M E T A L L U R G I C A L J O U R N A L

Transkript

1 R O Č N Í K / V O L. R O K / Y E A R L X V M E T A L L U R G I C A L J O U R N A L O D B O R N Ý Č A S O P I S P R O M E TA L U R G I I A M AT E R I Á L O V É I N Ž E N Ý R S T V Í B R A N C H P E R I O D I C A L F O R M E T A L L U R G Y A N D M A T E R I A L E N G I N E E R I N G W W W. H U T N I C K E L I S T Y. C Z I S S N VŠB - TU Ostrava, FMMI, katedra ekonomiky a managementu v metalurgii

2

3 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV ISSN Odborný časopis pro hutnictví a materiálové inţenýrství. Vydavatel OCELOT s.r.o. Pohraniční 693/ Ostrava-Vítkovice IČO , DIČ CZ Registrace v obchodním rejstříku Krajského soudu v Ostravě, oddíl C, vloţka O b s a h tváření, tepelné zpracování Ing. Ladislav Jílek, CSc. Zvyšování životnosti nástrojů pro kování 3 Redakce, kontaktní adresa OCELOT s.r.o. Redakce časopisu Hutnické listy areál VŠB TU Ostrava, A listopadu 15/ Ostrava-Poruba Vedoucí redaktor Ing. Jan Počta, CSc j.pocta@seznam.cz Asistentka redakce Jaroslava Pindorová jaroslava.pindorova@seznam.cz Redakční rada Předseda: Prof.Ing. Ľudovít Dobrovský, CSc., Dr.h.c., VŠB-TU Ostrava Členové: Ing. Michal Baštinský, EVRAZ VÍTKOVICE STEEL, a.s. Ing. Karol Hala, U.S. Steel Košice, s.r.o. Prof. dr. hab. inţ. Leszek Blacha, Politechnika Šląska Prof. dr. hab. inţ. Henryk Dyja, Politechnika Częstochowska Prof. Ing. Vojtěch Hrubý, CSc. Univerzita obrany Ing. Henryk Huczala, TŘINECKÉ ŢELEZÁRNY, a.s. Prof. Ing. František Kavička, CSc., VUT v Brně Ing. Ludvík Martínek, Ph.D., ŢĎAS, a.s. Prof. Ing. Karel Matocha, CSc., MATERIÁLOVÝ A METALURGICKÝ VÝZKUM s.r.o. Ing. Radim Pachlopník, ArcelorMittal Ostrava, a.s. Prof. Ing. Ľudovít Pariľák, CSc., ŢP VVC s.r.o. Ing. Jiří Petrţela, Ph.D., VÍTKOVICE HEAVY MACHINERY, a.s. Ing. Jaroslav Pindor, Ph.D., MATERIÁLOVÝ A METALURGICKÝ VÝZKUM s.r.o. Ing. Vladimír Toman, Hutnictví ţeleza, a.s. Prof. Ing. Karel Tomášek, CSc., TU v Košiciach Grafika titulní strany Miroslav Juřica, grafik@konstrukce.cz Tisk T-print s.r.o., Průmyslová 1003, Třinec Registrační číslo MK ČR E Mezinárodní standardní číslo ISSN tepelná technika, pece, žárovzdorný materiál doc. Ing. Pavol Vadász, CSc., doc. Ing. Gabriel Sučik, PhD., Ing. Eva Grambálová, PhD. Alternatívne palivá a ich vplyv na žiaruvzdorné vymurovky sústavy Al 2O 3-SiO 2 automatizace, počítačová simulace, výpočetní metody Ing. Jiří Šimeček, Ing. František Hirsch, doc. Dr. Ing. Antonín Kříž Simulace defektů při výrobě vysoce kvalitních litinových přepážek pomocí metody MKP v programu ProCAST Ing. Ivo Špička, Ph.D., doc. Ing. Milan Heger, CSc., Ing. Robert Frischer, Ing. Ondřej Zimný, Ph.D., Bc. Roman Meca Využití PLC v moderní výuce řízení technologií řízení jakosti doc. Ing. Jozef Petrík, PhD., doc. Ing. Vojtech Mikloš, PhD., doc. RNDr. Pavol Palfy, PhD., doc. Ing. Milan Havlík, CSc. Vyhodnotenie kvality merania tvrdosti prof. Ing. Darja Noskievičová, CSc., Ing. Jan Fridrich Analýza metod statistické regulace procesů vhodných pro zpracování autokorelovaných dat z pohledu praktické aplikovatelnosti ekonomika, organizace, řízení Ing. Roman Klepek, MBA, doc. Ing Radim Lenort, Ph.D. Heuristická pravidla pro zvýšení využití kapacity tepelného zpracování výkovků Ing. Petr Besta, Ph.D., Ing. Kamila Janovská, Ph.D., Ing. Bc. Lukáš Hula, Ing. Martin Lampa, Ph.D., doc. Ing. Radim Lenort, Ph.D. Logistika a řízení zásob v hutní výrobě Ing. Kamila Janovská, Ph.D., Ing. Petr Besta, Ph.D., Ing. Bc. Lukáš Hula Stanovení limitních hodnot nákupních cen ocelárenské a válcovenské vsázky pro předpokládanou technologickou substituci hutní výroba v ČR a SR 60 z hospodářské činnosti podniků 62 historie hutnictví 65 společenská kronika 75 recenze 76 konference 78 hutnictví ve světě 82 obsah hutnických listů

4 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV ISSN Odborný časopis pro hutnictví a materiálové inţenýrství. Hlavní články v časopisu jsou uváděny v českém, slovenském nebo anglickém jazyce. Časopis vychází 6x ročně. Cena jednotlivého čísla 200,-- Kč. K ceně se připočítává DPH. Roční předplatné základní 1190,- Kč, studentské 20 % sleva proti potvrzení o studiu. Předplatné se zvyšuje o poštovné vycházející z dodávek kaţdému odběrateli. Předplatné se automaticky prodluţuje na další období, pokud je odběratel jeden měsíc před uplynutím abonentního období písemně nezruší. Objednávky na předplatné přijímá redakce. Informace o podmínkách publikace, inzerce a reklamy podává redakce. Za původnost příspěvků, jejich věcnou a jazykovou správnost odpovídají autoři. Podklady k tisku redakce přijímá v elektronické podobě. Recenzní posudky jsou uloţeny v redakci. Ţádná část publikovaného čísla nesmí být reprodukována, kopírována nebo elektronicky šířena bez písemného souhlasu vydavatele. OCELOT s.r.o., 2012 ISSN C o n t e n t Forming, Heat Treatment Jílek, L. Prolonging of forging dies service life Thermal Engineering, Reheating Furnaces, Refractory Material Vadász, P. - Sučik, G. - Grambálová, E. Alternative Fuels and their Influence on the Refractory Lining of the System Al 2O 3-SiO 2 Automation Control, Computer Simulation, Computing Methods Šimeček, J. - Hirsch, F. Kříž, A. Simulation of Defects at Production of High Quality Cast Iron Partitions Using the FEM Simulation Software ProCAST Špička, I. - Heger, M. - Frischer, R. - Zimný,O. Meca, R. PLC Usage in Modern Lectures of Technology Control Duality Management Petrík, J. - Mikloš,V. - Palfy, P. - Havlík,M. The Evaluation of the Hardness Measurement Quality Noskievičová, D. Fridrich, J. Analysis of Statistical Process Control Methods Suitable for Processing of Autocorrelated Data with Respect to their Practical Applicability Economy, Organization, Management Klepek, R. - Lenort, R. Heuristic Rules for Increasing the Capacit y Utilization of Forged Pieces Heat Treatment Besta, P. - Janovská, K. - Hula, L. - Lampa, M. - Lenort, R. Logistics and Inventory Management in Metallurgical Production Janovská, K. - Besta, P. Hula, L. Determination of Limit Values of the Purchase Prices of Steelmaking and Rolling Mill Charge for Supposed Technological Substitution Časopis zařazen Radou vlády ČR pro výzkum a vývoj do seznamu recenzovaných neimpaktovaných periodik vydávaných v ČR. Hlavní články jsou evidovány v mezinárodní databázi METADEX a ILLUSTRATA TECHNOLOGY, obě spravované firmou ProQuest, USA. Abstrakty hlavních článků jsou evidovány v české a anglické verzi na webových stránkách Hutnických listů. Dodavatelé příspěvků ve všeobecné informační části: Hutnictví ţeleza, a.s. MATERIÁLOVÝ A METALURGICKÝ VÝZKUM s.r.o. prof. Ing. Karel Stránský, DrSc. aj., ÚFM AV kat. tváření FMMI, VŠB TU Ostrava; ITA s.r.o. Dr. Ing. Bohumil Tesařík ČHS Dopisovatelé Redakce Inzerenti a objednatelé reklamy: Zváranie Svařování, VÚZ Bratislava

5 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV ISSN Tváření, tepelné zpracování Forming, Heat Treatment tváření, tepelné zpracování Zvyšování životnosti nástrojů pro kování Prolonging of forging dies service life Ing. Ladislav Jílek, CSc., Ostrava Tvářecí nástroje jsou vystaveny působení vysokého tlaku, vysoké teploty zpravidla nad 500 C, posuvu materiálu po povrchu a působení maziva. Následkem toho dochází na povrchu k otěru. To je hlavní mechanismus opotřebení. Vysoká pnutí mohou způsobit lomy nástrojů. Jelikož teplota a tlak se cyklicky mění, vznikají tepelné trhliny. V některých případech dochází k nalepování tvářeného materiálu na nástroje. V místech s nejvyšší teplotou se rozvíjí deformace creepem. Odolnost proti otěru vyžaduje, aby ve struktuře nástroje bylo dostatek karbidů. Musí však být jemné a rovnoměrně rozložené. Množství uhlíku je limitováno na 0,6 %, aby nevznikaly tepelné trhliny. Kalicí teplota se volí vyšší, aby ocel měla dostatečnou houževnatost. Z povrchových úprav se osvědčila pouze nitridace, která navíc brání nalepování tvářeného materiálu. Postup kování je vhodné navrhnout tak, aby v místě, kde má výkovek nejtenčí stěnu, materiál tekl ve dvou směrech. Je vhodné, když přípravné dutiny jsou navrženy tak, že zajišťují správné středění rozkovku. Konečně je nutné používat mazivo a nepřipustit namáhání zápustky na ohyb. Nástroje pro volné kování se opotřebovávají především creepovou deformací. Dobrá životnost se dosahuje u nástrojů vložkovaných slitinou Nimonic. Opotřebované zápustky lze obnovit navařením. K tomu je nutné odstranit vrstvu s trhlinami a pracovat s předehřevem. Navařování nástrojů pro volné kování není ekonomicky efektivní. The forming dies are exposed to the high pressure, the high temperature (usually over 500 C), the shift of forming material, and the cooling effect of lubricant. The abrasion of working surface is a consequence of the above mentioned effects and it is the main wear mechanism. The temperature and the pressure change periodically. The stress within the forming dies also changes periodically and the heat cracks appear on the working surface as the result of it. The abrasive wear achieves the maximum on the edges, heat cracks appear on the plane surface mainly at big dies. The formed material can stuck to forming dies. It is called cladding and it appears during extrusion or at stainless steel forming. The creep deformation appears in the area with the highest temperature, e. g. on the dies for free forging. The sufficiency of carbides in the structure ensures the high resistivity against the abrasion. These carbides must be fine and uniformly distributed to ensure resistance of dies against the cracking. Also the content of carbon must be limited to 0.6 % for the same reason. The hardening temperature must be around 1020 C to reach a good toughness of dies. There are many surface treating methods but only some of them are applicable for forming dies. The minimal thickness of created layer must be 0.1 mm. The new layer may not be brittle. It is possible to use nitrogenation (???). In this case the working surface is smooth and the formed material doesn t adhere to it. Use of the laser for surface alloying also gives good results. The design of dies and the choice of forging method have the big influence on the service life of dies. The design of forming cavities must ensure that formed material slips in two directions in the thinnest part of the forging. Two examples illustrate a suitable and unsuitable method of closed-die forging. The form of forming dies must ensure the centering of the formed material. The whole forming die or part of it cannot be exposed to the bending. A proper lubricant has to be used. It is recommended to choose material of die parts in such a way, which makes it possible to reach the same service life of all parts of die set, e. g. at preparing tools, finishing die, ejector, guide pin and trim die. The die weld deposition is a very convenient method for prolonging the service life of worn out dies. All the cracks must be removed from the surface before cladding. The preheating to 420 C is necessary for this procedure. The spray forming seems to be a promising method for production of closed-dies. The insert of Nimonic alloy is a proper solution for dies for open-die forging. 3

6 Tváření, tepelné zpracování Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Forming, Heat Treatment ISSN Úvod Tvářecí nástroje představují širokou škálu výrobků lišících se tvarem, velikostí a poţadavky na ně kladenými. Nástroje pro volné kování mají zpravidla jednoduchý tvar, jsou však dlouho ve styku s tvářeným materiálem a není zajištěno jejich chlazení. Kromě kovadel se zde pouţívají děrovací trny, střiţné krouţky, sekáče, prodluţovaní trny a další nářadí. V zápustkových kovárnách se pouţívají zápustky, které mají zpravidla členitý tvar, doba styku s tvářeným materiálem je však zpravidla výrazně kratší. Zápustky jsou často doplňovány vyhazovači a případně i dalšími vloţkami. Dále se zde pouţívají ostřihovadla. Zápustky pro lisování velkých den za tepla jsou často velmi rozměrné, při jejich návrhu se hledí na technologičnost výroby, zpravidla jsou určeny pro omezený počet kusů výlisků. Cena tvářecích nástrojů představuje významnou nákladovou poloţku. Udává se, ţe v zápustkových kovárnách se zápustky podílejí na provozních nákladech %. Krom toho výměna zápustek znamená zastavení celé linky, coţ představuje další velkou ztrátu. Asi 20 % prostojů v zápustkových kovárnách je způsobeno poruchou nástrojů. Opotřebené nástroje mohou způsobovat sníţenou kvalitu výkovků. Při zlomení nástroje můţe dojít i k ohroţení bezpečnosti obsluhy. Ve volných kovárnách cena nástrojů má menší podíl na nákladech, není však zanedbatelná. Běţná kovadla se často opotřebují za jednu směnu a je třeba zajistit jejich opětovné obrobení, tzv. rektifikaci, přičemţ moţný počet obrábění je omezený. V mnohých kovárnách se zpracovávají stotisícové série, které jsou určeny především pro automobilky. Bylo by velmi ţádoucí, aby k tomu bylo třeba co nejniţší počet souprav tvářecích nástrojů. Ideální by bylo, kdyby na takovéto mnoţství stačila souprava jediná. Konečně v řadě kováren se kovou výkovky sloţitých tvarů, například rozvětvené výrobky. Nástroje pro takovýto typ výkovků jsou obvykle výrazně draţší neţ pro běţné výkovky a jejich ţivotnost je obvykle niţší, coţ nepříjemně prodraţuje výrobu sloţitých výkovků. I u nás se mnoho odborníků věnuje problematice zvyšování ţivotnosti zápustek, jak o tom svědčí celá řada publikací z poslední doby [1 aţ 11]. 2. Pracovní podmínky Zápustky jsou vystaveny následujícím vlivům: - Vysoký tlak, který navíc působí střídavě, má tedy míjivý charakter. - Vysoká teplota, která opět působí střídavě. - Posuv materiálu po povrchu zápustky. - Přítomnost chladicí kapaliny. Jde o vodu, která je přítomna v mazivu, nebo jsou nástroje přímo chlazeny proudem vody. 4 Kontaktní napětí na povrchu zápustky je rozloţeno velmi nerovnoměrně. Rozloţení kontaktního napětí lze zobrazit při simulačních výpočtech. Teploty povrchu zápustky při kování oceli překračují 500 C. K výraznému ohřevu zápustky dochází i při kování slitin hliníku nebo slitin mědi. Tyto materiály mají sice výrazně niţší tvářecí teplotu, ale na jejich povrchu se tvoří jen slabá vrstva oxidů, zatím co na oceli se tvoří silnější vrstva okují, která brání intenzivnějšímu přenosu tepla. Krom toho má měď a hliník vyšší tepelnou vodivost neţ ocel. Posuv materiálu je nerovnoměrný, v některých místech je materiál přilnutý k povrchu zápustky, v jiných místech je vzájemný posuv výrazný. Při zápustkovém kování bývají největší posuvy v oblasti můstku. Výrazné vzájemné posuvy jsou při protlačování. Jednotlivé části tvořící soupravu tvářecích nástrojů jsou zatěţovány rozdílně. Dolní díl zápustky je více tepelně namáhán, poněvadţ je déle ve styku se ţhavým materiálem. Vyhazovací kolíky jsou teplotně namáhány ještě více. Vodicí kolíky jsou teplotně málo namáhány, jsou však vystaveny velkému kontaktnímu napětí a střiţným silám. 3. Mechanizmy opotřebení Působením tlaku a vzájemného posuvu tvářeného materiálu po povrchu nástroje dochází k otěru neboli abrazi na styčných plochách. Otěr zhoršuje přítomnost okují. Při kování slitin hliníku je na povrchu malé mnoţství Al 2 O 3, který má abrazivní účinky. Abrazivní účinky se často zkoušejí metodou nazývanou Pin on Disc, při níţ se kolík z nástrojové oceli přitlačuje k rotujícímu disku [12]. Je třeba podotknout, ţe tato zkouška dává spíše jen kvalitativní výsledky, protoţe při kování v zápustkách kontaktní napětí běţně dosahuje hodnotu okolo 500 MPa a teplota tvářecích nástrojů činí v místě styku okolo 500 C, coţ je u této zkoušky těţké dosáhnout. Otěr je hlavní mechanizmus, který vede k opotřebení zápustky. Jelikoţ se průběh zaplňování zápustky a její silové a tepelné zatíţení zkoumá pomocí simulačních programů, je snaha zahrnout do nich i výpočet opotřebení. Většinou se pouţívá upravený vzorec Archada ve tvaru: n w k vrel t inc H(, tt ) inc kde značí: w opotřebení σ n kontaktní normální napětí H(ζ,t t ) tvrdost při pracovní teplotě v rel relativní rychlost posuvu mezi nástrojem a tvářeným materiálem

7 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV ISSN Tváření, tepelné zpracování Forming, Heat Treatment Δt k časový inkrement při simulaci koeficient Oblasti náchylné k jednotlivým druhům opotřebení jsou vyznačeny na obr. 2. Tvrdost se bere jako závislá na teplotě a čase. Koeficient k zachycuje vliv faktorů, které nejsou v rovnici přímo obsaţené. Experimentální zkoumání ukázalo, ţe tento model dobře popisuje opotřebení povrchu zápustky [13]. Střídavé působení tvářecí síly vyvolává mechanické namáhání nástrojů, coţ můţe vést ke vzniku trhlin a dokonce i k lomům, tedy k mechanickému poškození. Ke koncentraci napětí dochází v místě vnitřních hran, obzvlášť v případě, ţe se pouţívají malé přechodové radiusy. Nebezpečné je, kdyţ je některá oblast namáhána na ohyb. Můţe k tomu dojít například při pouţití vloţek, v případě, ţe dosedací plocha je uprostřed otlačená. Nástrojové materiály při zatíţení ohybem snadno praskají. Kombinovaným působením tlaku a tepla dochází k plastické deformaci zápustky. Tento mechanizmus se označuje jako creep. Nejčastěji se projevuje otlaky na hranách. Střídavý ohřev a ochlazování vyvolává vznik střídavých napětí, na povrchu zápustky jde o tlaková napětí, v určité hloubce pod povrchem však jde o tahová napětí, jak ukazuje obr. 1. Cyklickým opakováním tohoto děje vznikají tepelné trhliny, které často vytvářejí mapy. Objevují se hlavně na rovných plochách a u větších zápustek při kování na lisech, poněvadţ zde dochází k ohřevu na vyšší teploty. Obr. 1 Rozloţení teploty a napětí ve stěně zápustky při kování Fig. 1 Temperature and stress distribution in a die wall at forging Kombinací působení tlaku a teploty můţe docházet k lokálním svarům mezi tvářeným materiálem a zápustkou, při vyjímání výkovku se z něho vytrhne část materiálu. Zápustka v daném místě narůstá a povrch výkovků je drsný. Tento jev je výrazný při protlačování nebo při kování nerez ocelí. Předchází se mu vhodným mazivem. Nejnověji se udává, ţe u nitridovaných zápustek nedochází k místním svarům. Při běţném kování vzniku místních svarů brání okuje. Obr. 2 Výskyt jednotlivých druhů opotřebení na různých místech zápustky Fig. 2 Occurrence of individual types of wear at different place of a die Podíl jednotlivých druhů opotřebení na vyřazování zápustek zkoumali v USA a došli k závěrům, které jsou znázorněny na obr. 3. Při zkoumání v Německu však zjistili jinou frekvenci výskytu [14] (%) otěr mechanické poškození plastická deformace tepelná únava Obr. 3 Podíl jednotlivých mechanizmů opotřebení na vyřazení zápustek Fig. 3 Share of information wear mechanisms on rejection of dies 4. Opatření pro prodloužení životnosti zápustek 4.1 Analýza vlivů pracovních podmínek na životnost Ţivotností zápustek se zabývá velká řada pracovišť po celém světě. Byl např. zkoumán vliv teploty tváření na velikost opotřebení otěrem. Ukázalo se [21], ţe s poklesem teploty tváření roste opotřebení, jak je zřejmé z obr. 4. Vysvětluje se to růstem kontaktního tlaku. Pod 900 C však opotřebení klesá. To je zřejmě způsobeno poklesem koeficientu tření. Rovněţ byl zkoumán vliv hloubky dutiny. Bylo zjištěno, ţe hloubka dutiny má výrazný vliv na rychlost opotřebení. S rostoucí hloubkou dutiny ţivotnost zápustky rychle klesá, jak ukazuje obr. 5. Řada1 5

8 Tváření, tepelné zpracování Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Forming, Heat Treatment ISSN s postupem nějaké zkušenosti, je třeba vyjít z převládajícího mechanizmu opotřebení. Lze se při tom orientovat podle údajů v tabulce 1. Tab. 1 Vliv legujících prvků na vlastnosti ocelí pro zápustky [1,15] Tab. 1 The influence of alloying elements on properties of tool steels [1,15] Obr. 4 Závislost opotřebení zápustky na teplotě tvářeného materiálu Fig. 4 Dependence of die wear on temperature of the formed material Dále byly konány pokusy [21], kdy stejný výkovek byl kován na bucharu a na klikovém lisu. Ţivotnost zápustek při kování na bucharu byla ve všech případech vyšší, někdy i výrazně. Příčinou je kratší doba styku s tvářeným materiálem při kování na bucharu. Ovšem tato zjištění lze vyuţít při zvyšování ţivotnosti jen v omezené míře, protoţe hloubku zápustky, teplotu materiálu a další parametry nelze libovolně měnit. Obr. 5 Vliv hloubky dutiny na ţivotnost zápustky Fig. 5 Influence of the cavity depth on die service life V praxi bylo mnohokrát prokázáno, ţe opotřebení dolního dílu zápustky je zpravidla větší neţ horního dílu. Tento rozdíl je obzvlášť výrazný při kování na bucharu. Přitom dutina v horním dílu je zpravidla sloţitější neţ v dolním. Důvodem je, ţe dolní díl se více prohřívá, poněvadţ je déle ve styku s tvářeným materiálem. Přehled prakticky vyuţívaných cest ke zvýšení ţivotnosti lze shrnout následovně: 1. Materiál zápustky a. vhodné sloţení oceli b. zpracování oceli (jemné zrno, vysoká čistota, jemné karbidy, rovnoměrně rozloţené karbidy) c. nanášení povrchových vrstev 2. Technologické vlivy a. konstrukce zápustky b. postup kování Postupně probereme jednotlivá opatření. Vlastnost odolnost proti otěru prokalitelnost tvrdost za tepla houţevnatost rozměrová stabilita odolnost proti tepelným trhlinám cenová výhodnost legující prvky podle klesajícího účinku V,W,Mo,Cr,Mn Mn,Mo,Cr,Si,Ni,V W,Mo,Co,V,Cr,Mn V,W,Mo,Mn,Cr Mo,Cr,Mn Cr,Si,Mo Mn,Si,Cr,W,Ni,V,Mo Pokud jde o vylepšování chemického sloţení oceli, jsou moţnosti velmi omezené. S vývojem nových ocelí lze počítat spíše pro nějaké speciální tvářecí postupy. Objevují se oceli, které mají oproti stávajícím a zvýšený obsah Cr, Mo, V nebo mají W. V poslední době se však sniţuje obsah křemíku. Je to sice prvek tvořící karbidy a levný desoxidační prostředek, avšak současně zvyšuje sklon oceli k segregacím a sniţuje houţevnatost oceli. Proto se v dnešních ocelích jeho obsah omezuje [16]. Zevrubný průzkum oceli H11, coţ je ekvivalent ČSN , jedné z nejběţnějších ocelí na zápustky, ukázal, ţe sníţení obsahu křemíku z obvyklých 1 % na 0,35 % vede ke zlepšení mechanických vlastností při 550 C, coţ je běţná teplota povrchu zápustky při styku s materiálem. Při niţším obsahu Si snadněji precipitují sekundární karbidy [17]. Zkoumá se i přísada kovů vzácných zemin do litých nástrojových ocelí. Byl prokázán jejich příznivý účinek na odolnost proti tepelné únavě a šíření trhlin [18]. Pro nejvíce namáhané tvářecí nástroje se osvědčily oceli mikrolegované niobem [19]. Mnoţství legur v oceli je omezeno především ze dvou důvodů. Rostoucí podíl karbidů sice zlepšuje otěruvzdornost, při větším mnoţství jsou karbidy hrubé a ocel stává křehkou, to je prvý důvod omezení legur. Druhým důvodem je, ţe zvýšený obsah legur znamená, ţe v oceli je po zušlechtění určité mnoţství zbytkového austenitu. Ten se při práci za tepla rozpadá, coţ je spojeno s neţádoucími objemovými změnami. Prvé omezení se snaţí výzkumníci překonat očkováním oceli při vakuovém tavení částicemi obsahujícími karbid (WTi)C, coţ by mělo zajistit jemné karbidy i při vyšším obsahu legur. Prvé výsledky jsou nadějné [20]. Druhé omezení lze do určité míry omezit zmrazováním oceli, které zajistí rozpad zbytkového austenitu. 4.2 Složení oceli Při volbě oceli na zápustky je třeba vycházet z podmínek, za kterých bude pracovat. Pokud jsou jiţ 6 Velká pozornost se věnuje slitinám, které obsahují alumnid titanu Ni 3 Al. Tato intermetalická sloučenina je stálá do vysokých teplot a hlavně má vysokou pevnost při vysokých teplotách. Je obsaţena ve slitině Nimonic.

9 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV ISSN Tváření, tepelné zpracování Forming, Heat Treatment Zápustky vyrobené z takovéto slitiny vydrţí aţ kusů výkovků. Na válce se vyuţívají oceli obsahující 0,8 % C; 5 % Cr; 0,4 % Mo. Takto vysoký obsah uhlíku je moţný, poněvadţ jednotlivé body povrchu zápustky jsou ve styku s tvářeným materiálem okolo 0,01 s, ohřívají se zpravidla pouze na teplotu pod 100 C. V kovárnách se pouţívají speciální válcovací stroje. Především jde o příčné klínové válcovačky a radiální či radiálně axiální válcovačky krouţků. Mnohé kovárny však u těchto strojů pouţívají stejné oceli jako na zápustky. U nástrojových ocelí je třeba sníţit obsah vměstků na minimum. Proto se při jejich výrobě široce vyuţívá elektrostruskové zpracování, které sníţí jejich obsah a odstraní segregace. Současně je třeba dosáhnout dobré prokování a pouţít tepelné zpracování, které zajistí jemné a rovnoměrně rozloţené karbidy, coţ všechno zlepšuje ţivotnost nástrojů. Jako schůdná cesta ke zvýšení ţivotnosti a zároveň sníţení ceny zápustky se jeví sprejové tvarování. Je zaloţeno na dnes jiţ osvědčené metodě výroby prášku rozprašováním tekutého kovu inertním plynem, jak je znázorněno na obr. 6. V tomto případě se dusík vede přes trysku, kde se do něho přidává tekutý kov. Ten se rozpráší na malé částečky a dopadá na keramickou formu. Tak se vrstvu po vrstvě vytvoří zápustka, která vyţaduje minimální obrábění. Vyrobený nástroj nemá segregace, ţivotnost je vyšší o 20 %, náklady na zápustky jsou niţší o 25 %. Potřebné zařízení zatím není moţné instalovat v kaţdé nástrojárně [21]. Dosavadní ověřování nástrojů vyrobených tímto postupem vypadá velmi nadějně [22]. Obr. 6 Princip výroby zápustky sprejovým tvarováním Fig. 6 Principle of manufacture of a die by spray forming 4.3 Tepelné zpracování Zápustky se zpracovávají kalením a dvojím popouštěním. Průzkumy ukázaly, ţe u oceli odpovídající ČSN je optimální teplota ohřevu před kalením 1020 C. Pouţití jiné teploty má malý vliv na dosaţenou tvrdost, lomová houţevnatost je však nejvyšší při kalení z uvedené teploty [23]. Pro tepelné zpracování zápustek se stále více pouţívají vakuové pece umoţňující kalení plynem. Při tomto kalení se můţe volit minimální rychlost ochlazování potřebná pro zakalení. Tím se minimalizují deformace a 7 vnitřní pnutí. Doposud převládal názor, ţe pro zakalení nejběţnější zápustkové oceli odpovídající naší ČSN je třeba minimální rychlost ochlazování 28 C/min. Ukázalo se však, ţe pro velmi čisté oceli stačí rychlost ochlazování 17 C/min nebo dokonce i menší. Takto lze kalit i sloţité nástroje, přičemţ se dosahuje velmi jemná a rovnoměrná struktura. Pracuje se s tlakem kalicího plynu aţ Pa [24]. Dnes se k výrobě zápustek pouţívají stroje pracující s vysokými otáčkami, které umoţňují obrábět do tvrdého, tzn. ţe se obrábí zušlechtěný materiál, zatím co dříve se kalila aţ obrobená zápustka. Nový způsob vyţaduje, aby výchozí materiál měl stejnou tvrdost na povrchu i v ose, jinak by opotřebení zápustky bylo nerovnoměrné. 4.4 Povrchové úpravy Nabízí se řada cest úpravy povrchu, na nástroje pro tváření za tepla lze vyuţit pouze ty, které vytvářejí vrstvu o tloušťce nejméně 0,1 mm, poněvadţ tenčí by se rychle opotřebovala. Navíc tato vrstva musí mít dobrou houţevnatost při pracovní teplotě. Proto je nutné odmítnout cementaci, poněvadţ při vyšším obsahu uhlíku neţ 0,6 % má nástroj nedostatečnou houţevnatost, snadno se šíří trhliny. Jedna z mála povrchových úprav, která vede ke zvýšení ţivotnosti tvářecích nástrojů pro práci za tepla, je nitridace. Pokusy s ocelemi odpovídajícími ČSN a ukázaly, ţe je vhodné u nich pouţít přísadu hliníku a to aţ 1 % a naopak sníţit obsah křemíku. Hliník výrazně zvyšuje povrchovou tvrdost, vliv křemíku je jen slabý. Křemík navíc silně sniţuje tloušťku nitridované vrstvy, zatím co vliv hliníku není tak výrazný. Hliník v obsahu aţ 1 % sniţuje i sklon k měknutí oceli po opakovaném ohřevu na 650 C, coţ je teplota, která se objevuje na povrchu zápustky při kování [16]. Povrch zápustky má po nitridaci tvrdost 60 a 65 HRC, někdy i vyšší, koeficient tření je nízký. Ovšem otázkou je způsob nitridace. Iontová nitridace se provádí při teplotách 500 aţ 580 C, coţ leţí nad teplotou měknutí běţných zápustkových ocelí, snad jenom ocel by nezměkla pod přípustnou mez. Vhodná je nitridace v solných lázních. Nitriduje se pouze funkční plocha, ostatní plochy se pokrývají ochrannou vrstvou. Nitridovaná vrstva má tloušťku 0,2 aţ 0,5 mm. Sycením dusíkem vznikají u oceli s vyšším obsahem chrómu vedle karbidu ţeleza i karbidy chrómu a zvětšuje se objem. Tvrdost povrchové vrstvy výrazně stoupá a vzniká v ní tlakové napětí [8]. U vodicích kolíků pro zápustky se osvědčuje nitrocementace [25, 26]. Další pouţitelnou metodou je laserová úprava sloţení. Dělí se na laserové legování a laserové dispergování. Při laserovém legování se nataví povrch a do něho se přidávají přísady, které se v roztaveném kovu rozpouštějí. Při dispergování se pouţívají přísady, které

10 Tváření, tepelné zpracování Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Forming, Heat Treatment ISSN se nerozpouštějí. Tloušťka natavené a chemicky upravené vrstvy je okolo 1 mm. Jako přídavný materiál se osvědčil TiC, WC-Co, WC-Co-Cr. I po zpracování laserem je vhodné provést nitridaci. U nitridovaného povrchu nedochází k nalepování materiálu na povrch nástroje. Takto zpracované zápustky mají ţivotnost vyšší 50 aţ 30 % v závislosti na typu výkovku [27]. Mnozí vývojoví pracovníci vidí v povrchových úpravách nadějnou cestu ke zvýšení ţivotnosti tvářecích nástrojů. Této problematice se věnují na mnoha pracovištích. Zkouší se kombinace různých metod, např. boridování v kombinaci s dalšími metodami. 4.5 Konstrukce zápustky Ţivotnost významně ovlivňuje konstrukce zápustky a pouţitá technologie kování. Vysvětlit to lze na jednoduchém příkladu na obr. 7. příkladu je vidět, ţe předkováním lze omezit tlak v dokovací dutině i její opotřebení. Zároveň lze vyslovit prvou zásadu: Postup předkování je třeba navrhnout tak, aby v místě, kde má výkovek nejtenčí stěnu, materiál tekl dvěma směry. Obecně lze říci, ţe předkování či jiná opatření, která vedou ke sníţení tvářecí síly, zpravidla také sniţují opotřebení zápustky. Na obr. 8 je ukázka aplikace této zásady při kování konkrétní součástky. Jde o jednoduché kuţelové pouzdro. Podle prvé varianty se kovalo ze špalíku, jehoţ průměr odpovídal menšímu vnějšímu průměru pouzdra. Podle druhé varianty se vycházelo ze špalíku s větším průměrem. V prvém případě byl tok materiálu v tenké stěně pouze v jednom směru. Ve druhém případě materiál při tváření stěny tekl ve dvou směrech, síla potřebná pro tváření a opotřebení zápustky byly niţší. Obr. 7 Příklad vlivu technologie na opotřebení nástrojů a) pěchování celého špalíku b) pěchování předkovaného špalíku Fig. 7 Example of influence of technology on tool wear a) stamping of the whole block b) stamping of pre-forged block V prvém případě se přímo pěchuje špalík plochými nástroji. Uprostřed je pásmo přilnutí. V tomto místě nedochází k pohybu tvářeného materiálu vůči povrchu nástroje. Vně tohoto pásma jiţ dochází ke klouzání materiálu po povrchu nástrojů a směrem ke kraji rychlost roste. Ve druhém případě byl špalík předkován tak, ţe se získal nízký polotovar, který má uprostřed prohlubeň. V tomto případě je na dolní ploše pásmo přilnutí větší, na horní ploše má pásmo přilnutí tvar prstence. Od tohoto prstence teče materiál jednak směrem dovnitř a jednak směrem ven, přičemţ rychlost je výrazně menší a také tlak na styčné ploše je niţší. Bylo uvedeno, ţe opotřebení závisí na rychlosti vzájemného posuvu a měrném tlaku na styčné ploše. Z tohoto jednoduchého Obr. 8 Dvě varianty kování kuţelového pouzdra Fig. 8 Two variants of forging of conical bushing Na obr. 9 je případ kování výkovku pro ozubené kolo, coţ je častý typ výkovku. Varianta I je běţný postup. Výchozí špalík se pěchuje rovnými nástroji a v dutině zápustky se pak z něho vykove výkovek. Při tomto postupu však v nejtenčím místě teče materiál pouze jedním směrem. Při druhém postupu se předkovává ve dvou dutinách. Prvá dutina má v dolním dílu naznačenou dráţku, která odpovídá průměru výchozího špalíku. Dále se jiţ v prvé dutině začíná vytvářet náboj kola. Tato dvě opatření zajišťují, ţe rozkovek je v kaţdé dutině správné vystředěn. Při kování ve druhé dutině se předkovek uprostřed zeslabí. Tím je zajištěno, ţe při 8

11 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV ISSN dokování materiál v nejslabším místě výkovku teče ve dvou směrech. Druhá zásada, která z příkladu plyne je, ţe je třeba vždy zajistit správné středění. Tím se sniţuje tvářecí síla, opotřebení zápustky i nebezpečí nedostatečného zaplnění dutiny. Tváření, tepelné zpracování Forming, Heat Treatment Nástroje pro volné kování jsou déle ve styku s tvářeným materiálem a zpravidla nejsou chlazeny, ohřívají se proto na vyšší teploty. Projevuje se u nich výrazná creepová deformace. Nejvíce exponovaná jsou kovadla radiálních kovacích strojů. Navařování pracovní plochy nevede k výraznému zvýšení ţivotnosti kovadel, poněvadţ u nich dochází k prohřátí do větší hloubky. Navařená plocha by musela mít tloušťku několik desítek milimetrů. Jako nejschůdnější cesta prodlouţení jejich ţivotnosti je vloţkování slitinou nimonic. Osvědčený postup je na obr. 10. Obr.10 Upevnění nimonicové vloţky do kovadla pomocí dvou nýtů Fig. 10 Fixation of Nimonic insert into the swage with two rivets 4.7 Obecná doporučení Při zvyšování ţivotnosti konkrétní zápustky je třeba vycházet z převládajícího mechanizmu opotřebení podle tabulky 2. Tab. 2 Postup při zvyšování ţivotnosti konkrétní zápustky Tab. 2 The way to the increasing of the working life of a particular die Obr. 9 Dvě varianty kování polotovaru pro ozubené kolo Fig. 9 Two variants of forging of the blank for a cogwheel Další technologickou zásadou je správné mazání povrchu zápustky. Jednak se tak sniţuje tření, jednak se chladí povrch. Další zásada říká, ţe je nepřípustné namáhání nástrojů na ohyb. Můţe dojít k jeho destrukci. Je proto třeba dbát na správné upnutí nástroje a kontrolovat, zda dosedací plocha není otlačená či nemá jiné nerovnosti. 4.6 Nástroje pro volné kování 9 problém otěr mechanický lom plastická deformace tepelné trhliny nalepování materiálu výrazný rozdíl v opotřebení horního a dolního dílu nástroje vhodné opatření tvrdší ocel lepší rozloţení karbidů lepší mazání houţevnatější ocel zabránit namáhání na ohyb ocel s vyšší pevností při pracovní teplotě lepší chlazení nástrojů ocel s lepší houţevnatostí při pracovní teplotě čistší ocel lepší chlazení nástrojů kvalitnější mazání nitridace rozloţení do více operací na dolní díl pouţít ocel s vyšším obsahem legur, např. W

12 Tváření, tepelné zpracování Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Forming, Heat Treatment ISSN Navařování Je to osvědčená metoda renovace zápustek, která plně obnovuje jejich funkční vlastnosti. Je třeba rozlišovat místní opravu tvaru a obnovu celého tvaru. Místní oprava se provádí např. na opotřebených hranách. Obnova tvaru se provádí na celé funkční ploše. Předem je třeba dutinu mechanicky opracovat tak, aby se odstranily všechny trhliny. Nelze spoléhat na lidské oko, je vhodné pouţít např. kapilární zkoušku. Pak se zápustka předehřeje, doporučená teplota je 420 C, a navaří se na celé ploše. Většinou se navařuje ručně obalenou elektrodou nebo obloukem pod tavidlem. Je také moţné pouţívat metodu MIG nebo WIG, kterou se opravují především střiţnice. Je vhodné pouţívat jiný návar na plochy a jiný na přechodové rádiusy. Na plochy je třeba houţevnatější návar, na hrany je třeba návar odolnější proti otěru. Pokud navařování trvá delší dobu, je nutné zápustku přihřívat. Některé firmy udrţují zápustku po celou dobu navařování v izolačním boxu tak, ţe je přístupná pouze navařovaná plocha. Po skončení navařování se vloţí zápustka do pece, kde se nějakou dobu drţí na teplotě 420 C. Obvykle následuje ţíhání pro odstranění pnutí. Při něm se zápustka ohřívá rychlostí 30 C/hod a následuje výdrţ na ţíhací teplotě po dobu jedné hodiny na 25 mm tloušťky. Navařováním se zvyšuje také ţivotnost ostřihovadel. Často se pouţívá elektroda legovaná 5 % Cr. Tento návar lze pouţít pouze na ostřihovadla, pracující s malou kadencí, která se neohřejí nad 500 C. Při ostřihování vyšší kadencí je třeba ostřihovadla chladit. Na automatizovaných linkách nebo při ostřihování velkých výkovků, kdy ohřev ostřihovadla je vyšší, je vhodné funkční část navařit vysoce odolnou slitinou na bázi kobaltu jako je S816 nebo Hastalloy 25. Po navaření je třeba funkční plochu mechanicky zpevnit na 45 HRc. Tyto slitiny neztrácejí tvrdost aţ do teploty 700 C. Podle [32] se při pouţití navařování sniţují náklady na zápustky o 10 aţ 30 %, přičemţ ţivotnost zápustek pro lisy se zvyšuje o 50 aţ 100 % a ţivotnost zápustek pro buchary aţ o 70 %. 6. Závěr Podle názorů publikovaných Americkým svazem kováren je dobré, kdyţ náklady na nástroje představují 7 aţ 9 % celkových nákladů, pokud překračují 10 %, je třeba situaci začít řešit. Jako směrné číslo se pro ţivotnost zápustek udává, ţe u běţných výkovků by měla být ks, při kování klikových hřídelů by měl být ks, v dobrých kovárnách však dosahuje ks. V tomto směru tedy zaostáváme. Cyklus navařování zápustky trvá 7 aţ 14 dnů [28]. Při navařování je moţné a výhodné pouţít více legovaný materiál neţ je základní materiál zápustky. Při navařování se vytváří přechodová vrstva, tím zpravidla odpadají problémy s případným oddělováním vrstev. Pro navařování zápustek byla vyvinuta metoda naplavování [29]. Je rychlejší, zatím s ní však není dostatek zkušeností. Vlastní filosofii při navařování pouţívali v bývalé zápustkové kovárně POLDI. Zápustku vyrobili z levné nástrojové oceli, kterou lze navařovat bez předehřevu. Ihned ji navařili. Ţivotnost byla dobrá, navařování bylo jednodušší. Stejnou metodu vyuţívají v USA u ostřihovadel, desku vyrobí z oceli, která odpovídá naší nebo a navaří bez předehřevu [30]. V jiných kovárnách se postupuje tak, ţe se v kovadle vytvoří dutina vypalováním dráţkovací elektrodou a navaří se. Pak teprve následuje mechanické opracování. Postup je levnější a rychlejší. Je málo známé, ţe navařenou vrstvu je vhodné mechanicky zpevnit. Vyuţívá se k tomu nástroj podobný pneumatickému kladivu. Zabraňuje se tak odtrhávání navařené vrstvy. Ruční navařování zápustek je pracné. Byly proto na tuto činnost nasazeny roboty. Pracují přesně a nevadí jim předehřev navařovaných zápustek. Ukázalo se to jako velmi vhodné, navařovací robot se zaplatil za jeden rok a byl pořízen další [31]. 10 Na řešení ţivotnosti tvářecích nástrojů se intenzivně pracuje v mnoha směrech: hledají se oceli nového sloţení, další způsoby jejich zpracování a nadějně vypadá i nitridace nástrojů a laserové povrchové legování. Mnohé novinky jsou i v navařování zápustek. Pokud jde o sloţení oceli lze některé poznatky zavádět do praxe. Například je moţné na válce pouţívat oceli s vyšším obsahem uhlíku. Mnohé další metody však vyţadují rozsáhlejší zaváděcí fázi, kterou si nemůţe kaţdá kovárna dovolit. Vyuţití jiných metod je kompilováno velkou vstupní investicí. Poděkování Tato práce vznikla při řešení projektu č. CZ.1.05/2.1.00/ "Regionální materiálově technologické výzkumné centrum", v rámci Operačního programu Výzkum a vývoj pro inovace, financovaného ze strukturálních fondů EU a ze státního rozpočtu ČR. Literatura [1] JÍLEK, L.: Ţivotnost tvářecích nástrojů. Kovárenství 1996, č. 9. s ISSN [2] GREGER, M., KIML, K., JILEK, L., KOCICH, R., WIDOMSKÁ, M.: Vliv parametrů kování na strukturu oceli X160CrMoV 12 1 Kovárenství 2009, č. 34, s. 36 aţ 40. ISSN [3] JÍLEK, L, JELEN, L. A BOŘUTA, J.: Problematika tváření nástrojových ocelí pro práci za tepla. TherTechForm 02, TU Košice, duben 2002, s ISSN [4] JÍLEK L., JELEN, L., HOREČKA, P.: Zvyšování ţivotnosti tvářecích nástrojů. FORM 2004, VUT Brno, září 2004, s ISBN

13 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV ISSN Tváření, tepelné zpracování Forming, Heat Treatment [5] FILA P.: Vývoj nových typů nástrojových ocelí určených pro kovací zápustky Hutnické listy 2010, č. 3, s ISSN [6] ČAMEK. L., JELEN, L.: Increasing of Material Durability for Drop Hot Forging [Zvyšování trvanlivosti materiálu pro zápustkové kování za tepla] Hutnické listy 2009, No. 3, pp [7] BILIK, J.: Ţivotnosť zápustek, (Working Life od Dies), Kovárenství, Apríl 2006, pp [8] JURČI, P.: Mechanismus a kinetika sycení Cr-V nástrojové oceli dusíkem a jejich vliv na vlastnosti materiálu. (Mechanism and Kinetic of Saturation of Cr-V Tool Steel with Nitrogen, Effect on Mechanical Properties. Metal 2004, 13 th International and Metallurgical & Materiále Konference. Tanger s.r.o. Ostrava, Ref. No. 84. ISBN X [9] JÍLEK, L.: Pokroky ve vývoji zápustek. Kovárenství 2008, č. 32, s. 53. [10] JÍLEK, L.: Zvyšování ţivotnosti a renovace tvářecích nástrojů. Kovárenství 2011, No. 41, pp [11] HÍREŠ, O., PERNIS, R., KASALA, J.: Ako riešiť ţivotnosť kovacích zápustiek. Kovárenství 2009, č. 35, pp [12] BARRAN, O., BOHER, C., GRAS, R.: Analysis of the Friction and Wear Behaviour of Hot Works Steel for Forging. Wear 2003, č. 12, pp ISSN [13] BEHRENS, B-A., SCHÄFER, F., HUNDERTMARK, A., BOUGUECHA, A.: Numerical analysis of tool failure in hot forging processes. Obróbka Plastyczna Metali 2008, č. 4, s. 11 aţ 17. ISSN [14] Haferkamp aj.: Stahl und Eisen 112, 1992, č. 12, s. 111 aţ 116. [15] JOSLING, J. K.: Selection of Die Steels for Forgin Applications. Metallurgia 55, 1988, č. 3, s. 110 aţ 114. [16] SCHNEIDER, R. aj.: Effects of Different Alloying Elements on the Hardness Profile of Nitriding Hot-Work Tool Steels. Bergund Hüttenmännische Monatshefte. 2006, r. 151, č. 3, s. 105 aţ 108. [17] DELAGNES, D. aj.: Influence of silicon content on the precipitation of secondary carbides and fatigue properties of 5 %Cr tempered martensitic steel. Materials Science and Engineering A, 2005, No. 1-2, pp [18] FANG, J.R., GUAN, Q.F., JIANG, Q. C.: Microstructures and Thermal Fatigue Behavior of Cr-Ni-MO Hot Work Die Steel Modified by Rare Earth. ISIJ Int. 2003, No. 5, pp [19] JEGLITSCH, F.: Niobium in tool steels and cemented carbides. In: Proceedings of the International Symposium Niobium 2001, pp ISBN [20] LEONARD, A. J., RAIFORTH, W. H. Wear Behavior of Tool Steels with Added (WTi)C particles. Wear (Part 1) 2003, vol. 255, No. 1-6, pp [21] FRATER, J. L. aj.: Application of Intelligent Component Evolution on the Design of RSP Tooling. Forging Industry Education & Research Foundation. [22] LIN, Y., MCHUGH, K. M, PARK, Y., ZHOU, Y., LAVERNIA, E. J.: Microstructure and Mechanical Properties of Spray-formed H13 Steel Tooling. In: Conference Trends in Materials and Manufacturing Technologies for Transportation Industries and Powder Metallurgy Research and Development in the Transportation Industry as held at the 2005 TMS Annual Meeting; San Francisco, CA; USA; Feb. 2005, ISBN [23] LESKOVŠEK, V.: Optimizing the Vakuum Heat Treatment of Hot-Work Tool Steel by Linear Elastic Fracture Mechanics. Berg- und Hüttenmännische Monatshefte. 2006, r. 151, č. 3, s [24] WINGENS, T., EDENHOFER, B., IRRETIER, O.: The Use of Large Vacuum Batch Furnace for the Heat Treatment of Moulds and Dies. Berg- und Hüttenmännische Monatshefte. 2006, r. 151, č. 3, s [25] KING, P.C.: Ferritic Nitrocarburising of Tool Steels. Surface Engineering 2005, r. 21, č. 2, s [26] KING, P.C.: Pin on Disc Wear Investigation of Nitrocarburised H13 Tool Steel. Surface Engeneering 2005, r. 21, č. 2, s [27] Combined Surface Treatments Increase the Life of Forging Dies. Metal Maters No. 12, Winter 2008, s [28] HUSKONEN, W.: Die Welding Can Improve Forging Profitability. Forging, June 2004 [29] Die Restoration Technique Penetrates Exports Markets. Metallurgy, March 1998, s [30] Trimmer Material. Forging May/June 2002, s. 44. [31] Using Robots for Die Weld Deposition. February [32] HUSKONEN, W.: Weld Mold Co. Serving Forges Since Forging, April Recenze: doc. Ing. Miroslav Greger, CSc. Ing. Rudolf Pernis, CSc. 11

14 Tepelná technika, pece, ţárovzdorný materiál Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Thermal Engineering, Reheating Furnaces, Refractory Material ISSN tepelná technika, pece, žárovzdorný materiál Alternatívne palivá a ich vplyv na žiaruvzdorné vymurovky sústavy Al 2 O 3 - SiO 2 Alternative Fuels and their Influence on the Refractory Lining of the System Al 2 O 3 -SiO 2 doc. Ing. Pavol Vadász, CSc., doc. Ing. Gabriel Sučik, PhD., Ing. Eva Grambálová, PhD., Technická Univerzita v Košiciach, Hutnícka fakulta, Slovenská republika Využívanie alternatívnych palív založených na separovaných komunálny, alebo priemyselných odpadoch kladie nové nároky na výber vhodných žiaruvzdorných vymuroviek. Veľký význam má aj spôsob energetického zhodnocovania týchto palív (tzv. RDF). Do popredia sa dostávajú splynovacie technológie, ktoré umožňujú zvýšiť výkonnosť energetickej premeny a zlepšujú aj ekologické aspekty procesu. Tieto technológie produkujú procesný plyn, ktorý obsahuje energetické zložky (CO, H 2, CH 4, aromatické uhľovodíky, dechty, fenoly a iné), ako aj ostatné produkty splynovania (hlavne N 2, CO 2, H 2 O (g), SO 2, Cl 2(g), HCl (g), HF (g) a iné). Redukčné podmienky v splynovacích reaktoroch a teploty do cca 1000 C vytvárajú podmienky na zvýšenú degradáciu oxidických žiaruvzdorných vymuroviek. Najviac využívanými technológiami sú riadené spaľovanie a splynovanie. Na základe termodynamickej analýzy vybraných chemických reakcií sa prezentovali predstavy o pravdepodobnosti vzniku nových chemických zlúčenín v žiarobetónoch sústavy Al 2 O 3 -SiO 2 v interakciách s plynnými zložkami. Impregnácia muriva a porušenie väzobných zlúčenín (CA, CA 2 a C 12 A 7 ) spôsobuje zmenu termofyzikálnych vlastností vymurovky, vznik zónovej štruktúry a následne odlupovanie povrchovej vrstvy vymurovky. Energetic use of the alternative fuels has already started to gain more importance even in Slovakia. This factor is mostly exploited in cement factories, but it begins to enforce itself also on the industrial scale and in case of individual domestic constructions. When speaking about alternative fuels, so-called RDF Refused Derived Fuels, the most used are nowadays the following ones: used tyres, solid municipal and industrial waste, however, there is also an increasing portion of the alternative fuels based on dangerous waste. From the perspective of physical, chemical and energy content the term industrial and municipal waste represents a very heterogeneous system of particles. To enhance an application of alternative fuels it is necessary to support their separation and sorting based on certified conditions. Then the results are hybrid / mixed separated fuels, the so-called solid alternative fuels (TAP) or solid communal waste which means fuels of higher quality value than RDF. The mostly used technologies for energy evaluation of alternative fuels are: combustion and gasifying. Replacement of classic fossil fuels by different kinds of alternative fuels causes differences in consistence of furnace environment and it is reflected by deterioration of refractory lining in furnace devices. Based on the gained results, gasses SO 2 and CO seem to be the most reactive, under the temperature of approximately max. 700 C, from all of the examined gas corrodents. Sulphates or occasionally carbonates originating from the reaction reduce the bonding of masonry and cause its destruction. If the temperature exceeds 700 C, the reactivity of HCl(g) and HF(g) rises. Thermo-dynamical rates of the examined reactions suggest that binding compounds of CA, CA 2, occasionally of C 12 A 7, can react in the whole measured range between 0 and 1000 C. Theoretical analysis mentioned above represents the first information about the possibility of interaction in the gasifying reactor, which must be, however, confirmed by experimental corrosion tests accompanied by appropriate decoding methods. 12

15 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV ISSN Tepelná technika, pece, ţárovzdorný materiál Thermal Engineering, Reheating Furnaces, Refractory Material When choosing the best type of lining it is very important to thoroughly consider the suitability of the suggested refractory linings for the combustion, or gasifying reactor, and the type of the charge needed. It is essential to define, which corrosive media will attack the lining, the kind of thermal exertion of the lining by fluctuation of temperature, the risk of use, as well as the economic points of view. Úvod Medzi alternatívne palivá tzv. RDF (Refused Derived Fuels) môţeme zaradiť mnoţstvo separovaných druhov komunálneho a priemyselného odpadu, ako aj vyuţívanie biomasy. Pojem biomasa označuje všetku organickú hmotu vznikajúcu prostredníctvom fotosyntézy alebo hmotu ţivočíšneho pôvodu. Okrem samotného dreva rozoznávame aj odpadnú biomasu (napr. drevný odpad z ťaţby dreva, odpad z celulózopapierenského, drevárskeho a nábytkárskeho priemyslu, rastlinné zvyšky z poľnohospodárskej prvovýroby, odpad z potravinárskeho priemysly a iné). Samostatnou kapitolou je pestovaná biomasa ako napríklad energetické byliny, rýchlorastúce dreviny, zrno a iné. V rozvinutých krajinách je uţ beţnou praxou nahradzovanie tradičných fosílnych palív alternatívnymi palivami na báze separovaných komunálnych alebo priemyselných odpadov. V súčasnosti sa vyuţívajú hlavne pouţité pneumatiky, separovaný tuhý komunálny a priemyselný odpad, pričom rastie podiel alternatívnych palív na báze nebezpečných odpadov (napr. pouţité oleje, rozpúšťadlá, farby, kaly z čistiarni odpadových vôd), ale aj nebezpečných biologických odpadov (napr. mäso-kostná múčka, krvná múčka, múčka z hydinového odpadu, perová múčka, tuk z hovädzieho dobytka, sušené oškvarky, rybia múčka a iné) [1-7]. Energetické vyuţívanie alternatívnych palív sa uţ aj na Slovensku stáva významným faktorom, ktorý sa zatiaľ najviac vyuţíva v cementárňach [7], ale začína sa presadzovať aj v priemyselnom meradle, prípadne aj v individuálnej bytovej výstavbe. Náhrada klasických fosílnych palív rôznymi druhmi alternatívnych palív spôsobuje zmenu zloţenia pecnej atmosféry, čo sa výrazne prejavuje aj na opotrebení ţiaruvzdorných vymuroviek pouţitých energetických zariadení. Do pecnej atmosféry sa uvoľňujú produkty z ich rozkladu a oxidácie, čím sa zvyšuje koncentrácia H 2 O (g), HCl (g), CO 2(g), CO (g), alkálií, síranov a chloridov v spalinách, pričom sa mení aj zloţenie tuhých produktov horenia (popoly, škvary, úlety). Technológie využívané pri energetickom využití RDF surovín Z technologického hľadiska môţeme energetické zariadenia spracovávajúce alternatívne palivá (RDF) rozdeliť na zariadenia [1-7]: a) spaľujúce separovaný odpad (oxidačná atmosféra) výroba tepelnej energie (para), b) splynujúce separovaný odpad (redukčná atmosféra) výroba procesného plynu, pričom proces splynovania sa môţe ďalej deliť podľa obsahu kyslíka na technológie: b1) splynovanie s riadeným regulovaným množstvom kyslíka, b2) parné splynovanie - splynovanie s prídavkom vody, b3) pyrolýza bez prístupu vzduch, b4) hydrogenácia - pyrolýza s prídavkom vodíka a iné. Na vymurovky tepelných agregátov vyuţívaných na spaľovanie alebo splynovanie alternatívnych palív (biomasa, drevný odpad, rastlinné zvyšky z poľnohospodárskej prvovýroby, separovaný priemyselný alebo komunálny odpad a iné) sa kladú špeciálne poţiadavky, ktoré nie je moţné zovšeobecniť. Väčšina separovaných tuhých RDF má vyššiu výhrevnosť ako má kvalitné triedené hnedé uhlie [3,5,6], ale ich spaliny sú väčšími znečisťovateľmi ţivotného prostredia. Preto sa hľadajú moţnosti zmiernenia, prípadne likvidácie týchto nepriaznivých účinkov. S výhodou sa vyuţívajú procesy splynovania RDF odpadov za vzniku reakčného plynu, ktorý obsahuje hlavne CO, H 2, CH 4, H 2 O(g), HCl(g) a HF(g) v závislosti od typu pouţitého odpadu, a ktorý je moţné čistiť od dechtov, fenolov a iných aromatických uhľovodíkov uvoľňovaných v procese splynovania. Splynovanie patrí medzi riadený spaľovací proces, a preto sa aj tuhé palivá mnohokrát upravujú splyňovaním a aţ potom spaľujú [9]. Aj v prípade separovaného RDF sa zavádzajú technológie splynovania, ktoré predstavujú ich ekologickejšie a efektívnejšie energetické vyuţitie. Pri hľadaní spôsobov čo najekologickejšieho vyuţitia RDF, nebolo moţné obísť technológiu splyňovania alebo pyrolýzy. Náročnejšia je technológia pyrolýzy pre svoje bez kyslíkaté prostredie a endotermickú povahu tepla. Hmotnostné rozdelenie horľaviny v produktoch po pyrolýze a ich kvalita potvrdila, ţe najväčšia konverzia tuhého materiálu na kvapalné a plynné produkty je u plastov (PE, PP) a najmenšia u papiera (NP - novinový papier, TP - obalový papier). Zvýšením teploty sa zvyšuje mnoţstvo plynného produktu a zmenšuje sa mnoţstvo tuhých produktov. Pri teplote 800 C sa zvyšuje podiel vodíka oproti metánu. Zníţením teploty, napr. na 600 C vzniká kvantitatívne menej plynného produktu, ale vyššej kvality (vyššia výhrevnosti metánu oproti vodíku) [5-7]. Oxid uhoľnatý podlieha v chladnejších častiach šachty (300 C 700 C) tzv. disproporcionácii, pri ktorej vzniká oxid uhličitý a amorfný uhlík, ktorý precipituje v póroch a na 13

16 Tepelná technika, pece, ţárovzdorný materiál Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Thermal Engineering, Reheating Furnaces, Refractory Material ISSN členitostiach (nerovnostiach) povrchu vymurovky. Reakčný plyn má pomerne vysoký obsah oxidu uhoľnatého, ktorého mnoţstvo je výrazne ovplyvnené teplotou a celkovým tlakom plynu (Boudouardova reakcia). Reakcia je endotermická, preto so zvyšovaním teploty sa zväčšuje obsah oxidu uhoľnatého, resp. zvýšením tlaku sa naopak zvyšuje obsah oxidu uhličitého. Splyňovanie odpadu v redukčných podmienkach a súčasne tepelné namáhanie kladú špecifické poţiadavky na vymurovku splynovacích reaktorov. Procesné plyny vznikajúce v reaktore reagujú so ţiaruvzdornou vymurovkou, menia jej fázové zloţenie a tým aj ich mechanické a fyzikálno-chemické vlastnosti. Ţiaruvzdorná vymurovka týchto energetických agregátov je namáhaná chemicky, tepelne a mechanicky [10-12]. Opotrebenie žiaruvzdornej monolitickej vymurovky sústavy Al 2 O 3 -SiO 2 pri používaní RDF surovín Chemická korózia vymurovky v splynovacej zóne je spôsobovaná agresívnymi spalinami obsahujúcimi NO x, H 2 O(g), SO x, HCl(g), HF(g), CO, CO 2, CH 4, H 2 ale tieţ organickými látkami, ako sú furány, dioxíny a polycyklické aromatické uhľovodíky. Tieto zlúčeniny významne korodujú oxidické ţiaruvzdorné materiály, napr. andaluzitová hydraulicky viazaná monolitická vymurovka v prítomnosti plynnej HCl vytvára zonálnu štruktúru t.j. v určitej vzdialenosti od povrchu, dochádza k usadzovaniu chloridov (produkty reakcií medzi HCl a prítomnými zloţkami vymurovky). Vzniká impregnovaná povrchová vrstva, nasleduje medzivrstva vykryštalizovaných chloridov a potom pôvodný ţiaruvzdorný materiál. V prípade oxidu uhoľnatého môţe dochádzať k jeho redukcii za vzniku tuhého uhlíka, ktorý sa usadzuje v póroch a trhlinách. Vznikajúce zóny vymurovky vykazujú rozdielne pevnostné vlastnosti. V dôsledku teplotných zmien sa v medzivrstve kumulujú únavové napätia, ktoré postupne prekračujú pevnosť väzby, vznikajú trhliny rovnobeţné s povrchom vymurovky. Výsledkom týchto procesov je odlúpnutie povrchovej vrstvy. Hrúbka takejto monolitickej vymurovky sa zmenšuje, čím sa menia podmienky prestupu tepla a zväčšuje sa nebezpečenstvo ďalšej korózie. Podobne pôsobí aj spaliny s obsahom SO x, vznikajúce sírany reagujú so zloţkami výmurovky a vytvárajú zonálnu štruktúru. Tepelné namáhanie vymurovky vymurovka je na povrchu vystavená pomerne nízkym teplotám, zvyčajne do 900 C, čo je hlboko pod teplotou pouţiteľnosti inštalovaných ţiaruvzdorných materiálov. Problémom sú teplotné zmeny, ktorým je vymurovka počas prevádzky vystavená. K prudkým teplotným zmenám dochádza najmä v dôsledku podávania nehomogenizovaného studeného odpadu. Prudké teplotné zmeny spôsobujú vznik nadmerných napätí vo 14 vymurovke, ktoré sa môţu prejaviť v monolitickej časti vymurovky vznikom trhlín a neskôr aj odpadávaním povrchovej vrstvy. Vo vymurovke z tvarových výrobkov môţe vznik napätí spôsobiť odtrhávanie dosiek od úchytných kotiev. Mechanické namáhanie vymurovky tieto namáhania vznikajú predovšetkým v dôsledku rozdielnej teplotnej rozťaţnosti v rôznych častiach vymurovky, resp. v prípade pevného uchytenia na kovový plášť aj rozdielnej rozťaţnosti týchto materiálov. Najväčšia rozťaţnosť je na povrchu vymurovky. Od povrchu vymurovky rozťaţnosť klesá podľa vytvoreného teplotného spádu (obr.2). Rozťaţnosť sa pohlcuje v dilatačných škárach. Ak nie sú vo vymurovke dilatačné škáry v dostatočnom mnoţstve, vznikajú vo vymurovke tlakové napätia. Jedinou moţnosťou uvoľnenia tohto napätia v stene je odtrhnutie vymurovky od kotiev a jej vydutie do pecného priestoru [13-14]. Zníţenú odolnosť vykazujú ţiaruvzdorné materiály obsahujúce oxidy, ktoré môţu reagovať s agresívnymi plynnými zloţkami v spalinách. V monolitickej vymurovke na báze oxidických, zvyčajne hlinitokremičitých zloţiek dochádza počas dlhodobej prevádzky ku korózii, k tvorbe zónovej štruktúry a k strate pevnosti. Preto sa vo vymurovkách kotlov na spaľovanie a splyňovanie tuhého komunálneho odpadu uplatňujú ţiaruvzdorné výrobky na báze siliciumkarbidu. Odolnosť proti korózii siliciumkarbidových výrobkov závisí od kvality väzby. Pouţitie výrobkov so silikátovou väzbou sa vylučuje. U ţiaromonolitov s hydraulickou väzbou vylúčenie oxidických zloţiek nie je moţné, pričom hydraulická väzba ľahko reaguje s agresívnym plynným prostredím. Obsah hydraulickej väzby je moţné iba minimalizovať, t.j. pouţívajú sa ţiarobetóny s veľmi nízkym obsahom cementu. Z hľadiska chemickej odolnosti je vhodnejšie pouţitie ţiaromonolitov s chemickou, predovšetkým fosfátovou väzbou. Predpokladom vysokej chemickej odolnosti je aj vysoká hutnosť ţiaruvzdorných výrobkov. Pri siliciumkarbidových ţiaromonolitoch vysoká hutnosť závisí od spôsobu inštalácie vymurovky. Pre dosiahnutie poţadovanej zdanlivej pórovitosti sa u ţiaromonolitov odporúča inštalácia liatim s vibrovaním. Kvalitatívnou poţiadavkou pre vymurovky kotlov a splynovacích reaktorov je vysoká mechanická pevnosť, pričom túto poţiadavku splňujú ţiarobetóny s veľmi nízkym obsahom cementu, resp. ţiarobetóny s fosfátovou väzbou. Z prevádzkových poznatkov o vymurovkách kotlov s rúrovými membránovými stenami vyplýva [10], ţe počas celej prevádzky dochádza k lokálnym aj veľkoplošným narušeniam celistvosti vymurovky. K väčšiemu poškodeniu monolitickej vymurovky dochádzalo pri pouţití andaluzitového torkretačného ţiarobetónu s hydraulickou väzbou. Vymurovka bola po

17 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV ISSN Tepelná technika, pece, ţárovzdorný materiál Thermal Engineering, Reheating Furnaces, Refractory Material vrstvách postupne odlupovaná. Toto opotrebenie preukázalo nevhodnosť pouţitia torkretovaného andaluzitového ţiarobetónu s hydraulickou väzbou. Podobné výsledky sa preukázali pri štúdiu vymuroviek taviacich pecí a prepravných nádob v metalurgii hliníka [15-17]. Zásady výberu žiaruvzdorných materiálov Medzi základné spôsoby hodnotenie vhodnosti materiálu patrí aj korózna odolnosť. Pre overenie vplyvu redukčnej atmosféry sme spracovali stručnú termodynamickú analýzu vplyvu CO, H 2 O(g), SO 2, HF(g) a HCl(g) na základné väzobné zlúčeniny nachádzajúce sa vo vysokohlinitých monolitických ţiarobetónoch s hydraulickou väzbou. Podľa literatúry [13] sú základnými zloţkami kalciumaluminátových cementov fázy: CaO.Al 2 O 3 (CA), CaO.2Al 2 O 3 (CA 2 ), 12CaO.7Al 2 O 3 (C 12 A 7 ), pričom toto sú hlavné hydraulicky aktívne zlúčeniny spôsobujúce tuhnutie a zabezpečujúce pevnosť muriva. Pri hydratácii a následnej dehydratácii hlinitanového cementu, dochádza pri zvýšených teplotách aj k jeho reakciám s korundovým kamenivom. Po vysušení a ţíhaní nad teplotou 600 C sú ako väzobné fázy prítomné hlavne CA, pri zvýšení teploty nad 1000 C začínajú prevládať fázy CA 2 a po výpale nad 1300 C je to CA 6. Sledovali sme termodynamickú stabilitu fáz v kontakte s plynnými zloţkami [18], s ktorých prítomnosťou v splynovacom reaktore môţeme rátať, pomocou nasledovných reakcií: ½(CaO.2Al 2O 3) + CO(g) = Al 2O 3 + ½(CaCO 3) + ½C (1) ½(CaO.Al 2O 3) + CO(g) = ½(Al 2O 3) + ½(CaCO 3) + ½C (2) 1 / 24(12CaO.7Al 2O 3) + CO(g) = 7 / 24(Al 2O 3) + ½(CaCO 3) + ½C (3) CaO.Al 2O 3 + H 2O(g) = Al 2O 3 + Ca(OH) 2 (4) CaO.2Al 2O 3 + H 2O(g) = 2Al 2O 3 + Ca(OH) 2 (5) 1 / 12(12CaO.7Al 2O 3 + H 2O(g) = 7 / 12(Al 2O 3) + Ca(OH) 2 (6) 2 / 3(CaO.Al 2O 3) + SO 2(g) = 2 / 3(CaSO 4) + 2 / 3(Al 2O 3) + 1 / 3S (7) 2 / 3(CaO.2Al 2O 3) + SO 2(g) = 2 / 3(CaSO 4) + 4 / 3(Al 2O 3) + 1 / 3S (8) 1 / 18(12CaO.7Al 2O 3) + SO 2(g) = 2 / 3(CaSO 4) + 7 / 18(Al 2O 3) + 1 / 3S(9) 1 / 8(CaO.Al 2O 3) + HF(g) = 1 / 4AlF / 8CaF / 2H 2O(g) (10) 1 / 14(CaO.2Al 2O 3) + HF(g) = 2 / 7AlF / 14CaF / 2H 2O(g) (11) 1 / 66(12CaO.7Al 2O 3) + HF(g) = 7 / 33AlF / 11CaF / 2H 2O(g) (12) ½(CaO.Al 2O 3) + HCl(g) = ½(Al 2O 3 + ½(CaCl 2) + ½ H 2O(g) (13) ½(CaO.2Al 2O 3) + HCl(g) = Al 2O 3 + ½(CaCl 2) + ½ H 2O(g) (14) 1 / 24(12CaO.7Al 2O 3) + HCl(g) = 7 / 24(Al 2O 3) + ½(CaCl 2) + + ½ H 2O(g) (15) Obr. 1 Závislosť ΔG r/mol plynu (CO, H 2O, SO 2, HF a HCl) od teploty chemických reakcií (1) aţ (15) v teplotnom intervale C [18]. Fig. 1 Dependence of ΔGr/mol of gas (CO, H 2O, HF and SO 2, HCl) on the temperature of chemical reactions, (1) to (15), in the temperature range C [18].. 15

18 Tepelná technika, pece, ţárovzdorný materiál Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Thermal Engineering, Reheating Furnaces, Refractory Material ISSN Obr. 2 Výsledky merania relatívnej lineárnej rozťaţnosti vysokohlinitého ţiarobetónu na báze andaluzitu (vz. P) a muriva impregnovaného síranmi a chloridmi (vz. A) na dilatometri fy. NETZCH vo vzdušnej atmosfére [17]. Fig. 2 Results of the measurements of the relative linear expansion of high alumina castable based on andalusite (sample P) and the lining impregnated by sulphates and chlorides (sample A) on dilatometer made by NETZCH in the aerial atmosphere [17]. Záver Zistené teoretické údaje podporujú poznatky z praxe o nevhodnosti pouţívania oxidických hlinitokremičitých monolitických vymuroviek s hydraulickou väzbou pre vymurovky energetických zariadení na spaľovanie alebo splynovanie alternatívnych palív na báze separovaných komunálnych alebo priemyselných odpadov, prípadne biomasy. Alternatívne palivá sa vyznačujú veľkou rôznorodosťou energetických zloţiek a ich produktov vznikajúcich pri ich tepelnom rozklade a horení. Na základe získaných poznatkov je zrejmé, ţe zo sledovaných plynných korodentov sa ako najreaktívnejšie ukazujú plyny SO 2 a CO pri teplotách do cca 700 C. Vznikajúce sírany môţu oslabovať väzbu muriva a spôsobovať jej deštrukciu. Podobne pôsobí aj oxid uhoľnatý prítomný v procesnom plyne. Pri zvýšených teplotách nad 700 C sa zvyšuje reaktivita HCl(g) a HF(g). Hodnoty Gibbsových energií reakcií naznačujú, ţe k reakciám s väzobnými zlúčeninami CA, CA 2, prípadne s C 12 A 7, môţe dochádzať prakticky v celom sledovanom teplotnom intervale ( C). Väzobné kalciumaluminátové zlúčeniny sa rozkladajú za vzniku zlúčenín CaF 2, resp. CaCl 2 a oxidu hlinitého. Tým sa narušuje väzobná schopnosť týchto zlúčenín. Termodynamická analýza naznačila aj schodnosť reakcií medzi vodnou parou a kalciumaluminátovými zlúčeninami za vzniku hydroxidu vápenatého ale len pri teplotách pod 300 C. Uvedené teoretické výpočty sa zaoberajú len schodnosťou chemických reakcií ale nepopisujú ich kinetiku, t.j. rýchlosť reakcie. Teoretické analýzy predstavujú prvotné informácie o moţných 16 interakciách v splynovacom reaktore, ktoré je nutné experimentálne overiť koróznymi skúškami za pouţitia vhodných vyhodnocovacích metodík. Pri výbere vhodného typu vymurovky je nutné komplexné posúdenie vhodnosti navrhovaných ţiaruvzdorných vymuroviek pre dané spaľovacie, resp. splynovacie reaktory a daný typ vsádzky. Je nutné definovať aké korózne média budú atakovať vymurovku, spôsob tepelného namáhania vymurovky, kolísaním teploty, rizikovosťou pouţitia ako aj ekonomickými hľadiskami. Na základe týchto údajov sa realizujú korózne skúšky, ktoré potvrdia vhodnosť navrhovanej vymurovky. Poďakovanie Táto práca bola podporená Vedeckou grantovou agentúrou MŠ SR a SAV (grant 1/0643/11) a Agentúrou MŠ SR pre ŠF EÚ (kód projektu ITMS a ITMS ). Literatúra [1] ROSA BRANISLAV: Vyuţívanie alternatívnych palív na Slovensku, In: Ochrana ovzdušia v štátnej správe teória a prax, Sezimovo Ústí, [2] Medzinárodná konferencia TOP2004, 30.jún-2.júl 2004, Častá- Papiernička, [3] KLENOVČANOVÁ A., IMRIŠ I., MOLČAN P.: Termodynamika spaľovania odpadov, Acta Mechanica Slovaca, č. 3, 2003, str [4] QUELLETTE R.J.: Introduction to General, Organic, and Biological Chemistry, Macmillan Publishing Company, New York, 1984.

19 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV ISSN Tepelná technika, pece, ţárovzdorný materiál Thermal Engineering, Reheating Furnaces, Refractory Material [5] KLENOVČANOVÁ A.: Spaľovacia teplá vybraných zloţiek komunálneho odpadu, Hutnícke listy č.12, 2003 [6] WAGNEROVÁ, E., URÍČEK, D., WOPERA, A.: Kogenerace plyn z TKO ako zdroj energie (III), Alternativní energie 5, [7] KLENOVČANOVÁ, A., IMRIŠ, I.: Zdroje a premeny energie. ManaCon Prešov, s ISBN [8] VADÁSZ, P., KAMOĎA, O., IMRIŠ, I., STRIGÁČ, J.: Interceram Vol. 58 (2009), 2-3, p ISSN [9] [10] TOMŠŮ, F., WALLO, K.: Ţiaruvzdorné vymurovky v spaľovniach odpadov. In: Ţiaromateriály, pece a tepelné izolácie , Vysoké Tatry, Štrbské Pleso, Hotel Patria, zborník referátov, s.157, [11] KAMOĎA, O.: Ţiaruvzdorné materiály v procese spaľovania odpadov. In: Deň doktorantov Hutníckej fakulty, Metalurgia junior, Herľany s ISBN [12] VADÁSZ, P., KAMOĎA, O., ČIPKOVÁ,I.: Refractories manual 2009, p , ISSN [13] STAROŇ, J., TOMŠŮ, F.: Ţiaruvzdorné materiály výroba, vlastnosti a pouţitie. Radovan Mlynárik MEDIA, Banská Bystrica, 2000 [14] VADÁSZ, P.: Opotrebenie ţvm v metalurgii. Učebné texty pre postgraduálne štúdium. HF TUKE. Košice, ISBN [15] VADÁSZ, P., TOMÁŠEK K., RABATIN, Ľ., FRAJKOROVÁ, F.: Korózia hlinitokremičitých ţiaruvzdorných materiálov soľnými tavenianami sústavy NaCl KCl. In: Transactions of the Universities of Košice: Research reports from the Universities of Košice. Mimoriadne číslo ALUMINIUM 2007, s ISSN Internet: [16] TOMÁŠEK, K., VADÁSZ, P., SUČIK, G.: Interactions of Melt KCl-MgCl with lining Al2O3-SiO2-SiC in Metallurgy of Aluminium. In: Proceedings of EMC 2009, June 28 July 1, Innsbruck, Austria. Volume 4, p ISBN [17] VADÁSZ, P., SUČIK, G., STAJNÍK.J.: Vplyv penetrácie ţiarobetónu soľnými tavidlami na jeho teplotnú rozťaţnosť. V tlači. [18] software HSC Chemistry 7, Outokumpu, Pori, Finland, 2011 Recenze: Ing. Ľuboš Ďurik, PhD. doc. Ing. Jozef Vlček, Ph.D. Nový výrobní ředitel v ArcelorMittal Ostrava czech-business.com K byl Dirk Stroo (48), který doposud působil v Gentu, belgické pobočce ArcelorMittal jako vedoucí Oddělení surovin, přístaviště, dopravy a recyklace, jmenován výrobním ředitelem ArcelorMittal Ostrava. Ve funkci tak vystřídá Hanse Ludwiga Rosenstocka, který se od téže doby stává novým výrobním ředitelem jihoafrické pobočky ArcelorMittal. Dirk Stroo bude přímo podřízený Tapasu Rajderkarovi, generálnímu řediteli ArcelorMittal Ostrava. I přes to, že je ostravská huť na dobré technické úrovni, se na své pozici zaměřím zejména na projekty týkající se zlepšování a optimalizace výroby. Za největší a nejdůležitější výzvu pak považuji bezpečnost výrobních provozů, což je oblast, ve které se dá neustále zlepšovat, uvedl nový výrobní ředitel. Dirk Stroo absolvoval v roce 1987 Gentskou státní univerzitu, obor stavební inženýrství a mechanika. Poté, co se na univerzitě věnoval dva roky výzkumu číselných modelů týkajících se dynamiky kapalin, začal od roku 1989 pracovat v hutní společnosti Sidmar (tehdy součást skupiny Arbed), která byla po fúzi společností Arcelor a Mittal Steel přejmenována na ArcelorMittal Gent. Zde začínal jako support manager (pozn.: redakce zde i dále v textu používá terminologii, jak je uvedena v původních tiskových zdrojích) pro operační výzkum v oddělení informačních technologií, ve kterém vyvíjel technické modely pro optimalizaci válcování za tepla, moření, válcování za studena a provozu huti. Od roku 1994 působil v oddělení válcování pásů za tepla, kde zastával pozici manažera údržby žárovzdorné vyzdívky a výroby na předehřívacích pecích. V letech 2000 až 2006 působil jako manažer skladu bram. SB 17

20 Automatizace, počítačová simulace, výpočetní metody Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Automation Control, Computer Simulation, Computing Methods ISSN automatizace, počítačová simulace, výpočetní metody Simulace defektů při výrobě vysoce kvalitních litinových přepážek pomocí metody MKP v programu ProCAST Simulation of Defects at Production of High Quality Cast Iron Partitions Using the FEM Simulation Software ProCAST Ing. Jiří Šimeček, Západočeská Univerzita v Plzni, Fakulta strojní, Ing. František Hirsch, MECAS ESI s.r.o., Plzeň, doc. Dr. Ing. Antonín Kříž, Západočeská Univerzita v Plzni, Fakulta strojní V současné době je modelování pomocí MKP (metody konečných prvků) jednou z nejprogresivnějších metod pro řešení celé řady problémů, od návrhu až ověření a životnosti a spolehlivosti konstrukce, po problematiku proudění a dalších odvětví konstrukční činnosti. Pomocí MKP lze velmi efektivně řešit i problémy technologického rázu, kde se často vyskytují úlohy, které lze jen velmi obtížně počítat pomocí analytických rovnic. V praxi je často nutno přikročit k použití praktických zkušeností získaných dlouholetou praxí a z toho vyplývajících empirických rovnic. Tyto experimentální výsledky však nelze využít všude a také je každý technolog nemusí mít k dispozici. V této práci byl řešen problém defektů vysokotlaké přepážky ze tvárné litiny GGG 50. Jako softwarový nástroj byl použit MKP programový balík ProCAST od fy. ESI Group. V tomto článku byl učiněn pokus vytvořit odlitek bez podstatných staženin a vnitřních vad, což je v praxi velmi obtížné zajistit. Dále byla v článku věnována pozornost faktu, že i přes značnou finanční náročnost MKP simulačních programových balíků je předpoklad, že se peníze do nich investované vrátí, neboť slévárna se bude moci zúčastnit i náročnějších projektů a je zde možnost vyřešení některých reklamací, jejichž finanční náročnost může dosahovat značné výše, někdy i více než by stálo pořízení simulačního softwaru a zaškolení obsluhy. Currently, FEM modeling is one of the most progressive methods for solving a wide range of issues, from design to verification, and design service life and reliability. FEM software can be very effectively used also for solving the problems of technological nature which are often very difficult to compute using analytical equations. In practice it is often necessary to use practical experience gained from many years of practise and the resulting empirical equations. These experimental results cannot be used everywhere. In this work the problem of defects in high-pressure bulkhead made of ductile cast iron GGG 50 was solved. FEM software ProCAST from the company ESI Group was used as a software tool. In this article an attempt was made to create a cast product without significant shrinkage and internal defects, which is in practice very difficult to ensure. Further, the article addressed the fact that despite high cost of FEM simulation software packages, it may be assumed that the money invested into this program can be usefull also for smaller foundries. It is assumed that company will be able to take part in demanding projects, and there is a possibility of resolving some claims, the financial cost of which may reach considerable amount, sometimes more than acquisition of simulation software and staff training would cost. Řešený problém Při řešení problému nebylo známo mnoho údajů, které by byly potřebné pro vyřešení problémů, jako např: kde konkrétně a za jakých podmínek jsou tyto výrobky 18 používány zejména. Bylo nutno vyřešit problém staženin a pórovitosti odlitku vysokotlaké přepážky čerpadel vyrobené z tvárné litiny GGG 50. Tato přepážka je používána na tepelných elektrárnách v SRN. Přepážka je vyráběna ve více velikostech, ale defekty se

21 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV ISSN Automatizace, počítačová simulace, výpočetní metody Automation Control, Computer Simulation, Computing Methods výrazně projevovaly pouze na řešené konkrétní velikosti. Toto je zřejmě zapříčiněno nepříznivým účinkem tepelného uzlu, který vznikne nutným technologickým napojením okrajového prstence se středem odlitku. Díky těmto závadám bylo dokonce nutno omezit provoz jedné elektrárny. Problém, který tyto přepážky způsobovaly průsak a snížení tlaku mezi jednotlivými stupni vysokotlakých čerpadel.(prosakování zvláště u odlitků z litiny lze obecně jen velmi obtížně zcela zabránit, jelikož si už z procesu lití nevyhnutelně přináší s sebou mikropórovitost. Tyto póry jsou v odlitém stavu skryty pod licí kůrou. Pokud není licí kůra porušena, odlitek propouštět nemusí. Avšak ve většině případů je nutno odlitky dále obrábět, zejména otvory pro namontování, dosedací plochy apod. Třískovým obrobením je tato kůra porušena a odlitek může prosakovat, pokud je provozován pod vysokým tlakem. S tímto se musí při provozu počítat. Pro konstrukci modelu byl k dispozici pouze výkres součásti a fotografie podobné formy. reklamace a víceprací, což výrobu velmi silně zdražilo až pod hranici rentability. Analýza problému První myšlenkou byla penetrace obrobeného odlitku. Toto bylo zamítnuto vzhledem k tomu, že odlitek nebyl k dispozici, odběratel si surový odlitek odvezl a obrobil až na místě. Jelikož nebyly k dispozici téměř žádné údaje o skutečné vnitřní jakosti stavu odlitku, bylo přikročeno k řešení úpravy technologie pomocí simulace tuhnutí a vnitřní jakosti odlitku. Odlitek byl namodelován v 3d modeláři Autodesk Inventor. Na odlitku byly v 3d modeláři provedeny úpravy a to zakrytí otvorů. Nebylo totiž možno garantovat stabilitu jejich umístění při tuhnutí. Jediný otvor, u kterého byl předpoklad stability umístění ve formě, byl středový otvor. Dále byly přidány přídavky na obrábění na plochy, které budou obráběny a technologické přídavky a úkosy pro vyjmutí modelu z formy. Obr. 1 Výkres obrobené součásti Fig. 1 Drawing of machined part Obr. 2 Fotografie modelového zařízení Fig. 2 Picture Photo of pattern V tomto případě ani nebyly k dispozici žádné údaje z jakého místa tento odlitek propouští. Odběratel si odlitky vždy ponechal a neshody vyřizoval formou 19 Obr. 3 a. Původní model součásti b. Model s přídavky na obrábění, úkosy Fig. 3 a. Original model of the machined casting b. Model with technological modifications allowances for machining and chamfers

22 Automatizace, počítačová simulace, výpočetní metody Automation Control, Computer Simulation, Computing Methods Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV ISSN přesnost výpočtu, ale na druhé straně je výpočtová doba delší, čím většího počtu menších elementů bylo použito. Podle dodaných fotografií a výpočtů byla namodelována i vtoková soustava. Modely byly převedeny do výměnného formátu STP. V tomto ohledu je nutno přistoupit na rozumný kompromis a zvolit odpovídající velikost elementu. Pro pískovou formu je možno stanovit větší element, v tomto případě to bylo 50, jelikož zde nejsou řešeny podstatné otázky, jako je proudění. Pro odlitek byla použita základní velikost elementu 8 a pro oblasti citlivé na řešení proudění byla zvolena velikost elementu 2 mm. Programové vybavení V současnosti existuje mnoho programů zabývajících se touto problematikou. Liší se mezi sebou podle několika kriterií. Popisem možností jednotlivých programů se zde není možno zabývat, jejich popis lze nalézt v odkazu [1]. V tomto případě byl použit programový balík ProCAST od společnosti ESI Group. Programový balík ProCAST umožňuje zahrnout a simulovat celou škálu slévárenských operací od tradičního gravitačního odlévání až po nejmodernější technologie, jako odlévání v semiplastickém stavu (thixo). Je využíván v mnoha průmyslových podnicích i ve výzkumných projektech. Obr. 5 a. Přidání vtokové soustavy b. Meshování v programovém modulu MeshCAST Fig. 5 a. Adding of the gating system b. Meshing in software module MeshCAST Obr 4 Možnosti využití programového balíku ProCAST[3] Fig. 4 Possibilities of use of the program package ProCAST[3] Vytvoření sítě elementů Zadání materiálových charakteristik a okrajových podmínek V první fázi je nutno vytvořit 3d síť elementů. V programovém balíku ProCAST k tomuto účelu slouží modul MeshCAST. Ačkoliv MeshCAST umožňuje tvorbu geometrie přímo, tento program je primárně určen pro tvorbu sítě, nikoliv pro geometrické modelování, je lépe vytvořit geometrii v některém 3d modeláři a geometrii posléze importovat pomocí výměnných formátů. V tomto případě byl použit program Autodesk Inventor. K transportu byl použit formát.step. V průběhu meshování je nutno zvolit velikost jednotlivých elementů. Velikost elementů ovlivní samotný průběh výpočtu, jelikož větší velikost elementu zapříčiní nižší přesnost výpočtu, ale výpočet zabere méně času.. Menší element znamená vyšší K tomuto účelu slouží programový modul PreCAST. Tento modul disponuje rozsáhlou materiálovou databází, která umožňuje řešit téměř všechny procesy, které se v technologii vyskytují od viskozity taveniny po tepelné charakteristiky. Materiál odlitku litina GGG 50 se nachází přímo v materiálové databázi. Zde jsou k dispozici charakteristiky, jako teplota likvidu, solidu, viskozita, součinitel tepelné roztažnosti. Tyto hodnoty jsou získávány pomocí rovnic ze zadaného chemického složení. V praxi samozřejmě toto kolísá, avšak ovlivnění výpočtu nepřesnostmi těchto charakteristik se 20

23 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV ISSN Automatizace, počítačová simulace, výpočetní metody Automation Control, Computer Simulation, Computing Methods dlouhodobě jeví jako nevýznamné. Jako materiál formy byla použita jednotná bentonitová směs. Ve výpočtu byly použity materiálové charakteristiky písku SiO 2, který tvoří převážnou složku tohoto materiálu. Z důvodu neznámých charakteristik součinitele přestupu tepla byla zvolena hodnota 500 W.m -2.K -1, kolem které tato veličina v kritické fázi osciluje. Programový balík PROCAST dovoluje rozdělit fázi výpočtu na odlití a tuhnutí a druhá vychladnutí. V tomto výpočtu byla použita pouze první fáze, tedy výpočet byl ukončen v momentě, kdy zmizela veškerá tekutá fáze. Časový krok 1 sec. HW vybavení čtyřjádrový procesor Intel Xeon. Doba výpočtu 12 hodin. Počet elementů cca 3 mil. Teplota taveniny byla stanovena na 1350 ºC. Teplota okolí byla stanovena na 20 ºC. V tom případě, kdy je nutno stanovit okrajové podmínky přesněji je možno použít v programovém balíku metody zpětného inženýrství a stanovit je experimentálně. Nápravná opatření V tomto případě jsme se pokusili vytvořit simulací podmínky pro odlitek prakticky bez vnitřních vad, k čemuž by v praxi zřejmě nebylo přikročeno, z důvodu značné komplikovanosti formy. Nejlevnějším opatřením je tam, kde to možné použití chladítek, případně je nutné oblast nálitkovat. Samozřejmě je nutno pak uvažovat vzrůst ceny a následné problémy s modelem i apretací. Obr 6 Zadávání okrajových podmínek v programovém modulu PreCAST Fig. 6 Entering the boundary conditions into the programming module PreCAST Výsledky a analýza defektů Po provedení výpočtu je zřejmé, že v tomto případě odlitek tuhne směrem k tepelnému uzlu. Největší staženina je podle očekávání v místě největšího modulu, kde je vyvrtán otvor pro zátku. Zřejmě při vrtání se výrobek ukázal jako řídký a voda mohla tímto místem po porušení licí kůry snadněji prosakovat. Obr. 7 Staženiny v odlitku Fig. 7 Shrinkages in the casting 21 Obr. 8 Problematické zóny na odlitku Fig. 8 Problematic zones in casting Na geometrii se vyskytují 2 problematické zóny: velký tepelný uzel na styku obruby se střední částí. Tento problém je zvlášť nepříjemný v místě předpokládaného vrtání, kde je modul největší. Tepelné uzly vzniklé v místech nálitků na vrtání šroubů u středu odlitku, kde je nutno zajistit, aby tyto místa byla bez defektů, aby bylo možno vytvořit otvory. Nejlepším řešením při simulaci se ukázalo plnění středem, kde je dosaženo toho, že oblast velkého tepelného uzlu bude plněna chladnějším kovem, který už prošel částí formy. V neposlední řadě by to i znamenalo zmenšení spotřeby písku, jelikož půdorysná plocha je oproti původnímu návrhu zmenšena o vtokovou soustavu, případně by mohl být použit menší rám. V modelu nebyly použity průtočné nálitky, ale 4 exonálitky s podnálitkovou vložkou pro snadné odstranění od fy FOSECO s modulem 3,5. Tímto způsobem dojde sice k vytvoření zbytku po uražení nálitku a dodatečné práci k jejich odstranění, ale je předpoklad, že v oblasti působení tepelného pole bude tvorba staženin omezená. Další krok je použití chladítek na 3 místech. 4 chladítka umístěná mezi nálitky na horní plochu odlitku. Zde bylo nutno experimentovat s velikostni těchto chladítek, aby jejich účinek naopak situaci ještě nezhoršil, tj. aby účinkem chladítka nedošlo k přerušení usměrněného tuhnutí do nálitku. Po provedení 10 pokusných simulací bylo použito chladítko o tloušťce 30 mm, šířce 50 mm a středovém úhlu 35º. Další chladítka již by v praxi zřejmě použity nebyly z důvodu počtu a nutnosti umístění chladítek do správné polohy. Tento článek

24 Automatizace, počítačová simulace, výpočetní metody Automation Control, Computer Simulation, Computing Methods Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV ISSN slouží spíše jako modelový příklad možností simulačního softwaru ProCAST. Na druhé straně válce na prstenci umístit 8 menších chladítek o tloušťce 25, šířce 30 mm a středovém úhlu 30º. 1) chladítka na místech středových nálitků pro šrouby ve formě kvádru. V simulaci použit kvádr o velikosti 25x35x25 2) Chladítko na místo, kde bude vrtán šikmý otvor skrz celý nálitek. Zde bylo použito chladítko ve formě válce o průměru 25 mm a výšce 30 mm. Tento tvar chladítka by bylo možno použít jen v případě ručního formování a i tak by zřejmě muselo dojít k úpravě tvaru Obr. 11 Výsledky analýzy staženin v odlitku Fig. 11 The results of analysis of the shrinkage in the casting Přijatá opatření Předchozí simulace byla sice co se týče řešení problému velmi efektivní, ale při realizaci byla kritizována její komplikovanost a též nebylo přikročeno k úpravě modelového zařízení. Proto byla provedena další simulace s původním uspořádáním, pouze byly na problémové místo, tj velký tepelný uzel. Na okrajový prstenec do blízkosti tepelného uzlu byly přidány 4 exonálitky z předchozího návrhu. Obr. 9 Upravený vtok středem odlitku Fig. 9 Modified inlet system in the casting s centre Obr. 10 a,b Upravený vtok středem odlitku Obr. 12 Nové uspořádání vtokové soustavy Fig. 12 New arrangement of the inlet system Po provedení simulace bylo při postprocessingu zjištěno, že staženiny lze tímto způsobem též omezit, nikoliv však vyloučit bez dodatečných opatření, ale tyto staženiny jsou již v přijatelné míře. Obr 10 Návrh a umístění chladítek Fig. 10 Design and placement of cooling elements Výsledky Upravený model byl postprocessing. Posléze výsledků pórovitosti. vypočítán a proveden byla provedena analýza Z analýzy vyplývá, že objem staženin lze tímto způsobem značně omezit až téměř eliminovat. Obr. 13 Finální analýza staženin Fig. 13 Final analysis of shrinkages 22

25 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV ISSN Automatizace, počítačová simulace, výpočetní metody Automation Control, Computer Simulation, Computing Methods Diskuse výsledků K problémům u tohoto odlitku dochází zřejmě kvůli značně velikému tepelnému uzlu viz. obr.9. Bez úprav vtokové soustavy prakticky nelze dosáhnout požadovaného usměrněného tuhnutí. Z analýzy vyplývá, že uspořádání podle obr by zřejmě poskytlo lepší výsledky, ani finanční náročnost při změně modelového zařízení nelze považovat za příliš vysokou, navíc by při odlévání bylo zvýšeno využití kovu z důvodu menšího objemu vtokové soustavy. Uspořádáním podle obr. 13, došlo k snížení výskytu staženin v odlitku. Podle tohoto uspořádání byla odlita jedna série odlitků, tentokrát již bez reklamace. Závěr Technologické modelování pomocí MKP se ukázalo jako velice efektivní a účinný nástroj jak při návrhu nové technologie, tak při řešení problémů se stávající technologií. Přes značný nedostatek vstupních faktů, jelikož byl k dispozici pouze výkres, umožnil dostatečné prozkoumání vzniklých problémů tak i jejich nápravu. V současné době je modelování používáno v menších slévárnách pouze ojediněle, ale lze předpokládat, že vzhledem k zostřující se konkurenci na trhu bude jeho význam značně stoupat i přes obvykle značnou cenu těchto softwarových nástrojů a nutnost kvalifikované obsluhy. Poděkování s uvedením projektu Rád bych vyjádřil poděkování panu ing. Hálovi z pracoviště KMM ZČU v Plzni za mnoho cenných rad při realizaci projektu, dále bych rád poděkoval recenzentům panu doc. Štětinovi a panu dr.ing. Lichému za poskynutí mnoha cenných připomínek. Tento příspěvek vznikl na základě řešení projektu Rozvoj oboru materiálové inženýrství a strojírenská metalurgie číslo projektu SGS , který byl realizován v rámci interního projektu na Katedře materiálů a strojírenské metalurgie ZČU. Literatura [1] BOUČNÍK P.: Disertační práce Simulace mikrostruktury s ohledem na dosažení požadovaných vlastností odlitků, Brno, VUT, fakulta strojního inženýrství, Ústav materiálového inženýrství, odbor slévárenství [2] LAŠ V.: Úvod do modelování v mechanice, ZČU v Plzni. Dostupné online na: umm-5.pdf [3] Prezentace firmy Mecas-esi s.r.o., dostupné on-line na Recenze: Ing. Petr Lichý, Ph.D. doc. Ing. Josef Štětina, Ph.D. Eurozóně klesá ekonomika dva kvartály za sebou, recese je tu novinky.cz, ČTK Výkon hospodářství zemí platících eurem za poslední čtvrtletí opět zaznamená pokles, shodují se analytici, ač ještě neznají přesná čísla. Stav, kdy hrubý domácí produkt poklesne dva kvartály za sebou, nazývají ekonomové technickou recesí. Že je eurozóna na prahu ekonomické recese, přiznává i šéf ministrů financí unijních států s jednotnou měnou Jean-Claude Juncker. Ten vyzval ministry financí jednotlivých zemí, aby našli prostředky na podporu ekonomického růstu. Řada analytiků očekává, že výkon ekonomiky eurozóny za poslední čtvrtletí loňska opět klesne, data ale zatím nejsou známá. Stejně tak by tomu mělo být podle nich i v prvním čtvrtletí letoška. Následně by mohl HDP eurozóny stagnovat a pak pomalu začít růst. I dočasný pokles bude drtit rozpočty I pokud by pokles měl být opravdu jen dočasný, je zřejmé, že zasáhne vlády a jejich rozpočty ve chvíli, kdy se snaží šetřit a najít úspory, kde se dá, aby snížily rozpočtové deficity, které má naprostá většina z nich. SB 23

26 Automatizace, počítačová simulace, výpočetní metody Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Automation Control, Computer Simulation, Computing Methods ISSN Využití PLC v moderní výuce řízení technologií PLC Usage in Modern Lectures of Technology Control Ing. Ivo Špička, Ph.D., doc. Ing. Milan Heger, CSc., Ing. Robert Frischer, Ing. Ondřej Zimný, Ph.D., Bc. Roman Meca, Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava, Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství Autoři si kladou za cíl vymezit možnosti využití PLC - programmable logic controllers v oblasti výuky programování řídicích systémů, prvků řídicích systémů a navazujících předmětů. Místo ve výuce je dáno tím, že PLC slouží jak pro jednoduché autonomní řízení jednotlivých technologických uzlů, ve kterých se mohou uplatnit jednoduché kompaktní systémy, tak i pro řízení obsáhlých technologických celků se složitými distribuovanými hierarchickými řídicími systémy společně s monitorováním a sběrem dat. Dále hodlají uvést možnosti využití PLC v rámci vývoje a výzkumu řídících algoritmů pro technologie jinak obtížně využitelné pro přímé experimentování v provoze nebo poloprovoze. Sestavy PLC, průmyslových regulátorů, OPC serverů a SCADA a HMI systémů umožňují vytvářet nejen celé struktury řídících a monitorovacích systémů, ale také modely reálných technologií. Technickými prostředky PLC jsou vytvořeny funkční bloky, které simulují chod základních technologických uzlů. Autoři zde ukazují na možnosti spojení PLC s ostatními moderními simulačními a vizualizačními prostředky včetně využití virtualizace a tvorby simulátorů technologických zařízení. Pro dynamické systémy, například tepelné soustavy, nádrže, části manipulátorů apod. je výhodné provádět modelování těchto systémů v prostředí MATLAB - SIMULINK, jakožto renomovaného nástroje pro simulaci dynamických systémů. Vlastní propojení s PLC systémy je uskutečněno pomocí OPC serveru, který s PLC komunikuje pomocí firemního protokolu a přenos dat s MATLABEM je zajištěn využitím DDE. Authors want to determine the usage area of PLC - Programmable Logic Controllers, in terms of education of programming controlling systems, elements of control systems and corresponding subjects. We are going to show possibilities of PLC usage in the area of development and at control algorithm research, especially for technologies that are very difficult to use for direct experiments in real plants. We would like to focus on connection of PLC with other modern simulation and visualization systems, including usage of virtualization and simulators of creation of technological devices. PLC is used as for the simple autonomous control of the different technological nodes, in which simple compact systems can be applied both for the control of large technological complexes using distributed control systems together with the monitoring, and for collecting the data. Knowledge of PLCs, their construction, programming and applications is very useful for students of study program Economics and management of industrial systems. The teaching of programming of control systems is aimed in particular on the of areas hardware I/O signals, basic programming in accordance with IEC , realization of the regulatory and control algorithms, formulation of the objectives of control and algorithm of controlling processes using behavior model expressed by Petri network and its expression in a program written in the language of GRAFCET type. More complex tasks are distributed and hierarchical systems, communication abilities of PLC, industrial buses, visualization systems and binding of PLC to a higher level of control systems. Internet technology on servers and SCADA and HMI systems allow creation of models of real technologies. Dynamic systems, for example heat system, tanks, parts of manipulators are modelled in the system MATLAB Simulink, which appears to be the most appropriate instrument for simulation of dynamic systems. The linking with the PLC systems uses OPC server communicating with exploring corporate communication protocol for PLC communication, and linking to the MATLAB system is based on DDE connection. The laboratory will be progressively extended by models of selected technological equipment not only from the area of metallurgy and steel industry. An example of a new project may be a model of the continuous zones reheating furnace. An appropriate instrument for the testing of complex control structures is virtual machine. On one standard PC several autonomous operating systems can run in parallel, including virtual networks, which allows comfortable testing also of distributed systems and detection of problems with the network communication and the sync transfers and distributed processes synchronization. It is available for few products: VirtualPC, VirtualBox, VMware, parallel server and workstation, and so on. Modern PLC systems are mostly equipped with web servers enabling within this systems to define and to start Internet application, which is then available through standard IP address. In the framework of the application it is possible to connect PLC to the router and to the public network via internet from any place, and thus to monitor the selected parameters of PLC. 24

27 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV ISSN Automatizace, počítačová simulace, výpočetní metody Automation Control, Computer Simulation, Computing Methods Úvod Výuka řídicích systémů je vedena s velkým důrazem na teoretickou stránku řešení a na programový návrh řídicích algoritmů. Jsou používány obecné programovací jazyky, které jsou sice vhodné pro syntézu úloh v oblasti řízení, nicméně nemohou pokrýt zcela jisté specifické vlastnosti programování moderních řídicích systémů, které jsou ve velké míře zastoupeny programovatelnými automaty jak v úlohách sekvenčního řízení, tak i v úlohách regulačního charakteru. Z těchto důvodů jsme se na Katedře automatizace a počítačové techniky v metalurgii rozhodli rozšířit výuku ve směru k oblasti programovatelných logických automatů (PLC). PLC ve výuce Našim cílem bylo vytvořit podmínky pro využití a vývoj vhodných didaktických nástrojů použitelných v širokém spektru předmětů, které zahrnují úlohy automatizace. Neustále se zvyšující podíl automatizace v průmyslu a nutnost rychlých inovací vede i ke stále širšímu využití programovatelných logických automatů (Programmable Logic Computers - PLC). Název PLC dnes již zdaleka nevystihuje možnosti této třídy automatizační techniky. Nástroje, které PLC poskytují, umožňují řešit nejen logické řízení, jak by vyplývalo z jejich názvu, ale v podstatě umožňují řešit úlohy pokrývající téměř celou oblast automatizace, od logického řízení po složité regulace a řízení celých technologických celků. PLC slouží jak pro jednoduché autonomní řízení jednotlivých technologických uzlů, ve kterých se mohou uplatnit jednoduché kompaktní systémy, tak i pro řízení obsáhlých technologických celků složitými distribuovanými hierarchickými řídicími systémy společně s monitorováním a sběrem dat. Jinými slovy programovatelné logické automaty a vizualizační systémy jsou nejčastěji využívané prostředky v současné automatizační technice. Znalost PLC, jejich konstrukce, programování a způsoby nasazení, jsou pro studenty studijního programu Ekonomika a řízení průmyslových systémů velmi potřebná. Dosažené cíle Na základě stávajících a plánovaných automatizačních systémů se podařilo vybudovat základ moderní výukové laboratoře, která je vhodná pro výuku programování řídicích systémů v obecném i užším slova smyslu. Důraz je zde kladen na využití logických programovatelných automatů a SCADA a HMI systémů. Studenti se mají možnost seznámit: s technickou stránkou programovatelných automatů, s metodikou analýzy řízení a syntézou řízení - tvorbou programu, s použitím standardizační normy pro programování PLC, s vizualizačními systémy pro tvorbu uživatelských rozhraní řízeného procesu. Ve spolupráci s českým zastoupením nadnárodní firmy Rockwell Automation, která projevila zájem o spolupráci s naší Katedrou automatizace a počítačové techniky v metalurgii, jako garantem předmětů průmyslové automatizace na fakultě FMMI VŠB-TU Ostrava, vybrali sestavu vhodných technických prostředků. Jednalo se o programovatelné automaty v několika konfiguracích. Konkrétně se učebna vybavila automaty Allen Bradley - ControlLogix v redundantní sestavě s průřezem nejdůležitějších vstupně výstupních karet a vybavené Ethernet IP a Device Net komunikací a dále sestavami šesti kusů PLC CompaktLogix umožňujícími vytvoření jednoduchých i složitějších distribuovaných aplikací s PLC automaty. Tyto sestavy tvoří základ moderní učebny programovatelných automatů. Všechny sestavy jsou dále doplněny průmyslovými terminály PanelView. Součástí sestav automatů CompactLogix jsou i frekvenční měniče PowerFlex 40, které umožňující demonstrovat moderní řízení elektrických asynchronních pohonů. Výše zmíněné sestavy programovatelných automatů rozšiřují možnosti využití i stávajících automatizačních prostředků katedry, zejména průmyslových regulátorů TECOREG a řídicích systémů TECOMAT, automatizačních prostředků fy. AMIT a vizualizačních nástrojů Control Panel fy. Moravské přístroje a. s. Možnosti systému Tyto prostředky umožňují směřovat výuku programování řídicích systémů zejména do následujících oblastí: Programovatelné automaty, hardware, vstupně výstupní signály. Programovatelné automaty, základy programování dle normy IEC , textové a grafické jazyky. Návrh a vývoj programového vybavení. Běh programu, programování logických funkcí. Funkce, funkční bloky, práce s analogovými signály. Realizace regulačních algoritmů. Syntéza: zápis řídicích algoritmů, formulace cílů řízení, algoritmizace řídicího problému. Modelování chování pomocí Petriho sítí a souvislost s jazyky typu GRAFCET. Distribuované a hierarchické systémy: komunikační možnosti programovatelných automatů, průmyslové sběrnice. Vizualizační systémy pro řízení. Vazba programovatelných automatů s vyššími systémy řízení. Zásady návrhu dialogu obsluhy s počítačovým řídicím systémem. Struktura návrhu obrazovek. Komunikace mezi PC a PLC. Operátorské panely. Internetové technologie. 25

28 Automatizace, počítačová simulace, výpočetní metody Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Automation Control, Computer Simulation, Computing Methods ISSN Obr. 1 Konfigurace ControlLogix a CompactLogix PLC Fig. 1 Configuration of ControlLogix and CompactLogix PLCs Ukázkový projekt ovládání asynchronního elektrického motoru Příkladem využití zmiňované techniky může být ukázkový projekt ovládání asynchronního motoru, který bude tvořit jeden z vyvíjených výukových modulů. Využívá automatizační prostředky CompactLogix, PanelView, Point I/O a PowerFlex fy. Allen Bradley. Všechna zařízení podporují technologii EtherNet/IP. Tím je umožněna jednoduchá komunikace přes rozhraní ethernet a běžně dostupný síťový kabel s konektory RJ45. Řídicí systém CompactLogix je svými parametry předurčen pro automatizaci menších až středně velkých aplikací (systémů). Jednotka CompactLogix 1769-L32E disponuje uživatelskou pamětí 750 kb, dvěma komunikačními kanály a možností připojení až šestnácti vstupních nebo výstupních lokálních modulů. Jeden komunikační kanál je zastoupen komunikačním portem RS232, druhý pak portem rozhraní Ethernet 10/100Mbps. Automat je vybaven dvěma jednotkami digitálních vstupů 1769-IQ16, dvěma jednotkami digitálních výstupů 1769-OB16 a analogovým modulem se čtyřmi vstupy a dvěma individuálně izolovanými výstupy 1769-IF4XOF2. Na obr. 2. je vyobrazeno kompletní pracoviště pro ovládání asynchronního elektrického motoru včetně zobrazovacího panelu a síťové infrastruktury, pomocí které systém komunikuje s okolím. Obr. 2 Panel ovládání asynchronního elektrického motoru Fig. 2 Control panel for control of asynchronous electric drive PowerFlex je označení pro širokou škálu frekvenčních měničů Allen Bradley. Jednotka, kterou máme k dispozici, nese označení PowerFlex 40, čelní panel je osazen ovládacím panelem s LED displejem. Zařízení má v sobě zabudovanou ochranu motoru. RSLogix 5000 je vývojové prostředí, které slouží k vytváření řídících programů nejen pro systémy ControlLogix a CompactLogix společnosti Allen Bradley. V našem případě máme k dispozici softwarovou modifikaci RSLogix 5000 Professional/Network Edition V (CPR 9). Na obr. 3 je uveden operátorský panel se spuštěnou aplikací pro ovládání měniče. Řešení představuje celkovou sestavu použitého PLC společně s nutnými instalacemi jištění a s napájecími zdroji. Obr. 3. Operátorský panel. 26

29 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV ISSN Automatizace, počítačová simulace, výpočetní metody Automation Control, Computer Simulation, Computing Methods Vývoj řídících algoritmů Použité sestavy PLC, průmyslových regulátorů, OPC serverů a SCADA a HMI systémů umožňují vytvářet modely reálných technologií na jedné straně a celé struktury řídícího a monitorovacího systému na straně druhé. Proto není třeba vybavovat laboratoře drahými a rozměrnými fyzickými modely průmyslových technologií. V rámci PLC jsou vytvořeny funkční bloky, které simulují chod základních technologických uzlů, které můžeme v principu rozdělit na dvě skupiny: Zařízení se sekvenčním řízením. Dynamické systémy jedno a vícerozměrné. části je místo pro zobrazení pop-up okna, které je vyvoláno v případě, že nastane důvod pro zobrazení informace o havarijním stavu, či upozornění. Dotykem na obrazovku v místě zobrazení jednotlivých prvků technologie se dostaneme do obrazovky detailu daného zařízení. Obr. 3 Technologické schéma zauhlovací linky Fig. 3 The technological scheme of a coaling line Po výuku byl realizován model řízení zauhlovací linky, kdy automat CompactLogix sloužil pro simulaci technologie zauhlovací linky a automat ControlLogix v redundantní sestavě jako řídicí systém. Návrh modelu je veden snahou o co možná největší přiblížení reálnému chování technologie. Model simuluje chování zauhlovací linky skládající se z dopravníkových pásů, rozdělovací klapky, pluhů, drtiče paliva a zásobníků paliva. (obr. 4). Obr. 5 Hlavní obrazovka operátorského panelu zauhlovací linky Fig. 5 The main screen of the coaling line control panel Detailní obrazovka analogových měření Detailní obrazovky jsou vyvolány dotykem v místě daného měření na hlavní obrazovce. Na detailní obrazovce jsou zobrazeny veškeré stavy daného zařízení. Jsou zde zobrazeny informace o aktuálních hodnotách přepočtené hodnoty měření, aktuální hodnoty signálu na vstupním modulu, alarmové stavy měření a aktuálně nastavené meze pro vyhodnocení alarmových stavů. Z detailní obrazovky je možné simulovat hodnoty vstupů, nastavovat meze pro vyhodnocení alarmových stavů a vyvolat obrazovku aktuálního trendu. Příklad detailní obrazovky je ukázán na obr. 5. Obr. 4 Technologické schéma zauhlovací linky Fig. 4 Technological scheme of the coaling line Hlavní obrazovka Hlavní obrazovka slouží především jako hlavní informační plocha pro operátora. Na obrazovce se nachází zjednodušený nákres technologie, kde jsou zobrazeny všechny důležité stavy technologie. V horní části obrazovky jsou zobrazeny údaje o aktuálním čase, datu a přihlášeném uživateli. Ve spodní 27 Sekvenční systémy Zařízením sekvenčního charakteru zde budeme rozumět jedno a dvousměrné pohony vybavené variantně koncovými a momentovými spínači, snímačem natočení nebo otáček včetně standardního silnoproudého ovládání a signalizace. Tyto moduly jsou tedy vybaveny: Vstupy modulu o Přepnutí ruční automatické ovládání. o Ruční ovládání otevírej a zavírej. o Havarijní vypnutí. o Ochranný stop bezpečnostní čidlo pohybu nebo přítomnosti. o Automatické ovládání otevírej a zavírej. Výstupy modulu o Systém pod napětím. o Tepelná ochrana. o Ruční ovládání. o Havarijní vypnutí. o Stop.

30 Automatizace, počítačová simulace, výpočetní metody Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Automation Control, Computer Simulation, Computing Methods ISSN Dynamické systémy Pro dynamické systémy se setrvačnostmi, například tepelné soustavy, nádrže, části manipulátorů jsme odzkoušeli modelování těchto zařízení v systému MATLAB SIMULINK, který se nám jeví jako nejvhodnější nástroj pro simulaci dynamických systémů. Vlastní propojení s PLC systémy je uskutečněno pomocí příslušného OPC serveru, který s automatem komunikuje pomocí firemního protokolu a s MATLABEM pomocí DDE spojení. Jedinou komplikací je v tomto případě nutnost definice komunikačního rozhraní hned na třech místech v PLC systému, v OPC serveru, kde je uveden odkaz na fyzické proměnné v PLC a v MATLABu, kde je nutno nakonfigurovat moduly pro komunikaci s OPC serverem. Na obr. 6 uvádíme blokové schéma v SIMULINKu pro komunikace s OPC serverem. pece. Tato pec bude sloužit pro názornou výuku v několika oblastech automatizace. Doprava materiálu obsahuje typické úlohy sekvenčního charakteru. Řízení ohřevu umožňuje demonstrovat šíři problematiky ohřevu materiálu v průmyslových průběžných pecích, od stabilizace teploty v zónách pece, programové řízení až po úlohy optimálního řízení a adaptačních modelů. Na obrázku 8 je uveden jeden z pohledů na konstrukci pláště pece a části řetězového dopravníku. Obr. 8 Model průběžné ohřívací pece Fig. 8 Model of continuous reheating furnace Obr. 6 Propojení soustavy s OPC serverem Fig. 6 System Connection of the system with OPC server Tento model sloužil pro testování funkčnosti standardního PID regulátoru v systému TECOMAT, kdy v prostředí MATLABu byla prováděna průběžná identifikace dynamické soustavy druhého řádu včetně zavedení poruch na vstup regulované soustavy. Na obr. 7 vidíme přechodové charakteristiky originální a modelu soustavy po identifikaci (identifikované soustavy). Virtualizace a její možnosti v oblasti simulací S příchodem výkonných vícejádrových procesorů v osobních počítačích a dostupností vysokokapacitních dynamických pamětí s kapacitou 4 8 GB není problém na těchto stanicích spustit virtuální stroje. Virtuální stroj se chová jako autonomní, od hostitelského prostředí oddělený počítač vybavený vlastním virtuální hardwarem. K dispozici je několik produktů: VirtualPC od Microsoftu, VirtualBox od fy. Sun, VMware od stejnojmenné firmy, Parallels server a workstation a některé další. Každý ze jmenovaných systémů má jiné výhody a jiné nedostatky. Základním kladem virtuálního stroje je pak možnost spuštění více virtuálních systémů na jednom počítači včetně jejich síťového propojení, což umožňuje pohodlně testovat i distribuované systémy od jednoho stolu a odhalit problémy v síťové komunikaci, synchronizaci přenosů mezi částmi distribuovaného systému i vlastní synchronizaci procesů. Obr. 7 Originální a identifikovaná přechodová charakteristika soustavy 2. řádu Fig. 7 Original and identified transition functions of the second order dynamic system Modely technologických zařízení Laboratoř bude postupně rozšiřována o funkční modely vybraných technologických zařízení nejen z oblasti metalurgie a hutního průmyslu. Příkladem nového projektu je fyzický model průběžné vícezónové ohřívací 28 Využití internetu a vzdáleného přístupu k PLC Moderní PLC systémy jsou vybaveny i možností v rámci svého systému nadefinovat a spustit internetovou aplikaci, která je pak dostupná prostřednictvím standardní IP adresy. V rámci této aplikace lze pak za podmínky, že PLC je připojeno přes router na veřejnou síť, z libovolného místa z internetu monitorovat vybrané parametry daného PLC, což v zásadě umožňuje základní dálkovou diagnostiku systému.

31 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV ISSN Automatizace, počítačová simulace, výpočetní metody Automation Control, Computer Simulation, Computing Methods Závěr V článku byly nastíněny možnosti využití moderních PLC systémů jak v rámci výuky předmětů automatizačního typu, tak i některé možné přístupy k vývoji a simulaci systémů, včetně využití komplexních metod, které využívají vhodných nástrojů simulačních jazyků, jejichž představitelem je například MATLAB. Tento článek je součástí řešení projektu projekt SP 2011/85 "Moderní přístupy a nástroje řízení průmyslových systémů". Literatura [1] CompactLogix System User Manual c/groups/literature/documents/um/1769- um011_-en-p.pdf [2] ControlLogix Redundancy Systém Revision 13 [cit ] dostupné< dc/groups/literature/documents/rn/1756- rn608_-en-e.pdf> [3] Rockwell Automation:CompactLogix& SCADA Popular Configuration Drawing [cit ] dostupné z dc/groups/literature/documents/qr/iasimpqr001_- en-p.pdf [4] Rockwell Automation : Publication IASIMP-QR009B-EN-P January 2008 [cit ] dostupné z dc/groups/literature/documents/qr/iasimpqr009_- en-p.pdf [5] ŠPIČKA, I., HEGER, M.: Simulations of heat processes into Matlab program, In PROCESS CONTROL 2008, Kouty nad Desnou, Czech Republic, 2008, s. C153_a- 1 7, ISBN [6] TECO a. s. OPC Server Teco VERZE 1.1 KVĚTEN 2003 [7] STEHLÍČEK M. Návrh a realizace laboratorní úlohy sekvenčního řízení s využitím automatů Allen-Bradley. Diplomová práce VŠB-TU Ostrava. Recenze: prof. Ing. František Němec, PhD. prof. Ing. Antonín Víteček, CSc., Dr.h.c. 29

32 Řízení jakosti Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Duality Management ISSN řízení jakosti Vyhodnotenie kvality merania tvrdosti The Evaluation of the Hardness Measurement Quality doc. Ing. Jozef Petrík, PhD., doc. Ing. Vojtech Mikloš, PhD., doc. RNDr. Pavol Palfy, PhD., doc. Ing. Milan Havlík, CSc., Technická univerzita v Košiciach, Hutnícka fakulta, Slovenská republika Cieľom práce je vyhodnotenie kvality procesu merania tvrdosti s použitím výpočtových aj grafických metód s dôrazom na stanovenie vplyvu operátora. Vyhodnocoval sa proces merania tvrdosti Vickersovou metódou. Meranie realizovalo sedem operátorov na desiatich vzorkách ocele STN metódami HV 10 a HV 30. V prvom priblížení bola vypočítaná neistota nameraných hodnôt tvrdosti podľa normy ISO :2005. Vzhľadom na rovnaké podmienky a merací prístroj jej hodnota je silne ovplyvnená operátorom. Pomocou Youdenovho grafu boli vypočítané chyby, zaťažujúce výsledky jednotlivých operátorov. Na ich základe boli operátori rozdelení do lepšej a horšej skupiny. Rozdiely medzi skupinami potvrdila aj hodnota indexu %AV, stanoveného metódou MSA (analýza systémov merania). Histogram normovaných hodnôt umožňuje získať rýchlu vizuálnu informáciu o distribúcii chýb merania jednotlivých operátorov a teda výber najvhodnejšieho operátora. Grafická metóda Z- skóre sa javí v porovnaní s inými metódami ako menej citlivá. Štatistický význam operátora na hodnotu tvrdosti potvrdila analýza rozptylu (ANOVA). Jeho vplyv na neistotu je neurčitý, ovplyvnený použitým skúšobným zaťažením. A perfect measurement would obtain the true value of a quantity. True values are, by nature, indeterminable because a perfect measurement cannot be performed. Difference between the true value and the value obtained by a measurement is the error of measurement. The aim of the submitted work is evaluation of the quality of Vickers hardness measurement system. The steel STN was used as an experimental material. The hardness was measured by seven appraisers using HV 10 and HV 30 test methods. The measurement uncertainty is a parameter that characterizes the dispersion of the values that could reasonably be attributed to the measured value. The uncertainty was calculated according to the standard ISO :2005. Its value is inversely proportional to quality of the process. The Youden plot is a graphical method for inter-laboratory data analysis. It was used for estimation of random, systematic and total error affecting the results of individual appraisers. The appraisers were divided into two groups (better and worse) pursuant to their total error. Measurement process capability means ability to meet technical and other requirements. Measurement systems analysis (MSA) is an experimental and mathematical method of determining the capability of the measurement system. The measurement process, running in the capable measurement, is capable as well. The value of the index %AV (representing the influence of appraisers on the variability), which was calculated by the GRR method of MSA, confirms the difference between both groups of appraisers. Generally low capability of the process (the value of %GRR index above 30 %) is a result of low resolution of used hardness tester and increased uncertainty of its calibration. Normalized histogram histogram plot is a graph that displays the frequency distribution of the error of appraisers. The graph provides a quick overview of how the error is distributed. The results of the first group show lower systematic (bias) and random error. The influence of appraisers and samples on the hardness, calculated by two factor analyses of variance (ANOVA) without replication is statistically significant for both test methods. The influence of samples on the uncertainty is not statistically significant. The influence of appraisers on the uncertainty is affected by test method. The results of Z-score are satisfactory for all appraisers and both methods in practice. 1. Kvalita procesu merania Podľa normy STN EN ISO 9000:2001 je kvalita definovaná ako miera s akou súbor vlastných charakteristík produktu spĺňa požiadavky (zákazníkov). S prirodzeným tlakom na zvyšovanie kvality produktov 30 vzrastajú požiadavky na metrologické zabezpečenie hlavných činností organizácií. Systém metrologického zabezpečenia predstavuje dôležitú súčasť systémov riadenia kvality [1,2].

33 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV ISSN Řízení jakosti Duality Management Z hľadiska metrologického zabezpečenia kvality výrobkov je dôležité riadiť všetky meracie procesy, ktoré sa používajú pri vývoji, výrobe, zavádzaní do prevádzky a servise produktov. Na merací proces (meranie) sa v tejto súvislosti dá pozerať (a tým aj hodnotiť jeho kvalitu), ako na ktorýkoľvek výrobný proces so zohľadnením jeho špecifík. Merací proces je realizovaný v určitom systéme zahŕňajúcom merací prostriedok, metódu, operátora a podmienky prostredia. Operatívne posúdenie kvality meracieho procesu s kvantifikovaným výstupom poskytuje analýza jeho spôsobilosti. Merací prostriedok je iba jedným z mnohých prvkov, vystupujúcich v meracom procese. Merací proces začína nadväzovaním meracích prostriedkov na hodnoty etalónov, pokračuje metrologickou konfirmáciou po samotné meranie určitým personálom za pôsobenia ovplyvňujúcich veličín [3]. Podľa normy STN EN ISO 10012:2004 [4] je cieľom systému manažérstva merania riadiť riziko, že merací prostriedok a merací proces budú dávať nesprávne výsledky, ktoré v konečnom dôsledku negatívne ovplyvnia kvalitu produktov. Aj keď predpokladáme, že konfirmovaný merací prostriedok bude aj na konci konfirmačného intervalu fungovať správne, je nebezpečenstvo jeho nesprávneho používania. Aj na najpresnejšom a najsprávnejšom meracom prostriedku pri jeho nesprávnom používaní je pravdepodobné nameranie nesprávnych hodnôt. Nesprávne používanie môže byť spôsobené voľbou nesprávnej metódy, nevhodnými podmienkami merania a nevyhovujúcimi operátormi. Meracie systémy sa hodnotia na základe správnosti, presnosti, reprodukovateľnosti a stability [5]. Zabezpečenie spoľahlivosti výsledkov merania je nemysliteľné bez dostatočnej spôsobilosti procesu, ktorá súvisí s vyššie uvedenými parametrami, predovšetkým presnosťou. Spôsobilosť procesu je miera jeho schopnosti plniť požiadavky zákazníka [6]. Kvalita spôsobilosť analyzovaného procesu je definovaná štatistickými vlastnosťami násobných meraní získaných zo systému merania pracujúceho za stabilných podmienok, nakoľko vysoká variabilita systému merania môže zakrývať variabilitu výrobného procesu [7]. Spôsobilosť procesu merania je možné vyhodnotiť napr. analýzou kontrolných procesov, ktorá vychádza z požiadaviek normy VDA 5 (resp. DIN EN V 13005) a prihliada k neistotám merania. Jej nevýhodou je obmedzenie použiteľnosti na meranie geometrických veličín [8]. Hodnotenie spôsobilosti procesu merania založené na analýze spôsobilosti systému nie je zatiaľ normované. Absenciu normy v súčasnosti vykrývajú podnikové štandardy. Na ich báze bola vypracovaná príručka Analýza systémov merania (MSA Measurement Systems Analysis) [7]. Príručka je 31 doplňujúcim dokumentom k norme (technickej špecifikácii) STN ISO/TS :2002. Pokiaľ je merací proces realizovaný v spôsobilom systéme je predpoklad, že aj vlastný proces je spôsobilý. 2. Neistota merania Problematika neistôt v meraní je nová záležitosť, datuje sa od 80. rokov 20. storočia. Nahrádza chybu merania pravdepodobnostným vyjadrením rozptylu možných hodnôt meranej veličiny. Neistota merania je definovaná ako výsledok vyhodnotenia merania, charakterizujúci rozsah hodnôt, v ktorom sa s určitou pravdepodobnosťou nachádza skutočná (pravá) hodnota meranej veličiny. Výpočet neistôt je neoddeliteľnou časťou spracovania a vyhodnotenia nameraných údajov a údaj neistoty je súčasťou výsledku merania. Vyhodnocovanie neistoty striktne vyžadujú aj normy, zastrešujúce kvalitu skúšobných laboratórií a v podstate aj celého systému manažérstva merania. Kalibračné alebo skúšobné laboratórium, ktoré vykonáva vlastné kalibrácie, musí mať a používať postupy na určenie neistoty merania pre všetky kalibrácie a druhy kalibrácií. Skúšobné laboratóriá musia mať a používať postupy na určovanie neistoty meraní. Ak charakter metódy neumožňuje presný metrologický a štatistický výpočet neistoty merania, musí sa laboratórium pokúsiť aspoň identifikovať všetky zložky (zdroje) neistoty a určiť ich primeraný odhad. Dôkladnosť, potrebná na určenie neistoty, závisí od požiadaviek na skúšobné metódy, požiadaviek zákazníka a existencie úzkych hraníc rozhodovania o zhode s požiadavkami [9]. Hodnota neistoty poskytuje dôležitý údaj o kvalite realizovaného merania. Jej zložkou je jednak neistota konfirmácie meracieho prostriedku neistota kalibrácie, teda nadväzovania meracieho prostriedku na etalón a zároveň neistota vlastného merania. Práve neistota kalibrácie poskytne operátorovi cenné informácie o kvalite použitého meracieho prostriedku. 3. Vickersova metóda merania tvrdosti Meranie tvrdosti patrí k najrozšírenejším skúškam mechanických vlastností. Metals Handbook definuje tvrdosť ako odpor kovu voči plastickej deformácii, zvyčajne vpichu. Čím je väčšia tvrdosť kovu, tým je väčší odpor voči deformácii. Meranie tvrdosti je rýchla a jednoduchá metóda na určenie vlastností materiálu z malej vzorky [10]. Vickersova metóda merania tvrdosti je vhodná zvlášť na meranie tvrdých materiálov. Povrch je vystavený určenému tlaku po určený čas diamantovým vnikacím telesom tvaru ihlanu s vrcholovým uhlom 136. Uhlopriečka vtlačku je meraná pomocou meracieho systému. Metóda je v podstate podobná Brinellovej metóde. Vickersova metóda je nevhodná pre nehomogénne a hrubozrnné materiály. Meraný povrch si vyžaduje starostlivú prípravu, na druhej strane nie je

34 HV30 HV10 Řízení jakosti Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Duality Management ISSN znehodnotený vtlačkami v takej miere ako v prípade Brinellovej metódy [11]. Keďže tvrdomer nie je určené meradlo, nebolo nutné realizovať jeho overenie podľa požiadaviek legislatívy (zákon 142/2000 Z. z) a konfirmácia sa obmedzila na kalibráciu (poznámka: v texte normy STN EN ISO [12] je úkon označený ako overovanie, v metrologickej praxi sa týmto termínom označuje úkon podľa vyššie uvedeného zákona). Vzhľadom na nedostupnosť vhodného technického vybavenia (napr. nemožnosť merania parametrov vtláčaného telesa) bola volená nepriama kalibrácia. Použili sa menovité hodnoty skúšobného zaťaženia 10 kg (98,07 N) a 30 kg (294,2 N). Čas pôsobenia skúšobného zaťaženia bol 15 sekúnd. Kalibráciu realizoval operátor D. Ako etalón bol použitý certifikovaný referenčný materiál (CRM) vo forme tvrdomernej doštičky so špecifikovanou hodnotou tvrdosti H c = 194 HV 10 a rozšírenou neistotou U CRM = ± 3,3 HV 10 (pri koeficiente rozšírenia/pokrytia k = 2 bude štandardná neistota u CRM = ± 1,65 HV 10), uvedenými v príslušnom kalibračnom certifikáte. 4. Meranie tvrdosti a primárne spracovanie nameraných hodnôt Ako experimentálny materiál bolo použitých 10 vzoriek ocele STN (zodpovedá materiálu E335GC podľa normy EN 10025A1) s prevažne lamelárnym perlitom s malým obsahom feritu. Tvrdosť bola meraná siedmimi operátormi (A až E) v náhodnom poradí, najprv so zaťažením 10 kg (HV 10) a potom zaťažením 30 kg (HV 30). Každý operátor realizoval na každej vzorke 3 merania, ktorých priemerné hodnoty sú na obr. 1 pre HV 10 a obr. 2 pre HV vzorka č. Obr. 1 Priemerné hodnoty tvrdosti HV 10 Fig. 1 The average values of HV 10 HV10 A HV10 B HV10 C HV10 D HV10 E HV10 F HV10 G Pre obe vyššie uvedené zaťaženia bol použitý jeden etalón. Výhodou Vickersovej skúšky je, že výsledky tvrdosti teoreticky nezávisia od veľkosti zaťažujúcej sily, pretože rôzne veľké odtlačky sú navzájom geometricky podobné. Pri použití veľmi malých alebo veľmi veľkých zaťažujúcich síl závisia hodnoty HV od veľkosti dopružovania, resp. deformačného spevnenia skúšaného kovu. Stálosť hodnoty tvrdosti pri zmene zaťaženia F potvrdzuje Kickov zákon podobnosti [11]. Ako merací prostriedok bol použitý tvrdomer HPO 250, vyrobený firmou Veb Werkstoffprüfmaschinen Fritz Heckert (bývalá NDR) v roku 1982, zväčšenie optického meracieho systému bolo 70. Ako vyplýva z tab. 1, použitý tvrdomer spĺňa požiadavky na opakovateľnosť r rel pre obe menovité hodnoty skúšobného zaťaženia, požiadavky na maximálnu chybu E rel iba pre zaťaženie 30 kg. Ak však berieme do úvahy aj neistotu merania nepriamym overovaním u HTM potom dovolená medzná odchýlka tvrdomera, zodpovedajúca relatívnej rozšírenej neistote kalibrácie, U rel presahuje u oboch zaťažení tolerancie prípustné normou. Tab. 1 Výsledky kalibrácie Tab. 1 The results of calibration r rel E rel U rel HV 10 0,5 4,95 6,74 HV 30 0,74 1,43 3,29 32 Čo sa týka požiadavky na dostatočnú rozlišovaciu schopnosť - hodnotu najmenšieho dielika stupnice d meracieho zariadenia, obvykle sa požaduje možnosť odčítania aspoň jednej desatiny z očakávanej variability procesu, odhadnutej ako šesť smerodajných odchýliek (SD). Ako vyplýva z tab. 2, túto podmienku tvrdomer spĺňal vzorka č. Obr. 2 Priemerné hodnoty tvrdosti HV 30 Fig. 2 The average values of HV 30 HV30 A HV30 B HV30 C HV30 D HV30 E HV30 F HV30 G Súbory hodnôt nameraných jednou metódou (HV10 alebo HV 30) jedným operátorom na všetkých vzorkách sa testovali na výskyt odľahlých hodnôt, závislosť a normalitu. Odľahlé hodnoty sa určovali použitím Grubbsovho testu (na hladine významnosti = 0,05). Pri meraní sa odľahlá hodnota vyskytla iba v súboroch nameraných operátorom G metódou HV 10 a operátorom B metódou HV 30. Nezávislosť sa určovala Abbého testom. Podmienkou nezávislosti je hodnota testovacieho kritéria u < 1,96 (na hladine významnosti =0,05). Ako vidno v tab. 2, pri metóde HV 30 hodnoty namerané väčšinou operátorov vykazujú závislosť. Normalita sa určovala Anderson

35 relatívna rozšírená neistota Urel (%) Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV ISSN Řízení jakosti Duality Management Tab. 2 Základné charakteristiky jednotlivých súborov Tab. 2 Basic characteristics of individual files HV 10 HV 30 operátor A B C D E F G d 1,31 1,42 1,35 1,44 1,35 1,35 1,53 priemerná tvrdosť 210,47 212,0 203,43 209,07 204,17 207,5 217,43 SD 18,11 8,87 10,92 9,72 10,33 13,29 10,70 nezávislosť, u 0,75 1,00 2,57 2,49 1,64 1,06 2,09 normalita, p 0,1892 0,5808 0,6521 0,2743 0,3826 0,0454 0,1823 d 0,77 0,95 0,7 0,74 0,76 0,71 0,8 priemerná tvrdosť 203,87 206,0 203,87 196,93 196,93 193,3 210,77 SD 8,79 14,04 11,05 7,44 8,23 9,72 9,70 nezávislosť, u 0,13 2,50 2,39 3,50 1,74 2,11 2,01 normalita, p 0,4228 0,0 0,0 0,6520 0,0112 0,3099 0,8691 Darlingovým testom (na hladine významnosti =0,05) s použitím softvéru Freeware Process Capability Calculator. Pre súbory s normálnym rozdelením hodnota p >0,07. Ako vyplýva z tab. 2, väčšina súborov vykazuje normálne rozdelenie. U súborov s iným ako normálnym rozdelením dochádza pri výpočte spôsobilosti k jej podhodnoteniu (t. j. v skutočnosti je vyššia ako vypočítaná) [6][7][13]. vzorke (HV 10), y-ová súradnica zodpovedá druhej meranej veličine (HV 30). 5. Neistota merania tvrdosti Neistota merania tvrdosti sa počítala podľa normy STN EN ISO [14][16] postupom bez odchýlky. Hodnoty relatívnej rozšírenej neistoty U rel (k = 2) pre jednotlivých operátorov a vzorky sú na obr HV10 A HV10 B HV10 C HV10 D HV10 E HV10 F HV10 G HV30 A HV30 B HV30 C HV30 D HV30 E HV30 F HV30 G Obr. 3 Neistota merania tvrdosti Fig. 3 The uncertainty of hardness measurement 6. Youdenov graf vzorka č. Ako prvá metóda analýzy nameraných údajov bol použitý Youdenov graf. Youdenov graf sa najčastejšie používa pri medzilaboratórnych porovnávaniach s cieľom určiť presnosť meracieho procesu. Jeho výhodou je možnosť oddelenia náhodnej a systematickej chyby jednotlivých účastníkov merania. Obe osy x a y sú v tej istej mierke. Každý bod v grafe zodpovedá jednému operátorovi (v originálnom prístupe laboratóriu). X-ová súradnica bodu zodpovedá prvej meranej veličine na Obr. 4 Youdenov graf Fig. 4 Youden plot Horizontálna čiara (rovnobežná s x-ovou osou) rozdelí body tak, že rovnaký počet bodov je pod a nad čiarou. Vertikálna čiara rovnobežná s y-ovou osou rozdelí body tak, že rovnaký počet bodov je napravo a naľavo od čiary. Priesečník oboch čiar nazval autor Manhattan median. Mimo kruhu so stredom Manhattan median a priemerom, ktorý je funkciou náhodnej chyby jednotlivých operátorov a ich počtu, sa nachádzajú odľahlí operátori. Ďalšia referenčná čiara sa vedie cez Manhattan median pod uhlom 45. Kolmá vzdialenosť medzi bodom a referenčnou čiarou predstavuje náhodnú chybu daného operátora, vzdialenosť medzi Manhattan median a priesečníkom kolmej vzdialenosti s referenčnou čiarou systematickú chybu daného operátora [15]. 33

36 chyba (HV) Řízení jakosti Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Duality Management ISSN A B C D E F G operátorr random error systematic error total error Očakáva sa štatistické zvládnutie procesu, t. j. aby všetky hodnoty v regulačnom diagrame rozptylov ležali medzi regulačnými hranicami. Požiadavka nebola splnená vo všetkých sériách. Body mimo regulačných hraníc a príslušní operátori sú v riadku %R v tab. 3 a 4. Obr. 5 Chyby operátorov Fig. 5 The errors of appraisers Na obr. 4 je Youdenov graf pre namerané hodnoty tvrdosti. Na jeho základe boli vypočítané hodnoty náhodnej, systematickej a celkovej chyby, uvedené na obr. 5. Priemer kruhu so stredom v Manhattan median je 2,24 HV. Všetci operátori sú mimo neho a teda sa javia ako odľahlí. Na základe celkovej chyby boli operátori rozdelení do dvoch skupín 1. (s menšou chybou, operátori A, B, C) a 2. (s väčšou chybou, operátori E, F, G). Operátor D (medzi oboma skupinami) sa v ďalšom neuvažoval. Tab. 3 Indexy MSA, HV 10 Tab. 3 The MSA indices, HV 10 skupina %R 7 ( A) 0 %X %EV 74,7 63,3 %AV 34,3 52,8 %PV 57,0 56,6 %GRR 82,2 82,4 ndc 0,98 0,97 7. Analýza spôsobilosti Použitá metóda vyhodnotenia spôsobilosti analýzou systémov merania (MSA) prístupom GRR (analýzou opakovateľnosti a reprodukovateľnosti) je bližšie opísaná v literatúre [7][16]. Numerické výpočty sa realizovali na hladine významnosti =0,01 s intervalom pokrytia = 0,01 (5,15 ). Časť výpočtov sa realizovala s použitím softvéru Palstat CAQ, modul MSA. Porovnávala sa spôsobilosť procesu merania 1. a 2. skupiny operátorov, pre každú z použitých metód merania tvrdosti zvlášť. Výsledky sú uvedené v tabuľke 3 pre HV 10 a v tab. 4 pre HV 30. Tab. 4 Indexy MSA, HV 30 Tab. 4 The MSA indices, HV 30 skupina %R 3,5 (B) 0 %X 7 30 %EV 89,4 56,2 %AV 0 71,9 %PV 44,9 40,8 %GRR 89,4 91,2 ndc 0,71 0,63 Obr. 6 Histogram normovaných hodnôt, HV 10, 1. skupina Fig. 6 The normalized histogram, HV 10, the group 1. Index %EV predstavuje kumulovaný vplyv meracieho prostriedku, použitej metódy a podmienok merania na variabilitu. Je funkciou priemerného variačného rozpätia opakovaných meraní pre všetkých operátorov. Hodnota %EV je vyššia (teda prestavuje väčší vplyv daného prvku systému merania na zníženie spôsobilosti procesu) u lepšej 1. skupiny. Vzhľadom na rovnaké podmienky merania (rovnaký merací prostriedok) sa do výsledku môže premietať problematická kalibrácia (vysoká hodnota neistoty kalibrácie), zvýšená hodnota neistoty merania (U rel ), predovšetkým u operátora A a zvýšený počet odľahlých hodnôt (%R). Index %AV predstavuje vplyv operátora na variabilitu, napr. jeho prístup alebo schopnosti. Je funkciou variačného rozpätia aritmetických priemerov meraní, vykonaných jednotlivými operátormi. Ako vyplýva z tab. 3 a 4, nižšia hodnota indexu, predovšetkým pri metóde HV 30, svedčí o menšom vplyve 1. skupiny na nespôsobilosť procesu ako 2. skupiny. Index %GRR predstavuje podiel vplyvu meracieho prostriedku na variabilite. Jeho hodnota prakticky vyjadruje spôsobilosť procesu. Pokiaľ jeho hodnota nepresahuje 10 %, systém merania sa považuje za prijateľný, v rozsahu % za podmienečne prijateľný. Analyzovaný proces merania je neprijateľný - nespôsobilý, nakoľko hodnota indexu %GRR je vyššia ako 30 %, čo je bežný jav pri meraní tvrdosti [17][18][19]. U oboch metód vykazuje lepšiu spôsobilosť 1. skupina operátorov, rozdiel však nie je veľký. 34

37 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV ISSN Řízení jakosti Duality Management Obr. 7 Histogram normovaných hodnôt, HV 10, 2. skupina Fig. 7 The normalized histogram, HV 10, the group 2. Index %PV je funkciou variačného rozpätia aritmetických priemerov všetkých meraní na jednotlivých vzorkách. Je citlivý na vplyv variability medzi meranými vzorkami. Jeho hodnota nepriamo charakterizuje vhodnosť meracieho prostriedku na dané meranie. Hodnota indexu poukazuje na skutočnosť, že pre dané meranie bol merací prostriedok na hranici použiteľnosti [20]. Obr. 8 Histogram normovaných hodnôt, HV 30, 1. skupina Fig. 8 The normalized histogram, HV 30, the group 1. Obr. 9 Histogram normovaných hodnôt, HV 30, 2. skupina Fig. 9 The normalized histogram, HV 30, the group 2. Histogram normovaných hodnôt, uvedený na obr. 6 až 9 je graf, ktorý znázorňuje rozdelenie početnosti chýb merania jednotlivých operátorov. Umožňuje získať rýchlu vizuálnu informáciu o tom ako je chyba, teda rozdiel medzi pozorovanou a normovanou hodnotou, rozdelená. Ideálny je čo najužší histogram (s nízkou náhodnou chybou), centrovaný do nuly (s nízkou systematickou chybou). K tomuto ideálu sa viac približuje 1. skupina, najmä pri meraní metódou HV Z-skóre Na validáciu vyššie uvedených výsledkov bola použitá metóda Z skóre, ktorá sa podobne ako Youdenov graf používa pri medzilaboratórnych porovnávaniach. Operátor zodpovedá jednému laboratóriu. Hodnota Z- skóre pre jednotlivé vzorky: kde i z i xi x s H x je priemer výsledkov nameraných na jednej vzorke jedným operátorom jednou metódou, x je priemer všetkých výsledkov nameraných na všetkých vzorkách, všetkými operátormi, oboma metódami, s H je smerodajná odchýlka všetkých výsledkov nameraných na všetkých vzorkách, všetkými operátormi, oboma metódami. Z-skóre, ktorých absolútna hodnota z 2, sú uspokojivé, ktorých i absolútna hodnota prekročí 3, sú neuspokojivé [21]. Ako vidno na obr. 10, výsledky všetkých sérií sú uspokojivé, okrem jednej vzorky u operátora, merajúceho metódou HV

38 Z-score Řízení jakosti Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Duality Management ISSN ,5 2 1,5 1 0,5 0-0,5-1 -1,5-2 -2,5 Obr. 10 Z-skóre Fig. 10 Z-score HV10 A HV10 B HV10 C HV10 D HV10 E HV10 F HV10 G HV30 A HV30 B HV30 C HV30 D HV30 E HV30 F HV30 G 9. Analýza rozptylu (ANOVA) vzorka č. S využitím analýzy rozptylu (ANOVA) [22] bol analyzovaný vplyv jednotlivých faktorov na hodnoty tvrdosti a neistotu U rel. Čo sa týka hodnoty tvrdosti, na základe dvojfaktorovej analýzy bez opakovania, pri oboch metódach je vplyv vzorky (p = 0, pre HV 10 a p = 0, pre HV 30) a operátora (p = 0, pre HV10 a p = 1,71 E-7) štatisticky významný. Čo sa týka hodnoty neistoty, na základe dvojfaktorovej analýzy bez opakovania, pri oboch metódach nie je vplyv vzorky (p = 0, pre HV 10 a p = 0, pre HV 30) štatisticky významný. Pri metóde HV 10 je vplyv operátora štatisticky významný (p = 0,043012), kým pri metóde HV 30 (p = 0,773063) nie je. Záver 1. Rozdelenie operátorov do skupín na základe celkovej chyby, stanovenej pomocou Youdenovho grafu, potvrdila analýza systémov merania, predovšetkým indexy %AV a %GRR. 2. Nízka spôsobilosť procesu je výsledkom vysokej neistoty kalibrácie. 3. Vplyv operátora na hodnoty tvrdosti je štatisticky významný. 4. Výsledky Z-skóre možno považovať za uspokojivé pre všetkých operátorov. Poďakovanie Práca vznikla za podpory VEGA pri riešení projektu 1/0672/ Literatúra [1] Mateides, A. et al.: Manažérstvo kvality. Bratislava ISBN , 23 s. [2] Chudý, V. et al.: Meranie technických veličín. Bratislava ISBN , 234 s. [3] Mikulecký, I., Nemečková, A., Palenčár, R.: Základný kurz metrológie. Bratislava 1998, 3/20. [4] STN EN ISO 10012:2004 Systémy manažérstva merania. Požiadavky na meracie postupy a meracie zariadenia. [5] Šalgovičová, J.: Terminológia kvality. Bratislava ISBN X. [6] Betteley, G. et al.: Using statistics in industry. Prentice Hall International. Hemel Hampstead ISBN , s [7] Measurement systems analysis (MSA). Reference manual. Fourth edition. (2010), 3, s [8] Dietrich, E.: Es geht auch einfach. Messunsicherheit in Analogie zur Prüfmittelfähigkeit bestimmen, QZ Magazine, 46 (3) (2001), s [9] STN EN ISO 17025:2005. Všeobecné požiadavky na spôsobilosť skúšobných a kalibračných laboratórií. [10] Dostupné na: < m#1>, ( ). [11] Veles, P.: Mechanické vlastnosti a skúšanie kovov. Praha/Bratislava 1985, s [12] STN EN ISO :2005 Kovové materiály. Vickersova skúška tvrdosti. Časť 2: Overovanie a kalibrácia skúšobných strojov. [13] Hora, V.: Testy nezávislosti jednorozměrných empirických dat, Metrologie, 16 (1) (2007), s [14] STN EN ISO :2005 Kovové materiály. Vickersová skúška tvrdosti. Časť 1: Skúšobná metóda. [15] Dostupné na: < ( ). [16] Plura, J.: Plánovaní a neustálé zlepšovaní jakosti, Computer Press, Praha, 2001, ISBN , s [17] Tobolski, E.: Uncertainty in Hardness testing. (part 2). Advanced materials & processes. 146 (5) (2004), 25 s. [18] Petrík, J., Špeťuch, V.: The Dependence of Hardness Measurement System Capability on the Time. Transactions of the Universities of Košice, 15 (3) (2005), s [19] Petrík, J., Špeťuch,V.: The dependence of brass hardness measurement system on the time, Metrology and measurement systems, 14 (4) (2007), s [20] Meloun, M., Militký, J.: Kompendium statistického zpracování dat, 1. vydanie, Academia, Praha, 2002, ISBN , 29 s. [21] Palenčár, R. et al.: Štatistické metódy v metrologických a skúšobných laboratóriách, Bratislava. Grafické štúdio Ing. Peter Juriga, Bratislava, 2001, ISBN , s [22] Chajdiak, J.: Štatistika v exceli. Bratislava ISBN , s Recenze: doc. Ing. Alois Fiala, CSc. prof. Ing. Jiří Plura, Ph.D. 36

39 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV ISSN Řízení jakosti Duality Management Analýza metod statistické regulace procesů vhodných pro zpracování autokorelovaných dat z pohledu praktické aplikovatelnosti Analysis of Statistical Process Control Methods Suitable for Processing of Autocorrelated Data with Respect to their Practical Applicability prof. Ing. Darja Noskievičová, CSc., Ing. Jan Fridrich, Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava, Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství Jedním z faktorů s významným vlivem na efektivnost aplikace statistické regulace procesu (dále SPC) je volba vhodného regulačního diagramu. Tento článek je zaměřen na analýzu různých metod SPC navržených pro autokorelovaná data a posouzení výhod a nevýhod jednotlivých přístupů z pohledu praktické aplikovatelosti. V rámci tohoto článku jsou diskutovány a srovnávány vybrané metody SPC vhodné pro autokorelovaná data, představující tři různé cesty řešení tohoto problému: přístup využívající prostředků modelování dat (postup s využitím ARIMA modelování a aproximační postup založený na využití statistiky EWMA), přístup bez modelování (metoda průměrů z podskupin) a přístup kombinující SPC a EPC, tzv. algoritmické SPC. The selection of the suitable control chart is one of the factors with significant effect on the efficiency of the statistical process control (SPC) application. This paper is focused on the analysis of various SPC methods suitable for autocorrelated data and appreciation of their advantages and disadvantages from the point of the practical application. Methods for solving the problem of data autocorrelation are discussed and compared from the viewpoint of three different ways: Model Based Approach, Model Free Approach and combination of SPC and EPC. Model Based Approach operates with the model, which gives the most precise description of the real process. For the analysis of the process stability control charts applied to the residuals of this model are then used. But it means changes in algorithm of the preparation phase of SPC and another education of employees in advanced statistical methods. Model-free methods represent simpler alternative to the first approach. Batch Mean method (BM) is the most elaborated model-free procedure from the viewpoint of the practice. Setting the parameters b, w and k is the main problem of this method (k is a number of subgroups sized b, w is a number of overleaped data). These parameters must be set to reduce the first order autocorrelation coefficient to ρ and to ensure the normal distribution of batch means. Parameter b is the key one. For that reason many authors put the attention to its setting. Some of them suppose one-time estimation of parameter b, other researchers recommend iterative procedure for setting an optimal value of the parameter b. During the research realized by authors of this paper the second approach showed to be more effective from the point of view of reduction of autocorrelation and the loss of information about the analyzed process. Other procedure for setting the optimal parameter by Song based on the time lags h > 1 showed to be an interesting alternative. Combination of SPC and EPC called algorithmic SPC has proved to be an interesting alternative of the solution of autocorrelated data in situation when output variable is predicable, relations between the controlled output variable and input variable are well-known, including the process dynamics, and the input variable is easily manipulated. 1. Úvod SPC je určena k odhalování neobvyklé variability procesu s cílem ji minimalizovat a přispět ke zlepšování výkonnosti procesu. Funkce SPC lze definovat následovně [1]: - monitorování z hlediska posuzování stability procesu, - předcházení tzv. overcontrol a současně nedostatečnému řízení procesu, - zlepšování procesu, - odhadování parametrů procesu. Standardně je SPC aplikována na výstupní proměnné, ale v některých případech se uplatňuje také na řiditelné vstupy. Základním nástrojem SPC je regulační diagram. Volba vhodného regulačního diagramu je jedním z faktorů, který významně ovlivňuje efektivnost aplikace statistické regulace procesu. Tento článek je zaměřen na analýzu různých metod SPC navržených pro autokorelovaná data a posouzení výhod a nevýhod jednotlivých přístupů z pohledu praktické aplikovatelosti. 37

40 Řízení jakosti Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Duality Management ISSN V úvodní části článku je provedena analýza podmínek vzniku vzájemné závislosti dat a jejího dopadu na statistickou analýzu a standardní metody SPC. V dalších kapitolách jsou popsány a diskutovány tři způsoby řešení výskytu vzájemné závislosti dat: přístup využívající prostředků modelování dat (Model Based Approach), přístup bez modelů (Model Free Approach) a algoritmické SPC. V rámci prvního přístupu je věnována pozornost SPC za použití ARIMA stochastických modelů časových řad a aproximačnímu postupu založenému na využití statistiky EWMA. V rámci přístupu bez využití modelu je detailně analyzována metoda průměrů z podskupin (Batch Means). Metodicky je rozpracován také přístup algoritmického SPC. V závěrečné části článku jsou jednotlivé metody dále analyzovány a srovnány dle výhod a nevýhod z pohledu praktické aplikovatelnosti. 2. Příčiny výskytu autokorelace dat a její vliv na regulační diagram Hlavním předpokladem efektivní aplikace klasických Shewhartových regulačních diagramů je vzájemná nezávislost hodnot sledovaného znaku jakosti. I velmi nízký stupeň vzájemné závislosti, tj. autokorelace dat vyvolává selhání klasických Shewhartových regulačních diagramů. Selhání má většinou podobu vysokého počtu zbytečných signálů v regulačním diagramu. Tento jev není vůbec výjimečnou záležitostí v případě spojitých procesů (chemické procesy, metalurgie), kde je autokorelace vyvolána velkou setrvačností procesu v čase. Stále častějším fenoménem se však autokorelace dat stává i v podmínkách diskrétních procesů. Důvody lze spatřovat v automatizaci výrobních, zkušebních a kontrolních postupů, což umožňuje získat data z každého produktu (a je-li to potřebné, nejen jednoho znaku jakosti), tedy nejen z výběru n produktů odebraných z procesu po uplynutí určité doby T v (kontrolního intervalu) od předchozího výběru, jak je obvyklé při realizaci sběru a záznamu dat při aplikaci klasických Shewhartových diagramů a jejich modifikací. Pro kontrolní interval T v nutno doplnit podmínku, že T v» t v, kde t v je doba mezi 2 za sebou odebranými jednotkami ve výběru - viz obr. 1. Uvedený problém autokorelace se vyskytuje zejména u diskrétních procesů s krátkými výrobními cykly a s vysokou výrobní rychlostí, obecně řečeno u procesů s velmi krátkým intervalem mezi měřením a záznamem dvou po sobě jdoucích hodnot sledované veličiny [2]. V praxi se mohou projevovat dva typy autokorelace: pozitivní a negativní. Při pozitivní autokorelaci většinou následuje po hodnotě nad průměrem další hodnota nad průměrem, hodnota pod průměrem je následována většinou hodnotou pod průměrem. Pozitivní autokorelace se tedy projevuje nápadně dlouhou řadou hodnot na jedné straně průměru. Negativní autokorelace se naopak vyznačuje tím, že dochází k pravidelnému střídání hodnot nad a pod průměrem. Oba typy autokorelace mají významný vliv na odhad parametrů procesu a tudíž i na stanovení regulačních mezí v regulačních diagramech a na jejich efektivní využití při odhalování neobvyklé variability procesu. Při výskytu pozitivní autokorelace je nadhodnoceno působení vymezitelných příčin, regulační meze jsou užší a regulační diagram generuje mnoho zbytečných signálů. Negativní autokorelace naopak vede k nadhodnocení působení náhodných příčin variability, regulační meze jsou širší a to vede ke snížení účinnosti regulačního diagramu, který pak má omezenou schopnost detekovat co nejdříve skutečně působící příčiny neobvyklé variability. Proto je třeba aplikovat vhodnou metodu, která jednoduše a efektivně odstraní vliv této autokorelace na účinnost statistické regulace procesu. 3. Přístup využívající prostředků modelování dat Podstatou tohoto přístupu je nalezení vhodného modelu s požadovanými vlastnostmi a aplikace regulačního diagramu na rezidua zvoleného modelu (viz schéma na obr. 2). Např. při použití ARIMA stochastických modelů časových řad je filtrem vhodný stochastický model časové řady a regulační diagram se aplikuje na rezidua použitého modelu. Při volbě aproximačnímu postupu založeného na využití statistiky EWMA hraje úlohu filtru statistika EWMA. Vybraný regulační diagram se aplikuje na chyby této jednokrokové predikce. t v, T v Obr. 1 Fig. 1 Princip tvorby logických podskupin při klasických regulačních diagramech Principle of Rational Subgroups Forming in Classical Shewhart Control Chart 38

41 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV ISSN Řízení jakosti Duality Management V.ch. Výrobní proces Senzor Původní autokorelovaná data FILTR Nekorelovaná data Regulační diagram (klasický Shewhartův, EWMA, CUSUM) CL UCL LCL klouzavých průměrů q-tého řádu, je polynom je operátor zpětné diference (tento prvek se zavádí v případě, že modelovaný proces vykazuje nestacionaritu), d je řád diference, B je operátor zpětného posunu ( ), průměrů, jsou parametry autoregresního modelu, jsou parametry modelu klouzavých je proměnná, které se říká bílý šum a představuje nepredikovatelnou fluktuaci v datech. Má normální rozdělení se střední hodnotou rovnou nule a konstantním rozptylem 2 p a její hodnoty jsou nekorelované. Je-li xˆ odhad empirické hodnoty x t t získaný pomocí vhodně zvoleného ARIMA modelu, pak rezidua tohoto modelu se budou chovat jako nezávislé náhodné proměnné pocházející z normálního rozdělení. Mezi prakticky nejpoužívanější modely patří model autoregresní model 1. řádu AR(1) viz vztah (2): (2) kde a ( 1< <1) jsou neznámé konstanty a je normálně rozdělená a nezávislá veličina se střední hodnotou rovnou nule a směrodatnou odchylkou k Číslo výběru (podskupiny) Rozšíříme-li předchozí rovnici do tvaru (3) Obr. 2 Zobrazení principu vybraných variant odstranění autokorelace dat Fig 2 Principle of Selected Variants for Elimination of Data Autocorrelation 3.1 Metoda s využitím ARIMA modelování Postatou tohoto řešení je nalezení vhodného modelu časové řady a aplikace regulačního diagramu na rezidua modelu (odchylky skutečně naměřené hodnoty od hodnoty vypočtené dle modelu). Jako nejvhodnější se jeví Box-Jenkinsovy stochastické ARIMA modely (Autoregressive Integrated Moving Average) [3]. Box- Jenkinsova metodika představuje moderní koncepci analýzy stacionárních a nestacionárních časových řad, založenou na teorii pravděpodobnosti. Obecný tvar modelu ARIMA(p,d,q) je následující: kde autoregresní polynom p-tého řádu,, (1) je dostáváme rovnici autoregresního modelu druhého řádu AR(2). Jestliže modelujeme závislost dat pomocí náhodné složky t, pak dostáváme modely klouzavých průměrů MA(q). Model klouzavých průměrů 1. řádu má rovnici: (4) Pro modelování praktických úloh se často hodí složený model obsahující jak autoregresní složku, tak složku klouzavých průměrů. Tento model se obecně označuje ARMA(p,q). Model ARMA 1. řádu, tj. ARMA(1,1) má rovnici:. (5) Tento model je často vhodný pro chemické a jiné spojité procesy, kde modelem AR(1) lze velmi dobře modelovat mnohé znaky jakosti. Náhodnou složkou 39

42 Řízení jakosti Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Duality Management ISSN modelu jsou pak popsány chyby měření, o kterých předpokládáme, že jsou náhodné a nekorelované. V ARMA modelech se předpokládá stacionarita procesu, tzn., že hodnoty sledovaného znaku jakosti se pohybují kolem stabilní střední hodnoty. Avšak často se v praxi objevují procesy (např. v chemickém průmyslu), kde sledovaný znak jakosti x t je výstupní veličinou, která není žádnou regulací udržována na cílové hodnotě. Pak je vhodné modelovat procesy pomocí modelu s operátorem zpětné diference, např. modelem ARIMA (0,1,1), jehož rovnice je:. (6) Volba regulačního diagramu Je-li testováním reziduí prokázáno, že jsou nekorelovaná a pocházejí z normálního rozdělení, je možné pomocí nich ověřit, zda proces je či není statisticky zvládnutý (zda působí nebo nepůsobí vymezitelné příčiny). Protože rozsah výběru n = 1 (původní empirické hodnoty x t byly zjištěny u každé vyráběné jednotky), nabízí se na prvním místě dvojice regulačních diagramů pro individuální hodnoty a klouzavé rozpětí. Chceme-li zvýšit citlivost regulačních diagramů reziduí z ARIMA modelů na menší odchylky, doporučuje se použít oboustranný regulační diagram CUSUM (Cumulative Sums) s rozhodovacím intervalem H nebo klasický diagram EWMA, oba aplikované na rezidua [1]. Ukázky regulačního diagramu pro individuální hodnoty a klasického EWMA diagramu, aplikovaných na rezidua konkrétního ARIMA modelu, jsou na obr. 3a a 3b. 3.2 Aproximační postup založený na využití statistiky EWMA Montgomery a Mastrangelo [4] vytvořili návrh postupu, který je aproximací přesnějšího ARIMA modelování. Tento aproximační postup je založen na použití statistiky EWMA. V postupu je využito faktu, že statistika EWMA může být za určitých podmínek použita i pro autokorelovaná data. Předpokládejme, že proces můžeme modelovat pomocí modelu ARIMA(0,1,1), popsaného rovnicí (6). EWMA s parametrem je pak optimální jednokrokovou predikcí pro modelovaný proces. Konkrétně, jestliže je předpovědí hodnoty sledované veličiny pro časový okamžik t+1, zrealizovanou v časovém okamžiku t, pak (7) Chyba této predikce v časovém okamžiku t se stanoví ze vztahu: (8) kde je hodnota sledované veličiny v časovém okamžiku t, je odhad hodnoty sledované veličiny v časovém okamžiku t provedený v časovém okamžiku t-1. Hodnoty chyby predikce mají normální rozdělení s nulovou střední hodnotou a nejsou korelovány. Statistická regulace procesu je pak realizována tak, že se regulační diagram pro individuální hodnoty aplikuje na chyby jednokrokové predikce e t (tj. na rezidua modelu EWMA). Parametr by měl být stanoven metodou nejmenších čtverců chyb e t. E W M A Obr. 3a Regulační diagram pro individuální hodnoty Fig. 3a Control Chart for Individuals Obr. 3b Regulační diagram EWMA Fig. 3b EWMA Control Chart 40

43 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV ISSN Uvedený postup lze použít i na procesy, pro které by byl vhodnější jiný model než diskutovaný model ARIMA(0,1,1). Obecně platí, že jestliže hodnoty sledovaného znaku jakosti jsou pozitivně korelovány a střední hodnota procesu se mění pomalu ( Slow Drift ), pak EWMA s vhodnou hodnotou parametru poskytuje výbornou jednokrokovou predikci. [1]. Společně s regulačním diagramem reziduí by měl být veden graf jednotlivých skutečně naměřených hodnot, kam by se souběžně měly zaznamenávat hodnoty EWMA [1]. Tímto způsobem je informace o statistické zvládnutosti procesu obsažená v diagramu reziduí doplněna o vizualizaci dynamiky procesu a přesnosti odhadů. 4. Přístup bez použití modelu Metody s použitím modelu jsou nejpřesnějším odhadem chování procesu, ale jejich použití je náročné jak na čas, tak na úroveň znalostí o statistických metodách. Jako reakce na tyto nevýhody vznikl nový směr pro řešení problematiky autokorelovaných dat, tzv. přístup bez použití modelu (Model Free Approach) Nejpropracovanějším postupem je metoda průměrů z podskupin (Batch Means) [5]. 4.1 Metoda průměrů z podskupin Metoda průměrů z podskupin (dále BM) je postavena na čtyřech parametrech: n, b, w a k. Parametr n představuje obecně velký výběrový soubor, který tvoří jedno dlouhé pozorování procesu v řádu tisíce hodnot. Výběrový soubor n je dále rozdělen na k podskupin velikosti b s tím, že mezi jednotlivými podskupinami je vynecháno obecně w jednotek, které nebudou započítány do analýzy. Z vytvořených podskupin jsou pak vypočteny průměry, které se dále vynášejí do regulačního diagramu pro individuální hodnoty. Právě nakládání se získanými průměry jako s individuálními hodnotami zaručuje odstranění vlivu autokorelace. Výběrový soubor n je tedy rozdělen do podskupin podle následujícího algoritmu: 1. Vytvoří se první podskupina z prvních b hodnot. 2. Další podskupiny se pak vytváří (viz obr. 4): a) z následujících hodnot a tedy bez vynechání, resp. přeskočení w hodnot (w = 0) - tzv. Non-Overleapping Batch Means NBM nebo b) přeskočením w jednotek a následným vytvořením další podskupiny velikosti b (Overleapping Batch Means OBM). a) Metoda NBM b = 4, w = 0 b b b b b) Metoda OBM b = 4, w = 3 b w b w b Obr. 4 Zobrazení způsobu tvorby podskupin Fig. 4 Ways of Creation of Batches Řízení jakosti Duality Management Pro rozdělení souboru do podskupin je tedy třeba určit počet podskupin k, počet vypuštěných jednotek w a velikost podskupiny b. Správné nadefinování těchto parametrů zajistí nejen, že hodnoty průměrů z podskupin budou vzájemně nezávislé, ale také asymptoticky normálně rozdělené, tj. bude možné aplikovat princip centrální limitní věty. Základem úspěšného použití BM metody je ale především určení velikosti podskupiny b. Jejím určením se zabývala řada autorů. Například Runger a Willemain [5] uvádějí, že pro odstranění autokorelace v datech je nejlepší velikost podskupiny asi 60 jednotek metodou NBM, zatímco Alexopulos, Seila a Fishman [6] navrhují velikost podskupiny maximálně 10 až 30 jednotek s tím, že se použije pro rozdělení výběrového souboru metoda OBM. Alwan a Radson [7], navrhují velikost b = 4 6 jednotek také metodou OBM. Autoři Alexopulos, Seila a Fishman [6] navíc nabízí dvě metody přímého odhadu velikosti b: a), (9) b) (10) První způsob počítá s tím, že je známa velikost výběrového souboru a je rozhodnuto o počtu potřebných podskupin. Tento postup obecně vede k nadhodnocení variability odhadu polohy procesu. Druhý způsob vychází jen ze znalosti velikosti výběrového souboru, ale v tomto případě je vliv variability odhadu procesu podhodnocen a tak stejně jako v předchozím způsobu výpočtu je odhad polohy procesu nekonzistentní. V praxi lze využít pro určení velikosti b oba způsoby, ale v další práci s vypočtenými průměry je třeba počítat s omezeními obou metod. Jiný způsob určení b navrhují autoři Runger a Willemain [5], kdy na počátku se zvolí b = 1 a v každé další iteraci se velikost b zdvojnásobí. Tento postup pokračuje tak dlouho, až hodnota autokorelačního koeficientu prvního řádu 0, 1 1. Tento způsob je pravděpodobně pro praxi nejjednodušší a ve výsledku nejefektivnější, protože se očekává nejmenší možná velikost b, při které dojde ke snížení vlivu autokorelace. 41

44 Řízení jakosti Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Duality Management ISSN Další zde prezentovaný způsob stanovení parametru b navrhla Song [8], která vytvořila vztah pro určení b tak, aby byla redukována nejen autokorelace prvního řádu, ale také všech dalších řádů (resp. časových vzdáleností h). Vztah pro určení b má tuto podobu: 2 2 1/ 3 b 1 [2N( c b / c v )( 1 / 0) ] (11) kde c b, c v...jsou konstanty závislé na způsobu tvorby bodového odhadu polohy, pro OBM je to 1 a 4/3 a pro NBM jsou rovny 1 a 2, γ 0 je počet autokorelovaných jednotek potřebných pro kvalitní odhad srovnatelný s výsledky z dat nekorelovaných, který je vztažen na jednotku těchto nekorelovaných dat (tj. jaký počet jednotek korelovaných dat je potřeba pro stejně konzistentní odhad na jednotku nekorelovaných dat), γ 1...je suma všech vážených korelačních koeficientů. Proměnné γ 0 a γ 1 se získají ze vztahů: N 0 lim n (1 2 h) 1 2 h 1 h 1, N 1 lim n (2 h h) 2 h 1 h 1 h, h h (12) (13) kde h je vzdálenost dvou hodnot v čase, ρ h je autokorelační koeficient v časové vzdálenosti h. Metoda Song dovoluje odstranit autokorelaci v celém spektru časových vzdáleností, ale je třeba počítat i s určitým omezením. Velkou nevýhodou tohoto postupu je vysoká citlivost na průběh autokorelační funkce původních dat, kdy metoda poskytuje jinou hodnotu b pro každé opakování analýzy. Z tohoto důvodu je potřeba navrhovat jedinečný regulační diagram pro každé opakování a tedy potřeba automatizace celého postupu. S velikostí podskupiny b dále souvisí také počet jednotek vynechaných z analýzy w. Pokud se rozhodneme pro metodu OBM, lze w najít opět iterativním způsobem, kdy se kombinují různé velikosti b s různými velikostmi w nebo se zafixuje jedna velikost b například na hodnotě 10 až 30 jednotek [6] a w se hledá iterativním způsobem, kde w i+1 = w i. 2. Původní koncepce BM se vyznačuje jednoduchým způsobem zpracování, který výrazně nemění obecný postup návrhu regulačních diagramů, ale na druhou stranu v některých případech může přetrvávat vliv autokorelace. Na základní koncepci BM proto navázala celá řada pokročilých metod BM, mezi které patří například metoda opakovaných průměrů z podskupin RBM, která staví na odlišném postupu sestavení výběrového souboru n i na odlišném dělení do podskupin. Výběrový soubor n se sestaví z m > k opakování výběru z procesu o velikosti b, dále je n očištěno o určitý podíl dat (maximálně velikosti 4 podskupin) a rozděleno na k podskupin velikosti b. 42 Další postup už je shodný se základním algoritmem BM. Podle autorů Argona a Andradottira [9] je takto odstraněna strannost odhadu polohy procesu v každém výběru, stejně jako je snížena autokorelace mezi průměry z podskupin na 0, 1 1. Další vývojovou fází metod rodiny BM jsou automatické metody analýzy ABATCH, LBATCH a především metoda ASAP v aktuální verzi ASAP3 [10]. Tyto metody automaticky hledají optimální velikost podskupiny b a počet podskupin k. Vzhledem k automatické povaze se především v ASAP3 pracuje s velkými počty podskupin i jejich velikostí (např. k = 96, b = 256). 5. Algoritmické SPC Redukce variability tvoří podstatu zlepšování výkonnosti procesů. V rámci SPC se realizuje snižování variability procesu pomocí regulačních diagramů, které umožňují odhalovat působení vymezitelných příčin. Jsou-li vymezitelné příčiny správně identifikovány a odstraněny nebo jejich působení je omezeno, je výsledkem redukce variability a zlepšení výkonnosti procesů. SPC vznikla a je úspěšně používána desítky let v podmínkách diskrétní výroby. Jsou známy i úspěšné aplikace např. v chemické či hutní výrobě. Obecně se však pro spojité procesy desítky let uplatňuje jiný způsob řízení procesu, jehož principem je zpětnovazební či dopředné řízení. Pro tento algoritmus řízení se často používá zkratka EPC (Engineering Process Control). Je-li řízení realizováno pomocí automatizačních prostředků, hovoří se o automatickém řízení procesu (APC). EPC je založeno na regulaci procesu, kde určitá akční veličina (řídicí proměnná) je průběžně měněna s cílem udržovat určitou výstupní proměnnou co nejblíže cílové hodnotě, tj. minimalizovat variabilitu výstupní proměnné kolem cílové hodnoty. Společným cílem SPC a EPC je snižování variability. Proto se objevily snahy o integraci obou přístupů do jednoho algoritmu nazývaného algoritmické SPC (viz např. [11], [12]). Zásadní rozdíl mezi SPC a EPC tkví v tom, že EPC reaguje akčním zásahem na každou odchylku, kdežto v rámci SPC se zasahuje pouze tehdy, když existuje důkaz o tom, že proces není statisticky zvládnutý. Teorie EPC je založena na těchto principech: lze predikovat následující hodnotu sledované výstupní veličiny; existuje jiná procesní veličina, kterou lze nastavovat a jejíž změny vyvolávají změny výstupní veličiny; je znám efekt změny akční veličiny. Tzn., že lze na základě skutečné odchylky výstupní veličiny od cílové hodnoty v čase t určit takovou velikost změny řídicí veličiny, aby se v čase t+1 s velkou

45 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV ISSN pravděpodobností dosáhlo cílové hodnoty. To však vyžaduje dobrou znalost vazby mezi řízenou výstupní veličinou a akční veličinou včetně znalosti dynamiky procesu; řídicí veličina je snadno řiditelná. U některých procesů vede aplikace EPC k odstranění korelace hodnot výstupní veličiny. Proto je možné uvažovat o EPC jako o způsobu odstranění autokorelace. 5.1 Postup při realizaci algoritmického SPC Postup při realizaci algoritmického SPC lze shrnout do následujících bodů. Jsou to: 1. Provedení analýzy dynamiky procesu; 2. Vytvoření modelu vazby mezi řídicí a řízenou veličinou se zohledněním dynamiky procesu Nejčastěji se používají regulátory typu I, typu PI či PID regulátory. 3. Volba vhodného regulačního diagramu Pro identifikaci velkých odchylek se používá dvojice klasických Shewhartových regulačních diagramů pro individuální hodnoty a klouzavá rozpětí. Pro odhalení menších změn lze použít klasický EWMA diagram nebo diagram CUSUM. 4. Aplikace vybraného regulačního diagramu a) na chybu řízení, tj. odchylku výstupní (řízené) veličiny od cílové hodnoty ( yt -T) nebo b) na hodnoty nastavení akční veličiny x t. 5. Analýza a interpretace regulačního diagramu Body mimo regulační meze signalizují časové okamžiky, kdy chyba řízení byla veliká nebo kdy byla provedena velká změna akční veličiny. V těchto situacích je třeba určit příčinu takových velkých odchylek a přijmout adekvátní opatření. 6. Vyhodnocení metod V tabulce 1 je provedeno souhrnné vyhodnocení jednotlivých metod řešení autokorelace dat ve spojitosti s aplikací SPC, které umožňuje jejich srovnání. Jsou zde pro komplexnější přehled uvedeny i některé další postupy, které v článku nejsou analyzovány. Z hlediska efektivní aplikace SPC je významné hledisko počítačové podpory dané metody [15]. Vybrané metody SPC při autokorelovaných datech byly aplikovány např. na proces kontinuálního odlévání hliníku, kde sledovaným parametrem byla teplota taveniny v mezipánvi [13]. Další aplikace uvedených metod vychází z návrhu stanovení regulačních mezí, který má do výstavby modelu ARIMA jako integrální součást zakomponovánu analýzu odlehlých hodnot. Řízení jakosti Duality Management Navržený postup byl použit pro statistickou analýzu složení vysokopecního plynu při výrobě surového železa s cílem porovnat dvě výrobní metody, lišící se použitým přídavným palivem [14]. 7. Závěr V řadě procesů, jako jsou procesy v chemickém, hutním, farmaceutickém průmyslu, je časté, že proces ovlivňují vnitřní vlivy, které způsobují vzájemnou závislost naměřených dat. Takovými vnitřními vlivy je četnost výběrů z procesu, charakter výroby nebo přítomnost subprocesů jako jsou recyklační toky nebo čerpání materiálu ze zásobníků. Vzájemná závislost dat je porušením jednoho ze základních předpokladů o datech při tvorbě běžných regulačních diagramů (klasické Shewhartovy, EWMA a CuSum) a negativně ovlivňuje závěry z jejich analýzy. Jedním z postupů, jak snížit vliv autokorelace na analýzu v rámci SPC, je vysvětlení jejího vlivu pomocí matematického modelu a použití reziduálních odchylek tohoto modelu pro analýzu statistické stability procesu. Tento postup však znamená výraznou změnu algoritmu přípravy dat pro tvorbu regulačních diagramů a vyžaduje další vzdělávání pracovníků v použití statistických metod. Alternativu k použití modelů časových řad nabízí postupy bez modelu, mezi kterými je dnes pro praxi nejlépe rozpracována metoda průměrů z podskupin BM Základním problémem BM je určení parametrů b, w a k, které musí být nastaveny tak, aby došlo ke snížení autokorelace ve vzdálenosti jedné časové jednotky minimálně na ρ 1 = 0,1 a zároveň bylo zajištěno normální rozdělení vzniklých průměrů z podskupin. Parametr b je pro metodu klíčový, a proto se jeho určení věnovala řada autorů, kteří počítají buď s určitým jednorázovým odhadem b nebo s iterativním postupem hledání jeho optimální hodnoty. Druhý z těchto dvou způsobů se v rámci statistických analýz, prováděných autory článku, ukázal z hlediska poměru snížení ρ 1 k míře ztráty informace jako efektivnější. Zajímavou alternativou k iterativnímu odhadu optimálního b je postup založený na hodnotách autokorelačního koeficientu v časových vzdálenostech h > 1 podle autorky Song. Postup určení parametru b podle Song však stanovuje optimální velikost b pro každé opakování analýzy, které se však v různých opakováních analýzy často výrazně liší a nelze tak výsledky zobecnit na jednu hodnotu b. Algoritmické SPC se jeví jako zajímavá alternativa pro řešení problému s autokorelovanými daty, pokud lze predikovat následující hodnotu sledované výstupní veličiny nebo existuje jiná procesní veličina, kterou lze nastavovat a jejíž změny vyvolávají změnu výstupní veličiny. To předpokládá, že vazby mezi řízenou výstupní veličinou a akční veličinou včetně dynamiky procesu jsou dobře zmapovány. 43

46 Řízení jakosti Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Duality Management ISSN Tab. 1 Výhody a nevýhody metod řešení autokorelace dat v rámci SPC Tab. 1 Advantages and Disadvantages of Methods for Data Autocorrelation Solving in SPC Metoda Výhody Nevýhody Přístup s modelem ARIMA modelováni Aproximační metoda s EWMA Dynamický diagram EWMA Přístup bez modelu Prodloužení kontrolního intervalu NBM OBM Algoritmické SPC Získání informací o dynamice procesu Obecná aplikovatelnost bez ohledu na typ autokorelace Podpora SW Jednoduchý postup Podpora SW Informace o statistické stabilitě a dynamice procesu v jednom diagramu Jednoduchý postup Jednoduchý postup nevyžadující speciální statistické znalosti Výrazná jednoduchost Koncepční a realizační Podobnost se standardními postupy SPC Určení pouze parametru b Snadná automatizovatelnost Jednoduchost Podobnost se standardními postupy SPC Snadná automatizovatelnost Malé rozsahy výběrů Běžný způsob řízení spojitých procesů, zejména při vysoké automatizaci řízení procesů Složitý postup identifikace správného modelu Časová náročnost Potřeba velkého počtu dat Vliv odlehlých hodnot na odhad parametrů modelu Potřeba periodického ověřování adekvátnosti modelu Nevýhodné v případě sledování více proměnných Omezení aplikovatelnosti na procesy s pozitivní autokorelací a pomalou změnou střední hodnoty (nejpřesnější je aproximace pro procesy ARIMA (0,1,1) Potřeba paralelního vedení diagramu pro jednotlivé naměřené hodnoty Omezení aplikovatelnosti na procesy s pozitivní autokorelací a pomalou změnou střední hodnoty Ztráta informace o chování procesu Velké rozsahy podskupin Požadavek dostupnosti dat ve velmi krátkých časových intervalech Potřeba určit i parametr w Požadavek dostupnosti dat ve velmi krátkých časových intervalech Omezení předpokladem, že - lze predikovat následující hodnotu sledované výstupní veličiny; - existuje jiná procesní veličina, kterou lze nastavovat a jejíž změny vyvolávají změny výstupní veličiny; - je znám efekt změny akční veličiny; - dobrá znalost vazby mezi řízenou výstupní veličinou a akční veličinou včetně znalosti dynamiky procesu; Snadná manipulovatelnost řídicí veličiny Tento příspěvek byl vypracován v rámci projektu specifického výzkumu řešeného na FMMI VŠB TU Ostrava (č. SP 2011/85) podporovaného MŠMT ČR. Literatura [1] MONTGOMERY, D.C.: Introduction to Statistical Quality Control. J.Wiley Sons, New York, s. ISBN [2] MONTGOMERY D.,C.- FRIEDMAN,D.J.: Statistical Process Control in a Computer-Integrated Manufacturing Environment. In: Statistical process control in automated manufacturing. New York, Marcel Dekker, Inc., 1989, s [3] ARLT, J.: Moderní metody modelování ekonomických časových řad. Praha, Grada Publishing, ISBN

47 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV ISSN Řízení jakosti Duality Management [4] MONTGOMERY, D.C. - MASTRANGELO, CH. M.: Some Statistical Control Methods for Autocorrelated Data. Journal of Quality Technology, 1991, sv. 23, č. 3, s [5] RUNGER, G., C. - WILLEMAIN, T. R.: Batch-Means Control Charts for Autocorellated Data. IIE Transactions. 1996, 28, s [6] ALEXOPOULOS, CH - FISHMAN, G. S. - SEILA, A. F.: Computational Experience with the Batch Means Method. Proceedings of the 1997 Winter Simulation Conference. 1997, s [7] ALWAN, L. C. - RADSON, D.: Time-Series Investigation of Subsample Mean Charts. IIE Transactions. 1992, sv. 24, č. 5, s. 15. [8] SONG, W. T.: On the Estimation of Optimal Batch Sizes in the Analysis of Simulation Output. European Journal of Operational Research. 1996, 88, s [9] ARGON, N., T. - ANDRADÓTTIR, S.: Replicated Batch Means for Steady-State Simulations. Wiley InterScience. 2006, s [10] STEIGER, N. M. - WILSON, J. R. - ALEXOPOULOS, CH.: Steady-State Simulation Analysis using ASAP3. Proceedings of the 2004 Winter Simulation Conference. [11] BOX, G. E. P. COLEMAN, D. E. - BAXLEY, R. V.: A Comparison of Statistical Process Control and Engineering Process Control. Journal of Quality Technology, 1997, sv. 29, č. 2, s [12] MONTGOMERY, D. C. KEATS, J. B. RUNGER, G. C. MESSINA, W. S.: Integrating Statistical Process Control and Engineering Process Control. Journal of Quality Technology, 1994, č. 26, s [13] NOSKIEVIČOVÁ, D.: Moderní metody statistické regulace procesu (habilitační práce). Ostrava, VŠB-TU Ostrava, 2002, 118 s. [14] NOSKIEVIČOVÁ, D.: Statistical Analysis of the Blast Furnace Process Output Parameter Using ARIMA Control Chart with Proposed Methodology of Control Limits Setting. Metallurgija, 2009, roč. 48, č. 4, s [15] NOSKIEVIČOVÁ, D.: Combination of Theoretical Knowledge and Software Abilities - an Important Presumption for Effective Application of SPC. Kvalita Inovácia Prosperita, XII/1, 2008, s ISSN Recenze: prof. Ing. Kristina Zgodavová, PhD. 45

48 Ekonomika, organizace, řízení Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Economy, Organization, Management ISSN ekonomika, organizace, řízení Heuristická pravidla pro zvýšení využití kapacity tepelného zpracování výkovků Heuristic Rules for Increasing the Capacity Utilization of Forged Pieces Heat Treatment Ing. Roman Klepek, MBA, LOGICONSULT v.o.s., doc. Ing Radim Lenort, Ph.D., VŠB Technická univerzita Ostrava, Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství Současné tržní prostředí je charakteristické silným tlakem odběratelů na dodávky širokého sortimentu výrobků v malých množstvích. V hutním odvětví tato skutečnost vyvolává snížení využití výrobních kapacit. Článek se zaměřuje na možnosti snižování extenzivních rezerv procesu tepelného zpracování výkovků formou zkracování nečinnosti úzkých míst uvedeného procesu. Cílem je návrh heuristických pravidel, která zaručí maximalizaci využití kapacity prostřednictvím minimalizace přestavbových a seřizovacích časů pecí pro tepelné zpracování a rovnacího lisu. K analýze kapacity procesu tepelného zpracování, odhalení úzkých míst, návrhu a verifikaci pravidel byla zvolena dynamická simulace. Získaná pravidla se stala základem heuristického algoritmu pro plánování a rozvrhování zkoumaného procesu. The current market environment is characterized by strong pressure of the customers to supply a wide range of products in small quantities. This fact causes a reduction in production capacity utilization in metallurgical industry. The article is focused on the possible ways of reducing extensive reserves in the heat treatment process of forged pieces by shortening the idle time in bottlenecks during this process. The researched process includes two continuous furnaces, straightening of forged pieces using a single straightening press, their cooling on a cooling bed and hardening in a bath. The objective is to design heuristic rules that will ensure maximum utilization of capacity by minimizing the conversion and set-up times of the furnaces used for heat treatment and the straightening press. Dynamic simulation has been selected to analyse the heat treatment process, to reveal the bottlenecks, and to propose and verify the rules. The total of four rules has been proposed. The basis of three of the rules is the accumulation of production orders into batches, which eliminates the conversion of furnaces and the necessity to set-up the press. One rule is related to the selection of the production batches processing method, which can take place in both furnaces simultaneously or separately. The acquired rules became the basis of the heuristic algorithm for planning and scheduling of the researched process. 1. Úvod Současné konkurenční a globalizované tržní prostředí je charakteristické silným tlakem odběratelů na dodávky širokého sortimentu výrobků speciálního provedení v malých množstvích a výrobu výrobků s vysokou přidanou hodnotou a jakostí [1]. Tato skutečnost přirozeně vyvolává časté přestavby výrobního zařízení a snížení využití výrobních kapacit. Pro hutní odvětví, které je typické vysokou investiční náročností, má snižování využití výrobní kapacity obzvláště negativní dopady: zvyšování jednotkových nákladů výroby, které má přímý vliv na rentabilitu výroby, prodlužování průběžné doby výroby s nepříznivými dopady na délku dodacích lhůt a spolehlivost dodávek, 46

49 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV ISSN Ekonomika, organizace, řízení Economy, Organization, Management snižování možnosti využití kapacity pro výrobu výrobků s vyšší přidanou hodnotou, které jsou zpravidla kapacitně náročnější, snížení schopnosti pružné reakce na výkyvy v poptávce, způsobených například sezónními vlivy. Cílem článku je návrh heuristických pravidel, která zaručí maximalizaci využití kapacity tepelného zpracování výkovků prostřednictvím minimalizace přestavbových a seřizovacích časů pecí pro tepelné zpracování a rovnacího lisu. 2. Metodologická východiska Výrobní kapacitu lze definovat jako schopnost vytvořit v určitém čase (obvykle za rok), v daném závodě (pracovním úseku), maximální počet výrobků, odpovídající platným jakostním předpisům, při optimálním využití výrobních zařízení a dodržení technologických postupů výroby [2, 3]. Podle Muhlemanna a kol. je výrobní kapacita nejen možnost realizace stanovených úkolů v daném čase, ale také schopnost zpracování nebo vykonání toho, co zákazník požaduje. Uvedení autoři rovněž rozlišují výrobní kapacitu v závislosti na úrovni řízení a na čase, přičemž definují tři typy výrobní kapacity [4]: potenciální kapacita která je tím, co může dosáhnout v rámci svých kompetencí vrcholové vedení podniku, aktuální kapacita je tím, co je možno dosáhnout v rámci rozpočtu běžného plánovacího období, efektivní kapacita je tím, co je skutečně využíváno v běžném plánovacím období. Naopak Waters užívá pojem plánované kapacity, která vyjadřuje maximální množství výrobků na výstupu z procesu za ideálních podmínek a pojem efektivní kapacity, vyjadřující maximální výrobu v běžných podmínkách [5]. Z uvedených definic je zřejmé, že se při výrobě objevují takové události, které neumožňují úplné (optimální) využití potenciální (plánované) kapacity. Proto je nutné přistoupit k odhalování a eliminaci rezerv ve výrobní kapacitě (ke zvyšování efektivní kapacity). Obecně je možné rozlišovat rezervy [6]: intenzivní jsou spojeny se zkracováním pracovního času zařízení potřebného k výrobě jednotky produkce, tzn. se zvyšováním výkonu zařízení, extenzivní váží se k možnosti zvyšování fondu pracovního času zařízení a vytížení výrobních ploch. opatření nevyžadující velké finanční prostředky. K nejčastějším z nich patří [7]: zkrácení nečinnosti úzkého místa z důvodu seřizování a údržby, tvorba efektivního výrobního programu, tj. taková volba výrobního programu, která zajistí, že celkový výstup limitovaný úzkým místem bude ekonomicky co nejvýhodnější, řízení jakosti s cílem odhalit a nevpustit neshodné výrobky na úzké místo a dále eliminovat vznik neshod přímo na úzkém místě, průřezovými opatřeními, podporujícími předcházející postupy, jsou účinná motivace pracovníků k efektivnímu plnění úkolů na úzkém místě či vizualizace stavu v klíčových řídících bodech. Článek se zaměřuje na možnosti snižování extenzivních rezerv procesu tepelného zpracování výkovků formou zkracování nečinnosti úzkých míst uvedeného procesu, ke které dochází z důvodu častých přestaveb a seřizování. 3. Experimentální část Zkoumaný proces tepelného zpracování byl původně dimenzován pro velké výrobní dávky výkovků relativně úzkého sortimentu s jednoduchými typy tepelného zpracování (převážně normalizovaného žíhání). Zvyšující se poptávka po složitých výrobcích s vysokou přidanou hodnotou vede k neustálému rozšiřování výrobního sortimentu (z hlediska tvaru, rozměrů a tepelného zpracování) a snižování dodacích množství (velikosti výrobních zakázek), což se odráží v postupném poklesu využití výrobní kapacity celého procesu. Schéma materiálového toku se základními výrobními zařízeními procesu tepelného zpracování uvádí obrázek 1. Vstup představují výkovky z kovárenského procesu. Tepelné zpracování probíhá ve dvou průběžných pecích, rovnání výkovků na jednom rovnacím lise. Následuje chlazení na chladícím loži nebo kalení v lázni. Výstupem jsou výkovky určené k obrábění. Manipulační operace jsou realizovány dopravníky a jeřáby. Průchod výkovků procesem a jejich pořadí na jednotlivých zařízeních je dáno technologickými postupy. Určitý sortiment prochází procesem několikrát (různými typy tepelného zpracování). Skladování polotovarů v různých fázích zpracování je díky rozmístění zařízení velmi omezené. K analýze kapacity procesu tepelného zpracování a možností jejího zvýšení byla zvolena dynamická simulace [8]. Základní principy dynamické simulace a metodologii jejího uplatnění uvádí např. [9, 10]. Důležitým podkladem této analýzy byly zejména údaje o sortimentní struktuře zpracovávaných výkovků, časech tepelného zpracování a rovnání a časech seřízení Při eliminaci rezerv je nutné se zaměřit na úzká místa, která ovlivňují využití kapacity celého výrobního procesu (systému). Zvyšování využití kapacity úzkých míst je možné provést formou investic. Taková řešení by však měla být přijímána až poté, co byla vyčerpána a přestaveb základních zařízení při změně sortimentu. 47

50 Ekonomika, organizace, řízení Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Economy, Organization, Management ISSN Vytvořený simulační model umožnil identifikaci dvou úzkých míst, která snižovala výrobní kapacitu celého procesu: 1. Pece pro tepelné zpracování hlavním faktorem, který ovlivňuje stupeň využití kapacity obou pecí, jsou přechody mezi různými typy a teplotněčasovými režimy tepelného zpracování. Pece se stávají úzkým místem v případě, že jsou v pecích zpracovávány výkovky v takovém pořadí, které vyžaduje časté přestavby pecí na jiný typ nebo teplotně-časový režim tepleného zpracování. 2. Rovnací lis zde je klíčovým faktorem seřizování lisu na jiný sortiment výkovků z hlediska tvaru a rozměru. Lis se stává úzkým místem v případě, že jsou na něm rovnány výkovky v takovém pořadí, které vyžaduje jeho časté seřizování. Striktní podřízení se optimálnímu chodu pecí vede ke vzniku úzkého místa na rovnacím lise a naopak. Proto bylo nutné najít taková pravidla, která jsou kompromisem mezi oběma optimy a zaručí co nejvyšší využití kapacity celého procesu tepelného zpracování. Obr. 1 Schéma materiálového toku procesu tepelného zpracování výkovků Fig. 1 Scheme of material flow of the forged pieces heat treatment process Obr. 2 Ilustrace pravidel pro kumulaci a řazení výrobních zakázek Fig. 2 Illustration of the rules used for accumulation and sequencing of production orders 48

51 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV ISSN Výsledky a jejich diskuse Základem pro zvyšování využití kapacit tepelného zpracování výkovků je kumulace výrobních zakázek do dávek, které zvyšují časové využití pecí a lisu (eliminují přestavby pecí a seřizování lisu). Výrobní zakázka je představována kovacím předpisem, který jednoznačně identifikuje tvar a rozměr výkovku a typ a teplotněčasový režim tepelného zpracování. Na obrázku 2-I. je uveden schematický příklad souboru výrobních zakázek určených k tepelnému zpracování. Obrázky 2-II. a 2- III. potvrzují, že kumulace zakázek pouze dle optima pecí (typu a teplotně-časového režimu tepelného zpracování) nebo výhradně podle optima lisu (tvaru a rozměru výkovku) vede k velkému počtu přestaveb a seřízení a nízkému využití kapacity tepelného zpracování. Na základě experimentů prováděných na simulačním modelu byla navřena následující (kompromisní) pravidla pro kumulaci výrobních zakázek do dávek a jejich řazení: Pravidlo 1: Kumulace stejných výrobních zakázek do výrobních dávek aplikaci uvedeného pravidla ilustruje obrázek 2-IV. Pravidlo 2: Kumulace výrobních dávek se stejnými teplotně-časovými režimy do dávek režimů a jejich řazení výrobní dávky je výhodné kumulovat a řadit dle teplotně-časových režimů tak, aby byly eliminovány nebo alespoň zkráceny přestavby pecí mezi zpracováním jednotlivých výrobních dávek. Důvodem je skutečnost, že čas přestavby z jedné výrobní dávky na druhou závisí na druhu teplotně-časového režimu Ekonomika, organizace, řízení Economy, Organization, Management v obou dávkách. Např. přestavby teplotně časových režimů v rámci jednoho typu tepelného zpracování (normalizace 1 a normalizace 2) jsou kratší než přestavby mezi teplotně-časovými režimy různých typů tepelného zpracování (normalizace 1 a kalení). Aplikaci pravidla 2 ilustruje obrázek 2-V. Uvedené pravidlo vyjadřuje prioritu zkracování přestaveb pecí před eliminací seřizování lisu. Důvodem je nepoměrně větší čas přestavby ve srovnání s časem seřizování. Pravidlo 2 je možné aplikovat pouze v případě, že to dovolují technologické postupy. Standardně je uvedené pravidlo aplikováno pro normalizační žíhání. Pravidlo 3: Úprava pořadí zpracování výrobních dávek v dávkách režimů výrobní dávky uvnitř dávek režimů je výhodné řadit tak, aby mezi dávkami režimů na sebe navazovaly výrobní dávky se stejným tvarem a rozměrem výkovku (viz obrázek 2-VI.). Pravidlo 3 je opět možné aplikovat pouze v případě, že to dovolují technologické postupy. Vzhledem k tomu, že jsou výrobní dávky zpracovávány ve dvou pecích, ale rovnány na jediném společném lise, mohou být v pecích zpracovávány dvojím způsobem: 1. Odděleně výrobní dávky jsou střídavě zpracovávány v obou pecích s takovým časovým posunem, který garantuje minimální seřizovací časy lisu (viz varianty I. na obrázku 3). Souběžné zpracování různých výrobních dávek by vedlo k nutnosti seřizovat lis po každém výkovku. 2. Souběžně výrobní dávka z jedné pece je rozdělena na polovinu a zpracovávána v obou pecích současně (viz varianty II. na obrázku 3). Obr. 3 Časové diagramy zpracování velkých (A.) a malých dávek (B.) odděleně (I.) a souběžně (II.) Fig. 3 Time charts for processing of large (A.) and small batches (B.) separately (I.) and simultaneously (II.) Volba způsobu zpracování pro jednotlivé výrobní dávky je výhodnější zpracovávat souběžným způsobem (viz závisí zejména na jejich velikosti. Velké výrobní dávky varianta A.II. na obrázku 3), malé výrobní dávky 49

52 Ekonomika, organizace, řízení Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Economy, Organization, Management ISSN odděleným způsobem (viz varianta B.I. na obrázku 3). Vzhledem k rozsáhlému sortimentu tepelně zpracovaných výkovků lze souběžné zpracování použít pouze u velmi omezeného počtu výrobních dávek se stejným typem tepelného zpracování. Z tohoto důvodu byla pro rozhodování o souběžném způsobu zpracování určena jednotná limitní velikost dávek. Její určení proběhlo experimentálně pomocí simulačním modelu. Pro volbu způsobu zpracování výrobních dávek lze tedy využít následující pravidlo: Pravidlo 4: Volba způsobu zpracování výrobních dávek v případě, že je výrobní dávka větší než limitní velikost výrobní dávky, bude rozdělena na polovinu a zpracovávána souběžně v obou pecích. 5. Závěr Na základě experimentů realizovaných na simulačním modelu zkoumaného procesu byla navržena a ověřena heuristická pravidla pro maximalizaci využití procesu tepelného zpracování výkovků, která jsou aplikovatelná rovněž v obdobných procesech hutních podniků. Získaná pravidla se stala základem heuristického algoritmu pro plánování a rozvrhování zkoumaného procesu tepelného zpracování výkovků, jehož následná implementace přinesla cca 25 % zvýšení využití jeho kapacity. Poděkování Práce vznikla za podpory univerzitního projektu specifického výzkumu Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy České republiky č. 2011/85. Literatura [1] Lenort, R. Production Logistics Concepts and Systems: Potential for Use in Metallurgical and Waste Processing Companies. Krakow: AGH University of Science and Technology Press, [2] Malindžák, D. a kol. Teória logistiky. Košice: KARNAT, [3] Borowiecki, R. a kol. Ekonomika i organizacja przedsiębiorstwa przemysłowego. Varšava: PWN, [4] Muhlemann, A. P.; Oakland, J. S.; Lockyer, K. G. Production and Operations Management. Pearson, 6th Edition, [5] Waters, C. D. J. Operations Management: Producing Goods and Services. Prentice Hall, [6] Pasternak, K. Zarys zarządzania produkcją. Varšava: PWE, [7] Bazala J. a kol. Logistika v praxi. Praha: Verlag Dashöfer, [8] Klepek, R.; Lenort, R.; Straka, M. Modelling and Simulation of Permeability of Heat Treatment of Forged Pieces. In METAL 2011: 20th Anniversary International Conference on Metallurgy and Materials. Ostrava: TANGER, 2011, pp [9] Malindžák, D., Straka, M., Helo, P., Takala, J. The Methodology for the Logistics System Simulation Model Design, Metalurgija, 2010, Vol. 49, No. 4, pp [10] Saniuk, S.; Krawczyk, S.; Witkowski, K. Wariantowanie produkcyjnych sieci wytwarzania produktu w warunkach ograniczeń logistycznych. Międzynarodowa Konferencja Naukowa Techniki symulacyjne w logistyce i planowaniu przestrzennym, CD-ROM, Wrocław, Recenze: doc. Ing. Stanislav Ptáček, CSc. doc. Ing. Martin Straka, PhD. VILLA LABECO, s.r.o. Spišská Nová Ves, SK 2 THETA ASE, s.r.o. Český Těšín, CZ Instytut Metalurgii Żelaza w Gliwicach, PL Komisja Śladowej Analizy Nieorganicznej PAN, PL Vás srdečně zvou na 10. ročník slovensko česko - polské konference Hutní a průmyslová analytika Tále, Nízké Tatry, Slovensko Pod záštitou: ŽeleziarnePodbrezová a.s. Organizační zabezpečení : 2 THETA ASE, s..r.o. - Bc. Dagmar Krucinová, Ing. Václav Helán P.S. 103, Český Těšín Tel/fax: , mobil Instytut Metalurgii Żelaza, Dr. Grażyna Stankiewicz VILLA LABECO, s.r.o., RNDr. Marian Kovaľ 50

53 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV ISSN Ekonomika, organizace, řízení Economy, Organization, Management Logistika a řízení zásob v hutní výrobě Logistics and Inventory Management in Metallurgical Production Ing. Petr Besta, Ph.D., Ing. Kamila Janovská, Ph.D., Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava, Fakulta metalurgie a materiálového inţenýrství, Ing. Bc. Lukáš Hula, VÍTKOVICE IT SOLUTIONS a.s.,, Ostrava, Ing. Martin Lampa, Ph.D., doc. Ing. Radim Lenort, Ph.D., Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava, Fakulta metalurgie a materiálového inţenýrství Průmyslové podniky jsou v důsledku dopadů světové ekonomické krize nuceny hledat úspory ve všech oblastech. Řada výrobních subjektů se v posledních letech příliš nezabývala optimalizací svých nákupních procesů a řízením zásob. Zejména velké nadnárodní společnosti zabývající se hutní výrobou nebo tvářecími procesy se orientovaly převážně na zvyšování kvality výrobních technologií. Efektivita řízení zásob však zásadním způsobem ovlivňuje konkurenceschopnost firem. Důležitost kvality řízení zásob nabývá na významu zejména v souvislosti s velikostí objemu vstupních surovin do vysokopecního procesu. Pro analýzu a řízení zásob v hutní výrobě lze využít standardní logistické metody. Mezi nejběžnější nástroje patří objemová analýza zásob, která vychází z Paretova pravidla, a analýza variability. Oba tyto velmi jednoduché nástroje patří mezi metody klasifikace zásob. Diferenciace skladových zásob podle objemu a charakteru spotřeby má zásadní význam pro efektivitu a plánování nákupu. Stanovení potřebné hladiny pojistných zásob, nutných pro pokrytí případných výkyvů v dodávkách, je založena také na využití těchto metod. Metody klasifikace zásob lze rovněž úspěšně aplikovat pro plánování potřeby náhradních dílů. Because of the impacts of global economic crisis, the industrial companies are forced to look for savings in all areas. Many manufacturing subjects have not recently dealt with optimization of their purchasing processes and the inventory management very much. Especially large multinational companies engaged in metallurgical production and forming processes were mainly focusing at improving quality of the production technologies. Efficiency of the inventory management, however, significantly affects the competitiveness of companies. The importance of quality of inventory management becomes more important especially in relation to volume of input raw materials in blastfurnace process. Analysis and inventory management in metallurgical production can utilize the basic logistics methods. The most common tools include volume analysis, which is based on the Paret s rule, and variability analysis. Both of these very simple tools belong to the inventory classification methods. The differentiation of inventory according to volume and character of consumption is essential for efficiency and purchase planning. Determination of the required inventory buffer level necessary to cover the potential fluctuations in supply is also based on the use of these methods. The methods of inventory classification can also be successfully applied for planning of spare parts requirements. Completely different character of inventory management is usable for items with regular consumption throughout the year and for items that are used only sporadically. Apart from the possible losses arising from lack of stock, consistently high inventory level can mean a cost threat. Many large industrial companies, unfortunately, continue to use intuition in case of inventory management, rather than using serious analysis. Medium and long-term planning requires an exact approach. Apart from the market fluctuations, the whole situation is also complicated because of the delivery time of the necessary stocks. It is not exceptional to meet delivery time in scope of months, even for some regular input raw materials and spare parts. This must be naturally taken into account in their planning. 1. Kvalita řízení zásob Řízení zásob představuje efektivní zacházení a efektivní hospodaření se zásobami, vyuţívání všech rezerv, které v této oblasti existují, a respektování všech činitelů, které mají vliv na účinnost řízení zásob [6]. Existence zásob v okamţiku, kdy nenacházejí uplatnění, kdy po nich není poptávka, znamená zbytečné vynakládání prostředků. Neexistence zásob v okamţiku, kdy je potřebné splnit zakázku odběratele, vede ke ztrátám prodejů a následně i ke ztrátám zákazníků a dobré pověsti firmy. V oblasti kontinuálních výrobních procesů je přirozeně nutné udrţovat adekvátní mnoţství zásob, jiţ vzhledem k potřebě jejich technologické 51 úpravy. Jako příklad lze uvést aglomerační procesy, kterými prochází rudný koncentrát před vstupem do vysokopecního procesu. V rámci těchto výrobních procesů je proto nutné udrţovat adekvátní mnoţství zásob. Obecně lze říci, ţe cílem řízení zásob je jejich udrţování na takové úrovni a v takovém sloţení, aby byla zabezpečena rytmická a nepřerušovaná výroba, jakoţ i pohotovost a úplnost dodávek odběratelům, přičemţ celkové náklady s tím spojené by měly být co nejniţší. Řízení zásob obsahuje vedle samotné existence zásob a jejich vývoje i další prvky, a to péči o strukturu zásob, o jejich uchovávání a vyuţití, efektivní hospodaření s nimi a vyuţití všech dostupných rezerv to by měla

54 Ekonomika, organizace, řízení Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Economy, Organization, Management ISSN být ohniska zájmu a pozornosti kaţdého podniku [7]. Efektivní řízení zásob můţe zásadním způsobem ovlivnit ekonomické výsledky výrobního podniku. Řízení zásob se skládá z řady činností, které spočívají v prognózování, analýzách, plánování, operativních činnostech a kontrolních operacích v rámci jednotlivých skupin zásob i v rámci zásob jako celku. Správné řízení zásob spolurozhoduje o naplnění podnikových cílů s optimálním vynaloţením nákladů. 2. Náklady spojené se zásobami sniţování velikosti pojistné zásoby. Čím přesněji budeme schopni předvídat budoucí stav v oblasti rozptylu poptávky od střední hodnoty, tím menší bude pojistná zásoba. Prudké sezónní výkyvy, nové trendy, turbulentní vnější ekonomické prostředí - to jsou faktory, které činí předpovědi stále obtíţnějšími. Někdy vedou aţ k mylnému pocitu, ţe předpovědi jsou nemoţné, a tudíţ nestojí za to se jimi zabývat. Není tomu tak. Pouze se stává, ţe některé exaktní metody předpovědi jsou nepouţitelné v praxi. Tam, kde tyto metody pouţít nelze, je však musí nahradit metody intuitivní [6]. Na náklady spojené s drţením zásob lze pohlíţet různými způsoby. Jednou z alternativ je klasifikace zásob dle modelu ekonomického objednacího mnoţství. Tento model dělí náklady spojené se zásobami do dvou skupin: náklady na udrţování zásob a náklady objednávání. Náklady na udrţování zásob zahrnují všechny poloţky, které souvisí s fyzickým drţením zásob. Především se jedná o tyto náklady: - náklady z vázanosti kapitálu v zásobách - náklady na udrţování skladu - náklady na pojištění zásob a skladových prostor - náklady z rizika [6] Náklady z vázanosti kapitálu v zásobách lze definovat jako potenciální zisk, který by finanční prostředky určené na nákup zásob mohly přinést, jestliţe by byly investovány jinak. Zpravidla lze pouţít aktuální běţnou úrokovou míru. Náklady na udrţování skladu zahrnují všechny náklady spojené s provozováním skladu a s evidencí zásob. Náklady na pojištění zásob lze definovat jako částku vynaloţenou na pojištění zásob za určité období. Náklady z rizika vyjadřují potenciální nebezpečí budoucí neprodejnosti nebo nepouţitelnosti zásob, především z důvodů fyzického nebo morálního opotřebení. Druhou skupinou nákladů souvisejících s řízením zásob, jsou náklady na objednávání. Tyto náklady zahrnují zejména výdaje související se sledováním průběhu čerpání zásob, zpracováním, vystavením a doručením objednávky, ale také dopravou, kontrolou a uskladněním. Pro efektivitu systému řízení zásob je optimální pokud je moţné tyto náklady vykalkulovat na určitou jednotku (kus, tuna, balení, paleta). Vzhledem k šíři sledovaných nákladů však nebývá stanovení jednotkových nákladů zcela snadné a objektivní. Vţdy je nutné při definování všech nákladů se dopustit určitého zjednodušení, které usnadní řešení. 3. Predikce v oblasti řízení zásob Předpověď budoucího vývoje je vţdy základním předpokladem kvalitního plánování a řízení. Vazba mezi předpovědí a přímým řízením zásob je nejvíce patrná v oblasti nastavování hodnoty pojistné zásoby. Přesnost odhadu budoucího stavu je přímo úměrná 52 I v případě pouţití exaktních metod si je však třeba uvědomovat, ţe kaţdé plánování předvídání bude v praxi zatíţeno určitou chybou. Proto můţeme říci, ţe exaktní metody můţeme takto nazývat především díky jednoznačnosti postupu jejich realizace. Standardní exaktní metody jsou zaloţeny na principu extrapolace průběhu hodnot minulých období. Princip spočívá v proloţení křivky průběhu minulých hodnot přímkou nebo křivkou protaţenou do budoucnosti (obr. 1). Mezi nejčastěji pouţívané exaktní metody můţeme zařadit například: metodu klouzavých průměrů, váţených klouzavých průměrů, regresní analýzu, korelační analýzu a další. Metody klouzavých průměrů jsou zaloţeny na principu proloţení dosavadního vývoje přímkou, jejíţ směr nám určuje potencionální odhad. Regresní a korelační analýza pracuje s matematicky popsanými křivkami pro vyhledávání dalšího vývoje. Velmi často jsou však v rámci velkých nadnárodních společností vyuţívány také intuitivní metody plánování. Tento princip je zaloţen především na zkušenosti, intuici, znalosti prostředí, schopnosti analytického myšlení a kreativitě pracovníků. Tyto principy je moţné pouţít všude tam, kde selhávají exaktní metody tedy zejména tehdy, kdyţ historická data pro exaktní analýzu scházejí, nebo jsou značně nepřesná a zkreslená [7]. Optimální je pokud jsou intuitivní předpovědi verifikované pomocí metod exaktních. V případě, ţe dojde k tomu ţe se intuitivní odhad s určitou odpovídající tolerancí shoduje s vypočtenými hodnotami, je míra přesnosti předpovědi vyšší. Jak však ukázala současná světová ekonomická krize, nastávají v trţním prostředí situace, které nelze predikovat pomocí ţádných metod. V současné době se i menší firmy snaţí v maximální míře odhadovat aktuální a budoucí trendy. Jsou proto často prováděny marketingové průzkumy, které se realizují metodami přímého dotazování u potenciálních spotřebitelů. Slouţí k tomu, aby odhadly očekávanou motivaci a způsob chování a rozhodování spotřebitele při vytváření poptávky. Zkušenost a znalost trendů a vývoje trţního prostředí můţe být rozhodujícím faktorem úspěchu. Typickým příkladem z oblasti hutní výroby můţe být dobrá znalost predikujícího pracovníka v oblasti současných trendů prodeje hutních produktů. V případě hutních společností, nelze příliš provádět operativní zásahy do výroby a vyráběný sortiment je určen často na několik měsíců dopředu.

55 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV ISSN Ekonomika, organizace, řízení Economy, Organization, Management Obr. 1 Aproximační přímka při předpovědi spotřeby Fig. 1 Approximate straight line at prediction of consumption 4. Základní metody klasifikace zásob Mezi základní metody klasifikace zásob patří Paretova analýza a analýza variability. Princip obou metod spočívá v klasifikaci sledovaných jevů do tří nebo více skupin, přičemţ kaţdé ze skupin by měla být věnována různá pozornost. Paretova analýza bývá také někdy v logistice označována jako metoda ABC, podle počtu skupin do kterých se poloţky klasifikují. Její princip vychází z předpokladu, ţe přibliţně 80% důsledků je vyvoláno pouze 20% všech moţných příčin. Jako příklad lze uvést: většina nejakostních výrobků je produkována na omezeném mnoţství výrobních operací. Analýza ABC je univerzálním nástrojem k řešení logistických problémů. V logistické praxi patří mezi oblíbené a často vyuţívané metody. Časově i výpočetně je velmi nenáročná a její výsledky jsou jednoznačné a transparentní. Postup při vypracování ABC analýzy: 1. Přesné zjištění hodnoty všech poloţek zásob a jejich celkové sumy. 2. Stanovení procentuálního podílu kaţdé poloţky z celku. 3. Seřazení poloţek podle procentuálního obsahu. 4. Určení kumulativních součtů. 5. Klasifikace poloţek do skupin A,B,C nebo dalších. Skupina A by měla obsahovat poloţky podílející se na celkové spotřebě přibliţně 80%, skupina B - 15% a C 5%. Největší pozornost by měla být přirozeně věnována poloţkám ve skupině A, které tvoří z celkového objemu skladu největší podíl. Analýza variability bývá také často označována jako analýza XYZ. Na rozdíl od analýzy ABC hodnotí tato metoda pravidelnost spotřeby. Je logické, ţe jiný přístup bude volen pro materiály jejichţ spotřeba je pravidelná a odlišný pro zásoby, které jsou vyuţívány sporadicky. Poloţky jsou opět klasifikovány do tří nebo více skupin. Ve skupině X jsou poloţky s vysoce pravidelnou spotřebou, které nemají výrazné výkyvy ve spotřebě. Skupina Y obsahuje poloţky, které vykazují silné sezónní výkyvy, či trendy. Skupina Z obsahuje poloţky jejichţ spotřeba je maximálně nepravidelná a moţnosti předpovědi spotřeby jsou omezené. Poloţky jsou do skupin X,Y,Z zařazovány dle hodnoty variačního koeficientu (vzorec č.1): X Variační koeficient do 50 %; Y Variační koeficient %; Z Variační koeficient nad 90 %. Variační koeficient ve své podstatě určuje samotnou nesourodost statistického souboru. Větší rozptýlenost a odlehlost jednotlivých hodnot od míry střední polohy bude znamenat vyšší stupeň variability spotřeby (obr.2). Variační koeficient se vypočítá jako podíl směrodatné odchylky a prostého aritmetického průměru, tento podíl se poté násobí konstantou sto (výsledek v procentech). V Sx x 100 x (1) Postup při vypracování analýzy XYZ: 1. Vypracování záznamu o spotřebě zásob za určité období. 2. Výpočet průměru prostý aritmetický. 3. Výpočet směrodatné odchylky. 4. Výpočet variačního koeficientu. 5. Klasifikace poloţek do jednotlivých skupin. 53

56 Ekonomika, organizace, řízení Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Economy, Organization, Management ISSN Obr. 2 Hodnocení variability spotřeby Fig. 2 Variability evaluation of consumption V oblasti řízení zásob v průmyslových podnicích často dochází k tomu, ţe se obě metody (Paretova analýza a analýza variability) pouţívají současně. Poloţky jsou analyzovány dle jejich objemu i variability spotřeby a jsou klasifikovány do komplexních skupin: AX, BY, CZ. pozornost. Další významnou skupinu zásob tvoří poloţky ve skupině B. Jedná se o poloţky č. 3, 9, 5. Tyto zásoby tvoří z celkového objemu 23,9 %. Opět se také jedná o poloţky, které jsou velikostně srovnatelné (9,1 %, 7,5 %, 7,3%). Skupina zásob C je pak nejméně významná. Tvoří ji pět poloţek, které z celkového ročního objemu zásob tvoří pouze 12,9 %. Jedná se o poloţky, které nejsou z hlediska dlouhodobého řízení zásob klíčové. Pokud porovnáme počet poloţek v jednotlivých skupinách a jejich objemový podíl zjistíme následující fakta: Skupina A 2 poloţky (20%) tvoří z celkového objemu 63,2%, Skupina B 3 poloţky (30%) tvoří z celkového objemu 23,9 %, C 5 poloţek (50%) tvoří z celkového objemu 12,9%. Princip Paretovy analýzy byl tedy dodrţen. Tab. 2 Klasifikace zásob do skupin A,B,C Tab. 2 Classification of inventory into groups A, B, C 5. Analýza objemové struktury a variability zásob Příklad aplikace analýzy objemové struktury zásob lze demonstrovat na jednoduchém příkladu. Pro zjednodušení budeme předpokládat, ţe výrobní podnik má pouze 10 poloţek zásob, které jsou pro výrobu nezbytné. Tyto poloţky jsou spolu s objemy roční spotřeby zobrazeny v rámci Tab. 1. Tab. 1 Vybrané skladové poloţky a jejich roční spotřeba Tab. 1 Selected inventory items and their annual consumption Celková hodnota zásob je tis. Kč. Pro kaţdou poloţku bylo současně určena její procentuální velikost z celkového objemu. Následně byly poloţky seřazeny dle procentuální velikosti a byly určeny kumulativní součty. Jak ukazuje Tab. 2 v klíčové skupině A jsou poloţky č. 2, 8. Pro klasifikaci poloţek do klíčové skupiny A je důleţité, aby se jednalo o objemově nejvýznamnější poloţky, ale také aby byly velikostně srovnatelné. Toto je v našem případě dodrţeno. Poloţky č.2, 8 tvoří z celkového objemu 63,2 procenta a jejich velikost je 32, 2 a 31 %. Jedná se o poloţky, kterým by měla být v rámci řízení zásob věnována největší 54 Druhou významnou metodou pro klasifikaci zásob je analýza variability. Tato metoda je výpočetně mírně sloţitější, proto její princip demonstrujeme na třech poloţkách zásob. U těchto zásob byla sledována spotřeba v rozmezí měsíců leden červen. V kaţdém měsíci je uvedená spotřeba zásob v Kč (Tab. 3). Pro všechny tři poloţky je určena hodnota variačního koeficientu, který je nutný pro klasifikaci do jednotlivých skupin. Pro stanovení variačního koeficientu byla určena hodnota aritmetického průměru a směrodatné odchylky za dané období. Výsledky ukazuje Tab. 3. Poloţka č. 1 patří dle analýzy variability do skupiny X, hodnota variačního koeficientu je 5,1 %. U této poloţky lze velmi dobře odhadnout její budoucí potřebu. Proto není nutné vytvářet vysokou pojistnou zásobu. Jestliţe se jedná o poloţku, která patří mezi objemově nejvýznamnější, můţe niţší hodnota pojistných zásob znamenat v hutním podniku úspory v milionech korun za rok. Poloţka č.2 patří do skupiny Y. Jedná se o kategorii zásob s příleţitostnými výkyvy a sezónními trendy. Nemoţnost přesné předpovědi spotřeby těchto poloţek, většinou znamená vyšší hodnotu pojistných zásob. Skladová poloţka č.3 patří do kategorie zásob s vysokou variabilitou skupina Z. U těchto zásob je moţnost předpovědi prakticky vyloučena. Jestliţe se navíc jedná o důleţitou komoditu, nebo nepostradatelný náhradní díl, je nutné vytvořit adekvátní skladovou zásobu. Důleţitým faktorem je také to, jaká je potencionální dodací lhůta. U surovin s nepravidelnou a silně kolísající spotřebou, které mají

57 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV ISSN současně dlouhé dodací lhůty, nelze aplikovat standardní metody pro řízení zásob. Tab. 3 Analýza variability Tab. 3 Variability analysis Ekonomika, organizace, řízení Economy, Organization, Management jejichţ dlouhodobé skladování můţe znamenat významné umrtvení finančních prostředků. Vţdy je však nutné porovnávat potenciální náklady na skladování a moţná rizika plynoucí z nedostatku zásob. Poděkování Práce vznikla za podpory specifického univerzitního výzkumu Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy České republiky č. SP 2011/85. Literatura [1] Majerčák, Š.; Majerčáková, A. Vysokopecná vsádzka. Bratislava: Alfa, [2] Honza, O.; Kret, J. Kvalita železorudných surovin. Ostrava: Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava, [3] Kaloč, M.; Broţ, L.; Kret, J. Hutnictví železa I. Ostrava: Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava, [4] Tomek, J.; Hofman, J. Moderní řízení nákupu podniku. Praha: Management Press, [5] Ţídek, M.; Dědek, V.; Sommer, B. Tváření oceli. Praha: SNTL, [6] Bazala, J. Logistika v praxi. Praha: Verlag Dashöfer, Závěr Metody pro klasifikaci zásob mohou zásadním způsobem ovlivnit redukci nákladů hutních firem. Sledování skladových zásob, dle jejich objemu, ale také charakteru spotřeby v daném časovém úseku, můţe přinést důleţité informace pro plánování nákupu a řízení skladového hospodářství. V procesech hutní výroby je moţné tyto metody vyuţít nejen v oblasti výrobních zásob, ale také pro sledování a plánování potřeby náhradních dílů, které tvoří velkou část skladových zásob. Velmi často se jedná o vysoce nákladné součásti, [7] Tomek, J.; Hofman, J. Moderní řízení nákupu podniku. Praha: Management press, [8] Košturiak, J.; Frolík, Z. Štíhlý a inovativní podnik. Praha: Alfa Publishing, [9] Takeda, H. Low Cost Intelligent Automation. Verlag Moderne Industrie Landsberg, [10] Lenort, R.; Besta, P. Analysis and evaluation of sorting and processing logistics of used products from the consumers. Logistyka, 2009, No. 5, p Recenze: Ing. Břetislav Meca doc. Ing. Stanislav Ptáček, CSc. Nové elektroocelárny v USA New melt shop for Finkl. Forging November/December 2012, s. 6. Carpenter to add remelting, forging at new plant in Alabama. Forging November/December 2012, s. 8. Firma A. Finkl & Sons, která má v Chicagu závod na výrobu a kování ušlechtilých ocelí, především nástrojových, uvedla v r do provozu novou ocelárnu. Tato ocelárna nahrazuje starou ocelárnu, která pracovala 100 let a která musela být zrušena, poněvadž bránila rozvoji města. Nová ocelárna byla otevřena v oblasti, kde pracovala huť U.S. Steel s South Works, která však byla uzavřena již v r Hlavním výrobním zařízením v nové ocelárně je elektrická oblouková pec o kapacitě 90 t, kterou dodala německá firma SMS Siemag. Pec je označovaná jako X-melt, což znamená, že má optimalizovanou spotřebu elektrického proudu. Firma Carpenter Technology Corp. Připravuje výstavbu nového závodu v městě Athens v Albamě. Závod bude vybudován na ploše 3,8 ha. Bude zahrnovat ocelárnu, kovárnu, obrobnu a zkušebnu. Doba výstavby je plánována na 30 měsíců, investiční náklady budou činit 500 mil. USD. Firma je zaměřena na výrobu nerezavějící ocelí, slitin a dalších materiálů. V budovaném závodě se bude vyrábět t součástek především pro letectví a energetiku. 55 L J

58 Ekonomika, organizace, řízení Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Economy, Organization, Management ISSN Stanovení limitních hodnot nákupních cen ocelárenské a válcovenské vsázky pro předpokládanou technologickou substituci Determination of Limit Values of the Purchase Prices of Steelmaking and Rolling Mill Charge for Supposed Technological Substitution Ing. Kamila Janovská, Ph.D., Ing. Petr Besta, Ph.D., Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava, Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství, Ing. Bc. Lukáš Hula, VÍTKOVICE IT SOLUTIONS a.s., Ostrava Celosvětová ekonomická krize zásadním způsobem ovlivnila výrobu železa a oceli. Dramatický nárůst cen všech energetických zdrojů znamenal zásadní zásah do nákladových složek výrobních procesů. Vysokopecní pochod klade velké požadavky jak na vstupní suroviny, regulaci průběhu procesu, ale také na množství využité lidské kapacity pro zajištění efektivního průběhu. Neustálý nárůst cen všech vstupních surovin nutí hutní podniky ke zvyšování efektivity celého procesu. Jednou z možností jak hledat optimální strukturu nákladů je využití exaktních metod v rozhodování. Tento přístup k řízení byl dříve neprávem opomíjen, ale trendy v oblasti neustálého snižování nákladů budou přispívat k většímu využití těchto nástrojů. Článek a jeho výstupy naznačují, že na základě znalosti koeficientů komplexní spotřeby, hodnot nákupních cen ocelárenské a válcovenské vsázky a údajů z podnikové evidence lze pomocí jednoduchých matematických úvah a propočtů dospět ke stanovení limitních hodnot nákupních cen ocelárenské a válcovenské vsázky pro předpokládanou technologickou substituci. Management at operational and strategic level requires decisions of various nature and type. There are many attitudes towards decision-making; the selection of a specific approach depends on the abilities of the manager, the nature of the problem and the time available to the manager. The article and its conclusions suggest that the utilization of economic and mathematical methods in entrepreneurial practice is entirely justified and it makes it possible to accelerate, refine and improve the decision-making processes of managers and executives of companies. The article suggests the possibility of using structural analysis and structural models as an important tool of for effective management of metallurgical production. Without the detailed knowledge of the linkages between the elements of each process in the company, without the knowledge of the costs, it means the costs of individual processes, as well as the total costs of the final products, no steel company will be able to define and implement right decisions to ensure its business growth, sufficient income and cash flow for its operation. The Department of Economics and the management at the Faculty of Metallurgy and Materials Engineering of the VŠB Technical University in Ostrava, is within its research activities currently devoted to projects with the implementation of the structural analysis and structural models as an important tool of an effective impact on metallurgical production. As an example application of structural analysis it is possible to mention a theme, which deals with the determination limit of the purchase price of steelmaking and rolling mill charge for the planned technological substitution. The article and its conclusions suggest that the utilization of economic and mathematical methods in entrepreneurial practice is entirely justified, and it makes it possible to speed up, refine and improve the decision-making processes of managers and executives of companies. 1. Úvod V roce 2010 cena surového železa zapříčinila rozpor mezi dvěmi významnými tuzemskými hutními podniky společností EVRAZ VÍTKOVICE STEEL, a.s. a společností ArcelorMittal Ostrava a.s. Kvůli sporům o ceny surového železa potřebného pro provoz ocelárny byla strategicky důležitá součást továrny EVRAZ VÍTKOVICE STEEL, a.s. po čtyři měsíce odstavena z provozu. Od přestala společnost EVRAZ VÍTKOVICE STEEL, a.s. odebírat surové železo od společnosti ArcelorMittal Ostrava a.s. Společnost ArcelorMittal Ostrava a.s. požadovala další zvýšení ceny za dodávky surového železa, tak aby cena surového železa odpovídala cenám na trhu, ale společnost EVRAZ VÍTKOVICE STEEL a.s. považovala takto nasazenou cenu surového železa za předraženou. Po čtyřech měsících jednání obě společnosti dospěly ke kompromisu a uzavřely dohodu o dodávkách železa do konce roku 2011, přičemž cena dodávaného surového železa se bude nově počítat podle vzorce, jenž by měl odrážet hodnotu vstupních surovin. V průběhu jednání o ceně dodávek surového železa společnost EVRAZ VÍTKOVICE STEEL a.s. zvažovala mimo jiné (např. dovoz bram pro výrobu v Ostravě z Ruska) i výstavbu vlastní elektrické obloukové pece, která by dokázala vyrábět ocel ze studeného surového železa, různých forem šrotu, tak aby nemusela být závislá na dodávkách surového železa od společnosti ArcelorMittal Ostrava a.s. Také společnost ArcelorMittal, a.s. Ostrava se snažila postupně výpadek dodávek pro společnost EVRAZ VÍTKOVICE STEEL 56

59 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV ISSN a.s., který tvořil zhruba jednu čtvrtinu produkce jeho vysokých pecí, nahrazovat. Snažila se pro tu část produkce, která byla původně určena pro společnost EVRAZ VÍTKOVICE STEEL a.s., najít nové odběratele (lokální odběratele, ale také nová odbytiště např. na Balkáně a v Turecku). Výše uvedený spor, který vyústil až k omezení dodavatelsko odběratelských vztahů však nebyl jediným sporem mezi uvedenými společnostmi - spory o cenu surového železa se vedou již řadu let, v podstatě již od roku 2003, kdy společnost ArcelorMittal Ostrava a.s. několikrát výrazně zdražila koks Vysokým pecím Ostrava, což následně pocítily na nákupu surového železa i tehdejší ocelárny Vítkovice Steel (jejich majitelem byl do roku 2005 stát). Analýzy publikované Mezinárodním měnovým fondem, Evropskou komisí a OECD poskytují ucelený pohled na vývoj světové ekonomiky s prognózou na roky 2011 a Ekonomika, organizace, řízení Economy, Organization, Management 2012 a s doporučeními pro hospodářskou politiku. Výhled MMF na roky 2011 a 2012 očekává růst světového HDP o 4,5 %, zejména díky vysokému růstu v rozvíjejících se a rozvojových ekonomikách (růst o 6,5 % ročně). OECD očekává mírně nižší růst v roce 2011 (4,2 %) a mírně vyšší růst v roce 2012 (4,6 %) [1]. Naproti tomu oživení ve vyspělém světě by mělo být mírné (předpokládaný růst HDP o 2,5 %) se značnými rozdíly mezi jednotlivými zeměmi. Vezmeme-li v úvahu historický vztah mezi světovým růstem HDP a světovou poptávkou po oceli, dá se dle prognózy MMF očekávat vzrůst poptávky po oceli. Za předpokladu zvýšené poptávky po oceli budou hutní společnosti čelit problémům se zajištěním kvalitních zdrojů nerostných surovin, jejichž cena bude trhem tlačena nahoru [2]. V České Republice ceny rudy, uhlí a šrotu od počátku roku 2011 výrazně rostou. Tab. 1 Matice A Tab. 1 Matrix A Výrobek bramy ingoty bloky plechy 4,5 plechy 3,5 profily výpalky surové Fe bramy ingoty bloky plechy 4, plechy 3, profily výpalky surové Fe Například společnosti ArcelorMittal, a.s. se nárůstem ceny vstupů zvýšily výrobní náklady oproti loňskému prosinci o 3000 Kč na tunu. Firma se proto při snižování výrobních nákladů zaměřuje na efektivnost spotřeby surovin. V důsledku zdražení cen surovin musela zvýšit ceny svých výrobků. Také druhá největší tuzemská huť - Třinecké železárny zápolí s vysokými cenami surovin. "Nikdo proto nedovede odhadnout, jak se situace v ocelářství bude vyvíjet. Právě vysoké ceny surovin a rostoucí náklady nám mohou zhatit očekávaný dobrý hospodářský výsledek," podotkl generální ředitel Třineckých železáren Cienciala [4]. Také proto jsou Třinecké železárny nuceny zvedat ceny svých produktů. Vzhledem k výše uvedeným skutečnostem vznikla na katedře Ekonomiky a managementu v metalurgii v rámci vědecko-výzkumné činnosti práce, která si kladla za cíl využít metodiku strukturální analýzy k propočtu koeficientů přímé a komplexní spotřeby a doplnit tyto propočty o úvahu, která by vedla k modelu stanovení limitních hodnot nákupních cen ocelárenské a válcovenské vsázky pro předpokládanou technologickou substituci [3]. 2. Experimentální část Kvantitativní metody ekonomického rozhodování jako metodická základna tzv. operačního výzkumu představují významný soubor nástrojů pro řízení složitých ekonomických systémů jak na mikroekonomické úrovni, tak v makroekonomickém měřítku. Matematické modely řízených i řídících procesů umožňují prostřednictvím umělého experimentu získávání informací pro optimální respektive optimu se blížící manažerské rozhodování. Ke kvantitativním metodám ekonomického rozhodování se zpravidla řadí i metodika označována jak strukturální analýza analýza mezioborových výrobně spotřebních vztahů. Při sestavování strukturního modelu pro konkrétní podnik vzniká obvykle problém se získáním relevantních dat, zejména z oblasti kalkulací vlastních nákladů, které zpravidla jsou předmětem obchodního tajemství. V postupu uváděném v článku byly použity historické modelové údaje - tokový diagram hutní produkce zvolené společnosti za stanovené období, THN spotřeby surovin, materiálu a polotovarů. Pro výpočet koeficientů přímé a komplexní spotřeby je nutné znát hodnoty materiálových toků, které zobrazují vazby a toky mezi definovanými procesy, vstupní a výstupní vazby a toky na vnější i vnitřní prostředí v měrných jednotkách. Na základě znalosti těchto údajů 57

60 Ekonomika, organizace, řízení Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Economy, Organization, Management ISSN lze v první fázi sestavit matici A (tab. 1), která je maticí technických koeficientů. Technické koeficienty a ij jsou konstantní a vycházejí z přímé spotřeby. Obecně technické koeficienty a ij vyjadřují množství produkce i-tého oboru potřebné k výrobě jednotky produkce j tého oboru, i,j = 1,2.8 [4].. Tab. 2 Matice B = (E-A) -1 Tab. 2 Matrix B = (E-A) -1 Výrobek bramy ingoty bloky plechy 4,5 plechy 3,5 profily výpalky surové Fe bramy ingoty bloky plechy 4, plechy 3, profily výpalky surové Fe Dále pro výpočet koeficientů komplexní spotřeby je nutné odečíst matici A od matice E, přičemž matice E je jednotková. Matice B je maticí koeficientů komplexní spotřeby. Její prvky b ij jsou konstanty daného systému. Tato matice ve strukturální analýze je významným ukazatelem vzájemných vazeb mezi odvětvími. Obecně koeficienty komplexní spotřeby bij udávají celkové množství produkce i-tého oboru potřebné k výrobě jednotky produkce j-tého oboru určené ke konečné spotřebě odbytu. Nepřímá spotřeba je spotřeba zprostředkovaná, daná tím, že příslušný j-tý obor potřebuje k výrobě kromě příslušného i-tého oboru i produkci jiných oborů systému, které rovněž spotřebovávají produkci příslušného i-tého oboru, i,j = 1,2.8. Z koeficientů komplexní spotřeby vyplývá, že množství surového železa v bramě činí 0,747956, množství surového železa v plechu kvarto 3,5 činí 0, a množství bram v plechu kvarto 3,5 činí 1,15774 (vše v t/t). 3. Algoritmus stanovení limitních cen substitutů hutní vsázky Metodika strukturální analýzy byla využita k propočtu koeficientů přímé a koeficientů komplexní spotřeby a na jejich základě byl sestaven jednoduchý algoritmus výpočtu cen substituce. Pro potřeby výpočtu limitních hodnot nákupních cen ocelárenské a válcovenské vsázky pro předpokládanou technologickou substituci bylo použito značení: Cena surového železa Kč/t aktuální Cena sur. železa Kč/t nová, zvýšená Cena vlastní bramy Kč/t Cena nakupované bramy Kč/t Xa Xz Bv Bn Pro rozdíl mezi cenami vlastní a nakupované bramy platí: Bn Bv 58 Pro rozdíl mezi cenami vlastní a nakupované bramy v 1t plechu platí:1,15774 (Bn Bv) Tento rozdíl se může promítnout do zvýšení ceny Fe: 0, Xz = 0, Xa + (Bn Bv) 1,15774 Po úpravě dostaneme vztah pro maximální akceptovatelnou zvýšenou cenu železa: Xz = Xa + 1,33696 (Bn Bv) Výsledkem výše uvedených propočtů jsou relativně jednoduché matematické vztahy, do kterých lze doplnit údaje nákupní a případně prodejní ceny ocelárenské a válcovenské vsázky (aktuální i očekávané) a údaje z podnikové evidence (systém podnikových kalkulací) a dospět tak ke stanovení limitních hodnot nákupních cen ocelárenské a válcovenské vsázky pro předpokládanou technologickou substituci a získat tak cennou informaci, při jakých cenových relacích je uvažovaná substituce ještě efektivní. Pro účely této publikace je uvedený příklad z pochopitelných důvodů velmi zjednodušený a tvoří pouze základ pro variantní úvahy o možné náhradě vsázkových vstupů, neboť například zcela abstrahuje od působení fixních nákladů při omezeném provozu ocelárny, od ztráty dodavatelské flexibility vůči zákazníkům. Využívání ekonomicko-matematických metod v podnikatelské praxi je zcela opodstatněné a dává možnost urychlit, zpřesnit a zkvalitnit rozhodovací procesy manažerů a vedoucích pracovníků firem, ale je třeba si uvědomit, že přehnaná aplikace matematiky má tendenci paradoxně zamlžovat realitu. Jak píše sám nositel Nobelovy ceny za ekonomii W. Leontief, Nekritický entusiasmus matematického formulování má často tendenci zakrývat klíčové obsahové nuance argumentace, která probíhá za fasádou algebraické symboliky a jistoty. V žádné, jiné oblasti empirického výzkumu (jako v ekonomii) nebyl použit tak masivní a sofistikovaný matematický aparát s tak irelevantními

61 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV ISSN výsledky. Většina z nich (matematických modelů) je jen bezmyšlenkovitě hromadně produkována bez jakékoli praktické aplikace. [5] Jak také uvádí český ekonom a hlavní makroekonomický stratég ČSOB Sedláček: matematika je neuvěřitelně mocný nástroj, ale je třeba si uvědomit, že z matematického aparátu nemůže nikdy vyjít více než to, co do něj bylo vloženo. A je-li matematika základním jazykem ekonomie, pak do ní ekonomové musí do vzorečků vložit nějaký vlastní ekonomický obsah, jinak se jejich nauka stává jen prázdným cvičením, kdy po matematickém abrakadabra vyjde z axiomatických předpokladů kýžený výsledek. [6] V každém případě platí, že strukturní modely představují kompromis mezi snahou o co nejvěrnější a nejúplnější zobrazení ekonomické reality a požadavkem dostupnosti adekvátních vstupních údajů a parametrů pro naplnění modelu. Při aplikaci každého strukturního modelu je nutno mít na zřeteli omezení a zjednodušení, z nichž vychází a výsledky modelem získané interpretovat s ohledem na ně. 4. Závěr Závěrem lze říci, že pro efektivní řízení hutní výroby je zcela zásadní detailní znalost ekonomické náročnosti jednotlivých podnikových procesů, schopnost prognózovat vývoj nákladů, s návazností na rozhodování podniku v oblasti substituce vstupních materiálů a nejen v této oblasti. Metody strukturální analýzy mají v těchto úvahách nezastupitelné postavení. Tvorba strukturního modelu vyžaduje dokonalou znalost jednotlivých toků surovin, výrobků, materiálu, energie atd. uvnitř systému, ale i návaznosti na okolí, a to na všech úrovních řízení. Strukturní model je však jenom snahou o co nejvěrnější a nejpřesnější popsání daného reálného systému. To, jak přesně model Ekonomika, organizace, řízení Economy, Organization, Management vystihuje realitu, je dáno dostupnými daty vstupů a dalších parametrů naplňujících model. Článek a jeho výstupy naznačují, že na základě znalosti koeficientů komplexní spotřeby, hodnot nákupních cen ocelárenské a válcovenské vsázky (aktuálních i očekávaných) a údajů z podnikové evidence (systém podnikových kalkulací) lze pomocí jednoduchých matematických úvah a propočtů dospět ke stanovení limitních hodnot nákupních cen ocelárenské a válcovenské vsázky pro předpokládanou technologickou substituci. Poděkování Práce vznikla za podpory specifického univerzitního výzkumu Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy České republiky č. SP 2011/27. Literatura [1] OECD Economic Outlook. OECD Publishing. č. 1/2011, s. 12. [2] JANOVSKÁ, K., VOZŇÁKOVÁ, I., VILAMOVÁ, Š. Analysis of the energy demand on metal production using the structural analysis methods, In Proceedings of the 20th International Metallurgical & Materials Conference METAL CD-ROM. ISBN [3] DULANSKÁ, Z. Model stanovení limitních cen substituce hutní vsázky s využitím metod strukturální analýzy. Ostrava, Diplomová práce. Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava. [4] Tuzemským hutím se od počátku roku daří, ArcelorMittal Ostrava nezvládá uspokojit poptávku, dostupná z /detail.html> [on line] [citováno ] [5] LEONTIEF, W. Input output Economics. Oxford University Press, [6] SEDLÁČEK, I. Ekonomie dobra a zla: Po stopách lidského tázání od Gilgameše po finanční krizi, Praha: Nakladatelství 65. pole, Recenze: Ing. Břetislav Meca doc. RNDr. Pavol Palfy, PhD. NWR snižuje těžbu i cenu uhlí MS deník, s. 13, ČTK Společnost NWR těží méně. Vloni vytěžila 11,2 mil. t uhlí, což byl pokles zhruba o 2 %. Letos očekává další snížení na 10,8 až 11 mil. t. Plán prodeje počítá s propadem o 1 až 3 % proti loňskému prodeji 10,6 mil. t. V letošním 1. čtvrtletí firma snižuje průměrnou cenu koksovatelného uhlí na 142 /t, což je podle ní v souladu s vývojem na globálních trzích. red 59

62 Zprávy HŽ, a.s. Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV hutní výroba v ČR a SR Porovnání měsíčních a postupných hutních výrob roku 2011 s rokem 2010 KOKS Výroba *) Výroba Index Výroba Index Výroba Index listopad prosinec leden-prosinec listopad prosinec leden-prosin.(předběž.) / / /10 tis.t tis.t % tis.t % tis.t % CELKEM 278,96 292, ,25 258,37 107,97 269,45 108, ,64 107,33 z toho (HŽ) ČR 144,47 153, ,66 126,17 114,50 127,12 120, ,94 117,68 (HŽ) SR 134,50 139, ,59 132,20 101,74 142,33 97, ,70 97,70 AGLOMERÁT CELKEM 644,22 684, ,20 587,62 109,63 598,61 114, ,73 113,10 z toho ČR 412,02 454, ,82 341,52 120,65 373,01 121, ,63 111,24 SR 232,20 229, ,39 246,10 94,35 225,60 101, ,10 116,66 SUROVÉ ŽELEZO CELKEM 599,60 578, ,35 551,24 108,77 660,17 87, ,71 98,00 z toho ČR 340,48 347, ,94 290,82 117,08 345,36 100, ,87 103,76 SR 259,12 230, ,41 260,43 99,50 314,82 73, ,84 91,71 SUROVÁ OCEL CELKEM 795,94 743, ,39 704,66 112,95 836,42 88, ,32 100,67 z toho ČR 461,69 459, ,66 369,36 125,00 447,92 102, ,60 107,78 SR 334,25 284, ,73 335,31 99,68 388,50 73, ,72 92,62 KONTISLITKY CELKEM 754,00 709, ,01 661,41 114,00 797,29 89, ,09 100,40 z toho ČR 420,80 426, ,87 327,11 128,64 409,78 104, ,38 108,06 SR 333,20 283, ,13 334,31 99,67 387,50 73, ,72 92,59 BLOKOVNY CELKEM 49,18 45,27 587,34 28,93 169,97 51,75 87,47 586,70 100,11 z toho ČR 49,18 45,27 587,34 28,93 169,97 51,75 87,47 586,70 100,11 SR 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 VÁLCOVANÝ MATERIÁL CELKEM 689,75 604, ,93 687,42 100,34 696,19 86, ,43 94,84 z toho ČR 407,75 349, ,85 389,13 104,79 358,10 97, ,56 99,43 SR 282,00 254, ,08 298,29 94,54 338,09 75, ,87 89,19 TRUBKY CELKEM 63,05 41,18 764,06 63,69 99,01 46,84 87,91 732,89 104,25 z toho (HŽ) ČR 41,11 30,02 524,89 44,12 93,17 36,33 82,62 503,85 104,18 (HŽ) SR 21,94 11,16 239,17 19,56 112,16 10,51 106,17 229,04 104,42 TAŽENÁ, LOUPANÁ, BROUŠENÁ OCEL CELKEM= (HŽ)ČR 10,10 8,00 145,31 12,57 80,35 8,06 99,23 130,75 111,13 STUDENÁ PÁSKA KLASICKÁ CELKEM= (HŽ)ČR 2,50 1,96 33,85 2,83 88,54 2,36 82,95 28,88 117,21 POZNÁMKA: *) Za poslední měsíc jsou údaje předběžné Zpracoval: Hutnictví železa, a.s. - ing. Vala 60

63 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Zprávy HŽ, a.s. Meziroční porovnání měsíčních a postupných hutních výrob roku 2011 a 2012, vč. upřesnění r KOKS Výroba *) Výroba Index Výroba Index Výroba Index prosinec leden leden-prosinec prosinec leden leden-prosinec / / /10 tis.t (upřesněn) tis.t % tis.t % tis.t % CELKEM 292,95 292, ,25 269,45 108,72 278,62 105, ,64 107,33 z toho (HŽ) ČR 153,71 157, ,66 127,12 120,92 136,52 115, ,94 117,68 (HŽ) SR 139,24 135, ,59 142,33 97,83 142,10 95, ,70 97,70 AGLOMERÁT CELKEM 684,27 689, ,20 598,61 114,31 627,27 109, ,73 113,10 z toho ČR 454,57 449, ,82 373,01 121,86 396,87 113, ,63 111,24 SR 229,70 239, ,39 225,60 101,82 230,40 103, ,10 116,66 SUROVÉ ŽELEZO CELKEM 578,47 608, ,35 660,17 87,62 693,76 87, ,71 98,00 z toho ČR 347,87 350, ,94 345,36 100,73 368,16 95, ,87 103,76 SR 230,60 258, ,41 314,82 73,25 325,60 79, ,84 91,71 SUROVÁ OCEL CELKEM 738,19 786, ,42 836,42 88,26 920,35 85, ,32 100,62 z toho ČR 459,12 457, ,19 447,92 102,50 495,77 92, ,60 107,79 SR 279,07 329, ,23 388,50 71,83 424,58 77, ,72 92,50 KONTISLITKY CELKEM 704,48 748, ,50 797,29 88,36 872,03 85, ,09 100,34 z toho ČR 426,46 419, ,87 409,78 104,07 448,50 93, ,38 108,06 SR 278,02 328, ,63 387,50 71,75 423,53 77, ,72 92,47 BLOKOVNY CELKEM 45,27 49,69 587,34 51,75 87,47 54,21 91,67 586,70 100,11 z toho ČR 45,27 49,69 587,34 51,75 87,47 54,21 91,67 586,70 100,11 SR 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 VÁLCOVANÝ MATERIÁL CELKEM 615,43 741, ,94 696,19 88,40 851,77 87, ,43 95,27 z toho ČR 360,72 445, ,87 358,10 100,73 480,19 92, ,56 100,22 SR 254,71 296, ,08 338,09 75,34 371,58 79, ,87 89,19 TRUBKY CELKEM 41,17 65,50 832,57 46,84 87,89 66,13 99,04 808,21 103,01 z toho ČR 30,02 44,43 593,40 36,33 82,61 44,19 100,55 579,17 102,46 SR 11,15 21,06 239,17 10,51 106,15 21,94 96,00 229,04 104,42 TAŽENÁ, LOUPANÁ, BROUŠENÁ OCEL CELKEM= (HŽ)ČR 8,33 15,86 145,64 8,06 103,36 13,75 115,31 130,75 111,39 STUDENÁ PÁSKA KLASICKÁ CELKEM= (HŽ)ČR 1,96 2,67 76,35 2,36 82,86 2,96 90,14 63,88 119,52 POZNÁMKA: *) Za poslední měsíc jsou údaje předběžné Zpracoval: Hutnictví železa, a.s. - ing. Vala 61

64 Zprávy z podniků, institucí a řešitelských pracovišť Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV z hospodářské činnosti podniků MATERIÁLOVÝ A METALURGICKÝ VÝZKUM s.r.o výročí jeho založení MATERIAL & METALLURGICAL RESEARCH L.t.d. - the 65 th Anniversary of the Company Establishing Ing. Jaroslav Pindor, Ph.D., prof. Ing. Karel Matocha, CSc., Ing. Tomáš Teindl, MATERIÁLOVÝ A METALURGICKÝ VÝZKUM s.r.o., Ostrava 1. Pohled do minulosti Historie vzniku této společnosti sahá do roku 1946, kdy v rámci podniku Vítkovické ţelezárny byly vyhláškou ředitele podniku ze dne zaloţeny Výzkumné a zkušební ústavy. Zakladatelskou listinou ze dne zaloţila společnost VÍTKOVICE a.s. jako jediný zakladatel, společnost VÍTKOVICE-Výzkum a vývoj, spol. s r.o. Dne se nová společnost zápisem do obchodního rejstříku stala majitelem 99% podílu TŘINECKÉ ŢELEZÁRNY a.s. Původní název neodráţel současnou pozici a strategii společnosti, a tak rozhodnutím Valné hromady společnosti byl dnem název společnosti změněn na MATERIÁLOVÝ A METALURGICKÝ VÝZKUM s.r.o. (dále jen společnost MMV). V současné době jsou 89% vlastníkem společnosti TŘINECKÉ ŢELEZÁRNY a.s., 10% vlastníkem VŠB-TU Ostrava a 1% vlastníkem VÍTKOVICE a.s. MATERIÁLOVÝ A METALURGICKÝ VÝZKUM s.r.o. má statut VÝZKUMNÉ ORGANIZACE, tzn., ţe splňuje podmínky stanovené platnou českou legislativou a Rámcem Společenství pro státní podporu výzkumu, vývoje a inovací ( 2006/C 323/01). výzkum v oblasti materiálového inţenýrství, výzkum pokrokových tvářecích technologií a řízených procesů tváření s vyuţitím univerzálního plastometru SETARAM, hodnocení konvenčních a nekonvenčních materiálových vlastností v akreditované laboratoři únavových a křehkolomových vlastností, ověřování creepových charakteristik materiálů, chemické analýzy a měření emisí v akreditované chemické laboratoři, strukturní a fázové analýzy kovových materiálů, analýzu příčin porušování kovových materiálů, výrobu zkušebních zařízení a příslušenství pro penetrační testy, speciální technická měření pro hutní provozy, výrobu ingotové oceli do hmotnosti 1700 kg, výrobu odlitků z šedé, legované a speciální litiny do hmotnosti 700 kg. 2. Současné zaměření společnosti Základním posláním a strategickým záměrem společnosti je zabezpečování technických a technologických inovací a poskytování sluţeb v oblasti materiálového inţenýrství a metalurgie pro zvyšování konkurenceschopnosti českého hutnictví, těţkého strojírenství a energetiky. Společnost MMV je jedním z posledních výzkumných pracovišť v ČR a vedle VŠB TU Ostrava jediným pracovištěm v Moravskoslezském kraji, provádějícím experimentální a komplexní materiálový výzkum v oblasti metalurgie a materiálového inţenýrství. Specializuje se především na výzkum výroby a tváření ocelí, 62 Experimentální a výrobní kapacity společnosti jsou soustředěny v akreditovaných a neakreditovaných laboratořích a v poloprovozní hale. Jejich součástí je obrobna mechanických zkoušek, která zajišťuje výrobu zkušebních těles a vzorků pro laboratoře a výrobu přípravků a prototypů pro jednotlivé výzkumné útvary. Součástí obrobny vzorků je pracoviště pro mechanické dělení materiálu. Největší z 5 pil umoţňuje řezání ocelových bloků o průřezových rozměrech 800x640 mm. Široká škála zkušebních činností a sluţeb je realizována v úseku Laboratoře, který je tvořen : laboratoří únavových a křehkolomových vlastností, akreditovanou laboratoří číslo 1300, chemickou laboratoří, akreditovanou laboratoří č ,

65 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Zprávy z podniků, institucí a řešitelských pracovišť laboratoří tepelného zpracování. Laboratoř únavových a křehkolomových vlastností má akreditovány postupy pro hodnocení jak základních mechanických vlastností (tahové zkoušky, zkoušky vrubové houţevnatosti, měření tvrdosti), tak pro hodnocení nekonvenčních mechanických vlastností (únavové vlastnosti materiálů, hodnocení odolnosti vůči křehkému porušení pomocí parametrů lomové mechaniky, resp. nekonvenčními zkouškami pro stanovení odolnosti vůči křehkému porušení DWT, DWTT zkoušky), které jsou stále častěji součástí technických podmínek obchodních případů. Laboratoř je vybavena elektrohydraulickými zkušebními zařízeními fy MTS o kapacitě 500 kn a 100 kn. Součástí těchto zkušebních zařízení je teplotní komora a třípásmová odporová pec, umoţňující provádění zkoušek v teplotním intervalu -196 C aţ +800 C a řada snímačů, které umoţňují stanovování speciálních mechanických charakteristik aţ do teploty 800 C. Elektrohydraulické zkušební zařízení INOVA 40 kn je opatřeno statickým autoklávem o objemu 11 litrů, který je vyuţíván pro hodnocení materiálových vlastností ocelí vystavených působení vodního prostředí o vysoké teplotě a vysokém tlaku. Chemická laboratoř má akreditovány postupy pro chemické analýzy kovových a oxidických materiálů na bázi ţeleza a jeho slitin, analýzy plynných, kapalných a pevných odpadů včetně jejich výluhů a hodnocení korozní odolnosti materiálu zkouškami HIC a SCC v sirovodíku, postupy pro měření emisí tuhých a plynných znečišťujících látek, postupy pro odběr vzorků pro stanovení těţkých kovů a perzistentních látek v emisích. Pro zkoušky korozní odolnosti materiálu v sirovodíku je k dispozici samostatná zkušební laboratoř, která je vybavena bezpečnostním zařízením, signalizujícím v případě havárie překročení povolených koncentrací sirovodíku.v rámci výzkumných a obchodních aktivit se provádějí analýzy speciálních typů ocelí a slitin včetně vývoje nových analytických metod a vývoj technologií zpracování odpadů a analýzy odpadů. V souvislosti s projektem Regionální materiálově technologické výzkumné centrum (dále jen RMTVC) jsou pořizovány pro obě laboratoře nové investice a zkušební zařízení, které umoţní jejich další rozvoj. Součástí útvaru Laboratoře je rovněţ laboratoř tepelného zpracování, která je vybavena 11 laboratorními pecemi řízenými z jednoho počítače, které umoţňují dlouhodobé laboratorní tepelné zpracování s moţností kalení do vody a oleje. Mezi neakreditované laboratoře, které jsou součástí výzkumných úseků, patří: 1. Metalografická laboratoř vybavená dvěma digitálními metalografickými mikroskopy a laboratoř strukturní a fázové analýzy vybavená mikrosondou JCXA vybavenou Adanced Micro 3WD System, rastrovacím elektronovým mikroskopem JSM 5510 a transmisním elektronovým mikroskopem fy JEOL. 2. Creepová laboratoř, která je jednou z největších laboratoří ve střední Evropě. 40 klasických pákových strojů a 1 hromadný stroj umoţňují současně zkoušet aţ 345 zkušebních těles. Vzhledem k probíhající a plánované obnově klasických energetických zdrojů v ČR lze předpokládat dlouhodobé kapacitní vyuţití této laboratoře. 3. Laboratoř plastometrického zkoušení na zařízení SETARAM, které bylo renovováno v roce 2006 v rámci řešení projektu MŠMT Výzkumná centra Výzkum a ověření nových netradičních postupů výroby kovových materiálů. Poloprovozní hala je vybavena indukční pecí o kapacitě 1700 kg, indukční pecí o kapacitě 350 kg a zařízením pro elektrostruskové přetavování elektrod o průměru 320 mm vybavené vozokomorovou pecí VKT 2400 fy LAC Rajhrad nezbytnou pro tepelné zpracování ESP slitků. V neposlední řadě je na poloprovozní hale umístěna vakuová a přetlaková indukční pec 1700 kg vybudovaná rovněţ v rámci řešení výše uvedeného projektu MŠMT Výzkum a ověření nových netradičních postupů výroby kovových materiálů. 3. Spolupráce s partnery Vědecko-výzkumná činnost je orientována především na průmyslové podniky Moravskoslezského kraje (EVRAZ VÍTKOVICE STEEL, a.s., TŘINECKÉ ŢELEZÁRNY, a.s., VÍTKOVICE, a.s.), ČEZ, a.s. a další externí zákazníky z celé ČR. Velmi významná je současná spolupráce s VŠB-TU Ostrava v rámci projektu Regionální materiálově technologické výzkumné centrum. Společnost MMV se zaměřuje kromě poskytování sluţeb na komerční bázi i na řešení výzkumných projektů veřejných soutěţí MPO, Technologické agentury a MŠMT. Z významných výzkumných a vědeckých pracovišť v ČR je moţno jmenovat VŠB- TU Ostrava, Výzkumný a zkušební ústav Plzeň s.r.o., ÚSTAV JADERNÉHO VÝZKUMU Řeţ, a.s., VÚHŢ, a.s. Neméně významnou součástí nové obchodní politiky společnosti MMV je mezinárodní spolupráce ve výzkumu a vývoji. Jsou navázány bilaterální spolupráce v Itálii (ISPESL Roma), Číně (East China University of Science and Technology, Shanghai), Holandsku (KEMA Arnhem), Indii (Indhira Gandhí Atomic Research Centre, Kalpakkam) a Španělsku (University of Cantabria). 4. Výhled do budoucna VŠB-TU Ostrava jako příjemce a společnost MMV jako partner řeší projekt RMTVC. Tento projekt je

66 Zprávy z podniků, institucí a řešitelských pracovišť řešen v Operačním programu Výzkum a vývoj pro inovace, prioritní osa 2 Regionální VaV centra. Projekt RMTVC má dvě fáze : řešení projektu v letech 2010 aţ 2013 a období 2014 aţ 2018 udrţitelnost projektu. Cílem projektu Regionálního materiálově technologického výzkumného centra je vybudovat laboratoře a týmy, které budou vyvíjet, připravovat, zkoumat a optimalizovat pokročilé materiály a technologie jejich přípravy pro aplikační sféru. Společnost MMV se podílí na řešení 3 výzkumných digramů projektu RMTVC : Výzkumný program č. 3 Řízení specifických vlastností intenzivně válcovaných a termomechanicky zpracovávaných materiálů vyuţitím jejich strukturního potenciálu. Výzkumný program č. 4 Nové zdroje pevnosti a houţevnatosti materiálů pro náročné technologické aplikace. Výzkumný program č. 6 Experimentální ověřování nových technologických postupů u kovových materiálů s vyššími kvalitativními parametry. Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV V rámci výzkumného programu č. 3 vznikla laboratoř intenzivních procesů tváření materiálů, laboratoř modelování a optimalizace technologií tváření. V rámci výzkumného programu č. 4 vznikla nově laboratoř povrchových analýz a koroze a významně se dovybavily akreditované laboratoře společnosti MMV o moderní přístrojovou techniku. V rámci výzkumné programu č. 6 vznikla laboratoř pro experimentální ověřování technologií výroby nových materiálů. Řešení projektu RMTVC umoţní společnosti MMV rozvíjet svou dosavadní výzkumně-vývojovou činnost, a to jak v oblasti základního výzkumu, tak i v oblasti aplikovaného (průmyslového) výzkumu a experimentálního vývoje. Toto umoţní větší zapojení společnosti MMV v aplikovaném - smluvním výzkumu s partnery z oblasti hutního, strojírenského, energetického a automobilového průmyslu. 5. Závěr Společnost MATERIÁLOVÝ A METALURGICKÝ VÝZKUM s.r.o. svou dosavadní činností prokázala, ţe patří mezi špičková výzkumně-vývojová pracoviště v oblasti materiálových a metalurgických věd v České republice a je schopna významným způsobem přispívat ke zvýšení konkurenceschopnosti průmyslových partnerů. Zařízení SPUTT Small punch creep testing machine vyvinuté ve společnosti MATERIÁLOVÝ A METALURGICKÝ VÝZKUM s.r.o. 64

67 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Historie hutnictví historie hutnictví Metalurgie tavení polymetalických Pb-Ag-Cu-Zn rud v okolí Havlíčkova Brodu od 13. do poloviny 17. století Metallurgy of Smelting of Complex Pb-Ag-Cu-Zn Ores in the Neighborhood of Havlíčkův Brod since the 13 th till the Middle of the 17 th Century prof. Ing. Karel Stránský, DrSc., ÚFM Akademie věd České republiky, Brno, Ing. Drahomíra Janová, prof. Ing. František Kavička, CSc., Ing. Lubomír Stránský, CSc., Ing. Bohumil Sekanina, CSc., Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inţenýrství Příspěvek pojednává o metalurgii tavení polymetalických Pb-Ag-Cu-Zn rud ve východním až jižním okolí Havlíčkova Brodu (do roku 1945 jmenovaného jako Německý Brod). S výjimkou krátkého pojednání o historii dolování se výsledky týkají především komplexních chemických analýz hutnických strusek ze čtyř hutnických center v sousedství Havlíčkova Brodu. Jsou to tato čtyři typická centra 1 osada Svatý Kříž, bývalý Grodlův mlýn potok Žabinec; 2 osada Simtany Simtanský potok; 3 jižně od Bartoušova lokalita jmenovaná Hrubú lesík; a 4 osada Stříbrné Hory (viz obr. 1). Z každé z těchto čtyř lokalit bylo analyzováno sedm až devět vzorků hutnických strusek. Celkem bylo podrobeno této analýze 32 vzorků. Následně byly podrobně porovnány dva soubory hutnických technologií. První soubor zahrnoval technologie popsané pomocí komplexních chemických analýz strusek ze čtyř lokalit 1 až 4 ze sousedství Havlíčkova Brodu (celkem 32 taveb) které proběhly v rozmezí od 13. do začátku 17. století. Druhý soubor zahrnoval popis technologií a komplexní chemická složení souborů pěti taveb které proběhly v polovině 20 století a byly popsány v citované literatuře. Výsledné srovnání těchto taveb je na obrázku demonstrováno průsečíkem přímek který značí podobné podmínky obou realizovaných skupin taveb. Z této komplexně pojaté studie plyne, že hutnické technologie taveb polymetalických Pb-Ag-Cu-Zn rud realizované v lokalitách 1 4 v sousedství Havlíčkova Brodu od 13. až do začátku 17. století měly některé společné charakteristické znaky jako hutnické technologie z poloviny 20. století podrobně popsané v citované literatuře. This article deals with the history of the metallurgy of smelting of complex Pb-Ag-Cu-Zn ores in east-south surroundings of Havlíčkův Brod (until 1945 it was known as Deutsch Brod). This article includes apart from brief mining history first of all detailed results of complex chemical analyses of metallurgical slags from four localities of metallurgical centers from the neighborhood of Havlíčkův Brod. These four centers were 1 settlement Svatý Kříž (Holy Rood), former centre Grodl mill stream Žabinec (Frog stream); 2 settlement Simtany Simtanský stream; 3 south of Bartoušov locality named Hrubu lesík (Hrubu grove); and 4 settlement Stříbrné Hory (Silver Mountains) (localities see Fig. 1). From each of these four localities seven to nine specimens of metallurgical slags were analyzed, altogether 32 specimens. Subsequently two groups of metallurgical technologies were compared. First was the technology described by means analysis of chemical slag from four localities 1 4 from the neighborhood Havlíčkův Brod. Second was the technology, which was described also by means of analysis of chemical slag but according to literature [4] from the first half of the 20 th century. This resulting comparison is shown by positions of points of intersection in Fig. 6. The points of intersection of the straight lines in Fig. 6 detect similar conditions of both technologies. It follows from this presented study that the metallurgical technology of smelting of Pb-Ag-Cu-Zn complex ores in the localities 1 4 in the neighborhood of Havllíčkův Brod had from 13 th till the early 17 th century some common characteristics as the smelting technology for metallurgical raw lead (plumbum) described in detail the literature [4] from the second half of the 20 th century. Úvod Těţební a metalurgické lokality v okolí dnešního Havlíčkova Brodu, spojené s dobýváním Pb-Ag-Cu-Zn rud a jejich následujícím metalurgickém zpracování tavením, náleţí k nejstarším na Českomoravské vysočině a jejich počátky se datuji do první poloviny století. Jsou spojeny s kolonizačním úsilím šlechtického rodu Lichtenburků, které následovalo nedlouho po otevření stříbrných dolů na Jihlavsku a které se tam rozvinulo přímo v reţii českých králů. Počátky dolování a zpracování stříbrných rud mezi Havlíčkovým Brodem a Přibyslaví (obr. 1), kde leţí téţ osada Simtany, se ztrácejí v hlubokém středověku.

68 Historie hutnictví Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Podobně je tomu téţ s osadou, jmenovanou Svatý Kříţ, která leţí vlevo od silnice z Jihlavy do Brodu. Kolem roku 1240 se ujal úřadu krajského hejtmana nad Čáslavským krajem po svém otci Jindřichovi ze Ţitavy, bývalém purkrabí budišínském, pan Smil z Lichtenburka sídlící na hradě Lichnici u Čáslavi. Ten se psal i se svými potomky z Lichtenburka. Jako dobrý hospodář obracel hlavní úsilí ke stříbronosným dolům v okolí Havlíčkova Brodu (tehdy ještě Brodu Smilova, a později Brodu Německého), Přibyslavi, Bělé a Šlapanova. Ke zvýšení výnosů z těchto dolů zval na svá území obyvatele z Německa, tehdejšího Švábska a zakládal pro ně nové osady. Totéţ činil král Přemysl Otakar II. u stříbronosných dolů kolem Jihlavy. Tak zde vznikl německý jazykový ostrov který se v okolí Havlíčkova Brodu a Jihlavy a mezi oběma městy udrţel aţ do odsunu německých obyvatel po druhé světové válce. Smil z Lichtenburka, jehoţ lze podle dochovaných zpráv pokládat za prvního významného podporovatele dolování a těţaře stříbronosných rud na Havlíčkobrodsku a Přibyslavsku, a jehoţ jméno se objevuje na listinách ještě 1. května v roce 1269 (o němţ se však píše jiţ v září následujícího roku (1270) jako o zemřelém) byl pohřben v konventním kostele kláštera ţďárského, v kněţišti na jeho evangelijní straně. Simtany (původně Siebentanen) a prostor západně od dnešní osady Sv. Kříţ, s původním kostelem sv. Markéty, je moţno počítat k nejstarším místům kde byly těţeny a také hutnicky zpracovávány olovnato-stříbrné rudy. Následně se těţba rud rozšířila téţ do okolí Stříbrných Hor, západně od Brodu, kde těţené lokalitě dominoval kostel sv. Kateřiny a téţ jiţním směrem k dnešní osadě Utín (původně Uttendorf), kde podle tradice byl postaven kostel sv. Barbory, která je do současnosti patronkou horníků a hutníků. Místo kde kostel sv. Barbory původně stával, a podle pověsti se propadl do poddolovaných prostor, se doposud místně označuje jako Hajba (Heilige Barbara). Základní informace o začátcích, rozvoji těţby a hutnickém zpracování stříbrných rud zpracoval začátkem 20. století F. Půţa [1] a podrobné informace soustředili ve svých pracích historikové a geologové v posledních letech dvacátého a počátkem 21. století badatelé P. Rous, K. Malý [2] aj. Výběr vzorků sekundárního hutnického odpadu k analýze Pozornost je v této práci soustředěna především na oblasti, které bylo moţno řadit k lokalitám relativně nejstarším, avšak téţ dříve opuštěným, a v protikladu k nim na oblasti časově později, tj.nověji otevřené, avšak po delší dobu těţené. Avšak zároveň na takové oblasti, kde zůstalo aţ do současnosti lokálně zachováno větší mnoţství sekundárního hutnického odpadu, tj. strusek. Z četných oblastí kde byly v okolí Havlíčkova Brodu soustředěny ve větším mnoţství hutnické strusky byly v závěru několikaletého terénního průzkumu hutnických lokalit vybrány jako vhodné Simtany a oblast severozápadně od osady Sv. Kříţ, v údolí potoka Ţabince, poblíţ bývalého Grodlova mlýna (obr. 1 1). Severně od Simtan byly sesbírány strusky z louky a z koryta Simtanského potoka, nacházející se nedaleko dosud patrných jiţ nehlubokých šachtic a jiţ ne zcela zřetelných dobývek (obr. 1 2). Obr. 1 Hutní revíry v okolí Havlíčkova Brodu. 1 Grodlův mlýn na potoce Ţabinci; 2 Simtany na Simtanském potoce; 3 Bartoušov, jiţně od vsi je místní lokalita zvaná Hrubů lesík; 4 Stříbrné Hory, lokalita Dolní Dvůr je vlevo od Borovského potoka. