LII. évfolyam 2. szám (173) Kézirat lezárva: 2014. június
ISD DUNAFERR MÛSZAKI GAZDASÁGI KÖZLEMÉNYEK A szerkesztőbizottság: Bocz András Bucsi Tamás Cseh Ferenc Gyerák Tamás Kopasz László Kozma Gyula László Ferenc Lontai Attila Lukács Péter PhD Orova István Rokszin Zoltán Szepessy Attila Tarány Gábor Főszerkesztő: Dr. Szücs László Felelős szerkesztő: Jakab Sándor Olvasószerkesztő: Dr. Szabó Zoltán Technikai szerkesztő: Kővári László Grafikai szerkesztő: Késmárky Péter Rovatvezetők: Felföldiné Kovács Ágnes Hevesiné Kővári Éva Szabó Gyula Szente Tünde
TARTALOM Pap Zoltán 60 éves a nyersvasgyártás dunaújvárosban Történeti áttekintés az 1954-2014 közötti időszakról 60 Years of Pig Iron Production in Dunaújváros Historical Review of 1954-2014 Móger Róbert, Farkas Ottó A nagyolvasztó aknarészében elhelyezkedő tapadványok hatása a gázkihasználásra Shaft accretions effect for CO-utilization in Blast Furnace Horváth Ákos A Dunai Vasmű korábbi kapcsolatai a volt hazai járműgyártással, és jövőbeni lehetőségei The Earlier Relations of Dunaferr Dunai Vasmű with the National Construction of Vehicles and the Future Possibilities Hári László A reve képződésének és morfológiájának vizsgálata Study on scale generation and morphology Varga Tibor Hengerprofilmérő kifejlesztése az ISD Dunaferr Meleghengerműben Development of Roll Profile Measuring Equipment at ISD Dunaferr Hot Rolling Mill Bíró Koppány Ajtony Magyarországi vasúti-közúti intermodális szállítás értékelése – 2013 Evaluation of rail-road intermodal transportation in Hungary – 2013
51
57
63
74
80
85
ISD DUNAFERR MÛSZAKI GAZDASÁGI KÖZLEMÉNYEK Az ISD Dunaferr Dunai Vasmû Zártkörûen Mûködõ Részvénytársaság megbízásából kiadja a Dunaferr Alkotói Alapítány
Felelõs kiadó: Lukács Péter PhD, az alapítvány kuratóriumának elnöke Nyomdai elõkészítés: P. Mester Anikó HU ISSN: 1216-9676 A kiadvány elektronikus változatban elérhetõ a http://www.dunaferr.hu/08-media/mgk.html címen Nyomtatás: Extra Média Nyomda Kft. Felelõs vezetõ: Szabó Dániel 2014
Pap Zoltán *
60 éves a nyersvasgyártás dunaújvárosban Történeti áttekintés az 1954-2014 közötti időszakról
Az I. sz. kohó üzembe helyezésének 60 éves évfordulója tiszteletére készült e cikk, amely kronológiai sorba állítva foglalja össze a Nagyolvasztómű legfontosabb eseményeit. Az áttekintés természetszerűleg nem teljes körű. A cikk írója csak a fontosabb történésekre helyezte a hangsúlyt.
Bevezető A Nagyolvasztóműnél a kohók felépítésének kezdetétől a salakfeldolgozás megindulásáig eltelt időt tekintik „hőskor nak”. Ebben az időszakban tanulták meg az itteni üzemek ben dolgozók, hogyan zajlanak a technológiai és karban tartási folyamatok, hogyan kell azokat kézben tartani. Ezt követően egy viszonylag konszolidált időszak következett,
This article was written in honour of the 60 years anniversary of starting up the blast furnace number 1, and sums up the most significant milestones of the Blast Furnace Plant in chronological order. It is not a holistic review though, by its nature. The author only emphasized the most important steps.
amikor természetesen történtek fejlesztések, de lényegében a kapacitások maximális kihasználása volt a cél. A ’80-as évek közepétől mind a technológiai színvo nalban, mind a betétek minőségében nagymértékű fejlődés következett be, majd az ezredfordulótól jellemzően a kör nyezetvédelemi elvárások szigorodása miatti beruházások kerültek előtérbe. A 2014. év – elsősorban a kohóátépítés szükségessége miatt – meghatározó jelentőséggel bír a Nagyolvasztómű és így a metallurgiai fázis életében.
1-4. kép: Épül a kohó és a léghevítőpark (1952-53) * Pap Zoltán kohó-üzemvezető, Nagyolvasztómű, ISD Dunaferr Zrt.
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
51
Történeti áttekintés A Minisztertanács 1949. december 29-i határozatában Dunapentele községet jelölte ki a leendő Dunai Vasmű helyszínének. 2 db 700 m3-es kohó kialakítását tűz ték ki célul, melyek alapanyag ellátását import vasérc cel kívánták megoldani. Az ércek fizikai előkészítésére ércelőkészítőművet, a poros alkotók darabosítására tűzi zsugorítóművet terveztek. A nagyolvasztói salak egy részét granuláló berendezésben kívánták feldolgozni. 1952. január 29. Megkezdődött az I. sz. kohó és a léghevítőpark tényleges építése. Az építés fázisait mutatja be néhány korabeli kép (1-4. kép) 1954. február 28. Megtörtént a 700 m3 hasznos térfo gatú I. sz. kohó ünnepélyes avatása és azt követően az első nyersvascsapolás, amivel kezdetét vette a dunaújvárosi nyersvasgyártás (5-6. kép) 1955. augusztus 13. Termelni kezdett az ércelőkészítőmű, melynek feladata a nyersvasgyártás és az ércdarabosí táshoz felhasznált alapanyagok fogadása, ürítése, törése, osztályozása volt. (7. kép) 1956. szeptember 7. Üzembe helyezték az ércda rabosítóművet. A mű feladata, hogy megfelelő minőségű
7. kép: Ércelőkészítőmű
8. kép: Ércdarabosítómű zsugorítvánnyal lássa el a kohókat – tervezett kapacitása 800 kt/év. (8. kép) 1957. október 19. Termelni kezdett a II. sz. kohó. A kohó profilja és mérete megegyezett az I.sz. kohóéval. 1959. Az átépítést követően ráfújtak a 800 m3-re bőví tett I. sz. kohóra. Az átépítés azért volt egyedi a maga nemében, mert az első olyan kohóépítés volt, ahol a kohó medencéjébe karbontartalmú anyagok kerültek beépítésre. A kohó falazatának hűtése kohópáncélra szerelt hűtőtás kákkal történt. 1961. Üzembe helyezték a 300 kt/év kapacitású billenő tálcás salakhabosító berendezést. Újabb típusú termék gyártása vált lehetővé, melyet elsősorban az építőipar hasznosított. 1963. Megtörtént a II. sz. kohó átépítése a munkatérfo gat 760 m3-re történő növelésével. Bevezetésre került az olajbefúvás technológiája. 1964. 760 m3-es munkatérfogatúra építették át az I. sz. kohót. 1966. A salaktermékekre vonatkozó igény minél szélesebb körű kielégítésére egy 300 kt/év kapacitá sú granulálóberendezés került beüzemelésre – ezzel a cementipar számára lehetővé vált a granulált kohósalak gyártása. A kohóknál a koksz mellé eddig póttüzelőanyagként alkalmazott olajat a jóval egyszerűbben felhasználható földgázra cserélték.
5-6. kép: I. sz. kohó ünnepélyes avatása és az első nyersvas csapolás
52
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
1967. Megvalósult a II. sz. kohó részleges átépítése aknafal cserével, függőleges belső kialakítású hűtőlapok felhasználásával. 1969. Megtörtént az I. sz. kohó átépítése a munkatérfo gat megtartása mellett. A medencébe a kor színvonalához képest jó minőségű lengyel karbon blokk került beépítés re. Az Ércdarabosító-üzemrészben elindult a mészégető kemence. 1970. Megvalósult a II. sz. kohó teljes átépítése, a kohó térfogatának növelése 760-ról 960 m3-re. Kezdetét vette a munkatérfogat növelése és a kohóprofil változtatása, melyek célja a nyersvas mennyiségének növelése volt. 1972. Megkezdődött a II. sz. kohó léghevítőparkjának átépítése, melyet úgy hajtottak végre, hogy a léghevítőpark az átépítést követően képes legyen a magas toroknyomású üzemmenet megvalósítására. Üzembe helyezték a 4. lég hevítőt. 1976. Átépítették az I. sz. kohót a kohótérfogat 200 m3-rel történő bővítésével a növekvő nyersvas termelé si igény kielégítésére. Előkészületek történtek a növelt toroknyomású üzemmenet kialakítására. A kohó élettar tamát alapvetően befolyásoló medence kialakítása angol karbonblokkokból történt. 1977. Átépítették a II. sz. kohót. A kohófenék döngö léssel, csehszlovák karbonmasszából készült. Újítás volt a magas toroknyomású üzem, és az elpárologtató hűtési rendszer bevezetése. A kohó az átépítéstől kezdve magas toroknyomással üzemelt, ezáltal a termelékenység nőtt, a tüzelőanyag-felhasználás pedig csökkent. 1980. A nyersvas önköltség csökkentése érdekében nagyüzemi kísérletek kezdődtek az ércelegy javítására indiai vasérc és svéd pellet felhasználásával. Az I. sz. kohón egy nem beütemezett átépítés történt a medence kilyukadása miatt. 1982. Üzembe helyezték az I. sz. kohón a 4. léghevítőt. 1985. Megtörtént az I. sz. kohó átépítése a magas torok nyomású üzemmenetnek megfelelő módon. 1986. Kezdetét vette a pellet üzemszerű felhasználása a korábban említett svéd és indiai pelletek adagolásával (9. kép). Az Ércdarabosító-üzemrészben – a pellet felhaszná lással párhuzamosan – kezdetét vette a magas bázikusságú zsugorítványgyártás. 1987. A szárazon oltott koksz felhasználásának kezdete. Ennek az eseménynek igen jelentős hatása volt a kohók működésére, mivel a korábban vízzel történő oltási módról a nitrogénhűtésre tértek át. A koksz minősége ugrássze rűen javult, miközben a nedvességtartalma szinte nullára csökkent.
9. kép: Svéd pellet
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
1989. Átépült a II. sz. kohó – teljes térfogata 1033 m3-re bővült. A korábbi hatoszlopos tartószerkezetet négy oszloposra cserélték, ezáltal a kohón végzett karbantartási munkák sokkal könnyebben megvalósíthatóvá váltak. Szá mítógépes folyamatirányító rendszer került bevezetésre a finn Rautaruuki tapasztalatainak felhasználásával. A torokzáró berendezést új típusú ukrán Azovmash cég által gyártott torokzárra cserélték – ennek hatására a korábbi években megszokott 1 éves tartósság 3 évre növekedett, ami hatalmas jelentőségű volt az üzemidő-kihasználás és a termelhető nyersvas mennyisége szempontjából is. 1990. Méreteinek megtartása mellett megtörtént az I. sz. kohó átépítése 7 éves kampányidőre. Az Ércdarabosítóüzemrészben az anyag- és energiaköltségek csökkentése érdekében jobb minőségű ércek (Fe > 60%, SiO2 < 10%) kerültek felhasználásra. 1992. Sumitomo típusú gyújtókemencéket üzemeltek be az Ércdarabosító-üzemrészben (10. kép). A beruházás megvalósításával az ércdarabosítási folyamat beindításá hoz szükséges hő jóval egyenletesebben oszlik el az elegy felületén – javítva a zsugorítvány minőségét. Ezzel pár huzamosan kezdetét vette az üzemrész szabályozásainak számítógépes irányítása.
10. kép: Sumitomo típusú gyújtókemence 1994. Megkezdődött a cementkötés nélküli tűzálló anyagok alkalmazása a kohói főcsatornák munkabélésének kialakítására. Befejeződött az Ércdarabosító üzemrészben az elegyalsói mérések automatizálása. 1995. Átépült a II. sz. kohó – méreteinek megtartása mellett, 6 éves kampányidőre. 1996. Az I/4-es léghevítő átépítésével megkezdődött az I. sz. kohó léghevítőparkjának rekonstrukciója, melynek keretében Hoogovens típusú keramikus égők kerültek beépítésre. Ezek alkalmazásával a tüzelőanyag-felhaszná lás és a károsanyag-kibocsátás csökkent. 1997. Megvalósult az I. sz. kohó átépítése, melynek során a kohó méreteiben nem történt változás. A fel használt tűzálló anyagok tekintetében jelentős mértékű javulást sikerült elérni, ennek eredményeként a terve zett kampányidő 9 évre nőtt. A kohómedencébe kiváló minőségű grafit- és karbonblokkok, az aknába magas Al2O3-tartalmú samott-téglák kerültek. Az Ércdarabosító üzemrészben megtörtént a visszatérő anyag szabályozott adagolása.
53
11. kép: Zsákos porleválasztó-berendezés 1998. A kohók csapolása során keletkező nagymértékű porkibocsátás csökkentésére zsákos porleválasztó-beren dezés került beüzemelésre (11. kép) – ez a II. sz. kohót szolgálta ki. 2000. Az I. sz. kohón elvégzett torokzáró berendezés cseréje alatt megtörtént a zsákos porleválasztóra történő rákötés, ettől kezdve mindkét kohón nagymértékben javult az öntőcsarnok levegője. A berendezés segítségével éves szinten közel 1400 tonnával csökkent a porkibocsátás. Kezdetét veszi a világ egyik legjobb minőségű finomér cének, a svéd magnetitnek az Ércdarabosító-üzemrészben történő feldolgozása. 2001. Változatlan munkatérfogattal 10 éves kampány időre átépült a II. sz. kohó. A kor szellemének megfelelően a kohómedence „tócsamélysége” megnövelésre került – így csökkenthetővé vált a medence kopása. A medencébe kiváló minőségű mikroporózus karbonblokk és mullit került, a kohó akna részébe magas hőállóságú samott-tég lákat építettek. Az átépítés alatt a teljes kohópáncél és a kohói tűzálló anyag, valamint a forrószél biztosítását szol gáló vezetékrendszer tűzálló bélését kicserélték. Hosszú kísérletsorozatot követően a kohói érces betét ben a zsugorítvány/pellet részaránya elérte az 50-50%-ot, amely a gazdaságosság és a maximálisan megtermelhető nyersvas mennyiség optimumaként állt elő. Az Ércdarabosító-üzemrészben a mészégető-kemence leállításával csökkent a környezetet terhelő pontforrások száma. 2002. Sor került a mihajlovszki (orosz) és a KPBA (svéd) pellet kísérleti kohósítására. A kohósítási kísérletek tükrözték a lágyulási vizsgálatok eredményeit, miszerint a Dunaferr zsugorítványhoz és a kohók lágyulási-olvadási zónájához leginkább a lebegyinszki és a svéd pellet illesz kedik. A zsugorítógépeken megteremtették a feltételeket a 400 mm-es rétegvastagság eléréséhez. 2003. A II/2-es léghevítő átépítésével kezdetét vette a II. sz. kohó léghevítőparkjának rekonstrukciója, melynek
célja a léghevítők 15 éves tartósságának szavatolásán túl a környezetvédelmi előírások betartása volt. 2006. Az I. sz. kohó részlegesen átépült. Tulajdonosi döntés értelmében a kohó tervezett kampányideje 5 év volt, ennek megfelelően a korábbi átépítésekhez képest gyengébb minőségű tűzálló anyagok beszerzésére került sor. Az átépítés során megvalósult a kohópáncél és a medence karbonblokkjainak részleges cseréje. Ugyancsak részlegesen kerültek kicserélésre a kohó falazatát védő hűtőlap-sorok is. Megtörtént a kohó forrószélellátását biztosító vezetékrendszer tűzálló falazatának teljes fel újítása is. 2007. A környezetvédelmi előírások betartása érde kében megvalósításra került a léghevítők automatikus tüzelésszabályozása, melynek hatására a berendezések CO-kibocsátása közelítőleg a tizedére csökkent (1. táblázat). Az érces betétbe adagolásra került „dió II.”-koksz (10-25 mm) mindkét kohón, melynek hatására a gázki használás javult, a fajlagos kokszfelhasználás csökkent. A mintegy 40 kg/tonna nyersvas diókoksz felhasználással a Nagyolvasztómű éves szinten cca. 1 Mrd Ft-ot takarított meg. 2008. A szigorodó jogszabályi háttér a zsugorítványgyártás területén is szükségessé tette új porle választó berendezés megépítését. Az elektrosztatikus por leválasztó berendezésnek köszönhetően a porkibocsátás nagymértékben csökkent. 2009. A gazdasági válság hatására az előző évben megkezdett termeléscsökkentés határozta meg az egész év munkáját. Minden termelési-műszaki mutató a korábbi évekhez képest más irányt vett fel. A kohók elegyszer kezetében jelentős változás történt. A zsugorítvány/pellet részarány 60/40% közelébe módosult. Az Ércdarabosító-üzemrész rendkívül sokféle, koráb ban nem alkalmazott anyag felhasználására kényszerült – e hatások következtében a nyersvas minősége romlott az előző évekhez képest. Jelentős sikerként lehet azonban elkönyvelni, hogy a kohók így is teljesítették a termelési programot, tartósan egyik kohót sem kellett megállítani, csak néhány rövid kohóállásra került sor. 2012-2013. Folytatódtak a 2009-től beindult ked vezőtlen folyamatok, az alapanyag beszerzés egyre hektikusabbá vált. Többféle anyag „bukkant fel” a kohók alapanyagaként – elsősorban a zsugorítói elegyen keresztül. Ezen anyagok között voltak ugyan értékes ércek is, de időszakonként – akár egyetlen elegyalkotó hiányában – kohósításra csaknem alkalmatlan termék került le a darabosító szalagokról. Egyre nagyobb mér tékben kényszerült rá az üzem a jelentős mennyiségű szennyezőt tartalmazó anyagok felhasználására (pl. konverter iszap). A pellet részarány az érces betétben folyamatosan csök kent, 2013 márciusában 100%-ban kikerült az elegyből. 2013. január 22-én az I. sz. kohó leállt – elkezdődhettek az átépítési előkészületek.
1. táblázat: Légszennyezőanyag-kibocsátás javulása Légszennyező anyag CO (P73+P74) NOx (P73) NOx (P74)
Határérték 3,0 kg/tonna nyersvas 500 mg/Nm3 500 mg/Nm3
54
Kibocsátás tüzelésszabályozás előtt 10,65 kg/tonna nyersvas 63,5 mg/Nm3 118,6 mg/Nm3
tüzelésszabályozás után 0,89 kg/tonna nyersvas 35,6 mg/Nm3 9,1 mg/Nm3
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
A 60 év eredményei számokban A nyersvasgyártás történetének hat évtizede alatt jelentős változás történt a kohók hasznos térfogatában, profiljá ban, a felhasznált tűzálló anyagok minőségében, a kohói betétek összetételében (koksz, érces betét) és a technikai környezetben. Az alábbiakban bemutatott néhány diagram szemlélteti az elért eredményeket. Az 12. képen a Nagyolvasztóműben felépített első kohó (1954; 700 m3) profilja kerül összehasonlításra a Nagyol vasztómű legnagyobb kohójának (2001; 1033 m3) profiljá val – jól látható a lényeges eltérés. A méretbeli különbö zőségeken kívül hatalmas léptékű eltérés van a beadagolt elegy és koksz, valamint a csapoló nyíláson kifolyó nyers vas és salak minőségében és mennyiségében is. A kohóba adagolt érces betét Fe-tartalmát és minőségét reprezentáló elegykihozatal látható a 13. képen. A megin dulást követő évek után tartósan stabil ~ 46 %-os elegy kihozatallal dolgoztak a nagyolvasztók. A pelletkísérletek megkezdésével és az ércdarabosítói ércek minőségjavítá sával ez jelentősen megváltozott. Az utóbbi évek elegy kihozatal csökkenését a pellet-típusváltások, a zsugorítói elegyhez felhasznált ércek „szegényedése”, valamint a pelletek felhasználásának elmaradása okozta.
A 13. képen a kohók és a betét „korszerűségét” is reprezentáló fajlagos tüzelőanyag-felhasználási mutató is látható. A kohók indulását követően a javuló feltételeknek köszönhetően a fajlagos tüzelőanyag-felhasználás jelentős mértékben csökkent (~30%-kal) megközelítőleg 780 kg/ tonna nyersvas értékre. Ezt követően két csökkenés is lát ható még a fajlagos tüzelőanyag-felhasználásban: a jelen tősebb főként a III. kokszolóblokk megindulását követően a szárazon oltott kohókoksz felhasználásának köszönhető. Az előző két mutató meghatározta az éves szinten lecsa polt nyersvas mennyiségét, illetve az egységnyi üzemidőre jutó nyersvastermelést (14. kép). Elmondható, hogy az üzemnapi termelés 2009-ig szinte töretlenül fejlődött. Jelentős csökkenés következett be 2009-ben a gazdasági környezet kedvezőtlen alakulása miatt, majd 2013-ban az I. sz. kohó leállítása okán. A műszaki színvonal egyik fokmérője a kohók forró szél-hőmérséklete, illetve a gázkihasználás mértéke (15. kép). A forrószél hőmérsékletén cca. 650 °C-ot sikerült növelni. 2007-re az átlagos hőmérséklet 1080 °C volt. Az utolsó évek csökkenése a válság és a kohói betétek válto zásának számlájára írható. A gázkihasználás mértéke is jól mutatja a fejlődést. A megfelelő gázkihasználás elérése elengedhetetlen feltétele volt annak, hogy a kohók tüzelőanyag felhasználása csök kenjen. A változást a torokpáncéllal történő anyagelrende zés optimalizálásával, valamint a felhasznált alapanyagok minőségének javításával sikerült elérni. A Dunaferrnél termelt nyersvas jellemzőire az egyik legnagyobb hatása a zsugorítvány összetételének és minőségének van. A 16. kép mutatja a zsugorítvány Fe-tartalmának és bázikusságának változását a kezdetektől napjainkig.
