Sprężone powietrze w przemyśle metalurgicznym

Przemysł metalurgiczny obejmuje zarówno produkcję metali, jak również ich obróbkę. Oznacza to, że produkcja stali i metali (nieżelaznych), odlewnie oraz obróbka metali stanowią część przemysłu metalurgicznego.

Branża należy do energochłonnych gałęzi przemysłu. Znajdujące wszechstronne zastosowania sprężone powietrze stosowane jest w rozmaitych procesach produkcji przez zakłady zajmujące się obróbką i wytwarzaniem metali. W perspektywie zmniejszania energochłonności, a co z tym idzie związanego z tym wzrostu efektywności energetycznej, sprężone powietrze jest często niedocenianym czynnikiem.

Oprócz wpływu sprężonego powietrza na efektywność energetyczną właściwa jakość tego powietrza jest decydującym czynnikiem pomagającym zapobiegać problemom w produkcji i wadom wyrobów końcowych. Uzdatniając sprężone powietrze adekwatnie do potrzeb, przedsiębiorstwa produkujące i obrabiające metale mogą obniżyć koszty sprężonego powietrza, zwiększyć efektywność energetyczną i zapobiegać przestojom produkcyjnym.

Zastosowania w branży metalurgicznej

Produkcja stali

Proces produkcji stali w wielkim piecu obejmuje dwa etapy; w pierwszym etapie z rudy żelaza, poprzez redukcję, powstaje surówka, w drugim etapie następuje dalsze przetwarzanie w konwerterze, w którym powstaje stal surowa. W pierwszym etapie stosowane jest sprężone powietrze: wielki piec zasilany jest od góry, przez co warstwy koksu i rudy żelaza układane są na przemian. Na dole, przez dysze powietrzne, dostarczany jest tzw. gorący dmuch. Dmuch ten jest sprężony, nagrzany oraz wzbogacony w tlen i paliwo węglowo-wodne. Jest ono niezbędne do efektywnego wytopu żelaza.

Sprężone powietrze jest również wykorzystywane do chłodzenia w powietrzu. Chłodzenie to ma wpływ na właściwości stali, dlatego chłodzenie stali i stosowane medium podlegają szczególnym wymaganiom. Przykładem jest przyspieszone chłodzenie, które następuje w powietrzu będącym w ruchu.

Obróbka strumieniowo-ścierna

W procesie produkcji metali i części metalowych powierzchnia musi zostać dokładnie oczyszczona z osadów i cząstek, ponieważ mogłyby one mieć negatywny wpływ na dalszy proces obróbki, np. na obróbkę powierzchniową. Metodą jest obróbka strumieniowo-ścierna, zwana również oczyszczaniem pneumatycznym. Technika ta jest wykorzystywana do oczyszczania materiału z pozostałości lakierów, zabrudzeń i rdzy, kształtowania obrabianych przedmiotów i zmian właściwości powierzchni.

Sprężone powietrze służy do przyspieszenia ścierniwa podczas przechodzenia przez dyszę, ponieważ w obróbce ścierniwo musi padać z dużą prędkością na powierzchnię.

Obróbka powierzchni

Malowanie proszkowe, zwane również lakierowaniem proszkowym, jest technologią nanoszenia powłok na przedmioty metalowe i niemetalowe. Stosowane są dwie metody – malowanie elektrostatyczne oraz powlekanie fluidyzacyjne.

Sprężone powietrze jest wykorzystywane do odmuchiwania obrabianego przedmiotu, transportu proszku bądź fluidyzacji. Ponadto sprężone powietrze może być stosowane w kabinie zasypowej jako powietrze dozujące i powietrze strumieniowe. Jakość sprężonego powietrza ma wpływ na wyrób końcowy, np. zanieczyszczone olejem sprężone powietrze może powodować problemy, takie jak otwarte punkty (kratery) w warstwie lakieru lub pęcherzyki bądź kratery w naczyniu fluidyzatora.

Inną metodą, w której rolę odgrywa sprężone powietrze, jest tzw. anodowanie w roztworach kwasu siarkowego przy użyciu prądu stałego, metoda elektrolityczna często stosowana w produkcji aluminium. W oksydowaniu elektrolitycznym wymagany jest ruch elektrolitu. W tym celu wdmuchiwane jest oczyszczone, bezolejowe sprężone powietrze.

Ponadto istnieją metody natryskiwania cieplnego służące do modyfikacji powierzchni. W związku ze sprężonym powietrzem warto tutaj nadmienić natryskiwanie płomieniowe oraz łukowe. Sprężone powietrze w tym zastosowaniu pełni zadanie rozpylanego gazu, który natryskuje materiał przyszłej powłoki na powierzchnię.

