel, UP – úletový popel
Procentuální podíly emisí E(As) a E(Hg) (viz tabulka 7),
ve shodě s předchozími výsledky (odst. 2.1 a 2.2),
opětovně ukazují na poměrně vysokou těkavost Hg a
nižší těkavost As. V tabulce 8 je uvedeno srovnání mezi
hodnotami E(As) a E(Hg) vypočtenými z dat
naměřených v odst. 2.2 (laboratorní fluidní spalování) a
2.3
(provozní
fluidní
spalování)
s výsledky
laboratorního spalování (odst. 2.1). Srovnání je velmi
hrubé, neboť výsledky laboratorního (odst. 3.1) a
fluidního laboratorního stanovení (odst. 3.2) byly
provedeny z HU-lab, zatímco při provozním fluidním
spalování bylo spalováno CU a HU odlišného složení
(viz tabulka 1). Zejména u provozních měření lze
pozorovat nižší hodnoty E(As) a E(Hg) ve srovnání
s referenčními výsledky laboratorního stanovení. To lze
vysvětlit velkým množstvím úletového popela s velkým
měrným povrchem (a malou zrnitostí částic)
vznikajícího při spalování uhlí v provozních fluidních
kotlích.
Tab. 8 Srovnání testů fluidního spalování (odst. 2.2 a 2.3) s laboratorními výsledky (odst. 2.1)
Tab. 8 Comparison of fluidized combustion (par. 2.2 and 2.3) with laboratory combustion in tube furnace (par. 2.1).
Lab. fluid. spal.
Provozní
fluid. spal.
Série III
CU-Poříčí
HU-Tisová
E(As)
E(Hg)
Fluidní spalování
7,8 ± 10
66 ± 30
6-8
22 - 77
12 - 14
38 - 51
E(As)
E(Hg)
Laborat. spalování
14 - 22
65 - 84
19 - 22
65 - 89
Pokračování článku vč. citace literatury je uvedeno v Hutnických listech, 2012, roč. LXV, č. 6
The article incl. bibliographic reference continues in Hutnické listy, 2012, vol. LXV, No. 6
(Pokračování)
Recenze: Ing. Dr. Stanislav Bartusek
54
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Zkušebnictví, měřictví, laboratorní metody
Testing, Measurement, Laboratory Methods
zkušebnictví, měřictví,
laboratorní metody
_____________________________________________________________________________________________
Analýza výztuže železobetonového mostu
Analysis of the Armature in the Reinforced Concrete Bridge
npor. Ing. Martin Lojda, plk. doc. Ing. Pavel Maňas, Ph.D., doc. Ing. Věroslav Kaplan, CSc., prof. Ing.
Jaromír Kadlec, CSc., doc. Ing. Miroslav Pospíchal, CSc., Univerzita obrany v Brně, Fakulta vojenských
technologií
Článek je zaměřen na analýzu výztuže železobetonového mostu. Je zde podrobněji rozepsána diagnostika
železobetonového mostu přes Mlýnský náhon v Kojetíně. Jak ze samotného názvu vyplývá, pozornost bude
soustředěna na určení parametrů výztuže. Pro experiment byly vybrány metody, pomocí kterých jsme schopni určit
typ oceli mostní výztuže a odhalit průběh výztuže v betonu.
Skutečný průběh výztuže mostovky je ověřen na prvním poli mostu mezi 2. a 3. trámem v bezprostřední blízkosti
opěry, a to elektromagnetickou indukční metodou, která nám zobrazila průběh výztuže. Ten byl trasován během
měření a vyznačen modrou barvou přímo na kontrolovanou konstrukci. Dále je pro zjištění množství, polohy a
průměru výztuže využita radiografická stereometoda křížového snímkování. K prozkoumání výztuže u
železobetonového mostního trámu je použita zkouška tahem, zkouška tvrdosti podle Vickerse a je provedeno ověření
chemického složení materiálu. Výsledkem práce je zatřídění oceli mostní výztuže a zjištění její skutečné polohy a
rozměru v hlavních částech mostu. Na základě zjištěných skutečností jsme byli schopni určit přesněji únosnost
mostu.
Článek ukazuje možnost, jak lze využit odborníků z UO Brno spolu s Laboratoří Reach Back pro diagnostiku mostů.
AČR využívá informační technologie, které jsou využitelné pro sdílení informací mezi spolupracujícími týmy při
diagnostice mostů. S využitím specializovaného konceptu Reach Back jsou schopny zainteresované osoby rychleji
mezi sebou komunikovat, sdílet data, ukládat je a prozkoumávat.
The road network is defined by many components. Sufficient capacity of bridges contributes to comfortable, safe
and fast transport to a designated location. The problem occurs with degradation in loading capacity of bridges, the
construction load of which is unknown.
This paper analyzes the current diagnostic methods used on the bridge construction close to the mill in Kojetin. The
principle consists in use of modern information technologies for sharing the information between cooperating
members with the laboratory Reach Back. This paper solves determination of the loading capacity of the reinforced
concrete bridge over the millrace in the town Kojetin, especially by an analysis of the armature in the reinforced
concrete bridge. The analysis used tensile test, Vickers hardness test, determination of chemical composition,
detection of the beam armature and detection of the deck in order to obtain better information about reinforcement
of the bridge.
The strength of the used steel was determined by the tensile test. Zwick / Roel Z 100 was used as universal testing
machine and the results are in given in tables 2 and 3. After the preparation, the steel specimen was submitted to
Vickers hardness test, which was done on the machine Zwick / Roel ZHU 2.5. The specimen was tested by 8 indents
and the result was arithmetically modified. The outcome according to Vickers was HV10 = 110.
Testing of chemical composition was performed with use of the machine LECO SA 2000. The method GDOES
(Glow Discharge Optical Emission Spectrometry) was used. The specimen was tested ten times and the outcome was
arithmetically modified. According to the results of all tests, the steel was classified as CSN 11 373. The results can
be used for better calculation of loading capacity of the bridge.
55
Zkušebnictví, měřictví, laboratorní metody
Testing, Measurement, Laboratory Methods
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
On the basis of the results of analysis of concrete, which were published in another article, it is possible to state for
example the following: According to the assessment tests there is no way to increase the loading capacity of the
bridge, whereas it is necessary to make many repairs to maintain the current carrying capacity of the bridge. The
provided statistic calculation has to be fully respected and on the basis of its recommendations the load limit has to
be reduced.
Use of Reach Back concept was easy in this case. It consisted of technical support and sharing of technical
knowledge between the university engineering department and the external army engineers unit relocated in the
field. The information and the data were shared in visual form and were available immediately to several teams, not
only on particular territory but all over the world. The indispensability of the Reach Back concept was proven
several times, for example during floods.
Základní informace o mostu
Diagnostika mostu přes mlýnský náhon
v Kojetíně
Zkoušený most v obci Kojetín je značen KO-M-2 a je
mostem na místní komunikaci, po kterém jezdí nákladní
automobily do mlýna. Patří do majetku obce Kojetín a
je postaven přes mlýnský náhon (obr. 1). Mostní objekt
je orientován ve směru od jihovýchodu k severozápadu
a tvoří předěl mezi ulicemi Mlýnská a Závodí.
Pro zjištění množství, polohy a průměru výztuže byla
využita
radiografická
stereometoda
křížového
snímkování.
Ze statického hlediska se jedná o spojitý nosník se
dvěma poli. Celková délka mostu je 18,736 m.
Výpočtové rozpětí pole je 9,24 m. Železobetonový most
je trámový. Mostní konstrukce je osazena na masivních
betonových podpěrách a středním pilíři. Hlavní nosnou
konstrukci mostu tvoří 5 ks spojitých železobetonových
nosníků o dvou polích se středními náběhy. Příčná
tuhost mostu je zajištěna středním příčníkem a také
železobetonovou deskou o tloušťce 12 cm. Mostovka je
vytvořena jako zastropení tohoto trámového roštu v
jeden monolitický celek, tzv. deskový trám. Tvoří ji
relativně slabá monolitická deska, betonovaná společně
s trámy a příčníky. Povrch na vozovce je asfaltový
koberec tloušťky 8 cm a vedle ní je betonový chodník,
pod kterým je pátý nosník o menších rozměrech. Most
byl postaven přibližně v padesátých letech minulého
století. Městský úřad zadal autorům článku provedení
diagnostiky mostu.
Obr. 2 Zjišťování množství, polohy a typu použité výztuže pomocí
radiografické metody
Fig. 2 Radiographic method was used to detect the quantity,
diameter and location of the armature
Pro zjištění hlavní i smykové výztuže byl vybrán 3. trám
v 1. poli. Průzkum byl proveden přibližně uprostřed
jeho rozpětí, kde byl nejvíce namáhán a poté poblíž
mlýnské opěry. V průřezu trámu č. 3 uprostřed bylo
zjištěno 6 prutů hladké výztuže o průměru 20 mm,
v průřezu trámu č. 3 u mlýnské opěry byly nalezeny 3
pruty hladké o průměru 20 mm [1].
Na základě vizuální prohlídky byly zjištěny závady,
které ovlivňují zatížitelnost mostu. První závada, která
byla diagnostikována je celkové zatékání do konstrukce.
Druhou závadou bylo oslabení nosné konstrukce
vybouráním dolních částí příčníků pro převedení
inženýrských sítí (obr. 2). Vybourání příčníků umožnilo
odebrat vzorky výztuže z příčníku k analýze vlastností
materiálu použitého pro jeho výrobu. Zkoumáním byla
zjištěna třída oceli, která je důležitá pro výpočet
zatížitelnosti celého mostu.
Obr. 3 Průběh výztuže mostovky
Fig. 3 Demonstration of the armature layout was drawn on the
construction
Skutečný průběh výztuže mostovky byl ověřen mezi 2.
a 3. trámem ve 2. poli v bezprostřední blízkosti
závodské opěry, a to elektromagnetickou indukční
metodou. Průběh výztuže mostovky byl trasován během
měření a vyznačen modrou barvou přímo na
kontrolovanou konstrukci. Bylo zjištěno, že hlavní
výztuž mostovky tvoří dráty s hladkým povrchem o
průměru 8 mm, které jsou uloženy po 100 mm (obr. 3).
Obr. 1 Most přes Mlýnský náhon v Kojetíně
Fig. 1 The bridge over the millrace in the town Kojetin
56
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Zkušebnictví, měřictví, laboratorní metody
Testing, Measurement, Laboratory Methods
Tab. 1 Tabulka změřených rozměrů ze vzorků
Tab. 1 Table of measurements (parameters) from the samples
Průměr rozdělovací výztuže je 8 mm, výztuž je hladká a
její krytí je 35 mm. Rozdělovací výztuž je uložená po
475 mm, křížení je bez vázání. Sondou bylo zjištěno, že
výztuž je na povrchu korodovaná [1].
vzorek výztuže č.
K prozkoumání výztuže železobetonového mostního
trámu byla využita:
 Zkouška tahem.
 Zkouška tvrdosti podle Vickerse.
 Ověření chemického složení materiálu.
1
2
3
4
Průměr [mm]
9
9
16
16
Délka [mm]
90
240
190
220
Výroba vzorků pro zkoušku tahem
Z těchto odebraných kusů výztuže byly vyrobeny
soustružením normalizované zkušební tyče (obr. 9) pro
zkoušku tahem.
Odběr vzorků
Při stavebně technickém průzkumu byla odebrána
z příčníku mostu část výztuže (obr. 4).
Obr. 4 Umístění výztuže v porušeném příčníku
Fig. 4 Placement of the armature in the damaged crossbeams
Nejdříve byly odstraněny krycí vrstvy betonu z části
příčníku, aby mohly být vyříznuté vzorky. Výztuže
neplnily nosnou funkci, protože byla špatně provedena
dodatečná instalace sítí a tím došlo k porušení příčníku.
Vyříznutím vzorku nedošlo k narušení statiky mostu.
Obr. 6 Zkušební tyče vyrobené z vyříznuté výztuže
Fig. 6 The specimens prepared for the tensile test from the cut out
armature
Dvě krátké zkušební tyče o zkoušené délce Lo = 5.do
v našem případě 25 mm a dvě dlouhé tyče o zkoušené
délce Lo = 10.do v našem případě 100 mm.
Nejprve byl u vyříznutých výztuží zjištěn jejich průměr
a orientační délka, výsledky jsou uvedeny v (tab. 1),
(obr. 5). Šipkou jsou označeny výztuže, které byly
zkoumány, viz (obr. 4).
Zkouška tahem
Zkouška
tahem
byla
provedena
v laboratoři
mechanických zkoušek a únavy na Katedře strojírenství
Univerzity obrany.
Pevnost použité oceli v nosné konstrukci mostu byla
ověřena tahovou zkouškou. Zkouška tahem podle ČSN
EN 10002-1 byla provedena na univerzálním trhacím
stoji Zwick / Roel Z 100. K vyhodnocení naměřených
hodnot byl použit SW TestEXpert.
Výsledky tahové zkoušky jsou shrnuty do následujících
tabulek (tab. 2 a 3) a souhrnných grafů (obr. 7 a 8).
Obr. 5 Vyříznutá výztuž
Fig. 5 The armatures cut out from the crossbeams
57
Zkušebnictví, měřictví, laboratorní metody
Testing, Measurement, Laboratory Methods
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Tab. 2 Parametry tahové zkoušky oceli vzorků 1 a 2
Tab. 2 Parameters of tensile test of the specimens 1 and 2
Označení
vzorku
Lo
[mm]
So
[mm]
ReH (ReH)
[MPa]
Rm
[MPa]
Ag
[%]
A
[%]
Z
[%]
1
25,00
19,83
308,08
425,46
17,08
32,87
66,92
2
25,00
19,63
302,64
429,66
14,51
26,66
65,43
Série
n=2
Lo
[mm]
So
[mm]
Rp 0,2
[MPa]
Rm
[MPa]
Ag
[%]
A
[%]
Z
[%]
x
25,00
19,73
305,36
427,56
15,80
29,77
66,17
s
0,00
0,14
3,85
2,96
1,82
4,39
1,06
v
0,00
0,71
1,26
0,69
11,54
14,75
1,60
500
400
400
300
Napětí, MPa
Napětí, MPa
300
200
200
100
100
0
0
2
4
6
8
0
10
0
10
Deformace, mm
20
30
40
Deformace, mm
Obr. 7 Grafické zobrazení tahového diagramu normové zkoušky
oceli vzorků 1 a 2
Fig. 7 Graphical representation of deformation-stress dependence of
the samples 1 and 2
Obr. 8 Tahový diagram normové zkoušky oceli vzorků 3 a 4
Fig. 8 Graphical representation of deformation-stress dependence
of the samples 3 and 4
Tab. 3 Parametry tahové zkoušky oceli vzorků 3 a 4
Tab. 3 Parameters of tensile test of the specimens 3 and 4
Označení vzorku
Lo
[mm]
So
[mm]
ReH (ReH)
[MPa]
Rm
[MPa]
Ag
[%]
A
[%]
Z
[%]
3
100,00
78,54
307,89
386,23
20,13
29,79
68,91
4
100,00
78,54
317,24
387,16
19,95
31,25
67,96
Série
n=2
Lo
[mm]
So
[mm]
Rp 0,2
[MPa]
Rm
[MPa]
Ag
[%]
A
[%]
Z
[%]
x
100,00
78,54
312,57
386,69
20,04
30,52
68,44
s
0,00
0,00
6,61
0,66
0,12
1,03
0,67
v
0,00
0,00
2,11
0,17
0,62
3,38
0,98
Na obr. 9 jsou vidět vzorky zkušebních tyčí po trhací zkoušce.
58
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Zkušebnictví, měřictví, laboratorní metody
Testing, Measurement, Laboratory Methods
Obr. 9 Zkušební tyče po trhací zkoušce
Fig. 9 Test rods after the tensile test of the specimens 3 and 4
Po přípravě vzorku bylo provedeno pomocí zmíněného
stroje 8 měření. Výsledky jsou v (tab. 4).
Zkouška tvrdosti podle Vickerse
Z kusu ocelové výztuže odříznuté z mostu přes mlýnský
náhon v Kojetíně byl vytvořen v metalografické
laboratoři katedry strojírenství vzorek, na kterém byla
provedena zkouška tvrdosti a ověření chemického
složení metodou GDOES. Zkouška tvrdosti byla
provedena na stroji Zwick / Roel ZHU 2.5 (obr. 10).
Tab. 4 Výsledky zkoušky tvrdosti oceli podle Vickerse
Tab. 4 Results of the Vickers hardness test
vpich č.
1
Tvrdost
111 110 107 109 113 112 108 107
2
3
4
5
6
7
8
Z výsledků byl proveden aritmetický průměr a výsledná
hodnota tvrdosti byla 110.
Obr. 11 Vzorek po zkoušce tvrdosti
Fig. 11 The sample after the Vickers hardness test
Výsledek zkoušky tvrdosti podle Vickerse je HV10 =
110
Chemická analýza
Z kusu výztuže mostu přes mlýnský náhon na ul.
Mlýnská v Kojetíně byl vytvořen zkušební vzorek tak,
že se odřízla její část a zarovnala se čela. Obě zarovnané
plochy se zabrousily smirkovým papírem s hrubostí 400
zrn na cm2. Chemické složení bylo měřeno na zařízení
LECO SA 2000 (obr. 12). K měření byla použita
metoda: GDOES / Bulk. Ke kalibraci byly použity
Etalony ČKD 180 A až 189 A.
Obr. 10 Přístroj Zwick/Roel BZ 2.5/TS1P
Fig. 10 Machine Zwick/Roel BZ 2.5/TS1P
Zkoušky tvrdosti jsou nejpoužívanějšími pro posouzení
mechanických vlastností strojírenských materiálů, a
proto byly provedeny dle ČSN ISO 6507 (42 0374). [9]
59
Zkušebnictví, měřictví, laboratorní metody
Testing, Measurement, Laboratory Methods
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Obr. 12 Zařízení SA 2000 firmy Leco
Fig. 12 Machine LECO SA 2000
Poté byla provedena analýza vzorku danou metodou.
Ze všech měření bylo určeno chemické složení
zkoušeného vzorku výztuže mostu u mlýna, které
je zobrazeno v tabulce (tab. 5). U některých prvků byly
naměřeny hodnoty velice nízké a jsou zobrazeny jako
nulové hodnoty. Pohled na vzorek po určení
chemického složení je na (obr. 13). Zkoumané místo na
vzorku metodou GDOES / Bulk je označeno šipkou.
Obr. 13 Detailní pohled na vzorek po určení chemického složení
Fig. 13 Detailed view of the sample after determination of its
chemical composition
Tab. 5 Chemické složení vzorku výztuže [11]
Tab. 5 Chemical composition of specimen of the steel armature
prvek
C
Mn
Si
P
S
Cr
Ni
Mo
Cu
Hmotnostní podíl v [%]
0,08
0,42
0
0,026
0,039
0
0
0
0,19
Tab. 6 Porovnání předepsaných normových hodnot chemického
složení se zjištěnými
Tab. 6 Comparison of the stipulated and actually determined
chemical composition of the steel armature
Závěr
Na základě získaných výsledků z průzkumu mostu,
určení chemického složení, mechanických vlastností
získaných ze zkoušky tahem a tvrdosti se došlo
k závěru, že materiál výztuže železobetonového
příčníkového trámu mostu přes mlýnský náhon na ul.
Mlýnská v Kojetíně odpovídá přibližně oceli 11 373 dle
ČSN 41 1373 [8].
prvek
Naměřená
Hmotnostní podíl
v [%]
Dle ČSN 41 1373
Hmotnostní podíl
v [%]
K tomuto zatřídění jsme byli vedeni výsledky tahové
zkoušky, které ukázaly, že hodnoty minimální meze
kluzu, meze pevnosti a tažnosti odpovídají této oceli. [5]
Potvrdily to i rozměry výztuže, protože průměry tyčí
odpovídají vyráběné betonářské výztuži. Její povrch
není žebírkový, ale je hladký, a proto také odpovídá
oceli 11 373 [6, 7].
C
P
S
0,08
0,026
0,039
max
0,17
max
0,045
max
0,045
Z výše zmíněného plyne, že zkoušený vzorek výztuže
středního příčníku mostu přes mlýnský náhon ve městě
Kojetín (evidenční číslo mostu: KO-M-2) odpovídá dle
ČSN 41 1373 vybrané oceli 11 373 [10], kterou lze
použít i na železobetonové konstrukce. Pomocí prvních
dvou metod se podařilo stanovit polohu výztuže a její
počet v trámech. Díky tomu mohl být proveden
přesnější statický výpočet konstrukce, protože byly
známy nejen přesné parametry betonu jednotlivých částí
mostu, ale i přesné parametry výztuže. Na základě
těchto informací a provedených výpočtů dle norem ČSN
73 6203 a ČSN 73 6209 bylo stanoveno, že únosnost
mostu se musí snížit. Po dohodě s MěU Kojetín bylo
navrženo také řešení, jak únosnost mostu rekonstrukcí
zvýšit. K rychlejší komunikaci mezi jednotlivými
stranami a k efektivnějšímu sdílení naměřených dat,
které byly průběžně získávány, sloužila Reach Back
laboratoř. Tu lze využít k odborné technické podpoře
Přestože norma stanovuje u dané třídy oceli pouze
mechanické vlastnosti a obsah C, P a S (tab. 6), byly
zjišťovány také obsahy Mn a Cu [4].
Výsledky GDOES analýzy ukázaly, že naměřené
hodnoty jednotlivých prvků odpovídají chemickému
složení oceli ČSN 41 1373.
60
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Zkušebnictví, měřictví, laboratorní metody
Testing, Measurement, Laboratory Methods
jednotek AČR, které jsou nasazeny v terénu (zahraniční
mise, pomoc při povodních apod.), kdy nemají
k dispozici potřebné vybavení. V našem případě sloužila
laboratoř k ukládání všech nasbíraných dat, snímků a
výsledků měření. Při diagnostice byla využita i
knihovna konceptu Reach Back. Koncept je podporován
experty, kteří jsou schopni pomocí sítě internet on-line
spolupráce nebo konsultace při řešení odborných
problémů, které při plnění úkolů nasazené jednotky
mají. Toho bylo mnohokrát využito při sběru dat a při
diagnostice. Potřebné informace tak mohly být sdíleny
v reálném čase po celém světě [2]. Chceme-li efektivně
diagnostikovat, je důležité zabezpečit i kvalitní správu
těchto dat, aby se uchovala pro možnost dalšího použití.
K tomuto účelu byl využit koncept Reach Back, díky
kterému jsou všechna data jednoduše dohledatelná,
bezpečně sdílena a zároveň zálohována. Tento koncept
byl také použit při diagnostikování mostu v Kojetíně.
[3]
MAŇAS, P. SOUŠEK, R.: On Cooperation between Military
and Civilian Authorities in the Czech Republic during Crisis
Situation in Transport. In International Conference on
Engineering and Meta-Engineering icEME 2010. Orlando,
Florida, USA: IIIS, International Institute of Informatics and
Systemics, 2010, p. 12-14. ISBN 978-1-934272-83-1.
[4]
R. KŘÍŽ, J. TRČKA, Tabulky materiálů pro strojírenství (I.
část kovové materiály – železné kovy) tisk Český Těšín,
vydavatelství Montanex 1999, ISBN 80-85780-92-5, 349 s.
[5]
A. SILBERNAGEL, M. GREGER, A. SILBERNAGEL,
junior Kovové materiály normované v České republice,
Kovosil, Ostrava, 2005, ISBN 80-901572-5-4, 119 s.
[6]
PROCHÁZKA, J.: Navrhování betonových konstrukcí 1,
Prvky z prostého a železového betonu ČBS s.r.o, 2006
[7]
LAVICKÝ, M. a kol.: Betonové konstrukce, Přehled teorie a
příklady výpočtu prvků podle ČSN 73 1201, VUT Brno,
vydavatelství CERM Brno, 1998, 173 s.
[8]
TOUŠEK J., TOUŠKOVÁ A., ŠANDERA J. Fyzika a
technologie materiálů IV, učební texty FE VUT v Brně, Brno
1975
Tento příspěvek byl vypracován v rámci programu
Výzkumného záměru - Zlepšení schopnosti čelit
krizovým situacím a dále byl vypracován za pomoci
projektu pro rozvoj pracoviště K-216 - Podpora výuky
a vědy v oblasti strojírenství.
[9]
ČSN EN ISO 4516, 2003, Zkoušky mikrotvrdosti podle
Vickerse a podle Knoopa Český normalizační institut, Praha,
8 s.
[10]
ČSN 41 1373, 1994, Ocel 11 373 Český normalizační
institut, Praha, 24 s
[11]
Elektronická podpora výuky studentů K-203 [online]. UO
Brno, Brno, květen 2011 [cit. 2011-05-17]. Dostupný z
WWW: < http://www.ipzv.unob.cz/ >. Informační portál
ženijního vojska na K-203.
Literatura
[1]
SUZA, I.: Diagnostika mostu ev. č. KO-M-2 přes mlýnský
náhon ve městě Kojetín. Brno: Mostní a silniční s.r.o., 2010.
p. 136.
[2]
MAŇAS, P. MAZAL, J.: The Reach Back koncept in the
Czech army corps of engineers,In: ICMT’09 - Proceedings of
the International Conference on Military Technologies. Brno,
Univerzita
obrany,
2009,
148-154
s.
ISBN 978-80-7231-648-9
Recenze: prof. Ing. Eva Mazancová, CSc.
Ing. Zdeněk Pokorný, Ph.D.
____________________________________________________________________________________________________________________
Nová válcovna dlouhých výrobků v Indii
BMM Ispat to install new merchant bar mill. Metal Plant Technology International 2012, č. 8, s. 17 a 18
Indická firma BMM Ispat objednala u firmy Siemens VAI Metals Technologies dodávku válcovny tyčí pro
závod v Hospet. Nový závod by měl mít výrobnost 850 000 t/r a měl by mít široký sortiment výrobků:
pruty do betonu, tyče kruhového i pravoúhlého průřezu, plochou ocel, úhelníky a profily U. Jako
zpracovávaný materiál budou sloužit uhlíkové, nízkolegované, pružinové i rychlořezné oceli. Firma
Siemens dodá vlastní válcovací zařízení včetně úseku svazkování. Trať bude tvořit šestistolicové
přípravné pořadí s uspořádání H-V, šestistolicové střední pořadí a osmistolicové hotovní pořadí, obě
s uspořádáním H-V-C. Ohřívací krokovou pec o výkonu 160 t/hod dodají firmy Tenova LOI Impianti a
Tenova Hypertherm. Pec bude vybavena hořáky, které umožní spalovat směsný plyn a těžké oleje. Trať
by měla být uvedena do provozu koncem r. 2013.
LJ
Výstavba mikrohuti v Arábii
Al-Quaryan Steel to build micro steel mill. Metal Plant Technology International 2012, č. 8, s. 19 a 20
Firma Al-Quaryan Steel ze Saudské Arábie objednal u firmy SMS Concast výrobu a montáž minihutě,
která bude vybudována v Dammamu. Hlavními výrobními zařízeními bude indukční pec, pánvová pec a
zařízení pro plynulé odlévání. Odlité sochory se budou prodávat. Ve druhé fázi se přidá druhá pec a
válcovna. Cílová kapacita této minihutě je 600 000 t oceli za rok.
LJ
61
Strojírenské dohotovení hutních výrobků
Machinery Finishing and Utilization of Metallurgical Products
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
strojírenské dohotovení
hutních výrobků
__________________________________________________________________________________________
Zpevnění povrchu vrtaných otvorů
Surface Hardening of Drilling Holes
doc. Ing. Emil Svoboda, CSc., Ing. Renata Dvořáková, CSc., Ing. Pavel Bartošík, Katedra strojírenství,
Univerzita obrany v Brně, Fakulta vojenských technologií
Vrtání hlubokých otvorů ovlivňuje vlastnosti vrtaného otvoru celou řadou faktorů. Průvodní jevy při vrtání
hlubokých otvorů mají vliv jak mechanické vlastnosti a kvalitu otvoru, tak i efektivnost procesu vrtání. Příspěvek je
zaměřen na analýzu zpevnění povrchu vývrtu po hlubokém vrtání. Jsou uvedeny výsledky hloubky a míry zpevnění u
otvorů po vrtání hlavňovým vrtákem.
Vlastní experimentální část je zaměřena na posouzení vlivu vrtání hlubokých otvorů na zpevnění povrchové vrstvy
vrtaného otvoru. K průvodním jevům řezného procesu lze zařadit pěchování třísky, nárůstek, zpevnění povrchové
vrstvy a zbytková pnutí v povrchové vrstvě. K těmto jevům přistupují ještě typické průvodní jevy hlubokého vrtání, ke
kterým patří nesouosost mezi součástí a nástrojem, dynamická nevyváženost, vytváření nálevkovitého otvoru na
začátku vrtání a nižší drsnost povrchu vrtaného otvoru. Tyto jevy ovlivňují především geometrickou přesnost
vrtaného otvoru. Vrtání hlubokých otvorů bylo prováděno hlavňovým vrtákem s délkou vrtání 500 mm.
Experimentální vzorky byly z ocelí používaných na výrobu malorážových hlavní. Pro porovnání bylo měření
zpevnění povrchové vrstvy provedeno na rotačně kované hlavni.
Výsledky experimentů jednoznačně dokumentují vyšší míru zpevnění po vrtání hlavňovým vrtákem a ukazují na
snížení mikrotvrdosti povrchové vrstvy u hlavní rotačně kovaných. Získané výsledky prokazují, že při vrtání
hlavňovým vrtákem dochází ke zvýšení tvrdosti povrchové vrstvy vrtaného otvoru, což může mít vliv na vlastnosti
povrchu vývrtu hlavní.
Drilling of deep apertures affects the properties of the drilled hole by a variety of factors. The accompanying
phenomena in drilling deep holes affect both mechanical properties and quality of the aperture, and the
effectiveness of the process of drilling. The article is focused on the analysis of the reinforcement of the bore surface
after a deep drilling. The results of the hardened depth and intensity of work strengthening after drilling of the bore
by a gun drill.
The experimental part focuses on the assessment of the impact of drilling deep holes on hardening of the surface
layer of the drilled hole. It is possible to include screwing, build-up edge, hardening of the surface layer and the
residual stress in the surface layer among the accompanying phenomena of the cutting process. These effects are
characteristic symptoms accompanying deep drilling, which include also misalignment between the tool and the
work piece, dynamic disturbance, formation of Bell mouth at the beginning of drilling. These phenomena affect
mainly the geometrical accuracy of the drilled deep hole. Drilling of deep holes was performed by a gun drill with a
length of 500 mm. Experimental samples were taken from the steel used for the manufacture of small arms’ barrels.
For comparison, a measurement was made of the reinforced surface coating applied to rotary-forged barrel.
The results of the experiments clearly document higher degree of hardening of the surface layer after drilling of the
hole by a gun drill and they show a reduction of micro-hardness of the surface layer on the rotary forged barrel.
The results obtained show that at drilling by a barrel drill an increase of the hardness of the surface layers of the
drilled hole takes place, which may affect the surface properties of the gun barrel.
vrtání. K typickým průvodním jevům hlubokého vrtání
patří nesouosost mezi součástí a nástrojem, dynamická
nevyváženost, vytváření nálevkovitého otvoru na
začátku vrtání a nižší drsnost povrchu vrtaného otvoru
[1]. K těmto jevům se přidávají průvodní jevy řezného
Při vrtání hlubokých otvorů je jakost otvoru závislá na
mnoha faktorech, především na vrtacím systému a
metodě vrtání, přesnosti stroje, řezných podmínkách,
materiálu obrobku, použité řezné kapalině a rovněž na
průvodních jevech způsobených procesem hlubokého
62
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Strojírenské dohotovení hutních výrobků
Machinery Finishing and Utilization of Metallurgical Products
procesu, které v řadě případů ovlivňují kvalitu povrchu
otvoru [2]. V článku je věnována pozornost jednomu
z průvodních jevů a tím je zpevnění povrchové vrstvy
při vrtání hlavňovým vrtákem.
1. Experimentální vzorky
Pro experimenty byly použity vzorky vyrobené oceli
32CrMoV12-10 (ekv. 16 341), její chemické složení je
uvedeno v tab. 1.
Tab. 1 Chemické složení materiálu 16 341 (32CrMoV10-12), ČSN 41 63 41
Tab. 1 Chemical composition of material 16 341 (32CrMoV10-12), ČSN 41 63 41
Obsah [ %]
C
Mn
Si
Cr
Ni
Mo
Cu
P
S
0,35 až
0,40
0,6 až
0,80
0,17 až
0,37
0,9 až
1,2
max.
0,5
0,15 až
0,2
max.
0,3
max.
0,03
max.
0,03
Vrtané polotovary hlavní byly vrtány hlavňovým
vrtákem na čtyřvřetenové hlavňové vrtačce SIG B
174/1. Nástrojem byl hlavňový vrták osazený
povlakovanou řeznou částí ze slinutého karbidu typu
K5-K20. Vrtání probíhalo řeznou rychlostí 70 m.min-1,
při posuvu 50 mm.min-1 a při použití speciální řezné
kapaliny pro vrtání hlubokých otvorů při tlaku 6 MPa.
Polotovary kované hlavně byly kovány na kovacím
stroji SHK 10 radiálním kování při současného otáčení
hlavně; stroj je osazen 4 kladivy s 500 údery.min-1 při
maximální síle na kladivo 1200 kN; kování probíhalo za
studena.
Vzorky byly připraveny ze 7i kruhových tyčí
z materiálu 32CrMoV12-10, které slouží jako
polotovary pro výrobu hlavní. Z těchto hlavní byla
jedna hlaveň rotačně kována a ostatní byly vrtány
hlavňovým vrtákem. Délka jednotlivých vrtaných hlavní
byla 500 mm, délka rotačně kované hlavně byla 360
mm.
Vzorky vrtaných i kovaných polotovarů hlavní byly
náhodně vybrány z procesu výroby a dosáhly
standardních parametrů rozměrové přesnosti a drsnosti
povrchu.
Obr. 1 Systém přípravy vzorků a jejich rozměry
Fig. 1 System of preparation of samples and their dimensions
Kvalita přípravy vzorků je důležitým kritériem
k dosažení objektivních výsledků měření. Z důvodu
objektivnosti posuzování charakteristik jednotlivých
vzorků musí být postup přípravy vzorků ve všech
případech totožný.
2. Měření zpevnění povrchu vývrtu
Po přípravě vzorků byla zjištěna mikrotvrdost
základního
materiálu.
Mikrotvrdost
základního
materiálu byla měřena metodou podle Vickerse [3],
automatizovaným mikrotvrdoměrem LECO LM 247
AT. V případě vrtaných hlavní byla mikrotvrdost
základního materiálu hodnocena měřením mikrotvrdosti
na jednom místě na středu zvolených vzorků (viz obr.
2).
Před experimentem byly všechny hlavně rozřezány na
vzorky ve tvaru prstýnků podle schématu na obr. 1.
Vzdálenost prvního prstencového vzorku od ústí hlavně
byla volena 17 mm. Následující prstencové vzorky pak
měly délku 10 mm. Další 2 mm byly připočteny
z důvodu prořezu kotouče při řezání, tzn., že výsledné
vzdálenosti vzorků od ústí hlavně byly 18, 30, 42, 54,
66, 78, 90, …, 450, 462, 474, 486, 500 mm. Délka
poslední prstencového vzorku byla 13 mm.
Prstencových vzorků rozřezaných z každé vrtané hlavně
bylo celkem 41.
Rotačně kovaná hlaveň byla rozřezána podobně jako
vrtané hlavně. První a poslední vzorek měl délku 29 mm
a ostatní vzorky měly délku 28 mm (délka 2 mm byla
připočtena z důvodu prořezu kotouče při řezání).
U každého měřeného místa byl krok měření nastaven na
0,3 mm, přičemž celkem bylo provedeno 20 měření.
Zatížení bylo zvoleno 0,05 kg po dobu 10 sekund.
Průměrné hodnoty mikrotvrdosti základního materiálu
vybraných vzorků uvedeny v tab. 2 jsou v rozsahu 303
HV0,05 až 310 HV0,05. Pro další hodnocení a zjištění
mezní hloubky zpevnění povrchové vrstvy byla
mikrotvrdost základního materiálu nastavena na největší
průměrnou hodnotu, a to je 310 HV0,05.
63
Strojírenské dohotovení hutních výrobků
Machinery Finishing and Utilization of Metallurgical Products
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Mikrotvrdost zpevnění povrchové vrstvy byla měřena u
vybraných vzorků v podélném a příčném řezu stejnou
metodou jako při měření mikrotvrdosti základního
materiálu. Na základě měření mikrotvrdosti byla určena
mezní hloubky zpevnění povrchové vrstvy.
Zpevnění povrchové vrstvy bylo měřeno na třech
místech (třemi vektory), přičemž krok měření byl
nastaven na 0,01 mm. Zatížení bylo zvoleno 0,05 kg po
dobu 10 sekund. Pro vyhodnocení indentačních vpichů
byl zvolen objektiv se zvětšením 1000×. V intervalu 0
mm až 1 mm bylo provedeno 23 měření. Konečná
hodnota mikrotvrdosti pak byla dána aritmetickým
průměrem všech naměřených hodnot mikrotvrdostí
v dané vzdálenosti od okraje měřeného vzorku (obr. 2).