13. kép: A kohók elegykihozatala és fajlagos tüzelőanyag-felhasználás (1954-2013)
12. kép: Kohóméretek összehasonlítása (1954/2001)
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
14. kép: A kohók üzemnapi termelése (1954-2013)
55
A Nagyolvasztóműben az I. sz. kohó 1954-es indulása óta ~31.200.000 tonna koksz felhasználásával ~98.860.000 tonna elegy került feldolgozásra – ebből összesen 51.250.000 tonna nyersvas készült. A nyersvasgyártás jövője kizárólag a tulajdonosok stra tégiai döntésétől függ. Valamennyi kohós szakember bízik a nyersvasgyártás fennmaradásában (18. kép), az integrált acélgyártási technológia létjogosultságában!
15. kép: A kohók forrószél-hőmérséklete és a kohók etaCO változása (1954-2013)
1954
16. kép: A zsugorítvány Fe-tartalma és bázikussága (1956-2013) A zsugorítványbázikusság értékein látható, hogy erősen bázikus zsugorítvány került le az ércdarabosító szalagok ról. Meg kell jegyezni, hogy a zsugorítvány bázikussága a kohói elegyszerkezet függvénye. A ’90-es évek elejétől kezdetét vette a „savanyú” pelletek kohósítása, amit a zsugorítvány bázikusságának növelésével lehetett ellen súlyozni. A Nagyolvasztómű technológiai és karbantartó folya matait az ott dolgozó szakemberek irányítják, végzik. A munkavállalói létszám alakulását mutatja be a 17. kép. Az átlagosan 700 fős létszám 2007. évtől meredeken zuhant, napjainkra a statisztikai létszám 500 fő alá csökkent.
18. kép: Látképek a kohóról (1954, 2014)
2014
17. kép: A Nagyolvasztómű átlagos statisztikai létszáma (1993-2014)
56
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
Móger Róbert, Farkas Ottó *
A nagyolvasztó aknarészében elhelyezkedő tapadványok hatása a gázkihasználásra A nagyolvasztó falazatán kialakult, megvastagodott tapadványréteg károsan befolyásolja az anyagoszlop levonulását, hatással van a nagyolvasztó energetikai egyensúlyára is, amely végső soron a CO2-kibocsátás növekedését okozza. Megvizsgáltuk, hogy melyek azok a zónák, melyek esetében a tapadványréteg vastagságának kiemelt jelentősége van és ez milyen hatással van a nagyolvasztó gázáramlási viszonyaira. Hőátadási modell, tapadványrétegből vett minták és a nagyolvasztó jellemző működési paramétereinek statisztikai elemzésével meghatároztuk a nagyolvasztói tapadványréteg vastagságának, és ennek a gázkihasználásra gyakorolt hatásának megállapítására szolgáló matematikai modelleket.
Bevezető A nagyolvasztóba az alapanyagokkal beadagolt alkáliák és cink számos káros hatása mellett [1-3], részt vesz a nagyolvasztói tapadványképződési folyamatokban [4, 5]. Ezek kialakulási mechanizmusára vonatkozó vélemények eltérőek [6, 7]. Ugyanakkor a tapadványok gázáramlást, CO-kihasználást befolyásoló hatására vonatkozólag korlá tozott információk állnak rendelkezésre. Nemzeti Kutatási Programot indítottunk annak érdeké ben, hogy a tapadványképződés és a gázáramlási viszo nyok kapcsolatrendszerét feltárjuk, konkrét összefüggést keressünk a tapadványréteg vastagsága és a redukáló gáz metallurgiai kihasználása között. A kutatási programhoz szükséges működési adatokat az ISD Dunaferr Zrt. 2. sz. nagyolvasztó mérési adatbázisa biztosította. A hőátadási modellszámításokhoz szükséges tapadványminták ugyanezen vállalat átépítésre leállított 1. sz. nagyolvasztójából származnak. A tapadványminták hővezetési tényezőjének mérése a Miskolci Egyetemen történt.
Elméleti háttér A nagyolvasztó falazatának belső oldalán kialakult – különböző méretű, nagyságú, morfológiájú és darabszámú – tapadványoknak a kohójárat egyenletességét gátló, vala mint különböző üzemzavarokat (anyagoszlop megakadás, zuhanás, medencelehűlés stb.) gerjesztő hatása mellett feltételezhető, hogy befolyást gyakorol a gáz/anyagoszlop hőátadási, valamint a vas-oxid redukciós folyamatainak hatékonyságára, azaz az áramló gáz hőtani és metallurgiai kihasználásának mértékére. A tapadványok hatást gyakorolnak a nagyolvasztó torokrésze felé áramló redukálógáz sebességére, irányára
On the lining of the Blast Furnace accretion created has a harmful effect for burden descent, moreover has a negative effect for Blast Furnace energy balance. Finally CO2-emission is increased because of accretion formation.Blast Furnace zones were examined where the accretion thickness has a significant effect for the BF gas stream. With the heat transfer model, the samples taken from the accretion and statistically analysing of typical operating parameters of the blast furnace, mathematical model was created in order to be determined the thickness of blast furnace shaft accretion and the affect of it on gas utilization.
melynek elméleti magyarázatát az alábbiakban foglaljuk össze. A gravitációhatás figyelmen kívül hagyásával, konstans gázsűrűség feltételezésével specializált formátumú Ber noulli-egyenlet írja le az áramlási viszonyokat:
p2 +
1 ⋅ ρ ⋅ v 2 = p1 (=konstans nyomás), 2
melyben p1 és p2 az eredeti és módosult gáznyomás (szta tikai nyomás), r a gázsűrűség, v pedig a gáz sebessége. A képletből következik, hogy az áramlási útvonal azon szakaszán, ahol kisebb a nyomás ott nagyobb a sebesség és viszont. Az aknafalon képződött tapadvány a gázáramot tehát lényegében a Venturi-cső elvének megfelelően működteti, azaz az eredeti Bernoulli-képletből levezethetően, a kiin duló gázáramsebesség (v1) és áramlási keresztmetszet (q1) szorzata egyenlő a szűkített keresztmetszet (q2) és az ott kialakult gázáramsebesség (v2) szorzatával, vagyis
q 1 ⋅ v1 = q 2 ⋅ v 2 Ebből következik, hogy
v2 =
q1 ⋅ v1 , q2
azaz a tapadvány kialakulásának tartományában leszű kült áramlási keresztmetszet magasságának térségében a gázáramsebesség, az eredeti és a leszűkült áramlási keresztmetszet hányadosával növelt mértékben nagyobb lesz. Ezt a hatást szemléltettük az 1. ábra bal oldalán talál ható nagyolvasztómetszeten. Minthogy a hőátadás és az indirekt vasoxid-redukció folyamatához rendelkezésre álló időtartam a gázsebesség növekedése révén a tapadvány magassági tartományában csökken, így reálisan feltételezhető, hogy a gázkihasználás mértéke ott, a tapadvány vertikális és horizontális kiterje désének függvényében csökken.
* Móger Róbert Metallurgiafejlesztési főosztályvezető, Technológiai Igazgatóság, ISD Dunaferr Dunai Vasmű Zrt. • Farkas Ottó Professor Emeritus, Miskolci Egyetem
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
57
1. ábra: A nagyolvasztóakna-falazaton elhelyezkedő tapadvány hatása a redukálógáz áramlási irányára és a gázkihasználás szempontjából kiemelt jelentőségű nagyolvasztó zóna kijelölése A gáz CO-tartalmával lejátszódó indirekt vasoxid redukció legkedvezőbb hőmérséklet-tartománya (850950 °C) [8], az akna alsó zóna térsége. Ezt a térséget az 1. ábra jobb oldalán, a sematikus nagyolvasztóábrán megjelöltük. A kiemelt zóna – hőmérsékletét tekint ve – lényegében egybeesik a kohézív zóna szolidusz határológörbéje és annak az aknafalra vetített metszetét jelentő nagyolvasztóakna-szakasszal [9]. A továbbiakban ezt az aknaszakaszt vizsgáljuk részletesen, annak érde kében, hogy a falazaton elhelyezkedő tapadványnak a redukáló gáz metallurgiai kihasználására vonatkozólag releváns megállapításokat tehessünk. Az elfogadható alapelv szerint, a kialakuló tapadványréteggel helyenként megvastagodott aknafala zat külső – páncélzat felé eső – rétege alapvetően kisebb hőmérsékletű, mint a tapadványmentes falazaté. Azaz azonos hűtővízáram-jellemzők (beáramló hűtővíz-tömeg áram és -hőmérséklet) esetén a tapadványréteget hordo zó aknafalfelület hűtésével távozó hűtővízhőmérséklet növekedésének mértéke annál kisebb, minél vastagabb – tehát radiális irányban minél kiterjedtebb – a képződött tapadvány.
A vizsgált nagyolvasztó hűtőlapjain soronként elvégzett jellemző hűtővíz paraméter mérési eredmények megerő sítették, hogy nagyolvasztó nyugvó részére támaszkodó kohézív zónalábazat csökkenti a felfelé áramló redukáló gáz falazatnak – és így a hűtővíznek – átadott hőmen� nyiségét. A nagyolvasztóakna alsó részétől jelentősen nő a hűtővízzel „elszállított” hőmennyiség, ami azt jelzi, hogy a gázok a kohézív zóna kokszablakain keresztül a kohó szilárd halmazállapotú anyagokat tartalmazó tér fogatrészébe kerültek. Ezen magassági szinttől felfelé beszélhetünk klasszikus tapadványképződési folyamatok ról, melyek szilárd halmazállapotú elegyalkotókból jönnek létre. A fentieknek megfelelően a kohézív zóna szolidusz határológörbéje és annak az aknafalazatra vetített merőle ges metszete által meghatározott zónát tárgyaljuk részlete sen az alábbiakban. A nagyolvasztó egyenletes járata csak úgy valósulhat meg, ha mind a szilárd, mind pedig az olvadék zónában megfelelő mértékű a gázáramlás. Az olvadékzóna vizsgá
58
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
Vizsgálat
latától jelen kutatás során eltekintettünk, azt gázáramlás szempontjából megfelelőnek tételeztük fel. A szilárd zónában a megfelelő mértékű és eloszlású gáz áramlást leginkább a gázpermeabilitás és a gázkihasználás paraméterek mutatják. Ezen jellemzők segítségével egyegy olyan időszakot választottunk ki, amely kedvezőnek (megfelelő gázkihasználás és gázpermeabilitás), illetve kedvezőtlennek (csekély gáz-permeabilitás és kismértékű gázkihasználás) tekinthető. A gázáramlási szempontból „kedvezőnek” minősítettük azt az időszakokat (2012. 09. 07-17.), ahol: — az adott időszakra vonatkozó gázkihasználás átlagos értéke >42%, — az adott időszakra vonatkozó gázpermeabilitás átlagos értéke >0,85. Míg „kedvezőtlennek” tekintettük azt a periódust (2012. 10. 13-23.), ahol — az adott időszakra vonatkozó gázkihasználás átlagos értéke <38%, — az adott időszakra vonatkozó gázpermeabilitás átlagos értéke <0,75. A két gázáramlási időszakban a nagyolvasztóba adagolt alapanyagok összetétele és részaránya (60% zsugorítvány és 40% pellet), valamint a torokpáncél pozíciók is lénye gében megegyeztek.
Eredmények részletezése A két – gázáramlás szempontjából markánsan különböző – időszak 3000-3000 db jellemző paraméterét feldolgozva az alábbi megállapítások tehetők: — a „kedvező gázáramlási időszak” átlagos falazat- és hűtőlap-hőmérsékletek a nagyolvasztó akna alsó részén és az akna középső részén egyértelműen magasabb értékeket mutatnak, azaz ebben az időszakban a falaza
ton kismértékű tapadványréteg volt jelen, ami megfe lelő gázáramlást biztosított, ellentétben a „kedvezőtlen gázáramlási időszakkal”. Az akna-középsőrész fölötti zóna említett hőmérsékletei nem térnek el markánsan egymástól a két időszakban. — A tapadvánnyal terhelt falazatú (kedvezőtlen gázáram lású) időszakban – a tapadványok gázáramlási irányt és sebességet módosító hatása miatt – az elegy felszíne felett mért hőmérsékletek – különösen a nagyolvasztó tengelye mentén – nagyobbak, mint a tapadványmentes falazatú (kedvező gázáramlási) időszak esetében. Hőátadási modell kidolgozása. A nagyolvasztóakna hőátadási folyamatainak, tapadványréteg vastagságá nak vizsgálatához hőátadási modellt dolgoztunk ki (2. ábra). A korábbi szakirodalomban bemutatott modell hez képest [10], az általunk kidogozott modell figyelem be veszi a nagyolvasztó-munkatér és a tűzálló falazat közötti hőátadási folyamatot, valamint a különböző tűz állófalazat-komponenseket. A modellben lehetőség van a különböző hőátviteli tényezővel rendelkező hűtőlapok vizsgálatára is. A hőátadási modellen feltüntetett jelölések értelmezése: Tkm a nagyolvasztó-munkatér hőmérséklete a vizsgált hűtőlap környezetében Ttap a tapadványréteg nagyolvasztó-munkatér irányába eső felületi hőmérséklete T1 a samott tűzálló falazatnak a tapadvány irányában eső felületi hőmérséklete T2 a vizsgált hűtőlap hűtőbordái között elhelyezkedő massza samott tűzálló falazat irányába eső felületi hőmérséklete T3 a vizsgált hűtőlap „melegoldali” hőmérséklete T4 a vizsgált hűtőlap „hidegoldali” hőmérséklete Tvbe a vizsgált hűtőlapba belépő hűtővíz hőmérséklete Tvki a vizsgált hűtőlapból távozó hűtővíz hőmérséklete St a samott tűzálló falazat rétegvastagsága S2 a samott tűzálló falazat rétegvastagsága
2. ábra: A nagyolvasztó hűtési modellje beépített hűtőszerelvény esetén
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
59
S3 a samott tűzálló falazat és a vizsgált hűtőlap közötti massza rétegvastagsága a1 a hőátadási tényező a nagyolvasztó munkaterében l2 a samott tűzálló falazat hővezetési tényezője l3 a samott tűzálló falazat és a vizsgált hűtőlap közötti massza hővezetési tényezője k4 a vizsgált hűtőlap hőátviteli tényezője (konstrukci ós alapadat) Ahl a hűtőlap felülete q hőáramsűrűség A könnyebb érthetőség érdekében a hűtőlap nagyolvasztó páncél felé eső oldalát „hidegoldal”-nak, míg a munkatér irányába eső oldalt „melegoldal”-nak neveztük el. Hőátadási modell alkalmazása. Annak érdekében, hogy a tapadványképződés vagy a tapadványleválás folya mata viszonylag egyszerűen mérhető paraméterekkel meg figyelhető legyen, az előzőekben bemutatott hőátadási modellel a nagyolvasztóakna alsó részén elhelyezkedő (17,6 magassági szint) hűtőlapjainak „hidegoldal”-on mért hőmérsékletértékeit vizsgáltuk. Az adott nagyolvasztó vizsgált magassági szintjének kiválasztási oka a következő fejezetben részletesen elemzésre kerül. Ezek alapján a tapadványnak, a „hidegoldal”-i hűtő lap-hőmérsékletek függvényében mutatkozó vastagságát meghatározó, alábbi regressziós összefüggést állítottuk fel: y= 7633,3 · e-0,1204·x
r = 0,90
(1)
A kedvező korrelációs együtthatóval rendelkező össze függésben az y a tapadvány vastagsága mm-ben, az x a hűtőlap „hidegoldal”-i hőmérséklete °C-ban. Minthogy a hűtőlap(ok) „hidegoldal” hőmérsékletei (x), és az azonos szinten (17,9 és 17,6 m) mért falazat-hőmér sékletek (y) között meghatározott, és a 3. ábrán szemlél tetett, valamint az y= 1,3181 · x 1,0514
r = 0,88
(2)
képlettel kifejezett összefüggés igen szoros, természetes, hogy a tapadványréteg vastagságát, a falazat-hőmérsékle tek függvényében meghatározó y= 4 · 107 · x -3,246
r = 0,86
(3)
egyenlet is erős kapcsolatot tanúsít az y (mm) és az x (°C) értékei között, amint azt a 4. ábrában feldolgozott mérési eredmények mutatják.
A fenti ábra két pontserege a vizsgálatra kiválasztott két periódust (kedvezőtlen és kedvező gázáramlási időszakok) jellemzik. Így a rendelkezésre álló és egyszerűbben mérhető, vagy legmegbízhatóbb bázisértékeket biztosító paraméte rek (hűtőlap- vagy falazat-hőmérséklet) megválasztásával (esetleg ellenőrzés végett mindkettő figyelembevételével) nyomon követhető a tapadványképződés, ill. -leválás folyamata.
4. ábra: Az akna-alsórészi (≈18 m) falazathőmérsékletek és az ott létrejött tapadványvastagság összefüggése Nagyolvasztói akna-alsórész falazat- és hűtőlaphőmérsékletei és a gázkihasználás kapcsolata. A nagyol vasztóakna alsó részének (16,0-20,8 m-ig) átlagos falazatés hűtőlap-hőmérsékletei tehát markánsan különböznek egymástól a vizsgált két időszakban. A kapcsolatrend szer feltárása érdekében a nagyolvasztó mindkét vizsgált időszakának gázkihasználás-adatait (1 órás átlagértékek) együttesen ábrázoltuk az alsó aknarész falazathőmérsékle teinek függvényében az 5. ábrán. Tapadványképződés szempontjából a kohézív zóna szolidusz hőmérsékleteinek helyét jelző „harangfelü let”, illetőleg függőleges metszetében a „haranggör be” magassága által meghatározott akna-alsótartomány rendelkezik kiemelkedő jelentőséggel. A vonatkozó nyomásviszonyok arra utalnak, hogy ennek – az időben kismértékben változó kiterjedésű – tartománynak a magasságában helyezkednek el a vizsgált nagyolvasztó ≈16, ≈18 és ≈21 m-es magasságok kerületein működő mérőhelyek. A nagyolvasztóakna alsó részének három különböző magassági szintjére vonatkozó mérési adatok felhasz nálásával végzett regresszióanalízis eredményét az 5. ábrán megjelenített három regressziós görbe, illetve azok korrelációs együtthatói mutatják. Az ábrán bemutatott összefüggések egyértelmű tájékoztatást adnak az akna alsó részének falazat-hőmérsékletei és a gázkihasználás mérté kének változása között. A gáz CO-tartalmával lejátszódó indirekt vasoxidredukció legkedvezőbb hőmérséklet-tartományát (850-950 °C) magába foglaló három mérési zóna (16,0; 17,6 és 20,8 m) 4,8 m magas aknatartományára vonatkoztatott mérési adatok regresszióanalízisének eredményeként az alábbi matematikai formulák születtek: 16,0 m-es magasságra vonatkozólag y = 6,8401 · ln x + 9,82 r = 0,71
3. ábra: Az akna alsó rész (≈18 m) falazat- és hűtőlap-hőmérsékletek közötti kapcsolat
60
(4)
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
5. ábra: Az akna-alsórészi falazathőmérsékletek és a gázkihasználás kapcsolata 17,6 m-es magasságra vonatkozólag y = 7,5805 · ln x + 9,39 r = 0,67
(5)
20,8 m-es magasságra vonatkozólag y = 5,1061 · ln x + 18,18 r = 0,58
(6)
ahol O2 y a gáz CO-kihasználása (hCO = ———— · 100) O + O2 térfogat %-ban, a CO és CO2 pedig a torokgáz alkotói, térfogat%-ban kifejezve, x az akna-alsórész falazathőmérsékletei, °C-ban. A matematikai összefüggések, illetve az azokat megje lenítő regressziós görbék láthatóan jól harmonizálnak, és a folyamatra ható más tényezők (a hidegszélnyomás, a koksz reakcióképessége, az érc redukálhatósága, a primersalakképződés, az elegyalkotók és a koksz elrendeződése stb.) közreműködésének szem előtt tartásával jónak mondható korrelációs együtthatók is a sztochasztikus kapcsolat erős ségét tanúsítják. Az akna térségében süllyedő anyagáram irányába haladva látható, hogy egyre mélyebb (20,8; 17,6; 16,0 m) aknamagasságok mérési szintjeire vonatkozó függvény kapcsolat erőssége (r) fokozatosan növekszik (0,58; 0,67; 0,71) arról tanúskodva, hogy az akna alsó tartományaiban a tapadvány(ok) kialakulásának hatása a gázkihasználásra egyértelműbb, mint a felsőbb zónákban. Az akna-alsórész bemutatott három meghatározó magassági szintjének falazathőmérséklet átlagértékei mutatják a legerősebb korrelációs kapcsolatot (r=0,76) a gázkihasználással, mutatva azt, hogy mindhárom szint együttes kumulatív hatása egyértelműbben befolyásolja a gázkihasználás mértékét. Ennek a megállapításnak alapja és oka minden bizon� nyal a gázáramlási viszonyoknak, az akna alsó térségében kialakult speciális módozatában rejlik. Ugyanis az akna
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
egyre mélyülő tartományában – a kohézív zóna megjelené sének következtében – a felső (szilárd) zónákban még kör keresztmetszetű áramlási felülete, egyre kisebb szélességű körgyűrűvé válva, lecsökkent áramlási felületet hoz létre. Következésképpen valamely adott és azonos nagyságú tapadvány a leszűkült áramlási keresztmetszetnek nagyobb hányadát zárja el és ennek arányában megnövekedett gázsebességet, s így kisebb tartózkodási időt generálva, a gázkihasználás csökkentésére határozottabb hatást fejt ki. A gázkihasználás értékei – mivel a torokgázelemzés eredményeire épülnek – természetesen a különböző magassági zónákban képződött tapadványok arra gyako rolt hatásainak összességét mutatják. A ≈16, ≈18 és ≈21 m-es zónák mérési eredményeinek elkülönített vizsgálata ezért csak kiegészítő jellegű és csupán a sztochasztikus kapcsolatok erősségének (korrelációs együtthatók) kiala kításában tanúsított szerepük viszonylagos mértékének feltárását szolgálja. A kapott eredmények – mérési zónáktól elkülönített – összevont értékelése révén meghatározott kumulatív reg ressziós görbe matematikai egyenletét az alábbi formula adja: y = 7,0821 · ln x + 9,78
r = 0,76
(7)
mely függvényt az 5. ábra szintén megjeleníti.(Az x és y jelentései azonosak a zónákra vonatkoztatott egyenletekével). A kumulatív görbe láthatóan jól általánosítja az egyes mérési síkokra vonatkozó eredményeket, jó korrelációs együtthatót produkálva. Ugyanakkor a 60-80 °C-os hőmérséklettartományban – amely egyfajta választóvonalnak tekinthető a tapadvánnyal terhelt illetve a tapadványmentes falazat között – a 17,6 m-es magasságban mért eredményeket hordozó összefüggés és annak regressziós görbéje tanúsítja a legreálisabb kölcsön hatást, amint azt az 5. ábra egyértelműen mutatja. Ezért és a megjelölt magassági zónában rendelkezésre álló hűtőlap-
61
hőmérsékleti mérési lehetőségek eredményeinek felhasznál hatósága miatt a továbbiakban a 17,6 m és a 17,9 m-es zóna képezi a vizsgált tartományt. Az 5. ábrán feltűnik, hogy a gázkihasználás változá sát az aknahőmérsékletek módosulásának függvényében bemutató pontsereg mezője ≈80 °C-os falazat-hőmérsékle tekig, csekély mértékben növekvő falazat-hőmérsékletekre is, ugrásszerűen emelkedik, minthogy – a 4. ábra tanúsága szerint – ebben a ≈80 °C-ig növekvő hőmérséklettartomány ban csökken a tapadványréteg vastagsága a legnagyobb intenzitással. A tapadványréteg megszűnése, vagy hiánya esetén a gázkihasználás gyakorlatilag beáll az arra ható ismert tényezők által meghatározott értéksávba. Azaz a pontsereg mezője a falazat-hőmérséklet további növekedésétől csaknem függetlenné válik, s így az ábrázolásban gyakorlatilag közel vízszintes marad. A pontsereg mezősávjának 60-80 °C-on bekövetkező, közel 90 °-os törését a regressziós görbék nem követ(het)ik tökéletesen. Megállapítható tehát, hogy ≈ 80 °C-nál nagyobb falazat hőmérsékletnél, annak növekedése gyakorlatilag már nincs számottevő összefüggésben a gázkihasználással, minthogy az arra ható tapadvány jelenléte már csekély. A tapadványréteg vastagsága és a gázkihasználás kapcsolata. A tapadványképződés és a gázkihasználás összefüg géseiről a 6. ábra nyújt tájékoztatást, melyben a regressziós görbe egyenlete: y = -0,0227 · x + 44,0
r = 0,80
Vizsgálatokat végeztünk a gázkihasználás mértékére vonatkozólag az ISD Dunaferr Zrt. egyik nagyolvasztóján különböző mértékű tapadvánnyal terhelt falazat esetén. A vizsgálatokhoz egy hőátadási modellt állítottunk fel, melynek segítségével – a tapadvány hővezetési tényezőjének ismeretében – a hűtőlap ún. „hidegoldal”-i, ill. a falazathőmérséklete alapján sikerült meghatározni a tapadvány rétegvastagságát. A vizsgálatok elsősorban a gázkihasználás és a tapadvány rétegvastagsága közötti kapcsolatra terjedtek ki. Az eredmé nyek azt bizonyítják, hogy a kohézív zóna szolidusz görbéje és annak falazatra eső merőleges vetülete által határolt aknatérfogatrész kiemelt jelentőségű a gázkihasználás szempont jából. Azaz abban az esetben, ha az említett térfogatrészben tapadványképződés következik be, az jelentős mértékben – 10 mm rétegvastagság növekedés esetén 0,23%-kal – csökkenti a gázkihasználás mértékét. Ennek oka, hogy az említett zónában megy végbe a CO-val történő indirekt redukció jelentős része, másrészt pedig, hogy a kohézív zóna által egyébként is szűkebb térfogatrészben kialakult tapadvány tovább csökkenti a szabad áramlási keresztmetszetet. Ennek következtében a gázsebesség megnő, ami a CO-val történő gázredukció időfaktora miatt, csökkenő CO-kihasználást eredményez a redukáló gázban. A tapadványképződés kontrolállása tehát alapvető fontos ságú a nagyolvasztó üzemeltetők számára mind energetikai, mind környezetvédelmi szempontból.
