ŽP Výskumno-vývojové centrum si v tomto roku pripomenulo 15 rokov od svojho založenia. Za obdobie svojej činnosti bolo v podnikových novinách Podbrezovan publikovaných každoročne niekoľko článkov a rozhovorov, ktoré poodhaľovali výskumno-vývojové aktivity našej spoločnosti, vrátane skúseností s budovaním spoločných laboratórií so slovenskými univerzitnými pracoviskami, informáciami o našich účastiach na domácich i zahraničných konferenciách a aj zapájaním sa do riešenia domácich či európskych výskumných projektov.
Spoločnosť bola založená v roku 2008 so zámerom profesionalizácie výskumno-vývojovej činnosti v Železiarňach Podbrezová aj celej skupiny ŽP Group v oblasti fyzikálnej metalurgie ocele, výroby oceľových rúr, materiálového inžinierstva, modelovania a simulácie technologických procesov i environmentálnych aspektov hutníckej výroby. Postupné budovanie spoločnosti z hľadiska personálneho zabezpečenia, tematického záberu riešených projektov a úloh a aj kooperačných vzťahov s externými pracoviskami bolo do veľkej miery popísané v publikovanom rozhovore so zakladateľom a prvým riaditeľom, profesorom Ľudovítom Parilákom, pri príležitosti desiateho výročia založenia spoločnosti v roku 2018. V tomto článku sa prednostne zameriame na súhrn aktivít a dosiahnutých výsledkov v období rokov 2019 až 2023.
Ťažiskovými témami výskumu a vývoja v spomínanom období boli environmentálne otázky výroby ocele a spracovania odpadov, životnosti keramických materiálov a s tým spojená produktivita výrobných agregátov elektrickej oblúkovej pece (EOP) a zariadenia plynulého odlievania (ZPO), skúšok valcovaných rúr určených na transport vodíka a digitálnej podpory výroby ocele a presných ťahaných rúr.
Vodíkové aplikácie
Pre oblasť vývoja rúr pre transport vodíka sme úspešne spolupracovali s talianskou spoločnosťou RINA Consulting – Centro Sviluppo Materiali, ktorá vo svojom laboratóriu realizovala skúšky vodíkovej krehkosti (HIC) rúr z akostí X42 a X52. Výsledky skúšok dopadli nad očakávania a preukázali, že akciová spoločnosť Železiarne Podbrezová je schopná vyrábať bezšvíkové oceľové rúry pre distribúciu vodíka. Príslušné technické normy pre kategóriu „Vodíkové potrubia a potrubné rozvody“ si však vyžadujú špeciálne požiadavky na proces skúšania, identifikácie a verifikácie vyrábaných rúr.
Spracovanie odpadov a environmentálne aspekty výroby ocele
Oblasť spracovania a ďalšieho využitia odpadov z výroby ocele je ďalšou oblasťou, ktorej sa dlhodobo venujeme už od svojho vzniku. Hľadanie možností spracovania rafinačnej trosky z panvovej pece a jej zhodnotenia vyústilo do spolupráce s luxemburskou spoločnosťou Carmeuse, ktorá vykonala množstvo analýz trosky so zámerom pripraviť projekt jej využitia v stavebníctve v omietkových materiáloch. Hoci sa uvedený projekt nakoniec nerealizoval, podarilo sa nám získať cenné poznatky o priebehu „zrenia“ trosky, na čo sme využili unikátny systém časozberných snímok a termočlánkového záznamu teploty pod zrejúcou haldou.
V environmentálnej oblasti ešte ostaneme. Okrem spracovania odpadov sme značné úsilie venovali aktivitám, ktoré Železiarne Podbrezová bezpečne etablujú na trhu so „zelenou oceľou“. Spomínané aktivity môžeme rozdeliť do dvoch oblastí: náhrada fosílnych uhlíkonosných materiálov pre výrobu ocele v EOP alternatívnymi materiálmi na báze obnoviteľných zdrojov uhlíka a revízia a výpočet uhlíkovej stopy výroby ocele a oceľových rúr podľa relevantných metodík (CFP, Scope 1-2-3). V prvej oblasti sa dlhodobo angažujeme v podpore implementácie biokompozitného materiálu PE60 v úlohe napeňovacieho činidla trosky v EOP. Tento materiál vyvinula sesterská spoločnosť Pipex Energy a okrem našej oceliarne bol materiál úspešne odskúšaný vo viacerých oceliarňach v Taliansku. Výrobca pritom deklaruje asi 60-percentnú úsporu emisií CO2 v porovnaní so štandardne používaným antracitovým uhlím. Taktiež sme angažovaní v procese náhrady kusového antracitového uhlia ako nauhličovacieho činidla ocele v EOP nefosílnou, biouhľovou alternatívou. Oba spomínané materiály významne znižujú hodnotu merných emisií CO2 a ďalej tak znižujú už beztak nízku uhlíkovú stopu z výroby ocele v ŽP a.s. vďaka samotnej technológii výroby (EOP) a tiež priaznivému energetickému mixu SR (výroba elektrickej energie prevažne z jadra a vody).
Žiaruvzdorné materiály
V oblasti životnosti a spoľahlivosti keramických materiálov používaných pri výrobe a odlievaní ocele sa dlhodobo zameriavame na zvýšenie limitu životnosti kľúčových komponentov plynulého odlievania ocele – ponorných trubíc a výmurovky hubice medzipanvy. Výsledky dlhodobého výskumu preukázali dostatočnú rezervu oboch komponentov na ďalšie zvyšovanie sekvenčnosti a tým aj produktivity celej výrobnej prevádzkarne. Popri ZPO bol výskum v ostatných rokoch venovaný aj modernizácii technológie výroby stredového veka EOP na princípe monolitického telesa zo žiaruvzdorného betónu.