Obr. 2 Schéma měření mikrotvrdosti základního
materiálu a zpevněné vrstvy
Fig. 2 Diagram of measurement system of microhardness of the basic material and of the hardened
layer
Tab. 2 Průměrné hodnoty mikrotvrdosti základního materiálu
Tab. 2 Mean values of micro-hardness of the basic material
Podélné vzorky hlavně 6,5 mm
vzorek č. 6.11
vzorek č. 6.21
vzorek č. 6.31
HV0,05
HV0,05
HV0,05
ø
±
ø
±
ø
±
307
4,4
308
5,55
310
4,4
Příčné vzorky hlavně 8 mm
vzorek č. 8.11
vzorek č. 8.21
vzorek č. 8.31
HV0,05
HV0,05
HV0,05
ø
±
ø
±
ø
±
310
6,0
303
4,5
308
5,4
povrchové vrstvy u vrtané hlavně o průměru 6,5 mm
bylo provedeno na vybraných podélných a příčných
vzorcích 9.0, 9.11, 9.21, 9.31 a 9.40.
3. Výsledky a jejich diskuse
Hlaveň o průměru 6,5 mm
Měření mikrotvrdosti a mezní hloubky zpevněné
Obr. 3 Průběh mikrotvrdosti vzorku 6.0 v délce vrtání 9 mm
Fig. 3 Evolution of the micro-hardness in the sample of 6.0 in the
length 9 mm
Obr. 4 Průběh mikrotvrdosti vzorku 6.31 v délce vrtání 384 mm
Fig. 4 Evolution of the micro-hardness in the sample of 6.31 in
the length 384 mm
Z výsledků měření a průběhů mikrotvrdosti je zřejmé,
že zpevnění povrchové vrstvy se vyskytovalo při měření
jak na podélném řezu, tak i na příčném řezu vzorků.
základního materiálu. U příčných vzorků hlavně
o průměru 6,5 mm měly průběhy mikrotvrdosti stejný
trend.
Průběhy mikrotvrdosti všech vzorků hlavní o průměru
6,5 mm byly podobné. Průběh mikrotvrdosti na
podélném řezu vzorku 6.0 (v délce vrtání 9 mm) a
vzorku 6.31 (v délce vrtání 384 mm) s vyjádřením
mezní hloubky zpevněné vrstvy je uveden na obr. 3 a 4.
Mikrotvrdost byla nejvyšší na povrchu vývrtu hlavně.
S rostoucí vzdálenosti od povrchu vývrtu se
mikrotvrdost postupně snižovala až na mikrotvrdost
Z jednotlivých průběhů mikrotvrdostí byla sestavena
tab. 3, kde jsou zaznamenány nejvyšší hodnoty
mikrotvrdosti a mezní hloubky zpevněné vrstvy u
vybraných vzorků. Mikrotvrdost zpevněné povrchové
vrstvy podélných vzorků
dosahovala
hodnot
438 HV0,05 až 447 HV0,05, přičemž mezní hloubky
zpevněné vrstvy byly v rozmezí 0,050 mm až 0,072
mm.
64
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Strojírenské dohotovení hutních výrobků
Machinery Finishing and Utilization of Metallurgical Products
Tab. 3 Hodnoty mikrotvrdosti a mezní hloubky zpevněné vrstvy vzorků hlavně ø 6,5 mm
Tab. 3 Values of micro-hardness and of the depth of the hardened layer in samples of the barrel ø 6.5 mm
Délka vrtání [mm]
9
144
264
384
492
Mikrotvrdost [HV0,05]
438
445
438
438
447
Hlaveň o průměru 8 mm
Hlaveň o průměru 8 mm použitá pro hodnocení
zpevnění materiálu byla vrtána za stejných podmínek
jako hlaveň ø 6,5 mm.
Mezní hloubka [mm]
0,072
0,051
0,053
0,069
0,050
Měření mikrotvrdosti vzorků bylo provedeno na
vybraných podélných a příčných vzorcích 8.0, 8.11,
8.21, 8.31 a 8.40. Z výsledků měření a průběhů
mikrotvrdosti je zřejmé, že zpevnění povrchové vrstvy
se vyskytovalo při měření jak na podélném řezu, tak i na
příčném řezu vzorků.
Obr. 5 Průběh mikrotvrdosti vzorku 8.0 v délce vrtání 9 mm
Fig. 5 Evolution of the micro-hardness in the sample of 8.0 in the
length 9 mm
Obr. 6 Průběh mikrotvrdosti vzorku 8.40 v délce vrtání 492 mm
Fig. 6 Evolution of the micro-hardness in the sample of 8.40 in the
length 492 mm
Stejně jako u hlavně průměru 6,5 mm, trendy průběhů
mikrotvrdosti všech vzorků hlavně průměru 8,0 mm
byly podobné. Průběh mikrotvrdosti na podélném řezu
vzorku 8.0 (v délce vrtání 9 mm) a vzorku 8.40 (v délce
vrtání 492 mm) s vyjádřením mezní hloubky zpevněné
vrstvy je uveden na obr. 5 a 6.
Tab. 4 Hodnoty mikrotvrdosti a mezní hloubky zpevněné vrstvy vzorků hlavně ø 8 mm
Tab. 4 Values of micro-hardness and of the depth of the hardened layer in samples of the barrel ø 8 mm
Délka vrtání [mm]
9
144
264
384
492
Mikrotvrdost [HV0,05]
442
463
451
424
438
Mezní hloubka [mm]
0,063
0,073
0,088
0,080
0,088
mm. U příčných vzorků hlavně o průměru 8 mm měly
průběhy mikrotvrdosti stejný trend.
Největší mikrotvrdosti byly naměřeny na povrchu
vývrtu, s rostoucí vzdálenosti od povrchu se
mikrotvrdost postupně snižovala až na mikrotvrdost
základního
materiálu.
Z jednotlivých
průběhů
mikrotvrdostí byla sestavena tab. 4, kde jsou
zaznamenány největší hodnoty mikrotvrdosti a mezní
hloubky zpevněné vrstvy v průřezech vybraných
podélných vzorků. Mikrotvrdost zpevněné povrchové
vrstvy podélných vzorků dosahovala největších hodnot
424 HV0,05 až 463 HV0,05, přičemž mezní hloubky
zpevněné vrstvy byly v rozmezí 0,063 mm až 0,088
Rotačně kovaná hlaveň o průměru 5,5 mm
Příprava vzorků u hlavně rotačně kované a zjištění
mikrotvrdosti základního materiálu probíhalo stejně
jako u vrtaných hlavní. Měření mikrotvrdosti
základního materiálu a hodnocení zpevnění povrchové
vrstvy bylo prováděno na příčných řezech vybraných
vzorků. Mikrotvrdost povrchové vrstvy každého vzorku
byla měřena jak pod povrchem pole, tak i pod povrchem
drážky rotačně kované hlavně.
65
Strojírenské dohotovení hutních výrobků
Machinery Finishing and Utilization of Metallurgical Products
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
520 HV0,05. Pro další hodnocení zpevnění povrchové
vrstvy rotačně kované hlavně byly mikrotvrdosti
základního materiálu nastaveny na největší průměrnou
hodnotu, a to je 520 HV0,05.
Mikrotvrdost základního materiálu byla měřena stejnou
metodou jako u vrtaných hlavní. Průměrné hodnoty
mikrotvrdosti základního materiálu vybraných vzorků
jsou uvedeny v tab. 5 a jsou v rozsahu 517 HV0,05 až
Tab. 5 Průměrné hodnoty mikrotvrdosti základního materiálu
Tab. 5 Mean values of micro-hardness basic material
vzorek č. K1
HV0,05
ø
517
vzorek č. K5
HV0,05
±
13,3
ø
519
±
12,2
vzorek č. K12
HV0,05
ø
±
520
18,6
Na obr. 7 a 8 je zobrazen průběh mikrotvrdosti povrchové vrstvy vzorku K1.
Obr. 7
Fig. 7
Průběh mikrotvrdosti povrchové vrstvy pod povrchem pole
vzorku K1
Evolution of the micro-hardness surface layers below the
surface of the field of the sample K1
Obr. 8
Průběh mikrotvrdosti povrchové vrstvy pod povrchem drážky
vzorku K1
Fig. 8 Evolution of micro hardness surface layers below the surface
of the groove of the sample K1
Tab. 6 Hodnoty mikrotvrdosti a mezní hloubky zpevněné vrstvy vzorků kované hlavně ø 5,5 mm
Tab. 6 Values of micro-hardness and of the depth of the hardened layer in samples of the swaged gun barrel ø 5,5 mm
Vzdálenost od začátku
kování [mm]
30
150
360
Průměr
Mikrotvrdost [HV0,05]
Pole
458
463
458
460
Drážky
452
478
463
464
Trend průběhu mikrotvrdosti povrchové vrstvy pod
povrchem polí i drážek je u všech vzorků podobný.
Mikrotvrdost u povrchu vývrtu rotačně kované hlavně
byla vždy nižší (460 HV0,05 až 464 HV0,05), než
mikrotvrdost základního materiálu (520 HV0,05) a
mezní hloubky ovlivněné vrstvy s nižší mikrotvrdostí se
pohybovaly v rozmezí od 0,032 mm do 0,102 mm.
Mezní hloubka [mm]
Pole
0,102
0,055
0,032
0,063
Drážky
0,048
0,067
0,056
0,057
zpevnění povrchové vrstvy vývrtu postupně klesalo na
mikrotvrdost základního materiálu.
Na základě výsledků měření mikrotvrdosti jednotlivých
vzorků je možné říci, že při vrtání hlavní 6,5 mm a 8
mm hlavňovým vrtákem docházelo k zpevnění
materiálu na povrchu vývrtu. Míra zpevnění povrchové
vrstvy proti mikrotvrdosti základního materiálu u hlavně
6,5 mm a 8 mm jsou uvedeny na obr. 9. S rostoucí
délkou vrtání mají hloubky a intenzity zpevnění u hlavní
6,5 mm a 8 mm podobné hodnoty. Intenzity zpevnění
dosahují 130% až 150% mikrotvrdosti základního
materiálu.
Závěr
Průběhy mikrotvrdosti povrchové vrstvy vzorků
vrtaných hlavní měly podobný trend. Je možné vidět, že
66
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Diameter of 6.5 mm
500
445
463
Diameter of 8 mm
438 451
Diameter of 6.5 mm
Diameter of 8 mm
0.100
438
424
447 438
0.088
0.088
0.080
400
0.080
Thickness [mm]
Microhardness [HV0.05]
432 442
Strojírenské dohotovení hutních výrobků
Machinery Finishing and Utilization of Metallurgical Products
300
200
100
0.072
0.073
0.069
0.063
0.060
0.051
0.053
0.050
0.040
0.020
0
0.000
9
144
264
384
492
9
Hole length [mm]
Obr. 9 Zvýšení mikrotvrdosti vzorků hlavně ø 6,5 mm a ø 8 mm
Fig. 9 Increase in micro-hardness of samples of the barrels
ø 6,5 mm and ø 8 mm
144
264
384
492
Hole length [mm]
Obr. 10 Mezní hloubky zpevněné vrstvy vzorků hlavně ø 6,5 mm a
ø 8 mm
Fig. 10 Limit depths of the hardened layer of samples of the
barrels ø 6,5 mm and ø 8 mm
povrchové vrstvy. U vrtané hlavně je tvrdost základního
materiálu nižší a odpovídá stavu po tepelném
zpracování, proto má větší deformační schopnosti a
může na povrchu vývrtu v oblasti plastické deformace
při styku s vrtacím nástrojem zpevňovat.
Mezní hloubky zpevněné povrchové vrstvy po vrtání
hlavní ø 6,5 mm a ø 8 mm jsou uvedeny na obr. 10, ze
kterého vyplývá, že mezní hloubky zpevnění u vzorků
hlavně 8 mm byly větší než u vzorků hlavně ø 6,5 mm.
Výjimkou je mezní hloubka u vzorků č. 9.0 v délce
vrtání 9 mm, kde je hloubka zpevnění u hlavně
s průměrem 8 mm menší než u hlavně s průměrem 6,5
mm.
Vzhledem k tomu, že u rotačně kované hlavně je povrch
vývrtu touto technologií dokončen (dochází k pouze
jeho případnému rovnání), jsou vlastnosti povrchové
vrstvy již vlastnostmi povrchu vývrtu a mohou mít vliv
na funkční vlastnosti hlavně. U vrtaných hlavní bude
povrch vývrtu ještě dokončován dalšími technologiemi
(např. honování, výroba drážek, atd.) a lze proto
předpokládat, že lepší vlastnosti povrchové vrstvy
mohou být částečně zachovány i na budoucím vývrtu
hlavně a případné defekty mohou být následnými
technologiemi odstraněny. Pro potvrzení této teze bude
nutné ještě provést celou řadu experimentů zaměřených
na hodnocení povrchu vývrtu po obou technologiích
v různých fázích výrobního procesu.
Příčinu rozdílů mezních hloubek zpevněné vrstvy při
vrtání u hlavně ø 6,5 mm a ø 8 mm je možné spatřovat
v oblastech mechanického působení vrtacího nástroje na
povrch vývrtu. Hloubka zpevnění je ovlivněna jak
velikostí stykové plochy mezi nástrojem, opěrnými
lištami a obráběným povrchem, tak i velikostí sil
působících během vrtání. Zejména síly působící na
opěrné lišty jsou úměrné průměru otvoru, tzn., že při
vrtání většího průměru jsou síly vyšší. Menší hodnota
na začátku vrtání průměru hlavně 8 mm je spojena
s přenášením těchto sil vodícím pouzdrem a proto se
efekt většího zpevnění neprojevil.
Poděkování
Příspěvek byl podpořen institucionálním výzkumným
projektem „Podpora výuky a vědy v oblasti
strojírenství“ a projektem Specifického výzkumu
Katedry strojírenství Fakulty vojenských technologií
Univerzity obrany 2012.
U rotačně kované hlavně nebylo zpevnění povrchové
vrstvy prokázáno, u této hlavně došlo ke snížení
mikrotvrdosti povrchové vrstvy oproti základnímu
materiálu. Trend průběhu mikrotvrdosti vzorků rotačně
kované byl opačný, než průběhy mikrotvrdosti vzorků
vrtaných hlavní.
Literatura
Rozdíl ve změně povrchové tvrdosti hlavní vrtaných a
kovaných je nutno hledat ve vlastnostech materiálu,
který vstupuje do procesu hodnocení zpevnění
povrchové vrstvy. U hlavně kované je tvrdost
základního materiálu 520 HV0.05, u hlavní vrtaných je
tvrdost základního materiálu 310 HV0.05. Tento rozdíl
je způsoben procesem tváření při kování hlavně, kdy
dojde v celém průřezu hlavně k výrazným deformačním
procesům, které zejména v oblasti povrhu vývrtu mají
velmi složitý mechanismus. Materiál již proto není
schopen na povrchu vývrtu ve styku s kovacím trnem
zpevňovat, naopak složitý deformační proces ve styku
s kovacím trnem lze považovat za příčinu vzniku
defektů v povrchové vrstvě a tím i nižší tvrdosti
[1]
ASTAKHOV, V. P. The mechanisms of bell mouth formation
in gun drilling when the drill rotates and the work piece is
stationary. Part 1: the first stage of drill entrance. International
journal of Machine Tools and Manufacture, 2002, Vol. 42, pp.
1135-1144. ISSN 0890-6955.
[2]
TRAN, Q. D., DVOŘÁKOVÁ, R., SVOBODA, E.,
BARTOŠÍK, P. Surface texture of deep holes produced by the
gun drilling system. International Conference on Military
Technologies, 2011, pp. 1589-1596. ISBN, 978-80-7231-787-5.
[3]
ISO 6705-1:2005: Metallic materials - Vickers Hardness tests,
Part 1: Test method.
Recenze: Ing. Šárka Tichá, Ph.D.
doc. Ing. Vladimír Vrba, CSc.
67
Údržba
Maintenance
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
údržba
Údržba jako potenciální zdroj snižování nákladů výrobních organizací
Maintenance as a Potential Source of the Cost Cutting in Production
Enterprises
Ing. Petr Besta, Ph.D., Ing. Martin Lampa, Ph.D., Ing. Kamila Janovská, Ph.D., Vysoká škola báňská –
Technická univerzita Ostrava, Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství
Průmyslové podniky jsou v důsledku dopadů světové ekonomické krize nuceny hledat úspory ve všech oblastech.
Dramatický nárůst cen všech vstupních zdrojů znamenal zásadní zásah do nákladových položek výrobních procesů.
Řada výrobních subjektů se v posledních letech příliš nezabývala optimalizací řízení údržby, přestože se jedná o
významnou položku sekundárních výrobních nákladů. Současné systémy moderní údržby vycházejí z konceptu štíhlé
výroby, jež byl nejprve aplikován v oblasti hromadné produkce osobních automobilů. Jeho univerzálnost a
efektivnost však znamenala rozšíření do dalších oblastí průmyslu. Využití konceptu štíhlé výroby může výrobním
organizacím přinést značné úspory, které pomohou kompenzovat rostoucí ceny surovin. Štíhlá výroba využívá řadu
technik, které se snaží především o odstranění všech potenciálních zdrojů plýtvání. Jedním ze základních nástrojů
štíhlé výroby, týkající se efektivity systémů údržby, je koncepce TPM – Total Productive Maintenance, jež je často
paralelně využívána například ve spojení s metodou minimalizace seřizovacích časů – SMED. Systém TPM se snaží
odstraňovat tradiční pohled na údržbu, kde jsou pro údržbářské činnosti vyčleněni specialisté.
Industrial companies are, as a result of the impact of global economic crisis, forced to look for savings in all areas.
The dramatic increase in prices of all energy sources has substantially influenced the costs of production processes.
Many manufacturing companies have not been excessively occupied with the processes of maintenance optimization
management in recent years, in spite of the fact that it represents a significant cost element in the sphere of
metallurgical basic industry. Contemporary modern maintenance systems are based on the concept of lean
manufacturing, which was first applied in mass production of cars. Its versatility and efficiency has, however, meant
expansion into other industries. Use of the concept of lean manufacturing in metallurgical industry can bring
significant savings, which can help companies to offset the rising raw material prices. Lean manufacturing uses a
variety of techniques that primarily try to remove all potential sources of wasting. One of the basic tools of lean
manufacturing regarding the efficiency of maintenance system is the concept of TPM, which is often used in
parallel, for example, with the method of minimizing the set-up times - SMED. The totally efficient maintenance
system tries to eliminate the traditional view of maintenance, where specialists are set apart for the maintenance
operations. TMP makes effort to involve all employees working on production units. The system is based on the
assumption that a worker operating a machine is the first one, who can easily detect potential abnormalities. Time
is an absolutely key factor in detecting abnormalities and non-quality, as it helps to significantly reduce the cost of
non-quality. However, the involvement of production workers in the basic maintenance interventions is subject to a
high degree of technical knowledge and continuous learning.
Strojní výroba patří mezi nejnáročnější výrobní postupy.
Složitost je dána především technologickou náročností,
ale také množstvím potřebných vstupních materiálů.
Stejně jako další výrobní oblasti ovlivnila i strojní
průmysl významným způsobem světová ekonomická
krize. V této souvislosti je v současné době kladen velký
důraz na ekonomickou stránku výrobních procesů.
Často dochází k aplikaci metod a postupů, které se
osvědčily v jiných oborech. Velká pozornost je
v současné době věnována především snižování nákladů
ve všech procesech. Výraznou nákladovou položkou je
u výrobních podniků především údržba. Současné
moderní systémy údržby vycházejí z konceptu štíhlé
výroby, jež byla původně používána ve velkosériové
výrobě.
Štíhlá výroba neznamená samoúčelné redukování
nákladů. Jde především o maximalizaci přidané hodnoty
pro zákazníka [1]. Zeštíhlování je cesta k tomu, aby
podnik vyráběl více, měl nižší režijní náklady,
efektivněji využíval své plochy a výrobní zdroje.
68
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Údržba
Maintenance
 oprava výměnou podstatných částí agregátu,
např. nádoby konvertoru (vyměněná nádoba se
pak opravuje v opravářské dílně; doba opravy se
tak významně zkrátí a tím i ztráty způsobené
výpadkem výroby)
Chce-li výrobní podnik eliminovat možné plýtvání v
rámci podnikových procesů, je nutné je především
správně identifikovat a měřit. V obecné rovině lze
chápat štíhlou výrobu jako filosofii, která usiluje o
zkrácení času přesunu materiálu nebo informací mezi
zákazníkem a dodavatelem, a to prostřednictvím
odstranění plýtvání v dodavatelském řetězci. Mezi
základní nástroje štíhlé výroby lze zařadit tyto techniky
a metody: TPM, Kanban, procesy kvality a
standardizovaných postupů, management toku hodnot.
Odstraňování všech neproduktivních časů zvyšuje
maximální disponibilní výrobní kapacitu všech zařízení.
Toho lze docílit pouze v podmínkách sofistikovaného
systému údržby výrobních prostředků. Jednou
z možností je využití systému totálně produktivní
údržby.
K rychlému stanovení stupně opotřebení strojů bez
předchozí
demontáže
slouží
tribodiagnostika.
Opotřebení strojních součástí je zde indikováno
rozsahem otěru kovů uvolňovaných do maziv. Vyšší
množství kovů obsažených v mazivech je známkou
opotřebení zařízení, které může znamenat potenciální
vznik poruchy. Tribotechnika zároveň odhaluje
problémy nedostatečného mazání. Ze zvýšeného obsahu
kovů v mazivech lze vyvodit závěry o stavu stroje a
odhadnout termíny oprav [4].
V rámci systému štíhlé výroby můžeme zařadit mezi
hlavní cíle především: zlepšení kvality, eliminaci ztrát,
zkrácení doby realizace výroby, snížení celkových
nákladů [2]. Ztráta znamená ve výrobním podniku
jakoukoli činnost, která vyžaduje čas, zdroje nebo
prostor, avšak nepřináší hodnotu výrobku nebo celému
výrobnímu procesu. Některé činnosti, jako jsou
například přemísťování materiálů v průběhu výroby,
jsou nezbytné, ale nepřidávají hodnotu. Celkové
náklady lze pak dělit na přímé a nepřímé, které souvisejí
s výrobou výrobku nebo s přípravou služby.
2. TPM – moderní systém údržby
TPM (Total Productive Maintenance) se orientuje na
zapojení všech pracovníků v dílně do aktivit, které
směřují k minimalizaci prostojů zařízení, neshod a
zmetků. Jedná se o překonání klasického dělení na
pracovníky, kteří na daném stroji pracují a kteří ho
opravují. Princip metody TPM vychází z toho, že
pracovník, který obsluhuje stroj, má šanci zachytit
nejdříve abnormality v jeho práci a odhalit případné
zdroje budoucích poruch [5].
1. Princip systémů údržby
Většina diagnostických a údržbářských činností se tedy
přenáší z klasických oddělení údržby přímo na výrobní
pracovníky a výrobní úseky. Tento proces je však
časově velmi náročný a vyžaduje neustálé vzdělávání a
rozvoj pracovníků.
Udržování můžeme definovat jako souhrn opatření
k zachování požadovaného stavu zařízení (různé
ošetřovací činnosti jako čištění, konzervování, mazání,
doplňování a výměna provozních hmot, dodatečné
nastavování, resp. seřizování, dohled, odstraňování
drobných závad). Je to každodenní péče o náležitý
technický stav výrobního zařízení, kterou provádějí
pracovníci výroby, kteří výrobní zařízení obsluhují [3].
Údržbu můžeme rozdělit do čtyř základních oblastí:
inspekce, opravy, zajišťování náhradních dílů pro
opravy a udržování. Inspekce představuje systematický
dohled nad zařízením, zejména se jedná o pravidelné
prohlídky, revize a kontroly s cílem předcházet
poruchám, získat přehled o stavu zařízení za účelem
určení potřeby a rozsahu údržbářských výkonů. Tuto
činnost provádějí pracovníci údržby. Opravy (běžné,
střední, generální) jsou opatření k opětnému vytvoření
požadovaného stavu (vlastní opravy, renovace jako
částečná obnova, modernizace a nové nastavení).
Provádějí je pracovníci údržby. Opravy lze provádět
různým způsobem, z hlediska rozsahu měněných dílů:
Chce-li podnik dosáhnout vysoké produktivity, musí být
přijato pravidlo tzv. komplexní produktivní údržby.
Toto pravidlo říká, že údržba musí, stejně jako hlavní
výrobní oblasti, maximálně přispívat ke zvyšování
produktivity. TMP je řada metod, kterými se zajišťuje,
že každé jednotlivé zařízení ve výrobním procesu je
vždy schopno provádět požadované úkoly, takže výroba
je minimálně přerušována. Je to komplexní, týmová a
nepřetržitá činnost, která zvyšuje efektivitu údržby
zařízení a zapojuje každého pracovníka.
Jednou z hlavních oblastí, kde je možné zvýšit
produktivitu výrobních zařízení, je eliminace všech
možných přerušení. Ve své podstatě se tradiční údržba
zabývá hlavně nevýrobními časy, kdy dochází
k opravám. Koncepce TPM je naopak orientována na
činnosti, které probíhají v průběhu nebo po skončení
výrobního procesu.
 výměnou poškozených součástek
 výměnou celých uzlů, modulů
 speciální způsoby oprav (např. generální oprava
vysoké pece, kdy souběžně s provozem pece se
poblíž staví nová nadzemní část pece a ta se po
sfoukání staré pece zasune na opravené základy;
přesouvá se až 5 000 t)
Koncepce TPM je základem pro efektivní zavedení
systémů štíhlé výroby. Odstraňování přerušení výroby a
minimalizace neproduktivních časů patří mezi sedm
základních zdrojů plýtvání, které štíhlá výroba sleduje.
Obecně lze mezi základní prvky koncepce TPM zařadit:
69
Údržba
Maintenance







Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
pomůckami a technickými úpravami zařízení. Koncepce
SMED se snaží především o:
Princip plánované údržby
Program autonomní péče o zařízení
Program preventivní a pro-aktivní údržby
Systém kontinuálního vzdělávání pracovníků
Program plánování pro nové zařízení a díly
Systém údržby a informační systém
Systém kontinuálního zvyšování celkové
efektivity zařízení





TPM jednoznačně přispívá k vyššímu výkonu výrobních
zařízení. Současně se také při optimalizovaném systému
údržby výrazně zvyšuje pohotovost výrobního zařízení.
Nezanedbatelnou výhodou je také výrazné snížení všech
neproduktivních časů. Využívání koncepce TPM, ale
klade vysoké nároky na neustálé vzdělávání a vysokou
kvalifikaci pracovníků, kteří přebírají většinu
odpovědnosti za základní údržbářské operace.
Odstraňování ztrát ve výrobě spojených s
přechody mezi výrobky
Změnu výroby na montážních linkách nebo
sítích montážních pracovišť
Zkracování rozsáhlých činností plánované
údržby bez ohledu na jejich frekvenci
Zkracování montážních procesů
Zkracování přípravy zakázek
Seřízení nemusí být čistě výrobní záležitostí. Můžeme je
obecně chápat jako soubor všech činností spojených
s přípravou a realizací určitého procesu. Můžeme sem
také zahrnout technickou nebo technologickou přípravu
výroby. Metoda SMED se zpravidla aplikuje ve
výrobních procesech, kde dochází ke vzniku úzkých
míst a velmi často je také součástí koncepce TPM [7].
Obecně lze říci, že systém redukce časů na seřízení je
aktuální všude tam, kde dochází k opakovanému
seřizování strojů v krátkých časových intervalech. Tyto
prostoje pak mohou znamenat významné ztráty výrobní
kapacity zařízení.
3. SMED - podpora moderních systémů
údržby
SMED (Single minute exchange of die) je technika,
která se zabývá zrychlením výměn nástrojů a
seřizováním. Vychází z toho, že často už první hrubá
analýza odhalí velké rezervy při seřizovacích
operacích [6]. Rychlé změny jsou systematickým
procesem minimalizace času přestavby pracoviště mezi
výrobou dvou po sobě následujících různých typů
výrobků. Zkracování časů na výměnu formy lisu,
přestavení výrobní linky nebo seřízení obráběcího stroje
se obyčejně realizuje na základě efektivnějšího řízení
práce. Celý postup vychází z důkladné analýzy. Seřízení
z několika hodin na několik minut se dosahuje postupně
změnou organizace přestavby, standardizací postupů
seřízení, tréninkem a v neposlední řadě speciálními
4. Analýza rizikových výrobních zařízení
Při nastavování systémů údržby je nutné mít přesnou
evidenci o aktuálním stavu výrobních zařízení. Toto se
často provádí formou analýzy rizikovosti. V rámci
realizované studie byla provedena tato analýza pro deset
strojních zařízení ve sledovaném průmyslovém podniku.
Pro tyto výrobní prostředky byly nejprve určeny časy
všech prostojů za určité období. Tab. 1 ukazuje
rozdělení těchto časů.
Tab. 1 Časy prostojů
Tab. 1 Downtimes
70
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Údržba
Maintenance
Všechny neproduktivní časy byly rozděleny do čtyř
základních kategorií: komplexní preventivní prohlídka,
základní preventivní prohlídka, opravy – poruchy,
servisní opravy. Tab. 1 ukazuje časy prostojů pro
všechny sledované stroje. Pro každé zařízení byla poté
určena celková doba všech prostojů a na základě těchto
hodnot byla zpracována Paretova analýza. Pro každé
zařízení byla stanovena hodnota prostojů v procentech a
také kumulativní součty (K.S.). Do skupiny A byla
zařazena tři výrobní zařízení, která se podílela na
60.7 % celkového času prostojů. Dalších sedm
sledovaných zařízení reprezentovalo 39.3 % prostojů,
zjištěných rovněž postupným součtem, a jejich
individuální hodnoty prostojů jsou několikanásobně
menší oproti ztrátovým časům u strojů ve skupině A.
Při analýze rizikovosti strojního zařízení jsou často
sledovány různé charakteristiky. V rámci realizované
studie byla všechna sledovaná strojní zařízení
posouzena z hlediska: pravděpodobnosti výskytu
poruchy, možné identifikace poruchy a potenciálního
důsledku poruchy.
V případě hodnocení pravděpodobnosti vzniku poruchy
byla zařízení klasifikována dle čtyřbodové stupnice, kdy
každému stupni odpovídal určitý bodový interval.
Přesnou metodiku hodnocení uvádí tab. 2.
Tab. 2 Hodnocení pravděpodobnosti poruchy
Tab. 2 Evaluation of the malfunction probability
U starších výrobních zařízení může ovšem často
docházet k tomu, že menší poruchy nejsou delší dobu
odhaleny. Systém hodnocení ukazuje tab. 3.
Dalším hodnotícím kritériem byla možná identifikace
poruchy. Moderní CNC obráběcí centra disponují
sofistikovanou signalizační technikou, které obsluhu
zařízení upozorní na většinu nestandardních stavů.
Potenciální poruchy nebo problémové stavy jsou tedy
zpravidla ihned identifikovány.
Tab. 3 Hodnocení identifikace poruchy
Tab. 3 Evaluation of the malfunction identification
Tab. 4 Vyhodnocení rizikovosti zařízení
Tab. 4 Risk assessment of the equipment
Tab. 5 Hodnocení důsledku poruchy
Tab. 5 Evaluation of the malfunction impact
Důležitým hodnotícím kritériem je také potenciální
důsledek poruchy výrobního zařízení, a to jak vzhledem
k obsluze stroje, tak k průběhu výrobního procesu.
V rámci realizované studie byl potenciální důsledek
poruchy
výrobního
zařízení
klasifikován
prostřednictvím tříbodové stupnice. Nejzávažnější
stupeň znamená, že porucha zásadním způsobem
ovlivňuje výrobu a bezpečnost práce.
Nejméně závažný stupeň může pak znamenat například
pouze ztrátu estetické funkce určité komponenty
výrobního zařízení. Přesný systém hodnocení ukazuje
tab. 5. Pro všechny sledované výrobní prostředky bylo
provedeno vyhodnocení na základně dostupných
záznamů o údržbě a opravách. U každého stroje byly
určeny hodnoty všech kritérií. Jednotlivá kritéria nemají
na celkovém hodnocení stejný podíl. V případě kritéria
– pravděpodobnost výskytu poruchy je hodnocení
prováděno v intervalu 0 – 100 bodů. Další dvě kritéria
jsou hodnoceny v intervalu 0 – 90 bodů. Toto je dáno
71
Údržba
Maintenance
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
mírně vyšší důležitostí jednoho z kritérií. Detailní
výsledné bodové hodnocení ukazuje tab. 4. Pro všechny
stroje byl poté určen celkový počet rizikových bodů.
konkurenceschopné. Proto je velmi vhodné přizpůsobit
činnost a charakter údržby provozovaným zařízením.
Zde je nutné určit základní priority a systém
údržbářských činností, což může být založeno na
výsledcích
analýzy
rizikovosti
zařízení.
Pro
nejrizikovější skupinu strojů je nutné aplikovat
pravidelnou preventivní údržbu vycházející z koncepce
TPM. Postupně je možné tento systém rozšiřovat i na
další zařízení, která jsou zařazena do méně rizikových
skupin. Pokud by byla preventivní údržba realizovaná
jen pracovníky údržby, bylo by to z dlouhodobého
hlediska vysoce nákladné. Toto je také jeden z důvodů,
proč zavádět a využívat systémy totálně produktivní
údržby.
Podle nich byla zařízení rozdělena do tří kategorií dle
následujícího bodového systému:
Skupina I. 0 – 80 bodů
Skupina II. 81 – 170 bobů
Skupina III. 171 – 280 bodů
Skupina I představuje nejméně rizikovou kategorii
výrobních zařízení. Maximální počet bodů pro
klasifikaci do této skupiny (80) je méně než jedna
třetina z celkového objemu rizikových bodů. Zařízení
v této skupině lze zařadit mezi bezproblémová, která
nevyžadují speciální pozornost. Nejvíce riziková
z hlediska nároků na údržbu jsou zařízení ze skupiny
III - stojanová bruska, soustruh hrotový, horizontální
vyvrtávačka. U těchto strojů dochází k negativnímu
vlivu všech sledovaných faktorů. Zařízení vykazují
vysoké počty poruch a nestandardních stavů. Jejich
identifikace je obtížná a důsledky mohou být zásadní.
Zde je nutné se zaměřit především na preventivní
zásahy a pravidelnost v údržbě. Důležitá je preventivní
činnost a základní diagnostika u pracovníků
obsluhujících zařízení. Právě v těchto případech je
efektivní využívat principy TPM. U nejrizikovějších
zařízení je vhodné realizovat základní činnosti údržby
po každé pracovní směně. Jednoznačně by měl být
nastaven systém provádění základních činností.
V případě poruchy je nutné všechny zásahy přesně
evidovat a realizovat preventivní opatření. V rámci
standardizace činností je nutné přesně nastavit pro
všechny činnosti údržby postupy a doby jejich trvání.
Preventivní údržba zařízení musí být také zohledněna
v rámci školení a vzdělávání pracovníků. Současně by
měl být pro tyto činnosti vymezen přesně definovaný
čas v rámci pracovní doby.
Vždy budou ovšem také existovat výrobní procesy, kde
vzhledem k složitosti zařízení a vysokým požadavkům
na odbornost oprav, nebude možné systém TPM
aplikovat. Klasickým příklad je údržba a provozování
sofistikovaných robotických systémů využívaných při
výrobě automobilů.
Ve většině výrobních procesů mohou obslužní
pracovníci u strojů provádět alespoň elementární
údržbářské činnosti, které zvýší životnost zařízení
(udržování čistoty, doplňování provozních kapalin,
identifikace abnormalit). Všechny tyto činnosti budou
pro podnik v dlouhodobém horizontu znamenat snížení
nákladů a odstraňování neproduktivních časů.
Aby organizace byla úspěšná, musí neustále porovnávat
ceny svých výrobků a služeb a své provozní náklady.
Jsou-li její ceny, nebo její provozní náklady příliš
vysoké, může ztratit podíl na trhu nebo zisky. Velkou
roli zde hraje efektivní a nákladově optimalizovaná
údržba výrobních prostředků, která zásadním způsobem
ovlivňuje cenu konečného produktu.
Poděkování
Práce vznikla za podpory specifického univerzitního
výzkumu Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy
České republiky č. SP2012/12.
Závěr
Efektivní systém údržby výrobních zařízení může
znamenat zásadní konkurenční výhodu v současných
náročných ekonomických podmínkách. Využití
koncepce TPM umožňuje snižovat náklady spojené
s údržbou výrobních prostředků, avšak klade vysoké
nároky na kvalifikaci a neustálé vzdělávání pracovníků.