(8)
melynek megfelelően a tapadványréteg vastagságának min den 10 mm-es növekedése a CO-kihasználást 0,227%-kal csökkenti, következésképpen a fajlagos kokszfogyasztást 1,6 kg/tnyv., a CO2-emissziót pedig 5,2 kg/t nyv. mennyiséggel növeli. Az ábrán – hasonlóan a korábban bemutatottaknál – a két gázáramlás szempontjából markánsan különböző adathal maz elkülönül egymástól.
6. ábra: Az akna alsó részének (≈18 m) tapadványréteg-vastagsága és a nagyolvasztó gázkihasználása közötti összefüggés
Összefoglalás A nagyolvasztóba kerülő alkáliák és cink egyik káros hatása a falazaton kialakuló tapadványképzésben betöltött szerepük. A tapadványok számos problémát okozhatnak az ércek kohósí tása során, melyek közül az egyik azok gázáramlást módosító hatása.
62
Irodalomjegyzék [1] Lin, R., Harting, W., Hochhaus, J. Investigation of chlorine and alkali impacts on the blast furnace operation. The 5th Europian Coke and Ironmaking Congress. 12-15 June 2005, Stockholm, Sweden [2] Hári L. A cianidok képződésének sajátosságai a nyersvasgyártás ban. Bányászati és Kohászati Lapok, 2002. február-március.135. évfolyam, 2-3.szám [3] Zhou, Q., Bi, X. The circulation of alkalis and fluorine in the blast furnace and their detrimental effects on the reduction degradation of sinter and pellets. Scandinavian Journal of Metallurgy, Vol.16, No. 2. 1987, pp 57-66. [4] Benesch, R., Ledzki, A., Kopec, P., Stachura, R., Migas, P., Klimczyk, A., Mazanek, K. Behaviour of alkalies in sintering and blast furnace processes – the alkalies balances at Sendzimir steel plant. Metallurgy and Foundry Engineering, 1997, Vol. 23., No. 3, pp. 291-307. [5] Zherebin, B.N. Zinc In Blast Furnaces. Steel, 1991, Pp 451-452 [6] Chernov, N.N., Demidenko, T.V., Marder B.F., Pochekailo, I.E., Taranovskii, V.V. Distribution of alkali compounds in a large blast furnace. Metallurg, No. 5. May, 1983, pp 12-14. [7] Erikson, J. Accretion formation in the blast furnace. Examination of accretions in Lkab’s Ebf. Mefos presentation [8] Farkas O. Nyersvasmetallurgia. Tankönyvkiadó, Budapest, 1989. [9] Development of the Ulcos Low CO2 Blast Furnace Process at the LKAB Experimental BF in Lulea; J. van der Stel et al., paper presented at METEC 27 June-1 July 2011, Düsseldorf. [10] EC Cont. No.:7210-PR/199. Investigation of accretion formation in a blast furnace shaft. 2005. pp 52-53.
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
Horváth Ákos *
A Dunai Vasmű korábbi kapcsolatai a volt hazai járműgyártással, és jövőbeni lehetőségei A dolgozat összefoglalja azokat a termékfejlesztéseket egészen a kezdetektől, amelyeket a Dunai Vasműben elsősorban a hazai járműgyártás igényeinek megfelelően végeztek. Röviden felsorolás szerűen ismerteti – mert az eredményeket egyszer már részletesen publikálták – az elmúlt időszakban végzett korszerű alapanyagok gyártási kísérleteit, melyek ma a járművek és személygépkocsik alapanyagának részei, valamint az ezen termékválaszték bővítéséhez szükséges gyártásfejlesztéseket. Ezek az eredmények és fejlesztési igények részletesen megismerhetők az 55 részből álló irodalomjegyzékben felsoroltakból, amely a leírtak bizonyítéka. A felsorolás arra is bizonyíték, hogy a vállalat és a témakör elméleti szakemberei rendelkeznek a mai korszerű járműipar, személygépkocsi alapanyag gyártási ismereteivel. A felsorolás már nem tartalmazza H. Mohrbacher május 8-i előadását a témával kapcsolatban.
Napjainkban sokat hallani, hogy a hazai ipar fejlődésének motorja a járműipar. Ezen a híren fellelkesülve összeállí tottam a Dunai Vasmű (jelenleg ISD Dunaferr Dunai Vas mű Zrt., a továbbiakban: Dunaferr) járműiparral meglévő bőséges korábbi kapcsolatát. Az elmúlt évtized bőséges gyártmányfejlesztései és az újabb lehetőségek alapján valószínűsíthetők a Dunaferr autóiparral kapcsolatos jövő beni beszállításai. A felsorolásokat az emlékeimből és a jegyzeteimből készítettem, ezért csak a legfontosabb információkat tar talmazza és a személyes véleményemet. Az összeállítás végén a témakörrel kapcsolatos irodalmakat soroltam fel bizonyítékul a járműipari kapcsolatainkra és az ezzel kap csolatos aktív gyártmányfejlesztési tevékenységre. A Suzuki autógyár esztergomi telepítése előtt a II. világháború óta személyautó gyártás hazánkban nem volt, illetve a Hódmezővásárhelyi Hódgépnek volt kis városi autó-gyártásra próbálkozása. Ilyen járművet adtak a DWA Kft.-nek (jelenleg: ISD Dunaferr Dunai Vasmű Zrt. Hideg hengermű), amelyet a cégen belül használtak. Utcán sehol nem láttam másik példányt. Jelentős volt a ’90-es évekkel bezárólag a nehéz jármű vek és a Duna-tengerjáró hajók gyártása. A nehéz járművek jelentős részét képezte az autóbuszgyártás (Ikarus), a teher autó- és kamiongyártás (Csepel Autó és Rába), villamos- és vasúti kocsik, villanymozdonyok gyártása (Ganz Mávag Mozdony, Vagon és Gépgyár), mezőgazdasági járművek és megmunkálógépek (ekék stb.) gyártása (Rába Mosonma gyaróvár (Kühne cég)), autódaruk gyártása. Ne feledkez zünk el a motorkerékpár- és a kerékpárgyártásról sem. Ikarus Hidegen hengerelt acélszalag az Ikarus buszok oldalborítá sához: DVMF 020-84, -85, -87.
The essay sums up those product developments from the very beginning that were done at Dunai Vasmű first of all according to the requirements of national construction of vehicles. It sets forth as a short list – because the results were already published in detail – the production experiments done in the past period for modern base materials that are today the part of base materials of vehicles and passenger cars, as well as the product developments needed for increasing this product range. These results and development requirements can be cognized in detail from the 55 section literature list that is the proof of described matters. The list is also evidence that the theoretic specialists of the company and the subject possess the production knowledge of base material for today modern vehicle and passenger car industry. The list does not contain the presentation of H. Mohrbacher held on 8 May in connection with the subject.
Minőség DIT 2H. A 660 mm széles szalagot az autó busz oldalára feszítették fel, feltevéskor indukciós hevítéssel felmelegítették. Az Ikarus igénye a tökéletesen síkfekvő szalag volt, ezért 1020 mm széles szalagból lett kihasítva a 660 mm széles szalag. Akkor még húzvaegyengető-berendezéssel a Hideghengermű nem rendelkezett, a húzva egyengetést a dresszírozó soron feszítőgörgős üzemmódban végezték. A művelet minden esetben sikeres volt. Még most sem tudom megállni, hogy az Ikarus buszok oldallemezeit ne nézzem egy-egy elhala dó járműnél. Hidegen hajlított idomacél autóbusz vázszerkezetéhez: DVMF 023-84, DIP 3H. Különlegesen mélyhúzható finomlemezek: DVMF 02484, DAK 1H, DAK 2H. Ezt a lemezt az autóbusz benzin tartályának és az elejének a kialakításához használták fel elsősorban. Hidegen hajlított zártprofil autóbusz vázszerkezetéhez: DVMF 036-84, MAR 45/DE550. Hidegen hajlított idomacél tetőhosszsarokhoz: DVMF 037-84. Ganz Magyar Vagon és Gépgyár Kopásálló lemez boronatárcsához és ekekormánylemez hez: DVMF 039-81 TRIPLEX – A. Időjárásálló melegen hengerelt finomlemez növelt folyáshatárú hegeszthető szerkezeti acélból: DVMF 03180, DVMF 032-80 WR50B. Hidegen élhajlítható járműszerkezeti durvalemez: DVMF 041-82 CH 52 I (I - üstmetallurgia CaSi-befúvással), normalizált szállítási állapot. Ganz Danubius Hajó- és Darugyár Növelt szilárdsági követelményű durvalemez: DVMF 067-88 DE 360 Nb.
* Dr. Horváth Ákos nyugalmazott főmérnök, Borovszky-díjas főtanácsos, ISD Dunaferr Zrt.
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
63
SKÜ Salgótarjáni Kohászati Üzemek Kopásálló lemez boronatárcsához és ekekormánylemez hez: DVMF 005-84 TRIPLEX – A. Jászberényi Hűtőgépgyár Melegen hengerelt kiválóan mélyhúzható durvalemez vasúti és közúti járművek fékhengereinek gyártásához: DVMF 006-76 DFH St14 L. Rába Járműgyár Nemesíthető járműszerkezeti durvalemez: DVMF 018-80 DAX-6 a Rába és az amerikai EATON cég szerződése közútijármű-hídtestek szállítására. A hídtesteket melegen sajtolják, a sajtolt féltesteket védőgázas hegesztéssel egye sítik, a tengelycsonkokat a két végére dörzshegesztéssel rögzítik, majd nemesítik. Melegen sajtolható dörzshegeszthető járműszerkezeti durvalemez előírt ausztenit szemnagysággal: DVMF 038 - 82 DAP St 52-3. Kopásálló acélok mezőgazdasági gépekhez: DVMF 062-88 (DVSZ 200-89) DHR42, DHR48, DHR 52 – boro natárcsa és ekekormánylemez (Kühne cég). Növelt folyáshatárú járműszerkezeti durvalemez: DVMF 038-82 DStE 43, DStE 420. Kopásálló durvalemez: DVMF 005-84 TRIPLEX – A. Melegen hengerelt járműszerkezeti durvalemez: DVMF 041-82 CH 52I, Melegen hengerelt járműszerkezeti acéllemez: MAR 45 kamion alváz hossztartó dinamikus terhelési igénybevétel re, majd a DE 550 (DVSZ 197) minőség alkalmazása erre a felhasználási célra. Csepel Autó Ferrit-martenzit szerkezetű dual-phase: DP féltengelybi lincs (1. ábra)
Kaposvári Mezőgép Vállalat (Kaposgép) Hegeszthető finomszemcsés hidegen hajlítható durva lemez: DVMF 046-82 DTQ 36, DTQ 42, DTQ 46 – daruszerkezetekhez a Thyssen-szabvány alapján NSZK Atlas teherautó-darukhoz. 1983-ban BNV nagydíjas. Az acélminőségek megfelelnek ma a normalizált ötvözetlen szerkezeti acélokkal. Zalagép Melegen hengerelt hidegen sajtolható lemez kerékabron csokhoz: DVMF 057-86 HS 45-I (I-üstmetallurgia) mező gazdasági gépek kerékabroncsainak gyártásához. Borsodnádasdi Lemezgyár (BNL) Kiválóan mélyhúzható melegen hengerelt lemezek tehergépkocsik kerékabroncsához: DFH St14, DQE 240 (12/1989 KP) – kerékabroncs gyártáshoz. Csepeli Csőgyár Hidegen hengerelt széles acélszalag kerékpár gyártáshoz: DVMF 022-78 DKT-1, DKT-2. A Csepeli Csőgyár korszerű hasítósorral rendelkezett. Szolnoki Mezőgép Hegeszthető finomszemcsés hidegen alakítható durvale mez: DVMF 040-81 DTQ 36. Különlegesen kopásálló acél gyártási kisérletei: Had field acélok, DMn700 és DMn 1200 minőségek gyártása vasúti és mezőgazdasági gépgyártáshoz felhasználásra. A gyártás Ívfényes kemencében a meleghengermű eredeti telepített változatánál a hengerelt szalag melegvágósori és I-es és II-es vágósori darabolással volt gyártható, tekercs ben nem gyártható. A hengerműi fejlesztéssel a termék gyártása tovább nem volt lehetséges. Daruexpress Eurotrans Vegyipari Kft. (Üllő) Darusautók tömegcsökkentése: DVSZ 197 DE 700, a jár mű karosszéria is DE 700 minőségű lemezből készült. Felhasználó cég kiemelése nélküli minőségek Hidegen hengerelt lakkbeégetéskor keményedő acéllemez: DBH. Hidegen hengerelt növelt szilárdságú acélok Melegen hengerelt növelt szilárdságú hidegen alakítha tó acélok: DVSZ 197 DE 360Nb – DE 700. Többes fázisú acélok szalaghorganyzással Többes fázisú keskeny szalagok (SKÜ szalaghőkezelés) Acélminőségek: DIT 2H, DIP 3H, DAK 1H, DAK 2H, MAR 45, TRIPLEX-A, CH 52, DTQ 36, DTQ 42, DTQ 46, WR50B, DAP St 52-3, DE360Nb-DE550-DE700, DP, Hadfield acélok, DMn700, DMn 1200, DHR 42, DHR 48, DHR 52, DAX 6 (BNV díjas), DBH, H240LA-H400LA.
1. ábra: Féltengelybilincs
Gödöllői Gépgyár (Caterpillár) Ötvözött szerkezeti acél: GOSZT 4543-71, DVMF 012-76 30XGCA.
Öregedésálló lágyacél-minőségek A kiválóan mélyhúzható öregedésálló minőség kifejlesz tése sokáig váratott magára, mert az Al-mal és Si-mal gyengén dezoxidált acélok az előnyös felületi tulajdonsá gaik mellett az alakíthatósági tulajdonságaikkal is meg feleltek a ’80-as évek feldolgozási követelményeknek néhány fontos termék kivételével. Ilyen volt a Dunaferr olajradiátor, melynek a gyártása volt az első nagyobb téte lű az Al-mal csillapított lágyacél (OR). A járműiparban az
64
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
Fémmunkás, Balkány Ferrit-martenzit szerkezetű dual-phase: DP féltengely bilincs (1. ábra)
Ikarus autóbuszok és a Csepel motorkerékpárok benzin tankjának sem felelt meg az Al-mal és Si-mal gyengén dezoxidáltlemez-minőség, ezért a 6/1986 KP (DAK) Kísérleti program alapján megkezdődött az Al-mal csilla pított lágyacél lemezek gyártása. A folyáshatár csökken tését először kétfázisú hideghengerlés biztosította. I. fázis 4,0 – 2,2 mm-re, ReL: 236 MPa, II. fázis 2,2-0,80 mm-re, Rp0,2:178 MPa. A sikeres kísérlet után rövidesen az egy fázisú gyártás is kifejlesztésre került. 1987-ben az olasz OLMAN cégnél végzett próbasajtolás is bizonyította, hogy a gyengén dezoxidáltacél-minőség karosszériaele mek gyártására nem megfelelő. A mintalemez MSZ 23 szerinti K-minőség volt. A vertikum folyamatos fejlesz tései (alsó gázátöblítés, lépcsős dezoxidálás, öntéstech nológia fejlesztése, hengerlési hőmérséklet szabályozás) lehetővé tették a felületi csiszolás elhagyását és a nagy biztonságú gyártást. A kedvező képlékenységű palacsin taszövet kialakulásához a N-tartalom, az Al-tartalom és a csévélési hőmérséklet közötti összefüggést Taguchi-féle kísérlettervező módszer segítette. A közelmúltban is foly tak kísérleti programok az alakíthatósági tulajdonságok, az r- és az n-érték növelése érdekében. (21) Tervezte a Dunaferr a ’90-es évek elején a tagosradiá tor-gyártás megszűnésekor a használaton kívüli présgépek kel a hazánkban nagyszámú Wartburg személygépkocsi karosszériaelemeinek gyártását a már akkor üzemen kívüli
2. ábra: Vasműves lemezből próbasajtolás Wartburg gyár présszerszámainak megvételével, a Wart burg cég nem kötött üzletet. A sikeres próbagyártást, a Wartburg sárhányót mutatja a 2. ábra. A lágyacél-minőség továbbfejlesztése 1999-ben a SEW 094 szabvány alapján kifejlesztett D-BH 1, D-BH 2, fosz forötvözésű lágyacélok, melyek a SEW 094 szabvány sze rinti ZStE 180 BH és ZStE 220 BH minőségnek felelnek meg. A BH jelentése Bake-hardening, sütve (lakkbeége téskor) keményítési effektus (3. ábra). A BH-effektust a ferritben oldott C, N és P mennyisége határozza meg, mely
3. ábra: BH-acélok felhasználása: a) Folyáshatár növekedése az alakítás és a lakkbeégetés után, b) A szilárdságnövelés fémtana, c) Egy alkatrésznél a folyamat bemutatása
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
65
hideghengerművekben áthúzókemencében végzett hőkeze léssel a legkedvezőbb, de amint látható, ezek a minőségek harangkemencei hőkezeléssel is előállíthatók. A kísérleti vizsgálatoknál a 3. ábrán értelmezhető BH érték a nyújtás 2%-ról 10%-ra növelésével 50 MPa-ról 150 MPa-ra nőtt, a rugalmassági modulus pedig 198047 MPa értékről 216606 MPa értékre nőtt. Az acélcsalád 1999-ben BNV Nagydíjas. Sajnos ipari felhasználása nem volt. (27) A Suzuki céggel folytatott tárgyalások után az anyacég hez kiküldött lemezek alapján kisebb mennyiségek folya matos szállítása történt. A SUZUKI cég a szerződéseinél a Just in Time elvet alkalmazta.
szilárdságú acélok. Ezen acélminőségek egy részét a DP (dual-phase) csoport alkotta. A többesfázisú acélok jellemző összetételeit, szövetszerkezetét az elmúlt évek Dunaferr Műszaki Gazdasági Közleményei (DMGK) és a Bányászati és Kohászati Lapok (BKL) részletesen ismertették. A Dunferrben a DP-acélokkal a kísérleteket 1984-ben kezdték az ELTE Ált. Fizika Tanszékkel közösen. A legyártott anyagokat a Csepel Autó és a Fémmunkás Balkány autóbusz és tehergép kocsi féltengelybilincseket gyártott jó minőségben (1. ábra). A gyártás ekkor még elektrokemencében tuskó öntéssel történt.
