Hydraulický pohon manipulátoru vysoké pece Hydraulic Drive of manipulátor of Blast Furnace

Transkript

1 VŠB Technická univerzita Ostrava Fakulta strojní Katedra hydromechaniky a hydraulických zařízení Hydraulický pohon manipulátoru vysoké pece Hydraulic Drive of manipulátor of Blast Furnace Student: Vedoucí bakalářské práce: Bc.Marek Hromádka Dr. Ing. Miroslav Bova Ostrava 2016

2 -2-

3 -3-

4 -4-

5 Poděkování Děkuji vedoucímu diplomové práce Dr. Ing. Miroslavu Bovovi za jeho trpělivost, čas a ochotu poskytnout mi cenné rady, připomínky a technické podklady v celém průběhu vypracování diplomové práce. -5-

6 ANOTACE DIPLOMOVÉ PRÁCE HROMÁDKA, M.: Hydraulický pohon manipulátoru vysoké pece. Ostrava: VŠB Technická univerzita Ostrava, Fakulta strojní, Katedra hydromechaniky a hydraulických zařízení, 2016, 84s. Diplomová práce, vedoucí práce: Dr. Ing. Bova Miroslav V diplomové práci je řešen hydraulický pohon manipulátoru vysoké pece. V úvodní části je popsána konstrukce vysoké pece, způsob tavení železa, vhodné manipulátory pro použití k vyřešení daného problému. Je provedeno porovnání s jinými možnými druhy pohonů navrhovaného manipulátoru. Pro řešení byla vybrána jedna varianta a ta je rozpracována do návrhu projektu s potřebnými prvky a výpočty. KLÍČOVÁ SLOVA Hydraulický pohon, manipulátor, hydraulický tlak, hydraulický válec, vysoká pec, odprášení vysokých pecí. ANNOTATION OF THE DEGREE WORK HROMÁDKA M.: The hydraulic drive of the manipulator of the blast furnace, Ostrava: VŠB-the TechnicalUniversity of Ostrava, Faculty of engineering, Department of Hydromechanics and Hydraulic devices, s. Degree work, Degree work manager: Dr. Ing. Bova Miroslav. In this Degree work is solved the hydraulic drive of the manipulator of blast furnace. In the preamble is described the construction of the blast furnace, the method of the melting of iron, suitable manipulators for the application with a view to the solution of the given problem. It is drawn the comparison with other possible kinds of drives of the designed manipulator. For the solution has been chosen one variant and this one is worked out to the project design with the required elements and calculations. Key words Hydraulic drive, Manipulator, Hydraulic pressure, Hydraulic roller, Blast furnace, Dust removal of blast furnaces. -6-

7 Obsah Seznam použitých značek, symbolů a zkratek Zkratky Historie Vysokých pecí Vysokopecní provozy v historii České republiky Druhy vysokých pecí Pec se zahloubenou nístějí Dřevouhelná vysoká pec Kupolovitá pec Pec belgického typu Pec skotského typu Pec novějšího typu Současná vysoká pec Konstrukce vysoké pece Části vysoké pece Příslušenství vysoké pece Výroba surového železa ve vysokých pecích Vliv vysoké pece na životní prostředí Čištění vysokopecního plynu Odprášení vysoké pece Manipulátor Typy jeřábových manipulátorů Jeřábový manipulátor Všeobecné rozdělení Výběr vhodného manipulátoru Jeřábový manipulátor Volba pohonu manipulátoru Výsledné řešení:

8 7. Kinematika pohybu Návrh a výpočet hydraulického pohonu Hydromotor pro zvedání a spouštění ramene Výpočet síly působící při zdvihu ramene Výpočet kritické síly Průměr pístnice Průměr pístu Plocha pístu, pístnice a mezikruží Výpočet průtoků pro rychlost v = 30mm/s Výpočet tlaku pro vysouvání a zasouvání Tloušťka stěny a dna válce Kontrola na vzpěr Hydromotor pro otáčení ramene Síla působící na píst výpočet F kr Průměr pístnice Průměr pístu Plocha pístu, pístnice a mezikruží Výpočet průtoků pro rychlost v = 40 mm.s Výpočet tlaku pro vysouvání a zasouvání Tloušťka stěny a dna válce Kontrola na vzpěr Přímočaré hydromotory Návrh hydrogenerátoru Návrh potrubního systému Tlakové ztráty systému Návrh filtrace Návrh náhradního tlakového zdroje

9 10.1 Výpočet akumulačních nádob Potřebný dodávaný objem Čas dodávky Parametry pro výpočet Návrh hydrogenerátoru Potrubní systém Tlakové ztráty Návrh nádrže Volba ohřevu oleje Stručný popis funkce hydraulického agregátu Rozkódování některých názvů prvků Návod na údržbu a obsluhu zařízení Údržba Návod na obsluhu Umístění agregátu, pracovní prostředí Závěr Použitá literatura Seznam příloh

10 Seznam použitých značek, symbolů a zkratek Značka Název Jednotka C a Korekční faktor - D Průměr pístu m E Modul pružnosti v tahu Pa F Síla N F d Dovolená síla na pístnici N F do Dovolená síla na pístnici pro otáčení N F kr Kritická síla N F po Síla působící na válec při otáčení N F v Síla působící na válec při zdvihu N F z Síla působící na válec při spouštění N G Gravitační síla N G b Gravitační síla břemene N J Plošný moment setrvačnosti pro kruhový průřez m 4 K Bezpečnostní koeficient - P el Potřebný výkon elektromotoru W P hg Potřebný výkon hydrogenerátoru W P hga Potřebný výkon hydrogenerátoru pro akumulátorový okruh W P hgf Potřebný výkon hydrogenerátoru pro filtrační okruh W Q Objemový průtok m 3.s -1 Q sk Skutečný objemový průtok m 3.s -1 Q v1 Objemový průtok hydrogenerátoru pro vysouvání m 3.s -1 Q v2 Objemový průtok hydrogenerátoru pro zásouvání m 3.s -1 R e Mez kluzu v tahu Pa R e Reynoldsovo číslo - R m Mez pevnosti v tahu Pa S Plocha m 2 S d plocha pístnice m 2 S D Plocha pístu m 2 S do plocha pístnice pro otáčení m 2 S Do Plocha pístu pro otáčení m 2 S dv síla dna hydromotoru m 2 S dvo síla dna hydromotoru pro otáčení m 2-10-

11 S m Plocha mezikruží m 2 S mo Plocha mezikruží hydromotoru pro otáčení m 2 S o Plocha odpadního potrubí m 2 S pt Plocha tlakového potrubí m 2 S s Plocha sacího potrubí m 2 S sko Skutečná plocha pístnice pro otáčení m 2 S st Síla stěny hydromotoru m 2 S sto Síla stěny hydromotoru pro otáčení m 2 V Objem m 3 V G Objem nádrže pro hydrogenerátor m 3 V P Objem potrubního systému m 3 V H Objem hydromotorů m 3 V A Objem akumulátorů m 3 V g Geometrický objem m 3 V gkat Geometrický objem katalogový m 3 V oideal Ideální objem plynu m 3 V oreal Reálný objem plynu m 3 ΔV Účinný objem m 3 V 1 Objem hydromotrou pro zdvih m 3 V 2 Objem hydromotoru pro otočení m 3 a vzdálenost ukotvení pístnice hydromotoru m d Průměr pístnice m d h Průměr tlakové hadice m d o Průměr odpadního potrubí m d s Průměr sacího potrubí m d t Průměr tlakového potrubí m f Koeficient tření - g Tíhové zrychlení m.s -2 h Zdvih hydromotoru m h 1 Zdvih hydromotoru pro otočení m i Poloměr kvadratického momentu průřezu m k bezpečnostní koeficient - l Délka ramene m l o Redukovaná délka m -11-

12 m Hmotnost kg m ram Hmotnost ramene kg n Otáčky s -1 p Tlak Pa p 0tamax Přepočtený tlak plynu pro minimální teplotu Pa p amax Maximální tlak v akumulátoru Pa p amin Minimální tlak v akumulátoru Pa p c Celkový požadovaný tlak v systému Pa p F1 Tlak pro sílu F Pa p Fvo Tlak pro sílu vysouvání hydromotoru k otáčení Pa p Fz Tlak pro sílu F z Pa p Fzo Tlak pro sílu zasouvání hydromotoru k otáčení Pa p otamin Přepočtený tlak plynu pro maximální teplotu Pa s Dráha m t Čas s t amax Maximální teplota kapaliny v akumulátoru C t amin Minimální teplota kapaliny v akumulátoru C v Rychlost m.s -1 v 1sk Skutečná rychlost pro výsun m.s -1 v 2sk Skutečná rychlost pro zásun m.s -1 v h Volená rychlost v hadicích m.s -1 v o Volená rychlost v odpadním potrubí m.s -1 v s Volená rychlost v sací potrubí m.s -1 v sk Skutečná rychlost m.s -1 v t Volená rychlost v tlakovém potrubí m.s -1 v t Volená rychlost v tlakovém potrubí m.s -1 x Potřebný počet akumulátorů ks Δp Tlakový spád Pa Δp c Celková tlaková ztráta systému Pa Δp ZA Tlaková ztráta v akumulátoru Pa Δp zbv Tlaková ztráta brzdného ventilu Pa Δp zf Tlaková ztráta filtru Pa Δp zjv Tlaková ztráta jednosměrného ventilu Pa Δp zp1 Tlaková ztráta v potrubí tlakovém Pa Δp zp2 Tlaková ztráta v potrubí odpadním Pa -12-

13 Δp zp3 Tlaková ztráta v hadicích Pa Δp zpr Tlaková ztráta proporcionálního rozvaděče Pa Δp zsv Tlaková ztráta škrtícího ventilu Pa α Úhel sevření 1 = β Součinitel závislý na uložení - η e Účinnost elektromotoru % η m,p Účinnost mechanicko- tlaková % η q Účinnost hydrogenerátoru % λ Součinitel tření ve vedení - λ m Mezní štíhlost - λ s Štíhlostní poměr - μ Bezpečnostní koeficient - ν Kinetická viskozita mm 2.s -1 π Ludolfovo číslo - ρ Hustota Kg.m -3 σ Dov Dovolené normálové napětí Pa Zkratky Atd. Cca Cos Obr. OOPP Tzv. VP S.h.a A tak dále Přibližně Cosinus Obrázek Osobní ochranné pracovní pomůcky Tak zvaně Vysoká pec Schéma hydraulického agregátu -13-

14 1. Historie Vysokých pecí Výroba kovů doprovází vývoj lidstva již odpradávna. A ocel, začneme-li ji sledovat od okamžiku její historicky proslulé podoby zvanou Damascénská, již několik tisíciletí. Vznik umění vyrábět železo z rudy souvisí s praktikami metalurgie již v Anatolii, Sýrii. Železné rudy se přidávaly jako struskotvorné přísady pro zpracování sirníkových měděných rud. Kapičky železa, které výrobci již 3000 let př. n. l. identifikovali, srovnáním s meteorickým železem již napověděly o existenci možnosti vyrábět železo. Prakticky k tomu došlo až o 15. století později. Od té doby je nutno počítat s tím, že malá množství tohoto vzácného kovu vyhrazeného nejvyšším společenským vrstvám, panovníkům nebo jejich dvorům, se dostávala mimo tuto oblast, nejběžněji jako vzácné dary.[21] V 10 až 13. století se začal realizovat proces lokalizace výroby železa k surovinové základně. Hutnictví bylo klíčovou složkou v soustavě raně středověké řemeslné výroby a v této době již na něm začal záviset pokrok v mnoha oblastech hospodářství. Ve 13. až 16. století v Čechách existovalo přibližně 250 hutí zabývajících se výrobou železa. V tomto období již lze hovořit o organizaci a obchodu se železem a je to také období vznikajících hamrů. Sestávaly se z pece-výhně, nebo šachtové pece a samotného hamru, což je v podstatě kovárna, kde se zpracovávala hrouda železa na základní tvary - šíny, tyče, nebo na nářadí masové potřeby. Objevují se již obchodníci se železem tzv. železníci. Zřizování hutí a hamrů povolovaly pouze vyšší horní úřady. Nepřímá výroba železa ve vysokých pecích vedla u nás k likvidaci starého železářství a k budování nových hutí s vysokou pecí. Počátek vysokopecní výroby se u nás datuje po první polovině 15. století, naproti Německu, Francii a Anglii, kde se datuje dříve.[21,2] 2. Vysokopecní provozy v historii České republiky První vysoké pece z dřevěné konstrukce se stavěly v blízkosti ložisek ocelových rud a vodních toků. Hlavním rudním obvodem v Čechách byl barrandiensko-železnohorský obvod se sedimentárními rudami. Druhý významný obvod se vyskytoval ve východní části Krkonošsko-jesenické soustavy, kde hlavním rudním minerálem byl magnetit. Na další rudné obvody v naší historii narazíme na Českomoravské vrchovině, Krušných horách, jižních Čechách a v malé míře i Beskydech. [2,4] Železárna v Kovářské se datuje k roku Byla jednou z hutních lokalit na Přísečsku, kde se nacházela kvalitní ložiska žilních krevelů a skaronových manganitů. Železářská výroba je na Přísečsku datována od roku 1506 s výrobou železa ve více než