Toto bývá však často limitováno vysokou fluktuací
výrobních pracovníků. Dostane-li se firma do
ekonomických problémů, dochází zpravidla nejčastěji
k snižování mzdových nákladů na úkor pracovníků
dělnických profesí. Toto ovšem výrazně znesnadňuje
proces kontinuálního rozvoje a vzdělávání pracovníků,
který je nutný pro využití systému totálně produktivní
údržby. V případě personálních změn je třeba zohlednit
také čas a prostředky, které jsou nutné pro případné
vyškolení nového zaměstnance.
Literatura
Současné ekonomické prostředí je dnes velmi nestabilní
a vyvíjí na výrobní organizace velký tlak. Výrobní
podniky musí přirozeně monitorovat své náklady
v aktuálním časovém horizontu, chtějí-li zůstat
[1]
TOMEK, G., VÁVROVÁ, V. Řízení výroby. Praha: Grada
Publishing, 2000.
[2]
TOMEK, G.; VÁVROVÁ, V. Řízení výroby a nákupu. Praha:
Grada Publishing, 2007.
[3]
PTÁČEK, S. Řízení výrobních procesů. Ostrava: VŠB – TU
Ostrava, 2003.
[4]
KOŠTURIAK, J., FROLÍK, Z. Štíhlý a inovativní podnik. Praha:
Alfa Publishing, 2006.
[5]
PERINIC, M., IKONNIC, P., MARICIC, M. Die casting
process assessment using single minute exchange of diees
(SMED) method. Metalurgija, 2009, Vol. 48, No. 3, pp. 199-202.
[6]
MANN, D. Hands on Systematic Innovation, Creax Press, 2003.
[7]
ŠKAPA, R. Reverzní logistika. Brno: Masarykova univerzita v
Brně, 2005.
Recenze: Ing. Jaroslav Bazala, Ph.D.
doc. Ing. Stanislav Ptáček, CSc.
72
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Údržba
Maintenance
Zásady zavádění technické diagnostiky ve válcovnách
Principles of Implementation of Technical Diagnostics in Rolling Mills
Ing. Jan Počta, CSc., CSM Ostrava
Pro potřeby objektivní a na obsluze nezávislé diagnostiky válcovacích stolic byl navržen automatizovaný
diagnostický systém ADS. Ten vychází z trojosého modelu stolice, jehož osy zaujímají směr hlavního pohonu, stavění
válců a pohybu provalku při válcování. Tomu též odpovídá dekompozice diagnostického systému do tří směrů,
jejichž orientace odpovídá oněm třem osám modelu válcovací stolice. Trojosý model diagnostického systému
ukazuje místa s největší pravděpodobností dožití strojních součástí, výskytu poruchy a v tomto důsledku snížení
spolehlivosti. Také znázorňuje nejvhodnější fyzikální principy, které se uplatní v diagnostice strojních součástí ve
všech třech osách. ADS je v režimu on-line spřažen se systémem řízení technologického procesu. Provozní data
snímaná v režimu on-line i off-line slouží pro budování zásobníku expertních dat.
High requirements to output of rolling mills and to cadence of rolling, as well as thermodynamically exposed
technologies and materials require reliable diagnostics, which is absolutely objective and independent on operators.
This requirements leads to an application of automatic diagnostic systems ADS in rolling mills with high technical
and design level. ADS is coupled to machinery equipment in on-line mode. This diagnostic system works in real time
and can be coupled to automatic control system of technological process by its superior computer. Information from
the diagnostic system serves to operator to making decisions of methods of control, decisions concerning
maintenance repairs and exchanges, as well as control and scheduling of the whole maintenance system. This
information provides a feedback that helps to the departments, such as for example design, research and
development departments, for their decisions about changes in machinery equipment, from partial adaptation of
design up to conceptual changes.
Most important machinery parts where diagnostic can bring high economical effects are defined, after long-term
monitoring of development trends in construction and in operation of rolling mills. Three axes model of rolling
stand was elaborated for this reason. Its axes are identical with the axes of the main drive, with direction of setting
up of roll gap and with direction of rolling, it means with material transfer. Segmentation of ADS into three
directions, with the same orientation as in the model of rolling stand, is made with the aim to find the connection
between both - construction of machinery equipment and diagnostic system. The three axes model of ADS shows
places with the highest probability of end of the lifetime, origin of defect and consequently with decrease of
reliability. ADS shows the most suitable physical principles that could be applied in all three axes. Diagnostics uses
computer testing system CAT. Information from this system serves for realization of all functions of maintenance,
incl. search of critical places, prevention, identification of genesis of defects. Operational data monitored on-line or
off-line serve for creation of the expert data base.
Stále vyšší požadavky na kvalitu finálních
strojírenských výrobků, ocelových konstrukcí a
technologických celků si vyžadují zvýšené nároky na
kvalitu hutního materiálu, rozměrovou a tvarovou
přesnost válcovaného materiálu v to počítaje.
V dodržování rozměrové a tvarové přesnosti
válcovaného materiálu, jak jsou tyto parametry
definovány v [1 až 3], spolu s dosažením dovolených
záporných rozměrových úchylek tkví základ pro
snižování materiálové náročnosti všech výrobních
odvětví navazujících na hutní výrobu. O těchto
parametrech
rozhoduje
kromě
dodržování
technologických předpisů a technologické kázně
především bezvadný stav výrobních agregátů.
válcovacích
tratí
a
na
kadenci
válcování,
termodynamicky náročné technologie a materiály
vyžadují spolehlivou diagnostiku, která je zcela
objektivní a nezávislá na obsluze. Tyto požadavky
vedou u válcoven s vysokou technickou a projekční
úrovní k nasazování diagnostických systémů, které jsou
se strojním zařízením spřaženy v režimu on-line. Tyto
diagnostické systémy pracují v reálném čase a mohou
být svým nadřazeným počítačem propojeny na
automatizovaný systém řízení technologického procesu
(ASŘTP). Základní funkcí diagnostického systému je
pravidelně podávat informace o provozním stavu
diagnostikovaných agregátů, případně predikovat jejich
stav. Informace diagnostických systémů dále slouží pro
rozhodování obsluhy o způsobu řízení, rozhodování
údržby o provádění oprav a výměn, řízení a plánování
celého systému údržby. Tvoří zpětnou vazbu
napomáhající předvýrobním složkám (konstrukci,
projekci, výzkumu a vývoji) při rozhodování o změnách
strojního zařízení v rozsahu od dílčího konstrukčního
přizpůsobení až po koncepční změny.
Snaha provozovatelů výrobních agregátů v dosažení co
nejvyšších výkonů ve výrobě musí být doprovázena
exaktní znalostí provozního stavu agregátů a
respektováním nároků z ní vycházejících. K tomu účelu
slouží technická diagnostika. Vysoké nároky na výkon
73
Údržba
Maintenance
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Vysoké nároky na prvotní spolehlivost jsou kladeny na
válcovny tlustých plechů. Ústředním agregátem těchto
válcoven jsou stolice kvarto, protože tato zařízení jsou
kromě ohřívacích pecí a odokujovačů první v pořadí
technologických operací vnášejících do hutních výrobků
patřičné vlastnosti, jako jsou geometrické, mechanické a
strukturní parametry, jakost povrchu, rozptyl
kvalitativních parametrů apod. Z toho důvodu jsou
válcovací stolice kvarto předmětem zájmu při výběru
objektů a principů technické diagnostiky.
b) Výrobní ukazatele
roční kapacita stolice: měrná produktivita na 1m2
zastavěné plochy
měrná produktivita na 1kg strojního zařízení
měrná produktivita na 1kW instalovaného příkonu
hlavního pohonu
hodinový výkon stolice: závisí na periodách
válcovacího cyklu, určuje požadavky na počet
válcovacích cyklů
deformační schopnost stolice: celkové maximální
prodloužení hotového vývalku
střední prodloužení provalku v jednom válcovacím
průchodu
Informace diagnostických systémů mají důležitou úlohu
v realizaci určitých funkcí pro zvýšení spolehlivosti.
Tyto systémy jsou v průmyslové praxi nasazovány
v takových oborech, kde k výrobě slouží rozsáhlé
technologické komplexy. Jak výrobci, tak provozovatelé
zařízení mají účast na zlepšení informačních systémů
spolehlivosti.
c) Ekonomické ukazatele
časové využití:
kalendářní čas, příp. nominální kalendářní čas
hrubý provozní čas
čistý provozní čas
výrobní náklady:
náklady na vsázku
zpracovací náklady
odbytové náklady
(U ekonomických ukazatelů je nutno mít na paměti,
že jejich hodnoty se vztahují k celé válcovně, závisí
na způsobu provozování a na jejich hodnotě se
válcovací stolice podílí v kontextu s vazbami na
ostatní výrobní agregáty válcovny.)
Spolehlivost
válcovacího
zařízení
jakožto
mechanického systému je posuzována jako komplexní
kategorie a je dána:
a) parciální spolehlivostí jednotlivých součástí; o
celkové spolehlivosti mechanického systému rozhoduje
součást s nejnižší spolehlivostí a nejkratší životností;
b) způsobem provozování a udržování mechanického
systému. pravidelnými a preventivními výměnami,
obnovou a údržbou součástí se zvláštním zaměřením na
součásti s nejnižší životností (např. nástroje, vodicí
plochy, obložení, tepelná ochrana a další); těmito
faktory je možné dosáhnout zvýšení životnosti
technologického celku i celkové spolehlivosti;
d) Kvalitativní ukazatele
garance rozměrové přesnosti vývalku
garance tvarové přesnosti vývalku
garance pevnostních, plastických a strukturních
vlastnosti válcovaného materiálu
c) genezí výroby součástí a dílů; tento faktor je
předmětem současných pokročilých systémů řízení
jakosti, ale v oboru strojního zařízení pro těžké provozy
si ještě vyžaduje mnoho práce.
Data ze všech čtyř uvedených skupin ukazatelů
spolehlivosti mohou být získána měřením v průběhu
jednotlivých válcovacích průchodů v režimu on-line
nebo mohou být odvozená ze sledování celého
technologického procesu v režimu off-line. V tomto
druhém případě tato data platí pro všechny další
válcovací průchody i další úběrové plány, jedná-li se o
stejný materiál.
Životnost součástí pracujících v režimu cyklického
namáhání je dána počtem vyčerpaných zátěžových
cyklů. O životnosti jednorázově namáhaných součástí
rozhoduje mezní hodnota fyzikálních parametrů, ke
kterým patří válcovací síla, krouticí moment, teplota,
teplotní gradient nebo stupeň deformace.
Po dlouholetém sledování vývojových trendů
v konstrukci i v provozování válcovacích stolic jsou
vytipovány nejdůležitější strojní uzly, u nichž může
diagnostika přinést výrazné ekonomické efekty. K tomu
byl vypracován trojosý model válcovací stolice
kvarto, který vychází z geometrické povahy tohoto
zařízení. Jeho osy jsou identické s osou hlavního
pohonu, směrem stavění válcovací mezery a směrem
válcování, čili pohybu válcovaného materiálu (obr. 1).
V rámci komplexního vývoje zařízení pro válcovny
tlustých plechů [4] byl navržen informační systém
spolehlivosti, který respektuje dodržení nejen
technických vlastností a parametrů zařízení, ale i jeho
chování v provozu z ekonomického a jakostního
hlediska. Vyhodnocení kriterií spolehlivosti je odvozeno
přímo z technologického procesu nebo projektovaných
parametrů válcovny (soulad provozního stavu
s projektovanými parametry):
Tomu též odpovídá dekompozice diagnostického
systému do tří směrů, jejichž orientace odpovídá oněm
třem osám modelu válcovací stolice [5, 6]. Trojosý
model diagnostického systému ukazuje místa
s největší pravděpodobností dožití strojních součástí,
výskytu poruchy a v tomto důsledku snížení
spolehlivosti (obr. 2 až 4):
a) Technické ukazatele nejdůležitějších částí stolice:
maximální měrné zatížení pracovních válců – měrný
válcovací tlak
maximální válcovací síla
maximální měrné zatížení hlavního pohonu – měrný
krouticí moment
maximální krouticí moment
74
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Údržba
Maintenance
Obr. 1 Trojosý model válcovací stolice kvarto
Fig. 1 Three axes model of four-high rolling mill
Obr. 2 Trojosý model ADS, směr hlavního pohonu. Schématický pohled na pracovní a opěrné válce ve válcovací stolici a na pohonovou
soustavu. Přerušovaná čára znázorňuje diagnostikovaná místa.
Fig. 2 Three axes model of ADS, orientation of the main drive. Schematic view at the work and back-up rolls in the rolling stand and at the
drive system. Broken lines represent places to be diagnosed.
Obr. 3
Trojosý model ADS, směr stavění válců. Schématický pohled na pracovní a opěrné válce ve válcovací stolici a na stavěcí zařízení.
Přerušovaná čára znázorňuje diagnostikovaná místa.
Fig. 3 Three axes model of ADS, orientation of set-up rolls. Schematic view at the work and back-up rolls in the rolling stand and at the set-up
rolls device. Broken lines represent places to be diagnosed.
75
Údržba
Maintenance
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Trojosý model ADS, směr válcování. Schématický pohled na válcovací stolici, pracovní válečky ve stolici a na válečky točnic.
Přerušovaná čára znázorňuje diagnostikovaná místa.
Fig. 4 Three axes model of ADS, orientation of rolling. Schematic view at the rolling stand, at the working rolls in the stand and at the turn
table rolls. Broken lines represent places to be diagnosed.
Obr. 4
a) v ose hlavního pohonu:
poháněcí vřetena s univerzální kloubovou hlavou
hlavní ložiska (valivá ložiska pracovních válců)
části soustrojí se projeví v porušení funkce jiné části
soustrojí.
Průsečíkem všech tří os v modelu válcovací stolice je
válcovací mezera mezi pracovními válci. Průsečíkem tří
os v modelu diagnostického systému je část provalku
nacházející se ve válcovací mezeře. Jak potvrzují
provozní zkušenosti ve válcovnách, vlivem zmíněných
tří druhů transformace se poruchy v každém případě
skutečně projeví ve snížení kvality vývalku: nedosažení
požadované struktury vývalku, mechanických hodnot
materiálu a zejména rozměrové a tvarové přesnosti, což
se projeví v nedosažení rovinnosti příčného profilu
plechu nebo v podélné vlnitosti. Např. drobné
geometrické úchylky v uložení hlavních motorů se
mohou přes celou pohonovou soustavu projevit
v nesprávném seřízení pracovních válců a v důsledku
toho v porušení tvarové přesnosti vývalku. Plechy jsou
válcovány s klínovitým příčným profilem a jejich
půdorys pak má šavlovitý tvar. Podobné je to u
stavěcího zařízení, jehož poruchy mohou mít za
následek nedodržení rozměrové přesnosti – žádané
tloušťky plechu.
b) ve směru stavění válců – válcovacího úběru:
šnekové soukolí pohonu stavěcího zařízení
stavěcí matice
systém mazání stavěcího zařízení
patní ložiska stavěcích šroubů
hydraulické válce
vybudování spodního opěrného válce
c) ve směru válcování – pohybu válcovaného materiálu:
ložiska pracovních stojanových válečků
systém centrálního mazání ložisek pracovních válců a
stojanových válečků
ložiska točnicových válečků
Trojosý model diagnostického systému byl navržen
z následujícího důvodu. Defekty strojního zařízení mají
tendenci transformace:
- do jiného místa z místa svého vzniku – příčiny; čili
prvotní porucha má za následek iniciaci celého
řetězce dalších poruch, z nichž porucha na nejslabším
článku soustrojí se projeví svým fatálním účinkem;
- do jiného času z času svého vzniku; měřitelné znaky
poruchy jsou v provozu zjišťovány se zpožděním, a to
podle
frekvence
časového
vzorkování
diagnostikované scény; čili soustrojí může fungovat
dlouhou dobu po vzniku prvotní poruchy, a to až do
doby, kdy se projeví porucha na nejslabším článku
soustrojí;
- do jiného fyzikálního principu, než jaký byl projev
prvotní poruchy; čili např. špatné seřízení v určité
Také kvalita povrchu a aktuální tvar pracovních válců,
které ohraničují válcovací mezeru, rozhodují o
vlastnostech vývalků. Ať tedy poruchy vzniknou
v jakémkoliv místě jakékoliv osy trojrozměrného
modelu válcovací stolice, jejich konečné důsledky se
negativně projeví vždy v kvalitě vývalku, protože v něm
se nachází průsečík všech tří os modelu stolice i modelu
diagnostického systému.
Kromě speciálního válcovacího zařízení je úsek stolice
tvořen součástmi všeobecného použití, jako jsou
převodovky, spojky, brzdy a další. Současně
s diagnostikou vytipovaných strojních uzlů je třeba
76
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Údržba
Maintenance
provádět i diagnostiku elektrické části pohonů, zejména
pak hlavního pohonu. Poruchy motorů bývají totiž
příčinou následných poruch válcovacího zařízení.
objektem pro termodiagnostiku. Podobné je to i v úseku
vodního odokujovače na začátku válcovací tratě.
Tribotechnické metody lze využít pro diagnostiku
mazacích systémů šnekového soukolí pohonu stavěcího
zařízení, stavěcích šroubů a matic, převodovky hlavního
pohonu, uložení poháněcích vřeten a všech
hydraulických systémů.
Na ekonomické efekty, které přináší diagnostika strojů a
zařízení, lze usuzovat z prostojů způsobených
poruchovými stavy některých z vyjmenovaných uzlů
válcovací tratě kvarto 3.5 na výrobu tlustých plechů u
nynějšího provozovatele EVRAZ VÍTKOVICE STEEL,
a.s. v době sledování provozních stavů [7]. Ze všech
prostojů celé tratě způsobily poruchy ložisek
stojanových válečků 5,4 %, ložisek točnicových válečků
8,5 %, hydraulických válců vyvažovacího zařízení 9,7
% a zařízení pro vybudování spodního opěrného válce
4,1 % zvýšených ještě o podíl prostojů způsobených
prodlužením výměny při opravě tohoto zařízení.
Automatizovaný diagnostický systém
Potřeba diagnostikování technologických procesů a
současně
strojního
zařízení
vyvolává
tvorbu
diagnostických systémů budovaných na základě
mikroprocesorové techniky. V takovém případě se
využívá počítačové podpory diagnostikování složitých
systémů (CAT – Computer Aided Testing). Činnost
CAT je tedy realizována v automatizovaném
diagnostickém systému ADS, který provádí postupné
testovací operace spočívající ve změření vybraných
diagnostických
parametrů
v reálných
nebo
simulovaných podmínkách. Po analýze testů ADS
stanoví technický stav diagnostikovaného objektu, příp.
predikuje jeho vývoj. Při projektování ADS je třeba
vycházet z toho, že válcovny jsou charakteristické
nespojitostí technologického procesu a nesrovnalostí
jednotlivých
technologických
cyklů
co
do
dosahovaných energetických, rychlostních, teplotních a
dalších parametrů. Proto je u nich vhodné za kriterium
podmiňující
dosažení
mezního
stavu
u
diagnostikovaného objektu volit zbytkový počet
technologických cyklů při průměrném dovoleném
zatížení.
Diagnostické metody
Princip
diagnostikování
je
u
jednotlivých
diagnostikovaných objektů volen podle vybraných
měřených parametrů. Výběr měřených parametrů musí
zase být volen tak, aby tyto parametry měly co největší
vypovídací schopnost o stavu zařízení. Podle druhu
měřených fyzikálních veličin se diagnostika dělí na
vibrodignostiku, akustickou diagnostiku, ultrazvukovou
diagnostiku, termodignostiku, dále na tribotechnickou,
tenzometrickou a šumovou diagnostiku, defektoskopii,
případně další druhy [8, 9, 10].
Vibrační metody lze uplatnit u diagnostiky ložisek
hlavního pohonu, šnekového soukolí pohonu stavěcího
zařízení, stavěcích matic, patních ložisek pod stavěcími
šrouby, ložisek stojanových a točnicových válečků.
ADS je vhodné budovat jako subsystém řídicího
systému válcovací tratě a to z důvodu zajištění plynulé
výroby s minimálními prostoji způsobenými poruchami
(obr. 5). ADS zpracovává data ze snímačů, která jsou
součástí periferie vnějšího okruhu ASŘTP, ze stabilně
instalovaných snímačů, které slouží pouze pro potřeby
diagnostikování
a
případně
též
z mobilních
diagnostických prostředků. Vybrané diagnostické
parametry zpracovává a vyhodnocuje v reálném čase
v režimu on-line. Jeho činnost je zároveň podporována
informacemi z diagnostikování vybraných parametrů
v režimu off-line, jako např. parametry zjištěné
tribotechnicky (obr. 6). Na vyšší úrovni v hierarchickém
členění řídicího a diagnostického systému se
zpracovávají expertní informace, které slouží
v počáteční fázi budování ADS k vypracování návrhů
na odstranění poruch, zefektivnění údržby, optimalizaci
skladování a přípravy náhradních dílů, plánování oprav
a dalších funkcí spojených s údržbou.
Akustická a ultrazvuková diagnostika se dá uplatnit u
univerzálních kloubových hlav na poháněcích vřetenech
nebo u stavěcích matic. Tuto metodu je možno použít
pro zjišťování stavu všech valivých ložisek a
hydropohonů.
Termické metody jsou vhodné pro diagnostiku ložisek.
V úseku válcovací stolice připadají v úvahu ložiska
pracovních válců, stojanových a točnicových válečků.
V souvislosti s aplikací řízeného válcování s cílem
dokončení
posledních
úběrů
při
snížených
doválcovacích teplotách jsou silně tepelně namáhány
čekací sekce válečkových dopravníků před i za stolicí,
příp. na obchvatném valníku, pokud je jím válcovací
úsek vybaven, kde rozvalky čekají na pokles teploty až
na úroveň doválcovacích hodnot. Jejich cyklický pohyb
v těchto úsecích nezabrání tepelnému namáhání valníku,
takže i ložiska válečků v dopravníku jsou vhodným
77
Údržba
Maintenance
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Obr. 5 Vazba ADS s řídicím systémem
Fig. 5 Relation of ADS and control system
Obr. 6 On-line diagnostika podporovaná režimem off-line a tvorba zásobníku expertních dat
Fig. 6 On-line diagnostics aided by an off-line mode and creation of the expert data base
78
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Údržba
Maintenance
Expertní systém je z hlediska toku informací postavený
na nejvyšší úrovni. Může být využíván pro řešení
kritických provozních stavů, nalezení původu poruch a
predikci poruch a prostojů. Tím plní svou důležitou
úlohu v podpoře poruchové, preventivní i prediktivní
údržby definované v [11 až 15]. Dále slouží k
identifikaci historie poruch, analýze jejich příčin a k
opatření proti jejich výskytu, ke zlepšení válcovací
strategie a k návrhům pro zlepšení účinnosti údržby.
Poslední jmenovaná funkce – identifikace historie
poruchy a využití těchto informací ke zlepšování v
předvýrobních složkách podílejících se na výrobě
strojního zařízení (projekce, konstrukce, výzkum,
vývoj) – je důležitou podpůrnou úlohou ADS v
proaktivní údržbě [12]. Prostřednictvím ADS tak může
údržba pracovat nejen v operativních úlohách, do
kterých jako jediných je mnohdy v podnikové praxi
nesprávně orientovaná, ale také v inovacích, tedy v
úlohách, jejichž řešení probíhá s dlouhodobým
předstihem před plánovaným cílem.
s automatizovaným systémem řízení technologického
procesu ASŘTP.
Literatura
[1] POČTA, J. PETR, J., PLUCNARA, S. Tvar příčného profilu
plechu při automatickém válcování na trati kvarto 3,5. Hutnické
listy, 1981, roč. XXXVI, č. 1, s. 13-19
[2] POČTA, J. Hodnocení tvarové přesnosti plechů a pásů. Hutnické
listy, 1983, roč. XXXVIII, č. 9, s. 626-633
[3] POČTA, J. Rozměrová a tvarová přesnost plochých vývalků. In.:
Ocelové pásy´96, Mezinárodní konference Společnosti ocelové
pásy, Opava, 1996
[4] POČTA, J. aj. Inovace vybraných zařízení válcoven tlustých
plechů kvarto. [průběžná zpráva oborového výzkumného úkolu
K 33-123-005], Ostrava: VÍTKOVICE, 1982
[5] POČTA, J. Technical Diagnostics as a Way to Increase the
Reliability of Rolling Mills. In: 4th International DAAAM
Symposium, VUT Brno, 1993
[6] POČTA, J. Effects of Technical Diagnostics in Quality and
Ekonomy of Production. In: ASRTP´94, 11th International
Konference on Process Kontrol and Simulation, Session A-1,
September 19-20, 1994, Košice-Zlatá Idka, Slovak Republic
ADS má decentralizovanou strukturu, což zvyšuje jeho
odolnost vůči vlastním poruchám. Modulární struktura [7] POČTA, J. Diskusní příspěvek k článku „Údržba jako potenciální
zdroj snižování nákladů výrobních organizací“ autorů Besta, P.,
systému umožňuje jeho další postupné rozšiřování a
Lampa, M., Janovská, K. Hutnické listy, 2012, roč. LXV, s. 68doplňování technickým i programovým vybavením,
72, ISSN0018-8069
jakož i rozšiřování jeho působnosti za hranice úseku
[8] JANOUŠEK, I. aj. Technická diagnostika. Praha: SNTL, 1988,
válcovací stolice. Je napojen na ASŘTP a přímo na
432 s.
technologický proces i strojní zařízení. ADS poskytuje
WOLF, P., SMUTNÝ, L. Technická diagnostika výrobních
zpětnou vazbu pro údržbu. Poskytuje též zpětnovazebné [9] agregátů
ve válcovnách. In: Automatizace v hutnictví, Ostrava:
informace předvýrobním složkám. Monitorování a
Dům techniky Ostrava, 1986
vyhodnocování provozního stavu zařízení a zároveň
[10] POČTA, J., WOLF, P. Technická diagnostika válcovacího
predikce vývoje jeho stavu by bylo při vazbě
zařízení. Strojírenství, 1988, č. 2, s. 83-86
diagnostického systému na strojní zařízení v režimu offline nedostatečné. Základní podmínkou pro práci [11] PTÁČEK, S. Řízení výrobních procesů (skriptum), VŠB-TU
Ostrava, 2004
systému v reálném čase je jeho vazba na proces i
zařízení v režimu on-line, přičemž režim off-line může [12] POČTA, J. Řízení výrobních procesů. Učební text pro VŠB-TU
Ostrava. [on-line] c2012 [cit. 2012-09-04], dostupný na URL‹
zajišťovat některé doprovodné a kontrolní funkce.
www.personal.vsb.cz/cz/text.php›. ISBN 978-80-248-2589-2
Závěr
[13] PAGE, A., ISENHOUR, S. Čím více produktivní údržby, tím
lépe. Řízení & údržba průmyslového podniku, 2009, roč. II, č. 3,
s. 50-52
Technická úroveň strojního zařízení válcoven dnes [14] VALENT, O. Komplexní řešení preventivní, autonomní,
dosahuje vysokého stupně. Další její zvýšení lze
prediktivní a proaktivní údržby. Řízení & údržba průmyslového
spatřovat zejména ve výbavě technicky vyspělými
podniku, 2010, roč. III, č. 2, s. 38-39
subdodávkami, mezi něž se řadí diagnostické systémy. [15] VALENT, O. Jak volit správnou cestu k úspěšnému programu
V oboru diagnostiky byla již vyvinuta řada metod, u
prediktivní údržby. Řízení & údržba průmyslového podniku, 2011,
roč. IV, č. 4, s. 42-45
nichž byl zde v této práci proveden výběr podle jejich
vhodnosti k použití ve válcovnách. Výběr metod byl
Recenze: doc. Ing. Milan Heger, CSc.
proveden
s cílem
budování
automatizovaného
prof. Ing. Jiří Tůma, CSc.
diagnostického systému ADS, jeho napojení na strojní
zařízení v režimu on-line a zároveň jeho spřažení
79
Ekonomika, organizace, řízení
Economy, Organization, Management
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
ekonomika,
organizace, řízení
Hodnocení dodavatelů ve zpracovatelském řetězci na bázi fuzzy logiky
Evaluation of Suppliers in the Processing Chain Based on Fuzzy Logic
Ing. Jan Strejček, MBA, QSI s.r.o., Brno
Článek popisuje vývoj dodavatelsko-odběratelských vztahů a možnost využití matematického modelu v hodnocení
dodavatelů. Systémy hodnocení a výběru dodavatelů patří ke standardně vykonávaným činnostem ve většině
organizací. Zvláště firmy spjaté s automobilovým průmyslem přikládají tomuto hodnocení prvořadý význam.
Organizace by měla sledovat a vyhodnocovat způsobilost dodavatelů na základě kritérií, které považuje pro svoji
činnost za určující. Těmi mohou být cena, termíny, plnění kvalitativních požadavků, certifikace, poznatky z vlastních
auditů apod. Hodnocení dodavatelů může probíhat mnoha způsoby. Jednou z metod, které se dají použít při výběru
dodavatelů a také následném hodnocení, je tzv. fuzzy model.
This paper describes the development of supplier-customer relationships and the ability to use mathematical models
in the supplier evaluation. Evaluation and selection of suppliers is one of the activities carried out in a standard
manner in most organizations. In particular companies associated with the automotive industry give importance to
this rating. The organization should monitor and evaluate suppliers based on criteria considered for its activity as
important. These may be the price, terms, meeting quality requirements, certification, performance of its own audits
of suppliers, etc. Evaluation can be done in many ways. One of the methods that can be used for selection of
suppliers is the fuzzy model.
Using fuzzy logic in supplier-customer relationships may provide a tool for conversion of quantitative values to
qualitative measurement. Methods of fuzzy logic can be applied to different processes in the supply chain, and they
can help in the management of business processes and help suppliers to adapt to changing conditions throughout
the supply chain. In terms of new supplies, selection of supplier is considered to be one of the critical factors for the
entire functioning of the entire supply chain. It is clear that the factors like price, guarantees and payment terms of
invoices are some of the determining factors for the basic selection of suppliers. Subsequent evaluation of repeated
deliveries already takes into account the quality, flexibility, quantity and delivery date.
One of the major advantages of fuzzy model is its potential to support and improve the decision-making process of
the customer for different conditions. Fuzzy decision model enhances the ability of the customer.
The aim of this approach is to highlight the possibility of creating an expert system that could fulfil the role of
counsellor for solving the problems with use of the composition of the knowledge base and application of the
knowledge and experience of experts in this field. Given that the proposed procedures also enable data archiving
and they can be used for long-term monitoring of supplier-customer relations.
taková konkurence, takže tato metoda byla proveditelná,
pokud nedošlo k příliš mnoha neúspěchům [1].
Postupem času, jak se konkurence zvyšovala, tak začaly
nabývat na významu kvalitní dodavatelsko-odběratelské
vztahy. Avšak i v následujícím období zůstala většina
firem orientována spíše na odbyt a kladla důraz
převážně na finanční efekt, než na uplatňování
1. Současný stav dodavatelskoodběratelských vztahů
V 50. letech 21. století bylo mnoho západních firem z
větší části orientováno na odbyt. Cílem bylo vyrábět
zboží a umístit ho na trhu a následně prodat bez úvah
tržních podmínek. V tomto období nebyla na trhu
80
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Ekonomika, organizace, řízení
Economy, Organization, Management
dlouhodobé strategie jak v oblasti dodavatelů, tak i v
oblasti marketingu.Až teprve v 70. letech se objevilo
mnoho nových podniků, které začaly cíleně budovat a
hodnotit své dodavatele s cílem získat konkurenční
výhodu a být pružnější a přizpůsobivější na trhu.
Dřívější filozofie nákupu byla charakterizována:
 Dodavatel byl protivník, ke kterému bylo třeba mít
nedůvěru a tvrdě s ním bojovat o ceny.
 Co možná největší počet dodavatelů byl zárukou
konkurenceschopných cen a nabízel dostatek
možností výměny. Zadání stejného dílu více
dodavatelům bylo běžnou metodou minimalizace
rizika.
 Kvalitu měl zajistit dodavatel, bližší specifikace
v mnoha případech chyběla, odběratel měl
rozvinutou vstupní kontrolu.
 Souhlas k dodávce následoval většinou po ukončení
konstrukce výrobku a předání jeho výkresů do
výroby.
1.1 Dodavatelsko-odběratelský řetězec
Dodavatelsko-odběratelský řetězec je definován jako
souhrn vazeb odběratelů a dodavatelů, které podnik
využívá od koupě vstupů, přes produkci výrobků až po
jejich distribuci svým zákazníkům. Tyto vztahy, které
jsou navzájem propletené, zahrnují všechny činnosti
spojené s tokem a transformací zboží, od vstupních
surovin přes výrobu až ke koncovému zákazníkovi [2].
Ten, kdo potřebuje určitý produkt nebo službu, je
obvykle zákazník; ten, kdo je dodává, je dodavatel.
Základní vlastností dodávaných hodnot (obvykle
produktu), je kvalita, která charakterizuje, zda má
nositel dodávaných hodnot schopnost plnit potřebu
zákazníka [2].
V současné době se aplikují moderní metody
dodavatelsko-odběratelských vztahů, kdy konstrukční
díly jsou v mnoha případech vyvíjeny společně
s předpokládaným dodavatelem, součástí předávaných
specifikací jsou i požadavky na kvalitu, zákazník
poskytuje dodavateli v případě potřeby odbornou
podporu. V tomto vztahu již dochází k interakci mezi
dvěma systémy, k jejich vzájemnému působení a
ovlivňování [2]. V mnoha případech již odběratel řídí
procesy dodavatele a ovlivňuje velkou část výrobního
procesu.
Schéma na obr. 1 obsahuje přehled základních vztahů,
které probíhají mezi dodavatelem a jeho odběratelem i
základní aktivity obou stran.
2. Použití fuzzy modelu v řízení
Systémy hodnocení a výběru dodavatelů patří ke
standardně vykonávaným činnostem ve většině
organizací.
Zvláště firmy spjaté s automobilovým
průmyslem přikládají tomuto hodnocení prvořadý
význam. Organizace by měla sledovat a vyhodnocovat
způsobilost dodavatelů na základě kritérií, které
považuje pro svoji činnost za určující. Těmi mohou být
cena, termíny, plnění kvalitativních požadavků,
certifikace, poznatky z vlastních auditů apod.[2].
Hodnocení dodavatelů může probíhat mnoha způsoby.
Jednou z metod, které se dají použít při výběru
dodavatelů a také následném hodnocení) je tzv. fuzzy
model [5, 6].
Obr. 1 Dodavatelsko-odběratelský vztah [2]
Fig. 1 Supplier-customer relationship [2]
Z pohledu kvality je dodavatelsko-odběratelským
vztahem vztah mezi dodavatelem a odběratelem. O
tomto vztahu se hovoří nejen, jedná-li se o různé
organizace, ale ve všech situacích, kdy jeden subjekt
předává svůj produkt druhému subjektu pro jeho
potřebu. Každý produkt má jakožto výsledek činností
své interní a externí zákazníky [3].
S rozvojem techniky a matematiky je také spojena snaha
o popis nepřesných, vágních pojmů. Existují dva
základní přístupy k nepřesnosti. První vychází
z nepřesnosti měření, náhodného výběru z většího
celku, atd. Tato nepřesnost (vágnost) není vázána na
subjekt (který například provádí měření). Touto oblastí
se zabývá teorie pravděpodobnosti a statistiky. Dále je
zde nepřesnost – vágnost, která je subjektem
ovlivňována. Například pojem „starý člověk“ chápe
jinak dítě a jinak dospělý. V některých modelech a také
při rozhodování se může takový vágní pojem
vyskytnout. Vzniká požadavek pro jeho přesnější popis.
Zkoušely se různé prostředky – nejasné množiny, hrubé
množiny, vícehodnotová logika atd. V poslední době se
jako základní prostředek pro modelování vágních pojmů
využívají fuzzy množiny. První práce o fuzzy
množinách byla publikována v roce 1965.Zpočátku byla
práce přijímána s nedůvěrou, ale později fuzzy množiny
1.2 Vztah mezi dodavatelem a odběratelem
Vztahy mezi zákazníky a dodavateli jsou stejně staré
jako sám obchod. U moderních, technicky vysoce
pokročilých výrobků vyžadují tyto vztahy metodickou
podporu, která dává zákazníkům záruku, že obdrží
výrobek podle svých představ, ačkoli se o tom hned po
jeho obdržení nejsou schopni přesvědčit. Neustále
rostoucí podíl dodávaných dílů v konečných produktech
vyvolává nutnost účinného zabezpečování kvality
dodávek [4].
81
Ekonomika, organizace, řízení
Economy, Organization, Management
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
s jejich stupni příslušnosti umožnily v mnohých
oblastech získat výsledky, jež se shodovaly s realitou.
Právě dobře fungující aplikace fuzzy množin – Fuzzy
Inference System (dříve nazýván fuzzy regulátor)
přispěly k rozvoji využití fuzzy množin pro popis a
používání vágních výrazů.
odběratelem z pohledu nákupu, byla zvolena následující
vstupní kritéria:
1. Cena – pro většinu zákazníků a odběratelů je
cena hlavním hodnotícím kritériem.