Kopásálló acélok mezőgazdasági gépekhez A kopásálló acélcsalád kifejlesztését a Rába Magyar Vagon és Gépgyár Mosonmagyaróvári gyára – Kühne cég – IH licence (USA) alapján gyártott ekékhez szükséges triplex alapanyag biztosítása igényelte. A Dunaferr 1983-tól gyár totta a Triplex-A minőségű lemezt 8 mm-es vastagságban. A középső réteg 2,3-2,9 mm-es lágyacél, a külső rétegek vastagsága az egyik oldalon 3,1-3,8 mm, a másikon 2,0-3,0 mm. A két külső réteg 1,0% C-tartalmú, melyeket az eke kormánylemez melegsajtolása után 50-60 HRC keménysé gűre edzenek. A gyártástechnológiáról röviden: — a lemez lágy magját biztosító „lélekbuga „ hengerlése, — a lélekbuga oldallapjainak és véglapjainak forgácsolása és szemcsefúvatása, — a lélekbuga alkoholos lemosása és elmozdulásmentes rögzítése kokillában, — a külső kemény kéreghez az acél legyártása ívfényes kemencében, öntése a lélekbugával előkészített kokil lába, — a három rétegű tuskó meleghengerlése.
Mikroötvözött szerkezeti acélok A járműgyártás alapminőségei a mikroötvözött szerkeze ti acélok. A ’70-es években a szerkezeti acélok nemzeti szabványai (MSZ, DIN, BS stb.) teljes körűen nem felel tek meg a járműgyártók igényeinek, azért a gyártást saját szabványaik szerinti, vagy a járműgyártásban partner nagy hírű cégek vállalati szabványai szerinti minőségekkel végezték. Ezeket a minőségeket a Dunai Vasmű is gyár totta a járműgyártó cégek igénye szerint a két cég között létrejövő műszaki feltétel (DVMF, DAMF – pl.: DTQ 36-DTQ 42) vagy vállalati szabvány (DVSZ, DASZ – pl. DHR52) alapján. A gyártás és a feldolgozás színvonalának növelésének jelentős tényezője volt a termomechanikus hengerlés szabványos elismerése a ’80-as évek közepén. Addig csak egy német iparági szabvány (SEW 092) tartalma zott termomechanikusan hengerelt acélminőségeket. A termomechanikus alakítás nemzetközi elismerése (EN 10113-3) lehetővé tette a normalizálás miatti kémiai összetétel jelentős változtatását, a szilárdságnövelő elemek csökkentését, melynek eredményeként a lemez alakítha tósága jelentősen javult. A témával számos publikáció foglalkozott a DMGK-ben és a BKL-ban. A Dunaferr már az EN szabvány kiadása előtt kikísérletezte és bevezette a termomechanikus hengerlést, melyre az akkori műszaki gárda méltán büszke lehet és vállalati szabványban foglalta az eredményeket (DVSZ 197). Hidegen hengerelt mikroötvözött acélok fejlesztése is már a ’80-as években megtörtént az akkor érvényes SEW 092 szabvány előírásainak megfelelően, melyek az EN 10268 előírásainak megfelelnek (H240LA-H400LA)
A Triplex-A alapanyagból gyártott ekéket a licencadó bevizsgálta és megfelelőnek minősítette. Az alapanyag gyártás összetett technológiája megnövekedett selejt képződést és rossz acélfajlagost eredményezett: 2,2 t acél/t készáru. 1987-ben egyrétegű nemesíthető kopás álló acélok gyártásának megvalósításával teljes értékűen a három rétegű Triplex-minőség lecserélésre került. Ezt az akkori legkorszerűbb fémtani és fémfizikai kutatások alapján sikerült megvalósítani. A késztermék felületi keménységre utaló elnevezésű minőségek a DHR 42, DHR 48 és a DHR 52 volt (DVSZ 200). A boronatárcsák kivágása, edzés és megeresztés volt a technológiai sor rend a feldolgozásnál. Nagyobb felületi keménységű és szilárdságú anyagok gyártására is volt kísérleti program, de miután a Dunaferr edzőpréssel nem rendelkezett, és a felhasználók sem voltak felkészülve a nemesítés elvégzésére, ezért a továbbfejlesztés elmaradt. Ezeket a kopásálló acélminőségeket az egyes gyártó cégek saját szabványaik tartalmazzák (pl. RAEX B 15, Hardox 400 (DHR42), Hardox 500 (DHR52), OX 812, NAXTRA 70). Ma már az EN 10083-3 szabvány rendet tesz a kopásálló acélok között. Finomszemcsés acélok a járműiparban Melegen hengerelt ferrit-martenzit szerkezetű acéllemezek előállítása a ’80-as években (DP-acélok) A nyolcvanas évek elején a járműipar igényeként megjelentek a jól alakítható kis karbontartalmú nagy
Felzárkózási lehetőség a járműiparhoz Szándékosan nem csak a személygépkocsi gyártás a feje zetcím. A ’90-es évekkel bezáróan a Dunaferr a járműipar jelentős beszállítója. Ezt bizonyítja az előzőekben felsorolt vállalatok és az általuk felhasznált legfontosabb anyagmi nőségek, valamint a bőséges irodalomjegyzék. Az elmúlt húsz évben a hazai járműipar összetétele és lemezigénye is jelentősen változott. A Dunaferr termékválaszték-palettá ján véleményem szerint ma is megtalálhatók azok a minő ségek a profiloktól a meleg- és hideglemezig, amelyek a nehéz járművek gyártásához szükségesek. A hazai személyautógyárak feldolgozási igényeinek részbeni kielégítése lehetne szerintem a további célkitű zés. Az kétségtelen, hogy ez az anyagmennyiség a teljes termelés mennyiségéhez képest minimális, a kísérletek eredményei és ennek következményeként a termékválasz ték bővülése az igényesebb hazai, majd a külföldi felhasz nálók jelentkezését eredményezheti.
66
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
Eddig is a személygépkocsit gyártó ipar szerény beszál lítója volt a Dunaferr, annak ellenére, hogy a meglévő termékválaszték és a felkészültsége többet indokolna. A korszerű feldolgozó művek minimális készletekkel dol goznak, ezért meg kell barátkozni az időre történő pontos mennyiségek beszállításával az „épp időben” elv alapján és extra méretekkel. A karosszériaelemek egy része 2000 mm fölötti szélességű lemezt igényel. Ezek eleve kiesnek a vállalhatóságból. Méretpontosság — A meleghengerműben az előlemezcsévélő által biztosí tott egyenletes szalaghőmérséklet és a készsori elektro hidraulikus vastagságszabályozás kellő méretpontossá got biztosít. A 2000. év kezdetétől a meleghengerműben kidolgozásra került a minimális belső feszültség gel rendelkező lézerrel és mikroplazmával vágható melegenhengerelt lemezek gyártása. Ennek alapvető feltétele a jó egyengethetőséget biztosító szabályos szelvényalakkal és minimális hullámossággal rendel kező szélestekercsgyártás. A gyártást megkönnyíti a készsorba beépített szelvénymérő beüzemelése. Ezen feltételek mellett a darabolósori egyengetés lézerrel vágható rugalmas belső feszültségtől mentes síkfekvő lemezt biztosít. — A hideghengermű pácolósorába beépített húzva egyengető-berendezés biztosítja a melegenhengerelt pácolt szalagok feszültségmentes síkfekvését. Termé szetesen ebben az esetben is feltétel a szabályos szel vényalak. A hideghengerműben az 1760 mm-es hengersor és a dresszírozósor rendelkezik húzófeszültségeloszlásmérővel és lehetőségekkel a feszültségeloszlás és ezzel a síkfekvés szabályozására. Természetesen a szabályozás feltétele a statisztikailag megfelelő szabályos szelvény alak. A húzvaegyengetősor feszültségmentes, síkfekvő szalagot biztosít.
A korszerű személygépkocsi-gyártásban felhasznált anyag minőségek A járműiparban egyre erőteljesebben érvényesülő elv – a bennülők maximális biztonsága mellett – a jármű tömegének a csökkentése, mely gazdaságosabb üzemelést biztosít, és a kisebb fogyasztás mellett a károsanyagkibocsájtás is csökken. A tömegcsökkentés és a biztonság látszólagos ellentmondását korszerű jól alakítható nagyszi lárdságú acélok kifejlesztésével oldják meg az acélgyártók. Egy Porsche személygépkocsi anyagminőségeit mutatja a 4. ábra. Az elmúlt 30 év alatt a járműipar számos új nagyszilárd ságú acélminőségből építette a gépjárműveit a tömegcsök kentés és a biztonság növelése érdekében. A legfontosabb acélminőségek kifejlesztésének kezdetét mutatja be az 5. ábra.
5. ábra: Acélfejlesztések az autóiparban az évek függvényében (50)
4. ábra: Porsche személygépkocsi anyagminőségei
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
67
A SULC-acélok a CP- (Komplex fázisú) és MS(Martenzites) acélok összefoglaló jelölése. Az acélmiőségek gyors fejlesztései jelentős szerepet játszottak a járművek tömegcsökkentésében. A járműiparban alkalmazott korszerű acélminőségeket a szilárdság és az alakíthatóság összefüggésének a bemu tatására szakítószilárdság—fajlagos nyúlás koordináta rendszerben ábrázolja a 6. ábra. Törekvés az alakíthatóság javítása a szilárdság növelésével együtt a tömegcsökken tés, a bennülők biztonságának növelése és a káros környe zetszennyezés csökkentése érdekében. Ezt hívják az USA járműépítői ULSAB elvnek, miután a tömegnövekedést okozó lágyacélokat ugyanolyan alakíthatósággal rendelke ző nagyszilárdságú acélokkal helyettesítették. Az ábrában szereplő acélminőségek rövidítéseinek rész letes ismertetése a szakirodalomban (50, 43) megtalálha tók. A betűjelzések jelentését azért röviden ismertetem: IF – interstició mentes acélok; Mild – hagyományos lágy acél; BH – Bake Hardening (acél festés utáni kiégetéskor kiválásosan keményedő) acél; IS – izotrópikus acélok, melyek minden irányban azonos szilárdsági tulajdonsággal rendelkeznek; HSLA – nagyszilárdságú gyengén ötvözött acélok; DP – kettős fázisú acélok; TRIP – fázisátalakulás sal indukált acélok; CP – komplex fázisú acélok, MART (MS) – martenzites acélok; HPF – melegalakításra kifej lesztett acélok (pl. 22MnB5). Az ábrából jól látható, hogy a szilárdság növelésével az alakíthatóság hiperbólikus összefüggés szerint csökken. A hiperbola konstansa a szakítószilárdság(MPa) és a fajlagos nyúlás százalékos értékének a szorzataként értelmezzük (50). Az utóbbi évtizedekben fejlesztették ki az extra-nagyszilárd ságú (X- AHSS, RmxA5-40.000-es hiperbola) és az ultranagyszilárdságú acélminőségeket (U-AHSS, RmxA5-60.000as hiperbola) elsősorban a japán autóipar számára (50).
7. ábra: Szemcsefinomítás hatása a szilárdsági tulajdonságokra (33) A mikroötvözés nélküli szemcsefinomítással elérhető szilárdságnövelés az alakíthatóságot és az ütőmunkát nem rontja olyan mértékben, mint a mikroötvözés (33, 53) A szemcsefinomítás hatását a 7. ábra mutatja be. 5 mm értékű szemcsétől már nanoszemcséről beszélünk. Ekkora nagyságú szemcsét tudomásom szerint még nem sikerült előállítani hengerlési technológiával. A 8. ábra a hidegen hengerelt lágy (IF) és ennek különféle mikroötvözött minőségi változatait mutatja be autóipari felhasználásra.
6. ábra: Szakítószilárdság—fajlagos nyúlás kapcsolata a ma hagyományosnak nevezhető acélminőségeknél (50)
68
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
10. ábra: Meleghengerlésnél a szabályozott átalakulás magyarázata a szalaghűtési technológia hatására 8. ábra: Hidegen hengerelt acélok lehetséges minőségi változatai (43) A 9. ábra a hidegen hengerelt lágyacél (IF), a DP- és a TRIP-minőség szakítódiagramját és jellemző szövetszer kezetét mutatja be. Az ULSAB elv alapján a járműipar részére az USA-ban kifejlesztett acélminőségeket az 1. táblázat tartalmazza.
9. ábra: Hidegen hengerelt lágyacél, a DP- és a TRIP-minőség szakítódiagramjának és jellegzetes szövetképének az összehasonlítása (Az ábra jelölései: M-martenzit, F-ferrit, A-ausztenit, B-bénit)
A XIV. Képlékenyalakító Konferencián Danyi József (Kecskeméti Főiskola) részletesen ismertette az alkalma zott karosszériaanyagokat és a mechanikai tulajdonságai kat (51). Meleghengerlésnél az egyes acélminőségek kialakításá hoz szükséges hengerlési-szalaghűtési technológiát a 10., a 11. és a 12. ábra szemlélteti. Az 12. ábra jelölésével: a) és c) ábra meleghengerlés hőmérsékletvezetését szemlélteti (10. és 11. ábra is), b) és d) ábra a hidegenhengerelt szalag interkritikus hőkezelését szemlélteti áthúzó hőkezelőberendezésen. Ma már a járműiparban nélkülözhetetlen többesfázisú és TRIP-acélok gyártására a Dunaferrben is végeztek gyártmányfejlesztési kísérleteket. A kísérletek eredményeit a 13. ábra foglalja össze. A kísérletekben a hidegen hengerelt DP- és TRIPminőségű tekercsek interkritikus hőkezelését szalag horganyzás közben, a bevonat nélküli változatnál a Salgó tarjáni EBNER áthúzó hőkezelősoron végezték el. Hogy meleghengerléssel is közvetlenül lehessen DP- és TRIP-minőségű melegszalagot előállítani, szük séges az interkritikus hőkezelés megvalósításához a szalaghűtőrendszer kiegészítése. A 700 °C-ra lehűtött sza lagot felcsévéli, majd az előlemez csévélőhöz hasonlóan a szalagot lecsévélik, majd a II. számú csévélőn csévélik
1. táblázat: Az ULSAB elv szerint kialakított acélminőségek (54) Acélminőség BH210/340 BH 260/370 DP 280/600 IF 300/420 DP 300/500 HSLA 350/450 DP 350/600 DP 400/700 TRIP 450/800 DP 500/800 CP700/800 DP700/1000 Mart 950/1200 Mart 1250/1520 MnB*
Folyáshatár Rp0,2 (MPa) 210 260 280 300 300 350 350 400 450 500 700 700 950 1250 1200
Szakítószilárdság Rm (MPa) 340 370 600 420 500 450 600 700 800 800 800 1000 1200 1520 1600
Nyúlás A80 (%) 34-39 29-34 30-34 29-36 30-34 23-27 24-30 19-25 26-32 14-20 10-15 12-17 5-7 4-6 4-5
n-érték
r-érték
0,18 0,13 0,21 0,20 0,16 0,14 0,14 0,14 0,24 0,14 0,13 0,09 0,7 0,065 -
1,8 1,6 1,0 1,6 1,0 1,1 1,0 1,0 0,9 1,0 1,0 0,9 0,9 0,9 * Melegalakításra
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
69
11. ábra: Melegalakításnál a szalaghűtés hatása fel, közben a megfelelő hőmérsékletre lehűtik. (14. és 15. ábra) A tömegcsökkentés újabb eszköze a periódikusan vál takozó vastagsági méretre hengerlés a hideghengermű vekben. Így elkerülik, hogy a gépkocsik vázszerkezetébe olyan elemek is beépítésre kerüljenek, melyek terhelése nem indokolja az azonos vastagsági méretet (16. ábra). Lágyacél szalagok különféle nemesfém szalaggal plattírozott alkatrészeit a motor belsejében alkalmazzák (17. ábra). A cikk írója mindkét berendezést látta egy
12. ábra: Interkritikus hőkezelésen alapuló technológiák hőmérséklet—idő diagramja
70
német autóalkatrész gyárban. A Csepeli Fémműben volt plattírozósor, melyet korábban leszereltek. Összefoglalás, az anyag által bizonyított tanulságok Természetesen az maxiális 1500 mm-es szalagszélesség jelentősen lekorlátozza a karosszérialemezek felhasználá sát. A 16. ábrában szereplő váltakozó méretű hideghenger lés és a 17. ábrában szereplő plattírozás csak konkrét piaci igények alapján valósítható meg. A Dunaferr metallurgiája a lágyacélokat DC05 minő ségig tudja gyártani üstvákuumozás hiányában. Ezek a lágyacélok az alapjai a mikroötvözött növelt szilárdságú minőségeknek, melyeket ma is gyártanak. [EN 10264 – H240LA, H280LA, H320LA, H360LA, H400LA] Az autóipar által felhasznált lemezek minőségeiről és minő ségi igényeiről a 2012-es Képlékenyalakító Konferencián Prof. Tisza Miklós (50) és Danyi József (51) tartottak előadást. Az autóipar a nagy szilárdságú és extra mélyhúzhatósá gi tulajdonságú lemezeket igényli. (6. és 8. ábra, 1. táblázat) Ezek az acélok intersztíciós elemektől mentes IF acélok. Mikroötvözéssel jól alakítható növelt szilárdságú acélok, nyújtva húzásra is alkalmasak. Szalaghorganyzás után is jól alakíthatók, nem öregsze nek a tűzihorganyzás hatására. Ezért a nagy összetett gépkocsidarabok (pl. ajtódarabok sajtolása) egyszeri alakí tással elvégezhető. A hidegen hengerelt lágy és növelt szilárdságú IF-acélok gyártása jelenleg import bugából oldható meg (pl.: az Alcsevszki Acélműben van üstvákuumozó beren dezés. A DP- és TRIP-acélminőségek korábbi gyártá si kísérleteivel a szakemberek az interkritikus hőkeze
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
13. ábra Dunaferrben végzett gyártmányfejlesztési kísérletek
14. ábra Szalagsori fejlesztés a DP- és a TRIP-acélok hengerléséhez (40)
15. ábra: TRIP-acélok hengerlése a 14. ábra szerinti szalagsoron
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
lés a korábbi kísérletek alatt kidolgozott eljárásokkal, a Dunaferr szalaghorganyzójában és a SILKO keskeny szalag ÉBNER áthúzókemencéjében oldották meg). A tervezett szalaghorganyzó megvalósulása után a jelenlegi szalaghorganyzót áthúzó hőkezelőberendezésként üzemel tetve az interkritikus hőkezelés megoldható bevonatnélküli szélesszalagként is. Jelenleg szalaghorganyzással együtt lehetséges az interkritikus hőkezelés. A lágyacélok hőke zelésére néhány blokk hidrogén védőgázas kemence telepí tése jelentősen javítja a hőkezelt tekercs felületi minőségét és a tekercshossz menti egyenletes mechanikai tulajdonsá got, ezen felül a hőkezelési idő is lerövidül. A Dunaferrben végzett kísérleteket a 13. ábra foglalja össze, megjelölve az interkritikus hőkezelések helyét. Ezek a minőségeket már vállalati szabvány tartalmazza. Melegen hengerelt DP-, TRIP- és nagyszilárdságú acélok gyártásához a dupla csévélős hűtési technológia szükséges, a megvalósításához nem kell szerintem túlzot
71
16. ábra: Periódikusan váltakozó méretű szalag hideghengerlése, a szalagvastagság változása és az ebből kialakított alkatrész hető. Eredménye a minőség javulása, a jó vállalati hírnév terjedése, melyek következtében még a nyereség is nő! Utána jöhetnek az elmaradt fejlesztések, az üstvákuumozó, a meleghengerműi dupla szalagcsévélő, szalaghőkezelés és hidrogén védőgázas harangkemencék telepítése. A témával foglalkozó fontosabb irodalom
17. ábra: Plattírozósor elvi ábrája tan nagy beruházás (40). (14. sz. ábra) A Dunaferrben a metallurgiára feltétlenül szükség van, hiszen a vevői igé nyek alapján az új acélminőségek kifejlesztése csak így lehetséges. Komolyan kell venni az „épp időben” elvet, amelyben a vevő mondja meg a napi beszállítás ütemét és mennyiségét. Ez különösen a járműiparban a készlet mini malizálása miatt alkalmazott módszer. Import bugából ez sem oldható meg zökkenőmentesen. Egy nyugdíjas már könnyen beszél! Ezeknek az ismereteknek meg a technológiáknak a birtokában már egy óvatos autóipari megközelítés elkezd
72
Német Emil: Bórtartalmú acélok BKL. Kohászat 110. évf. 1977.8. szám. Dr. Hauszner Ernő: Növelt folyáshatárú, jól hegeszthető szerkezeti acélok kifejlesztése a Dunai vasműben. – Dunaferr Műszaki Gazdasági Közlemények 1990/1-2. Dr. Sziklavári János: Az acélokkal szemben támasztott követelmények fokozódása az igények kielégítésének technológiai vonatkozásai. – Dunaferr Műszaki Gazdasági Közleményei 1994/1-2. Dr. Horváth Ákos, Kovács Mihály, Kőhalmi Kálmán, Lőrinczi József: Hőkezelést helyettesítő szabályozott lemezhengerlési technológi ák a Dunaferrnél. – Dunaferr Műszaki Gazdasági Közlemények 1996/2. Kopasz László: A METAB Fémfeldolgozó Kft. tevékenységének a bemutatása. – Dunaferr Műszaki Gazdasági Közlemények 1996/2. Dr. Horváth Ákos, Sebő Sándor: A szalaghűtő rendszer alkalmasságának vizsgálata az új csévélő üzembe helyezésével kibővült termékvá lasztéknak megfelelően. Szakmai beszámoló 1999.11.30. Dr. Horváth Ákos, dr. Szabó Zoltán: A melegen- és hidegen hengerelt termékek fejlesztése indulástól napjainkig. Készült a Dunai Vasmű fennállásának 50. évfordulójára. Kézirat. Dr. Horváth Ákos, Lukács Péter, Sebő Sándor, Szélig Árpád, dr Szücs László: Nagytisztaságú nióbiummal mikroötvözött acélcsa lád gyártásának megvalósítása a Dunaferr Acélművek Kft.-nél. 2002-es Clean Steel konferencián elhangzott előadás – Dunaferr Műszaki Gazdasági Közlemények 2002/3.