Vysokoteplotné materiálové vlastnosti
Vybudovaním Laboratória vysokoteplotných koróznych procesov, v spolupráci s Fakultou materiálov, metalurgie a recyklácie Technickej univerzity v Košiciach, sme získali možnosť vykonávať vo vlastnej réžii skúšky vzoriek rúr z ocelí určených do prostredia agresívnych spalín pri spaľovaní biomasy. Do dnešného dňa boli realizované skúšky s kotlovými akosťami P91, MarBN, T5, 10CrMo9-10, 13CrMo4-5, 16Mo3 a tiež s bimetalickou vzorkou, pochádzajúcou z projektu GRAMAT. Akosť T5 bola taktiež podrobená skúške tečenia pri zvýšenej teplote (creep) v príslušných zariadeniach v ŽP a.s. a výsledky skúšok dopadli úspešne.
Digitálna podpora výroby
V tejto oblasti vyvíjame niekoľkoročné úsilie v spolupráci s pracoviskom ÚAIM STU v Bratislave, interným pracoviskom centrálna údržba a tiež so spoločnosťou ŽP Informatika. Podarilo sa nám vytvoriť jednoduchý, no účinný systém „BigVo“, sprístupňujúci bilančné údaje o výrobe a odlievaní ocele (tzv. UNIX) v prehľadnom a užívateľsky známom prostredí MS Excel, s prispôsobeným kontextom zobrazenia údajov podľa ľubovoľnej kombinácie parametrov. Pre dynamické údaje z odlievania ocele na ZPO bol na základe našej iniciatívy upgradovaný pôvodný systém „ZPOserver“ do podoby nového systému „Voserver“, ktorý v budúcnosti okrem údajov zo ZPO poskytne aj dynamické údaje z agregátov EOP a LF. S Pracoviskom ÚAIM STU v Bratislave sme úspešne podali projekt APVV-22-0436 SMBOOST s názvom „Dátová podpora riadenia procesu plynulého odlievania ocele na posilnenie výrobnej flexibility a environmentálnej udržateľnosti v Železiarňach Podbrezová“, ktorý nadväzuje a využíva výsledky z predchádzajúceho, úspešne riešeného projektu APVV-14-0244 s názvom „Vývoj softvérovej podpory s využitím fyzikálnej simulácie pre optimalizáciu procesov plynulého odlievania ocele ako systémov s rozloženými parametrami pre Železiarne Podbrezová a.s.“
V tejto súvislosti musíme spomenúť aj naše etablované pracovisko s pracovnými stanicami a výpočtovým softvérom DEFORM-3D. Výpočty numerických modelov tvárniacich procesov v číselnej či grafickej podobne veľakrát preukázali svoju užitočnosť pri analýze tvárniacich defektov, hľadaní nových, lepších tvarov vstupných polotovarov či vyčíslení hodnôt veličinových polí v danom mieste a čase.
V spolupráci so spoločnosťou ŽP Informatika a výrobnou prevádzkarňou ťaháreň rúr sme spustili pilotnú overovaciu časť projektu implementácie moderného elektronického systému na priamu evidenciu nameraných hodnôt ťahaných rúr do príslušnej databázy, ktorý umožňuje jednoznačne dosledovať výrobnú históriu daného nástroja z hľadiska vytiahnutého množstva, rozmerov, akostí a výrobných zákaziek. Uvedený systém by mal, okrem iného, výrazne zjednodušiť a zrýchliť výber a nasadenie nástroja, ktorý bude dávať požadovaný rozmer vytiahnutých rúr „na prvú dobrú“.
Laboratórium fyzikálneho modelovania prúdenia ocele v medzipanve. Foto: ŽP VVC
Súčasnosť a budúcnosť našej spoločnosti
Spoločnosť ŽP VVC prešla od roku 2008 svojím vývojom, ktorý je pomerne dobre zdokumentovaný aj v mnohých článkoch Podbrezovana. V priebehu rokov sme organizovali dve odborné konferencie, publikovali stovky článkov, posterov a výskumných správ, prezentovali mnohé z dosiahnutých výsledkov na zahraničných odborných konferenciách, boli účastní pri nasadzovaní nových materiálov, úpravách technologických postupov a vyhodnocovaní prevádzkových experimentov. Z firmy s piatimi zamestnancami sme „vyrástli“ na spoločnosť, ktorá ich má 17, z toho 12 s vedeckou kvalifikáciou PhD. a jedného externého zamestnanca. S univerzitnými pracoviskami na Slovensku spolupracujeme, v prvom rade, cez spoločné aktivity na našich piatich spoločných pracoviskách v Bratislave, Trnave a Košiciach. Hoci sa naša práca môže javiť ako nenáročná, nie je to celkom tak. Prináša vysokú mieru neistoty, pochybností a slepých uličiek, ktorá je s prácou výskumníka vždy spojená. Zároveň si vyžaduje vysokú mieru tvorivosti, invenčnosti, schopnosti nachádzať nové riešenia, jazykovú výbavu na komunikáciu so zahraničnými pracoviskami a schopnosť sledovať a extrahovať užitočné poznatky z celého sveta. Ďalšie budovanie nášho pracoviska bude preto aj naďalej stáť a padať na dostatku kvalitných ľudí. Urobíme všetko preto, aby sme tento náš najcennejší kapitál naďalej rozvíjali k dobru Železiarní Podbrezová i celej ŽP Group.
Článok prevzatý z portálu „www.podbrezovan.sk Číslo: 22|Ročník: LXXIX | Vyšlo: 3. novembra 2023„
Autor: Železiarne Podbrezová