Ačkoliv je fuzzy teorie využívána převážně ve fázi
řízení a v aplikaci v automatizaci, snahou této části je
aplikovat fuzzy regulaci a fuzzy modelování na vztah
mezi dodavatelem a odběratelem. V obou případech, jak
v automatizaci, tak i dodavatelsko-odběratelských
vztazích se setkáváme s obecným jevem, který můžeme
nazvat neurčitostí [7].
2.
Splatnost faktur – tento parametr má významný
vliv na cash-flow podniku a v případě investic
či sériové výroby je důležitým faktorem.
3.
Záruky – tento parametr je důležitý, zvláště u
výrobců, kteří kompletují a dodávají sestavy či
zařízení. Tito přenášejí požadavky svých
zákazníků na své dodavatele.
Pro cenu, splatnost faktur a záruku volíme příslušné
atributy (hodnoty vstupní jazykové proměnné). Tyto
atributy jsou popsány fuzzy množinou.
2.1 Fuzzy modelování
Pro vyhodnocení dodavatelsko-odběratelského vztahu a
jeho vlivu na opakovatelnost dodávek byl použit fuzzy
model, který v sobě zahrnuje i modul Fuzzytoolbox.
Pomocí tohoto modulu byly testovány nákupní
podmínky u nových a následně opakovaných dodávek,
které umožňují následně definovat podmínky pro přijetí
či nepřijetí zakázky a tedy i uzavření win-win vztahu.
Kvalita u nových dodávek není hodnocena záměrně,
protože její vliv se projeví až u opakovaných dodávek či
služeb.
Výchozí obrazovka v programu MATLAB umožňuje
definování základních podmínek a umožňuje také
přidávání, odebírání a pojmenování vstupů a výstupů.
V našem případě jsou tedy kritéria cena, splatnost a
záruka definovány jako vstupní proměnné a ohodnocení
jejich vazeb je výstupní proměnnou.
2.1.1 Nákup nového produktu či služby
Pro vyhodnocení základního vztahu mezi dodavatelem a
Obr.2 Výchozí obrazovka programu MATLAB
Fig. 2 Initial screen of the MATLAB program
Na obr. 3 je znázorněn výstup jazykové proměnné, která
popisuje ohodnocení výsledku, tedy kdy bude
kombinace podmínek přijatelná či nepřijatelná, tedy kdy
může dojít k uzavření kontraktu a kdy ne. Výstup ze
systému MATLAB je uveden v rozmezí (0; 1).
82
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Ekonomika, organizace, řízení
Economy, Organization, Management
Obr. 3 Ohodnocení výsledku
Fig. 3 Evaluation of results
Pro funkci FIS (Fuzzy Inference System) je potřeba
definovat pravidla, která spojí vstupy s výstupy.
V prostředí MATLAB – Fuzzy Toolbox lze pravidla
zadat pomocí obrazovky „Rule Editor“. Tato pravidla je
nutné definovat a vybrat pomocí operátorů (IF, THAN).
Každé pravidlo je následně ohodnoceno váhou, která
popisuje, jaký vliv má každé pravidlo na výsledné
hodnocení.V našem případě mají všechna pravidla váhu
1.
Obr. 4 Rule Editor
Fig. 4 Rule Editor
Uvedená pravidla definují vztah mezi třemi vstupními
atributy a určují, kdy bude výsledné hodnocení výsledku
přijatelné – tedy 1. Všechna ostatní pravidla mají za
výsledek nepřijetí výsledku.
všechna aplikovaná pravidla a jejich vstupní hodnoty
s výsledkem hodnocení. Jednotlivé situace/varianty je
možno zadávat buď přímo do „okénka“ Input nebo
porovnáním svislých přímek po jednotlivých pravidlech.
V pravé části obr. 5 je vidět ohodnocení výsledku, tedy
kombinace všech tří atributů.
Pro následnou analýzu výstupů můžeme použít
v prostředí MATLAB tzv. Rule Viewer, kde je vidět
83
Ekonomika, organizace, řízení
Economy, Organization, Management
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Obr. 5 Rule Viewer
Fig. 5 Rule Viewer
Po přenesení těchto tří příkladů do tabulky, získáme výsledek v tab. 1.
Tab. 1 Ohodnocení výsledku
Tab. 1 Evaluation of results
Atribut
Cena
Ohodnocení
Záruka
Splatnost
5.66
Vysoká
7.59
10 dní a méně
5.64
4-6let
0,0383
Nepřijmout
1.81
Přijatelná
67.5
60 dní a více
4.55
4-6 let
0,961
Přijmout
6.27
Vysoká
38
30-40 dní
1.08
1-2 roky
0,528
ano/ne
Z tab. 1 je zřejmé, že krajní varianty pro ohodnocení
výsledku jsou zřejmé a jasně definují a podporují
rozhodnutí, zda přijmout či nepřijmout kontrakt. U
ohodnocení 0,528 je již na uživateli, zda rozhodnutí
přijme či ne.
Na obr. 6 je znázorněna závislost kritéria Ohodnocení
na Ceně a Splatnosti. Tyto grafy tzv. Surface Viewer
umožňují zobrazit hodnocení výstupu na dvou
zvolených vstupních proměnných za pomoci tříosého
prostorového grafu.
Obr. 6 Prostorový graf (cena, splatnost)
Fig. 6 3D Diagram (price, maturity)
84
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ISSN 0018-8069
Ekonomika, organizace, řízení
Economy, Organization, Management
Pro konečné rozhodování nám plně postačí tento
prostorový graf, kde podle nabídek dodavatelů (cena,
splatnost a záruky) můžeme velmi jednoduše najít
hodnotu výsledného ohodnocení, které nám slouží jako
podpůrný nástroj pro konečné rozhodnutí.
zákazníka. Cílem tohoto přístupu je upozornit na
možnost vytvoření expertního systému, který by mohl
plnit roli poradce pro řešený problém na základě složení
báze znalostí a uplatňovat znalosti a zkušenosti
odborníků z této oblasti. Vzhledem k tomu, že
navrhované postupy umožňují také archivaci dat,
mohou být použity k dlouhodobému sledování
dodavatelsko-odběratelských vztahů.
Závěr
Využití fuzzy modelu v oblasti nákupu jak od nových
dodavatelů, tak i v případě nových dodávek je pouze
jednou z možností, jak fuzzy model aplikovat. Tento
matematický model může být aplikován na další
procesy v organizacích s cílem vytvořit znalostní bázi
zkušeností a informací.
Literatura
[1] MOSS, R. Průmyslový marketing a strategie kontrahování.
Vydáno vlastním nákladem, 1990.
[2] JANEČEK, Z. Jakost – potřeba moderního člověka. Praha:
Národní informační středisko pro podporu kvality. 2004. 106 s.
ISBN 80-02-01687-4
Použití fuzzy logiky v dodavatelsko-odběratelském
vztahu může poskytnout prostředky pro převedení
kvantitativních hodnot na kvalitativní měření. Metody
fuzzy logiky mohou být aplikovány na různé procesy
v dodavatelském řetězci, mohou pomoci při řízení
firemních procesů a pomohou dodavateli přizpůsobit se
měnícím se podmínkám v celém dodavatelském řetězci.
Z pohledu nových dodávek je výběr dodavatele
považován za jeden z kritických faktorů pro fungování
celého dodavatelského řetězce. Je jednoznačné, že
faktory ceny, záruk a splatnosti faktur jsou jedním
z určujících kritérií pro základní výběr dodavatelů.
Následné hodnocení opakovaných dodávek již
zohledňuje kvalitu, flexibilitu, množství a dodací
termín.
[3] VEBER, J. a kol. Řízení kvality a ochrana spotřebitele. Praha:
Grada Publishing, 2002. 164 s. ISBN 80-247-0194-4
Jednou z hlavních výhod fuzzy modelu je podpořit a
zlepšit rozhodovací proces zákazníka pro různé
podmínky. Fuzzy model zvyšuje rozhodovací schopnost
[7] ZADEH, L. A. The Concept of a Linguistic Variable and its
Application to Approximate Reasoning , New York:American
Elsevier Publishing Company, 1973.
[4] FREHR, H. Total Quality Management. 1.vyd. Brno: UNIS
Publishing, 1995, 258 s. ISBN 3-446-17135-5
[5] KUMAR, S. Modeling For Supplier Selection through Fuzzy
Logic. International Journal of Scientific and Engineering
Research, August 2011, issue 8, [online] [cit.2012-04-15]
Dostupný z WWW:
<http://www.ijser.org/researchpaper%5CModeling-For-SupplierSelection-through-Fuzzy-Logic.pdf> ISSN 2229-5518
[6] AMER, Y.; Luong, L.; Lee, S.; Ashraf, M. Optimizing order
fulfillmen using design for six sigma and fuzzy logic,
International Journal of Management Science and Engineering
Management. January 2008, vol.3, no 2, pp 83-99 [online]
[cit.2012-04-16] Dostupný z WWW:
<http://www.ijmsem.org/OnlineJournal.do/?61.html>ISSN 17509653
Recenze: doc. Ing. Lenort, Ph.D.
doc. Ing. Martin Straka, Ph.D., Ing.- Paed. IGIP
____________________________________________________________________________________________________________________
České firmy z pětiny ovládají cizinci, převládají Rusové a Ukrajinci
e15.cz, čap
17.9.2012
Statutární orgány českých firem z pětiny ovládají cizinci, nejčastěji jde o Rusy či Ukrajince. Vyplývá to z
analýzy poradenské společnosti D&B. Ke konci června letošního roku bylo v ČR registrováno celkem 366
500 firem, z toho 6,8 % akciových společností a 93,2 % společností s ručením omezeným.
Ve statutárních orgánech společností, v představenstvu, dozorčí radě nebo na pozici jednatele, D&B
eviduje celkem 460 tisíc fyzických osob, 371 tisíc (81 %) tvoří obyvatelé ČR a téměř 87 tisíc (19 %)
představují cizí státní příslušníci s trvalým bydlištěm registrovaným mimo ČR.
Mezi cizinci jednoznačně dominují Ukrajinci (30 %) a Rusové (23 %), s velkým odstupem následují
Slováci (9 %) a Němci (7 %). „Souvisí to hlavně s rozmachem malého a středního podnikání těchto
národností v ČR, zejména v oblasti obchodu, služeb a stavebnictví,“ uvedla ředitelka D&B pro Čechy a
Slovensko Alena Seoud.
V první pětadvacítce se mezi národnostmi z bývalého sovětského bloku mezi statutáry tuzemských
společností ještě dále objevují Uzbekistánci, Arméni a Ázerbájdžánci.
SB
85
Zprávy HŽ, a.s.
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
hutní výroba v ČR a SR
_____________________________________________________________________________________________
Meziroční porovnání měsíčních a postupných hutních výrob roku 2011 a 2012
Výroba *)
Výroba
Index
červen červenecleden-červenec
červen
2012
2012
2012
2011
2012/11
tis.t
tis.t
%
KOKS
CELKEM
284,41
286,09
1 994,37
z toho (HŽ) ČR
153,39
150,70
1 067,68
(HŽ) SR
131,02
135,40
926,69
AGLOMERÁT
CELKEM
666,49
711,87
4 755,57
z toho ČR
434,59
431,07
3 001,67
SR
231,90
280,80
1 753,90
SUROVÉ ŽELEZO
CELKEM
651,02
658,98
4 583,62
z toho ČR
348,06
334,40
2 398,17
SR
302,97
324,58
2 185,45
SUROVÁ OCEL
CELKEM
800,84
821,60
5 872,47
z toho ČR
430,18
415,44
3 158,56
SR
370,66
406,17
2 713,91
KONTISLITKY
CELKEM
763,54
786,70
5 582,56
z toho ČR
393,88
381,54
2 875,65
SR
369,66
405,17
2 706,91
BLOKOVNY
CELKEM
49,73
51,95
332,61
z toho ČR
49,73
51,95
332,61
SR
0,00
0,00
0,00
VÁLCOVANÝ MATERIÁL
CELKEM
752,86
731,63
5 252,66
z toho ČR
398,41
388,82
2 884,08
SR
354,46
342,82
2 368,58
TRUBKY
CELKEM
66,26
68,08
472,95
z toho ČR
45,54
45,49
320,27
SR
20,72
22,60
152,68
TAŽENÁ, LOUPANÁ, BROUŠENÁ OCEL
CELKEM= (HŽ)ČR 14,55
12,79
102,89
STUDENÁ PÁSKA KLASICKÁ
CELKEM= (HŽ)ČR
2,49
2,34
18,23
POZNÁMKA: *) Za poslední měsíc jsou údaje předběžné
Zpracoval: Hutnictví železa, a.s. - ing. Vala
Výroba
Index
červenec
2011
2012/11
tis.t
%
Výroba
Index
leden-červenec
2011
2012/11
tis.t
%
282,77
150,29
132,48
100,58
102,06
98,90
303,53
168,65
134,88
94,26
89,36
100,38
2 007,21
1 065,58
941,63
99,36
100,20
98,41
705,43
452,43
253,00
94,48
96,06
91,66
692,40
475,50
216,90
102,81
90,66
129,46
4 538,30
2 950,90
1 587,40
104,79
101,72
110,49
647,22
356,88
290,34
100,59
97,53
104,35
636,22
357,46
278,76
103,58
93,55
116,44
4 520,58
2 481,26
2 039,32
101,39
96,65
107,17
846,25
480,36
365,89
94,63
89,55
101,30
831,11
483,76
347,35
98,86
85,88
116,93
5 928,53
3 355,32
2 573,21
99,05
94,14
105,47
793,72
428,88
364,84
96,20
91,84
101,32
784,52
438,22
346,30
100,28
87,07
117,00
5 572,36
3 006,50
2 565,86
100,18
95,65
105,50
50,38
50,38
0,00
98,71
98,71
0,00
52,37
52,37
0,00
99,21
99,21
0,00
351,91
351,91
0,00
94,52
94,52
0,00
727,26
425,16
302,10
103,52
93,71
117,33
718,66
408,58
310,09
101,80
95,16
110,56
5 232,81
3 033,39
2 199,43
100,38
95,08
107,69
69,16
46,53
22,63
95,82
97,88
91,57
64,77
43,63
21,14
105,12
104,27
106,87
466,88
323,63
143,25
101,30
98,96
106,58
15,05
96,68
10,09
126,80
91,61
112,32
3,18
78,21
2,73
85,81
21,88
83,30
86
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
Zprávy HŽ, a.s.
Meziroční porovnání měsíčních a postupných hutních výrob roku 2011 a 2012
červenec
2012
Výroba *)
srpen leden-srpen
2012
2012
tis.t
KOKS
CELKEM
286,09
280,45
2 274,82
z toho (HŽ) ČR
150,70
145,61
1 213,29
(HŽ) SR
135,40
134,84
1 061,53
AGLOMERÁT
CELKEM
711,87
681,94
5 437,51
z toho ČR
431,07
401,79
3 403,46
SR
280,80
280,15
2 034,05
SUROVÉ ŽELEZO
CELKEM
658,98
580,85
5 164,47
z toho ČR
334,40
286,57
2 684,74
SR
324,58
294,28
2 479,73
SUROVÁ OCEL
CELKEM
821,60
718,10
6 590,57
z toho ČR
415,44
353,50
3 512,06
SR
406,17
364,61
3 078,52
KONTISLITKY
CELKEM
786,70
683,95
6 266,51
z toho ČR
381,54
320,35
3 195,99
SR
405,17
363,61
3 070,52
BLOKOVNY
CELKEM
51,95
49,92
382,53
z toho ČR
51,95
49,92
382,53
SR
0,00
0,00
0,00
VÁLCOVANÝ MATERIÁL
CELKEM
731,54
569,37
5 821,94
z toho ČR
388,73
314,95
3 198,93
SR
342,82
254,43
2 623,01
TRUBKY
CELKEM
68,08
64,82
537,77
z toho ČR
45,49
42,25
362,52
SR
22,60
22,58
175,26
TAŽENÁ, LOUPANÁ, BROUŠENÁ OCEL
CELKEM= (HŽ)ČR
12,79
11,56
114,45
STUDENÁ PÁSKA KLASICKÁ
CELKEM= (HŽ)ČR
2,34
1,69
19,92
POZNÁMKA: *) Za poslední měsíc jsou údaje předběžné
Zpracoval: Hutnictví železa, a.s. - ing. Vala
Výroba
Index
červenec
2011
2012/11
tis.t
%
Výroba
Index
srpen
2011
2012/11
tis.t
%
Výroba
Index
leden-srpen
2011
2012/11
tis.t
%
303,53
168,65
134,88
94,26
89,36
100,38
298,00
160,86
137,14
94,11
90,52
98,32
2 305,21
1 226,44
1 078,77
98,68
98,93
98,40
692,40
475,50
216,90
102,81
90,66
129,46
704,59
461,49
243,10
96,79
87,06
115,24
5 242,89
3 412,39
1 830,50
103,71
99,74
111,12
636,22
357,46
278,76
103,58
93,55
116,44
629,06
357,59
271,47
92,34
80,14
108,40
5 149,64
2 838,84
2 310,80
100,29
94,57
107,31
831,11
483,76
347,35
98,86
85,88
116,93
815,03
474,80
340,23
88,11
74,45
107,17
6 743,56
3 830,12
2 913,43
97,73
91,70
105,67
784,52
438,22
346,30
100,28
87,07
117,00
772,78
433,60
339,18
88,51
73,88
107,20
6 345,14
3 440,11
2 905,03
98,76
92,90
105,70
52,37
52,37
0,00
99,21
99,21
0,00
51,50
51,50
0,00
96,93
96,93
0,00
403,41
403,41
0,00
94,82
94,82
0,00
718,66
408,58
310,09
101,79
95,14
110,56
708,03
402,58
305,45
80,42
78,23
83,30
5 940,84
3 435,96
2 504,88
98,00
93,10
104,72
64,77
43,63
21,14
105,12
104,27
106,87
61,36
41,44
19,92
105,65
101,95
113,34
528,24
365,07
163,17
101,80
99,30
107,41
10,09
126,80
10,63
108,77
102,23
111,95
2,73
85,81
2,13
79,37
24,01
82,95
87
Z hospodářské činnosti podniků
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
z hospodářské činnosti podniků
REBOX HLL – nové řešení pro snížení spotřeby paliva
v ohřívacích a žíhacích pecích
Ing. Vladimír Žilka, Linde Gas a.s., Praha
kontinuálně provozované ohřívací a žíhací pece, ale je
rovněž vhodné pro další tepelné postupy, jako je
například sušení a předehřev pánví a dalších nádob.
Využití technického kyslíku ve spalovacích
procesech
V sedmdesátých letech, kdy došlo k prudkému nárůstu
cen paliv, se začal ocelářský průmysl poprvé zabývat
možnostmi úspory paliv v ohřívacích a žíhacích pecích.
Tím byl posléze položen základ k používání směsi
paliva s kyslíkem ve válcovnách a kovárnách. V
polovině osmdesátých let začala firma Linde vybavovat
první pece systémem obohacování kyslíkem. Tyto
systémy zvyšovaly obsah kyslíku ve spalovacím
vzduchu na 23 až 24 %. Výsledky byly povzbudivé:
spotřeba paliva klesla a výkon pece, vyjádřený v tunách
za hodinu, vzrostl. V roce 1990 převedla firma Linde do
provozu první pec se 100% použitím kyslíku, tedy plně
na kyslíkopalivové spalování. Bylo to v Timkenu v
USA a Linde se tak stala průkopníkem v používání
směsi paliva s kyslíkem.
Dnes je v provozu více než 125 pecí pro ohřev a žíhání,
které využívají Linde technologii kyslíkopalivového
spalování REBOX®. Zvýšená produktivita a
přizpůsobivost, snížená spotřeba paliva a nižší emise
CO2 a NOx, které patří mezi skleníkové plyny, jsou
hlavními důvody, proč jsou tato řešení stále častěji
využívána. Výsledky je možno shrnout takto:
•
•
•
•
•
Obr. 1 Kyslíkopalivové spalování
Úspora paliva až o 50 %
Snížení emisí CO2 až o 50 %
Zvýšení kapacity až o 50 %
Snížení emisí NOx (zaručená hodnota pod 70
mg/MJ)
Snížení ztrát okujením
Zavádění „bezplamenného“
kyslíkopalivového spalování
V minulých letech bylo úspěšně zaváděno bezplamenné
kyslíkopalivové spalování, jehož technologie přinesla
prokazatelně výborné výsledky. Výhody byly tak velké,
že firma Linde považovala za výhodné ověřit možnosti
použití této technologie i pro další aplikace. Výhody
konvenčního
kyslíkopalivového
spalování
jsou
kombinovány s výhodami bezplamenného spalování,
což má za následek zlepšený a rovnoměrnější ohřev při
současném snížení emisí NOx. Spalování s nízkými
emisemi NOx je důležité především pro velké,
Obr. 2 „Bezplamenné“ kyslíkopalivové spalování
88
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
Z hospodářské činnosti podniků
Tato jednoduchá změna přináší sníženou spotřebu
paliva a snížený objem emisí CO2, zvýšenou kapacitu
ohřevu (tuny ohřáté oceli za hodinu) a snížení objemu
spalin, neboť spalování se účastní menší množství
dusíku.
REBOX HLL - High Level Lancing
V režimu 100% kyslíkopalivového spalování REBOX
není přítomen balastní dusík. V režimu REBOX HLL
není dusík odstraněn úplně, nýbrž je jeho obsah snížen
na nízkou úroveň. Množství spalovacího vzduchu je
sníženo na podstechiometrickou úroveň a chybějící
kyslík je pak přidáván do stávajícího spalovacího
systému pomocí vysokorychlostní trysky, která je
umístěna vedle stávajícího hořáku. Tím je zvýšena
účinnost spalování i přenos tepla. Méně tepla se ztrácí
na ohřev dusíku a je nutno méně tepla získávat zpět v
objemných rekuperačních i regeneračních systémech
nebo dlouhých pecních rekuperačních zónách .
Obr. 3 Přibližně 75 % potřebného kyslíku pro spalování paliva je
dávkováno O2 lancetou
Obr. 4 Příklad instalace REBOX HLL – O2 lancety na krokové peci s produkcí 300 t/h
High Level Lancing, Lambda =1
EO5
12
10
8
ADDED OXYGEN m3n/kg
Nm3/kg oil
COMBUST AIR m3n/kg
FLUE GAS VOL m3n/kg
6
4
2
0
20
30
40
50
60
70
80
90
Oxygen in Combustion oxidant
Obr. 5 Vzájemný vztah mezi přidávaným kyslíkem, spalovacím vzduchem a objemem spalin
89
100
Z hospodářské činnosti podniků
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
HLL Fuel saving compared to AF, pre-heat 400oC
Dependence of flue gas temperature
30%
25%
% fuel saving
20%
15%
10%
600
700
800
900
5%
1000
1100
1200
0%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
%O2 in oxidant
Obr. 6 Úspora paliva v % s REBOX HLL ve srovnání s hořáky vzduch (400 °C) – palivo pro různé teploty odpadních plynů
Výhody REBOX HLL:
Závěr
-
Při
realizaci
systému
REBOX
HLL
jsou
vysokorychlostní kyslíkové trysky instalovány do
stávajícího hořákového systému bez požadavku na jeho
výměnu a vytváří se tak vlastnosti bezplamenného
spalování.
Dávkování technického kyslíku přes vysokorychlostní
trysky může být jednoduše zapnuto nebo vypnuto
během normálního provozu, pokud je to provozně
výhodné.
úspora paliva a energie
flexibilita ohřevu
lepší teplotní homogenita
zvýšení ohřívací kapacity
snížení množství spalovacího vzduchu
snížení NOx o 25 – 40 %
Typická procesní data:
-
úspora energie: 1,6 – 2,5 kWh/Nm3 O2
zvýšení ohřívací kapacity: +15 %
až 75 % spalovacího vzduchu je nahrazeno
technickým kyslíkem
_____________________________________________________________________________
Modernizace studené válcovny
Voestalpine Stahl to modernize coupled tandem pickling line. Metal Plant Technology International 2012,
č. 8, s. 21
Rakouská firma Voestalpine Stahl objednala u firmy Siemens VAI modernizaci mořicí linky č. 1 v závodě
v Linci. Cílem je vylepšení procesu moření a zvýšení spolehlivosti. Na lince se zpracovávají pásy o
tloušťce 0,3 až 3,0 mm při šířce až 1640 mm. Roční výroba pásu válcovaného za studena činí 2,3 mil. t.
Při modernizaci budou některé stávající stejnosměrné pohony vyměněny za třífázové motory Siemens
S120. Akce má být dokončena v září 2014.
LJ
90
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
Z hospodářské činnosti podniků
Procesní simulace od společnosti ASK Chemicals optimalizuje odlévání
Společnost ASK Chemicals je známá jako dodavatel
slévárenských chemikálií. Nabízí nejen rozmanité
portfolio produktů, ale také rozsáhlou expertizu v
simulaci odlévacích postupů. Tento globální hráč na
trhu svou expertizu nyní poskytuje jako komplexní
balíček služeb pro slévárenství, a vytváří tak potenciál
pro ekologickou i ekonomickou optimalizaci různých
fází odlévacího postupu.
a ekonomická řešení - přesně podle jejich procesních
parametrů.
Aplikace sestavená pro zákazníka používá moderní
počítačovou technologii, analyzuje a simuluje postupy,
jako je např. vstřelování a plynování jader a
dehydratace, nebo plnění forem či solidifikace. „To nám
umožňuje vytvořit bezpečný podklad pro rozhodnutí o
bezrizikové výrobě při odlévání,“ vysvětluje projektový
manažer Andrè Gerhards, oddělení Technické asistence
a simulace. Rozsáhlé znalosti o odlévacích postupech,
kterými společnost ASK Chemicals disponuje, nabízejí
celou řadu výhod. Simulace umožňuje přesný popis
kvality odlitého dílu ještě před tím, než začne výroba.
Virtuální prototypy vytvořené tímto způsobem umožní
slévárnám snížit náklady na produktový vývoj, zkrátit
dobu přípravy a zlepšit kvalitu výrobků.
Využití simulace odlévacího postupu hraje klíčovou
úlohu v udržitelnosti slévárenských podniků. Simulace
odlévání umožňuje ve fázi plánování i v průběhu
reálného odlévání zobrazit a upravit dynamické procesy
a provádět v nich efektivní změny. Simulace
společnosti ASK Chemicals je zvláštní služba určená
pro všechny procesně orientované slévárny. Zajišťuje
koncepty na míru, které přinášejí slévárnám ekologická
Obr. 1 Simulace vstřelování jader se vstřelovací hlavou metodou ASK Chemicals
ASK Chemicals GmbH
Reisholzstrasse 16 - 18
40721 Hilden, Germany
www.ask-chemicals.com
91
Z hospodářské činnosti podniků
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
Diskusní příspěvek k článku
„Údržba jako potenciální zdroj snižování nákladů výrobních organizací“
Discussion contribution to the article
„Maintenance as a Potential Source of the Cost Cutting in Production
Enterprises” autorů Besta, P., Lampa, M., Janovská, K. uveřejněného v tomto vydání časopisu: Hutnické
listy, 2012, roč. LXV, č. 5, s. 68-72
Ing. Jan Počta, CSc., CSM Ostrava
Diskusní příspěvek vysvětluje členění údržby v průmyslovém podniku a uvádí konkrétní příklady technickoekonomických dopadů údržby na provoz v hutní praxi.
The discussion contribution explains classification of maintenance in the industrial enterprise and states concrete
examples of technical-economical effects of maintenance at the operation in the metallurgical practice.
Údržbu v průmyslovém podniku můžeme členit podle
různých hledisek. Při využití následujících pěti hledisek
tak vzniká pětirozměrový systém kvalifikace údržby:
Již na samém počátku 90. let minulého století byl
v podniku Ostravsko-karvinské koksovny zaveden
systém soustředění údržby, do té doby decentralizované
ve všech profesích, kromě onoho bílého zdiva. Bylo to
v době, kdy do české terminologie i praxe ještě
outsourcing běžně ani nepronikl. Praxe soustředění
údržby do interního závodu služeb, využití některých
údržbářských profesí zvenčí i ponechání profese bílého
zdiva přímo v provozech koksárenských baterií se
ukázaly jako ekonomicky jednoznačně přínosné
a) Jedno z nich je profesní zaměření údržby. Údržba tak
zahrnuje profesi strojní a zámečnickou, montážní,
elektro silnoproud, elektro slaboproud, elektroniku a
diagnostiku, hydrauliku a pneumatiku, stavební profesi,
žárovzdorné zdivo a další. Toto členění je typické pro
takové komplexní závody s horkými provozy, jako jsou
hutě.
d) Podle způsobu provádění oprav údržba pracuje tak,
že:
- vyměňuje poškozené části a mimo vlastní provoz je
opravuje; je to vesměs levný, ale zdlouhavý způsob,
- vyměňuje celé komponenty a uzly, což na jedné straně
prodražuje provoz, ale na druhé straně zkracuje dobu
odstávky technologie; při současném hromadném
způsobu výroby však výměna celých komponentů
údržbu v zásadě neprodražuje, jak o tom dnes svědčí
provozování elektronických systémů,
- vyměňuje podstatné části technologického zařízení a
v takovém případě musí mít paralelně připravenou
náhradní soupravu k okamžité instalaci a spuštění; tato
metoda je vhodná nejen pro případ oprav, ale i pro
běžnou změnu výrobního sortimentu. Tímto způsobem
okamžité výměny válcovacích stolic ve světě pracují
některé profilové tratě, kdy provoz je sice náročný na
strojní vybavení (zdvojení válcovacích stolic), ale
přestavba válcovací tratě na jiný profilový sortiment je
prakticky okamžitá a zaujímá jen dobu nutnou na
připojení předem připravených stolic na energie
sdruženými konektory,
- generální opravy spojené většinou s modernizací
technologie, což představuje zcela novou výstavbu
hlavního agregátu, často s vyššími parametry, na
původních základech; uplatňuje se to u vysokých pecí
nebo koksárenských baterií. Délka inovačního cyklu
v takové technologii se řídí dobou životnosti oněch
agregátů, tedy u vysokých pecí řádově 10 – 15 let, na
koksovnách řádově 20 let.
b) Jiné hledisko je funkce. Zde rozlišujeme:
- běžné udržování, na němž v řadě případů participuje
obsluha provozních zařízení,
- oblast inspekce, revize a diagnostiky, kterou zajišťují
specializované útvary většinou v pravidelných etapách,
- opravy, s rozlišením rozsahu: běžné, střední a
generální opravy,
- zajišťování náhradních dílů, součástek, celých
strojních komponent, což je spojeno s plánováním,
zásobováním, nákupem i vlastní výrobou.
c) Podle organizace a způsobu řízení rozlišujeme
údržbu:
- centralizovanou,
- decentralizovanou,
a vedle toho údržbu:
- začleněnou do provozu (nákladových středisek),
- organizovanou v podniku jako samostatný útvar,
- organizovanou v kombinaci obou ředešlých způsobů.
Zde se již od 90. let uplatňovaly zásady outsourcingu, tj.
využívání některých údržbářských profesí jako službu
zvenčí. Cílem je snížení fixních nákladů podniku.
Rozumný podnik se však nezbavuje všech údržbářských
profesí a nespoléhá se plně na externí služby. Platí to o
takových profesích, které přímo souvisí s hlavními
technologiemi a jejich činnost je nedílnou součástí
technologických úkonů (např. opravy žárovzdorné
vyzdívky a těsnění dveří na koksárenských bateriích).
92
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
Z hospodářské činnosti podniků
e) Podle systému činnosti se údržba dělí na:
- poruchovou, která se aktivuje v případě vzniku
poruchy agregátů, náhlému výskytu zmetků nebo
zvýšené úrazovosti,
- preventivní, která souvisí s plánováním výměn a
oprav. Její aktivace počíná v okamžiku odchylky
četnosti provozních prostojů od předem stanoveného
minima. Preventivní údržba se tedy aktivuje v tom bodě
tzv. vanové křivky prostojů, kdy na křivce začíná
stoupající větev – tj. kdy se přestávají vyskytovat jen
lokální fluktuace a kdy zvyšování prostojů nabývá
trvalý trend. Zde se uplatňuje statistické hledisko, tedy
zkušenost z odpozorovaných provozních stavů, kterou
tato preventivní údržba získává od následující
prediktivní údržby,
- prediktivní, která určuje vývoj ve stavu zařízení, čili
předikuje životnost tohoto zařízení; určuje tedy onen
okamžik, kdy se má aktivovat do činnosti preventivní
údržba, aby se provozování zařízení nedostalo do fáze
stoupající větvě na vanové křivce,
- proaktivní, která ve srovnání s prediktivní údržbou
hledící dopředu, vychází ze zpětného pohledu. Zaměřuje
se na určení příčin poruch. Zde jsou ve výhodě takové
podniky, které nejen konstruují a vyrábějí zařízení, ale
také je provozují. Praxe totiž potvrzuje, že např.
výrobce válcovacího zařízení, který zároveň provozuje
válcovny stejného typu, má oproti prostému dodavateli
válcoven tu výhodu, že si sám u sebe v provozu ověří
řadu koncepčních zásad i detailů v projektování
zařízení. V povrchním pohledu se zdá, že údržba je
výlučně operativní činnost. Avšak proaktivní složka je
ta činnost údržby, která se podílí na vytváření podkladů
pro inovaci v předvýrobních etapách (výzkumu,
projekci, konstrukci).
Význam posledně jmenovaných složek údržby, zejména
pak preventivní údržby, ukázal praktický režim
válcovny tlustých plechů kvarto 3,5 ve VÍTKOVICÍCH
(nyní Evraz Vítkovice Steel) v období let 1988 – 1993.
V této časové etapě došlo vlivem nových společenskoekonomických změn ve státě k souběhu negativních
efektů vyplynuvších z rozbití tradičních odbytišť pro
tlusté plechy a z restrukturalizace výrobní společnosti.
V důsledku toho v r. 1991 a 1992 nastalo značné
omezování chodu válcovny a pokles výkonu, jak
ukazuje průběh hrubého provozního času HPČ a čistého
provozního času ČPČ měřeného na válcovně (obr. 1).
Obr. 1 Stupeň využití, prostoje a výkon válcovny tlustých plechů kvarto 3,5
Fig. 1 Degree of utilisation, downtimes and output of heavy plate four-high mill 3.5
Minimu HPČ a ČPČ, které jsou spolu s kalendářním
časem KČ v diagramu na obr. 1 znázorněny v %, zcela
přirozeně odpovídá maximum v prostojích. Vedení
závodu využilo časté přestávky ve výrobě k preventivní
údržbě, udržování, inspekci a kontrole a zařadila do
programu válcovny častější běžné a střední opravy (BO,
SO). Taková péče o válcovací zařízení se vyplatila ve
znatelném snížení prostojů v inkriminovaném období let
1991 a 1992. Toto je praktický, exaktní argument pro
hodnocení úlohy údržby.
Autor tohoto diskusního příspěvku přeje autorům
citovaného článku a dalším případným autorům, aby
měli možnost se podobné tématice i nadále věnovat,
avšak aby nespěchali s publikováním, postupně střádali
praktické poznatky, nabyli mnoho provozních
zkušeností, které pak zúročí v plodné řadě
sofistikovaných publikací.
Literatura
POČTA, J. Řízení výrobních procesů. Učební text pro VŠB-TU
Ostrava. [on-line] c2012 [cit. 2012-09-04], dostupný na URL‹
www.personal.vsb.cz/cz/text.php›. ISBN 978-80-248-2589-2
93
Ze spolkové činnosti a odborných akcí
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
ze spolkové činnosti
a odborných akcí
Medzinárodná konferencia Vyhne ´12
Produktivní řízení slévárny
Česká slévárenská společnost v spolupráci so
zlievarňou Nemak Slovakia s.r.o. uskutočnila v dňoch
25.9. a 26.9.2012. v prekrásnom prírodnom prostredí vo
Vyhniach v náruči Štiavnických vrchov medzinárodnú
konferenciu „Produktivní řízení slévárny“ . Konferencia
sa uskutočnila pri príležitosti 45. výročia zahájenia
výroby hliníkových odliatkov gravitačným liatím v Žiari
nad Hronom, 250. výročia založenia Banskej akadémie
v Banskej Štiavnici a uplynutia 226 rokov od konania
medzinárodného kongresu prírodovedcov v Sklených
Tepliciach. Organizátori podujatím chceli upozorniť na
bohatú hutnícku i strojárenskú tradíciu tejto oblasti
(sklárska huta v Sklených Tepliciach 1350, hute 15.
storočie a zlievarni liatin 1839 vo Vyhniach, prvá parná
lokomotíva vyrobená v r. 1879 vo Vyhniach). Súčasne
sa snažili nadviazať na tradíciu konferencii ktoré
organizovali ZNSP v Žiari nad Hronom do roku 1989.
Slovakia s.r.o. so strategickými plánmi pre budúce roky
a vysvetlením vplyvu celosvetovej hospodárskej krízy
na chod zlievarne.