15 činných hamrech. Za první vysokou pec lze v českých zemích považovat vysokou pec v Karlové Huti, zprovozněnou v roce Odtud se vysoké pece rozšířily a zahájily éru produktivnější nepřímé výroby, jež trvá dodnes. Vysoké pece poskytovaly tekutou surovinu a umožnily rozvoj slévárenství železa. Ke kovářskému využití však bylo nutno toto surové železo zkujnit. Odtud pojem nepřímá výroba. Ke Karlově huti příslušela i huť v nedalekých Popovicích. Tyto hutě byly královským lénem náležejícím k hradu Karlštejnu. V roce 1860 byla Karlova huť na základě příznivé hospodářské konjunktury uzavřena, ale dala základ vzniku zcela novému závodu v nedalekém Králově Dvoře, pojmenovaném Karlo-Emilova huť. Stojí východně od hutě původní, jejímž zakladatelem byl Egon Emil Fürstenberk, majitel Křivoklátského panství. Karlo-Emilova huť byla uvedena do provozu v roce 1871 s první vysokou koksovou pecí skotského typu u nás. Rod Fürstenberků se v 19. století nevěnoval pouze modernizaci stávajících starších závodů, ale i výstavbou podniků zcela nových, jako je např. železárenská huť v Novém Jáchymově. Huť měla dvě vysoké pece, které měly společnou obezdívku pro zamezení tepelných ztrát a byly schopné slévat odlitky až 5 tun těžké, což nedokázali v žádné jiné české železárně. V této železárně byla odlita i litinová kašna, která je umístěna na hradě Křivoklát. Odlévalo se zde také litinové nádobí.. 70-tá léta 19. století se zánikem dřevouhelného železářství a po následné katastrofální povodni v roce 1872, znamenala pro tuto huť úplné ukončení provozu k roku 1877 s odkazem na výstavbu nového závodu s koksovými vysokými pecemi v Královém Dvoře. [2,4] Obrázek 1: Králův dvůr, vysoká pec Karlo-Emilovy huti [2] K dalším důležitým oblastem se řadí Klabava, náležející pod město Rokycany, kde byla železárna postavena v roce 1637 z důvodu blízkosti sedmi rokycanských dolů. Měla -15-

16 dvě vysoké pece, které v období sta let prošly různými obměnami. Výroba zpočátku začínala na 130 tunách, před koncem výroby činila 1500 tun. V současnosti lze stále spatřit soubor továrních budov se čtyřhranným komínem 25 metrů vysokým. Je viditelný z tratě i dálnice mezi Rokycany a Plzní.[2,4] Obrázek 2: Klabava, Železárny v roce 1880 [2] Hlavní oblastí tohoto, dnes středočeského kraje se stalo Kladno, jehož tehdejší tzv. Vojtěšská huť byla druhým závodem na našem území založeným na koksové bázi. Vznik a rozvoj hutě se již spojoval s kapitalistickým podnikáním a ne s ekonomikou feudálního velkostatku, přežívající v soudobých dřevouhelných hutích. Výstavba železáren byla zahájena roku 1854 zakladatelem Vojtěchem Lannou a V. Novotným, o rok později byly zprovozněny dvě vysoké pece. Do pěti let se zprovoznily další čtyři vysoké pece. Jednalo se o pece tzv. belgického typu. V roce 1857 po dohodě majitelů kladenských dolů a hutí byla vytvořena Pražská železářská společnost (PŽS), do níž spadala i Vojtěšská huť a rozvinula se v nejvýznamnější hutní seskupení v Čechách po technické i kapitálové stránce. V 60. letech zde vznikla strojírna a mostárna, která patřila k nejlepším v Čechách. Následnou modernizací vysokých pecí, výstavbou konvertoru, se dostala v 90. letech v 19. století na vrchol svého rozkvětu. Díky tomuto rozvoji byla v roce 1889 v jejím sousedství založena, panem K. Wittgensteinem, Poldina huť. Její ochrannou známku tvoří známý portrét zakladatelovy manželky v podobě ženské hlavičky s hvězdou nad čelem.[2] -16-

17 Směrem k Praze leží město Komárov u Hořovic, jehož železárny patřily k nejstarším železárnám v Podbrdsku, v nichž se výroba a zpracování železa udržely nepřetržitě od středověku do současnosti. Výroba se v nich datuje od poloviny 16. století. Huť sestávala přibližně z 3 vysokých pecí a 7 hamrů, maximální roční výroba činila 2500 tun železa. V roce 1921 byla vyhašena tamní poslední dřevouhelná vysoká pec v Čechách. Huť v Komárově reprezentují litinové výrobky, které lze spatřit v Praze v podobě sloupu plynového osvětlení, např. na Hradčanském náměstí. Byl zde vyroben i první parní stroj v našich zemích a habsburské monarchii dokončený roku Připomínkou minulosti Komárovských železáren je dnešní výrobní závod Buzuluk.[2,4] V Krušnohorském hutnictví a železářství patřily k významným oblastem provozy v Nejdku, Rotavě, Potůčkách, Pernštejnu a obec Kovářská na Chomutovsku. Nejdecké železárny vznikly nejdříve na zpracování cínu, rozšíření těžby železných rud v 16. století dalo popud k rozvoji závodu i na zpracování železných rud. V roce 1836 byla v tomto závodě zprovozněna modernější a rychlejší válcovna plechů, která nahradila výrobu plechů pomocí hamrů. Tento závod patřil k nejkvalitnějším výrobcům pocínovaných plechů v celé rakouské monarchii. V roce 1899 železárna změnila majitele a o 10 let později se spojila s železárnou v Rotavě. Jejich spojením vznikl největší železářský průmyslový koncern v západních Čechách, nesoucí název Rotavsko-Nejdecké železárny. V nově vzniklém závodě se začal vyrábět plech s vysokým obsahem křemíku pro transformátory a dynama a taky plech pozinkovaný.[2] Obrázek 3: Železárny Nejdek v roce 1928 [2] -17-

18 Jednou z historických zajímavostí může být umístění železáren, které vznikly v letech v Karlově Studánce. Železárna stávala v místech, kde je nyní křižovatka silnic na Vidly, na Hvězdu a na Vrbno pod Pradědem. Odpich se v železárnách prováděl dvakrát denně a pec byla vysoká 33 stop (10,06 m). Struska z těchto vysokých pecí sloužila k ohřívání minerálních vod a sirné sloučeniny rozpouštěné v ní zvyšovaly léčebný účinek v tehdy vznikajících minerálních lázních. Železárny v Karlově Studánce a Ludvíkovu patřily k řádu německých rytířů stejně jako železárny v Malé Morávce. Jejich počátek se datuje na přelom 18. století a počátek 19. století. V Ludvíkově se nacházely vysoké pece, které zásobovaly ocelí Malou Morávku. Zde se vyráběl válcový plech a tyčové železo. Tyto železárny se řadily na 9. místo z 10 - ti největších moravských železáren. V Jesenickém regionu vznikly další vysoké pece v Ondřejovicích na Latzdorfském potoce, které byly 9 metrů vysoké a umístěné severovýchodně od kapličky v Javorné. Majitel Ondřejovických železáren svěřil řízení podniku Václavu Homoláčovi, který později postavil železárny ve Vítkovicích a Frýdlantě. Železárna v Ondřejovicích vyhořela v roce 1885, následně byla zmodernizována, ale při druhém požáru horní válcovny byla částečně odstavena z provozu. V důsledku pachtních smluv a prodeje výrobních zařízení byla tato huť v roce 1930 zničena a stavební materiál byl použit na jiných místech. V současné době po huti zůstaly pouze části základů budov. Pro hutě z tohoto regionu se těžila železná ruda pod Rejvízem. [2,4] Největší rozmach hutnictví a výstavby vysokých pecí proběhl v oblasti Severní Moravy v letech Byl spojen s těžbou koksovatelného uhlí. Naleziště železné rudy, dostatek dříví pro výrobu dřevěného uhlí a vydatné horské řeky umožnily v blízkosti Ostravy rozvoj výroby železa na tradiční bázi dřevěného uhlí ve Frýdlantě nad Ostravicí, železárnách na Čeladné a Bašce a ve Starých Hamrech. Tyto malé hutě využívající dřevo z beskydských lesů, chudých rud s obsahem železa do 30% nemohly stačit zvyšující se poptávce po železe. Tehdejší výrobní zařízení (dřevouhelná vysoká pec hamr) bylo nahrazováno výkonnějšími a modernějšími agregáty (koksová vysoká pec pudlovna válcovna), z níž vycházely žádanější a jakostnější výrobky. Proto vznikl nový železárenský závod v obci Vítkovice, které nevybudovalo oproti původním úvahám arcibiskupství, ale ze svých soukromých prostředků jej zřídil Arcibiskup Rudolf. Ten pověřil Franze Xaviera Riepla, profesora Polytechnického ústavu zajímajícího se o hornictví a minerologii a správce Frýdlanských železáren Franze Kleinpetra k vybudování nového závodu. Zakládací listina Železáren ve Vítkovicích nese datum Z prvopočátku bylo do huti dováženo železo z Frýdlanských železáren. -18-

19 To však nevyhovovalo svou kvalitou, a proto v roce 1835 byla započata stavba první vysoké koksové pece v tehdejší Rakouské monarchii, která byla zapálena v roce O dva roky později byla postavena a zafoukaná i druhá pec stejného typu. Vysoké pece Vítkovických železáren lze z hlediska postupného vývoje rozdělit do tří základních období. První pece byly belgického typu, v roce 1872 zafoukali novou pec skotského typu o obsahu 307 m 3 a v roce 1902 byla ve Vítkovických železárnách zprovozněna pec č. 4 novodobé tzv. Büttgenbachovy konstrukce s šikmými skipovými výtahy. Následně v roce 1962 zprovoznili vysokou pec číslo 6 o objemu 1100 m 3. O šest let později byla modernizována pec č. 4 na objem 1095 m 3 a v roce 1988 VP č.1. Podoba vysokých pecí se ustálila na stávající trojici s číslováním K celému vysokopecnímu komplexu náležely i aglomerace a koksovna, pro kterou bylo k překladišti dováženo uhlí za pomocí unikátní lanovky. Provoz tohoto závodu byl díky jeho umístění v blízkosti centra a velkým tlakům na ekologii provozu v rámci restrukturalizace ocelářství roku 1998 uzavřen. V současné době začíná jeho nová historie v podobě muzejních exponátů přístupných lidem, nesoucí líbivou přezdívku Ostravské Hradčany.[2,3] Obrázek 4: Lanovka pro dopravu uhlí do překladiště a k jednotlivým Ostravským koksovnám[3]. -19-

20 V roce 1942 začala výstavba pobočného závodu Vítkovických železáren v oblasti obce Kunčice, uvedený v letech 1951 /1952 jako samostatný podnik pod názvem Nová huť Klementa Gottwalda (dnešní ArcelorMittal), kde jsou v provozu od roku 1962 čtyři vysoké pece novodobého typu s četnými úpravami. V současné době jsou provozovány dvě pece, schopné pokrýt potřebu taveného železa i pro Vítkovické železárny. V oblasti Severní Moravy a Slezska hrají důležitou roli i Třinecké železárny, (založeny roku 1839 Těšínskou komorou), jejichž majitelem byl arcivévoda Karel Habsburský. Huť vznikla spojením dvou podniků, a to Huti Hildegardiny a Huti císaře Františka Josefa I. Tento komplet byl roku 1905 prodán Rakouské bánské a hutní společnosti sídlící ve Vídni. Vysokopecní provoz Třineckých železáren čítal 3 vysoké pece. Jednu dřevouhelnou o objemu 95m 3 a dvě koksové skotského typu. První odpich se uskutečnil v dubnu roku 1839 v dřevouhelné peci. Její historie skončila roku 1902, kdy byla nahrazena pecí koksového typu Lürmanovy konstrukce o objemu 324m 3. Na tento typ byly v pozdější době přestavěny i zbylé dvě vysoké pece. Původním výrobním sortimentem železáren byla kamna, plotny na kuchyňské pece, lité nádobí, kanalizační litina, sloupy, schodiště, ploty, balkónové mříže, okenní rámy, náhrobní kříže, odlitky pro strojírenství a umělecké předměty. Ocenění za kvalitní produkty se přitom dočkaly železárny velmi brzy, a to již v roce 1845 na průmyslové výstavě ve Vídni, kde obdržely zlatou medaili. V roce 1929 představoval podíl Třineckých železáren na československé výrobě surové oceli 23 % a válcovaného materiálu dokonce 31 %. Z tohoto období pochází také ochranná známka tři kladiva v kruhu, která doprovází třinecké hutní výrobky dodnes. Místní obyvatelé neřeknou této společnosti jinak než Werk. [3] Obrázek 5: Vysoká pec č. 4 Třineckých železáren a firemní znak[22] -20-

