Výskum a vývoj U. S. Steel Košice rozširuje svoje kapacity

Testovacie kapacity Výskumu a vývoja v U. S. Steel Košice rozšírilo nedávno zariadenie, ktoré je súčasťou globálneho Centra pre testovanie uhlia a koksu (Center of Excellence - COE). Centrum pre uhlie a koks je umiestnené v priestoroch prevádzky Chémia divízneho závodu Koksovňa. Koksárenská pec s pohyblivou stenou a testovacie zariadenie CSR/CRI (pevnosť koksu po reakcii a index reaktívnosti koksu) sa nachádzajú v zrekonštruovanom bývalom sklade elektromotorov. Hneď oproti cez cestu, na prízemí, v priestoroch šatní VKB3, je umiestnené laboratórium petrografie uhlia a koksu.

"Koksárenská pec s pohyblivou stenou má pomerne dlhú históriu," hovorí Mark Atkinson, riaditeľ úseku technológie procesov Výskumu a vývoja U. S. Steel Košice. "Pec skonštruovali okolo roku 1950 a používala ju uhliarska spoločnosť Westmoreland v USA na kvalitatívne zhodnocovanie jednotlivých typov uhlia a uhoľných zmesí. Neskôr pec odkúpila spoločnosť National Steel. V roku 1992 bola kompletne zrekonštruovaná a inštalovaná v Technickom centre National Steel v Trentone v štáte Michigan, približne pätnásť kilometrov na juh od súčasného závodu USS Great Lakes Works. Spoločnosť National Steel pec využívala vo veľkej miere, aby sa ubezpečila, že všetko uhlie, ktoré používa na koksovanie, je bezpečné - zisťovali či uhoľné zmesi vyvíjajú bezpečný tlak na stenu, aby sa predišlo poškodeniu žiaruvzdornej výmurovky v existujúcich reálnych koksárenských komorách. Kvalitu vyrobeného koksu z pece hodnotili fyzikálno-mechanickými parametrami bežnými v prevádzke, ako sú CSR/CRI, zrnitosť, pevnosť a tak ďalej."

Keď v roku 2003 spoločnosť U. S. Steel odkúpila spoločnosť National Steel, časť majetku, súčasťou ktorého bola i koksárenská pec v Technickom centre National Steel, zaslali do U. S. Steel Košice. V Košiciach vytvorili multidisciplinárny tím, zložený z predstaviteľov úsekov Inžinierskych činností a Výskumu. Pod vedením Juraja Macka, ktorý pôsobil ako konzultant vo Výskume a vývoji, ale predtým roky pracoval pre Koksovňu, vyvinuli projekt a pec s pomocným zariadením bola kompletne prestavaná a inštalovaná v priestoroch DZ Koksovňa.

"Pec budeme používať na charakterizovanie uhoľných vsádzok, ktoré sa používajú v U.S. Steel Košice, ako aj na testovanie potenciálne alternatívneho uhlia, ponúkaného našej spoločnosti prostredníctvom závodu Nákup. Pri výbere uhoľných zmesí máme dva ciele. Prvý a najdôležitejší je zabezpečiť bezpečné uhoľné vsádzky, aby sme tak maximálne zvýšili životnosť koksárenských batérií v Košiciach. Keď bude tento cieľ splnený, potom tým druhým cieľom je maximalizovať kvalitu vyrobeného koksu pri čo najnižších nákladoch na vsádzku. Stále si ale uvedomujeme dôležitosť prvotného cieľa, ktorým je bezpečná uhoľná zmes. Určite do koksárenských pecí v USSK nepustíme nebezpečnú uhoľnú zmes, aj keby bola cena uhlia akokoľvek lákavá," pokračuje Mark Atkinson.

A ako pec v laboratórnych podmienkach funguje? Uhoľná zmes o hmotnosti približne 330 kilogramov je vsádzaná z vrchu pece a zohrievaná na teplotu do 1000°C. Počas 16 až 18 hodín je simulovaný koksárenský cyklus v reálnych koksárenských komorách. Koksárenský plyn je zachytávaný, následne spaľovaný a pred jeho vypustením do atmosféry čistený. Po skoksovaní uhlia je koks vytlačený do hasiaceho voza a uhasený v malej hasiacej stanici vodou tak ako v reálnej prevádzke. Okrem pece s pohyblivou stenou inštalovali na pracovisku aj ďalšie zariadenia, aby bolo možné uhlie a koks skladovať, drviť, homogenizovať a pripravovať na testovanie.