3. Koucky J. Obecné zákonitosti technologických
problemů. Príspevok zameraný základnou obecnou
klasifikáciou „technologických problémov“ ich
charakteristických
rysov,
vývojom
problémov
a obecnými spôsobmi ich riešenia, včítane špecifickej
úlohy managementu a špecialistov. Príspevok je časťou
pripravovanej knižnej publikácie.
4. Krišťak J. Implementácia Six Sigma. Six Sigma je
ucelený systém na dosahovanie, udržiavanie
a maximalizáciu podnikateľského úspechu spoločnosti,
ktorý implementuje aj Nemak Slovakia s.r.o.
5. Kočiš I., Lacko N. Unikatni řešení na 100%
garanci
výrobkové
kvality.
V prednáške
bol
prezentovaný tento projekt s uvedením skúseností s jeho
implementáciou patentovanej technológie Light Thru.
Odborným garantom konferencie bol Dr. Ing. Marko
Grzinčič, pracovník Nemak Slovakia s.r.o., vďaka
ktorému bola táto konferencia tak po odbornej ako
i spoločenskej stránke na vysokej úrovni. Záštitu nad
konferenciou prevzala aj Slovenská spoločnosť pre
kvalitu. Pre účastníkov konferencie bola zorganizovaná
exkurzia v Nemak Slovakia s.r.o. ako i do Henkel
impregnačného centra.
6. Grzinčič M., a kol. Vzdělávání technickych
pracovniků v oblasti slévárenských procesů přímo
v slévárně. Prezentovaná spolupráca Nemak Slovakia
s.r.o. s univerzitami s cieľom zvýšenia odbornosti jeho
pracovníkov a splnenia požiadavky ISO/TS 16949 na
kontinuálne zlepšovanie.
Cieľom konferencie bolo umožniť odbornej verejnosti
nahliadnuť „pod vrchnáčik“ slovenského závodu
Nemak, ktorý je výrobcom odliatkov pre motory
osobných automobilov gravitačným liatím Al zliatin pre
štyri svetové automobilové koncerny. Organizátori
akciu realizovali s presvedčením, že silní hráči na trhu
majú určitú spoločenskú zodpovednosť za odborovú
osvetu a podporu know-how v zlievárňach bývalého
Československa. Prednášky nasledujúcich autorov
s uvedeným zameraním boli odprednášané buď v jazyku
českom, slovenskom alebo anglickom, pričom bol
realizovaný pri prednáškach v jazyku anglickom aj
simultánny preklad.
7. Gamisch M., Wiesinger A. Plánovanie nákladovo
priaznivých odlievacích liniek nasadením simulácií
a výpočtom životného cyklu. Cieľom prednášky bolo
ukázať, ako integrovať najvhodnejšie stroje do vysoko
produktívneho výrobného procesu a význam sledovania
celkových nákladov súvisiacich s ich realizáciou, nie len
investičných.
8. Bureš K., a kol. Využití slévárenských ostřiv
z ložiska Šajdíkove Humence při výrobě náročných
jader metodami CB/HB. Prezentovaná výborná
spolupráca s Nemak Slovakia s.r.o., ktorá vedie k vývoji
nových, resp. k zlepšovaniu stávajúcich produktov
a tým uspokojenie rastúcich požiadaviek výrobcov
automobilov.
1. Kafka R., Katona A. Hronom. Začiatky odlievania
hliníkových a silumínových odliatkov v ZSNP n.p. Žiar
nad. Prednáška bola zameraná na dôvody vzniku
výroby
primárneho
hliníka
a odliatkov
v Československu s výberom lokality Žiar nad Hronom.
9. Farkaš R. Dôvody investícii do robotizovaných
pracovísk a využitie priemyselných robotov ABB pri
gravitačnom
a vysokotlakom
liatí.
Prezentácia
spoločnosti ABB Robotics v oblasti zlievarenského
priemyslu. Roboty ABB sa stávajú neoddeliteľnou
súčasťou každej modernej zlievarne nakoľko
2. Grzinčič M. Nemak Slovakia, spol. s r.o. – historie,
součastnost
a budoucnost.
V prednáške
bola
predstavená Mexická spoločnosť Nemak ako i Nemak
94
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
Ze spolkové činnosti a odborných akcí
automatizácia procesov je predpokladom zvyšovania
produktivity a tým znižovania ceny odliatkov.
že systém kontinuálneho zlepšovania nespočíva len vo
využívaní metodik optimalizácie, ale i budovania
znalostnej organizácie s rozvojom vedomostí všetkých
pracovníkov.
10. Sarmiento E., Goitia J. Loramendi –kto sme
a inovatívne riešenie. Prezentácia španielskej firmy
Loramendi zameranej na vývoj a výrobu zariadení pre
zlievarne globálneho trhu.
20. Novodemec R., Šeďo J. Spracovanie Al odpadov
a výroba kvalitných sekundárnych zliatin hliníka.
Prezentácia princípov technológie výroby firmy Confal
a.s. pre výrobu kvalitných sekundárnych zliatin hliníka
a príklad spracovania Al odpadu zo zlievarne Nemak.
11. Oswald E., a kol. Impregnácia odliatkov
z železných a neželezných zliatin technológiou Henkel.
V prednáške poukázané na možnosť riešenia
vnútorných a povrchových porúch impregnáciou.
Spolupráca medzi firmou Henkel a Nemak Slovakia
s.r.o. sa začala v tejto oblasti roku 2007.
21. Bolibruchová D., Grzinčič M. Chyby hliníkových
odliatkov
odlievaných
do
kovových
foriem.
V prednáške bola analyzovaná problematika hodnotenia
chýb hliníkových odliatkov
12. Trippelsdorf F. a kol. Hospodárnosť vyzdívkových
materiálů pro tavící agregáty od firmy Calderys,
žárupevné vyzdívky pro hliník, vzájemné působení
mezi vyzdívkou a teveninou. V prednáške bola
prezentovaná analýza optimalizácie žiarupevných
výmuroviek pre taviace pece pre hliníkové zliatiny.
22. Vrtílek J. Využívejte své zdroje rozumně.
S nízkými energetickými náklady. Prezentácia novej
konštrukcie taviacej pece využívajúcej vnútornú tepelnú
cirkuláciu, ktorej výsledkom je zníženie potrebnej
energie v technologickom procese výroby.
13. Křešťák P. Redukování nákladů aplikacemi
moderních materiálů v slévárně slitin Al. Prezentácia
firmy Pyrotek – globálneho dodávateľa tvarových
žiaruvzdorných materiálov pre hlinikárenský priemysel.
23. Marko M. Controlling v výrobnom závode
nadnárodného koncernu. Cieľ prednášky bola
informácia o význame oddelenia controlling z hľadiska
výrobného závodu patriaceho do medzinárodného
koncernu.
14. Dirnberger F., a kol. Použitie analýzy krivky
chladnutia v závodoch na odlievanie hliníka.
Chladiaca krivka testovanej vzorky sa môže aplikovať
na predikciu štruktúry reálneho odliatku.
24. Grzinčič M. Základní kompetence oddělení
technického vývoje v společnosti dodavajícího odlitky
na trh automobilového průmyslu. Prednáška
oboznámila s oblasťou systematického vzdelávania
pracovníkov Nemak Slovakia s.r.o. s cieľom
kontinuálneho zlepšovania a plného uspokojenia
požiadaviek zákazníkov.
15. Kendrick R., Freyn M. Hodnotenie kvality
taveniny hliníkových zliatin používaných v rámci
skupiny Nemak. Príspevok popisuje použitie spôsoby a
zariadenia vyvinuté firmou Foseco na hodnotenie
kvality hliníkových zliatin aplikovaných vo viacerých
zlievarniach firmy Nemak.
Konferencia mala 94 účastníkov zo Slovenskej
republiky, Českej republiky, Rakúska, Spolkovej
republiky Nemecko, Španielska a Veľkej Británie.
Zastúpených bolo 44 firiem a 5 organizácii.
Zlievarenskú výrobu reprezentovalo 15 zlievarni, z toho
9 z Českej republiky a 5 zo Slovenskej republiky.
Konferenciu sponzorovalo 15 firiem, hlavnými boli
Nemak Slovakia s.r.o. a Loramendi S. Copp. Vydaný
zborník prednášok pod ISBN 978-80-02-02403-3 je
možné objednať na sekretariáte ČSS, alebo
v spoločnosti Nemak Slovakia s.r.o.
16. Procházka P. a kol. Praktické poznatky z využití
lisovaných filtrů při filtraci hliníkových odlitků.
Prednáška analyzuje možnosti použitia lisovaných
filtrov Pyral 15 od firmy Keramtech pri filtrácii
hliníkových odliatkov a ich prínosu na zlepšenie kvality
odliatkov.
17. Löchte K., Pacal L. Aplikace HA pro výrobu jader
hlav válců – pojivové systémy a separátory pro metody
hotbox/warmbox/coldbox.
Prednáška
pojednávala
o spolupráci medzi skupinou zlievarní Nemak
a dodávateľom pojiv Hüttene Albertus, pričom ťažisko
spočívalo na riešení tvorby kondenzátov z plynov jadier.
Konferencia umožnila počas jej priebehu aj neformálne
jednanie medzi jednotlivými účastníkmi s cieľom
výmeny svojich skúsenosti. Príjemným zážitkom bol
i spoločenský večer, ktorý zvýraznil „domácu“
atmosféru tejto akcie.
18. Salay J. Meranie spotrieb energií v hutníckom
priemysle. Prezentácia projektu zameraného na spôsoby
merania spotreby energie s cieľom jej zníženia vo
výrobnom procese.
prof. Ing. Ivan Lukáč, PhD.,
Technická univerzita v Košiciach,
Hutnícka fakulta
Dr. Ing. Marko Grzinčič,
Nemak Slovakia s.r.o.,
odborní garanti konferencie
19. Palacka R. Aplikácie moderných metód
kontinuálneho zlepšovania v závode Nemak Slovakia
s.r.o. Podstatou tohto príspevku bolo poukázanie na to,
95
Historie hutnictví
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
historie hutnictví
Ekologický pohled na výrobu kovů v historii
Ing. Ladislav Jílek, CSc., Ostrava
V poslední době bylo publikováno několik textů
věnovaných historii kovářského řemesla či historii
zpracování kovů vůbec [1,2] Jeden z nich [3] ukazuje,
že již od počátku mělo zpracování kovů velký význam
hospodářský vojenský a tím i politický.
Někteří antičtí autoři se obraceli i dosti rozsáhlými spisy
přímo na římského císaře s žádostmi, aby výrobu kovů
zakázal. Vzniká otázka, zda někdo zastával opačný
názor a vystupoval na obranu výroby kovů. Takového
spisovatele je mezi antickými autory těžké najít. V 6.
století žil velmi učený kněz Isidor ze Sevilly, uctívaný
též jako světec, který vydal jednu z prvních
encyklopedií, i když se tento název tehdy ještě
nepoužíval. Dílo se jmenuje Etymologiae a celý jeden
díl je věnován kovům [7]. Zde se autor snaží těmto
námitkám proti kovům poněkud ulomit hrot:
Lidé se nejdříve na kovy dívali s velikou úctou a
považovali je za jakýsi božský dar. U mnoha národů se
vyskytoval nějaký bůh-kovář, od něhož pochází znalost
zpracování kovů. Tak například v Řecku to byl
Hefaistos, u Římanů Vulkán či Svarog u Slovanů.
Podobně je tomu i u Japonců. V šintoistické mythologii
existuje nejvyšší bohyně Amaterasu a ta naučila prvého
japonského kováře kovat samurajské meče zvané
katana. Je celkem pochopitelné, že po takovémto
přehnaném zbožšťování přichází období zatracování
kovů. Z antiky máme o tom zachovánu řadu dokladů.
Kovy jsou často označovány za příčinu největšího zla –
války.
Železo (ferrum) má jméno podle toho, že se s jeho
pomocí zasévají do země zrna (farra), tj. semínka
plodin…Užívání železa bylo objeveno až po jiných
kovech. Postupem času se jeho užití zvrhlo; neboť to, co
se zpočátku používalo k obdělávání země, prolévá nyní
krev.
Dlužno podotknout, že tato mírná obhajoba není úplně
přesná. Latinský název železa ferrum měl ve starší
latině tvar ferzom a podle názoru dnešních jazykozpytců
byl převzat zřejmě ze Středního Východu, například
akkadsky se železu říkalo parzillu. Nelze jednoznačně
odmítnout ani dřívější výklad, podle kterého je název
ferrum odvozen od latinského slova ferire, což znamená
tlouci. Velmi výraznou činností při výrobě svářkového
železa bylo totiž vytloukání strusky. Germánské jazyky
z této činnosti (schlagen) odvodily název pro strusku
(Schlack). Poukaz na dobré služby železných nástrojů
v zemědělství je však třeba považovat za relevantní.
Ovidius [4] ve svém díle Proměny (Metamorfózy) píše
o zlatém věku lidstva, kdy nebylo žádné zlo a lidé ani
nemuseli pracovat. Po něm nastal stříbrný věk, kdy už
lidé se museli starat o obživu a bydlení, byli však prosti
zločinu. Pak přišel bronzový věk, o němž píše:
…bronzové plémě, krutější povahou svou a k strašným
náchylné zbraním,
přece však zločinu prosté.
A o době železné píše:
…věk, jenž z nejhorší rudy byl stvořen,
veškeren hřích a stud a pravda i poctivost prchla,
na jejich místo pak nastoupil klam a podvod i šalba,
násilí, úklady lest a zločinná láska k majetku.
A vše dovršil vynález oceli:
Ocel již zločinná vzešla a zločinnější než ocel
zlato, vzešla i válka, jež bojuje obojím kovem:
Žije se z loupeže teď…
Prvým autorem, který vážně polemizoval s názory
antických učenců a jehož dílo se dochovalo, byl až
Georgius Agricola, který žil v 16. stol. a po určitou
dobu působil jako lékař v Jáchymově. Celkem napsal 15
spisů, z niž nejznámější je právě dílo věnované
hornictví a hutnictví [8]. Celou prvou knihu tohoto díla
věnoval polemice s antickými autory. Na mnoha
stranách shrnuje jejich výroky proti kovům a pak
dokazuje užitečnost kovů a z nich vyrobených nástrojů
pro zemědělce, řemeslníky a pro všechen lid. Výčet
předmětů z kovu je skutečně detailní, nevynechává ani
špendlíky či kovové háčky, které používají rybáři.
Agricola dále uvádí, že se zpravidla doluje
v kopcovitém terénu nevhodném pro zemědělství.
Pokud se doluje na rovině, je možné po skončení těžby
plochu využít pro zemědělství, protože jsou již
odstraněny pařezy a zem je zkypřená. Snaží se vyvrátit
Ve stejné duchu se vyjadřovala většina tehdejších
autorů. Uveďme alespoň některé. Lucretius [5] podobně
zastává názor, že náhrada bronzu železem přinesla zlo:
Potom železný meč se znenáhla v popředí dostal
přišel v potupu srp, jenž ukut byl z poddajné mědi.
Podobně se vyjadřuje i Vergilius [6]
Ocel pak původce ran.
96
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
Historie hutnictví
názor, že příroda nechtěla, aby člověk používal kovy,
proto je ukryla hluboko pod zem. Namítá, že i mnohé
ryby žijí v hlubinách a nepovažuje se za špatné je odtud
vytahovat. Velkou pasáž věnuje otázce, zda hornictví a
hutnictví je čestné a důstojné povolání. To, že téměř
celou desetinu svého díla věnoval autor obhajobě
výroby kovů, dokazuje, že názory antických myslitelů
měly dlouhé působení.
protéká řeka Hron, který byl vhodnou spojnicí na jih.
Ještě snad větší oblast výroby železa byla v okolí
dnešního města Nowa Slupia na východě Polska, jak o
tom svědčí velmi bohaté archeologické nálezy.
Přenesení výroby železa do oblasti bohaté na lesy vedlo
nakonec ke snížení jeho ceny. Na přelomu letopočtu už
bylo železo levnější než bronz, ačkoliv několik století
před tím tomu bylo naopak.
V historii vznášené námitky proti zpracování kovů lze
shrnout do následujících bodů:
1.
2.
3.
4.
5.
Je však třeba přiznat, že v oblasti, kde se v historické
době vyráběly kovy, docházelo k odlesňování. Svědčí o
tom mj. obrazy a ilustrace z té doby. Příklady lze nalézt
i ve zmíněném díle Agricolově, jak ukazuje obr. 1. Na
tuto skutečnost upozorňuje i [10].
Kovy se používají pro výrobu zbraní
Ničí se lesy, poněvadž k výrobě kovů je třeba
dřevěné uhlí
Při praní vytěžené rudy v potocích se kalí voda
Kouř vznikající při výrobě a zpracování kovů škodí
zdraví
Bez kovů se lze obejít
Všechny tyto námitky jsou více nebo méně oprávněné,
včetně poslední. V antické době se ještě určitá část
lidstva obešla bez kovů. Rovněž není bez zajímavosti si
uvědomit, že argumenty dnešních ekologů nejsou ničím
novým. Panovníci ovšem na výzvy proti výrobě železa
nereagovali. Ani nemohli, lid od nich očekával
přinejmenším dvě věci: že bude k dispozici dostatek
potravin a že Řím bude vítězit ve válkách. Produkce
potravin bez železných nástrojů již tehdy nebyla
myslitelná. K vítězství ve válkách bylo třeba mít dobře
vyzbrojenou armádu a již tehdy platilo, že k tomu je
třeba mít na dostatečné úrovni zpracování kovů.
Obr. 1
Pokud jde o lesy, pak je třeba říci, že na jejich ničení se
v okolí Středozemního moře nejvíce podílelo nevhodné
zemědělství. Na skalnatých úbočích se pásly kozy, které
svými kopýtky narušovaly půdu a ta se pak rychle
splavovala. Dále byly lesy ničeny na palivo, na stavby
budov a lodí. Teprve pak následovala spotřeba dřeva
pro výrobu kovů. Je třeba podotknout, že stromy
v těchto oblastech rostou pomaleji a jsou menší než
v našich zeměpisných šířkách. Problém nedostatku
dřeva řešili starověcí kováři tak, že postupně
přesunovali výrobu železa více na sever. V 5. stol. př.
Kr. se hlavním dodavatelem železa stali Skythové, kteří
sídlili v jižní části dnešní Ukrajiny. Důležitým
střediskem výroby železa byla Kerč (v jazyce Skythů
kerč = kovář). I Římská říše měla na přelomu letopočtu
výrobu kovů situovanou převážně na severu svého
území. Železo se vyrábělo např. v okolí Rakouského
Lince, což bylo ještě na území říše. Ostatně se zde
vyrábí dodnes. Nemalou část železa dovážela Římská
říše ze střední Evropy, kterou tehdy obývali Keltové.
Například v oblasti Podbrezové na Slovensku podle
dnešních odhadů sídlilo asi 30 000 obyvatel, což je na
podmínky starověku velmi vysoké číslo. Šlo o keltský
kmen či národ Kotinů, o kterých píše Tacitus [9].
Hlavním předmětem obživy byla výroba kovů.
Podmínky k tomu byly velmi příhodné: na jihu leží
Slovenské Rudohorie se zásobami rud, na severu Nízké
Tatry s nevyčerpatelným zásobami dřeva, údolím
Krajina v Krušných horách v oblasti těžby a zpracování kovů
[8]
V Číně, která měla vždy nedostatek lesů, problém
spotřeby dřeva řešili tak, že pro výrobu železa používali
uhlí. Odhaduje se, že uhlí se zde začalo používat ve 4.
stol. po Kr. [11]. Zprávu o tom podal ve 13. stol Marco
Polo. Nikdo však tuto informaci nevzal vážně. V Evropě
se poprvé použilo uhlí k výrobě železa až v 17. stol.
v Anglii.
Je zřejmé, že navzdory všem protestům výroba železa v
historii stále vzrůstala, i když spolehlivé údaje o
vyrobeném množství samozřejmě nejsou k dispozici.
Prvý odhad, který lze nalézt, se vztahuje až ke konci 15.
stol. po Kr., podle něhož se v té době v Evropě vyrábělo
60 tis. t železa ročně [12]. Takovéto množství železa
vyrobí dnes jedna jediná běžná huť za týden, přičemž
v Evropě pracuje takových hutí několik desítek.
V antické době byla výroba železa jistě ještě o řád nižší.
Odráží se problematika boje mezi odpůrci a stoupenci
kovů na stránkách Bible? Tato kniha, alespoň její
poslední části, byly napsány v antickém prostředí
v době, kdy zde intelektuálové odmítali zpracování
kovů, především železa. Kupodivu zde nenajdeme
žádné ohlasy těchto myšlenkových proudů. Lze to
vysvětlit tím, že pisatelé Bible byli ve styku s prostými
lidmi, což se projevuje tím, že psali hovorovou řečtinou
zvanou koiné, zatím co intelektuálové psali klasickou
řečtinou. Mezi prostými lidmi se zřejmě s odmítáním
97
Historie hutnictví
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
kovů nesetkali. V Bibli se sice na mnoha místech píše o
válkách, mečích a jiných zbraních. Příčinou válek
z pohledu Bible je však vždy lidská špatnost, nikdy se
příčina nehledá v existenci kovů. Výroba kovů není
považována ani za božské ani za ďábelské dílo, ale za
dílo čistě lidské. Stejně tak hutníci či kováři nejsou
považováni za něco špatného, i když se zde mnohokrát
mluví o zneužití jejich práce ke zlým účelům. Nápravu
tohoto stavu bibličtí autoři nevidí ve vydání nějakého
výnosu, zákona či nařízení, které by zakazovalo výrobu
železa, ale pouze ve změně lidského smýšlení, jak o tom
svědčí například tyto verše:
I my současní metalurgové v našich zemích jsme zažili
na počátku devadesátých let minulého století tažení
proti výrobě železa. U vědomí popsaných skutečností si
můžeme říci: Nic nového pod sluncem, což je opět řecké
přísloví dva a půl tisíce let staré, v latině znějící: Nihil
novi sub sole.
Literatura
[1] JÍLEK, L. Z historie kovářských technologií, Kovárenství 1999,
č. 14, s. 33-39
[2] JÍLEK, L. Z historie kovářství, Acta Metallurgica Slovaca 2000,
roč. 6, č. 1, s. 5-19
[3] JÍLEK, L. Zpracování kovů a politika. Kovárenství 2001, č. 17, s.
15 a 16.
Vystupme na horu Hospodinovu, bude nás učit svým
cestám a my po jeho stezkách budeme chodit…I překují
své meče na radlice, svá kopí na vinařské nože. (Iz 2,3n)
[13].
[4] NASO, Ovidius Proměny (překl. Stiebitz, J,) Odeon, Praha 1967
[5] CARUS, Lucretius O přírodě. Svoboda, Praha, 1971
[6] MARO, Vergilius Zpěvy rolnické a pastýřské. SNKL, 1959
Za zmínku stojí, že sochu inspirovanou tímto veršem,
která je dílem sochaře Jevgenije Vuchetiče a
představuje kováře, jak mohutným rozmachem
překovává meč na pluh, věnoval po 2. světové válce
Sovětský svaz Organizaci spojených národů.
Ideologické hledisko šlo v tomto momentě stranou. A
tak máme před hlavní budovou OSN v New Yorku
sochu kováře, jak je vidět na obr. 2. Nedaleko je další
socha s obdobnou ideou. Znázorňuje značně zvětšený
revolver, který má na hlavni uzel.
[7] ISIDOR ze Sevilly: Etymologiae 16 (překl. Korte, D.). Oikoyenh,
Praha, 2000
[8] AGRICOLA, Georgius Dvanáct knih o hornictví a hutnictví
(překl. Ježek, J., Hummel, J.), [9] Matice hornicko-hutnická,
Praha 1933
[9] TACITUS, Publius, Cornelius Germánie, Svoboda, Praha, 1976
č. 43
[10] REHEN T.: Stahl und Eisen, 1997, roč. 117, č. 9, s. 87-92
[11] LIETZMANN, K. D. aj. Metallformung, VEB Deutscher Verlag
für grundstoffindustre. [13] Lipsko, 1987
[12] Kronika techniky. Fortuna Print, 1993
[13] Bible. Ekumenická rada církví v Československu. Praha 1985
Obr. 2 Vuchetičova socha před budovou OSN v New Yorku.
98
Hutnické listy č. 5/2012, roč. LXV
Historie hutnictví
Prospekce, těžba a hutní zpracování polymetalických rud Pb-Ag-Cu-Zn na
bývalém pernštejnském panství
Exploration, Mining and Metallurgical Processing of Complex Pb-Ag-Cu-Zn
Ores in Former Domination of Lord of Pernštejn
prof. Ing. Karel Stránský, DrSc. Ing. Pavla Roupcová, Ph.D. ÚFM Akademie věd České republiky, prof. Ing.
František Kavička, CSc., Ing. Drahomíra Janová, Ing. Lubomír Stránský, CSc., Ing. Bohumil Sekanina,
CSc., Vysoké učení technické v Brně, FSI Brno
Příspěvek pojednává o dolování polymetalických rud na bývalém panství pánů z Pernštejna. Kromě stručné
charakteristiky pernštejnské historie dolování je soustředěn na porovnání analýz souboru vzorků rudnin od štoly
Kryštof a šachty Pod lesní cestou (1) a vzorků hlušin ze šachtic pod Čepičkovým vrchem (2). Největší rozdíly mezi
soubory byly u olova, kde podíly prvků Zn, Cu, Ag k Pb ve vzorcích (1) od Šachty pod lesní cestou byly 259 Pb/Zn,
350 Pb/Cu, 300 Pb/Ag. Tyto podíly jsou o téměř dva řády vyšší než tvoří podíly Zn, Cu, Ag k Pb ve vzorcích (2) ze
šachtic kde jsou pouze 6,8 Pb/Zn, 10,3 Pb/Cu a 18,0 Pb/Ag. Rozdíly svědčí o tom, že v šachticích vzorků (2) byly
tyto kovy v minulosti důkladně horníky vytěženy, separovány a tehdejšími hutníky důsledně extrahovány. Tato
exaktně stanovená data přesvědčují o tom, že rudnina vzorků (2) byla v poslední fázi činnosti hutě ze štol a šachty
vytěžena, avšak nebyla již metalurgicky zpracována.
The article deals with the mining of complex Pb-Ag-Cu-Zn ores in the former domination of lord of Pernštejn. The
complex Pb-Ag-Cu-Zn ores were in this domination extracted since the first half of 13th century. Certain proof from
those times is the document issued by Czech king Přemysl Otakar I. from the year 1238, by which he ordered that
the tithes from mining below the castle Zubštejn must be paid to the convent Porta Coeli in Tišnov. At the same time
the lords of Pernštejn mined the already also ores near the villages Horní Čepí and Švařec. Vilém lord of Pernštejn
(*1438 †1521) was in that time the richest magnate in the Czech kingdom. His cadet Joan lord of Pernštejn (*1485
†1549) followed him and attained such a wealth, that he was nicknamed „the Wealthy“ (Bohatý). In 1537 Joan the
lord of Pernštejn received from the Czech king Ferdinand I. in trust the property of Kladsko county and he was also
granted the privilege of coinage of silver and gold coins, and the right to mine silver and gold in the locality Złoty
Stok in Kladsko. Joan lord of Pernštejn used this privilege and Pardubice museum exhibits at present well –
preserved coinage of his coins from the period 1542 - 1544. Apart from the brief characteristics of the Pernštejn
history of mining this article concentrates on comparison analyses of the set of ore samples from the gallery Kryštof
and from the mine "Shaft below the forest road" (set 1), and samples of barren rock from blind shafts (gobs) below
the Čepička hill (set 2). The biggest discrepancy between these sets were recorded in Pb in which the relative
content of Zn, Cu and Ag in the samples from the set 1 taken from the refuse pile from the "Shaft below the forest
road" was 259Pb/Zn, 350Pb/Cu, 300Pb/Ag. This difference is bigger by more than one order than the relative
content of the same elements in Pb in the set 2 of the samples taken at the blind schafts (gobs), in which these
amounts were 6.8Pb/Zn, 10.3Pb/Cu and 18.0Pb/Ag. The set 2 contains the originally mined metals Pb, Zn, Cu, Ag,
which are today after several centuries quite freely dispersed in barren rocks, so that are bound only in accessory
minerals. This manifests that in the past these minerals were thoroughly mined out and separated by the miners and
then duly processed (extracted) by metallurgists. These data, which were exactly analytically determined, inform us
about the fact that the ore in the set 1 containing heavy spar (mineral baryt) in mixtures with anglesite was in the
final phase of mining activities mined out from the galleries and from the shaft but it was not anymore subjected to
further metallurgical processing.
Počátky dolování a zpracování polymetalických rud
sahají v této oblasti znázorněné na obr. 1 až do první
poloviny 13. století, z něhož se dochovaly zprávy o
stříbrných dolech pod hradem Zubštejnem. Jistým
dokladem je pro tuto dobu listina krále Přemysla
Otakara I. z roku 1238, která nařizuje, aby desátky ze
zubštejnských dolů plynuly ve prospěch tišnovského
kláštera Porta Coeli, jehož zakladatelem byla královna
Konstancie spolu se svým synem Přemyslem,
markrabětem moravským. Údajně přímo pod dnešními
zříceninami hradu Zubštejna byly nalezeny zbytky
odvalů a jam se stopami zrudnění po velmi staré těžbě
[1]. Avšak již v téže době dolovali a zpracovávali
vytěžené polymetalické rudy páni z Pernštejna také v
okolí Horního Čepí a Švařce. Má se za to, že velké
zemětřesní, které postihlo Českomoravskou vysočinu
kolem první čtvrtiny 14. století, přerušilo v srpnu 1328
na jistý čas v této oblasti báňský provoz [2].
99
Historie hutnictví
Hutnické listy č. 5/2012, roč. LXV
Obr. 1 Olešnička, Čepičkův vrch, Ujčov, Dolní a Horní Čepí a
nejbližší okolí
Fig. 1 Olešnička, Čepička hill, Ujčov, Dolní and Horní Čepi and
vicinity
Vytěžené olovo, měď, zinek z polymetalických rud a
zejména vytěžené velmi vzácné stříbro, zhodnocené
navíc hutnickým zpracováním těchto rud na jejich
vlastním panství, využili Pernštejnové jednak k růstu
jejich dalšího pozemkového bohatství a jednak
k rozšíření své stavební činnosti a investování do
mincovního kovu, k němuž stříbro a měď tehdy
náležely.
Vilém z Pernštejna (*1438 †1521), který se v tehdejší
době dožil úctyhodného věku 83 let v přiměřeném
zdraví, se již v 15. století zařadil díky své hospodářské
aktivitě a společenské prozíravosti jako první šlechtic z
pernštejnského rodu, mezi nejbohatší velmože českého
království. Vlastnil a provozoval nejen stříbrné doly na
svém panství u Švařce a Horního Čepí, ale těžil a
zpracovával též polykomponentní rudy v Rozseči nad
Kunštátem (doloženo roku 1350) a mnohé další.
Vilém z Pernštejna měl kromě svých těžebních aktivit
tehdy také významné společenské postavení. V letech
1475 až 1484 byl komorníkem brněnského soudu a v
roce 1483 až 1490 nejvyšším maršálkem českého
království. K jeho dětem náležela jako nejmladší dcera
Bohunka z Pernštejna (*1485, †1549) a dále dva
synové, starší Vojtěch z Pernštejna (*1490, †1534) a
mladší Jan z Pernštejna (1487, †1548). Oběma jeho
synům, které měl Vilém z Pernštejna až v pozdějším
věku (ve svých 47 a 49 letech) a kteří pokračovali
v jeho šlépějích, nebylo dopřáno dožít se, spravovat a
řídit zděděné podniky a hospodářství tak jako jejich otci
Vilémovi do vysokého věku, a odešli z tohoto světa
mnohem dříve. Starší Vojtěch zemřel v nedožitých 44
letech. Mladší syn Jan z Pernštejna, v jehož osobě
dosáhlo bohatství Pernštejnů svého vrcholu a byl
nazýván jako Bohatý, se dožil věku 61 let. Jan
z Pernštejna zanechal svým třem synům Jaroslavovi
(*1528, †1560), Vratislavovi (*1530, †1582) a
Vojtěchovi (*1532, †1561) již zadlužené panství.
Velmi podrobný terénní průzkum v prostoru od jižně
ležícího Štěpánova nad Svratkou až po severně se
nacházející
Švařeč
a
Koroužné
uskutečnili
v devadesátých letech minulého století J. Doležel a J.
Sadílek [3]. Oba autoři také důsledně a velmi podrobně
zpracovali rozsáhlé množství písemných pramenů a
v příloze doplnili výsledky průzkumu celé lokality také
analýzami hutnických strusek. Na jejich výsledky
navázal týmový výzkum [4], který byl orientován
na analytické ověření základní chemické povahy
těžených polymetalických rud, dále na stanovení
chemického složení hutnických strusek a také na
možnosti rekonstrukce
v minulosti
používaných
hutnických pochodů. K analýzám byly přitom využity
hutnické strusky z kladských dolů a huti Złoty Stok,
která v letech 1537 až 1548 náležela v rámci zástavy
kladského hrabství přímo pod patronaci Jana
z Pernštejna [4].
Analýzy rudnin z pole stařin (bývalých šachtic) ve
Švařci Za kaplí vedly kromě jiného ke stanovení
spodních obsahů zlata a mědi v rudnině 2,60 mg Au/kg
a 3,51 mg Ag/kg. Dále ke stanovení spodních obsahů
mědi, železa a zinku, tj. 0,230 mg Cu/kg, 44,7 mg Fe/kg
a 1170 mg Zn/kg ([5], tab. 4). Ve dvou vzorcích strusky
z kladské horní a hutní lokality Złoty Stok vedly
analýzy ke stanovení spodních obsahů zlata v rozmezí
0,0688 až 0,649 mgAu/kg s maximálními obsahy zlata
v analyzovaných práškových mikročásticích 1,92 až
32,24 hm.% ([4], tab. 4). Jan z Pernštejna, který díky
svým v úhrnu pozitivním vztahům ke králi Ferdinandu
I. Habsburskému i přes jisté rozpory s ním, od něho
získal díky finanční pomoci, kterou králi poskytl,
zástavou Kladsko s možností těžby v kladských zlatých
dolech v lokalitě Złoty Stok a zároveň právo ražby
mincí. Tohoto práva jako držitel zástavy kladského
hrabství s právem ražby mincí Jan z Pernštejna plně
využil. Dodnes jsou zachovány jeho ražby zlatého
dukátu z roku 1544 o průměru 22 mm, stříbrného tolaru
z roku 1542 o průměru 40 mm a měděného haléře o
průměru 11 mm. Lícní strana – avers zlatých a
stříbrných mincí má zřetelně vyražený znak
pernštejnského rodu – zubří hlavu, jejíž nozdry jsou
podle pernštejnské pověsti protaženy houžví, a rub
mince – revers má vyražen znak českého království –
lva s královskou korunou na hlavě (obr. 2) [6]. Mince
jsou uložené v museu v Pardubicích. Má se však za to,
že ražby zlatých, stříbrných i měděných mincí nebyly
provedeny ze zlata, stříbra a mědi, které bylo těženo
přímo v dolech na Pernštejnském panství, nýbrž ze
zlata, stříbra a mědi z dolů Złoty Stok v Kladsku .
100
Hutnické listy č. 5/2012, roč. LXV
Historie hutnictví
Obr. 2 Zlatý dukát v ražbě Jana z Pernštejna z roku 1544
Fig.
ducat
coinage
of Joan zlord
Pernštejn
the
Obr.22.Gold
Zlatý
dukátinJana
z Pernštejna
rokuof1544
– aversfrom
a revers
year 1544
[2]
Janem z Pernštejna, se s jeho úmrtím snížila politická
moc a vliv pernštejnského rodu v naší zemi. Podrobnou
informaci dnes o tom podávají knižní publikace Petra
Vorla z let 1997 a 1999 [6, 7]. Ze zpracování edice
Registr listů bratří Jaroslava a Vratislava z Pernštejna
z let 1550-1551 plyne [6], že důvodem k poklesu
společenské moci a prestiže, bylo snížení významu
všech tří synů Jana z Pernštejna ve srovnání s jejich
otcem Vilémem. Bylo tomu tak i přesto, že po nástupu
Maxmiliána Habsburského na český trůn v roce 1564 se
Vratislav z Pernštejna stal jako králův důvěrník z mládí,
jedním
z nejvýznamnějších
politiků
dvorského
katolického křídla domácí šlechty a byl od roku 1566 až
do své smrti v roce 1582 nejvyšším kancléřem
Království českého.
Dolní a Horní Čepí
Obě vesnice jsou dávného založení a vznikly nedlouho
po vnitřní kolonizaci tehdy ještě neosídleného podhůří
dnešní Českomoravské vrchoviny. Čepí Dolní, které
bylo součástí obce Ujčova, je poprvé psáno v roce 1360
jako … de Schtyepieho, avšak již roku 1437 je záznam
villas … Dolnye Czepy, mající téměř současný tvar.