Cięcie i spawanie

W cięciu i spawaniu metali często stosuje się metody wykorzystujące laser. Zarówno w metodzie spawania laserowego, jak również w metodzie cięcia laserowego zastosowanie znajduje sprężone powietrze. Bezolejowe, osuszone i czyste sprężone powietrze pozwala tutaj uniknąć problemów w procesie i wad wyrobu końcowego.

W cięciu laserowym sprężone powietrze pod ciśnieniem do maks. 8 barów stosowane jest do ochrony układu optycznego do spawania przed cząstkami i oparami materiału oraz zapobiegania uszkodzeniom. Proces ten realizuje tzw. układ cross-jet.

W cięciu laserowym sprężone powietrze, w zależności od metody, wykorzystywane jest do przepłukiwania kanału zwierciadeł oraz do wydmuchiwania roztopionego materiału. Sprężone powietrze może również pełnić funkcję gazu tnącego w procesie cięcia. Czyste sprężone powietrze schładza powierzchnię materiału i poprawia jakość cięcia. Sprężone powietrze służy również do usuwania odparowywanego materiału i innych materiałów.

Narzędzia pneumatyczne

Również w przemyśle metalurgicznym sprężone powietrze wykorzystywane jest do napędzania rozmaitych narzędzi i sterowania nimi. Adekwatna jakość sprężonego powietrza jest nieodzowna, ponieważ nadmiar pary wodnej w maszynach i urządzeniach, jak również korozja w przewodach rurowych jest częstą przyczyną przestojów w produkcji.

Przykładem narzędzia pneumatycznego jest młot pneumatyczny (zob. również Produkcja stali), który wykorzystywany jest do wypychania rdzenia oraz do odspajania substancji w piecach i kadziach. Stosowane są również ubijaki oraz szlifierki pneumatyczne.

Druk 3D ze sproszkowanego metalu

Metoda druku 3D z metalu ma kilka zalet na tle metod stosowanych do tej pory: produkcja addytywna umożliwia wytwarzanie skomplikowanych części, oszczędza materiał, skraca czas produkcji i ogranicza źródła wad. W przypadku selektywnego topienia laserowego (SLM) elementy powstają warstwowo. Proces ten przebiega przeważnie w atmosferze gazu ochronnego. Jako gaz ochronny często stosowany jest azot, który po części wytwarzany jest w generatorze azotu ze sprężonego powietrza. Sprężone powietrze musi mieć określoną jakość, aby zanieczyszczenia nie wywierały negatywnego wpływu na komponenty i procesy oraz aby uniknąć kosztów ewentualnych awarii, czyszczenia i wymiany.

Opisy zastosowań

ThyssenKrupp Steel Europe, Duisburg (Germany)

Ponad dziesięć kilometrów długości ma sieć sprężonego powietrza w najważniejszym zakładzie ThyssenKrupp Steel Europe AG w Duisburgu. Niezwykle rozgałęziony system, wymagający skutecznej i niezawodnej wentylacji.

dowiedz się więcej…
BENTELER Aluminium Systems optymalizuje instalację pneumatyczną

Jak zwiększyć produkcję sprężonego powietrza, nie ponosząc większych kosztów zużycia energii, ale nawet je zmniejszając?

dowiedz się więcej…
Ekonomiczne uzdatnianie sprężonego powietrza w przemyśle motoryzacyjnym

Piasek, czy inne podobne cząstki stałe, nie mogą znaleźć się w przekładni żadnego pojazdu. A jednak kruszywo mineralne wykorzystywane jest w produkcji licznych komponentów dla branży motoryzacyjnej.

dowiedz się więcej…
Uzdatnianie sprężonego powietrza jako koncepcja łańcucha procesowego

Firma Flender AG stawia na kompleksową koncepcję w łańcuchu procesowym – między innymi w odniesieniu do uzdatniania sprężonego powietrza, które wymaga spełnienia technicznych i jakościowych wymagań, jak również wymogów ochrony środowiska.

dowiedz się więcej…
Chłodzenie laserowych maszyn do cięcia za pomocą sprężonego powietrza

Horstmann in Verl wykorzystuje sprężone powietrze przygotowane przez BEKOKAT do chłodzenia urządzeń do cięcia laserowego, a sprężone powietrze wykorzystywane jest jako powietrze procesowe wchodzące w bezpośredni kontakt z aplikacją laserową.

dowiedz się więcej…

Dalsze branże