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
Horváth Ákos, Szabó Zoltán: A gyártástechnológiák fejlődése a Dunai Vasműben az elmúlt 60 év alatt (Első rész). – ISD Dunaferr Műszaki Gazdasági Közlemények 2011/1. Horváth Ákos, Szabó Zoltán: A gyártástechnológiák fejlődése a Dunai Vasműben az elmúlt 60 év alatt (2. rész). – ISD Dunaferr Műszaki Gazdasági Közlemények 2011/2. Horváth Ákos, Szabó Zoltán: A gyártástechnológiák fejlődése a Dunai Vasműben az elmúlt 60 év alatt (3. rész). – ISD Dunaferr Műszaki Gazdasági Közlemények 2011/3. Klaus Hulka: Modern, többfázisú acélok a gépjárműipar számára. – Dunaferr Műszaki Gazdasági Közlemények 2002/4. Csizmadia Ferencné dr. Tarcsay Iván: Korszerű hőkezelések a járműipar ban – Dunaferr Műszaki Gazdasági Közlemények 2002/4. Hardy Mohrbacher: Molibdénötvöző alkalmazása a nagyszilárdságú acéllemezekben és –szalagokban gázszállító csővezetékek gaz daságos gyártása érdekében. – ISD Dunaferr Műszaki gazdasági Közlemények 2011/2. Portász Attila: HSLA acélok szívósságának javítása. – ISD Dunaferr Műszaki Gazdasági Közlemények 2011/2. Varga Ottó, Dömötör Zsolt: A hideghengermű története (I. rész: Az előkészítés és a tervezés időszaka). – ISD Dunaferr Műszaki Gazdasági Közlemények 2012/1. Varga Ottó, Dömötör Zsolt: A hideghengermű története (II.rész: Új gazdasági környezet, új vállalati kultúra, az önállóság előnyei és nehézségei). – ISD Dunaferr Műszaki Gazdasági Közlemények 2012/2. Varga Ottó, Dömötör Zsolt: A hidghengermű története (III. rész: Új feje zet kezdődött a hideghengermű történetében 2006-tól napjainkig). – ISD Dunaferr Műszaki Gazdasági közlemények 2012/3. Bereczki Péter, Portász Attila, Verő Balázs, Józsa Róbert: Molibdénnel ötvözött X80 szilárdsági szintű acélcső alapanyag előnyúj tói- és készsori hengerléstechnológiájának meghatározá sa termomechanikus szimulációval. – ISD Dunaferr Műszaki Gazdasági Közlemények 2012/1. Portász Attila: Acéllemezek hidegalakíthatósága. – ISD Dunaferr Műszaki Gazdasági Közlemények 2012/2. Mucsi András, Földi József, Kardos Ibolya, Felde Imre, Palkovics Miklós: Hidegen hengerelt szalagok lágyítási műveletének gyár tástechnológiai felűlvizsgálata, optimalizálása. – ISD Dunaferr Műszaki Gazdasági Közlemények 2012/2. Dr. Hanák János: A Dunai Vasműben és a Lőrinci Hengerműben folyó gyártmányfejlesztés, a jelenlegi és várható eredmények. – Gyártók felhasználók szemináriuma, kézirat. 1988.05.31. Vata László: Nagyszilárdságú lemezacélok anyagtulajdonságainak javí tása a Dunai Vasműben – Gépipari Tudományos Egyesület szak mai tanácskozása: A korszerű növelt szilárdságú szerkezeti acélok elterjesztésének helyzete Csopak 1988. 10. 28-29. Bárczy Pál, Gácsy Zoltán, Tranta Ferenc: A mikroötvözött acéllemezek meleghengerlése – BKL Kohászat 124. évf. 1991/4. 50 éves a Dunaferr Dunai Vasmű – A jubileumi kiadvány teljes tartalma BKL Kohászat 133. évf. 2000/9-10. szám. Varga Ottó: A Dunaferr hideghengerművének fejlesztési koncepciója – Dunaferr Műszaki Gazdasági Közlemények 2001/2. Tóth Tamás: Hidegen hengerelt finomlemezek fejlesztési kísérletei – dunaferr Műszaki Gazdasági Közlemények 2003/2. Lőrinczi József, dr Szabó Zoltán, dr. Zsámbok Dénes, dr Horváth Ákos, dr Verő Balázs: Acélok fejlesztési irányai – Dunaferr Műszaki Gazdasági Közlemények 2003/2. Miskolci Egyetem kutatási téma Szakmai Zárójelentés 2003: Melegen hengerelt nagyszilárdságú acélok gyártástechnológiájának fej lesztése. Dr. Horváth Ákos, Szélig Árpád, Sebő Sándor: Finomszemcsés, nagysziládságú acélok a Dunaferr Rt.-nél – Dunaferr Műszaki Gazdasági Közlemények 2003/4. K. Osawa, Y. Suzuki, S. Tanaka: TS590-980 Mpa grade Low-Carbon Equivalent Type Galvannealed Sheet Steels Superior SpotWeldability – Kawasaki Steel Technical Report No 48. March. 2003. Kim., Jin.: 590 Mpa minőségű nagyszilárdságú, hidegen hengerelt acél lemezek kifejlesztése gépjármű szerkezeti elemek gyártásához.
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
45. MWSP konferencia előadásai, XLI kötet 2003. Verő Balázs, Hirka József, Horváth Ákos, Zsámbok Dénes: Ultrafinom és nanoszemcsés acélok – BKL. Kohászat 137. évf. 2004/2. szám. Gulyás József, Horváth Ákos, Lőrinczi József, Sebő Sándor, Szélig Árpád, Verő Balázs: Finomszemcsés nagyszilárdságú acélok termékválasztékának bővítése a Dunaferr Rt.-ben. A 700 Mpa folyáshatárú acélminőség kifejlesztése. BKL. Kohászat Dr. Horváth Ákos, Kovács Mihály, dr. Sebő Sándor, Szélig Árpád: A minimálisan 700 Mpa folyáshatárú szerkezeti acél kifejlesztése a Dunaferr Rt.-nél. Kézirat 2004.09.15. Dr. Horváth Ákos, Kovács Mihály, dr. Sebő Sándor Szélig Árpád: A mikroötvözött, normalizáló hőmérsékletvezetéssel gyártandó acélcsalád korszerűsítése a Dunaferr Zrt.-nél. 2006. 09.15. Kézirat Dr. Horváth Ákos, Kovács Mihály, dr Sebő Sándor, Szélig Árpád: Korszerű növelt folyáshatárú, finomszemcsés mikroötvözött acé lok továbbfejlesztése a Dunaferr Rt.-nél. 2004. 09.15. Kézirat. Dr. Horváth Ákos, dr. Szabó Zoltán: Hogyan tud megfelelni a Dunaferr Rt. a következő évtized feldolgozói követelményeinek – Dunaferr Műszaki Gazdasági Közlemények 2004/1. Sebő Sándor, Bánhegyesi Attila, Mészáros Imre: A melegen hengerelt acélszalag tulajdonságainak javítása a szalaghűtő-rendszer optima lizálásával – Dunaferr Műszaki Gazdasági Közlemények – 2004/1. Lőrinczi József, Szabados Ottó, Zsámbok Dénes, Verő Balázs, Dobránszky János, Hirka József: Kísérleti gyártás DP- és TRIPacélok hazai bevezetésére – Dunaferr Műszaki Gazdasági Közlemények 2004/4. Dr. Horváth Ákos, Kovács Mihály, dr Sebő Sándor, Szélig Árpád, Kopasz László, Török Péter, dr Verő Balázs, Hirka József: A duális fázisú és TRIP-acélok nagyüzemi kísérleteinek jelenlegi állása – Dunaferr Műszaki Gazdasági Közlemények 2004/4. Dr. Horváth Ákos, Kovács Mihály, dr. Sebő Sándor PhD, szélig Árpád: A Dunaferr Rt. jelenlegi termékválasztéka és tervezett fejlesztései a feldolgozóipar számára – előadás gyűjtemény – VIII. Acélfeldolgozási és acélépítészeti konferencia 2005. május 5-6. Dunaújváros. Hardy Mohrbacher: A nióbiummal mikroötvözött acélok alkalmazása gépjármű-karosszériákban – BKL. Kohászat 139. évf. 2006/2. Horváth Ákos: A termékválaszték várható változásai – Dunaferr Műszaki Gazdasági Közlemények 2006/3. Hardy Mohrbacher: Melegen hengerelt, mikroötvözött, növelt folyás határú acélok gépkocsikba és kamionokban való alkalmazáshoz – ISD Dunaferr Műszaki Gazdasági Közlemények 2009/2. Verő B.: A fizikai és matematikai szimuláció helye és szerepe a műszaki anyagtudományban – BKL Kohászat 145. évf. 2012/1. szám. Bereczki P.- Verő B.- Józsa R.- Portász A.- Fehér J.- Virág J.: Meleghengerlés közben lejátszódó (a melegen hengerelt szalag tulajdonságait befolyásoló) folyamatok kutatása Gleeble 3800 szi mulátor alkalmazásával. Előkészületek a HSMM szoftverhez való csatlakozáshoz.- BKL Kohászat 145. évf. 2012/1. szám. Török Tamás, Dénes Éva, Fajger János: Fejlesztések a folyamatos tűzi mártó szalaghorganyzásban – BKL Kohászat 145. évf. 2012/3. szám. Lukács János: Módszer fáradásos repedésterjesztésre érvényes tervezési görbék meghatározására és annak alkalmazása nagyszilárdságú acélokhoz – bKL Kohászat 145. évf. 2012/3. szám. Prof Dr Tisza Miklós: Lemezanyagok fejlesztési irányzatai különös tekintettel az autóipari felhasználásra – konferencia kiadvány, XIV. Képékenyalakító Konferencia Miskolc 2012. Danyi József: A képlékenyalakítás oktatás a járműgyártás tükrében – konferencia kiadvány, XIV. Képlékenyalakító Konferencia Miskolc 2012. Varga Ottó, Konrad Krimpelstaetter: növelt hatékonyságú hengerkenés az energiafogyasztás csökkentése és a termékválaszték bővítése céljából – BKL Kohászat 146. évf. 2013/2. szám. Verő Balázs: Az ultrafinom szövetszerkezet kialakításának lehetséges útjai és ezek kapcsolatrendszere – BKL Kohászat 146. évf. 2013/3. szám. ULSAB Consoctum : Technical Transfer Dispatch, ULSAB - AVC Body Structure Materials 2001.
73
Hári László *
A reve képződésének és morfológiájának vizsgálata A Dunaújvárosi Főiskola Anyagtudományi Tanszékén számos izotermás izzítási kísérletet végetek ötvözetlen lemezmintákon a reveképződés törvényszerűségeinek tanulmányozására. A kapott adatok összefüggésbe hozhatók vastagságával, a reveterheléssel és a reve porozitásával. A reve keresztmetszetéről fémmikroszkópos és elekronmikroszkópos felvételek készültek. Ennek alapján kinetikai és morfológiai mutatókat lehetett meghatározni.
1. Bevezetés A Dunaújvárosi Főiskolán végzett laboratóriumi izoterm vizsgálatokkal acéllemez mintákon több kísérleti beállí tást valósítottunk meg, melynek hőmérséklet-idő adatait összefüggésre lehetett hozni a reve képződésével és annak kinetikai állandóival. A reverétegről készült metszete ket fémmikroszkóppal, illetve scanning mikroszkóppal vizsgáltuk és morfológiai megállapításokra is lehetőség adódott. A kísérletsorozat abba végső tervbe illeszkedik, hogy meghatározhassuk a reveképződési viszonyoknak a pácolhatóságra kifejtett hatását.
Several laboratory isothermal heating tests series were made in Dunaujvaros College with unalloyed steel samples. These temperature-time data could be associated with the formation of steel scale. Activation energy and other kinetics parameters were calculated. After sample preparation of the scale layer sections a number of morphological findings were have made with a metal microscope and scanning microscope. It was concluded the scale section can be characterized by a number of longitudinal and transversal cracks and pores.
jellemző, mely már igen kis sebességű, viszont hosszú ide ig, 24-48 óráig tart. A csévélés utáni viszonyokra jellemző az egyenetlen hűlésből adódó inhomogenitás, mely a külső tekercsrészek gyors, és a belső részek lassúbb hűléséből faka dó vastagabb reverétegeket okoz. A primer reve átlagos mennyisége 0,5-1%. Ez látszólag a nagy vastagságából adódik. Ezzel összehasonlítva a 10-20 μm vastag tercier reve az előbbinél csak alig kisebb fajlagos mennyiségű. Ez a kérdés úgy lesz érthető, ha figyelembe vesszük, hogy a reveveszteségre utaló értékadó mutató nem a revevastagság, hanem annak a lemezvastagsághoz viszo nyított aránya.
2. A reveképződés technológiai területei
3. Fémek felületi oxidképződésének általános törvényszerűségei
A reveképződés klasszikus területe a meleghengermű. Az itt lejátszódó valamennyi reakcióra jellemző, hogy izoterm vagy non-izoterm viszonyok között, mozgó atmoszférá ban, a környező levegő vagy a tolókemence füstgázainak közvetítésével megy végbe. A képződési folyamat során változó két operatív paraméter a hőmérséklet és az idő. A legnagyobb vasveszteséget okozó technológiai terü let a tolókemence, de képződik reve az előnyújtás alatt valamint a készsoron is. A fenti folyamatok során képződő reve a primer, szekunder és tercier jelzőket kapja. Vizsgá lódásunk szempontjából a tercier reve a lényeges, mivel ez kerül a termékre és általában ez kerül pácolásra is. A tercier reve jellemző vastagsága 10-15 μm, mely a többiekkel szemben a legvékonyabb. Régebben ez gyakran a lemezzel együtt került eladásra, újabban (a hideghengerlésre szánt acéloknál pedig mindig) vegyi eltávolításra kerül. A tercier reve képződése egy időben változó hőmérsékletű, mintegy 1000-600 °C-os intervallumban végbe, melynek ideje 10-20 másodperc. A készsori reveképződés a kifutó görgősoron folytatódik és addig tart, amíg a hűtőpadon kapott drasztikus hűtés során hőmérséklete 500-700 °C-ra nem esik, mely nagyságrendekkel csökkenti az oxidációs sebességét. Ilyen körülmények között, olyan vékony reveréteg képződik, amit célszerűbb inkább oxidfilmnek nevezni. A csévélés utáni reveképződési körülményekre a 600-tól 20 °C ig tartó hűlés, azaz szintén non-izoterm viszonyok közötti oxidképződés a
3.1. A fajtérfogat jelentősége Közismert, hogy a fémeknek nemfémes elemekkel, elsősor ban is oxigénnel való reakciója általában szilárd reakcióter méket ad, mely a fém és a környezet közé helyezkedve van jelen, amivel az érintkezés a két fázis között megszakad. Ez a tény megnehezíti a reakció folytatódását. Jellemzője az oxidképződésnek, hogy fajtérfogat növekedéssel jár. Ha megvizsgáljuk a Me → = (1/x)MexOy általános reak cióban fellépő fajtérfogatváltozást, akkor abból kell kiindul ni, hogy „m” atomtömegű és „s” sűrűségű fémből „1/x” mol „M” moltömegű és „S” sűrűségű vegyület keletkezik. Ebben az esetben a reakciótermék fajtérfogatának és a kiinduló fém fajtérfogatának az aránya: a = x*(M/S)/(m/s). Az „a” számértéke döntő jelentőségű abból a szempontból, hogy a keletkező oxid, elfér-e a kiinduló fém helyén [1]. Ha a < 1, akkor a fémvegyület fajtérfogata kisebb, mint az alapfémé, ezért a borítás nem teljes. Ez a helyzet pl. a magnézium esetében. Ha a = 1, akkor a fémvegyület tökéletesen borítja a fémet, jól védő oxidréteg keletkezik. Ilyen példával talál kozhatunk az alumínium, cink és nikkel oxidációja esetén. Ha a > 1, akkor a fajtérfogat nagyobb, mint az alapfémé, és nem fér el a keletkezés helyén. Ebben az esetben, ha kellő vastagságúra hízott a vegyületréteg, az lereped, lepat togzik a mátrixról. Ez az eset a vasnál is, mely nem tud jól tapadó oxidréteget kialakítani, mint az alumínium [1].
* Dr. Hári László, Dunaújvárosi Főiskola, Anyagtudományi Tanszék
74
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
A vas és oxidjai esetében az ,,a” faktor értékének meghatározása az alábbi: Alapfém: Fe m = 56 g/mol, s = 7,85 g/cm3 Oxid: FeO M = 72 g/mol S = 5,88 g/cm3 x = 1 mol FeO/molFe Oxid: Fe3O4 M = 232 g/mol, S = 5,14 g/cm3 x = 0,333 molFe3O4/molFe Eredmények: Wüstit esetében: a = 1,0*(72/5,88)/(56/7,85) = 1,72 Magnetit esetében: a = 0,333*(232/5,14)/(56/7,85) = 2,12 A vas és a rajta közvetlenül tapadó oxidok fajtérfogati aránya láthatóan jóval nagyobb, mint 1, tehát a reakció termékek képződés alatti leválása törvényszerű. A fenti jelenség az oxidációval szembeni ellenállás szempontjából káros, mivel megnehezíti egy tömör oxidréteg kialakulását, ugyanakkor ugyanez a laza anyagszerkezeti tulajdonság hasznos lesz, amikor pácoláskor az oxidrétegben való könnyebb diffúziót kell elősegíteni. 3.2 A reveréteg kialakulásának kinetikája Az acéllemez és az acéltermékek revésítésének leírásával számos szakcikk foglakozik. [2], [3], [4]. A szakirodalom a vas oxidációját – kinetikai szempontból – két részre bontja: – első, azaz kezdeti szakaszra, melyre a lineáris viselke dés a jellemző és amelyet a – második, a parabolikus törvényszerűségeknek engedel meskedő, ionkomponensek diffúziójával jellemezhető szakasz követ. A kezdeti szakasz az alábbi folyamatokkal jellemezhető: – a gázfázisban levő oxigén kemiszorpciója a szubsztrá tumon, – finom mozaikkristályos szerkezet kialakulása – oxidkristályok növekedése – a második vegyületfázis megjelenése. 570 °C alatti oxidáció esetén a meghatározó folyamat az Fe3O4 kristályok növekedése. Pl. 350-500 °C között Fe3O4-csíra képződik, mely később a parabolikus törvény szerűség szerint növekszik. 570 °C felett gyorsan FeO kép ződik, melyben nagy szerepet játszanak a vakanciák. Ezen hőmérséklet felett 3 rétegű oxid képződik, mely belülről kifelé FeO (Wüstit), Fe3O4 (magnetit) és Fe2O3 (hematit) részekből áll. Az elmélet szerint a vas/wüstit fázishatárról vasionok és elektronok diffundálnak a wüstit/magnetit fázishatár felé. Ennek reakciója Fe = Fe2+ + 2e–. A vasionok diffúziójával vakanciák és elektronlyukak maradnak vissza. A magnetithez érkező vasion reakcióba lép a magnetittel és wüstit keletkezik a Fe2+ + 2e– + Fe3O4 = 4FeO reakció szerint. A magnetit rétegen szintén folyik a két- és háromvegyértékű vasionok diffúziója, valamint elektronok migrációja a magnetit/hematit fázishatárra. Ezek reakciója révén keletkezik a magnetit a Fen+ + ne– + 4Fe2O3 = 3Fe3O4 reakció során, ahol n értéke 2 vagy 3 lehet. A hematit képződése az oxid/gázfázis határfelületén megy végbe, abban az esetben, ha a kationok elég moz gékonyak a hematitrétegben. Ennek reakciója a 2Fe3+ + 6e– +3O2 = Fe2O3 egyenlettel jellemezhető, ahol az O2 az O2- alakban kemiszorbeálódott oxigénnel tart egyensúlyt az O2 + 4e– = 2O2– reakció szerint. A hematit képződése a magnetit/hematit fázishatáron is elképzelhető, ahol a 2Fe3+ + 3O2– = Fe2O3 reakciót feltételezik. Az FeO és Fe3O4 rétegek növekedésének sebességét a kationok kifelé tartó diffúziója határozza meg, míg a Fe2O3
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
1. ábra: A reveréteg kialakulásának mechanizmusa és fontosabb egyenletei [2] réteg növekedésének meghatározó lépése még vitatott. Egyesek szerint az Fe3O4/Fe2O3 fázishatáron az anionok befelé mutató irányú diffúziója a meghatározó, mások sze rint a kationok kifelé mutató diffúziója a döntő. A vázolt folyamatokat az 1. ábra foglalja össze.