Čepí Horní, původně osada Dolního Čepí je
zaznamenáno v tomtéž roce 1360 jako de Czepie
Superiori. Avšak o šedesát let později, v roce 1420
najdeme záznam in villa Horny Czepin a již v roce 1437
se objevuje zápis téměř shodný se současným villam
Horny Czepie a před koncem téhož století 1498 se již
píše v Hornim Czepy. Názvy obou vsí se tedy rychle
vyvinuly do současné podoby. Výklad jména vsí je
dvojí. Jednou možností je to místo, kde jsou čepy –
Zapfen, v místech regulace odtoku z rybníka; nelze
však vyloučit, že Čepí, znamená čapí, tj. místo kde jsou
čápi. Obě vsi byly původně hornické, od počátku v nich
byly doly na stříbro (na olovnato-stříbrné rudní
minerály) a patřily k pernštejnskému panství [8].
Obr. 3 Hornická kaple v Dolním Čepí zasvěcená sv. Václavu
(foto 3 až 6 K. Stránský)
Fig. 3 Mining chapel in Dolní Čepí dedicated to St. Venceslav
(foto 3 to 6 K. Stránský)
Nad Horním Čepím asfaltem krytá cesta končí a je třeba
se vydat přímo ke křížku, který nese v současnosti
místní pojmenování Čepičkův křížek. Křížek stojí na
jihovýchodním okraji protáhlé rovinky, ze které je
možno přímo pokračovat strmou lesní cestou ke skupině
šachtic pod Čepičkovým vrchem. Poněkud výše
položená skupina šachtic tvoří dnes tah šesti různě
hlubokých a rozměrných kruhových jam. Tah jam je
orientován po vrstevnici přibližně severovýchodním
směrem. Za počátek tahu byla zvolena krajní
severovýchodní jáma (šachtice) a zbývajících pět jam
celého tahu pozvolna klesajícího po vrstevnici bylo
označeno symboly A, B, C, D, E a F. Vzorky vytříděné
rudniny byly odebrány z krajních šachtic A a F.
Přibližně v poloze druhé krajní jámy (šachtice), asi o 10
– 15 metrů níže než je vrstevnice jámy F, o průměru
obvalu cca 6,1 m (obr. 4) se nacházela rozměrem
největší, avšak již zčásti zanesená jáma označená G o
průměru obvalu cca 22,4 m (obr. 5), ze které byly také
odebrány vzorky hlušiny k analýze.
Průzkum terénu pod Čepičkovým vrchem
654 m n.m.
Od původní hornické kaple v Dolním Čepí, dnes kostela
zasvěceného sv. Václavu obr.3, se cesta mírně zvedá a
od křižovatky u Partyzánského památníku (obr. 1) se ve
směru do Horního Čepí její sklon dosti prudce zvyšuje.
101
Obr. 4 Šachtice F pod Čepičkovým vrchem, průměr přibližně 6m
Fig. 4 Blind shaft F below the Čepička hill, diameter aprox. 6m
Historie hutnictví
Hutnické listy č. 5/2012, roč. LXV
Další vzorky k chemickým analýzám byly odebrány
z blízkého okolí štol jmenovaných dnes jako štola
Kryštof a šachta Pod lesní cestou. Celkem bylo z terénu
vybráno k analýzám 6,4 kg charakteristických hornin a
rudnin o velikosti větších vlašských ořechů až drobných
dětských pěstí.
Analýzy odebraných vzorků rudnin
Obr. 5 Šachtice G pod Čepičkovým vrchem, průměr přibližně 22m,
směr k východu
Fig. 5 Blind shaft below Čepička hill, diameter aprox. 22m,
orientation to the East
K rozborům byla aplikována metoda rentgenové
spektrální
analýzy
s využitím
elektronového
rastrovacího mikroskopu PHILIPS XL 30, který pracuje
ve spojení s energiově disperzním mikroanalyzátorem
EDAX, k obrazové a chemické mikroanalýze a
rentgenový
difraktometr
PHILIPS
X´Pert
k mineralogické analýze práškových vzorků hornin a
rudnin. Z odebraných vzorků rudnin bylo stanoveno po
jejich rozdrcení a rozemletí ve vibračním achátovém
mlýnku na jemný prášek (cca 1 až 50 m) průměrné
chemické složení, základní mineralogická konstituce, a
vlastní
speciálně
vypracovanou
metodou
semikvantitativní poměrné mikroanalýzy [9, 10] pro
účely prospekce, také jejich vztahu ke zbytkovým,
minoritním (akcesorickým) minerálům. Tyto minerály
tvoří jistý podíl bývalých, původně vytříděných rudnin,
tj. v podstatě dnešních hlušin, tvořících výplně šachtic,
kutacích jam, dobývek, stařin, montánních reliktů aj.
stop dávné aktivní těžby ukončené před staletími.
Vzorky ze šachtic pod Čepičkovým vrchem
654 m n.m.
Obr.6 Odval pod šachticí G, směr k severu.
Fig. 6 Waste bank below the blind shaft G, orientation to the North
K rozborům byly uvedeným způsobem připraveny
vzorky odebrané z tahu šachtic pod Čepičkovým
vrchem pracovně označené symboly A, F a G (obr. 4,
obr. 5). Výsledky rozborů průměrného chemického
složení již vytěžených rudnin (v podstatě hlušin) jsou
uspořádány v tabulce 1.
Z mineralogického hlediska převládal v rudnině
šachtice A minerál křemen – SiO2 9 %, dále klinochlor
(Mg2,96Fe1,09Al1,275)(Si2,64,Al1,376O10)(OH), živec albit
NaAlSi3O8 35,6 %; jako celek obsahovala rudnina
v hm.%:
Obr. 7 Šachtice F, směr k severozápadu (foto L. Stránský)
Fig. 7 Blind shaft F, orientation to the North-West (foto L. Stránský)
102
Hutnické listy č. 5/2012, roč. LXV
Historie hutnictví
Tab. 1 Chemické analýzy složení hlušiny šachtice A, F, G [hm.%]
Tab. 1 Chemical analyses of constitution deads - inspection blind schaft A, F, G [wt.%]
Šachtice
Prvek
O
Na
Mg
Al
Si
P
S
Ag
K
Ca
Ba
Ti
Cr
Mn
Fe
Cu
Zn
Pb
suma
atom. číslo
A
průměr x
44,16
2,99
3,70
9,48
20,82
0,83
0,16
(0,24)
1,08
2,32
(0,00)
1,22
0,08
0,31
11,40
0,77
0,45
(0,00)
100,01
~ 13,07
(krajní)
odchylka sx
2,63
0,23
0,66
0,35
0,19
0,50
0,05
(0,05)
0,31
0,28
(0,00)
0,04
0,14
0,12
1,85
0,10
0,19
(0,00)
-
F
průměr x
44,55
1,02
0,78
6,22
17,80
0,30
0,25
(0,29)
2,08
0,25
(0,00)
0,39
0,18
1,11
24,62
0,00
0,00
(0,00)
99,84
~ 14,54
průměr 6,1m
odchylka sx
0,44
0,11
0,07
0,20
0,25
0,02
0,05
(0,08)
0,04
0,02
(0,00)
0,03
0,02
0,05
0,79
0,00
0,00
(0,00)
-
G
průměr x
50,25
0,28
0,06
0,86
44,32
0,18
0,39
(0,49)
0,36
0,22
(0,00)
0,21
0,22
0,25
0,80
0,65
0,45
(0,00)
100,00
~ 11,50
(největší)
odchylka sx
0,75
0,06
0,10
0,14
0,78
0,07
0,15
(0,08)
0,08
0,05
(0,00)
0,06
0,05
0,08
0,06
0,05
0,20
(0,00)
-
Poznámky: hodnoty v závorkách ( ) jsou v okolí mezí detekovatelnosti prvku
44,2 O, 20,8 Si, 11,4 Fe, 9,5 Al, 3,7 Mg, 3,0 Na, 2,3 Ca,
1,2 Ti a 1,1 K (celkem 93,5 %) a pod 1 % dalších
příměsových prvků včetně mědi (0,77 %) a zinku (45
%).
V rudnině šachtice F dominovala směs minerálů
křemene SiO2 54,5 % a goethitu FeO (OH) 45,5 % a
jako celek obsahovala v hm.%: 44,6 O, 24,6 Fe, 17,8 Si,
6,2 Al, 2,1 K, 1,1 Mn (celkem 99,4 %) a pod 1 %
dalších příměsí pouze se stopami mědi a zinku.
V rudnině šachtice G opět jednoznačně převládal
minerál křemen a její složení tvořily prvky: 50,3 O, 44,3
Si (celkem 94,6 %) a opět pod 1% dalších příměsí
včetně mědi (0,65 %) a zinku (0,45 %).
Poznamenejme, že v žádném ze vzorků rudnin
odebraných ze šachtic nebylo při plošné analýze
průměrného složení detekováno baryum. Tento prvek
byl běžně registrován až při bodové analýze
mikroskopických částic po rozemletí rudnin v kulovém
vibračním mlýnku, tj. teprve při semikvantitativní
poměrné mikroanalýze SPA, která využívá fyzikální
separace mikročástic práškového vzorku v zobrazení
zpětně odražených elektronů – BSE.
Výsledky semikvantitativní poměrné mikroanalýzy
rudnin odebraných ze šachtic A, F a G jsou uspořádány
v tabulce 2.
Vzestupně uspořádané hodnoty stanovených obsahů
prvků v tabulce 2 ukazují, že k nejvyšším obsahům
prvků vázaným na akcesorické minerály v šachticích
náleží baryum a olovo. Například v pořadí šachtic A, F
a G byly stanoveny tyto spodní, minimální obsahy barya
 5,83, 2,32 a 4,24 mg Ba/kg a olova  1,60, 2,34 a
0,472 mg Pb/kg. Baryum se ve zdejších rudninách
vyskytuje jako minerál síran barnatý (těživec)  BaSO4,
a olovo se zde vyskytuje též jako minerál síran olovnatý
(anglesit) – PbSO4, který je izomorfní s barytem [11].
Poměrně vysoký a vcelku rovnoměrně rozdělený obsah
síry vázané na a.m. v šachticích A až G – 0,895, 0,343 a
1,14 mg S/kg umožňuje předpokládat, že rudní minerály
byly tvořeny sulfidy – pyritem FeS2, chalkopyritem –
CuFeS2 a určitým nositelem stříbra zde byl patrně též
baryt. U šachtice G o tom svědčí též koeficienty
korelace r mezi železem a stříbrem, mědí a stříbrem a
též baryem a stříbrem, které jsou: rFe-Ag = 0,7735, rCu-Ag
= 0,7735 resp. rBa-Ag = 0,4112, pro počet stupňů
volnosti  = 20 jsou statisticky významné (na hladině
spolehlivosti  = 0,01 pro Fe a Cu, resp. na hladině  =
0,1 pro Ba). Semikvantitativní poměrná analýza rudnin
umožňující testovat parciální vztahy mezi prvky
vázanými na akcesorické minerály je zároveň vhodná
pro posouzení původního složení těžených hornin a také
k odhadu složení základní hutnické vsázky.
103
Historie hutnictví
Hutnické listy č. 5/2012, roč. LXV
Tab. 2 Chemické analýzy mikročástic hlušiny - ze šachtic A, F, G.
Tab. 2 Chemical analyses micro - particles deads inspection blind shafts A, F, G.
Prvek
Cr
Ag
K
Mn
Fe
Ca
Zn
Cu
Mg
P
Ce
Na
Ti
S
Pb
Si
Zr
Ba
O
Al
suma
at. č.
N č.
rad.N
A – průměr cca 5,0 m
mg/kg
hm.%
max.%
0,0467
0,1466
0,69
0,0578
0,1815
0,95
0,0667
0,2094
1,57
0,0790
0,2480
2,05
0,0794
0,2493
14,92
0,0945
0,2967
1,43
0,0984
0,3090
1,91
0,218
0,6845
2,17
0,224
0,7033
3,06
0,230
0,7222
3,37
0,288
0,9043
40,92
0,327
1,0267
3,93
0,414
1,2999
4,12
0,895
2,8102
10,33
1,60
5,0238
65,88
2,66
8,3520
18,19
3,50
10,9895
44,21
5,83
18,3054
69,29
7,15
22,4500
49,69
7,99
25,0875
7,80
31,8485 100,0000
26,01
21
3,88
Prvek
Cu
Nd
La
Ce
V
Na
Ca
Cr
Ti
P
Ag
K
Zr
Mg
Al
S
Zn
Si
Fe
Ba
Pb
O
Mn
suma
at. č.
N č.
rad.N
Šachtice
F – průměr cca 6,1 m
mg/kg
hm.%
max.%
0,0112
0,0454
0,92
0,0169
0,0685
7,76
0,0193
0,0783
8,05
0,0278
0,1128
11,97
0,0356
0,1444
0,48
0,0400
0,1622
3,39
0,0424
0,1720
3,92
0,0430
0,1744
0,56
0,0750
0,3042
1,72
0,0800
0,3245
8,81
0,0898
0,3642
0,69
0,115
0,4664
1,91
0,144
0,5841
52,58
0,151
0,6125
1,37
0,218
0,8842
7,80
0,343
1,3912
12,03
0,396
1,6062
7,02
0,547
2,2186
25,50
1,81
7,3413
49,24
2,32
9,4099
39,65
2,34
9,4910
49,15
7,67
31,1093
52,31
8,12
32,9345
44,47
24,6563 100,0000
27,77
21
4,20
Prvek
P
Ca
K
Cr
Mg
Mn
Ag
Al
Na
Zn
Cu
Ti
Pb
S
Si
Fe
Ba
O
suma
at. č.
N č.
rad.N
G – průměr cca 22,4 m
mg/kg
hm.%
0,0386
0,2206
0,0404
0,2309
0,0418
0,2389
0,0522
0,2983
0,0566
0,3235
0,0762
0,4355
0,0969
0,5538
0,101
0,5772
0,142
0,8115
0,155
0,8858
0,201
1,1487
0,305
1,7430
0,472
2,6973
1,14
6,5148
1,98
11,3151
2,56
14,6297
4,24
24,2304
5,80
33,1453
17,4987 100,0000
26,48
20
3,25
max.%
0,47
0,56
3,25
1,33
1,30
1,26
1,52
6,79
1,21
13,17
2,11
5,72
55,72
11,13
35,64
64,21
56,64
46,33
Poznámky: výsledky stanovené v [mg/kg]  [g/t] a v [hm.%] jsou uspořádány vzestupně; výsledky uspořádané jako max.% značí maximální
koncentraci prvku stanovenou v souboru všech analyzovaných N mikročástic; symbol at. č. značí průměrnou hodnotu atomového čísla N
analyzovaných mikročástic; rad. N [m] značí střední poloměr z celkové plochy N analyzovaných mikročástic redukované podle počtu N
mikročástic na kružnici; N č.značí počet mikročástic měřený při semikvantitativní poměrné analýze.
Vzorky od štoly a šachty pod Horním
Čepím
Ke štolám jmenovaným jako štola Kryštof (obr. 8 a 9) a
ke štole uváděné dnes jako Šachta Pod lesní cestou (obr.
10 a 11) je třeba sestoupit od již popsaného tahu šachtic
pod Čepičkovým vrchem (ve výšce cca 600 m n.m.), po
křižujících se lesních cestách až na vrstevnici ve výšce
cca 450 m n.m, tj. asi o 150 m níže (obr. 1).
Obr. 9 Štola Kryštof, těžba polymetalických rud, v okolí nejsou
žádné odvaly
Fig. 9 Gallery Kryštof (Christopher), mining of complex ores,
no dumping grounds were found in its vicinity
Okolí štoly Kryštof je dnes prosté, bez jakýchkoli
okolních šachtic, odvalů a dobývek. Naproti tomu pod
šachtou (jámou) jmenovanou jako Šachta pod lesní
cestou se nachází přímo pod bezpečnostním zábradlím
mohutný odval na příkrý svah vytěžené a po svahu
sesuté rudniny.
Obr. 8 Štola Kryštof, číslo 2152, po pravé straně cesty shora,
nepřístupná (foto 8 až 11 K. Stránský)
Fig. 8 Gallery Kryštof (Christopher), No. 2152, on the right
side of the road from above, inaccessible (foto 8 to 11 K.
Stránský)
104
Hutnické listy č. 5/2012, roč. LXV
Historie hutnictví
Obr. 10 Šachta pod lesní cestou, číslo 2151 po levé straně cesty
shora, nepřístupná
Fig. 10 Shaft below the forest road, No. 2151 mining of complex
ores, nearside roads from above, inaccessible
Z odvalu byly ke kontrolní chemické a mineralogické
analýze vyzvednuty tři vzorky nejčastěji se v něm
vyskytující horniny o velikosti vzorků dětské pěsti a
označeny K1, K2, K3. Vzorky byly nejprve rozdrceny,
v kulovém vibračním mlýnku připraveny jako vzorky
práškové a poté analyzovány.
Obr. 11 Šachta pod lesní cestou, těžba polymetalických rud, pod
šachtou je mohutný odval
Fig. 11 Shaft below the forest road, mining of complex ores, huge
dumping ground exists below the shaft
Výsledky průměrného složení rudnin
Analýzami bylo stanoveno průměrné chemické složení
rudnin, dále průměrný podíl prvků vázaných na
akcesorické minerály práškového vzorku a také jejich
mineralogické složení. Výsledky jsou obsaženy
v tabulkách 3 a 4.
Tab. 3 Chemické analýzy složení rudniny K1, K2, K3 – soubor 1 [hm.%]
Tab. 3 Chemical analyse of the constitution ore K1, K2, K3 – set 1 [wt.%]
Prvek
O
Na
Mg
Al
Si
P
S
Ag
K
Ca
Ba
Ti
Cr
Mn
Fe
Cu
Zn
Pb
Suma
at. č.
N m.
K1
27,47
0,93
0,05
0,35
1,25
0,14
10,65
(0,19)
0,12
0,19
52,34
3,56
0,2
0,16
0,50
0,24
0,26
1,41
100,01
37,06
3
Šachta pod lesní cestou – vzorky z odvalu pod šachtou
K2
K3
průměr
28,17
38,64
31,43
1,08
0,60
0,87
0,24
1,31
0,53
0,50
9,61
3,49
1,70
17,77
6,91
0,29
0,02
0,15
9,8
3,15
7,87
(0,38)
(0,00)
(0,19)
0,22
3,33
1,22
0,21
1,14
0,51
48,29
12,07
37,57
3,37
0,97
2,63
0,28
0,00
0,16
0,29
0,05
0,17
1,09
2,60
1,40
0,33
0,13
0,23
0,73
5,76
2,25
3,03
2,83
2,42
100
99,98
100,00
36,55
20,41
31,34
3
3
9
Odchylka
6,26
0,25
0,68
5,30
9,41
0,14
4,11
(0,19)
1,83
0,54
22,17
1,44
0,14
0,12
1,08
0,10
3,05
0,88
0,02
19,03
9
Poznámky: - měřeno plošnou analýzou práškového vzorku na el. vodivé karbonové pásce ve třech místech z plochy při rastrujícím elektronovém
paprsku a zvětšení 24krát; - hodnoty v závorkách ( ) jsou v okolí mezí detekovatelnosti prvku; - symbol at. č. značí průměrnou hodnotu
atomového čísla; - symbol N m. značí počet měření při expozici N m  100 sec.
105
Historie hutnictví
Hutnické listy č. 5/2012, roč. LXV
Tab. 4 Chemické analýzy mikročástic rudniny – K1, K2, K3 soubor 1 a mikročástic hlušiny z šachtic A, F, G – soubor 2
Tab. 4 Chemical analyses of micro particles ore K1, K2, K3 set 1 and of micro particles deads from inspection blind schaft chamber A, F, G –
set 2
Šachta pod lesní cestou-vzorky K1, K2, K3 z odvalu (soubor 1 –
set 1)
prvek
hm.%
mg/kg
Šachtice A, F, G, pod Čepičkovým vrchem
(soubor 2 – set 2)
prvek
hm.%
mg/kg
Pr
0,016608
0,650
Nd
0,022837
0,0169
Ce
0,028362
1,11
La
0,026080
0,0193
Mn
0,052635
2,06
V
0,048107
0,0356
Cr
0,055446
2,17
Cr
0,191751
0,142
Ca
0,058001
2,27
Ca
0,239587
0,177
K
0,067966
2,66
K
0,302018
0,224
Na
0,083297
3,26
Ag
0,330396
0,245
Ti
0,156629
6,13
Ce
0,426744
0,316
Mg
0,183969
7,20
P
0,471067
0,349
Cu
0,219229
8,58
Cu
0,581334
0,430
P
0,252190
9,87
Mg
0,583226
0,432
Ag
0,256279
10,0
Na
0,687817
0,509
Fe
0,296138
11,6
Zn
0,877541
0,649
Al
0,473464
18,5
Ti
1,072941
0,794
Zn
0,684261
26,8
S
3,213418
2,38
Si
1,000585
39,2
Zr
4,924178
3,64
Ba
1,748980
68,5
Pb
5,961985
4,41
O
6,806841
266
Fe
6,012524
4,45
S
10,937193
428
Si
7,009251
5,19
Pb
76,621927
2999
Mn
11,182370
8,28
suma
at. č.
N č.
N ms.
100,000000
66,99
60
50
3913,710
-
Al
Ba
O
suma
at. č.
N č.
N ms.
11,228045
16,742745
27,864037
100,000000
27,68
60
50
8,31
12,4
20,6
74,0022
-
Poznámky: - symbol at. č. značí průměrné atomové číslo celkového počtu bodově analyzovaných mikročástic vybraných v zobrazení BSE; symbol N č. značí celkový počet bodově při pevném svazku měřených analyzovaných) mikročástic vybraných v zobrazení BSE; - symbol N ms.
značí dobu měření jedné mikročástice 50 sec.
Z tabulky 3 plyne, že složení sestává z vysokého obsahu bylo možno analýz vzorků ze šachtic pod Čepičkovým
barya 37,6 hm.%, v mezích od 12,1 do 53,4 %, a vrchem a vzorků řady K z odvalu Šachty pod lesní
zvýšeného obsahu olova, jehož obsah se pohybuje cestou navzájem porovnat, byla též u obou skupin
v průměru kolem 2,4 hm.% a kolísá od 1,4 do 3,0 %. vzorků rudnin aplikována semikvantitativní poměrná
Zajímavý údaj poskytly průměrné hodnoty SPA analýza. V zobrazení zpětně odražených elektronů
mikroanalýzy práškových částic, které ukazují, že (BSE) bylo ze série tří práškových vzorků z odvalu
práškové částice obsahují vysoký podíl olova vázaného šachty Pod lesní cestou a postupně i ze tří vzorků
na akcesorické minerály. Olova obsahují více než 77 %, z šachtic A, F, G analyzováno celkem 120 (2krát 60)
barya nad 1,7 %, zinku 0,68 %, mědi 0,22 % a stříbra mikroskopických částic.
0,25 %. Ve výsledcích průměrného složení rudnin
z odvalu Šachty pod lesní cestou jsou vysoké průměrné Výsledky v tabulce 4, která obsahuje shodně bodově
obsahy barya, mědi, zinku a zejména olova vskutku analyzované prvky v mikročásticích vybraných
pozoruhodné. Analyzované obsahy těchto prvků jsou v zobrazení BSE ze série vzorků z odvalu Šachty pod
řádově větší než jejich poměrné obsahy stanovené lesní cestou a ze série vzorků ze šachtic A, F, G z tahu
semikvantitativní poměrnou analýzou (tj. SPA) které se pod Čepičkovým vrchem, tj. výsledky získané za
vztahují k šachticím A až G pod Čepičkovým vrchem. podobných podmínek odběru vzorků i jejich analýz,
V nich byly srovnatelné obsahy uvedených čtyř prvků mají rozdílné kvalitativní i kvantitativní znaky. Vzorky
(Ba, Cu, Zn, Pb, Ag) stanoveny až ve vazbě na z odvalu Šachty pod lesní cestou mají:
akcesorické minerály a v tabulce 4 jsou vyjádřeny
podílem hm.% prvků vázaných na tyto minerály. Aby
106
Hutnické listy č. 5/2012, roč. LXV
Historie hutnictví
Naproti tomu vzorky ze šachtic A, F, G pod
Čepičkovým vrchem 2 mají:
2a) nižší obsahy těžitelných prvků polymetalických rud,
tj. olova, zinku, mědi a stříbra v mikročásticích
vázaných na akcesorické minerály, v hm.%: olovo 5,96
Pb, zinek 0,87 Zn, měď 0,58 Cu a stříbro 0,33 Ag (tab.
4, viz též graf na obr. 13 a příklad analyzované
mikročástice – obr. 15);
2b) nižší poměrné obsahy stejných těžitelných prvků, tj.
olova, zinku, mědi a stříbra v mikročásticích v [mg/kg]
je to: olovo 4,41 Pb, zinek 0,649 Zn, měď 0,430 Cu a
stříbro 0,245 Ag v mikročásticích (tab. 4);
Porovnáme-li nyní výsledky analýz vzorků odebraných
z vytěžených šachtic pod Čepičkovým vrchem 2, které
se dnes opírají v podstatě o analýzy z hlušiny fyzikálně
separovaných práškových mikročástic v zobrazení
zorného pole BSE na jedné straně, s výsledky analýz
vzorků z rudnin uložených pod Šachtou pod lesní cestou
1, které obsahovaly vysoké obsahy barya s olovem,
mědí, zinkem a stříbrem, fyzikálně separované a
analyzované stejnou cestou jako vzorky v předešlém
případu 2, na straně druhé, pak ze srovnání plyne, že
výsledky obou stavů 1 a 2 jsou extrémně rozdílné.
Rudnina z odvalu pod šachtou pod lesní cestou 1
obsahuje doposud řádově větší množství olova, mědi,
zinku a stříbra než hlušina ze šachtice 2, jejíž rudní
minerály byly, možno říci, dokonale vytěženy v dávné
minulosti ještě za pánů z Pernštejna.
Řádově větší množství těžitelných prvků v hornině –
rudnině 1, tak poskytuje zcela rozdílné informace o
spodní (minimální) obsah
prvku [hm.%]
Vzorky z odvalu Šachty pod lesní cestou 1 jsou co do
množství olova i dalších prvků provázejících olovo
podstatně bohatší, neboť:
1a) mají vyšší poměrné obsahy těžitelných prvků –
olova, zinku, mědi a stříbra v mikročásticích vázaných
na akcesorické minerály – v hm.%: je to olovo 76,2 Pb,
zinek 0,68 Zn, měď 0,22 Cu a stříbro 0,26 Ag (tab. 4,
viz též graf na obr. 12 a příklad analyzované
mikročástice – obr. 14);
1b) mají vyšší poměrné obsahy týchž těžitelných prvků
– olova, zinku, mědi a stříbra v mikročásticích; v
[mg/kg] je to: olovo 2999 Pb, zinek 11,6 Zn, měď 8,58
Cu a stříbro 10,0 Ag v mikročásticích (tab. 4);
Chemické složení není v horninách odvalu vázáno
pouze na zbytkové, menšinové, akcesorické minerály,
nýbrž se promítá přímo do makrostruktury hornin, tj. do
obsahu jistého množství anglesitu (Pb SO4).
poměrech na obou lokalitách, tj. v šachticích pod
Čepičkovým vrchem a v obou štolách. Tento výsledek
analýz je přirozený a bylo možno jej očekávat. Ukazuje
však, že rudnina pod šachtou 1 nebyla hutnicky
zpracována, přestože obsahovala dosti velké a v 18.
století ještě racionálně těžitelné množství olova, mědi,
zinku a stříbra. Zároveň bylo ověřeno, že chemické
složení prvků ve vytěžených šachticích je dnes možno
stanovit fyzikální separací mikročástic v zorném poli
BSE a jejich analýzou. Neboť původně v dávné době,
byly racionálně těžitelné prvky v dnešních stařinách, tj.
v bývalých šachticích, dokonale vytěženy. Dnes jsou
vázány pouze v malém množství v mikročásticích
detekovatelných ve zbytkových, menšinových (tj.
akcesorických) minerálech.
100
10
1
0,1
0,01
Pr Ce Mn Cr Ca K Na Ti Mg Cu P Ag Fe Al Zn Si Ba O
S Pb
prvky v mikroskopických částicích
Obr. 12Obr.
Prvky
12 v mikročásticích v souboru vzorků rudniny 1 – K1,
K2, K3
Fig. 12 Chemical elements in micro-particles from the set of ore
samples 1 – K1, K2, K3
spodní (minimální) obsah
prvku [hm.%]
- klesající obsah barytu v pořadí vzorků K1, K2, K3,
přičemž ve stejném pořadí vzorků roste podíl křemene
(křemíku);
- ve vzorku K1 je čistý baryt, tj. Ba (SO4);
- ve vzorku K2 je 13 % čistého barytu Ba (SO 4) a 87 %
minerálu barytu s olovem (Ba0,69 Pb0,31) (SO4), což je
poměr cca 87/13 = 6,69
- ve vzorku K3 je 49 % křemene SiO2, 31 % dolomitu
(Ca Mg) CO3, 20 % barytu Ba (SO4) a pod 1 %
kamenné soli Na Cl;
100
10
1
0,1
0,01
Nd La V Cr Ca K Ag Ce P Cu Mg Na Zn Ti S Zr Pb Fe Si Mn Al Ba O
prvky v mikroskopických částicích
13 v mikročásticích v souboru vzorků rudniny (hlušiny) 2
Obr. 13Obr.
Prvky
– Šachtice A, F, G
Fig. 13 Chemical elements in micro-particles from the set of green
ore samples (barren rock) 2 –blind shaft A, F, G
Obr. 14 Mikročástice ze vzorku K3 ze souboru 1; hm.%: 71,63
Pb;12,50 S;1,06 Ag;1,12 Cu; 1,09 Zn (suma 87,40)
Fig. 14 Micro-particle in the sample K3 from the set 1; wt.%: 71.63
Pb; 12.50 S; 1.06 Ag; 1.12 Cu; 1.09 Zn (sum 87.40)
107
Historie hutnictví
Hutnické listy č. 5/2012, roč. LXV
- Tyto informace, které se opírají o analyticky stanovená
data, nás přesvědčují o tom, že hornina obsahující baryt
ve směsi s anglesitem, byla zřejmě v poslední fázi
činnosti těžby ze štoly a šachty (Kryštof a Šachty pod
lesní cestou) sice vytěžena, avšak nebyla již dále
metalurgicky zpracována.
Příspěvek byl zpracován díky projektu GAP
107/11/1566
Literatura
[1] POLÁK, A.: Nerostné bohatství Bystřicka. Krajské nakladatelství
v Brně. Brno 1960, 76 s.
Obr. 15 Mikroskopická částice z šachtice G ze souboru 2; hm.%:
56,40 Ba; 6,58 S; 2,15 Pb;1,52 Ag; 2,01 Cu; 2,30 Zn (suma
70,96).
Fig. 15 Microscopic particle from the blind shaft G from the set 2;
wt.%: 56.40 Ba; 6.58 S; 2.15 Pb; 2.01 Cu; 2.30 Zn (sum
70,96).
Souhrn
Příspěvek přináší nové poznatky a zkušenosti získané
z prospekce rudnin v oblasti skupiny šachtic na
Čepičkově vrchu a štoly pod Čepičkovým vrchem.
- Největší rozdíly byly zaznamenány u olova, u něhož
poměrný obsah prvků Zn, Cu a Ag (tj. v olovu) ve
vzorcích 1 z odvalu od Šachty pod lesní cestou činí 259
Pb/Zn, 350 Pb/Cu, 300 Pb/Ag a je o více než jeden řád
vyšší, než činí poměrný obsah týchž prvků v olovu ve
vzorcích ze šachtic 2 A, F, G, v nichž obnáší 6,8 Pb/Zn,
10,3 Pb/Cu a 18,0 Pb/Ag.
- Zatímco při hutnickém zpracování vytěženého odpadu
z odvalu 1 Šachty pod lesní cestou bylo olovo jakoby
nositelem zinku, mědi a stříbra – například z 1000 g
olova vytěženého z odpadu bylo možno získat až cca
3,86 g zinku, 2,86 g mědi 3,33 g stříbra; nositelem olova
je v daném případě baryt Ba SO4, který je izomorfní
s anglesitem Pb SO4 [11] a který byl v těžené hornině
doprovázen zinkem, mědí a stříbrem.
- Naproti tomu v šachticích 2 A, F, G jsou původně
těžitelné kovy Pb, Zn, Cu, Ag dnes po staletích zcela
volně v hlušině rozptýlené, takže jsou vázány výhradně
v akcesorických minerálech a více méně svědčí o tom,
že zde byly v minulosti důkladně horníky vytěženy,
separovány a tehdejšími hutníky důkladně zpracovány
(extrahovány).
[2] PAŘÍZEK, J.: Dobývání nerostných surovin v okrese Žďár nad
Sázavou a okolí. Listy Horáckého muzea, svazek 3, Nové Město
na Moravě 2000, 68 s.
[3] DOLEŽEL, J., SADÍLEK J.: Středověký důlní komplex v trati
Havírna u Štěpánova nad Svratkou. Mediaevalia Archaeologica 6.
Příspěvek k dějinám těžby stříbra v oblasti severozápadní Moravy
ve 13. a 14. století. Praha-Brno-Plzeň, 2004, s. 43-119. ISBN 8086124-48-7. Příloha III. BLAŽÍKOVÁ, J., STRÁNSKÝ, K.:
Analýza strusek z lokality Havírna, k.ú. Štěpánov nad Svratkou,
s.118 – 119.
[4] STRÁNSKÝ, K., JANOVÁ, D., KAVIČKA, F., STRÁNSKÝ, L.,
SEKANINA, B., KARBOWNICZEK, M., BAŽAN, J.: Těžba a
metalurgické zpracování rud na panství pánů z Pernštejna.
Hutnické listy, 2011, roč. LXIV, s. 111-120.
[5] STRÁNSKÝ, K., JANOVÁ, D., STRÁNSKÝ, L., ROUPCOVÁ,
P.: Těžba a zpracování stříbronosných rud ve Švařci u Štěpánova
nad Svratkou – II. část. Slévárenství, 2010, roč. LVIII, č. 11 – 12,
s. 431 – 434.
[6] VOREL, P.: Páni z Pernštejna. Vzestup a pád rodu zubří hlavy
v dějinách Čech a Moravy. Rybka Publisher, Praha 1999, 318 s.
ISBN 80-86182-24-X.
[7] VOREL, P.: Česká a Moravská aristokracie v polovině 16. století.
Edice register listů bratří z Pernštejna z let 1550 – 1551.
Pardubice 1997, 320 s. ISBN 80-86046-07-09.
[8] HOSÁK, L., ŠRÁMEK, R.: Místní jména na Moravě a ve Slezsku
I. A – L. ACADEMIA, Praha, 1970, 576 s.
[9] STRÁNSKÝ, K., JANOVÁ, D., POSPÍŠILOVÁ, S.,
DOBROVSKÁ, J.: Poměrná semikvantitativní mikroanalýza
těžkých kovů v horninách, struskách a rudách. Hutnické listy
2009, roč. LXII, č. 3, s. 84-89. ISSN 0018-8069.
[10]STRÁNSKÝ, K., JANOVÁ, D., POSPÍŠILOVÁ, S.,
DOBROVSKÁ, J.: Možnost poměrné semikvantitativní
mikroanalýzy těžkých kovů v horninách, rudninách a struskách.
Slévárenství, 2009, roč. LVII, č. 7-8, s. 268-270. ISSN 00376825.
[11]VOTOČEK, E.: Chemie anorganická. IV. vydání, doplněno
spoluprací Jaroslava Heyrovského. I a II. díl. Nákladem České
chemické společnosti pro vědu a průmysl. Praha 1944. 1000 s. ( s.
584)
Recenze: prof. Ing. Jana Dobrovská, CSc.
Ing. Kateřina Skotnicová, Ph.D.
108
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
Historie hutnictví
Hutnické listy – geneze
Ing. Jan Počta, CSc., CSM Ostrava
(Pokračování)
Obraz vývoje hutní výroby,
objevy,
přehledy a zprávy ze světa v Hornických a
hutnických li stech a v Báňském světě
Přehledové články jsou zajímavým a cenným zdrojem
informací o hutní výrobě ve světě a o postavení
jednotlivých zemí ve svazku Rakousko-Uherska.
Články tohoto zaměření byly původní, autorské nebo
mnohdy přejaté z jiných tiskových zdrojů. Tak se
v Hornických a hutnických listech objevuje původní
publikace V. Jičínského o historii hornictví, souhrnný
přehled jeho publikací u příležitosti smutečního
oznámení jeho úmrtí v r. 1902, publikace prof. F. Počty
z oboru paleontologie a geologie, zajímavé redakční
příspěvky o prvních stavbách budov z hliníku ve
Washingtonu a Chicagu v r. 1901, informace
Rakouského spolku architektů a inženýrů z r. 1902 o
zavádění metrické míry pro vybrané technické
parametry (výkon), které až po 30 letech [11]
navazovaly na zavedení jednotné metrické soustavy
délkových, plošných, objemových a hmotnostních měr
v habsburské monarchii.