21 3. Druhy vysokých pecí 3.1 Pec se zahloubenou nístějí Vyznačuje se nízkou válcovitou, nebo kónickou šachtou postavenou z žáruvzdorné hlíny, nebo vypracovanou ze zemského podloží tak, že vyčnívala nad povrch terénu cm. Pec měla dále kotlovitou nístěj o průměru 35 cm zahloubenou pod úroveň o 50 cm.[4] Obrázek 6: Pec se zahloubenou nístějí. A-před tavbou B-po skončení tavby[4] 1-šachta 2-zahloubená nístěj 3-keramická výfučna 4-dmychadlo 5-dřevěné uhlí 6-železná ruda 7-snop slámy nebo otep klestí 8-zbytky paliva 9-železná houba prostoupená struskou 10-struska 11-zbytek paliva -21-

22 3.2 Dřevouhelná vysoká pec Již první postavené vysoké pece měly svůj obvyklý tvar v podobě dvou komolých čtyřbokých jehlanů, postavených na sebe většími základnami. Horní jehlan se nazýval šachta a je vyšší než šířka rozporu. Dolní jehlan, zvaný sedlo nebo zarážka, byl nižší než byla šířka rozporu. Dolní část byla zúžena na podstavu pece zvanou kštel, vyzdívanou kšiltovými kameny vyráběných z křemenců. Dolní část podstavy se nazývala nístěj či hert. Šachta pece se vyzdívala velkými tesanými kameny a byla okolo obezděna silným zdivem, sloužící jako tepelná izolace. Pece byly přístupné jen v úrovni podstavy. Měly otevřenou hruď z důvodu husté strusky, která působila potíže. U podstavy se rozšiřovala stěna zadní, proti ní byla stěna nístějová s odpichem. Další stěna, ve které byly formy, se nazývala formová a proti ní byla stěna větrná. Přes stěnu nístějovou a formovou byl přístup k podstavě. [4] Podstava pece byla na straně odpichu prodloužena mimo pec v otevřené předpecí, které bylo přehrazeno hrázkou, přes ni se přetahovala struska, naopak surové železo bylo vypouštěno odpichovým otvorem u patky hráze. Po úroveň horní hrázky byla podstava shora uzavřena Tümpelsteinem (licím kamenem). Struska se tak stala uzávěrem pro pecní plyny. Kychta pece byla otevřená a uzavírala se jen v době velkých lijáků litinovými deskami, aby nedošlo k uhašení vysoké pece vodou. Tzv. furt pece, nebo-li vnitřní vyzdívka, začínala od stropu přístěnku nístějové strany. Stavěla se z velkých tesaných kamenů. Teprve po postavení obezdívky a vyzdívky se vyzdívala podstava pece přírodními kameny z co největších bloků karbonských pískovců nebo křemenců. Vždy se skládaly tak, aby spáry byly co nejmenší, vyplňované žáruvzdorným jílem a čistým křemenným pískem. Jako palivo vysokých pecí se používalo dřevěné uhlí, vyráběné v ležatých či stojatých tzv. vlašských milířích. Další palivo, o které byl zájem, byla rašelina. Ta však obsahovala hodně vody a popela, proto se začala používat jen jako palivo v pudlovacích pecích, kde se osvědčila.[4,6] Výška dřevěných vysokých pecí byla oproti současným vysokým pecím jen 5 až 10 metrů, výjimečně do 14-ti metrů. Na výšku pece měl vliv použitý typ dřevěného uhlí. Pro uhlí ze smrkového a jedlového dřeva se stavěly vysoké pece do výšky 7-8 metrů. Pro pece používající dřevěné uhlí z borového a tvrdého dřeva se doporučovala výška 10 až 13,5 metrů. Pro vhánění, odborně řečeno dmýchání, vzduchu do vysoké pece sloužily kožené a později dřevěné měchy. Měchy se postupně na sklonku 18 a 19 stol. nahrazovaly dmychadly o různých konstrukcích.[4,6] -22-

23 Výška a rozměry dřevouhelných vysokých pecí měly vliv na množství vyrobeného železa. Tehdejší objem vysokých pecí v rozmezí 10 až 70 m 3 vyprodukoval za 24 hodin surové železo o objemu m 3. [4,6] Obrázek 7: Návrh vysoké pece huti Gabriela z r. 1767, jižní Čechy[4] Obrázek 8: Profily dřevouhelných pecí v některých českých hutích.[6] -23-

24 3.3 Kupolovitá pec Jediná pec takového typu byla u nás objevena ve Vyklicích na Ústecku. Nález z roku 1898 poskytuje údaje vypovídající o tom, že šlo o hliněnou kupoli se spodním průměrem 65 cm a komínově zúženou kychtou o průměru 26 cm s celkovou výškou asi 95 cm, pravděpodobně vymazanou jílem a připomínající milíř.[4] 3.4 Pec belgického typu První vysoké pece belgického typu byly podobné dřevouhelným pecím. Používaly se v období let Měly podobný profil a úzké nístěje. K zavážce se používaly vodní výtahy. Vysokopecní plyn se zprvu volně odpouštěl do vzduchu, později se spaloval a v dalších letech se jímal přes jednoduché uzávěry a následně používal pro předehřev vzduchu. Obsah vysoké pece se během používání postupně zvyšoval z 50 - ti až na 100 m 3. Průměrný denní výkon se postupnými modernizacemi zvedl z 1 až na 15 tun. To bylo docíleno nejen zvětšením objemu, ale i zvýšením počtu výfučen na tři a použitím předehřátého vzduchu.[3,5] Obrázek 9:Koksová vysoká pec belgického typu ve Slezsku[5] -24-

25 3.5 Pec skotského typu Nová konstrukce vysoké pece byla použita v Anglii v první čtvrtině devatenáctého století. Oproti belgické peci je podstatně pozměněna, protože hmotnost zdiva šachty se přenáší na nosný věnec nesený litinovými sloupy. Šachta pece je vyzděna žáruvzdornými cihlami a je obepnuta ocelovým pláštěm, jehož jednotlivé díly jsou k sobě nýtovány. Ve výšce nosného věnce je umístěno kruhové potrubí přivádějící vzduch přes jednotlivé odbočky k výfučnám. Nosný věnec šachty byl podpírán osmi sloupy z konstrukční oceli a do nosníku tohoto věnce byly zasazeny další sloupy slabší konstrukce, které nesly plošiny kolem šachty pece a plošinu sazebny. Sedlo pece je volné. Nístěj pece je uzavřená pro vypouštění strusky, má Lürmannovu struskovou formičku. Nístěj je na tomto typu pece povrchově chlazená vodou. Sazebna pece byla uzavřena jednoduchým Parrziho uzávěrem. V mnohém je již tato pec podobna současným novodobým vysokým pecím. Objemově s 307 m 3 patřila ve Vítkovické oblasti k největším pecím pro tehdejší Rakousko-Uhersko s denní kapacitou až 200 t železa. Vysokopecní plyn se zachycoval a používal k vytápění ohřívačů vzduchu, výroby páry a pohonu dmychadel. Rekuperativní ohřívače vzduchu byly nahrazeny keramickými, které se v různých úpravách dochovaly až dodnes. Teplota předehřátého vzduchu dosahovala 800 C.[3,5] Obrázek 10:Koksová vysoká pec skotského typu v Anglii roku 1853[5] -25-

26 3.6 Pec novějšího typu Tyto pece se začaly budovat kolem roku 1902 a jako první byla v české zemi vystavěna, opět ve Vítkovicích jako pec č 4. Pece mají již šikmý skipový výtah a jednozvonový uzávěr sazebny typu Brown, jednu struskovou a jednu železnou výpusť. Tlustostěnná nepancéřovaná šachta spočívá na nosném věnci, opěrných sloupech a je stažena ocelovými obručemi. Šachta je chlazena po celé výšce řadami klínů, nístěj je tvořena pancířem a chlazena vodními trubkovými hady. Roku 1926 bylo zavedeno elektrostatické čištění vysokopecního plynu. Na těchto pecích se používala kombinace technologie sovětské a západní. Obsah pecí dosahoval 1100 m 3.[2,7,10] Obrázek 11: profil vysoké pece v železárnách Kladno r. 1927[5] -26-

27 4. Současná vysoká pec Vysoká pec slouží k výrobě surového železa a některých feroslitin. Je to složitý, vysoce výkonný agregát, jehož jednotlivé části pracují v odlišných chemických, technologických a fyzikálních podmínkách. Vždy měla tvar dvou komolých kuželů posazených na sebe základnami. Zprvu měl tento tvar podobu čtyřbokého komolého kužele, postupem času se přešlo na kruhovitý tvar, který lépe zajišťoval rozvrstvení vsázky do prostoru a stejnoměrnější prohřívání při tavení železa. Tento tvar komolého kužele se používá dodnes. [7,8] Současný tvar vysokých pecí měl dvě konstrukční varianty. Lišily se od sebe sílou pláště vysoké pece. Jedny byly tenkostěnné a druhé s klasickou mohutnou vyzdívkou. Obě tyto varianty byly postaveny jako pec č. 1 a č. 2 v tehdejším NHKG. Při porovnávání výkonnosti jednotlivých pecí se došlo k závěru, že lepší ekonomické výsledky mají pece silnostěnné. Tyto pece měly lepší spotřebu paliva až o 4% na jeden odpich surového železa, vydržely v nepřetržitém cyklu výroby let oproti max letům u tenkostěnných. Měly lepší odolnost proti propálení a nebylo nutné vynakládat zvýšené úsilí na jejich chlazení při těchto poruchách konstrukce. Oproti tenkostěnné se i tak pohyboval narůst chladící vody v rozmezí 10-15%. Nižší provozní náklady se také projevovaly v menším počtu přezdívání šachty vysoké pece. Pokud se u tenkostěnné šachty jednou ročně neprovedlo přezdění, docházelo k obnažení pancíře a jeho deformaci. Z výše uvedených důvodů se od roku 1957 u nás přestal používat tenkostěnný typ vysokých pecí. Výška vysokých pecí se u nás v současné době pohybuje okolo mm. Při výstavbě se dbá na ostrovní umístění. To znamená výstavba jednotlivých pecí v řadě za sebou tak, aby byl z obou stran přístup kolejištěm. Tato jsou více řadová, na obou stranách vzájemně propojená. Tím se eliminují případná rizika kolejové nehody zapříčiněné přepravou vysokopecních produktů. [8,9,10] Konstrukce je ocelová, hrubostěnná, obvykle celosvařovaná buď z nízkolegovaných ocelí, nebo z ocelí určených na výrobu kotlů. S vyzdívkou a vsázkou dosahuje hmotnosti až tun. U nás je obvyklá ocelová konstrukce se čtyřmi svislými sloupy, podpírající nahoře sazební plošinu s příslušenstvím, a v úrovni rozporu je horní část vysoké pece zpevněna pomocí mohutného ocelového věnce. Spodní část pece, tedy sedlo, nístěj a dno, spočívá na základové desce vyrobené ze železobetonové konstrukce dosahující tloušťky i 7 metrů. -27-

28 Vyzdívka celé vysoké pece od dna až po horní sazebnu se uzavírá v plynotěsném ocelovém plášti tzv. pecním pancíři o tloušťce mm. Nejsilnější vrstva je v oblasti nístěje. [8,9] Protože v různých částech vysoké pece probíhají různé teplotní i chemické pochody, používají se i rozdílné žáruvzdorné materiály. Nejčastěji se používá šamotový kámen, uhlíkové a grafitové kameny, kameny typu lumbago a lité tavené kameny. Z netvarovaných materiálů určených hlavně pro utěsnění a výmaz, jsou použity uhlíkové výmazky, speciální chemické směsi a v některých případech žáruvzdorný beton.[8,9] 4.1 Konstrukce vysoké pece Pracovním profilem vysoké pece nazýváme vnitřní obrys jejího vertikálního průřezu a příslušenství s ní pevně spjaté, zabezpečující nepřetržitý chod Části vysoké pece Sazebna Horní část profilu vysoké pece slouží jednak k plnění pece vsázkou, tak řízení a kontrole zásypu. V jeho části je i umístěno i potrubí na odvod vysokopecního plynu. Válcový tvar sazebny umožňuje pravidelné rozmístění vsázkového materiálu po celém zásypném profilu. Využíváme tak vsázkový materiál k segregaci, k řízení intenzity proudění plynu a poklesu vsázky jednotlivými místy horizontálního průřezu pece.[8,9] Šachta Nejobjemnější část prostoru vysoké pece. Má tvar komolého kuželu nebo části elipsoidu se spodní širší základnou. V této části vysoké pece probíhá množství důležitých fyzikálně-chemických pochodů vsázky jako důsledek přestupu tepla mezi proudícím plynem a vsázkovými surovinami. Dolů se rozšiřující tvar umožňuje pozvolný sestup a rozpínání vsázky k spodní části vysoké pece. Zužovaní směrem nahoru má naopak vliv při zmenšovaní objemu vzniklého plynu následkem jeho ochlazování a lepší vlastnosti pro odvod mimo těleso vysoké pece.[8,9] Rozpor Oblast kde přechází část šachty do části sedlové. Má tvar nízkého válce. V konstrukci je umístěn pro zrušení mrtvého přechodu, jenž by vznikl přímým spojením části šachtové a sedlové, čímž by vznikly zbytečné náklady na vyzdívku a pecní plášť.[8,9] -28-

29 Sedlo Má tvar komolého kužele s širší horní základnou. Tvar zabezpečuje potřebný odklon proudu žhavého redukčního plynu z oxidačních prostorů od stěny pece, jinak by se vyzdívka předčasně zničila. Naopak rozšiřování směrem nahoru je v souladu s rozpínavosti plynu při zvyšování jeho teploty a s kontrakcí vsázkových surovin při jejich měknutí a tavení.[8,9,11] Nístěj Je nejdůležitější částí vysoké pece. Hromadí se v ní roztavené surové železo a struska, které se periodicky vypouštějí odpichovými otvory. Tyto otvory jsou umístěny v různých výškách a na sobě neshodných místech. Surové železo má odpichový otvor umístěný níž než tekutá struska, která plave na jeho povrchu. Do horní části nístěje zasahují výfučny, jimiž se dmýchá do vysoké pece předehřátý vzduch. Pomocí těchto výfučen můžeme obohacovat vnitřní prostor různými technologickými palivy či jinými přídavky.[8,9] Mrtvý prostor Tento prostor se nachází na dně vysoké pece pod rovinou výpustě surového železa. Svou výškou do 500 mm zůstává po celou dobu činnosti vysoké pece zaplněn tekutým surovým železem. Tím se chrání vyzdívka dna před chemickou reakcí koksu erozivními účinky strusky a částečně i před účinky roztaveného železa v době odpichu.[6,8,9] Příslušenství vysoké pece Surovinové zásobníky Slouží k přípravě a návozu surovin pro vesměs jednodenní provoz vysokých pecí. Vsázkový materiál je zde dopravován pomocí pásových dopravníků nebo rudništním jeřábem. Tvar zásobníku je konický, ve spodní části opatřen uzavíratelným mechanismem sloužícím i jako dávkovač. Tyto zásobníky lze kombinovat i s třídiči pro dotřídění především nevhodně velkého vsázkového materiálu[6,9] Skipová nádoba a dráha Převážejí surový materiál do zásypného zařízení vysoké pece. Děje se tak buď skipovým vrátkem, nebo pásovým dopravníkem. Skipová dráha má sklon a tvoří ji dvě kolejiště, po nichž se pohybují dvě skipové nádoby. Jedna dováží materiál na vrchol vysoké pece a druhá, prázdná, sjíždí pro další náklad vsázky. -29-

30 Zásypné zařízení Do zásypného zařízení se dopravuje materiál pomocí skipových nádob nebo pásovým dopravníkem. Je umístěno v sazebně vysoké pece. Zařízení ve tvaru zvonu rovnoměrně doplňuje postupně klesající vsázku po celém plošném rozměru horní části pece. Dokáže upravit na jednotlivých místech výšku vsázky tak, aby docházelo k jejímu rovnoměrnému zpracování v svislém profilu pece a nedocházelo k jednostrannému zatížení při rychlejším prohoříváni a tavení v jednotlivých oblastech vysoké pece. Toto zařízení izoluje horní část vysoké pece od okolního prostředí a zabraňuje tak úniku vysokopecního plynu do okolního prostředí.[8,9] Obrázek 12:Zásypové zařízení vysoké pece[12] Ohřívače vzduchu Vzduch o běžné venkovní teplotě by ochlazoval vysoké pece, a proto se předehřívá na teplotu C v ohřívači vzduchu, kterému se říká Cowper. Aby se do vysoké pece nemuselo vhánět obrovské množství vzduchu, obohacuje se kyslíkem podporující hoření. Cowper jsou poměrně vysoké ocelové válcovité stavby, uvnitř vyzděné ohnivzdornou kanálkovou vyzdívkou a vybavené spalnou komorou sahající po celé výšce. Na horním konci jsou uzavřeny kopulí. Teplota pod kopulí dosahuje až C. Ke každé vysoké peci patří 3 až 5 ohřívačů vzduchu. Pracují střídavě, přerušovaně, t.j. jeden předává teplo vzduchu, další je předehříván atd. Vytápěny jsou vysokopecním plynem s možností přidání zemního plynu nebo topného oleje.[8,9,11] -30-

31 Prašník Slouží k čištění vzniklého vysokopecního plynu. V dnešní době jsou tyto prašníky vybaveny elektrostatickými odlučovači prachu, fungujícími i při zvýšeném tlaku plynu. Kvalita vyčištění plynu dosahuje až 99,8 %.[9,24] Technické zázemí Dnešní vysoké pece jsou řízeny centrálně pomocí nejmodernější techniky na dálku, příkazy zadávanými z velína. Zde se nachází kontrolní, měřící a regulační zařízení vysokých pecí. Je zde obsluhováno vodní hospodářství vysoké pece, jehož hlavní součástí jsou dva shodné na sobě nezávislé vodní okruhy. Jeden slouží jako záložní v případě poruchy a je vždy napájen z jiného výrobního střediska tak, aby nedošlo k celkové ztrátě možnosti chlazení vysokých pecí. Řídí se množství, pořadí, typ vsázky, její přísun k i do vysoké pece. Stanovuje se dle získaných naměřených hodnot čas odpichu, přistavení přepravních vozů a koordinuje spolupráce s ocelárnou, koksovnou, aglomerací, struskárnou a zásobováním.[8,9] Obrázek 13: Řez vysokou pecí s některým příslušenstvím -31-

32 Popis k obrázku: 1 Základ 6 Čištení plynu (prašník) 2 - Vysoká pec 7 Zásobníky na surovinu 3 - Ocelová nosná konstrukce 8 Skipová dráha, nebo pásový dopravník 4 - Zásypné zařízení 9 Skipová nádoba 5 - Odsávání vysokopecního plynu 10 Technické zázemí (strojovna) [8] Vrtačka a ucpávačka odpichového otvoru Bez těchto dvou odpichových zařízení by nebyl možný provoz žádné vysoké pece. Jedná se o strojní zařízení nacházející se bezprostředně v blízkosti hlavní konstrukce vysoké pece u odpichového otvoru umístěného v oblasti nístěje. Rozmístění bývá dispozičně řešeno tak, že na jedné straně odpichového žlabu (většinou pravé ve směru toku železa) je umístěna vrtačka a na straně druhé ucpávačka. V poslední době se začínají prosazovat kombinované zařízení s otočnou hlavou, nebo dvojím ramenem zahrnující oba stroje v jednu konstrukční skupinu. Vrtačka odpichového otvoru slouží k provrtání hliněné ucpávky odtokového otvoru VP. Vrták má délku cca 3 m a průměr mm skloněný k ose nístěje o úhel 10. Hloubka vrtu bývá cca 2,5 m. Prach vzniklý při vrtání ucpávací hmoty je vyfoukáván stlačeným vzduchem. Řízení vrtačky je dálkové a pohony vrtáku jsou elektrické. Žhavá těstovitá hmota na konci otvoru se pak probíjí pneumatickým kladivem. Celé těleso je umístěné na nosném sloupu a do pracovní polohy umístěno pomocí ramen ovládaných převážně hydraulickými válci.[8,11,19] Jednou z možností vytvoření odpichového otvoru je i použití explozivního materiálu. V tomto případě se výpustní otvor navrtá do požadované hloubky, otvor vyplní explozivním materiálem a výpusť prostřelí (detonuje). Je to náročná operace, která potřebuje speciálně vyškolenou obsluhu a speciální podmínky úschovy i manipulace s explozivním materiálem. Ucpávačka odpichového žlabu slouží po skončení lití k opětovnému uzavření odpichového otvoru. Výpusť surového železa je ucpávána bezvodou plastickou žáruvzdornou hmotou, plněnou do jedno nebo dvouválcového ucpávacího stroje s pneumatickým nebo elektrickým pohonem. Při ucpávání výpusti se stroj otočí nad hlavní žlab, speciálním zámkem se uchytí na hlavní plášť pece. Pod úhlem cca 17 se do výpustě surového železa přítlačným mechanismem vtlačí ucpávací hmota z pracovního válce. Při ucpávání se po velice krátkou dobu sníží foukání vzduchu do pece pro snížení vnitřního tlaku na odpichový otvor. -32-

33 Ucpávací stroje jsou hydraulicky a pneumaticky poháněné. Při vjíždění strojem do výpustě trpí vyzdívka okolo výpustě otřesy a nárazy. Tyto nežádoucí vlivy musíme co nejvíce minimalizovat, aby nebyl dán impulz k vzniku protavení u výpustě, ke kterým může dojít při krátkodobém provozování nově zafoukané pece.[8,19] Obrázek 14: Vrtačka odpichového otvoru[8] Obrázek 15: Ucpávačka odpichového otvoru[8] -33-

34 4.2 Výroba surového železa ve vysokých pecích Vysoká pec produkuje surové železo, které se v ní vyrábí redukcí železné rudy. Horní otvor tzv. sazebna vysoké pece, kde je teplota kolem C, slouží k plnění pece rudou, palivem, přísadami a k odvádění vznikajícího vysokopecního plynu. Palivem vysoké pece je koks. Ve vysokopecním procesu plní funkci nejen paliva, ale i redukčního činidla. Koks pro metalurgické účely se vyrábí výhradně z černého uhlí, a to jeho ohřátím na teplotu 1100 C bez přístupu vzduchu. Tento proces probíhá v technologickém zařízení zvaném koksárenská baterie. Ta se skládá ze skupiny komor, do kterých se nasype či zasune uhlí a bez přístupu vzduchu je zde až 24 hodin zahříváno. Koks má šedostříbrnou barvu, je velmi tvrdý, pórovitý a má vysokou výhřevnost. Je téměř výhradně složen z uhlíku a popelových složek. Existuje více druhů koksárenských baterií, jejich pracovní cyklus je následující. Sázecí stroj připraví pomleté uhlí do kvádrového tvaru tak, aby vzniklý uhelný hranol přesně vlezl do jedné koksovací komory. Uhelný hranol se pak pomocí sázecího zařízení zasune z boku do koksovací komory, dveře se uzavřou a utěsní. V komoře se z uhlí při jeho postupném ohřevu uvolňují plynné, neboli prchavé látky, tzv. surový koksárenský plyn. Tento plyn je odsáván do chemické části koksovny, kde se dále zpracovává. Po 24 hodinách se koks vytlačí na opačné straně komory do hasícího vozu. Vytlačený žhavý koks je na hasícím voze přepraven pod hasící věž, komora znovu naplněna, uzavřena a utěsněna. Žhavý koks na vzduchu ihned snadno hoří. Proto musí být pod věží uhašen a zchlazen vodou. Rudy používané jako vsázka do vysokých pecí mohou být jednodruhové i vícepruhové, složené poměrově z těchto dnes používaných horninových rud: Hematit (krevel) Fe 2 O 3, Magnetit (magnetovec) Fe 3 O 4, Limonit (hnědel) Fe 2 O 3, Siderit FeCO 3, Pyrit FeS 2. Tyto železné rudy s palivem připravujeme na spékárně rud, nazývanou aglomerace. Aglomerace je po koksovně dalším klíčovým provozem pro výrobu železa a oceli. Zde se mísí drobné až prachové podíly rudy spolu s rozemletým koksem sloužícím jako palivo, s vodou a dalšími přísadami na aglomerační směs. Ta je spékána na spekacích pásech do větších kusů tzv. aglomerátu, který lze posléze vsadit do vysoké pece. Větší kusy jsou důležité pro lepší prodyšnost a tedy hoření. Samotná prachová směs by vysokou pec zadusila. Proto je důležité spéct ji a připravit aglomerát. Na začátek pásu se nasype směs, vrchní vrstva se zapálí a pak silným tahem vzduchu směrem dolů směs prohořívá. Tím vzniká aglomerát, který se následně drtí, chladí, třídí a transportuje do dalšího provozu vysoké pece. Aglomerát, který byl spečen na aglomeraci, je tzv. vsázkou do vysoké pece. -34-

35 Níže, tedy pod sazebnou, se pec rozšiřuje a dále se zvyšuje vnitřní teplota hoření až ke 2300 C. V horní, chladnější, části pece dochází k předehřívání a sušení vsázky a k nepřímé redukci oxidem uhelnatým. Do dolní části se přivádí vzduch na spalování koksu. Vzdušný kyslík zde reaguje s uhlíkem za vzniku oxidu uhelnatého, který pak funguje jako redukční činidlo při nepřímé redukci rudy v této části pece,. Vzniklý oxid uhličitý reaguje s koksem a redukuje se zpět na oxid uhelnatý, který opět vstupuje do chemických reakcí.. Zde probíhá přímá redukce železné rudy uhlíkem a vlastní tavení ( ). Roztavené železo klesá do nístějové části vysoké pece. Zatímco proces zavážení a tavení je nepřetržitý, vypouštění tekutých produktů, tzv. odpich železa, je jednorázový a provádí se osmkrát až desetkrát za 24 hodin. Tekuté produkty vytékají odpichovým otvorem do hlavního železového žlabu, kde se odděluje vytavené železo a struska díky jejich rozdílné hustotě. Železo je těžší, proto je odváděno z dolní části žlabu do speciálních vagonů, tzv. Veronik, určených pro přepravu tekutého železa do ocelárny. Struska plovoucí na železe se odvádí z horní části žlabu do struskových vozů a odváží se k dalšímu zpracování. Suroviny projdou pecí za 8 až 10 hodin. Vysoká pec je v provozu nepřetržitě přibližně 13 až 20 let.[9,10,21] Obrázek 16: Spekací pás -35-

36 Obrázek 17: Proces tavení ve VP[22] 5. Vliv vysoké pece na životní prostředí Tak jako většina ostatních hutních provozů, i vysoké pece přinášejí svou výrobou negativní vliv na životní prostředí. Vysoké pece prošly za svou éru zpřísněním emisních limitů, do ekologie bylo vloženo nemalé množství finančních prostředků a jedním ze základních čisticích procesů je odprášení vysokých pecí. Vysokopecní plyn je jednou ze surovin vznikajících při výrobě a v následném zpracování i výrobní složkou znečišťující prostředí. Jeho množství vzniklé při tavení ve vysoké peci na 1 t surového železa čítá okolo 2000 m 3. Tento plyn obsahuje % směsi CO+CO 2 Oxidu uhelnatého a uhličitého, 2,5 3 % H 2 - Vodík, O 2 Kyslík 1 %, zbytek N 2 - Dusík. Jeho výhřevnost 2,7-4,0 MJ/m 3 ho řadí do kategorie málo výhřevných plynů. Je mírně těžší než vzduch, v případě úniku se drží u země, není cítit, vybuchuje při koncentraci od % v dané lokalitě. Při jeho vytváření ve vysokých pecích obsahuje plyn velké množství prachu, které se musí před jeho dalším použitím odstranit. Prach v procesu výroby vysoké pece je hlavní a dalo by se říci největší složkou ovlivňující životní prostředí. Objevuje se nejen ve zmiňovaném vysokopecním plynu, ale společně s velkým sálavým teplem i při odpichu vysoké pece. Proto se dnes řeší, jakým -36-

37 způsoben zamezit jeho úniku do okolního prostředí při této činnosti tak, aby to neomezilo výrobu, náklady byly pokud možno co nejmenší, nebyla ohrožena správná technologie odlévání a došlo k co největšímu odstranění vzniklé prašnosti. 5.1 Čištění vysokopecního plynu Vysokopecní plyn musíme před dalším zpracováním vyčistit od nežádoucího prachu, který by zanášel transportní porubí, měl nepříznivý vliv na vnitřní vyzdívku při použití plynu v předehřívačích vzduchu pro VP a způsoboval potíže při následném mísení s jinými plyny a spalování této směsi, včetně jeho samého. Čištění může probíhat až ve 3 stupních. Hrubé čištění: Plyn se čistí v suchých prašnících, a to v gravitačních komorách nebo v cyklónech. V zařízení se usadí přibližně 80 % veškerého prachu. Plyn na výstupu obsahuje nečistoty (prachové částice) v rozsahu 1 až 4 g/m 3.[24] Polojemné čištění: Provádí se ve vodou skrápěných kolonách (skrubrech) a Venturiho pračkách. Skrubry jsou ocelové nádoby válcového tvaru. V horní části jsou umístěny trysky, které tvoří hustou vodní clonu. Spodní část působí jako prašník se zesíleným účinkem vody. Plyn na výstupu obsahuje 0,1 0,8 g/m 3 prachových částic.[24] Jemné čištění: Probíhá v elektrostatických odlučovačích prachu. Princip činnosti spočívá v ionizaci plynu mezi dvěma elektrodami s velkým potenciálním rozdílem stejnosměrného napětí. Kladné sběrací elektrody mají různý tvar podle konstrukce a použití odlučovače. Nejčastěji se jedná o různě tvarované desky nebo trubky ve vzdálenosti cm. Záporné nabíjecí elektrody tvoří drát umístěný uvnitř profilů. Plyn na výstupu obsahuje 0,01 0,05 g/m 3 prachových částic. [24] 5.2 Odprášení vysoké pece Odprášení vysoké pece je nesnadný úkol. Nelze provést zastřešení celé technické konstrukce pro její rozměry. Proto se přikračuje k řešení zamezení úniku prachu na jednotlivých pracovištích individuálně. Popsaný způsob je aplikovaný v naší největší hutní společnosti ArcelorMittal a je postupně zaváděn na v současné době provozované vysoké pece. -37-

38 Technická část vysoké pece kde probíhá samotný odpich i odtok surového železa a strusky do přepravních vozů je dalším největším šiřitelem prašných částic. Pro zamezení jejich šíření do okolního prostředí jsou tyto prostory odpichu zastřešeny nad technickým zázemím, nutným k obsluze při odpichu vysoké pece. Polétavé částice, vzlínající horký vzduch jsou vedeny tvarem a sklonem střešní konstrukce do centrálního odsávání, kde se tento vzduch zbavuje prachu na speciálních tkaninových filtrech. Toto je však nedostatečné řešení, proto se přistupuje k umístění speciálních digestoří pro odsávání prachu přímo nad místem odpichu vysoké pece (obr.15). Obrázek 18:odsávání v oblasti místa odpichu VP[25] Umístění odsávací digestoře přímo v místě odpichu zamezuje sice určitému úniku prachu do okolí, neřeší však dostatečně vzlínání prachu a jeho šíření při toku surového železa i strusky v odpichových žlabech. Proto se dnes přistupuje při rekonstrukcích těchto technických částí k úpravě tak, aby bylo možno tyto cesty tekutého železa i strusky zakrytovat a pomocí vyspádování těchto cest, krytů a uzpůsobené odtahové vzduchotechniky odvádět tento horký prašný vzduch do čističek k jeho odprášení. Pro zakrytování jednotlivých částí odpichových žlabů je zvolen různý typ krytů. Důležitou roli v této volbě hraje i místo jeho umístění a nutnost četnosti manipulace s ním. Zatímco odpichové žlaby ve větší vzdálenosti mohou být zakrytovány trvale (obr.16), je nutné aby v místě odpichu a na určitých místech, byly tyto kryty mobilní a umožňovaly okamžitou manipulaci s nimi, nebo umožňovaly jejich odstranění v časové rezervě neohrožující jak technické zařízení, tak i výrobu (obr.17). -38-

39 Obrázek 19: Pochůzné zakrytování odpichového žlabu tekutého železa[25] Tyto kryty jsou vyzděny žáruvzdornou vyzdívkou. Musí odolat teplotě až 1500 C působící na jejich konstrukci při odpichu. V určitém místě jsou napojeny na centrální odsávací systém zabezpečující odsávání prachu a horkého vzduchu proudícím pod krytem do centrálních čističek. Obrázek 20: Odnímatelný kryt odpichového žlabu v místě odpichu VP[25] Pro manipulaci s těmito odnímatelnými kryty slouží různé manipulátory, splňující základní požadavek, a to rychlost a bezpečnost manipulace při odpichu vysoké pece. -39-

40 6. Manipulátor Typ tohoto manipulátoru budeme řadit mezi zdvihací zařízení. Zdvihací zařízení je obecný pojem pro zařízení, která jsou určena pro přepravu a zvedání břemen. Volba manipulátoru záleží hodně na provozních podmínkách, technických možnostech umístění manipulátoru v okruhu vysoké pece, dostupnosti a manipulačním prostoru s krytem v okolí odpichového žlabu a v neposlední řadě na tvaru, váze, nutnosti pevného či odnímatelného spojení s manipulátorem a nutnosti potřeby lidské obsluhy v nebezpečné blízkosti krytu u odpichového žlabu. 6.1 Typy jeřábových manipulátorů Jeřábový manipulátor Je zdvihací zařízení, stroj, jímž můžeme břemeno zvedat, spouštět, přemisťovat s místa na místo. Tedy dopravovat břemena ve směru horizontálním i vertikálním. Dopravovanou dráhu omezuje pouze jeho konstrukce. Jeřáb pohyb pomocí 3 druhů pohybu Pojízdné zdvihadlo zdvihací zařízení přepravující břemena ve svislém a vodorovném směru (kladkostroje) Zdvihadlo nepojízdné zařízení umístěné na pevné konstrukci, kterým se přemísťují břemena pouze v svislém směru (lanový zvedák, kladka s vrátkem) [13] Obrázek 21: Zdvihadla -40-

41 6.1.2 Všeobecné rozdělení Podle tvaru nosné konstrukce Mostového typ mostové potrálové lanové pojízdné po horní ploše dráhy podvěsné portálové poloportálové kotvené Pojízdné z jednou věží Výložníkového typu mobilní kolejové plovoucí portálové otočné věžové sloupové konzolové pojízdné s dvěmi věžemi nástěnné otočné pojízdné sloupové Podle možnosti přemístění Nepojízdné Pojízdné Šplhací Plovoucí Podle druhu pohonu Ruční Se spalovacím motorem Elektrické Pneumatické Hydraulické -41-

42 6.2 Výběr vhodného manipulátoru Kryt určený k manipulaci je umístěn na začátku odtokovém žlabu v těsné blízkosti za odpichovým otvorem vysoké pece. Umístění krytu zmenšuje možnosti volby vhodného obslužného zařízení. Z důvodu omezeného prostoru, rozstřiku žhavého materiálu při odpichu vysoké pece, nutnosti zachování pracovního prostoru v okolí žlabu, nerovného hutního půdního profilu odpichové haly a umístění různého technického zařízení, včetně technického zařízení pro odpich i zaslepení vysoké pece, nám omezuje volbu vhodného technického řešení. Veškeré tyto zmiňované aspekty nám redukují volbu vhodného zařízení, kdy musíme odstoupit od možnosti volby kolových, pásových, či jiným způsobem se pohybujících strojů po hutní úrovni a uvažovat o konstrukci nezabírající další pracovní či technický prostor určený k obsluze vysoké pece, ale využívající stávající nosnou nebo halovou konstrukci vysoké pece. Pro daný problém, i z důvodu nutné manipulace krytem na větší vzdálenost, se jeví jako výhodné uvažovat o konstrukci na principu jeřábové techniky Jeřábový manipulátor Jeřáb jako typ manipulátoru se nám nabízí jako vhodné řešení s možností různého typu pohonu a konstrukce Jeřáb mostový Typ tohoto jeřábu má výhodu v konstrukci, kterou lze umístit nad hutní úroveň pod střešní konstrukci. Nutností je vybavení haly pojezdovou jeřábovou dráhou. Konstrukční části jeřábu Jeřábova dráha: slouží k pojíždění jeřábu Jeřábový most: slouží k pojíždění koček nebo kladkostrojů ve směru kolmém na jeřábovou dráhu Kočka nebo kladkostroj.: pojízdné zdvihadlo pohybující se po mostové konstrukci obsahující zařízení pro zdvih břemene. Stanoviště obsluhy: nachází se buď přímo na konstrukci mostu, a to jako otevřené (pracovní koš) či uzavřené (pracovní kabina), nebo dálkově řízené rádiovým signálem, v neposlední řadě i ovládání závěsným zařízením. -42-

43 Nárazník: je umístěn na pohyblivé části zdvihacího zařízení (most, kočka) a slouží k utlumení pohybové energie. Narážka, nebo najížďka: omezuje krajní polohy pojezdu mostu, kočky, kladkostroje Obsluhovací lávka: slouží k přístupu k jednotlivým mechanismům zdvihacího zařízení za účelem kontroly a údržby Průchozí lávka: zabezpečuje bezpečný přístup a sestup na zdvihací zařízení Obrázek 22: Mostový jeřáb s nosností kg[25] Obrázek 23: Mostový jeřáb s dálkovým ovládáním[25] -43-

44 Výhody: Nezabírá pracovní prostor na hutní úrovni Možnost dálkového ovládání Užitnou nosnost můžeme ovlivnit konstrukcí jeřábu Možnost umístění dvou jeřábových drah nad sebou Možnost změny nosných prvků Zaškolení více osob na 1 zařízení Různé konstrukční provedení Dlouhá životnost Nevýhody: Vysoká cena Konstrukční náročnost Jeden druh pohonu zařízení (elektrické, ruční) Nutnost mostové pojezdové dráhy Nelze křížit pojezdové dráhy a manipulační prostory Speciálně školená odsluha Vedení deníku zdvihacího zařízení Nutný pravidelný servis určený normami ČSN Jeřáb konzolový Konzoly jsou nosné konstrukce konzolových jeřábů. Na konzole je umístěna pevně nebo pohyblivě kočka, kladkostroj, záchytné oko. Konzoly mohou být umístěny na stěně nebo konstrukci, lze je i konstruovat jako pojízdné po jeřábové dráze. Konstrukční provedení nosné části: Z válcovaných profilů ( U, I, IPE, L,V, HEA,T ) Z plnostěnných nosníků (obr. 19-A) Z příhradových nosníků (obr. 19-B) Ze skříňových nosníků (obr. 19-C)[13] A B C Obrázek 24: Provedení nosníku jeřábů; A- plnostěnné, B-příhradové, C-skříňové[13] -44-

45 Výhody: Menší rozměry Nižší výrobní náklady Možnost dosahu více jeřábů do jednoho manipulačního prostoru Jednoduché zaškolení obsluhy Možnost dodatečného připevnění k nosné konstrukci Různé konstrukční provedení Možnost různého pohonu zařízení (elektrické, ruční, pneumatické, hydraulické) Menší náklady na údržbu Nevýhody: Nižší nosnost Při dodatečné montáži na nosnou konstrukci zajištění pevnostních výpočtů nosnosti konstrukce Menší rozsah manipulačního prostoru Konstrukce částečně ubírá ze zástavbového prostoru haly Méně odolná konstrukce v případě přetížení Speciálně školená obsluha Obrázek 25: Konzolový jeřáb[25] -45-

46 6.2.2 Volba pohonu manipulátoru Volba závisí na kinetice a dynamice pohonu, tj. na pohybu přímočarém, kyvadlovém, rotačním, rychlosti pohybu, počtu spouštění, brzdění, možnosti reverzace, hmotnosti břemene apod. Dále musíme myslet na prostorové uspořádání, pracovní podmínky stroje a prostředí v jakém bude zařízení používáno.[15] Ruční: Ruční pohon se používá pouze u malých a pomocných zařízení nevyžadujícího většího výkonu než W a pracujícího po krátkou dobu. K pohonu se používají kliky, článkové řetězy a řetězová kola s potřebnými převody. Tento typ pohonu je pro náš účel vysloveně nevhodný. Elektrický: Elektrické pohony mají pro své výhody v oblasti manipulačních prostředků prvořadý význam. Uskutečňuje se zde přeměna elektrické energie na mechanickou. Elektrické pohony rozdělujeme: Stejnosměrné: dnes se používají jen ve speciálních případech pro svou měkkou momentovou charakteristiku a dobrou regulaci otáček především u lokomotiv, těžebních a výtahových strojů. Střídavé: tzv. indukční motory patří mezi motory pracující se střídavým proudem, mají tvrdou charakteristiku, jsou podstatně jednodušší, levnější a provozně spolehlivější.[15] výhody: nevýhody: - jednoduchost - závislost na dodávce el. energie - malá hmotnost a cena - nebezpečí úrazu - pracuje v jakékoliv poloze - značné požadavky na kvalitu zařízení - vhodnost pro dálkové řízení a automatizaci - vysoká účinnost - možnost regulace otáček - přizpůsobitelnost zatížení [15] -46-

47 Hydraulický: U hydraulických pohonů dochází ke změně mechanické energie na energii tlakovou nebo kinetickou a zpět na energii mechanickou. Tento způsob ovládání se děje prostřednictvím hydraulické kapaliny jako média. Ovládání má značné výhody v jeho nenáročnosti, plynulosti a možnosti zastavení a následném rozjetí v jakékoliv poloze bez zpětného výkyvu.[14,15] výhody: - klidný a tichý chod - snadná změna směru pohybu - snadná změna rychlosti pohybu - aretace pohybu v libovolném místě - jednoduchá obsluha, řízení a regulace - jednoduché pojištění proti přetížení mechanismu - možnost akumulace energie - snadný rozvod energie i k špatně přístupným, či vzdáleným místům - možnost dosažení velkých silových účinků při malých rozměrech prvků - jednoduchý převod rotačního pohybu na přímočarý a opačně - jednoduchý způsob napojení do automatických cyklů pracovních strojů - možná práce v nebezpečném prostředí nevýhody: - vhodnost spíše pro menší rychlosti - citlivost na změnu teploty pracovní kapaliny - nutnost zabudování pojistných ventilů - nutnost zpětného odvodu kapaliny do nádrže - choulostivost na nečistoty - možný nepříznivý vliv na životní prostředí při úniku hydraulické kapaliny - možnost vzniku požáru - faktor ceny komponentů[14,15] Pneumatický: Patří do kategorie objemových strojů, základem jejich pohonu je pneumatický motor. Nositelem energie je energie stlačeného vzduchu, která se převádí na pohyb přímočarý nebo rotační. -47-

48 výhody: - Jednoduchost - Snadné řízení - Ekologičnost provozu - Možnost akumulace energie - Přetížitelnost - Absence odpadního potrubí - Použití ve výbušném prostředí - Bezpečný provoz nevýhody: - Hlučnost, nutnost použití tlumiče - Malá energetická účinnost - Velké ztráty v potrubí stlačeného vzduchu - Nutná filtrace vzduchu - Separace vlhkosti - Přidávání olejové mlhy z důvodu mazání motoru Výsledné řešení: V místě aplikace zařízení máme k dispozici funkční jeřábovou dráhu. Ta bohužel nedosahuje svou konstrukcí nad místo uložení krytu odpichového žlabu a nelze tuto dráhu konstrukčně prodloužit, jelikož by zasahovala do prostoru samotné stavby vysoké pece. Proto není vhodná k použití ani úpravě či přestavbě současného mostového jeřábu. Na začátku a konci odpichu vysoké pece dochází k rozstřiku žhavého materiálu do blízkého okolí i mimo perimetr odtokového žlabu a je nutné ovládací i manipulační prvky umístit mimo toto nebezpečí. Z tohoto důvodu, i z důvodu působení sálavého tepla při odlévání železa, bude manipulátor konstruován jako konzolový a umístěn na nosný sloup konstrukce vysoké pece, situovaný ve vzdálenosti cca 8 metrů kolmo na osu odtokového žlabu. Konstrukce tohoto nosníku sice unese vzniklé zatížení, ale z důvodu zvýšené bezpečnosti bude posílena výztuhami. Jako pohon manipulátoru je zvolen hydraulický pohon. Tato volba splňuje jedny ze základních podmínek, aby bylo možno ovládat zařízení i při úplném výpadku elektrického proudu aspoň po dobu odstranění krytu umístěného na žlabu. Ovládání lze zajistit použitím -48-

49 akumulátoru o dostatečné tlakové kapacitě tak, aby poskytl potřebnou časovou dobu k sejmutí krytu mimo žlab a zajistilo se pozvolné spouštění při ukládání krytu na žlab, včetně okamžité aretace při jakékoliv pozici. Toto nelze v případě použití elektrického systému zajistit bez zvýšených nákladů na náhradní elektrický zdroj. A to buď v podobě agregátu se spalovacím motorem, nebo dostatečným kapacitním zajištěním akumulátorových zdrojů. Použití pneumatického pohonu není taktéž vhodné, z důvodu stlačitelnosti plynu, větší váhy břemene, nutnosti aretace mimo krajní polohy, které se u pneumatického systému hůře docilují, a taky velkého objemu vzdušníku jako náhradního zdroje při výpadku elektrické energie k agregátu vyrábějícího stlačený vzduch. 7. Kinematika pohybu Požadovaný manipulátor musí být schopen zvednout kryt ze zemní úrovně do výše cca 3 metrů tak, aby bylo možné kryt bezpečně otočit vzhledem k okolní technologii. Toto bude zajišťovat rameno, jehož zvedání a spouštění bude zajištěno hydraulickým přímočarým motorem o zdvihu 550mm. Rotace kolem osy musí zajistit přesunutí krytu umístěného na žlabu do odkládacího místa, které je pro tento účel vyhrazeno. Tento rozsah rotace ramene kolem svislé osy činí 120 a pohyb ramene do požadovaných poloh bude opět prováděn pomocí hydraulického přímočarého motoru. Obrázek 26: Pohyb ramene v ose vertikální -49-

50 Obrázek 27: Pohyb ramene v ose rotační 8. Návrh a výpočet hydraulického pohonu 8.1 Hydromotor pro zvedání a spouštění ramene Výpočet síly působící při zdvihu ramene Pro výpočet síly působící na píst musíme znát úhel sevření ramene a přímočarého hydromotoru. Tento úhel je závislý na místě uchycení hydromotoru a naklopení ramene. Jeho velikosti jsou zjištěny pomocí programu CAD, kde byla konstrukce vykreslena v různých pozicích ramene pokrývající požadovaný manipulační rozsah. Z nákresu byly zjištěny úhly pro jednotlivé pozice, které se pohybovaly v rozsahu od Okruh je navrhován jako otevřený pro tlak 21 MPa. -50-

51 Obrázek 28: Nákres působících sil Obrázek 29: Určení úhlu α Obrázek 30: Detail "A" -51-

52 Síla působící na hydromotor [kn] Použití 2 válců úhel α [ ] úhel α [rad] l [m] a [m] l/2 [m] g [m. s ²] m [kg] mram[kg] F [N] F [kn] F* 1/2 [kn] 27 0,471 8,5 1,25 4,25 9, ,7-486, , , ,5 1,25 4,25 9, ,02-245, , ,5 1,25 4,25 9, ,1-495,69-247, , ,5 1,25 4,25 9, ,8-500, , , ,5 1,25 4,25 9, ,2-505, , , ,5 1,25 4,25 9, ,7-511, , , ,5 1,25 4,25 9, ,1-516, , , ,5 1,25 4,25 9, ,4-522, , , ,5 1,25 4,25 9, ,6-529, , ,628 8,5 1,25 4,25 9, ,6-535, , , ,5 1,25 4,25 9, ,6-542, , , ,5 1,25 4,25 9, ,4-550, , , ,5 1,25 4,25 9, ,7-557, , , ,5 1,25 4,25 9, ,2-565, , , ,5 1,25 4,25 9, ,2-574, , , ,5 1,25 4,25 9, ,9-583, , , ,5 1,25 4,25 9, ,7-592, , Tabulka 1: Výpočet síly na píst 1000 Průběh síly působící na hydromotor , , , ,5 45 Úhel sevření [ ] 1 hydromotor 2 Hydromotory Graf 1: Graf průběhu síly (8.1.1) (8.1.2) (8.1.3) -52-

53 Největší zatížení na 1 píst bude při pracovním úhlu 33 a bude činit 516,9 kn. Tato síla odpovídá váze břemene o hmotnosti kg. Sílu budeme vyvozovat jako reakční k počítanému směru, proto ji můžeme převést do kladných hodnot. Při použití 2 hydromotorů bude výsledná síla poloviční a celkové rozměry hydromotoru menší. Poloviční síla ,6 N odpovídá břemenu o váze kg. Výpočet síly potřebné pro sklopení ramene F z směrem dolů, můžeme zjednodušit. Váha sestavy je dostačující a v případě nedostatku energie by dokázala vlastní tíhou po odtlakování okruhu spustit břemeno na hutní úroveň. (8.1.4) Výpočet kritické síly Bezpečnostní koeficient 3 (8.1.5) (8.1.6) Průměr pístnice m (8.1.7) (8.1.8) -53-

54 Minimální průměr pístnice volím 80 mm. Tento průměr unese případné mírné zvýšení zatížení, vzniklé vysokopecními produkty při technologickém procesu odpichu vysoké pece a jejich přilnutím na spodní stranu krytu odtokového žlabu Průměr pístu (8.1.9) (8.1.10) Standardně se volí u přímočarého hydromotoru s jednostrannou pístnicí poměr při výpočtech rychlostí a ploch 1:2. Při vypočítaném průměru pístnice 80 mm volím průměr pístu 140 mm. Většina firem zabývajících se výrobou přímočarých hydromotorů nabízí poměr D / d v rozměrech 140/80 nebo 160/80 mm Plocha pístu, pístnice a mezikruží (8.1.11) (8.1.12) Výpočet průtoků pro rychlost v = 30mm/s (8.1.13) Výpočet tlaku pro vysouvání a zasouvání (8.1.14) -54-

55 8.1.8 Tloušťka stěny a dna válce Materiál pro výrobu volím s mezí pevnosti v tahu R m 550 MPa a R e 260 MPa (8.1.15) (8.1.16) Sílu stěny válce volím 10 mm. (8.1.17) Sílu dna válce volím 22 mm. l = 2,3 mm Kontrola na vzpěr (8.1.18) Štíhlostní poměr (8.1.19) Mezní štíhlost (8.1.20) Obrázek 31: Určení výpočtu kontroly podle štíhlostního poměru -55-

56 Kontrola podle Eulera (8.1.21) 8.2 Hydromotor pro otáčení ramene Navrhovaný hydromotor je ukotven jednou částí na tělese manipulátoru a druhou mimo hlavní těleso manipulátoru. Touto oblastí ukotvení je zadní část nosné konstrukce vysoké pece, která zároveň slouží k upevnění samotného manipulátoru. Tímto umístěním je poskytnuta i dostatečná ochrana hydromotoru před samotným vlivem provozu vysoké pece. Navrhovaný hydromotor musí být schopen otočit ramenem manipulátoru v úhlu 120. Při tomto pohybu může dojít ke střetu pístnice s tělesem manipulátoru. Z těchto důvodů je ukotvení speciálně konstrukčně řešeno na dané montážní místo. Přímo na místě byla odměřena dostatečná délka výsunu hydromotoru, zabezpečující rotaci v požadovaném úhlu tak, aby při tom nedošlo k zmiňované kolizi. Oblasti možné kolize jsou vykresleny žlutě na obr. 27. Obrázek 32: Zobrazení možných kolizních míst při umístění hydromotoru -56-

57 8.2.1 Síla působící na píst F po = m g f (8.2.1) F po =8000 9,81 0,2 = N N f - koeficient tření 0, výpočet F kr Bezpečnostní koeficient 3 (8.2.2) (8.2.3) Průměr pístnice (8.2.4) d = 50 mm Minimální průměr pístnice volím 50 mm Skutečná plocha pístnice (8.2.5) (8.2.6) Průměr pístu (8.2.7) Pro tlak 3 MPa však bude tento rozměr již činit 82,4 mm. K průměru pístnice volím vhodný průměr pístu, vycházející z podmínky poměrových ploch 1:2. Jako vhodný průměr je zvolený rozměr 80 mm, tento rozměrový poměr 80/50 mm se často nabízí u výrobců přímočarých hydromotorů. Používá se i kombinace rozměrů 90/50 mm. -57-

58 8.2.5 Plocha pístu, pístnice a mezikruží (8.2.8) (8.2.9) Výpočet průtoků pro rychlost v = 40 mm.s -1 Zvolená rychlost vychází z požadavku přesunutí krytu žlabu na místo odložení v dostatečně rychlém čase. Při rychlosti v = 40 mm.s -1 a pracovním zdvihu válce 850 mm se kryt přesune mezi jednotlivými pozicemi za 21,25 s. (8.2.10) (8.2.11) Výpočet tlaku pro vysouvání a zasouvání Přímočarý hydromotor otáčející ramenem je situován horizontálně. Síly působící na píst jsou pro oba směry shodné. (8.2.12) Tloušťka stěny a dna válce Materiál pro výrobu ponechám stejný jako v předcházejícím výpočtu R m 550 MPa a R e 260 MPa. (8.2.13) (8.2.14) Sílu stěny válce volím 7 mm. -58-

59 (8.2.15) Sílu dna válce volím 12 mm. l = 2,0 mm Kontrola na vzpěr (8.2.16) Štíhlostní poměr (8.2.17) Mezní štíhlost (8.2.18) Kontrola podle Eulera (8.2.19) Přímočaré hydromotory Hydromotory budou vyrobeny externí firmou Hydrauli cs zabývající se jak výrobou katalogizovanou tak i zakázkovou. 2x Hydromotor pro zdvih 2H2T R 140/ R ukotvení oko-oko 1x Hydromotor pro otáčení 2H2T R 80/ R ukotvení oko-oko 8.3 Návrh hydrogenerátoru Pro návrh hydrogenerátoru musíme brát v úvahu připojení dvou rozměrově odlišných hydrogenerátorů a použití 2 hydromotorů pro ovládání zdvihu ramene. Pro výpočet -59-

60 použijeme objemově větší hydromotor. Zároveň bude platit, že jednotlivé úkony, tedy zdvih krytu a otáčení ramene, nebudou prováděny současně. (8.3.1) (8.3.2) Volba hydrogenerátoru: Pro kombinaci řízení s proporcionálním rozvaděčem a možnosti plynulejšího ovládání zdvihu i rotace manipulátoru volím axiální pístový hydrogenerátor DANFOS série 45 N3 C2NF KNB. Skutečný průtok (8.3.3) Skutečná rychlost (8.3.4) 8.4 Návrh potrubního systému Vzdálenost potrubí k ovládacímu panelu u manipulátoru je 20 m. Ovládací panel je spojen s hydromotory hydraulickými hadicemi o délce 2 m. Tlakové potrubí Rychlost v tlakovém potrubí (8.4.1) (8.4.2) í. Trubka TR 25x4 mm -60-

61 Odpadní potrubí Rychlost v odpadním potrubí = 2,5 m.s -1 (8.3.1) (8.3.2) í. Trubka TR 28x2,5 mm Sací potrubí Rychlost v sacím potrubí = 1 m.s -1 (8.3.3) (8.3.4) í Trubka TR 42x3 mm Hydraulické hadice Hydraulické hadice budou sloužit k propojení hydraulických válců a ovládacího pultu s proporcionálními rozvaděči a spojení hydrogenerátoru s olejovou nádrží. Proto volím stejnou rychlost (8.3.5) í 8.5 Tlakové ztráty systému Celková tlaková ztráta se vypočítá pomocí součtu ztrát z jednotlivých větví potrubního systému a prvků v hydraulickém okruhu. Ztráty vzniklé v ohybech a sacím potrubí jsou zanedbatelné vzhledem k jejich počtu a délce. Hydraulický olej Paramo HM 46 Viskozita při 40 C Hustota Bod tekutosti -15 C Bod vzplanutí/bod hoření 185 C/210 C Teplota samovznícení 280 C Hořlavina IV třídy nebezpečnosti -61-

62 Tlakové porubí: (8.5.1) (8.5.2) á í ě í (8.5.3) (8.5.4) Odpadní porubí: (8.5.5) (8.5.6) á í ě í (8.5.7) (8.5.8) Hydraulické hadice (8.5.9) (8.5.10) á í ě í (8.5.11) (8.5.12) Tlakové ztráty v jednotlivých prvcích Jednosměrný ventil Argo hytos VJ G1, = 0,05 MPa, Q=300dm 3.min -1, p max =32 Mpa Proporcionální rozvaděč Danfoss PVG32/2 CC PVEA, = 0,5 MPa, Q=125 dm 3.min -1, p max =30 Mpa Brzdný ventil Oil-Control VBSO-DE , = 0,8 MPa, Q=200 dm 3.min -1, p max =35 Mpa -62-

63 Celková ztráta v hlavním okruhu (8.5.13) MPa Kontrola na dodržení tlaku = 17,47 + 2,82 = 20,29 MPa 20,29 MPa 21 MPa Potřebný výkon na hydrogenerátoru: Potřebný výkon na elektromotoru: (8.5.14) (8.5.15) Elektromotor: AC Motory FCPM 132 L-4 P = 22 kw, n = 1470 min Návrh filtrace Filtrace kapaliny bude řešena jako samostatný okruh s nuceným oběhem. Hydrogenerátor ALP2D20-FG firmy CROSS, Vg = 14,1 cm 3 Zvolený tlak v okruhu p = 1 MPa. (9.1) Filtr MPF 100-A03-G2-A10H BB; Q= 28 dm 3 min -1 ; Sací potrubí Rychlost v sacím potrubí = 1,5 m.s -1 (9.2) (9.3) Trubka TR 22x2 mm -63-

64 Tlakové potrubí Rychlost v tlakovém potrubí (9.4) (9.5) Trubka TR 14x2 mm Odpadní potrubí Rychlost v odpadním potrubí = 1,8 m.s -1 (9.6) (9.7) Trubka TR 22x2 Tlakové ztráty Filtrační okruh je umístěn přímo na agregátu, proto můžeme tlakové ztráty z potrubí zanedbat. Tlaková ztráta na filtru činí Δp = 0,05 MPa. 0,05 < 1 MPa Potřebný výkon na hydrogenerátoru: (9.8) Potřebný výkon na elektromotoru: (9.9) Elektromotor: AC Motor FCA 90- L 4, P = 1,5 kw, n = 1445 min Návrh náhradního tlakového zdroje Zadaný manipulátor bude použit v provozu požadující funkčnost systému i v případě výpadku elektrické energie. Jako náhradní tlakový zdroj je použita sestava akumulačních nádob. Akumulační nádoby budou zajišťovat jeden kompletní provozní cyklus manipulace s mechanizmem. Tato manipulace sestává z kombinace těchto pohybů: zvednutí krytu z pozice pracovní (umístění na odpichovém žlabu), přemístění na odkládací místo, spuštění na hutní úroveň. Jednotlivé kroky manipulace budou prováděny postupně za sebou. -64-

65 10.1 Výpočet akumulačních nádob. Pro výpočet byly použity podklady firmy Hydac a Parker [26,27] Potřebný dodávaný objem h (10.1.1) (10.1.2) Pro jistotu připočítáme 20%, počítáno bude tedy s objemem V = 25,45dm Čas dodávky (10.1.3) Parametry pro výpočet Potřebný tlak zjistíme z rovnic a Z udávaných rovnic je patrný minimální tlak 17,67 MPa, při kterém se rameno ještě zvedne. Okruh je koncipován pro tlak 21 MPa. Tento tlak budeme brát jako výchozí pro výpočty. Maximální tlak v akumulační nádobě 28 MPa. p amin = 21 MPa p amax = 28 MPa poměr tlaku = 1,3 Rozsah teploty kapaliny: t amin = 20 C t amax = 55 C Účinný objem: = 7dm 3-65-

66 (10.1.4) (10.1.5) (10.1.6) Potřebný počet akumulátorů: (10.1.7) Korekční faktor: Korekční faktor ovlivňuje změna termodynamického děje. Hodnotu korekčního faktoru určíme z rovnice a obrázku č.31. (10.1.8) Reálný objem: Obrázek 33: Korekční graf (10.1.9) Volím Akumulátor OLEAR EHV / A G2. Objem akumulátoru by měl být dostačující, protože maximální tlak budeme potřebovat jen pro zdvih ramene. Pro otočení a spuštění již bude potřebný tlak třetinový. -66-

67 Obrázek 34: Kontrola výpočtu podle programu společnosti Parker Okruh pro náhradní tlakový zdroj bude stejně jako filtrační koncipován nezávisle na hlavním tlakovém okruhu. Hydrogenerátor bude dodávat a vyrovnávat potřebný tlak v akumulačních nádobách na základě tlakového snímače. Umístění konstrukce akumulátoru je bezprostředně vedle hydraulického agregátu Návrh hydrogenerátoru Hydrogenerátor Yuken A3H 16 FR 01KK10 Q=8-16,3 dm 3.min -1, p max =28 Mpa (10.2.1) Potřebný výkon na hydrogenerátoru (10.2.2) -67-

68 Potřebný výkon na elektromotoru (10.2.3) Elektromotor AC Motory FCA 132 M 4 P = 7,5 kw, n = 1455 min Potrubní systém Sací potrubí Rychlost v sacím potrubí = 0,5 m.s -1 (10.3.1) (10.3.2) Trubka TR 22x2 mm Tlakové potrubí Rychlost v tlakovém potrubí (10.3.3) (10.3.4) Trubka TR 14x2 mm Odpadní potrubí Rychlost v odpadním potrubí = 2 m.s -1 (10.3.5) (10.3.6) Trubka TR 15x1,5 mm -68-

69 10.4 Tlakové ztráty Kapalina Hydraulický olej Paramo HM 46 při 40 C Tlakové ztráty v potrubí Tlakové i odpadní potrubí má shodnou délku 4 m. Ztráty v ohybech a na sacím potrubí můžeme zanedbat. Tlakové porubí: (10.4.1) (10.4.2) á í ě í (10.4.3) (10.4.4) Odpadní porubí: (10.4.5) (10.4.6) á í ě í (10.4.7) (10.4.8) Pojistný ventil: Q hydraulika: DBW 10BG2 6X; Δp z = 0,025 MPa Tlakový filtr: MP filty: FMM0503 BAC A10S P01; Δp z = 0,01 MPa Jedosměrný ventil: EMB: RD14S ; Δp zjv = 0,5 MPa -69-

70 Celková ztráta v akumulátorovém okruhu MPa Kontrola na dodržení tlaku 7,765 MPa 28 MPa (10.4.9) 11. Návrh nádrže Nádrž volím v rozmezí 3-5 násobku průtoku hydrogenerátoru. Při výpočtu objemu musím vzít v úvahu i možnost vypuštění objemu kapaliny z okruhu do nádrže. V = V G + V P + V H + V A (11.1.) V = 5 55, ,5 + 11, dm 3 Objem nádrže volím 400 dm Volba ohřevu oleje Ohřívače se instalují do nádrže za účelem předehřátí pracovní kapaliny (oleje) v případě, že viskozita oleje je vyšší než startovací viskozita předepsaná výrobcem hydrogenerátoru. V tom případě se topné těleso instaluje přímo do nádrže, nejčastěji na boční stěny. Maximální měrný topný výkon je omezen hodnotou 2W.cm -2 pro minerální olej, pokud je topné těleso obtékáno kapalinou (v = cca 2 m.s -1 ), nebo 0,7 W.cm -2, pokud je ponořeno v nádrži s klidnou kapalinou, aby nedocházelo k přehřívání oleje. Pro ohřev kapalin HFA nebo HFC je měrný topný výkon omezen hodnotou 0,7 W.cm -2. Pokud se pro filtraci a stabilizaci teploty kapaliny v nádrži užívá samostatný okruh s pomocným čerpadlem, filtry, chladiči a ohřívači, je možné použít průtokové ohřívače vyššího tepelného výkonu, kde topná spirála je umístěna v trubce a nepřichází do styku s olejem. Je však třeba zajistit automatické vypnutí ohřívače v případě, že průtok oleje je přerušen. [18] Ohřívač volím od specializované firmy Backer-elektro s kódovým označením

71 Obrázek 35: Topné těleso 13. Stručný popis funkce hydraulického agregátu Hydrogenerátor (22) poháněný elektromotorem (19) dodává prostřednictvím potrubního systému požadovaný tlak k jednotlivým hydromotorům (35; 36-schéma hydr. agr.) určeným pro otáčení či zdvih manipulátoru. Ty jsou ovládány pomocí proporcionálních rozvaděčů (27-s.h.a.) z kabiny taviče, nebo ovládacího pultu přímo u manipulátoru. V případě výpadku elektrické energie se přestaví ventil (46-s.h.a.) do pozice otevřeno a do okruhu je dodáván tlak z náhradního akumulačního zdroje (25-s.h.a.). Ten umožňuje vykonat jeden pracovní cyklus. Náhradní tlakový zdroj je plněn samostatným hydrogenerátorem (7) poháněným elektromotorem (3). Potřebný tlak v akumulátorech hlídá tlakový spínač (43-s.h.a.). Při poklesu tlaku na minimální hodnotu 21 MPa je hydrogenerátor automaticky spuštěn v tzv. odlehčeném stavu. Po dotlakování na stanovenou hodnotu 28MPa je hydrogenerátor ponechán v provozu asi 1min. v režimu odlehčení. Pokud tlak v akumulátoru nepoklesne a zůstane konstantní je motor s hydrogenerátorem (3,7) vypnut. Stav odlehčení zajišťuje pojistný ventil (1e). Protože se předpokládá spouštění okruhu pro náhradní tlakový zdroj v dlouhých časových úsecích od sebe je okruh vybaven vlastním tlakovým filtrem kapaliny (31). Agregát je taky vybaven samostatným okruhem pro čistění hydraulické kapaliny s filtrem pevných částic (12) schopným filtrovat částice do velikosti 10 μm. Cirkulaci oleje zajišťuje hydrogenerátor (15) s elektromotorem (9), termostatem pro hlídání maximální i minimální teploty oleje (23) a elektrickým (24) i optickým hladinoměrem (1b). K ohřevu oleje při nízkých teplotách slouží topné těleso (42). Přístup vzduchu do nádrže je řešen přes plnící otvor se vzduchovým filtrem o citlivosti 10 μm (1c). Pro přístup do vnitřní části agregátu slouží dva servisní otvory (18). -71-

72 Obrázek 36 a 32: Hydraulický agregát -72-

73 14. Rozkódování některých názvů prvků Hadice: Haberkorn 2 SC 16 Poryjacket 2SC - Hadice doporučena pro vysokotlaká hydraulická zařízení. Použití pro hydraulický olej na bázi minerálního oleje a glykolu. Duše z olejivzdorné syntetické pryže, vyztužení vysokopevnostním ocelovým drátem, obal je ze syntetické pryže, odolné oděru, ozónu a povětrnostním vlivům vnitřní průměr hadice. PYROJACKET - představuje řešení nevyžadující odstavení zařízení a odpojení hadic a kabelů kvůli instalaci obalu pro tepelnou ochranu. Je odolný proti vysokým teplotám a navržený tak, aby odpuzoval odstříknuté kapky roztaveného kovu a odolával intenzivnímu žáru a plameni. Je vyroben ze sklolaminátu opatřeného povrchovou vrstvou červeného kaučuku obsahujícího oxid železa a silikon. Pyrojacet VCO obsahuje vysokoteplotní sklolaminátový uvnitř všitý uzávěr na zaklesnutí, který zpomaluje postup plamenů. Velikost je upravena tak, aby bylo dosaženo překrývání v místech, kde se setkávají uzávěry na zaklesnutí do sebe. Používá se v ocelárnách, slévárnách, kovárnách atd. Filtr: FMM 0503 BAC A10S P01 FMM 050 typové označení 3 Filtrační délka B s baypasem A NBR materiál C Závit G ½ A10 filtrace 10μm S Diferenční tlak (210bar) P01 - Standardní MP Filtr Akumulátor: EHV / EHV Accumulator Range (European High Pressue Vessie) 57 Objem v litrech 330 maximální pracovní tlak v barech 90 regulační kód konstrukční kódová specifikace Elektromotor: FCA 132 M 4 FCA typové označení motoru s přírubou bez kotvících patek 132 výrobní číslo motoru M výkonová specifikace 4 4 pólový 500 V Brzdný ventil: VBSO DE VBSO DE kódové označení výrobku 03 pilotní poměr řízení 8,2:1 03 velikost šroubení G 1/2 20 nastavitelnost pružiny bar -73-

74 15. Návod na údržbu a obsluhu zařízení 15.1 Údržba Údržbu v záruční době provádí výhradně dodavatel na základě smluvních podmínek, firma k tomuto účelu sjednána a řádně proškolena, nebo osoba řádně způsobilá a zaškolená výrobcem. Provozovatel může na základě zjištění doplnit chybějící hydraulickou kapalinu dané specifikace. Potřebné množství se zjišťuje pomocí olejoznaku umístěného na nádrži. Stav hladiny je rovněž hlídán snímačem hladiny. Snímač hladiny signalizuje její výšku ve dvou úrovních. V první fázi snímač vysílá signál nízké hladiny, tento je pouze výstražný a nezpůsobí vypnutí agregátu. Obsluha je však povinná uvědomit zodpovědnou osobu za agregát a zajistit co nejdříve dolití hydraulického oleje dané specifikace. V druhé fázi hlásí minimální hladinu oleje. Tento signál zastaví hlavní agregát a vyřadí jej z činnosti. V případě poškození a havarijního stavu má údržba právo vyměnit stávající propojovací hadice a potrubí za stejný typ popř. se stejnými parametry od jiného výrobce. Jakákoliv údržba musí být provedena za provozního klidu v nezatíženém stavu na řádně zajištěném a odpojeném mechanismu, jak od elektrického proudu, tak i od zdroje náhradního tlaku. Musí být zabráněno úniku provozní kapaliny do okolí, vniknutí nežádoucích těles a znečištění do hydraulického okruhu. Při výměně propojovacích hadic i potrubí musí být ihned po demontáži použito krycích záslepek. V případě poruchy hydraulického agregátu je provozovatel povinen o poruše informovat výrobce a on sjednává její odstranění dle vzájemné dohody. Montáž provádět k tomu určeným nářadím, používat předepsané OOPP (osobní ochranné pracovní pomůcky). Při provozu zařízení dbát na čistotu v jeho bezprostředním okolí, ovládací prvky udržovat v čistotě Návod na obsluhu 1. Spouštění zařízení se děje na ovládacím panelu umístěném v centrální místnosti situované pod hutní úrovni vysoké pece a na základě stanovených bezpečnostních předpisů. Obsluha musí být seznámena s návodem na použití a proškolena v oblasti hydraulických i elektrických zařízení. Před prvním startem, nebo po delší odstávce musí být splněn požadavek dostatečné hydraulické kapaliny v nádrži a správná teplota oleje. Při nízké teplotě oleje pod 35 C se zapne ohřívací těleso. Při vyšší teplotě se těleso nezapíná. -74-

75 2. Ovládání ramene se provádí z pultu umístěného v tzv. malém velínu (kabina tavičů) vysokých pecí. Pult obsahuje ovládání dvou proporcionálních ventilů řízených elektronicky pomocí jednoho ručního joysticku (1). Pohybem joysticku doprava či doleva provádí obsluha pohyb rotační a pohybem nahoru nebo dolů pohyb spouštění či zvedání břemene. Podle velikosti náklonu páky ovládáme rychlost jednotlivých pohybů. Obrázek 37: Ovládací pult z malého velína Prostřednictvím přepínače (2) umístěného na levé straně od joysticku lze přepínat polohu ovládání automaticky a manuálně. Automatická poloha je v provozu pouze, když je kryt odpichového žlabu zavěšený na manipulátoru a položen na žlabu. V tomto případě při přepnutí přepínače (2) Automat ručně do polohy Automat a zmáčknutí tlačítka Automat start (3), manipulátor automaticky zvedne kryt z odpichového žlabu, a otočí manipulátor do polohy umožňující vsunutí odpichového či ucpávacího stroje. Zpětný pohyb je nutno z bezpečnostních důvodů provádět ručně. V případě jakékoliv nenadále události je pohyb možno přerušit tlačítkem stop (4). 3. Jednotlivé manipulační operace musí být prováděny odděleně. Je nepřípustné při ručním ovládání kombinovat pohyby zdvihu či spouštění ramene a zároveň provádět otočný pohyb ramenem. Obsluha provede nejprve úkon zdvihu či spuštění a až následně po uklidnění mechanismu, bude pokračovat v ovládání otočného pohybu. 4. V případě výpadku elektrické energie a nutnosti manipulace slouží jako zdroj náhradního tlaku akumulační nádoby umístěné v místnosti s hlavním hydraulickým rozvodem a elektrickým ovládáním. Přívod tlaku je zajištěn automaticky prostřednictvím dvoupolového rozvaděče, který se přestaví pomocí pružiny do otevřené pozice v případě výpadku elektrické energie. -75-

76 5. Před započetím úkonu je potřeba přestavit kulový ventil (13) označený na schématu č. 38. červenou barvou u ovládacího pultu umístěném na nosném sloupu manipulátoru. Při ovládání na náhradní zdroj tlaku má obsluha pouze omezenou manipulační dobu. Tato doba umožňuje zdvih břemene, otočení do polohy k odložení krytu a spuštění břemene na hutní úroveň. Tedy jeden pracovní cyklus. Následné manipulace jsou možné až po opětovném zapojení elektrické energie a následném dotlakování akumulačních nádob. Pult obsahuje ovládání dvou proporcionálních ventilů řízených elektronicky. Každý ventil slouží k ovládání jiného druhu pohybu. Pravým ventilem z pohledu obsluhy (6) ovládáme pohyb ramene nahoru a dolů a levým ventilem (7) otočný pohyb ramene. Pro snazší orientaci budou ovladače vybaveny popisky. Obrázek 38: Nouzový pult obsluhy 6. Obsluze se zakazuje trvalé používání náhradního zdroje tlaku jako zdroje hlavního, v případě poruchy agregátu zajištující hlavní zdroj tlaku. 7. V případě totální havárie, tedy úplného výpadku jak elektrické energie, tak i výpadku náhradního zdroje tlaku je možnost krizového ovládání zařízení při otevření kulových ventilů (8,9) označených žlutou barvou, na schématu č. 51, umístěných na hydraulických válcích (10) a na zpětném potrubí u pultu na nosném sloupu otevření kulového ventilu (12) na schématu č. 55, povolení škrtícího ventilu (11) na schématu č

77 Obrázek 39: ventily pro případ totální havárie na hydraulickém válci Obrázek 40: Ventily u ovládácího pultu na nosném sloupu Doporučený postup: V případě zavěšeného břemene otevřít ventily na hydromotoru určeném pro otáčení manipulátoru, tím dojde k odtlakování hydromotoru. Následně, umožňuje-li to pozice ramene s břemenem otočit za pomocí jiné mechanizace, nebo lidské síly do požadované polohy. Až po tomto úkonu doporučujeme provést odtlakování hydromotoru, zajišťujícího zdvih ramene manipulátoru. Je nutné, aby obsluha měla na zřeteli, že otevřením kulového -77-