4. A reveréteg növekedési törvényszerűségeinek laboratóriumi vizsgálata 2013 júliusában végeztük a Dunaújvárosi Főiskola hőke zelő laboratóriumában azokat a lemezizzítási kísérleteket, melynek célja reveképződés általános jelenségeinek a vizsgálata, köztük a kinetikai állandóknak a meghatározása volt. Ez okból kifolyólag izotermás, előre beállított hőmér sékletű és idejű kísérletsorozatot végeztünk. Felhasznált eszközök: laboratóriumi programozható izzítókemencék (1100 °C-ig), elektronikus mérleg (0,1 mg pontossággal), időmérő eszköz, scanning elektronmikro szkóp, fénymikroszkóp. Minták: A felhasznált mintákat az ISD Dunaferr Zrt. hideghengerműve bocsátotta a Főiskola rendelkezésre egy párhuzamosan futó pácolási projekt keretében. A minták mérete 2,5 x 40 x 70 mm volt, minősége pedig ötvözetlen lágyacél, ami egyezett a gyár fő termékét kitevő horga nyozható acélokéval. Kísérleti terv: a terv 3 x 6 minta izotermás, normál nyomáson és normál levegőn végzett izzítását foglalta magába. Mindegyik hőmérsékleten 30, 60; 90; 120; 150 és 180 perc értékre választottuk a hőntartási időt.
75
A hőntartás letelte után a lemezmintákat fogóval a kemence mellé helyezett téglákra raktuk ahol kb. 5 perc alatt lehűltek kb. 100 °C-ra, és további 5-10 perc után már alkalmasak voltak a tömegmérésre. 4.1. A revevastagság mérése A minták lehűlésüket követően Buehler SimplMet® 1000 típusú melegbeágyazó gép segítségével kerültek gyantás beágyazásra, majd csiszolás után a rmikroszkópos vizs gálat következett, melyet a Zeiss Observer Z1m fény mikroszkóppal lett elvégezve. A műszer 25x – 1000x-es nagyításra képes. A vizsgálatok alatt nem lehetett egységes nagyítást használni, hiszen a legvékonyabb reveréteg 10 µm, a legvastagabb pedig 180 µm volt. Az átlagos reveréteg vastagságot kb. 20 mérés átlagából számítottuk ki, mely részadatok közötti szórás kicsi volt. Ez egyenletes vastagságra és revenövekedési viszonyokra utal. Fémmikroszkópos vizsgálatokkal sikerült kimutatni a reveréteg hármas szerkezetét, mely egyezik a szakirodalmi adatokkal. Jellemző volt vizsgálataink eredményére, hogy a hematitfázist csak ritkán sikerült láthatóvá tenni. A szak irodalom utal rá, hogy a háromrétegű reveszerkezet egyes rétegeinek aránya elsősorban a keletkezés hőmérsékletétől függ. Megállapították, hogy a külső hematitréteg csak nagy hőmérsékleten alakul ki, és ez is vékony rétegben. A hematit–magnetit–wüstit arány 800-1100 °C keletkezési intervallumban kb. 2:3:95. Mintegy 700 °C foktól lefelé a magnetit aránya nő, és a wüstit képződése 570 °C alatt megszűnik. [3]. Az átlagos viszonyokat a 2. ábra mutatja.
Az (1) modell gyakorlatilag a lineáris és a parabolikus revenövekedési modell ötvözete. Az előbbiben az x a t-vel, az utóbbiban t0,5-nel arányos. A (2) képlet a sebességi állandó hőmérsékletfüggését írja le az aktiválási energia segítségével. Az (1) és (2) egyenleteket egymásba helyet tesítve adódnak a következő alakok. x2 = k*tn = A*exp(-Ea/RT)*tn (3) ln(x2) = ln(A) –Ea/RT + n*ln(t) (4) Ha elvégezzük az ln(x2) = Y, ln(A) = a0, 1/T = X1, -Ea/R = a1, n = a2 és ln(t) = X2 transzformációkat, akkor a követke ző kétváltozós lineáris egyenletet kapjuk. Y = a0 + a1*X1 + a2*X2 (5) A mérések adataiból regressziószámítással meghatározha tók az ”ai” együtthatók és ezekből a kinetikai állandók. A regressziószámítás output szolgáltatásaiból vett alábbi ai értékek a következő kinetikai adatok kiszámítását teszik lehetővé: A = exp(a0) = exp(21,53) = 2,24*109 (µm)2 (6) Ea = -8,314*(a1) = -8,314* (-21 000) = 174 660 J/mol(7) n = a2 = 1,38. (8) A revevastagság számítására felhasználható képlet alakja: x2 = k*t1,38, (9) ahol x = revevastagság, µm; t = idő, perc. A k sebességi állandó a hőmérséklet (T) függvényében az Arrhenius képletből határozható meg a k = 2,24*109*exp(174 660/RT) összefüggés segítségével. A képletben sze replő n kitevő értéke arra utal, hogy a reveréteg kiala kulásának kinetikájában – a választott hőmérsékleti és időparaméterek között – a diffúzió és a kémiai reakció hozzávetőleg azonos szerephez jut. A (2) képletbe visszahelyettesítve azt találjuk, hogy a sebességi állandó értéke 700 °C-on: 0,94; 800 °C-on: 7,04 és 900 °C-on: 37 (µm/perc). A számított kinetikai adatok segítségével 600-900 °C között izotermás esetben meghatározható a reveréteg vas tagsága. A hőmérséklet hatására jellemző, hogy +10 °C változás a reveréteg vastagságát 1,23-szorosára, +100 °C változás pedig 7-szeresére növeli. A mért és a számított revevastagsági adatok összehasonlítása jó egyezést mutat a 3. ábra szerint.
2. ábra: 800 °C, 1,5 óra alatt nyert 25 µm vastag reveréteg, N =100x
4.2 A revevastagsági kísérleti adatok kinetikai kiértékelése Az összetartozó hőmérséklet, idő, valamint revevastagsági adatbázis felállítása lehetőséget ad a revevastagságnak a hőmérséklet és az idő függvényében való becslésére. Az oxidnövekedési kinetikai modellek között válogatva egy könnyen kezelhető, a diffúziós modellekhez közel eső modelltípust választottunk, mely a revevastagságot (x) az (1) x2 = k*tn és k = A*exp( Ea/RT) (2) képletekkel közelíti, ahol k a sebességi állandó, t az idő, n tapasztalati kitevő és Ea az aktiválási energia.
76
3. ábra. A mért (szimbólumok) és a számított (vonalak) revevastagsági adatok egyezése 4.3 A felületi reveterhelés A mintákon mért lemezvastagsági mérések kiegészítése képpen előzetes tömegméréssel meghatároztuk a felület egységre eső felületi reveterhelést is, mely szoros össze
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
5. Reveszerkezeti vizsgálatok 5.1. A reve porozitásának vizsgálata A reveterhelést (R) a revevastagság (v) és a revesűrűség (ρ) függvényében megadó egyszerű képlet alakja R = v*ρ, (13)
4. ábra. A szekunder reve nagy része látványos körülmények között távozik az előlemezről [6] függésben van a revevastagsággal. A meghatározására irányuló tömegmérésnél fokozott figyelmet kell fordítani a mintákról való intenzív revelepattogzásra, illetve ennek elkerülésére. Ennek az egyébként üzemi viszonyok között is fellépő jelenség kiváltásában, meglátásaink szerint, fontos szerepe van az izzítás hőmérsékletének és a hűlési sebességnek. A 4. ábra üzemi viszonyok közötti intenzív reveleválást mutat. [6] A fajlagos reveterhelés értékére ható kinetikai kiér tékelés egyébként hasonló módon végezhető el, mint a revevastagsági adatoké. Az 5. ábrán bemutatott felületi reveterhelés jól kivehetően az idő és a hőmérséklet függvé nye, ennek ellenére a hőmérsékleti függésének egyértelmű meghatározásához még további tisztázó kísérletek szük ségesek. A reveterhelés (R) becslésére való tapasztalati képletet a revevastagságéhoz hasonló alakja: R2 = k*tn = Aexp(-Ea/RT)*tn (10) Ln(R2) = lnA –Ea/RT + n*ln(t) (11) Az egyenlet együtthatóit (lnA; Ea és n) ugyanazon adat állományból határoztuk meg, mint amit a revevastagság becsléséhez is felhasználtunk. A regressziószámítással kapott együtthatókat a logaritmizált egyenletbe visszahe lyettesítve az lnR = 7,388 – 13 109/T + 1,465*ln(t) (12) tapasztalati egyenletet kapjuk, ahol R a reveterhelés (mg/ cm2), T a K-ben mért hőmérséklet, t az idő (perc). A vál tozók közötti kapcsolat szorosságát jellemző r = 0,989. Az eredeti mérési pontokat az 5. ábra mutatja.
melyből a mért R ismeretében „v” meghatározható. A mérési adatokból a (13) szerint számolt, valamint a mik roszkóppal mért revevastagsági adatok jelentős eltérést mutatnak. Mivel a direkt mérési adatok szerinti vastagság értéke átlagosan kétszerese a számított vastagsági adatok nak, fel kell tételeznünk, hogy revesűrűség értéke nem vehető azonosnak az ún. elméleti sűrűséggel (ρ0), hanem egy porozitástól (p) függő ρ = ρ0*(1-p) értéket vesz fel. Ebből kiindulva, valamint a számított és porozitással korrigált számított revevastagság egyezését feltételezve, meghatározható az adott esetre vonatkozó porozitási érték. Ennek értéke nem igazolható a klasszikus porozitás méré sekkel, hanem egy olyan elméleti mutató, mely mikró- és makrórepedésekből, pórusokból, valamint rácshibákból adódik össze. Az elvégzett számítások azt mutatják, hogy a fenti módon meghatározott porozitás jól értelmezhető, viszonylag nagy értékű és jellegzetes változást mutat az idővel és a hőmérséklettel. Ezt mutatja az 6. ábra, mely alapján megállapítható, hogy az idő és a hőmérséklet növekedésével a reve porozitása nő, a megadott idő és hőmérsékleti értékek között.
6. ábra: A reve számított porozitásának alakulása az idő és a hőmérséklet függvényében Joggal tételezhető fel, hogy a reve porozitása jelentősen kihat a revetapadási jelenségre és ezzel a lemezek pácol hatóságára, ezért az ide vonatkozó kutatásokat tovább kell folytatni. Az idő és hőmérsékleti faktorokon kívül jelentős lehet a lemez vegyi összetételének hatása is. Az olvadási jelenségek további tisztázásra váró kérdéseket vetnek fel.
5. ábra: A fajlagos reveterhelési értékek az idő és a hőmérséklet függvényében
5.2 Elektronmikroszkópos vizsgálatok A korszerű elektronmikroszkópos vizsgálatok nemcsak a nagyobb nagyítással és felbontóképességgel segítik a metallográfiai munkákat, hanem különböző opciókban többféle kémiai elemzést is lehetővé tesznek, amivel segí tenek a folyamatok jobb megértésében. A reveszerkezeti vizsgálatokra az elektronmikroszkóp igen hatékonyan használható. A tanszéken készült felvételek közül a 7. ábrán közölt felvétel a reve környezetének képét mutatja 3600x-os nagyításban. A kép bal oldalán a gyanta, jobbol dalán az acélmátrix ferritszemcséi láthatóak, erősen feloxi dálódott állapotban.
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
77
Az elektronmikroszkóp lehetővé teszi a revefázis olyan morfológiai jellemzőinek feltárását is, melyre a szokásos fémmikroszkópos technika már nem ad lehetőséget. Ezzel kapcsolatban fontos morfológiai jellemző a reveréteg met szetében megfigyelhető hossz- és keresztirányú repedések valamint pórusok megjelenésének bizonyítása. A reveréteg és a mátrix között általában gyantával kitöltött rés van, melynek szélessége kb. 1 µm. A 7. ábra két pontja között lehetőség van kiválasztott elemek koncentrációjának a fel vételére is. Mivel ötvözetlen acélról van szó, jelen esetben az alapfém vasra és a revealkotó oxigénre határoztuk meg a koncentráció-eloszlást. Ennek felvétele az 8. ábrán lát ható. Megfigyelhető, hogy a vastartalom a felület felé, az oxigéntartalom pedig befelé csökken. Az oxigéneloszlás két minimumértéket mutat, mely megfelel a reve két szakadási helyének. A szekunder elekt ronképen kijelölhető egy olyan terület, ahol a vizsgálat szempontjából fontos elemekről térképfelvétel készíthe tő. Ezt mutatja az 8. ábra. A legfontosabb információkat
7. ábra: Reve környezetének szekunder elektronképe
8. ábra: Revekeresztmetszeti lineáris koncentrációeloszlás (Fe, O, Mn, C)
9. ábra. A C-, Fe- és az O- elemek eloszlási térképe a reveréteg környezetében
78
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
jelen esetben kétdimenziós elemeloszlási térkép szolgál tatja, melyen jobban értékelhető formában látszanak a reveszakadások. A 9. ábra baloldali képén a C-tartalom jellemző elosz lása látható, melynek baloldali része a gyanta C-tartalmát mutatja, ugyanakkor az acél C-tartalma elhanyagolható. A középső képen megfigyelhető, hogy a vas koncentrációja logikusan a gyantában zérus, a revében jól értékelhető és az alapfémben a legnagyobb. A reve vastagsága, szerkezete és a benne levő szakadások legjobban az oxigén elosz lási térképén tűnnek ki. Jelen esetben jól látható, hogy a revében több függőleges és vízszintes repedés van.
Összefoglaló A reveképződés hagyományos felfogásban vasveszteséget jelent. Ezt a hagyományos felfogást több okból is már módosítani kell. Egyrészt a vas a gyártóműben marad és reciklálása megoldott, noha ez többletenergia felhaszná lást okoz. Másrészt – az egyre meghatározóbb minőség biztosítási szempontokból – a reveképződés minőségi és vevőoldali hatásai egyre nagyobb hangsúlyt kapnak. A ter cier reve képződésének és morfológiai jellegzetességeinek tanulmányozása a jövőben egyre fontosabb szerepet kap a meleghengerlési és pácolási folyamatok jobb megértésé ben és megtervezésében.
Felhasznált irodalom [1] Verő J.: Fémtan. Tankönyvkiadó, Budapest, 1973 [2] Bae-Kyun Kim: High Temperature Oxidation of Low Carbon Steel. McGill University, Montreal, Canada. June, 2003. [3] Sun, Weihua: A study on the characteritics of oxide cscale in hot rolling of steel. PhD Thesis. School of Mechanical, Materials and Mechatronic Engineering. University of Wollongong, 2005. [4] D. Poirier, D. Grandmaison, E. W. et al: High Temperature Oxidation of Steel in an Oxygen-enriched Low NO Furnace X Environment. IFRF Combustion Journal Article Number 200602, September 2006 ISSN 1562-479X [5] ISD-DUNAFERR ZRT. Meleghengerműi fotók, 2013.
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
79
Varga Tibor *
Hengerprofilmérő kifejlesztése az ISD Dunaferr Meleghengerműben A Meleghengerműben igény jelentkezett egy hordozható, hengerre felfektethető, egy vonalon mérő hengerprofilmérő műszerre. Az eddig használt berendezés meghibásodott, javíthatatlanná vált, és a gyártója pedig már nem fellelhető, hasonló kialakítású műszert pedig jelenleg nem található a piacon. A cikk bemutatja a fejlesztés folyamatát, felvázolva a nehézségeket és a műszerfejlesztés elért eredményeit.
Bevezetés A Meleghengerműben igény jelentkezett egy hordozható, hengerre felfektethető, egy vonalon mérő hengerprofilmérőműszerre. Az eddig használt berendezés meghibásodott, javíthatatlanná vált, és a gyártója pedig már nem fellelhető, hasonló kialakítású műszert pedig jelenleg nem található a piacon. 2011 júniusában Illés Péter, a Meleghengermű tech nológiai osztályvezetője fordult az Folyamatirányítási Egységhez (FME), hogy a korábban használt, de már tönk rement hengerprofilmérő pótlására, készítsünk el számukra egy hasonló mérési módra képes (felületi profilmérés), nagy pontosságú, korszerű műszert. Első lépésben megpróbáltunk a régi műszer gyártójától információkat beszerezni, ez azonban egy angliai egye temi fejlesztő közösség volt, amely időközben megszűnt. Ezután a piacon próbálkoztunk, azonban ilyen mérési módú hengerprofilmérőt nem találtunk, minden gyártó átmérőprofilmérőt forgalmaz. Az átmérőprofilmérő közel azonos átmérőjű hengerek mérésére fejlesztették ki, a Meleghengermű hengereinek mérése e szempontból nem ideális, a mérések reprodukálása rendkívül bizonytalan. (1. ábra) Mivel felületi profilmérőt nem tudtunk beszerezni, elkezdtük a műszer fejlesztését. A műszer kialakítása nagy mértékben függ a mérni kívánt hengerektől. A hossz mére tét a hengerekre szerelt csapágyak elhelyezkedése maxi malizálja, a kitámasztók elhelyezkedését a mérni kívánt Felületi profil
At the Hot Rolling Mill a requirement for a portable roll profile measuring equipment emerged that laid on the roll measures the its profile on a single line. The equipment used up to now broke down and is unrepairable, its manufacturer being irretraceable and an instrument with such design can not be found in the market. The article presents the process of development showing the difficulties and the reached results of instrument development.
hengerek átmérője befolyásolja, és még sok egyéb felté telnek kellett megfelelni. Illés Péter vezetésével Kemeléné Halasi Mónika és Farkas László fogalmazták meg a hengerprofilmérő szükséges paramétereit és a műszerrel szemben támasztott főbb követelményeket. A profilmérőműszernek képesnek kell lennie az 1. táblázat szerinti hengerpalástok mérésére. 1. táblázat: A mérendő hengerpalástok Mérendő alkatrész
Maximális átmérő [mm] Minimális átmérő [mm]
Előnyújtó munkahenger
1200
1020
Készsori I-V. támhenger
1300
1145
Készsori VI. támhenger
1500
1385
Készsori munkahenger
670
600
Felső behúzógörgő
917
865
Alsó behúzógörgő
540
502
A kialakításához 2. táblázat szerinti specifikációban állapodtunk meg. 2. táblázat: Műszerspecifikáció A műszer maximális szélessége
1850 mm
Maximális mérési hossz
1600 mm
Mérési sűrűség
5 mm
A műszer mérőtapintójának pontossága
±6.5 µm
Fejlesztés
Átmérőprofil
A hengerprofilmérő legfontosabb, meghatározó eleme a mérést végző szenzor, ennek kiválasztása elég hosszú időt vett igénybe. A tervezés első körében érintésmentes mérést szerettünk volna kialakítani, ezért a választásunk egy 5 mm-es mérési tartományú, háromszögeléses elven mérő, OMRON ZS-HLDS5T lézeres távmérőmodulra esett. A Hideghengerműben azonban igen rossz tapasztalatokat szereztünk a hasonló lézeres modulok lemezvastagságmérésénél nyújtott pontosságával, főleg a mért felületre
1. ábra: Felületi és átmérőprofilmérő elvi sémája * Varga Tibor szakértő, Folyamatirányítási Egység, ISD Dunaferr Zrt.
80
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
2. ábra: A műszer felépítése való érzékenységével kapcsolatban, ezért ezt a tervet elvetettük. Végül a választásunk a Solartron cég DJR/10/P típusú, pneumatikus kitolású digitális tapintójára esett. Ez a tapintó pneumatikusan vezérelhető, lehetővé téve akár letöréses hengerek mérését is, a mérési tartománya 10 mm, a pontossága 5 µm, ami megfelelt a Meleghengermű által támasztott igényeknek. A műszer tervezésénél fontos szempont volt a hor dozhatóság, a hosszú idejű rendelkezésre állást biztosító akkumulátoros táplálás, a műszer kezelhetősége, a mérési adatok hosszúidejű visszatekinthetősége és a kezelő szá mítógép hordozhatósága. A Bluetooth rádiós kapcsolat az alapműszerrel, jelentősen megkönnyíti a mérést végző kezelő munkáját. Fontos szempontként tekintettünk a kezelőszámítógép android tableten való megvalósítására. Ez lehetővé teszi nagy tudású hordozható számítógép olcsó kialakítását, és mivel nem egy célszámítógép, meghibáso dás esetén könnyen cserélhető. A profilmérő főbb tervei és anyagigény listája 2012 szeptemberére elkészült. 2013-ra megszületett az engedély a műszer kivitelezésére, és kezdtek beérkezni az anya gok a fejlesztéshez. A műszerhez nagyszámú alkatrészre, anyagra volt szükség, melyek beszerzése igen sok munkát igényelt. Ebben nagy segítségünkre volt Török László fejlesztő mérnök, aki például még az amerikai katonai engedélyhez kötött miniatűr pneumatikus pumpa beszere
zését is sikeresen elvégezte. A 2. ábrán látható a műszer vázlatos képe. A fenti ábrán látható a műszer vázlatos képe, a bal oldali, és az elülső oldallemez eltávolítása után. A két szé lén, láthatóak a lecsukható szállító fogantyúk. A műszer vízszintes súlypontjában látható a cserélhető akkumulá tormodul, a Ki- / Bekapcsoló gomb mellet. Az ELZ-40 lineáris modul jobb szélén, a mérési véghelyzetben, látható a pozícionáló kocsi, a mérőszondával. A műszer mérési pontosságát elsősorban a DJR/10/P mérőtapintó határozza meg, azonban nagyon fontos a megfelelő a tapintót mozgató lineáris modul kiválasztása. Esetünkben is kompromisszumot kellett kötni, mivel a könnyebb, kisebb holtterű modul behajlási jellemzői nem tették lehetővé a stabilan pontos mérést. Ezért a nehezebb, de nagyobb stabilitású ELZ-40-es lineáris modul alkalma zása mellet döntöttünk, és ennek a behajlását is korrigáltuk a fix kitámasztók elhelyezésével, valamint a korrekciós görbék alkalmazásával. Az üzem nagy hangsúlyt fektetett a műszer hordozha tóságára, ami a viszonylagosan alacsony súlyon kívül, a hálózati tápfeszültségtől való függetlenséget is megköve telte, több órás működés mellett. A műszerhez tartozik 2 darab, cserélhető 24 V-10 Ah Líthium akkumulátormodul, amelyek egyenként kb. 10 órás mérési időt is lehetővé tesznek. Mivel egy mérés ideje kevesebb, mint egy perc,
3. ábra: A kifejlesztett műszer
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
81
4. ábra: Korrekciós görbe takarékos üzemben kb. 500 mérésre is elég egy akku! Az akkumulátormodul teljes töltési ideje kb. 4 óra, amelyhez két akkumulátortöltő áll rendelkezésre. Szükség esetén, amennyiben a mérési környezet azt lehetővé teszi, az egyik 3 m-es kábelű akkutöltővel 230 V-os hálózatról is üzemel tethető a berendezés (3. ábra). A mérőegység teljes hossza 1850 mm, az aktív mérési út maximális hossza 1595 mm. A műszer súlya 20.7 kg, az akkumulátor modulé 5 kg. A műszer a mérendő hengeren való stabil elhelyezéséről 2 fix, és 2 beállítható kitámasztó gondoskodik. A fix kitámasztók a műszer középvonalától 600-600 mm-re vannak, a mérőtapogató útvonalától 4 mm-re, így biztosítva minden esetben a 6 mm-es mérési tartomány maximális kihasználhatóságát bármely átmérőjű hengernél. A fix kitámasztó ilyen elhelyezése biztosítja, hogy a műszer súlypontja minden esetben a kitámasztók közé essen. A beállítható kitámasztó, egy excentrikus kialakítású korong, gumigyűrűs csúszásmentesítéssel, és csavaros rögzítéssel. Ez a megoldás igen széles tarto
mányban képes gondoskodni a műszer stabil elhelyezé séről, még a csévélő berendezés kis átmérőjű alsó behúzó görgője is mérhető. A korongon lehetőség van a hengerát mérő jelzésekre, egyszerűsítve a beállítást.
A mérési elv A mérés kezdő és végpontját a „Mérési hossz”-ból számít juk az alábbi módon: kezdőpont = (1595 - mérési hossz) / 2 végpont = kezdőpont + mérési hossz A tablet a mérés folyamán valós pozíció és abszolút távolság adatot kap a műszertől. Ahhoz, hogy az így kapott adatsor egy pontos hengerprofil-diagrammá álljon össze, több transzformációt is el kell végeznünk. A korrigálás menete a következő. A műszer hossz irányban egy két ponton alátámasztott rúdnak felel
Yi’= ((Yi –KORRi) – (Y0 – KORR0)) – ((Yv-KORRv) – (Y0 – KORR0)) / v * i Ahol: Yi’ = Pillanatnyi korrigált, nullázott, billentett érték Yi = Pillanatnyi mért érték Y0 = A 0 pontban mért érték; Yv = A végpontban mért érték
KORR0 = A 0 ponthoz tartozó korrekció; KORRi= Az aktuális ponthoz tartozó korrekció v = Vég pozíció; i = Aktuális pozíció
5. ábra: A nullázás és a billentés megvalósítása
82
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
6. ábra: A felhasználói program képernyő képei meg. A rúd középvonalától 600–600 mm-re vannak az alátámasztások a rúd behajlásainak kiegyenlítésére, azonban ha nagyon pontosan akarunk mérni (±5 µm), egy korrekciós pontsorozat-görbét ki kell vonnunk a mért értékekből, hogy kiküszöböljük a behajlás és az egyéb mechanikai eltérések hatásait. A korrekciós gör bét szintén a tablet „Hengerprofilmérés” képernyőjével vehetjük föl, a „Korrekció” nyomógombbal. A rendszer 10 korrekciót ismer, ebből a 0 nem korrigál, az 1-9. korrekciós görbét valós mérés alapján vehetjük fel. Ter mészetesen a pontos korrekciós görbe felvételekor ren delkeznünk kell egy etalon felülettel, vagy egy 0 hibás cilindrikus hengerrel. Az etalonfelületen a műszer egy teljes mérési hosszúságú mérést végez 0 korrekcióval, Start / Stop nullázással. A mérés a kezdőpont = 0 µm és a végpont = 0 µm kor rigált értékek mellett történik, a 4. ábrán látható módon. A kezdőpont korrigált értékét 0 µm-re eltoljuk, és az így korrigáltan gyűjtött, eltolt értékeket a mérés végén konvertáljuk át oly módon, hogy a végpont korrigált értéke is 0 µm legyen. Az 5. ábra mutatja a nullázás és a billentés megvalósításának számítási módját. A program mm-enként tárolja a Yi’ értéket.
Felhasználói program A műszeren csak egy kétállású kapcsoló van, a műszer Ki-/Bekapcsolására, minden egyéb funkciót a Samsung GT-P3110 típusú 7”-os Android operációs rendszerű tableten futó program kezel. (6. ábra) A tableten a 7. ábrán látható indítóikonra kattintva elindul a „Hengerprofilmérőprogram”. Bejelentkezés után a Főmenübe lépünk, mely a prog ram funkcióinak indítási központja. Innen indíthatjuk el a „Mérés indítása” funkciót.
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
A „Mérés indítása” funkció kivá lasztásakor a tablet Bluetooth rádiós kapcsolattal összekapcsolódik a műszer rel. Amikor ez sikeresen megtörtént, a képernyőn megjelenik a „Mérésre kész” felirat. Ennél a funkciónál két féle mérést végezhetünk: henger-, és korrekciósgörbe-mérést. A tabletben, a törzs és mérési adatokat szabványos SQL adatbázisban tároljuk, a KEZELŐ, HENGER, KORREKCIO, MERES és 7. ábra: Az indítóikon DIAGRAM táblákban, jellemzően egy éves időtartamra visszamenőleg. A hengermérés elindítása előtt meg kell adnunk a mérendő henger azonosítóját, mely megadása után a tablet az SQL adatbázisból felhozza a henger törzsadatait, melye ket módosíthatunk, valamint az aktuális adatokkal ki is egészíthetünk. Az adatok a következők: • Hengerazonosító (7 számjegy, egyedi azonosító) • Henger megnevezés (nem módosítható) • Hengerhossz [xxxx mm] (nem módosítható) • Hengermérési hossz [xxxx mm] • Hengerátmérő [xxxx.xx mm] • Megjegyzés (40 betű nem kötelező) • Köszörült (fényes) vagy használt (check box) • Felső vagy alsó beépítés (check box) • Köszörű száma (x) • Korrekciós görbe (0 = nincs korrekció, 1-9 = kiválasz tott korrekciós görbe) A „Mér” nyomógomb indítja a mérési folyamatot, és amennyiben a műszer kapcsolat állapota „Mérésre kész”, érvényes hengerazonosítót adtunk meg, és a többi opcioná lis adat is érvényes. Ha bármilyen hibát észlel a megadott adatokban, hangjelzést ad a tablet, és a legalsó értesítési sorban kiírja a hiba okát. A tablet a feltételek teljesülésekor kiadja a műszernek a mérési utasítást a „Mérési hosszból”
83
8. ábra: Az elkészült műszer számított kezdő és végpozícióval. Fogadja a mért pozícióés nyers távolságadatokat, mely adatokat kijelzi a fehér hátterű Akt/Min/Max Érték és Pozíció mezőkben. A mérés végén a korrigált, nullázott és billentett hengerprofil-diag ramot kijelzi a tablet a képernyő alsó részén található diag ramon. A megjelenítés automatikus skálázással történik, az x tengelyen [mm], az y tengelyen [µm] mértékegységgel. A mérés végén elmenti a mérési adatokat, és a teljes henger profil diagramot az SQL adatbázis MERES és DIAGRAM tábláiba, majd elkészíti a HTML formátumú mérési jegy zőkönyvet. A korrekciósgörbe-mérés elindítása előtt elegendő a korrekciós görbe számát megadnunk, amely 1-9 kell legyen, a görbe azonosításához. Amennyiben szükséges, a meglévő görbét újra is mérhetjük. A „Korrekció” nyomógomb indítja a mérési folyamatot. A korrekciósgörbe-mérés mindig 1 mm-től 1595 mm-ig mér, és 0-ás korrekcióval korrigál (nincs korrekció), de elvégzi a nyers adatokon a nullázást és a billentést. A mérés végén, a kép alján lévő diagramon kijelzésre kerül a korrekciós profil. Amennyiben meglévő görbe felülírását választottuk ki, először töröljük a régi görbét, és utána mindkét esetben beszúrjuk az új korrekciós görbét. A „Mérések kezelése” funkció lehetővé teszi a CSV formában megadott HENGER törzsadatfájl importálását, a régebben mért hengerprofilmérések Excel számára értel mezhető CSV formátumba való exportálását, és szükség esetén a régi mérések törlését. A „Mérések áttekintése” funkció a program hasznos része. Ennél az adatbázisban lévő tetszőleges hengermérés kiválasztható. A kiválasztott profil megjelenítésre kerül a képernyőn, diagram formájában, a hozzájuk tartozó kiegészítő információkkal együtt. Egy adott henger utolsó méréséhez kiválasztható egy előző mérése is, ekkor a diag ramon mindkét mérés diagramja egyszerre jelenik meg, könnyen összehasonlíthatóvá téve a két mérés eltéréseit. Az elkészült műszert a 8. ábrán láthatjuk. A tervezettől több ponton eltér a fejlesztés végén megvalósított műszer. Az egyeztetések során a Meleghengermű szakemberei pontosították az adatbázis és a műszer funkcionalitásával szemben támasztott igényeiket. Kardos László kollégám is módosított a mechanikai terveken, valamint a megérkezett eszközök is több lehetőséget biztosítottak (pl. lehetővé vált az 1 mm-es mérési mintavételezés is).
84
A műszert a Folyamatirányítási és Méréstechnikai Egy ség szakemberei, Varga Tibor, Fülöp Gyula, Kardos László és Salgó Csaba tervezte és készítette el. A műszer költségei a 3. táblázatban láthatók. 3. táblázat: Költségek Anyagköltség (lista ár alapján)
2 980 400 Ft
Munkadíj
3 119 200 Ft
Összesen
6 099 600 Ft
Összegzés Különösen fontos a hengerfelület-profil kialakítása a sza lagok keresztmetszetére vonatkozó vevői igények kielé gítéséhez. Az ISD Dunaferr Zrt. meleghengerművének hengermegmunkáló gépparkja (4 db) egy berendezés kivételével nem rendelkezik beépített hengerpalástprofilmérővel. Ezeken a berendezéseken megmunkált hengerek profiljának ellenőrzése csak a profilmérővel rendelkező hengermegmunkáló gépen vagy kézi profilmérővel vég zett méréssel lehetséges. Szintén sok hasznos informáci óval szolgál a hengerek használat utáni profil mérése és az abból kapott kopásadatok. A kézi hengerprofilmérés lehetőségének ismételt megteremtéséhez szükség volt a Folyamatirányítási Egység szakembereinek magas szak mai munkájára, kreativitására, amely egy a piacon már nem beszerezhető hiánypótló berendezést eredményezett.
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
Bíró Koppány Ajtony *
Magyarországi vasúti-közúti intermodális szállítás értékelése – 2013 A szerző a cikkben a magyarországi 2013. évi vasútiközúti intermodális szállítás értékelésére vállalkozik, több ponton összevetve azt a 2012. évi adatokkal. Különös hangsúlyt kap az elemzésben a vasúti infrastruktúra díjak közúti-vasúti szállítás díjainak 2012. és 2013. éves összehasonlító értékelése. Az elemzés alapvetően az intermodális minősítéssel rendelkező logisztikai szolgáltató központokra fókuszál. A cikk összegzésében javaslatok szerepelnek a díjszint-támogatások régiónkban érvényesíteni kívánt módozatairól annak érdekében, hogy díjszabási oldalról miként lehetne vonzóvá tenni fuvarpiaci környezetünket.
In the article the author undertakes to evaluate the rail-road intermodal transportation in Hungary in 2013, comparing that in several points with the 2012 data. In the analysis it gets a special emphasis the comparative evaluation of the 2012 and 2013 charges of road-rail transportation of railway infrastructure charges. The analysis basically focuses on logistics service centres with intermodal qualification. In the summing-up of article there are given recommendations about the modes of price level supports to be validated in our region in order to make our transport market environment attractive from tariff side.
1. Általános helyzetértékelés A vasúton szállított áruk tömege 2013-ban 1,7%-kal emelkedett az előző év azonos időszakához viszonyítva (1-9. havi adatok). A nemzetközi szállítás volumene 0,7%kal nőtt, a belföldi áruszállítás teljesítménye 4,7%-kal emelkedett. 2013 1-9. havi adatok alapján a belvízi áruforgalom nemzetközi része 9%-kal csökkent, a 2012 azonos idő szakához képest. A belföldi szállítás volumene 17,9%-kal nőtt. A belvízi áruszállításban magyar lobogó alatt hajózó járművek részesedése az összes szállított áru tömegéből 9, az árutonna-kilométerben kifejezett összteljesítményből 8% volt (1. ábra). A légi áruszállításban 2013 1-9. havi értékelése alap ján a Budapest Liszt Ferenc Nemzetközi Repülőtér áru forgalmából az érkező 3,2%-kal nőtt, az induló forgalom 16,9%-kal nőtt az egy évvel korábbi hasonló időszaki értékekhez képest. A közúti áruszállítás volumene 2%-kal csökkent az 1-9. havi adatok alapján a 2012 hasonló időszakához viszonyítva. Belföldi viszonylatban 4,2%-kal kevesebb, nemzetközi viszonylatban 0,8%-kal nagyobb tömegű árut mozgattak. Az árutonna-kilométerben mért teljesítményt a belföldi szállítás 7%-os csökkenése és a nemzetközi szállítás 5%-os növekedése jellemezte. Összességében kevesebb árut szállítottak nagyobb távolságra, az átlagos szállítási távolság 4%-kal nőtt. A szállítási ágazatba sorolt
1. ábra: A magyarországi vízi szállítás tonnába számított forgalma az elmúlt hat évre vetítetten. [forrás: MLSZKSZ saját szerkesztés] vállalkozások teljesítménye 5%-kal nőtt, a más ágazatokba sorolt vállalkozásoké ugyanilyen mértékben csökkent. Ez utóbbi csoport azonban a mérséklődő teljesítmény ellenére belföldön jobban használta ki járműveit, mint egy évvel korábban, így az üresen megtett út aránya – a nemzetközi fuvarokat is figyelembe véve – közel 3 százalékponttal csökkent. A majdnem 24%-os arány azonban még így is 6 százalékponttal magasabb, mint az ágazatban tevékeny kedőké. Az ágazaton kívüli vállalkozások a nemzetközi teljesítmény egyötödét, a belföldi 45%-át adják. A főként belföldre irányuló, saját számlára végzett szállítás teljesít ménye 7, a fuvardíj ellenében végzetté 1%-kal nőtt. A saját számlás szállítást végzők a növekedést jobb fuvarszervezéssel érték el, mivel azonos futásteljesítmény mellett az üresen megtett út aránya 2 százalékponttal csök kent. Az egyéni vállalkozók teljesítménye 8%-kal csök kent, a társas vállalkozásoké 3%-kal nőtt. (Forrás: KSH)
1. táblázat: A vasúti szállítás adatai A vasúti szektor áruszállítási teljesítményei Belföldi Nemzetközi, ebből: Kiviteli Behozatali Tranzit Összesen
2010 11 398 167 34 396 201 11 859 336 12 768 364 9 768 501 45 794 368
2011 Árutonna 10 703 000 36 166 000 13 878 109 13 543 016 8 744 876 46 869 000
2012 11 540 508 34 027 903 13 505 033 11 797 886 8 724 984 45 568 411
2011-2012 változás 7,82% -5,91% -2,69% -12,89% -0,23% -2,77%
* Bíró Koppány Ajtony főtitkár, MLSZKSZ 2013
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
85
2010
2011
Árutonna-kilométer (ezer) 1 340 822 1 162 000 7 467 759 7 848 000 2 124 490 2 786 157 2 603 660 2 794 350 2 739 609 2 267 496 8 808 581 9 010 000
2012 1 420 239 7 521 766 2 706 808 2 421 161 2 393 797 8 942 005
2011-2012 változás 22,22% -4,16% -2,85% -13,36% 5,57% -0,75%
A KSH adatgyűjtése szerint a 2012. évben Magyar országon összesen 45.568 ezer árutonna került elszállí tásra vasúton, ez 2,77%-kal marad el az előző évitől. Az árutonnakilométerben mért teljesítmény kisebb mértékben, 0,75 %-kal, 8.942 millióra csökkent 2011-hez képest, lásd 1. táblázatunkat. A magyarországi intermodális forgalom vasúti kísért (Ro-La 2012-ig) és kíséretlen forgalom (konténerek) men� nyisége jelenleg hozzávetőlegesen 330.000 TEU (rakottüres). A kísért forgalom tekintetében (Ro-La) 30-40.000 kamion/év forgalommal lehetett számolni, miután 2012. 12.09-től megszűnt ezen szolgáltatási forma, így jelen elemzésünkbe, csak érintőlegesen foglalkozunk. A teljes magyar vasúti fuvarozásban jelenleg a Rail Cargo Hungaria Zrt. 66,75% (későbbiekben RCH) körüli piacrészesedéssel rendelkezik, a maradék 40%-on több konkurens vasútvállalat osztozik: METRANS, Floyd, WLB stb. A kíséretlen kombináltfuvarozási forgalom több mint 90%-a irányvonatokban közlekedik, amely a teljes GYSEV és RCH árufuvarozási volumenen belül mintegy 11-12%-ot képvisel, 2012. évben 4,8 millió tonna (2. ábra). Záhony-térségi átrakókörzet, átrakási forgalmából jól látszik gazdasági hatások változása. A 2012. évi forga lomban egy jelentősebb visszaesés látható a 2011. évihez képest, ez az ingadozás a rövid időtávú forgalmak sajá tosságából, az áruk tőzsdei kereskedéséből, a szomszédos ágcsernyői átrakóterminál jobb üzleti modelljéből adódik. Sajnos ezen sajátosságok miatt a záhonyi forgalmakat továbbra is a kiszámíthatatlanság jellemzi (3. ábra). Az intermodális forgalmi adatok összesítésénél (rakott, üres forgalom is benne van) figyelembe vettük valamennyi
3. ábra [forrás: MLSZKSZ saját szerkesztés]
4. ábra [forrás: MLSZKSZ saját szerkesztés]
2. ábra [forrás: MLSZKSZ saját szerkesztés]
86
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
5. ábra: Az elemzésben résztvevő szállítási viszonylatokat, az intermodális minősítéssel rendelkező logisztikai szolgáltató központok képezték. [forrás: MLSZKSZ] működő kombiterminál forgalmát, Záhonytól-Sopronig. A Ro-La forgalma benne van az összesített adatban, de külön is bemutatásra került, az egészhez viszonyított arányának jobb érzékelhetősége érdekében (4. ábra). A Nyugat Európában – jól és régóta – alkalmazott kom binált szállítást támogató rendszer, nálunk csak próbálko zási szintre jutott (a fuvarozó többféle megoldást keresett a korábbi egy helyett), de érdemi eredményt nem sikerült elérni. Az átgondolt támogatási rendszer és a megfelelő szabályzók hiánya oda vezetett, hogy a megnövekedett költségek miatt, a szükséges szolgáltatási színvonalat nem lehetett biztosítani, ezért teljesen megszűnt (leépült) a bel ső vasúti intermodális forgalom (5. ábra).
hogy míg a vasúti pályadíj a teljes éves fenntartási költség fedezését kellett hogy biztosítsa, a közúti útdíj ehhez képest lényegesen alacsonyabb volt. Ez a közúti szállítás javára hatalmas versenyelőnyt jelentett, ahol az infrastruktúrát az állam szinte teljes egészében adókból finanszírozta. A közút amortizációjáért gyakorlatilag kizárólag a nagy tengelyterhelésű járművek tehetők felelőssé, így az úthálózat fenntartási költségeiben ezeknek nagyságrendekkel komolyabb szerepet kellett vállalniuk, ami a használatarányos útdíj bevezetésével teljesült is. A korábbi kormányzati ciklusok koncepció nélküli köz lekedéspolitikája oda vezetett, hogy jelentősen csökkent a vasúti forgalom részaránya a közútihoz képest.