Ústředním tématem v hutnických zprávách byla výroba
surového železa a oceli. Zpočátku patřilo prvenství ve
výrobě surového železa Štýrsku, které soustřeďovalo
zhruba dvě třetiny celkové výroby v Předlitavsku. Po
zavedení Thomasovy technologie ve výrobě oceli po r.
1878, bylo možno využívat rudu se zvýšeným obsahem
fosforu. Tím došlo v severních zemích Předlitavska
(Čechy, Morava, Horní Slezsko, Halič) a Horních
Uhrách k obratu ve výrobě surového železa, neboť
tamní hutě mohly zpracovávat místní vysokofosfornaté
rudy. Význam jejich železářské výroby ukazuje diagram
na obr. 5 sestavený podle údajů v [12]. V celém
sledovaném období posledních 20 let 19. století a
počátku 20.století převyšovala výroba surového železa
v severních zemích štýrskou výrobu o 50 % až skoro
čtyřnásobně.
Obr. 5 Podíl výroby surového železa v Čechách, na Moravě a ve Slezsku vůči výrobě ve Štýrsku
Ve 2. polovině 19. stol. docházelo ke znatelné
koncentraci výroby surového železa. V r. 1850
pracovalo 132 vysokých pecí, v r. 1897 již jen 52
vysokých pecí. Přitom výroba surového železa dosáhla
v tomto období šestinásobné hodnoty a s tím souvisel
bouřlivý rozvoj těžby černého uhlí i rudy. V r. 1851 se
vytěžilo 533 939 t a v r. 1896 již 1 463 614,8 t železné
rudy. Jiné zdroje prezentované dále v tab. 3 uvádějí, že
výroba surového železa ve světovém měřítku se ve 2.
polovině 19. století zvýšila dokonce 8,5x. Územní
proporce v těžbě a hutní produkci ukazuje diagram na
obr. 6 sestavený podle údajů v [13]. Podíl severních
zemí na surovinové těžbě a hutní výrobě v RakouskoUhersku byl značný a dlouhodobě vysoce převyšoval 50
% v rámci všech zemí monarchie. Severní země zde
představují Čechy, Moravu, Horní Slezsko a Halič.
K alpským zemím patří Štýrsko, Korutany, obojí
Rakousy, Solnohrad a Tyrolsko. Jižní země jsou
Dalmácie, Bukovina, Krajina, Istrie a Terst.
109
Historie hutnictví
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
Obr. 6 Podíl zemí na surovinové těžbě a hutní výrobě
Vzhledem
k tomuto
ekonomickému
potenciálu
umocňovanému
germanizací
se
nelze
divit
separatistickým snahám české strany, podporované
podnikatelskou sférou, byť víme, že v českých,
moravských a slezských podnicích se mnohdy a možná
většinou mluvilo německy. Vždyť i takový ryze český
časopis, jako byly Hornické a hutnické listy, uváděl
z opatrnosti ještě v celém I. ročníku za odbornými
názvy v závorkách německé ekvivalenty. Takže česká
část Rakousko-Uherska, resp. všechny severní země se
snažily vymanit se ze stávajícího politicko-správního
svazku. Rozhořčený tón článků s tímto obsahem tomu
zcela nasvědčuje. Český, moravský a slezský
ekonomický potenciál byl budován trpělivou a
cílevědomou prací českých techniků a podnikatelů spolu
s jejich německy mluvícími kolegy působícími na území
severních zemí. To bylo pak základem následného
osamostatňujícího díla, které už jen dovršili politici.
Emancipace českých zemí tedy spočívala v jejich
hospodářském potenciálu.
Zajímavé je vysledovat si z výše uvedených výrobních
proporcí, jak se měnila průmyslová struktura v
samotných severních zemích (obr.7). Z diagramu
výrobních proporcí zjištěných v [13] je vidět, že až do
konce 19. století se v rámci severních zemí udržovalo
dominantní postavení Čech, kde byla výroba ve
vytčených oborech ve srovnání s Moravou a Slezskem
trvale dvojnásobná. Podíl Haliče byl zanedbatelný.
Nástupem 20. století se podíl výroby v Čechách počínal
umenšovat a to již byla předzvěst nastupujícího trendu
v průběhu celého 20. století a dnešního stavu.
Obr. 7 Územní struktura surovinové těžby a hutní výroby v severních zemích
110
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
Historie hutnictví
V přehledové části Hornických a hutnických listů
nechyběly ani články spíše zábavního charakteru než
vzdělávacího. Byly to zprávy o dobývání zlata
v Klondiku, nález zmrzlého mamuta na Sibiři v r. 1901
a paleontologické zprávy nebo nález mamutích kostí
v Orlové a Praze (E. Mládek [10]), zprávy o polárních
výpravách, objevech trpasličích kmenů v Africe v r.
1904 a jiné.
Pro techniku je zajímavější zpráva o objevu
krátkovlnného elektromagnetického záření X, který v r.
1895 provedl W. K. Roentgen. V době uveřejnění
zprávy v r. 1905 to bylo připomínáno stále ještě jako
novinka. Snad ještě větší publicitu v časopisu měl objev
přirozené radioaktivity (Henry Becquerel, 1896) a
interpretace jeho fyzikálně-chemického mechanizmu
spolu s objevem polonia a radia (manželé Pierre a Marie
Curieovi, postupně v letech 1898 až 1901)[14]. Článek
o tom byl přejatý z Časopisu pro chemický průmysl č.
1/1904, protože teprve v r.1902 se podařilo oba prvky
izolovat v kovové formě. Objev radioaktivity dal tehdy i
ve vědecké obci podnět k různým senzačním teoriím,
v jejichž důsledku by se zbourala klasická Newtonovská
fyzika. Nezapomeňme, že další objevy z 20. a 30. let,
potvrzující zjištěné poznatky, teprve měly na svět přijít.
Až český profesor K. V. Zenger, který korigoval i
Newtonův gravitační zákon a objevil meteorologické
zákony, nenechav se ovlivnit ukvapeností tehdejších
módních vln, vysvětlil radioaktivitu zcela přirozeně na
základě stávajících fyzikálních zákonů.
Báňský svět, který byl již spojen se vznikem
Československa a s novou, moderní etapou rozvoje
hutního průmyslu, otiskoval příspěvky s fotografiemi,
které dnes mohou sloužit jako cenné dokumenty
výstavby dolů a hutí (M. J. Marek). Nové výstavby v té
době bylo nanejvýš zapotřebí, protože v době, kdy se
začal vydávat Báňský svět (1922), dosahovala hutní
výroba v Československu vinou válkou otřeseného
hospodářství jen 58 % předválečné úrovně na stejném
území.
Svět se v hutnictví ubíral vysokým extenzivním
tempem, které se s největší měrou odstartovalo
po polovině 19. století, resp. kolem r. 1900 a trendy
růstu pokračovaly stejně i ve 20. století. Tab. 3 ukazuje
vývoj v metalurgické výrobě ve světě počínaje r. 1800
do doby, kdy tyto zajímavé statistiky uvedl Báňský svět
v r. 1925.
Tab. 3 Světová hutní výroba v letech 1800 – 1925
Výrobní
komodita
sur. železo
sur. ocel
Cu
Pb
Zn
Al
Sn
Ag
Au
1800
1850
1900
1925
t
825 000
20 000
28 728
175
4 750 000
8 500
57 500
136 114
50 000
2 810
888
17
11 256
771
54
Počáteční hodnoty z r. 1800 lze snad považovat spíše za
odhady než exaktní údaje. Nárůst v oboru železných
kovů je dán rozvojem ocelářství, stavbou konvertorů,
Martinských pecí a dalších typů tavicích agregátů.
Nárůst výroby mědi byl způsoben zaváděním
elektrických pohonů ve všech odvětvích průmyslu.
Nárůst výroby zinku vycházel z jeho užití na kovových
výrobcích po hutním výrobním cyklu. U cínu, stejně
jako u mědi si vzrůst výroby vyžádalo kovohutnictví.
Pozvolna rostoucí spotřeba niklu šla na konto
zlepšování vlastností oceli. Chrom se ve statistikách
ještě vůbec neobjevoval. K dosažení nerezových
vlastností se dělaly pokusy s aplikací mědi v oceli.
Masivní výroba hliníku se odstartovala prakticky až od
r. 1900, a to ve shodě s výkladem tab. 2 především pro
40 189 000
28 342 000
490 000
871 300
471 725
7 810
80 300
5 599
392
74 500 000
87 000 000
1 352 000
1 293 000
1 020 000
188 000
138 000
6 580
480
stavební průmysl a slévárenství. Také stříbro a zlato
vstupovalo do 20. století jednak stále jako státní jistiny a
jednak s počínajícím užitím pro speciální technické
účely, což se projevilo v maximálním růstu výroby
v tomto období.
Československou metalurgickou výrobu a její podíl na
světové produkci v r. 1925 ukazuje tab. 4. Statistika
ukazuje, že československý ocelářský průmysl na
očekávané zvýšení svého podílu v celosvětovém
měřítku na svou příležitost teprve čeká. Výroba stříbra a
zlata nebyla sice v rámci světa nijak dominantní, ale
v evropském měřítku byl její význam větší, což vychází
z historické úlohy rudné těžby a výroby vzácných kovů
na území českých zemí a na Slovensku.
111
Historie hutnictví
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
Tab. 4 Hutní výroba v Československu v r. 1925
Výrobní
komodita
Sur. železo
Sur. ocel
Cu
Pb
Zn
Al
Sn
Ni
Ag
Au
Výroba
t
983 043
1 200 000
301
2 071
0
0
0
0
226
0,3
Podíl ČSR
%
1,46
1,54
0,02
0,2
0
0
0
0
0,4
0.1
Pokud pohlédneme v publikovaných československých
statistikách detailněji do období 20. let a na začátek 30.
let, tak rozpoznáme nerovnoměrný vývoj poplatný
známým světovým trendům. Grafy na obr. 8, sestavené
z výrobních dat přejatých z časopisu Uhlí z r. 1932,
znázorňují vývoj v těžbě černého a hnědého uhlí a ve
výrobě koksu. Z nich je patrné, že stejně jako hutnictví
železa měla v r. 1922 potíže i uhelná těžba a
koksárenská výroba (těžba hnědého uhlí závisela na
energetice, proto je zde roční posun). Pak těžba i výroba
koksu až do r. 1929 utěšeně rostly. Rok 1930, jak
ukazují křivky, se vyznačoval novým poklesem těžby
uhlí a výroby koksu v důsledku světové hospodářské
krize, který dále pokračoval v r. 1931. Oproti nejvyšší
úrovni v r. 1929 poklesla těžba černého uhlí o 21 %,
hnědého uhlí o 20,4 % a výroba koksu o 35,3 %.
Všechny těžební a výrobní parametry se dostaly na
úroveň r. 1925 a 1926. Důsledky poklesu těžby uhlí a
výroby koksu na ekonomiku podniků byly znásobeny
jejich finančními závazky vyplynuvšími z předešlého
investování do modernizace.
Obr.8 Těžba černého a hnědého uhlí a výroba koksu
112
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
Historie hutnictví
Také do oddílu s přehledovými články a zprávami
přispívali autoři původních vědecko-technických
článků. Tak v publikacích z 30. let nalezneme články J.
Veselého o původu, objevu a historii železa nebo četné
články prof. A. I. Glazunova z jeho cest po hutnických
destinacích v Evropě a Africe či o historii kovů.
V r. 1919 se v Hornických a hutnických listech objevilo
první volání po založení výzkumného ústavu hutnického
a ústavu pro výzkum uhlí. V r. 1930 podal již Báňský
svět svědectví o založení Ústavu pro vědecký výzkum
uhlí (H. Tropsch). Továrník Vydra dal v r. 1922 státu
k dispozici budovu své zrušené továrny na poživatiny
situované v Praze-Libni pro výstavbu Ústavu pro
hospodářské využití uhlí. V r. 1927 byl tento státní
ústav transformován na Ústav pro vědecké využití uhlí a
v r. 1929 byly dokončeny všechny adaptační práce.
Stejně tak je zajímavá zpráva obsahující popis Štátného
banského muzea Dionýsa Štúra v Banské Štavnici.
Muzeum bylo zřízeno v budově bývalého Banského
súdu a neslo jméno po významném slovenském
montanistovi Dionýsovi Štúrovi, řediteli geologického
ústavu ve Vídni a bratrovi známého obrozence Ľudovíta
Štúra.
Obraz montanistického vzdělávání
a akademického života v Hornických
a hutnických listech a v Báňském světě
Zprávy v Hornických a hutnických listech často
přinášely četné informace ze života vysokých škol, a to
zejména z Příbrami. Nechyběly ani zprávy o
příbramských skocích přes kůži, zvanými podle
štiavnické tradice Schachttag v Příbrami (šachták) i
Lubně. Z nich lze vyčíst, jak významné to byly
příležitosti, které si nenechalo ujít mnoho čestných hostí
s manželkami, mezi nimiž nechyběl pan starosta s chotí.
Stavovský význam skoků přes kůži byl podtržen
slavnostním projevem rektora. Báňský svět na takové
události v akademickém světě reagoval publikací
slavnostních proslovů, např. plným otištěním
třístránkového proslovu rektora prof. J. Theurera na
skoku přes kůži vykonaném v Příbrami v r. 1926.
Stavovské zpěvy, četné slavnostní přípitky, zdravice a
tklivé
proslovy
k nováčkům
byly
obsahem
společenského setkání počínajícího 20. hodinou a
oficiálně končícího o půlnoci. Čerstvě přijatí adepti
montanistického stavu však nikdy tuto uzavírací hodinu
nedodrželi a veselili se až do svítání. V r. 1901 se skoku
přes kůži zúčastnilo 32 akademiků. Příbramské skoky
přes kůži vždy pořádal Spolek českoslovanských
akademiků Prokop tradičně ve společenském sále
příbramského hostinského M. Buchara. Na VŠB
v Příbrami studovala kromě českých studentů řada
Němců, Poláků a jiných národností. Národnostní
nesvornost, tak typická pro vrcholnou a závěrečnou fázi
habsburské monarchie, se projevila i v tom, že
národnostní studentské obce si pořádaly separátní skoky
přes kůži. Češi, Němci i Poláci, všichni si pořádali svůj
separátní skok přes kůži, někdy probíhající ve stejnou
dobu a na jiném místě.
Založení báňské akademie v Příbrami proběhlo ve
stejnou dobu jako ve štýrském Lubně. Původní
akademie v Banskej Štiavnici byla určena pro
Zalitavské země a Příbram s Lubnem pro Předlitavské
země. Přitom pro severní země byla určena Příbram a
pro alpské země bylo určeno Lubno. Jako přípravku pro
příbramskou školu bylo možno využít první dva ročníky
v Banskej Štiavnici. Ve všech školách však byla
studentská sestava zcela smíšená, mezinárodní. Např.
báňská akademie ve štýrském Lubně v r. 1912 měla 62
posluchačů ze Slezska, 38 z Čech, 48 z Moravy, 58
z Haliče, 5 z Uher, 8 posluchačů z balkánských zemí
Rakouska-Uherska, 49 z Ruska, 6 z Německa, 4
z Rumunska, 1 z Anglie a 1 z Norska.
Štýrská akademická obec se všemožně snažila
znepříjemnit život příbramské škole a pokud možno
snížit její vliv. Byla to pro ni konkurence. Mnohdy
nízká úroveň v začátcích příbramské školy jí však
k tomu vysloveně nahrávala. Hornické a hutnické listy
otiskly v r. 1901 zprávu o deputaci báňských akademiků
z Příbrami na Ministerstvo orby (pozn. autora:
Ekvivalent v ČR je dnes Ministerstvo průmyslu a
obchodu) přímo k ministrovi Dr. Josefu Giovanellimu i
do poslaneckých klubů se stížností proti tomu, že VŠB
byla vynechána při udělení promočního práva
k doktorským titulům, když ostatním dvěma školám
v říši toto právo bylo přiznáno. Takovéto články se
v časopisu občas vyskytly a většinou vyzněly
s příznačnou českou ješitností a ublíženectvím. Postoj
příbramských akademiků však byl oprávněný, protože
ještě v r. 1909 se projevovala snaha německé části
akademické obce v Příbrami školu přestěhovat do
některého německého města. Český protitah byl návrh
na přestěhování do Prahy, což však neslo v sobě riziko
sloučení s pražskou německou technikou.
Po nezdaru v zabezpečení Banskej akadémie v Banskej
Štiavnici v době vzniku Československé republiky a
prakticky po zániku této školy [15], v jejímž důsledku
v Banskej Štiavnici mimo jiných škod došlo ke zmizení
nebo znehodnocení cenných mineralogických sbírek
publikovaných v Báňském světě ještě v r. 1925, se
těžiště vysokoškolské výuky v hornictví a hutnictví plně
přesunulo do Příbrami. Přitom myšlenka přestěhování
VŠB do Prahy, byť už v jiných národně-ekonomických
podmínkách, žila i po vzniku Československa a články
o tom vycházely ještě v r. 1929 u příležitosti 80. výročí
založení VŠB v Příbrami. Tato myšlenka byla stále
živena ze strany pedagogického sboru, Svazu čsl.
horních a hutních inženýrů, Svazu báňských a hutních
úředníků, Svazu majitelů dolů i Ministerstva školství a
národní osvěty. Uváděly se k tomu různé důvody, jako
např. přiblížení centru státu (pozn. autora: trvalý jev
vyskytující se i v naší době), umístění do středu rudné
těžby a hutní výroby, geologicky zajímavější území ve
středních Čechách, než v jiných částech republiky. Také
Brno bylo navrhováno, ale to mohlo nabídnout jen
113
Historie hutnictví
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
Rosicko-oslavanskou pánev a Blanenské železárny;
Ostrava se zdála příliš daleko (pozn. autora: jediný
důvod, odkud daleko?). Byly tam i další, někdy i
zástupné důvody. Německá okupace a dekret prezidenta
republiky z r. 1945 však udělaly těmto snahám rázný a
definitivní konec.
V r. 1906 otiskly Hornické a hutnické listy pravidla pro
doktorská řízení a udílení titulu Dr. mont. Článek
obsahuje v plném znění promoční řád vydaný
Ministerstvem orby pro vysokou školu v Příbrami i
v Lubně. Dokument obsahuje i zkušební řád. Podle něj
bylo možno zkoušky i obhajobu dvakrát opakovat. Po
nezdaru nebylo již možné na stejné škole doktorát
získat. Předsedou komisí byl vždy rektor. Oponenti byli
dva profesoři. Za posudky disertanti platili 40 K, za
zkoušku 80 K a za promoci 60 K. Do zkušebních
předmětů byla kromě jiných zařazena užitá geologie,
užitá chemie v hornictví a hutnictví, aplikovaná
elektrotechnika v hornictví a hutnictví. V textu
promočního a zkušebního řádu se několikrát opakuje
důraz na nekompromisní přísnost při zkoušení předmětů
i při obhajobě. (pozn. autora: Čtenářům, dnešním
disertantům i examinátorům se doporučuje vrátit se
v textu a poslední větu si ještě několikrát přečíst.)
Po vzniku Československé republiky se začalo VŠB
v Příbrami už lépe dýchat. Uveřejňování zpráv
z akademické sféry převzal Báňský svět. VŠB měla
inovovanou výukovou strukturu, ale stále jen dva obory:
hornický a hutnický. V r. 1922 na ní studovalo celkem
429 studentů, z toho v hornickém oboru 352 posluchačů
a v hutnickém oboru 77 posluchačů. Studium bylo
čtyřleté. VŠB si stále udržovala mezinárodní charakter
vysoké školy. V jednom z akademických roků v té
době, kdy na VŠB studovalo 422 posluchačů, uváděla
škola toto národnostní složení posluchačů: 219 Čechů, 7
Slováků, 67 Ukrajinců – Rusínů, 3 Poláci, 70 Rusů, 17
Srbů, 6 Chorvatů, 5 Slovinců, 18 Němců, 1 Maďar, 3
Židé, 1 Armén, 4 Krajinci. Podle zemí uváděly
vysokoškolské statistiky tyto domovské země
posluchačů: Čechy 145, Morava 51, Slezsko 41,
Slovensko 14, Jugoslávie 27, Polsko 2, Ukrajina 66,
Rusko 73, Rakousko 1, Rumunsko 1, Itálie 1.
Akademická obec měla v Báňském světě značnou
publicitu V r. 1924 dokonce celé číslo bylo věnováno
VŠB, a to jak v hlavních článcích, tak ve zprávách a
přehledech. Tam se lze dozvědět organizaci horní i
hutní studijní větve, o katedrách s jejich vedoucími a
asistenty, mezi nimiž už dnešní nejstarší montanistická
generace rozpozná své literární vzory a učitele.
Hornická větev měla katedru matematiky a deskriptivy
(prof. F. Čuřík), katedru fyziky a fyzikální chemie (prof.
J. Theurer), katedru geodezie a důlního měřictví (prof.
F. Čechura), katedru elektrotechniky (prof. V. Pošík),
katedru všeobecného strojírenství a technické
mechaniky (prof. V. Cibuš), katedru dopravnictví (prof.
F. Mařík), katedru hornického a hutnického strojírenství
(prof. V. Macek), katedru mineralogie, ortografie a
mikroskopie (prof. B. Ježek), katedru hornictví (prof. L.
Kirschner), katedru hornictví a úpravnictví (prof. A.
Parma), katedru chemie I – chemie uhlí a petroleje,
analýza plynů, výroba koksu a svítiplynu (prof. F.
Pavlíček), katedru chemie II – všeobecná chemie,
analytická chemie, prubéřství (prof. J. Šplíchal).
Hutnická větev měla katedru všeobecného hutnictví
(ved. Ing. J. Šárek, asist. Ing. Čipera), katedru hutnictví
kovů (ved. Ing. Kubát, asist. Ing. J. Kašpar, K. Löwl již
odešel jako ředitel do Železáren Podbrezová), katedru
teoretické hutnictví – metalografie, elektrometalurgie,
fyzikální chemie II, železářství I (ved. prof. A. I.
Glazunov, asist. Ing. J. Teindl), katedru železářství a
technologie kovů (ved. prof. A. Mitinský, asist. J.
Leiss). V té době byl rektorem prof. F. Čuřík a
prorektorem prof. F. Pavlíček. VŠB zajišťovala pro
montanisty výuku v dalších předmětech a oborech:
stavitelství, právnické a státovědecké předměty, vědy
lékařské (první pomoc, hygiena dělnictva, sexuální
hygiena), přehled hornictví pro hutníky, geodesie pro
hutníky, čeština, němčina, francouzština, bulharština,
esperanto. Již dříve Hornické a hutnické listy uvedly, že
od r. 1919 byla v hutnické větvi VŠB výuka pro
všechny studenty až do 3. ročníku společná. Ve 4.
ročníku se štěpila na směr železářsko-chemický,
železářsko-strojnický a kovohutnický. Odlišnosti byly
prakticky jen ve cvičeních a laboratořích. Solivárenství
bylo přičleněno k hornické výukové větvi.
Nedílnou součástí prezentace montanistiky v odborné
literatuře byly články ze středoškolské sféry. Na tu
akademická sféra pohlížela se vší vážností, protože
středoškolská výuka zajišťovala v dané úrovni vzdělání
plnohodnotnou úroveň kvalifikace budoucích techniků
v hornictví a hutnictví. Proto zcela oprávněně měly
pozitivní ohlas články o odborném zaměření a školském
životě v Horní škole v Moravské Ostravě (zal. 1870,
výuka zahájena v r. 1874) otištěné v Báňském světě v r.
1922 nebo zpráva z Hutní průmyslovky v Kladně (zal.
1923) v tomtéž časopisu z r. 1925.
114
(Pokračování)
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
___
Recenze
recenze
__________________________________________________________________
Steven Johnson
Odkud se berou dobré nápady
(Recenze Ing. RNDr. Bohumil Tesařík)
Odkud přicházejí dobré nápady a jak vznikají inovace?
Žijeme
ve
věku
technologické akcelerace
a nově vznikajících
paradigmat,
inovací,
vynálezů a produktů.
Jejich počet stále roste,
časové mezery mezi
nimi se zkracují a jejich
použitelnost se násobí.
Je to způsobeno častější
a svobodnější výměnou
nápadů, z nichž vznikají
další
nápady
a
propojením oborů, z
nichž vznikají nové
obory. Potřebné, ale
prozatím neproveditelné a neviditelné řešení problému v
jednom oboru se často dá nalézt nahlédnutím do jiného
oboru, kde už toto řešení funguje, třebas i s nějakým
jiným účelem. Guttenberg dostal nápad na knihtisk z
lisování vína. Obstetrický inkubátor vznikl náhodným
odkoukáním hřejivé bedýnky pro čerstvě narozená
kuřátka v pařížském ZOO. Nová móda levných
indických sandálů vznikla z opotřebovaných pneumatik,
které už nebylo kam vyhazovat. Z analogových
vakuových tubiček vznikl nápad na digitální počítač.
Nové nápady vznikají ve sféře, zvané anglicky "the
adjacent possible" čili "přilehlé možno". A je to jakási
stínová budoucnost vznášející se na okrajích současného
stavu věcí, mapa všech způsobů, jakými se současnost
dá přetvořit.
Na téma inovací a tvořivosti, duševních procesů, které
vedou k řešením, nápadům, uměleckým formám,
teoriím nebo produktům, jež jsou jedinečné nebo nové,
existuje rozsáhlá literatura, zejména v souvislosti s
vědeckými a technologickými obory. Úvodním
odstavcem vyjmutým již ze sedmé populárně vědecké
knihy uznávaného amerického popularizátora vědy
(jeho texty mají v USA velký společenský dopad a je
řazen do první desítky "mozků digitální budoucnosti"),
autora literatury faktu a webového guru Stevena
Johnsona "Odkud se berou dobré nápady" (Dokořán, 1.
čes. vydání, Praha 2012), chceme všechny zájemce o
problematiku procesu inovace a invence upozornit na
aktuální dílo, pojednávající jedinečným způsobem o
podhoubí vzniku dobrých nápadů a nových myšlenek.
stranách textu, které obnášejí téměř celou lidskou
historii, od starověké Číny po současnou éru počítačů. V
biologických, kulturních a environmentálních aspektech
lidské kreativity vypozoroval sedm základních schémat,
která se často opakují a která Johnson vysvětluje
čtenářům pomocí čtivých, humorných, někdy až
detektivních ztvárnění skutečných událostí a
historických momentek, jako byla například Darwinova
plavba na lodi Beeagle, objev kruhové struktury
molekuly benzenu německým chemikem F. A.
Kekulém, objev slunečních skvrn roku 1611 čtyřmi
vědci ze čtyř různých zemí naráz, vynález legendárního
analytického stroje v 19. století Britem Ch. Babbagem,
rozluštění tajemství DNA (kavárenský model
kreativity), vývoj sociální sítě Twitter, krizová situace
během letu Apolla 13 nebo příběh moderních fenoménů,
jako je Google New či YouTube. Určitá míra kreativity
je vyžadována téměř ve všech oborech lidské činnosti.
Nejvíce si jí asi většina z nás spojí s vědeckým bádáním
a s uměleckou tvorbou. A. Einstein. W. A. Mozart,
Archimédés a další, by se jistě bez velké dávky invence
při své práci neobešli. Jsou inovátoři, kteří dotáhli
původní náhodný objev daleko za hranice očekávání.
Mnohým však k uspokojení inovátorských choutek stačí
spíše cesta desítek a stovek vydřených experimentů.
Vedle neúnavného pronikání a zkoumání "přilehlého
možna", v němž každá inovace otvírá nové prostory ke
zkoumání, vidí autor v historii lidstva a jeho kultury
dalších šest vzorků inovace. "Liquid networks" (něco
jako "tekuté sítě") popisuje jako "specifické konstelace
neuoronů", které v našem mozku vystřelí synchronicky
a na povrch vědomí z nich vyplave nápad – ne jeden, ale
celé hejno. Sítě musí být proto hustě "zalidněné";
nejnovější tekutou sítí je internet. "Slow hunch" čili
pomalé tušení zaznamenává zlomky velkých nápadů,
které jen málokdy přicházejí hotové a kompletní;
chybějící elementy se často nacházejí někde jinde.
"Serendipity" znamená překvapivý a náhodný objev
něčeho nového, co jsme nehledali; pochází z původního
pojmenování náhodně objevené Srí Lanky. Klasickou
serendipitou byl Mendělejevův sen, který mu seřadil
prvky do logické soustavy podle atomové hmotnosti.
Další důležitou cestou k inovaci a tvoření je omyl či
chyba. Čím je člověk tvořivější, tím se dopouští více
chyb. Když děláme chybu, nutí nás to přehodnotit svoje
názory, hledat nové strategie. Největší chybou je
Odpověď na tuto otázku rozepsal autor přibližně na 250 tendence se chybami již dále nezabývat. "Exaption" je
115
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
Recenze
výraz zavedený ve druhé polovině minulého století
americkými biology pro úkaz, v němž vlastnost určitého
organismu, zaměřená na specifické použití, přeskočí na
úplně jinou funkci. Sedmou metodu invence a kreativity
nazývá Johnson "Platformy". Vysvětluje ji na
Darwinových sledováních korálových útesů tvořených
obrovskými počty malých živočichů. Podle vědců žije v
korálech nejméně milion, ale možná desetkrát více
různých živočišných druhů. Podle korálového modelu je
tedy platformou obrovské množství idejí, nápadů a
výtvorů narůstajících jeden na druhý, až vytvoří
kompletní nové prostředí, z něhož mohou vyrůstat, nebo
na něm parazitovat další kvanta nápadů a produktů.
Takovou platformou výměny idejí a výtvorů je volný
kapitalistický trh či internet. Ze studia historických
statistik z období s největšími inovacemi v lidských
dějinách lze odvodit, že výzkum v podnikatelském
prostředí přinesl poměrně málo inovací ve srovnání s
prostředím univerzit vznikajících od středověku
paralelně s vývojem volného trhu. Na univerzitách je
totiž výzkum a vytváření nových nápadů oproštěno od
komerčního tlaku a otevřeno průběžně se vyvíjejícím a
vzájemně na sebe navazujícím zlomům tušení,
serendipitě, tekutým sítím a náhodnému vytváření
platforem. Poznatek dnes u nás více než aktuální!
Vedle cenného poznámkového aparátu k jednotlivým
kapitolám (Útes, město, pavučina, Nejbližší možné,
Tekuté sítě, Pomalé tušení, Šťastná náhoda, Omyl,
Exaptace, Platformy, Čtvrtý kvadrant), jmenného
rejstříku a další doporučené literatury, přivítají zájemci
o historii vědy a techniky časovou posloupnost
klíčových inovací v rozmezí let 1400 až 2000.
Autorovo závěrečné doporučení: Chcete být dalším
Edisonem? Kultivujte svá pomalá tušení, dělejte
produktivní chyby, věnujte se několika koníčkům naráz,
navštěvujte kavárny a sdílejte své nápady s druhými,
půjčujte si, recyklujte, přetvářejte!
Tony Cram
Vítězný tah. Jak dosáhnout prvotřídní úrovně služeb
(Recenze Ing. RNDr. Bohumil Tesařík)
Dnešní realita: více služeb, méně spokojenosti.
Od
šedesátých
let než je tomu u výrobků. Existuje zde řada bariér, které je
minulého století se sektor zapotřebí překonat. Nabízené služby jsou nehmotné
služeb ve vyspělých povahy a může být obtížné vytvořit jejich koncept.
zemích
pozoruhodně Poskytování služeb se často přizpůsobuje přáním a
rychle rozvíjí, zvláště v potřebám zákazníka nebo okolnostem a konkrétním
oblastech
distribuce, podmínkám jejich poskytování. Pro dosažení vysokého
hotelových
a hodnocení a ocenění poskytovaných služeb ze strany
restauračních
služeb, zákazníků je často klíčovým faktorem člověk;
dopravní
obsluhy, interpretace potřeb zákazníků má tedy neopominutelnou
skladování
a lidskou dimenzi. Poskytovat proto dobré služby je
komunikace, služeb pro obtížné. Pro zákazníka je to ale důležité a záleží mu na
podnikatelskou
sféru, tom. Co je tudíž třeba udělat, aby zákazníci hodnotili
financí
a
služeb naše služby vysoko a opakovaně se k nám vraceli?
poskytovaných veřejným
Úspěšný britský autor, žádaný lektor a poradce,
sektorem. Ve Spojených
specialista v oblasti prodejních a marketingových
státech sektor služeb tvoří 80 % ekonomické aktivity
strategií, budování značky a tržních inovací, častý
(ještě v 50. letech pracovalo ve výrobě 30 %
účastník seminářů a konferencí po celém světě Tony
Američanů, v současnosti je to méně než 15 %), v
Cram ve své knize "Vítězný tah. Jak dosáhnout
zemích Evropské unie dnes působí ve službách více než
prvotřídní úrovně služeb" (Management Press, Praha
70 % zaměstnanců a tento podíl se každým rokem
2012, 1. vyd., 228 s., překl. Petr Foltera) dokazuje, že
zvyšuje. V nejrozvinutějších zemích vytvářejí služby
tajemství úspěchu poskytované služby spočívá v
60-75 % hrubého domácího produktu. Po obdobích
mistrovském zvládnutí její "koncovky", "tahu na závěr",
recese sektor služeb vykazuje tendenci rychleji se
který u zákazníků dotváří celkový dojem z této služby a
zotavit než výrobní odvětví. Služby se tak stávají stále
vyvolává u nich ochotu vrátit se zpět. Právě tento
významnějším a více ceněným sektorem hospodářství.
"vítězný tah", tedy to, co můžeme zákazníkovi
Bez ohledu na současný dramatický rozvoj tohoto
nabídnout nad rámec svých povinností, má největší vliv
sektoru však schopnost poskytovatelů služeb různých
na to, že si vás zákazníci vryjí do paměti.
druhů a značek uspokojit přání zákazníků trvale
zaostává za spokojeností s výrobky. Výsledky Cramova nejnovější kniha (2010) je uceleným
každoročních výzkumů významných odvětví služeb v průvodcem na cestě realizace služby, počínaje prvním
USA a ve Velké Británii ukazují, že polovina všech kontaktem se zákazníkem přes získávání jeho důvěry až
dotázaných spotřebitelů si myslí, že standardy po onen "vítězný tah" na závěr – mistrovské zakončení.
poskytování spotřebitelských služeb se snižují a index Předkládaný zajímavý koncept je rozpracován do osmi
spokojenosti zákazníků je v případě služeb trvale nižší, kroků (Management očekávání – předem utvořené
116
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
___
názory, Dobrý začátek – utváříme první dojem,
Přecházíme k pozitivnímu, konstruktivnímu pohledu –
vytváříme důvěru, Fronty a špatné zprávy – ověřujeme
si realitu, Jak docílit, aby si zákazník připadal jako
někdo důležitý a význačný – individualizace produktu,
Dokážu to vyřešit – rekonvalescence, Udržujeme si
náskok – inovace služeb, Jak docílit, aby zákazník chtěl
ještě více – mistrovské zakončení), které by měly učinit
z vašich zákazníků promotory vašich služeb. Poskytuje
návod, jak úspěšně zakončit telefonní hovor, obchodní
jednání či pobyt pacienta v nemocnici, uzavřít právní či
jinou poradenskou službu, jak problémy "přetavit" ve
výhodu pro zákazníka, jak docílit, aby se zákazník cítil
důležitým, a na řadě praktických příkladů z (letecké
společnosti,
banky,
hotely,
logistické
firmy,
Recenze
nejrůznějších oblastí ilustruje, jak se odlišují hromadné
maloobchodní prodejci, železniční společnosti), servisní
(nemocnice, opravny automobilů, cestovní kanceláře a
agentury) a kvalifikované (účetní, architekti,
konzultanti, lékaři, právníci) služby nevalné úrovně od
těch ještě přijatelných až po služby exkluzivní.
Každý z nás se často víceméně ocitá při poskytování
služby na jedné či druhé straně, aniž si to v dané chvíli
uvědomujeme. Univerzální pojetí kvality služby, jak je
předkládáno v knize, je přínosné nejen pro profesionály
z oblasti poskytování služeb (obchodní manažery,
prodejní zástupce apod.), ale i jejich konzumentů. Celý
inspirativní, přehledný a čtivý text zaujme každého, kdo
chce lépe porozumět dynamice mezilidských vztahů.
Edward Russel-Walling
Management: 50 myšlenek, které musíte znát
(Recenze Ing. RNDr. Bohumil Tesařík)
Čtenářsky přístupný úvod do myšlenkového bohatství současného managementu. "Firma je organismus, který
uspokojuje zákazníka," Theodore Levitt, 1960.