Ďalším novým zariadením v U. S. Steel Košice sú dve nové pece na testovanie pevnosti koksu po reakcii (CSR) a index reaktivity koksu (CRI). "Zariadenie, ktoré sme predtým používali vo firme nebolo štandardné a nespĺňalo požiadavky normalizovaných postupov," uvádza Alica Mašlejová, vedúca odboru Ekológia, výroba koksu a železa Výskumu a vývoja. "Preto bolo zakúpené nové zariadenie, ktoré už spĺňa požiadavky noriem. Inštalované bolo koncom roku 2005." Iveta Petíková, výskumníčka a vývojárka, špecialistka v tejto oblasti v USSK, bola zodpovedná za dodržanie technických požiadaviek na nové zariadenie a za dohľad nad inštaláciou. "Od 1. februára 2006," informuje, "poskytuje Výskum v informačnom systéme denné rutinné analýzy CSR/CRI pre divízny závod Koksovňa. My poskytujeme údaje v súlade s ISO normami, čo znamená, že závod od nás dostáva spoľahlivé presné informácie o kvalite ich výrobkov. Hodnoty CSR/CRI sú kľúčovými parametrami kvality koksu v súvislosti s injektovaním práškového uhlia a sú potrebné pre technológov z Vysokých pecí, pretože oni na zabezpečenie stabilnej prevádzky vysokých pecí požadujú kvalitný koks."

Výskum má taktiež nové petrografické laboratórium pre uhlie a koks. Toto nové laboratórium poskytuje rutinné informácie o kvalite uhlia, je vybavené automatickým lisom, leštičkou na prípravu petrografických vzoriek a dvomi novými mikroskopmi pre obrazovú analýzu. Tieto prístroje sú potrebné na analyzovanie typov uhlia a uhoľných zmesí. Údaje môžu byť použité aj na určenie toho, či je uhoľná zmes správne namiešaná, či je uhlie kontaminované a tiež na rozsah miery oxidácie uhlia. Každá neštandardná kvalita uhlia môže mať za následok koks nízkej kvality.

"S novým zariadením budeme schopní analyzovať uhlie a identifikovať potenciálne problémy uhoľných vsádzok oveľa rýchlejšie než predtým," konštatuje Zlatica Machajová, špecialistka na uhlie a koks. "Budeme schopní pripraviť vzorky na petrografickú analýzu za menej ako jednu hodinu, pričom so starým zariadením to bolo dvadsaťštyri hodín. To znamená, že výskum môže identifikovať potenciálne problémy s uhlím oveľa rýchlejšie než predtým."

"Návrh, inštalácia a uvedenie do prevádzky všetkých týchto zariadení na testovanie uhlia a koksu by nebola možná bez pomoci Juraja Macka," zdôrazňuje Frederick Mannion, generálny manažér pre Výskum a Vývoj v U. S. Steel Košice. "Juraj viedol celý proces od prvého konceptu až po finálnu implementáciu a my sme mu veľmi vďační za to, že toto globálne centrum už prinieslo ovocie. Kľúčovými ľuďmi globálneho centra pre uhlie a koks sú operátori zariadení. Sme vďační I. Demeterovej, Z. Kromkovej L. Jergovi, Š. Juhásovi, R. Želinskému a P. Nižníkovi za ich entuziazmus, ktorý prejavili pri inštalácii zariadení a spúšťaní celého centra do prevádzky."

Nové zariadenia budú používané nielen pre Košice, ale aj na globálne zásobovanie uhlím pre prevádzky v USA. Spoločnosť U. S. Steel nedisponuje podobným zariadením v žiadnom zo svojich závodov. Testovania podobnou koksárenskou pecou pre závody v USA realizovali externí dodávatelia na základe zmluvy. Teraz, hovoria výskumníci, keď už máme potrebné zariadenie v našej spoločnosti, budeme schopní testy poskytovať a pritom zaručiť dôveryhodnosť získaných výsledkov.

Azda ani nie je možné poďakovať všetkým, ktorí, či už priamo alebo nepriamo, prispeli k hladkému štartu nových zariadení na testovanie uhlia a koksu. Výskum by špeciálne rád poďakoval Ladislavovi Vargovi, riaditeľovi odboru ekonomika a manažment výskumných projektov, úseku Inžinierskych činností USSK za ich pomoc od začiatku až do konca a útvaru Bezpečnosť práce USSK za podporu pri zabezpečovaní bezpečného štartu.