2. Vasúti díjaink A jelenlegi vasúti infrastruktúra díjak Magyarországon Európa egyik legmagasabb díjszintjén állnak. Egy nyugateurópai országban a fuvardíjak megközelítőleg 10%-a az infrastruktúra használat díja. Elemzések megállapították, hogy 2013. június 30-ig, a közút-vasút összevetésében is súlyos volt a vasút hátránya, mert amíg egy árutonna-kilométer infrastruktúra használati költsége közúton 0,6 Ft, vasúton ez 6 Ft. Fajlagosan tízszer annyiba került egy vasúti vállalkozásnak az „úthasználat”, mint egy közúti vállalatnak. Mind a közúti, mind a vasúti teherszállításban a szolgáltató vállalatok már magántársaságok. Így a hasz nálatarányos útdíj 2013. július 1-től való bevezetésével a jogalkotó majdnem teljes mértékben felszámolta a közút mesterséges versenyelőnyét, amely abból eredt,
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
3. Közúti-vasúti szállítás díjainak 2012. és 2013. évi összehasonlító értékelése Az első összehasonlító elemzés 2011. július hónapban készült, a 2013. évi is ugyanazon időszakban vizsgálja a magyarországi belföldi közúti-vasúti szállítás díjainak piaci szintű versenyképességét. A vizsgálat irányvonatos, 5 darabos kocsicsoportos konténerszállítást és raklapos küldemények vasúti fuvarozási módját hasonlította össze a kamionos szállítással. A szállítási viszonylatok intermodális minősítéssel rendelkező logisztikai szolgáltató központok voltak (9 viszonylat). A grafikonokból látszik, hogy a 2013. július 1-től bevezetett használatarányos útdíj milyen hatással van a
87
a) Irányvonatos vizsgálat
6. ábra: 2012. évi forgalmi adatok [forrás: MLSZKSZ]
7. ábra: 2013. évi forgalmi adatok [forrás: MLSZKSZ] Budapesthez közeli intermodális LSZK-k (70 km-en belül) vasúti kiszolgálási díjainak versenyképességére. Irányvonatos vasúti forgalom díjai szinte valamennyi viszonylaton versenyképesek a közúti fuvarozás díjaival, a közeli terminálok esetében a különbség alig 8%, míg a távo labbi viszonylatokra akár 60%-os díjkülönbözet is lehet séges a vasút javára. Így a 9 vizsgált LSZK-ból 8-ba lehet versenyképes díjon, vasúton konténert szállítani (6. ábra). Ezek után kimondható, hogy nagy volumenek, konkrét viszonylatban történő fuvarozása esetén (akár rövidebb távokra is), a vasúti fuvarozás, az árversenyben megállja a helyét (ez az LSZK-kba történő fuvarozásra és az oda történő betárolások esetére vonatkozik) (7. ábra). A vasúti fuvarozási versenyben, a magánvasutak kizá rólag ebben a szegmensben érdekeltek. Sajnos a vasúti pálya hozzáférésének szabaddá tételét követően nem alakult ki érdemi verseny, mivel a kis vasúttársaságok csak a jó eredménytermelő képességű és jól szervezhető irányvonatos forgalmakban érdekeltek, míg a nagy vas úttársaságok egyedi kocsis küldeményeket is továbbíta nak, ezek jellemzői a kis eredmény termelőképesség és a rosszabb szervezhetőség. Így a mostani „szabadpiaci versenynek” mondott állapotban a nagy vasúttársaságok eredménytermelő képességét csökkentik az „elvándorolt” irányvonatos forgalmak, ami azonnal kihatással van az egyedi kocsis küldemények továbbítási hajlandóságára (a kiesett árbevételt áremeléssel próbálják kompenzálni).
Azaz ez a fuvarozási szegmens el kezdett csökkeni, ami a vasúti forgalom stagnálásához, esetenként további csök kenéséhez vezetett (lásd a bevezetőben található KSH statisztikát). A „piacinak gondolt verseny” nem árcsök kenést eredményezett és ennek eredményeként a forga lomnövekedést, hanem pont az ellenkező hatást váltotta ki és ezt a folyamatot erősítette a közúti infrastruktúra tényleges költségeinek megtérítésének elmaradása (amit 2013. júliustól orvosoltak).
88
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
Irányvonatos forgalom növekedésnek okai: • a feladási és a leadási állomások között egyszerűen és jól szervezhetők a munkafolyamatok, • a magánvasúti társaságokkal folytatott verseny miatt az árak nyomottak, • kialakítható a menetrendszerűség, • a rendszeresség miatt jól szervezhető, • kevés energiát kell ráfordítani, ha a folyamat már működik, • nagy volumenek, nagy árbevétel. Sajnos az látszik, hogy jelenleg a magyar fuvarpia con, a vidéki terminálok irányába inkább a 15 kocsis kocsicsoportos konténertovábbítás az életképes megoldás, ezért a díjak tekintetében ezt is vizsgáltuk. Ebben a szeg mensben nincs annyi áru, amit irányvonatos módszerrel, menetrendszerűen, vasúton lehetne továbbítani. A fenti
b) Kocsicsoportos vizsgálat
8. ábra: 2012. évi forgalmi adatok [forrás: MLSZKSZ]
9. ábra: 2013-s forgalmi adatok [forrás: MLSZKSZ] grafikonokon, a vasúti és közúti árufuvarozási díjak alap ján jól látszik, hogy a kisebb volumennek, rövidebb távol ságokra, a vasúti árufuvarozás jelenlegi díjstruktúrájában még jelentős versenyhátrányban vannak a közúti árufu varozással szemben. A közúti fuvardíjak 2012. és 2013. évi emelkedése, valamint a használatarányos útdíj 2013. évi bevezetése mérsékelte az egyes viszonylatok közötti díjkülönbözetet. A 15 kocsicsoportos vasúti árutovábbítás díjainak elem zése során, 3 viszonylaton (Adony, Székesfehérvár, Kecs kemét) esetében a vasút árelőnye 8-14%-os, a többi 6 viszonylaton 50-75%-kal jobbak a vasúti díjak, mint a közútiak, így ezen viszonylatokon egy rendszeres és kiszá mítható vasúti forgalommal már jelentős árelőnyt tudhat magáénak az a szállítmányozó/fuvarozó cég aki ezt a fuva rozási megoldást választja. Természetesen ehhez kell az árualap és a vasút részéről a menetrendszerűség biztosítása (8. és 9. ábra). Az Adony, Székesfehérvár, Kecskemét viszonylatokon tapasztalható 8-14%-os vasúti árelőny azonban még nem elegendő, hogy kieszközöljön egy közlekedési módvál tást a szállítmányozóknál, ehhez legalább 25-30%-os díj különbözetre van szükség és menetrendszerű, kiszámítható szolgáltatásra. Ennek okai: • az ellátási lánc fel van darabolva,
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
• nincs kiszolgálva háztól házig a megrendelő, • nagyobb szervezettséget igényel, • nincs volumen, s ezért az összköltség magas, de ez az állítás visszafelé is igaz, • nincs menetrendszerűség, • jelentős egyéb költségek terhelik, • nincs hálózati rendszer kialakítva, s ezért rendkívül rugalmatlan a közúttal összehasonlítva, • nagyok a teljesítési idők: – napokban mérhető a feladat teljesítése, • korlátozott a verseny a vasúti fuvarozók között (magán vasúttársaságokat ez a piaci szegmens nem érdekli), ezért erre a tevékenységre jelentősebb önköltség került ráosztásra, • a háztól házig történő kiszolgáláshoz vasút esetében szükség van közúti el/felfuvarozásra is, ami megdrá gítja és ezért versenyképességében a közút felé tereli a forgalmat. Amennyiben vasúton a konténerek szállítása nem egyesé vel valósul meg, hanem pl. 5, 10, 15 db-os kocsi csopor tokban, akkor már mérséklődik a két közlekedési ágazat közötti díj különbség - ugyanis olyan tolatási, vonatatási, PhD és egyéb díjak, amelyek 1 kocsi vagy 5, 10, 15 kocsi esetében is ugyanúgy fennállnak, a nagyobb darabszámú kocsi között megoszlanak és egyenletesebb teherviselést tesznek lehetővé.
89
4. Díjszinttámogatások a régióban Osztrák állami támogatás: A Rail Cargo Austria közvetlenül kapja az államtól, ha a megfelelő dokumentációt (fuvarlevél, Ro-La jegy) a Minisztériumba benyújtják. • minden vasúton fuvarozott kamion után 70 €/kamion, • minden rakott konténer után 60-65 €/konténer (ezek 2010-s adatok) kapnak. Támogatás egyéb országokban: • Szlovéniában is volt az elmúlt 2-3 évben a Ro-LA-ra (Maribor-Wels), de a kíséretlen forgalomra is kaptak. Az Adriakombi forgalmait támogatták nagyon alacsony vonatárakkal a szlovén szakaszon. • A szlovákok 50%-kal mérsékelték a pályahasználati díjat 2011-től, a kombi vonatoknál és az egyedi külde ményeknél is. • Több európai országban van állami támogatás az intermodális forgalomra, ami számunkra vagy nem ismert, vagy nem tudunk róla. (Például nagyon ala csony a phd Hollandiában (0,5-1 €/vonat km), Svájc például adminisztratív korlátozás útján kizárta a kami onforgalmat, ezért az összes kamiont vasúton fuvaroz za, de a németek is adnak rá támogatást, ahol a csere szekrényes forgalom vált kiemelkedővé vasúton.)
5. Vegyes vonatok közlekedtetése (személy-teher) Személyvonat+konténerszállító kocsicsoport, vagy olyan tehervonat, amely személyszállítást is végez A konténeres kocsicsoportok (legalább 5 kocsi 10 kon ténerrel) közlekedtetését vegyes tehervonati rendszerhez vagy személyszállító gyorsvonatokhoz kapcsolva lehetne gazdaságosan és életszerűen megoldani. Ebben az eset ben mind a költségek, mind az eljutási idők jelentősen csökkenthetők. Ezeknek a lehetőségét megvizsgáltuk és megvalósíthatónak tartjuk. A vegyes vonati rendszer elvi működése lehetne a következő: az adott napon, a BILK-be érkező konténer irányvonatokból összeállítanak, vasúti szempontból egy földrajzi térségben, minél több célállomást (pl. Szolnok, Debrecen, Miskolc) elérő konténeres kocsicsoportokat (gazdaságosság miatt egy-egy célállomásra legalább 5-5 kocsit kellene küldeni). Ezeket az éjszaka egy menetbe kihozzák a Kőbánya-Kispest vasútállomásra, ahol a kora reggeli órákban csatlakozik az egyik gyorsvonathoz. Például: 4:05 perckor a Bp. Nyugatiból induló gyorsvonathoz Kőbánya Kispesten (4:20 órakor) csatlakozik 5 db Szolnokra és 5 db Debrecenbe tartó konténerszállító kocsi. Amennyiben ez a gyorsvonat 15 perccel hamarabb indul a Nyugatiból, úgy Kőbánya-Kispesten és Szolnokon egyegy 15 perces megállással rá-, illetve lecsatlakozathatók a konténerszállító kocsik és elvégezhetők a vonat összeállításhoz kapcsolódó technológiai tevékenységek (tolatás, szétakasztás, fékpróba, kocsi vizsgálat), így Debrecenbe a jelenlegi 7:33 órás érkezés helyett 7:48-as érkezése lenne a vonatnak. Az üres/rakott konténerek visszahozását az aznap esti 19:27 órakor Debrecenből induló személyvonattal lehetne megoldani.
90
Ezzel a megoldással biztosítható lenne még az aznapi konténerkiadás Szolnokon, Debrecenben, a gyorsvonati költségek megoszthatók a teherszállítással (elszámolás kocsi alapon történne) és így újra egy versenyképes szolgáltatást lehetne nyújtani a belföldi vasúti konténerszállításban. Nyílván ennek működőképességéhez néhány vasút technológiai szabályt felül kellene vizsgálni egyszerűsíthetőségi szempontból, a biztonsági kérdések kiemelt figyelme mellett. Személyvonat + flexiwagonok A Központi Statisztikai Hivatal 2012. évi teherforgalmi adatait alapul véve, amennyiben a közúti szállítás akár csak 5 százalékát vasútra, illetve vízre lehetne terelni, úgy ez belföldi viszonylatban évi 550 000, nemzetközi viszonylatban 85 000 kamionnyi áru módváltását jelente né. Ennek az éves szinten mintegy 85 000 kamionnyi áru intermodális továbbítására már most is jól működő megol dások léteznek: konténer szállító folyami hajók, áruszállító irányvonatok amelyekkel nagy távolságokra hatékonyan továbbítanak konténereket, csereszekrényeket és félpótko csikat is. Belföldi viszonylatban ugyanakkor, az éves 550 000 kamionnyi áru intermodális szállításához szükséges technológiája fejlesztésre szorul. A korszerű vontató esz közök beszerzésével, a skandináv országokban kifejlesztett flexiwagon-rendszerek (azaz középen kifordítható vasúti kocsik) (1. és 2. kép) forgalomba állításával, valamint a vegyes vonatok újbóli használatával tovább növelhető a belföldi kombinált szállításban részt vevők száma. A vegyes vonatokat – azaz amikor egy adott vonatban a személyszállító kocsik mellé teherkocsikat is kapcsolnak – Magyarországon az 1960-as, 1970-es évekig közlekedtette a MÁV, majd gazdasági okokra hivatkozva megszüntet te (keskeny nyomtávú vasutakon mai napig üzemelnek vegyes vonatok). Megfelelő szabályozási- és technológiai feltételek biztosításával ezek a vonatok gazdaságosan üzemeltethetők. Európában (pl. Németország, Szlovákia) ugyanakkor egyes viszonylatokon ez a szállítási mód a
1. kép: Középen kifordítható vasúti kocsi
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
2. kép: „Flexiwagon” mai napig használatban van. A megfelelő szabályozási- és technológiai rendszer kialakítására és a gazdaságos üze meltetés feltételeinek meghatározására külön elemzések végzése szükséges.
problémát az utazóközönség körében. Jelenleg is van nak olyan vonatrendszerek, amikor két személyvonatból egyet csinálnak, alkalmanként 10-15 perces várakozással, és ez teljesen elfogadott megoldás az utazó közönség részéről. Az utasok „barátságát” a rendszerrel azzal lehet „erősíteni”, hogy az ilyen vonatokra az utazási díj olcsóbb lenne (10-15%), mint a tiszta személyvonatok esetében, mivel ez esetben lehetőség van a költségek megosztására (cserébe ezek a vonatok 30-40 perccel hosszabb menetidővel közlekednek, a megállások számá tól függően). De lehet javítani az utasok közérzetét, jól működő Free WiFi rendszerekkel (a hosszabb utazási idő alatt tudnak internetezni, dolgozni stb.). Így ezen vonatok fajlagos költségmutatói sokkal jobbak lesznek, mint a tisztán teher (néhány kocsis), vagy tisztán személyvonat esetében, mivel a költségek megoszlanak. Újból megin dulhat a belföldi állomások közötti vasúti áruforgalom versenyképes díjakon és menetrendszerűen.
Személyvonat + Mobilier Ez egy Magyarországon kifejlesztett, áram alatt levő felső vezeték alatti rakodást lehetővé tevő rendszer, ami Svájc ban nyert el a 3. képen látható végső formáját.
4. kép: Önrakodó tehergépjármű
6. Teendők 3. kép: Horizontális önrakodó szerkezet Egy horizontális önrakodó szerkezettel ellátott közúti tehergépjármű a vasúti kocsi mellé állva magára húzza a konténereket (4. kép). Rakható minden ISO szabvány méretű konténer. A normál konténerszállító vasúti kocsi nem igényel nagyobb átalakítást, mint hogy ráraknak egy a képen látható keretet, ami lehetővé teszi a horizontális rakodószerkezet emelőkarjainak a konténer alá történő becsúsztatását. Majd ezek segítségével a konténer áteme lésre kerül a közúti járműre. Ki/berakodási szintidő 12 perc, helyigénye: legyen a vonat mellett egy kellően stabil vízszintes felület, ami a letalpalt támasztó lábak terhelését elbírja, és nem süllyed meg rakodás közben. Mind a két rendszer alkalmas vegyes vonatokban való közlekedtetésre és kis állomások, kis forgalmi igényének kiszolgálásra. Ha ez a rendszer előre meg van hirdetve a menetrend ben és nem minden vonatot érint, akkor az alkalman kénti 10-15 perces várakozási idő nem okoz különösebb
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.
A szervezési feladatok megkezdése előtt, díjszabási oldal ról vonzóvá kell tenni ezt a fuvarpiaci környezetet (leg alább 25-30%-os díjelőny elérése szükséges a módváltás hoz): 1. Használatarányos útdíj (autópályák, egyes és kettes számú főutak) szükséges bevezetése. Megtörtént!!! 2. Adminisztratív eszközökkel kell ösztönözni, hogy az intermodális LSZK (kombiterminálok, kikötők) 70 km-es körzetéből minél több forgalom vegye igény be a környezetbarát vasúti és vízi fuvarozást, pl. a kikötők/kombiterminálok 70 km-es körzetében legyen útdíjmentes, a környezetett kisebb mértékben terhelő fuvarozási módra való közúti el/felfuvarozás – a megvalósításra vonatkozó kezdeményezés elindult, 3. Fuvardíjtámogatás bevezetése – arra az időszakra, amíg menetrendszerűen újból beindul a belföldi vasúti kombinált szállítás (egy átmeneti időre). Például pl. az új, belföldi intermodális forgalmakra 75%-os phd ked vezmény adása, ezzel is ösztönözni a mielőbbi mód váltást. A megvalósításra vonatkozó kezdeményezés elindult.
91
7. Összefoglalás Az intermodális (kombinált közúti-vasúti-vízi) szállítás helyzetének javítása egy modern, korszerű, fenntartható közlekedési rendszer kialakítását jelenti, amelyben az egyes közlekedési alágazatok szinergiában vannak egymás sal, fokozva a vasúti-, vízi teherfuvarozás versenyképessé gét, felélesztve a belső vasúti teherpiacot és fellendítve a tranzit teherszállítást. A közúti teherforgalom egy részének vasúti és vízi kiváltásával csökkennek a közút fenntartási kiadásai, javul az utak állapota, jelentősen mérséklődik az amortizáció, a környezetterhelés (károsanyag-kibocsátás, zajszint), és a kamionok által okozott balesetveszély. Az intermodális szállítás hazai helyzetének javítása összhang ban van az Európai Unió közlekedéspolitikájával, amely célul tűzte ki, hogy 2030-ra a 300 kilométer feletti közúti áruszállítások 30 százalékát, 2050-re pedig több mint felét vasúton vagy vízi úton bonyolítsák. A Közlekedéstudományi Intézet (KTI) 2004-ben készí tett elemzése kimutatta, hogy ha az akkori Ro-La forgalom (35.000 kamion/év) a közútra terelődne, az 4,8 milliárd forint kárt okozna az úthálózatban és a környezetben. Az akkori megállapítások most is érvényesek. Ezt a kárt a Magyar Közút Nonprofit Zrt.-n keresztül a Magyar Állam fizetné ki, a magyar adófizetők pénzéből. A KTI 2004-es számítási metodikáját és a Központi Statisztikai Hivatal 2012. évi teherforgalmi adatait alapul véve, amennyiben a közúti szállítás akár csak 5 százalékát – azaz belföldi viszonylatban évi 550 000, nemzetközi viszonylatban 85 000 kamionnyi árut – vasútra, illetve vízre lehetne terelni, az akár 78 milliárd forint értékű, kézzelfogható környezeti terheléstől mentesítené a magyar közutat. Azaz ennyivel kevesebbet kellene a Magyar Államnak közútfenntartásra költenie az adófizetők pénzéből. A MÁV esetében az 5 százalékos forgalomátvándorlás mintegy 8,3 millió tonna plusz forgalmat és az ezután járó infrastruktúra-használati díjbevételt jelentene. A multimodális szállítás Ro-La ágazatának 2012. dec emberi megszüntetése tovább csökkenti a vasút bevételét és növeli a közúti fuvarozás szerepét. Nagylak és Hegyes halom között a használatarányos útdíj mértéke EURO3-as gépjárműre számolva 29 135 forint, EURO2-es gépjár műre 36 419 forint közúti fuvarköltség többletet jelent 1 kamionra vetítve. Ugyanebben a viszonylatban 1 kamion vasúti szállítása (Ro-La) mintegy 7 000-14 000 forinttal lenne olcsóbb a szállítmányozó cégnek, mintha közúton mennének. Ez azt mutatja, hogy a használatarányos útdíj bevezetésével a Ro-La állami támogatás nélkül is gaz daságosan fenntartható, és versenyképes módja lehetne a közúti tranzit forgalom környezetbarát továbbításának. Tekintettel arra, hogy az áruk egy nagyon nagy részét nem lehet konténerben szállítani, a Ro-La visszaállításának van létjogosultsága.
92
A Szövetség ezzel összhangban kezdeményezte 2013 júliusában a MÁV Zrt.-nél és a Nemzeti Fejlesztési Minisztériumnál, hogy ne kelljen úthasználati díjat fizet niük az intermodális logisztikai szolgáltató központok 70 km-es körzetében azon nehézgépjárműveknek, amelyek a szolgáltató központokba és azokból elfuvarozzák az árut. Az adott körzeten belül az útdíj-mentesség hatálya alá tar tozna minden olyan fuvarfeladat, amely bizonyítani tudja, hogy vasúton vagy vízen érkezett vagy távozik az adott átrakási pontra vagy ponttól. A gyakorlatban a rendszer működését a szakma úgy képzeli el, hogy a fuvarozók min den nehézgépjármű után befizetnék használatarányosan az útdíjat, majd havi rendszerességgel, a kereskedelmi gázolaj jövedéki adó visszatérítéshez hasonlóan – a megfelelő igazolásokkal bizonyítva – visszaigényelnék azt. Magyar országon 15 intermodális logisztikai szolgáltató központ van, melyek működési területe biztosítja az ország teljes lefedettségét. A 15 terminálból mindösszesen 5 központ bonyolít érdemi forgalmat, holott a többi helyszín is meg felelően felszerelt, mégis kihasználatlan. Az MLSZKSZ által javasolt megoldással a magyar vasúttársaság plusz megbízásokhoz jutna, így az infrastruktúra használatából (pályahasználati díj, tolatás, vontatás) közel kétszer több üzemeltetési díjbevétel áramolna az államhoz és növe kedne a kombiterminálok és kikötők forgalma is. Ezzel párhuzamosan a nehézgépjárművek környezeti terheléstől mentesülne a közút, ami konkrét költségvetési megtaka rítást is jelentene. Jókora lépést tenne ezzel az ország a „zöld” fuvarozás” irányában. A hazai közlekedéslogisztika főbb kitörési pontjai közé tartozik a Budapestet elkerülő vasúti körgyűrű (V0) meg építése, Záhony térség logisztikai versenyképességének fejlesztése, az intermodális szállítás hazai helyzetének javítása, illetve a logisztikai szolgáltató központok fejlesz tése. Amennyiben a szükséges intézkedések elmaradnak, Magyarországot a dráguló közúthasználat miatt elkerülheti a tranzit teherforgalom, ezáltal fontos stratégiai pozíciót és értékes piacot veszítünk, ami bevétel kiesést fog eredmé nyezni mind a költségvetés, mind a szolgáltatók oldalán.
ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2014/2.