Ačkoliv od počátku
politické, společenské a
hospodářské
transformace
u
nás
uplynulo již více než
dvacet
let,
stále
přetrvává zájem čtenářů
o ekonomickou, finanční
a manažerskou literaturu,
dříve pro široký okruh
čtenářů
zcela
nedostupnou. Zájem o
nové poznatky je i nadále částečně uspokojován
překladovou literaturou. Nejnovějším přínosem v tomto
směru je kniha "Management: 50 myšlenek, které
musíte znát" (Slovart, Praha 2012, 1. vyd., 208 s.),
kterou napsal britský spisovatel, publicista a editor
Edward Russell-Walling, specializující se na oblast
podnikání, peněžnictví a ekonomiku. Publikace není a
ani nemůže být encyklopedií. Výběr jednotlivých hesel
byl veden snahou vysvětlit nebo definovat ty pojmy a
koncepty, které jsou manažery v současnosti nejběžněji
používány, anebo tvoří základní pojmový aparát
hlavních koncepcí a teorií v managementu a příbuzných
disciplinách, které by měl znát každý podnikatel,
manažer či student podnikového managementu. Při
práci na knize tohoto zaměření se musí autor vyrovnávat
s obtížným úkolem: zařazená hesla by měla být na
relativně malém prostoru vysvětlena stručně, výstižně a
věcně a zároveň co nejpřesněji. Najít rovnováhu mezi
oběma požadavky je velice obtížné, protože toto téma
nutí spíše k obšírnějšímu výkladu. V tomto díle se však
podařilo autorovi tyto nároky splnit.
Myšlenky v oboru managementu, jako umění řízení,
působení na určitou soustavu (například společnost) a
ovládání její činnosti, jsou produkt jako každý jiný a
mají svou hodnotu, která může být dosti vysoká. Často
se začínají rozvíjet v podobě praxe inovativních firem,
avšak obvykle bývají přetaveny, tedy myšlenkově
zpracovány do teorií v akademickém prostředí. Odtud se
přenášejí do prostředí poradců v oboru managementu
(anglicky to manager – řídit, původem z francouzského
ménagement, které má zase svůj kořen v latinském
slovu manus – ruka a jeho prazákladem bylo ruční
ovládání koní) a podnikání, kteří je ve velké míře dále
rozšiřují v prostředí firem, které je uplatňují, příp.
vylepšují v rámci svých činností. Jestliže mají myšlenky
zdravé jádro, cyklus opakuje.
Kniha představuje čtenářsky přístupný úvod do padesáti
témat z myšlenkového bohatství současného
managementu:
- Přehledně shrnuje myšlenky předních osobností
moderního managementu, od Ansoffa a Druckera po
Peterse a Portera.
- Vybavuje čtenáře účinnými teoriemi a nástroji,
seznamuje je s pravidlem 80:20, s mixem čtyř P, s
koncepcí balanced scorecard.
- Odhaluje tajemství účinného vedení lidí, strategie,
inovací a loajality.
- Osvětluje významné myšlenky jako budování
značky, globalizace, vlastnická správa firem...
- Vysvětluje koncepce, které v poslední době přitahují
největší pozornost, jako jsou strategie modrého
oceánu, teorie dlouhého chvostu nebo web 2.O.
- Předkládá celou řadu pozoruhodných příkladů
úspěšných firem, přináší stovky inspirativních citátů
z prací předních myslitelů v oboru managementu a
užitečný, žargonem nezatížený slovníček pojmů.
117
Konference, výstavy, veletrhy
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
konference, výstavy,
veletrhy
Mezinárodní odborné akce do konce roku 2012
Termín
9. - 11.10. 2012
Název
ALUMINIUM 2012
Veletrh
Místo
Düsseldorf, Německo
Další informace
www.aluminium-messe.com
6. - 9. 11. 2012
MIDEST
průmyslový veletrh
Paříž-Nord, Francie
www.midest.com
6. - 9. 11. 2012
ELMIA SUBCONTRACTOR
Jönköping, Švédsko
www.elmia.se
7. - 9. 11. 2012
Exporail 2012
Železniční doprava
Moskva, Rusko
www.exporailrussia.com
8. - 9. 11. 2012
Stahl 2012
Düsseldorf, Německo
www.stahl-online.de
11. - 13. 11. 2012
28th International Ferro-alloys
Conference
Berlín, Německo
http://www.metalbulletin.com/
Events
19. - 21. 11. 2012
20th Int'l Recycled Aluminium
Conference
Salcburk, Rakousko
http://www.metalbulletin.com/
Events
21. - 22. 11. 2012
COMAT 2012 Mezinárodní
konference, konstrukční materiály
Plzeň, Česká republika
www.comat.cz
18. - 19. 12. 2012
JSI Journées Sidérigiques
Internationales
Paříž, Francie
www.acier.org
LJ
118
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
Hutnictví ve světě
hutnictví ve světě
Výstavba nové obloukové pece v USA
Republic Steel to build new EAF. Metal Plant
Technology International 2012, č. 8, s. 8
Společnost Republic Steel připravuje výstavbu
nové elektrické obloukové pece v závodě v Lorain
ve státě Ohio. Do provozu by měla jít ve druhém
kvartále 2013 a měla by zvýšit kapacitu v oblasti
dlouhých výrobků SBQ. Pec je stavěna na tavby o
hmotnosti 150 t s excentrickým vypouštěním ze
dna. Má výměnný horní a dolní plášť,
transformátor s příkonem 120/135 MVA a
kyslíkový hořák, injektáž uhlíku a vápna, systém
pro měření teploty a odběr vzorků a rozsáhlou
automatizaci. Hlavní části pece dodává firma SMS
Concast, elektrovybavení a další zařízení dodává
firma Siemens, pecní transformátor dodává firma
TES.
LJ
Výstavba nového kontilití
Geradau to expand capacities. Metal Plant
Technology International 2012, č. 8, s. 8 a 10
Americká firma Geradau připravuje výstavbu
nového kontilití ve svém závodě v St. Paul ve
státě Minnesota. Tím se roční výroba tohoto
závodu zvýší z 90 000 t na 500 000 t. Nové
zařízení by mělo jít do provozu na počátku r. 2014.
V závodě v Monroe ve státě Michigan se instaluje
nová linka pro inspekci válcovaných tyčí. Bude
uvedena do provozu v r. 2013. Výrobky budou
vyhovovat rostoucím požadavkům na kvalitu
v automobilovém průmyslu.
LJ
Nová linka pro žíhání a moření pásů za
studena
Shanxi Taigang orders annealing and pickling line.
Metal Plant Technology International 2012, č. 8, s.
15
oceli. Zpracovávat se budou pásy o tloušťce 2 až 6
mm při šířce 1040 až 1650 mm. Pracovní rychlost
linky je 100 m/min. Linka by měla jít do provozu
na konci roku 2013.
LJ
Modernizace trati na dlouhé vývalky
Zhangdiang to revamp bar mill. Metal Plant
Technology International 2012, č. 8, s. 15
Čínská firma Zhangdiang Iron & Steel Works
objednala u německé firmy Kocks tříválcový
redukční a kalibrační blok (Reduction and Sizing
Block RSB) ke stávající válcovně tyčí. Cílem je
zvýšit výrobu tyčí kruhového průřezu se zvýšenou
jakostí pro automobilový průmysl. Nový RSB 300
mm bude mít 4 stolice a bude představovat
hotovní pořadí. Stávající přípravné a střední pořadí
má celkem 18 stolic. Výroba tratě je 1 mil. t/r.
Dodávaný RSB je určen pro řízené doválcování při
snížených teplotách. Dodávka obsahuje vlastní
stolice, systém výměny válců, sklad válců,
kalibrační program, systém seřizování válců řízený
počítačem a vodítka. Dodávka se uskuteční ve
třetím kvartále 2013.
LJ
Modernizace Steckelovy válcovny
Shandong Taishan to upgrade Steckel mill. Metal
Plant Technology International 2012, č. 8, s. 15
Čínská firma Shandong Taishan Steel objednala u
německé firmy SMS Siemag modernizaci
automatizace trati Steckel 1800 mm v závodě v
Laiwu. Dodávka zahrnuje systém ohybu válců
℗
CVC plus a napínač smyček patentovaný firmou
Steckel, který zajišťuje optimální napětí v pásu a
procházející množství materiálu. Součástí dodávky
℗
je i automatizační systém X-Pact včetně řídicích
programů a klíčových mechanických částí. Další
součástí dodávky jsou konvertory pro střední
napětí, které budou sloužit pro napájení pohonů tří
nových stolic, které budou tvořit hotovní pořadí a
pohon pro novu navíječku č. 2. Stávající systém
laminárního
chlazení
bude
vyměněn
za
výkonnější. Tato modernizace zvýší výrobu
širokých pásů a umožní zpracovávat materiály
vyšší kvality. Dnešní kapacita této válcovny je
600 000 t/r, modernizací se udělá první krok
k dosažení plánované výroby1 800 000 t/r.
LJ
Čínská firma Shanxi Taigang Stainless Steel
Company TISCO) objednala u německé firmy SMS
Siemag linku pro žíhání a moření pásů s výkonem
1 mil. t/r. Hlavní články linky bude tvořit vstupní
úsek, žíhací pec, napínací zvedák, tryskací
zařízení, předmořící sekce, mořící sekce a
výstupní úsek s automatickou kontrolou jakosti
povrchu.
Zpracovávat se budou pásy z
austenitických a feritických ocelí. Využívat se bude
turbulentní mořicí metoda. Roztok mořicí kyseliny
se bude kontinuálně upravovat podle typu mořené
119
Hutnictví ve světě
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
Výstavba aglomerace v Indii
Bhushan to build new sinter plant. Metal Plant
Technology International 2012, č. 8, s. 17
Indická firma Bhushan Power & Steel objednala u
firmy Outotec projekci a dodávku aglomeračního
závodu v Rengali ve státě Orissa. Jde o
modernizované zařízení s minimálním množstvím
emisí. Výrobnost závodu bude 2,45 mi. t
aglomerátu za rok. Počítá se s dobou výstavby 30
měsíců.
LJ
Modernizace zařízení pro plynulé odlévání
JSPL to modernize casting plant. Metal Plant
Technology International 2012, č. 8, s. 18
Indická firma Jindal Steel and Power Limited
objednala u firmy SMS Siemag modernizaci
zařízení pro plynulé odlévání bram v závodě
v Raigarh Chhattisgarh. Cílem je zavést odlévání
jakostních ocelí a zvýšit rozměry odlévaných bram.
Sortiment se rozšiřuje o oceli na jakostní trubky,
vysokouhlíkové oceli a mikrolegované perlitické
oceli. Dnešní maximální průřez odlévaných bram
činí 280 x 2600 mm se má zvýšit na 300 x 3000
mm. Produktivita zařízení by měla dosáhnout 1,3
mil. t bram za rok. Modernizace by měla být
završena koncem roku 2013.
LJ
Nová ocelárna v Indonésii
PT. Gunung orders electric arc furnace and ladle
furnace. Metal Plant Technology International
2012, č. 8, s. 18 a 19
Indonéská firma PT. Gunung objednala u firmy
SMS Siemag dodávku elektrické obloukové pece
℗
typu Arcces a pánvovou pec pro novou ocelárnu
v Bekasi v provincii Západní Java. Výrobnost pece
by měla činit 1,2 mil. t/r. Půjde o jakostní oceli,
které se budou plynule odlévat na bramy. Odlévací
zařízení dodává rovněž firma SMS Siemag. Pec by
měla zahájit provoz v polovině roku 2013.
LJ
Výstavba elektrárny v japonské huti
JFE Steel to build on-site power plant. Metal Plant
Technology International 2012, č. 8, s. 19
V japonské huti JFE Steel v Chiba City se
připravuje instalace plynové turbíny upravené pro
těžký provoz. Zařízení dodává firma GE. Tvoří ho
plynová turbína a generátor elektrického proudu o
výkonu 150 MW. Turbina bude využívat především
vysokopecní a koksárenský plyn. Elektrárna by
měla začít pracovat červnu 2015. Vyrobená
elektřina se bude využívat ve vlastní válcovně.
LJ
Jednotka VOD ve slévárně
Voestalpine Stahl orders vacuum decarburization
plant. Metal Plant Technology International 2012,
č. 8, s. 20 a 23
Rakouská firma Voestalpine Giesserei Linec
objednala u firmy Siemens VAI Metals
Technologies zařízení pro vakuové kyslíkové
oduhličení
VOD
s mechanickou
vakuovou
pumpou. Součástí dodávky je i kryt pánve
z měděného plechu, který minimalizuje tvorbu
krusty na horním okraji nádoby a na krytu. Další
částí dodávky je kryt pro vakuování, tryska pro
dmychání kyslíku, filtrační systém hydraulický
systém, dozorna pro celé vodní hospodářství,
automatizace a přístrojové vybavení. Mechanická
vakuová pumpa není závislá na přívodu páry
z vnějšího zdroje nebo z vlastního kotle. Zařízení
by mělo jít do provozu koncem roku 2012.
LJ
Nová válcovna tlustých plechů
ThyssenKrupp VDM orders heavy plate millstand.
Metal Plant Technology International 2012, č. 8, s.
23
Německá firma ThyssenKrupp VDM objednala u
firmy SMS Siemag válcovnu tlustých plechů
s délkou těla válce 2,7 m pro závod v Siegen. Trať
umožní dodávat tlusté plechy v úzkých tolerancích
i při vysoké hmotnosti. Součástí dodávky bude i
hydraulický odokujovač. Zařízení by mělo jít do
provozu v r. 2013.
LJ
Nová linka pro tepelné zpracování trubek
Fiba to install tube quench and temper line. Metal
Plant Technology International 2012, č. 8, s. 8 a 9
Americká firma Fiba Technologies Millbury ve státě
Massachusetts objednala u firmy Can-Eng
Furaces International dodávku zařízení pro kalení
a popouštění trubek o průměru 355 až 609 mm v
délce až 12,2 m při tloušťce stěny až 41,2 mm.
Jelikož před kalením se upravují konce trubek
tvářením, je pamatováno i na vyrovnání trubek
před kalením. Pec, v níž se trubky austenitizují, je
vybavena rekuperativními hořáky. Linka by měla
být uvedena do provozu v prvém kvartálu 2013.
LJ
120
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
Hutnictví ve světě
Přestavba blokovny
Acciaierie Vente to build new blooming mill. Metal
Plant Technology International 2012, č. 8, s. 23
Italská firma Acciaierie Vente objednala u firmy
VAI Metals Technologies rozsáhlou modernizaci
blokovny v závodě v Camin. Bude postavena nová
stolice i pomocné zařízení. Cílem je zvýšit kvalitu
vývalků. Trať bude vybavena zařízením pro
rychlou výměnu válců. Bude mít výkon 110 t bloků
za hodinu o hmotnosti až 10 t. Modernizovaná
blokovna by měla jít do provozu počátkem roku
2014.
LJ
Britská huť objednává dmýchání
práškového uhlí do vysoké pece
SSI to install PCI technology. Metal Plant
Technology International 2012, č. 8, s. 24 a 25
Britská firma Sahaviria Steel Industries (SSI)
objednala u firmy Siemens VAI Metals
Technologies dodávku zařízení pro dmychání
práškového uhlí (PCI). Zařízení se instaluje
v Redcar, Teesside a mělo by být uvedeno do
provozu koncem roku 2012. Množství dmychaného
uhlí se bude měnit od 30 do 235 kg práškového
uhlí na tunu tekutého kovu. Uhlí se bude předem
sušit horkým vzduchem a mlít na válcovém mlýnu,
který je konstruován na výkon 120 t práškového
uhlí za hodinu.
LJ
ThyssenKrupp Nirosta rozšiřuje výrobní
sortiment
http://www.steelgrips.com/newsdesk/Europe/ThyssenKrupp_Nirost
a_to_extend_production_range_to_wide_highprecision_stainless_steel_strip.html
Výrobce speciálních ocelí a slitin ThyssenKrupp
Nirosta investuje do výstavby žíhací a mořicí linky,
jakož i do výstavby válcovny v Krefeldu. Cílem je
rozšířit sortiment o vysoce přesné pásy z
nerezavějících ocelí. Tato nová linka zahrnuje
lamač okují, mořicí linku, odmašťovací úsek, pece,
kompletní elektrické vybavení a automatizaci.
Ročně se bude zpracovávat až 400 000 t pásů
z nerezavějících ocelí válcovaných za tepla. Jde o
oceli řady AISI 200, 300 a 400 o tloušťce 1,5 až
10,0 mm. Dále se bude ročně zpracovávat
290 000 t pásů válcovaných za studena o šířce až
1600 mm a tloušťce 0,5 až 6,0 mm. Nová
dvacetiválcová stolice má čtyřsloupovou konstrukci
a je určena pro válcování pásů o tloušťce 0,3 až
8,0 mm a šířce 900 až 1600 mm. Válcovací
rychlost bude až 800 mm/s. Uvedení do provozu je
plánováno prvý kvartál 2014.
LJ
Možnost výstavby hutě ve Vietnamu
http://www.steelgrips.com/newsdesk/asia/JFE_starts_feasibility_st
udy_for.html
Taiwanská podnikatelská skupina JFE Steel
Corporation
si
nechala
vypracovat
studii
proveditelnosti
na
výstavbu
a
provoz
integrovaného hutního závodu ve Vietnamu. Tato
skupina se angažuje mimo jiné ve výrobě oceli a
v obchodu s nemovitostmi. Ve Vietnamu již
založila vlastní ocelárenskou skupinu Guang Lian
Steel (Vietnam) Co., Ltd. a získala od vietnamské
vlády povolení pro investování. Nyní jsou ve fázi
přípravy staveniště ocelárny v průmyslové zóně
Dung Quat v provincii Quang Ngai. Ve studii se
posuzovala možnost výstavby závodu o výrobnosti
3,5 mil. t oceli ročně převážně ve formě plochých
výrobků. Výroba by měla být zahájena v r 2016.
LJ
Třinecké železárny vlastní bohumínský
závod ŽDB Drátovny
Moravskoslezský deník , s. 2, Břetislav Lapisz
2.10.2012
Koupí bohumínského drátovenského závodu od
skupiny Bonatrans Group Holding schválil
antimonopolní úřad. ŽDB Drátovna je tak novou
dceřinou společností Třineckých železáren. „tato
akvizice pro nás znamená významné posílení
produktového portfolia i postavení v oblasti
drátovenství. Drátovenská výroba v bohumínském
závodě má tradici přesahující 125 let a její
propojení
s existující
výrobou
Třineckých
železáren představuje výrazný strategický růst
v této oblasti,“ uvedl generální ředitel Třineckých
železáren Jan Czudek s tím, že ani oblast
Bohumína není pro Třinecké železárny novým
územím. Firma zde má totiž už umístěn jeden ze
svých provozů – univerzální válcovací trať.
Součástí transakce je přitom dohoda o užší a
dlouhodobé spolupráci skupiny Třinecké železárny
– Moravia Steel se strojírenskou společností
Bonatrans Group ze skupiny Bonatrans Grou
Holding, předního světového výrobce železničních
kol a dvojkolí. „Tato dlouhodobá dohoda zajišťuje
oběma stranám rozšíření dlouhodobé spolupráce
v dodávkách a odběrech oceli pro výrobu
železničních kol a dvojkolí,“ dodal Jan Czudek.
ŽDB Drátovna má v současnosti roční tržby okolo
3,2 mld. Kč, přičemž 80 % produkce jde na export.
Závod se orientuje především na trhy, jako je
121
Hutnictví ve světě
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
Polsko,
Německo
či
Česká
republika.
V současnosti zaměstnává 1100 pracovníků a
tento počet se s příchodem nového majitele měnit
nebude.
red.
Vítkovice vybudují v Pákistánu ocelárnu za
šest miliard
e15.cz, čtk
11. 9.2012
Vítkovice Heavy Machinery mají stavět v Pákistánu
ocelárnu za 6,1 mld. Kč. Se soukromým
investorem Santex Pakistan podepsaly na
Mezinárodním strojírenském veletrhu v Brně
dohodu o spolupráci. Nyní se řeší financování
akce přes Českou exportní banku. Finální kontrakt
má být hotový ještě letos.
Pro Vítkovice je kontrakt v Pákistánu jedním z
největších za posledních deset let. Společnost
bude generálním dodavatelem stavby, přičemž se
předpokládá, že 70 % zakázky dostanou tuzemské
firmy. „Je to podmínka České exportní banky,“
uvedl generální ředitel vítkovického podniku Michal
Pastušek.
Podle něj Vítkovice jednotlivé části ocelárny už
dodávaly. „Dělali jsme už každý uzel zvlášť.
Jediné, kde si vezmeme někoho na spolupráci,
bude kontilití,“ uvedl Pastušek. Stavební část
zakázky připadne zřejmě pákistánským firmám.
Pákistán řeší problémy s nedostatkem oceli. Asi 80
% se dováží. Nová ocelárna vyrobí asi 1,2 mil. t
ročně. Jejím výsledným produktem budou kontilité
sochory pro následné válcování výztuže do
betonu.
Dobu realizace kontraktu plánují aktéři na čtyři
roky. „Momentálně se připravuje úvěrová smlouva,
která by se během dalších měsíců měla dokončit,“
uvedl Pastušek. Pojištění akce má krýt EGAP.
Skupinu Vítkovice Machinery Group tvoří tři
desítky firem s ročním obratem kolem 20 mld. Kč.
Celou skupinu, která zaměstnává přibližně 8500
lidí, zastřešuje společnost Vítkovice Holding.
Vítkovice jsou lídrem ve výrobě ocelových lahví a
mají téměř pětinový podíl na světovém trhu
speciálních zalomených hřídelí pro velké námořní
lodě.
SB
které se téměř rok potýkají se stomilionovými dluhy
a odstávkami. Úpadek navrhli všichni věřitelé i
samotný dlužník. Byl stanoven prozatímní
věřitelský výbor a začne se o dalším financování
jednat s českým strategickým investorem.
Současným majitelem továrny je ruský podnikatel
Igor Šamis.
Odborový předák Miroslav Cink věří, že
prohlášený úpadek budou zaměstnanci považovat
za dobrý signál, i když start výroby bude tvrdý. Od
8.10.2012 bylo plánováno nastoupit do práce,
pece se rozběhnou nejdéle od listopadu. Podnik s
více než 900 lidmi nevyrábí od konce června,
dodávky energií zatím nebyly obnoveny.
Na soudu zaznělo, že Pilsen Steel má závazky ve
výši 1 mld. Kč, z toho téměř dvě třetiny po
splatnosti přes 90 dnů. Výše pohledávek je 290
mil. Kč a krátkodobý finanční majetek 90 mil. Kč.
„Z toho vyplývá výrazný deficit a bez externího
financování se podnik neobejde,“ uvedl předběžný
insolvenční
správce
Michal
Žižlavský
ze
společnosti IS Žižlavský. Ta navrhla soudu pět
členů prozatímního věřitelského výboru s
největšími věřiteli a jedním zástavním, tedy HSBC
Bank.
Podle informací ČTK by měla být možným
investorem a následně kupcem Pilsen Steelu
skupina miliardáře Karla Komárka KKCG nebo
strojírenský holding jeho otce, spoluvlastníka
Bonatrans Group. Obě skupiny to ale ve čtvrtek
odmítly. Týdeník Euro v červnu napsal, ze se o
společnost uchází šest zájemců. Jsou mezi nimi i
bývalý vlastník podniku, ruská skupina OMZ,
indická strojírenská společnost či nadnárodní
investiční firma.
Partner musí dát do firmy stovky milionů korun na
provoz do konce letošního roku. „Pro každého
investora, který tam dá krátkodobé zdroje, je
důležité, aby byl podnik udržen v chodu, protože
jinak se jeho investice nemusí vrátit,“ uvedl
Žižlavský. První jeho krok je svolání prozatímního
věřitelského výboru. „Pilsen Steel může nyní činit
vše k rozběhu výroby a fungování podniku,“ uvedl.
SB
Komárek nabídl krachujícím hutím Pilsen
Steel financování (výňatek článku)
e15.cz, čtk
Hutě Pilsen Steel jsou v úpadku, závazky
dosáhly jedné miliardy
e15.cz
14.9.2012
17. 9.2012
Investiční skupina miliardáře Karla Komárka KKCG
předložila společnosti Pilsen Steel nabídku
úvěrového financování, které je nezbytné pro
udržení provozu podniku. Na plzeňské hutě a
kovárny ruského podnikatele Igora Šamise vyhlásil
soud v pátek kvůli předlužení úpadek.
Krajský soud v Plzni rozhodl dne 14.9.2012 o
úpadku plzeňských hutí a kováren Pilsen Steel,
122
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
Hutnictví ve světě
Podle informací ČTK je KKCG připravena
poskytnout do dvou týdnů přes 100 mil. Kč a do
konce roku až 250 mil. Kč. Tyto peníze údajně
mohou udržet provoz továrny i všechny
zaměstnance, jimž zatím podnik mzdy nedluží.
„Obdrželi jsme od skupiny KKCG seriózní a
konkrétní nabídku provozního úvěru. Začneme o ní
okamžitě jednat. Souhlas s uzavřením smlouvy o
provozním financování s KKCG předložíme
prozatímnímu věřitelskému výboru v nejbližším
době,“ řekl pověřený šéf hutí Pilsen Steel Tomáš
Egermajer.
Vedení podniku prý udělá vše pro to, aby výroba
pokračovala a lidé nepřišli o práci. „Věříme, že s
KKCG dohody uzavřeme a že se zaměstnanci
začnou vracet do výroby postupně už počátkem
října,“ dodal Egermajer. Vyhlášený úpadek byl
podle něj prvním a nezbytným krokem k záchraně
podniku a k zachování provozu.„Bez externího
financování se podnik neobejde,“ řekl insolvenční
správce Michal Žižlavský, které soud potvrdil ve
funkci definitivního insolvenčního správce. Podle
něj musí partner dát do firmy do konce roku stovky
milionů korun na provoz. Žižlavský si dokáže
představit fungování investora v obou variantách
řešení úpadku, tedy jak v reorganizaci, tak v
konkurzu. Záleží na tom, jaké řešení nyní připraví
dlužník.
V prozatímním věřitelském výboru jsou HSBC
Bank, která dosud financovala provoz hutí a je
zástavním věřitelem, a dodavatelské firmy Lenox
Plus Praha, Wake Technology Kladno, Alfa Kovo
Plzeň a pražský Vemex.
Definitivní věřitelský výbor bude dle krajského
soudce Miloše Benetky zvolen na schůzi věřitelů,
která se uskuteční hned po prvním přezkumu
pohledávek, tedy po 4. lednu. Největším věřitelem
plzeňské firmy je moskevská Vněšekonombanka,
která zatím do insolvenčního řízení pohledávky
nepřihlásila. Igor Šamis si od ní půjčil peníze na
nákup Pilsen Steel.
SB
Výdaje na vědu vzrostly o pětinu, firmy
dávají víc než stát
e15.cz, čtk
„Nejdůležitějším zdrojem financí zůstávají i nadále
soukromé domácí podnikatelské zdroje, které
zaujímají na celkových výdajích na výzkum a vývoj
46,9 %a (33,2 mld. Kč). Na druhém místě jsou
veřejné domácí zdroje (26,2 mld. Kč, to je 37 %t),“
sdělil ČSÚ.
Stále více se na financování české vědy podílejí
zdroje ze zahraničí, které v roce 2011 vzrostly o 44
% na 10,8 mld. Kč, a tvořily tak 15,2 % celkových
výdajů na vědu. Co se týká zahraničních zdrojů,
loni poprvé převážily veřejné zdroje nad
soukromými. Podle statistiků to svědčí o tom, že
ČR začala více čerpat z evropských dotací.
Z podniků jde sice největší podíl peněz na vědu,
firmy ale ještě více peněz utrácejí na svůj
podnikový výzkum. V podnikatelském sektoru bylo
loni utraceno 60,3 % všech peněz na vědu, tedy
asi 42,7 mld. Kč. Naproti tomu na vysokých
školách se utratilo 15,3 mld. Kč, ve vládním
sektoru, tedy například v ústavech Akademie věd,
pak 12,4 mld. Kč. V soukromém neziskovém
sektoru šlo na výzkum 300 mil. Kč.
Přestože je loňský nárůst financí na vědu nejvyšší
za posledních deset let, stále tvoří výdaje na
výzkum jen 1,86 % HDP. Průměr zemí evropské
sedmadvacítky byl v roce 2010 přitom už 1,9 %
HDP.
Z veřejných peněz šlo 41 % výdajů na přírodní
vědy, 29 % na technické, 12 % na lékařské a 7 %
na humanitní vědy. Nejméně peněz šlo na sociální
vědy a zemědělský výzkum, po 6 %. Firmy nejvíce
investovaly do automobilového, strojírenského a
elektrotechnického průmyslu a do výroby
lokomotiv.
„Z regionálního hlediska byla výzkumná a vývojová
činnost soustředěna do Prahy (23,2 mld. Kč),
Středočeského kraje (14,1 mld. Kč) a do
Jihomoravského kraje (11,2 mld. Kč),“ konstatoval
ČSÚ. V roce 2011 se v ČR zabývalo výzkumem
2720 pracovišť. V přepočtu na plné úvazky v nich
pracovalo přes 55 tisíc lidí, více než 30 tisíc z nich
byli výzkumníci.
SB
Kladenské hutě jsou na prodej
18. 9.2012
Lidové noviny
Výdaje na vědu vzrostly meziročně o pětinu, loni
přesáhly 70 mld. Kč. V rámci Evropské unie je to
ale podprůměr, uvedl Český statistický úřad (ČSÚ).
Firmy dávají na vědu víc než stát. Loni se také do
výdajů výrazněji promítlo čerpání dotací z EU.
Nejvíc peněz jde na přírodní a technické obory,
nejméně na sociální a zemědělské obory.
18. 9.2012
Součást bývalých slavných oceláren chtějí prodat
její němečtí majitelé. Firma je v těžké ztrátě. Hutě
Poldi, které stále vyrábějí v kladenském areálu
ocel, jsou na prodej. Jejich vlastník - německý
koncern Scholz-Edelstahl - je podle informací LN
nabízí k prodeji. Údajně již jedná s konkrétním
zájemcem. Tím má být podle zdrojů Lidových
novin ruský investor.
123
Hutnictví ve světě
Hutnické listy č.5/2012, roč. LXV
Na prodej mají být dceřiné společnosti německého
koncernu Poldi Hütte a Poldi Trade. Zástupci
majitele ani vedení kladenské firmy se k transakci
nevyjádřili. Zástupci společnosti Scholz na dotazy
také nereagovali.
Poldi Hütte je výrobcem legovaných ocelí. Firma
například vyrábí kruhové či čtyřhranné kované
tyče, věnuje se i tepelnému zpracování a úpravám
povrchu materiálu. Na trhu působí pod německým
vlastníkem od listopadu roku 1999, kdy byla Poldi
Hütte
založená
jako
samostatná
dceřiná
společnost mateřské firmy Scholz-Edelstahl sídlící
v německém Essingenu. Němci ji tenkrát koupili v
žalostném stavu od podnikatele Zdeňka Zemka.
Na podnikovém webu majitelé tvrdl, že jako prvním
vlastníkům se jim podařilo firmu poškozenou a
poznamenanou konkurzem stabilizovat. Stabilní
ale zdaleka není. Poldi Hütte je už dva roky po
sobě ve ztrátě, jen loni prodělala přes 437 mil. Kč.
Jak lze zjistit ze zprávy auditora, zveřejněné v
obchodním rejstříku, musí její vlastník Scholz firmu
subvencovat. To je pravděpodobně i jeden z
důvodů, proč se rozhodl prodělečných hutí se
raději zbavit.
Poldi Trade, kterou Scholz také prodává, údajně
témuž ruskému investorovi, na tom není o moc
lépe. Podle hospodářských výsledků z roku 2010 novější nejsou k dispozici - byla ve ztrátě 38 mil.
Kč. Jejím jednatelem je, stejně jako v případě Poldi
Hütte, Vladimír Živičnjak. Činností Poldi Trade je
zejména lisování a obrábění kovů. Mateřská
společnost ji musí také dotovat, aby se udržela v
chodu.
Zvýšený zájem Rusů o český trh a zejména
průmysl se stal trendem posledních let. K první
transakci došlo v roce 2004, kdy ruský strojírenský
holding OMZ koupil od plzeňské Škody dceřiné
firmy zaměřené na jadernou energetiku a
zpracování oceli. Dnes už má ruské vlastníky
několik významných podniků ze segmentu těžkého
průmyslu, například Vítkovice Steel, Pilsen Steel,
Škoda Jaderné strojírenství nebo kunovický
výrobce letadel Aircraft Industries.
Huť Poldi byla založena už roku 1889 Karlem
Wittgensteinem. Ten ji na počest své ženy nazval
Poldina Huť. Podnik postupně rostl, zejména
válečnými zakázkami v obou světových válkách, a
ve druhé polovině 20. století do ní byla včleněna
prakticky veškerá ocelářská výroba v Kladně.
Po roce 1989 nastal úpadek a podnik se rozpadl
na několik nástupnických firem. Jednou z nich jsou
například Strojírny Poldi. Ty byly v roce 1993
privatizovány a odděleny od mateřské společnosti
Poldi. V roce 2006 je koupila investiční skupina Jet
Investments, kterou vlastní podnikatel Igor Fait.
Stručná rekapitulace historie Hutě Poldi v Kladně
 výrobce vysoce legovaných ocelí, černých
nebo
opracovaných
kovaných
tyčí
v kruhovém, plochém, nebo čtyřhranném
provedení
 hutě jsou následovníkem slavné kladenské
Poldi
 byly založeny v roce 1889 Karlem
Wittgensteinem, který je pojmenoval po
své ženě
 podnik získala v roce 1993 v privatizaci
firma Bohemia Art v čele s Vladimírem
Stehlíkem, o čtyři roky později skončila v
konkurzu
 od roku 1999 vlastní hutě německý podnik
Scholz-Edelstahl v Essingenu, nyní jsou
na prodej
2011
ztráta
437
mil. Kč
2010
ztráta
361
mil. Kč
v roce 2010
měly
260
zaměstnanců
Nadační fond Evraz
helpnet.cz
17.9.2012
Nadační fond Evraz byl zřízen za účelem podpory
dlouhodobého rozvoje Moravskoslezského kraje, a
to zejména projektů ze sociální oblasti, kultury,
vědy a vzdělávání, zdravotnictví, sportu a
podnikatelského prostředí.
Šanci získat pro své projekty významnou finanční
podporu mají zejména neziskové organizace, které
pomáhají
zkvalitňovat
podmínky
pro
hendikepované děti a mládež. Prioritní cílovou
skupinou v této oblasti Nadačního fondu Evraz
jsou organizace podporující postižené dětskou
mozkovou obrnou.
Nadační fond ECRAZ přijímá žádosti o příspěvky
na projekty realizované v Moravskoslezském kraji
do 14.10.2012.
SB
124
Vysoká pec v Sedlci u Starého Plzence. Výroba železa se zde připomíná již v r. 1578.
Největší rozkvět hutě s vysokopecní
výrobou spadá do období 1710 až 1878,
kdy zde pracovala jedna, v r. 1860 již dvě
dřevouhelné vysoké pece a osm, později tři
zkujňovací výhně s hamry. Huť byla situovaná na Valdštejn–Wartenburském
panství. Sedlčanský závod byl typickým
příkladem pro technologické vybavení hutí
ve vlastnictví vysoké šlechty. Ta totiž silně
preferovala dřevouhelné vysoké pece z důvodu výhodného odbytu dřeva z vlastních
lesů. V r. 1849 bylo v Českých zemích 71 %
šlechtických železáren a ještě v r. 1876 jich
šlechta držela 57 %. Kláštery své železárny
provozovaly ve stabilizovaném podílu 9 –
11 % a města v podílu 2 – 2,5 %. Až ve
třetí čtvrtině 19. století nastupovali noví
soukromí podnikatelé z řad buržoasie. Ta
v té době již držela 30 % železáren.
Sedlecké vysoké pece byly hutním zázemím pro pobočný strojírenský závod
v Plzni, zřízený Valdštejnem v r. 1859
a převedený do vlastnictví jeho zaměstnance, inženýra Emila Škody v r. 1869.
Sedlecká huť tedy stála na samém počátku
známých Škodových závodů. V průběhu
minulého století závod v Sedlci často měnil
své majitele. Hutní výroba postupně upadala. Přesto zde až do r. 1975 kromě
strojírenských provozů pracovala slévárna
šedé litiny. Od té doby závod vyráběl
elektrotechnická zařízení pro podnik
ŠKODA Plzeň. Pod vlastnictvím soukromé
společnosti SERW od r. 1993 se závod
v Sedlci zabývá vysokonapěťovou elektrotechnikou dodnes.
První fotografický záběr ukazuje výtahovou věž, která stála při obou vysokých
pecích a sloužila pro jejich zavážení
vsázkou po dřevěné lávce. Tento objekt je
dnes zařazen do seznamu chráněných
technických památek. Druhý záběr ukazuje rodový erb umístěný na čelní stěně
věže vybavené gotickými stavebními
prvky.
VM a red.
Literatura
[1]
DANIHELKA, A. aj. Dějiny hutnictví železa v
Československu, 2. díl. Praha: Academia, 1986,
377 s.
[2] www.staryplzenec.cz. [3] www.serw.cz
Download

Číslo 5/2012 - Hutnické listy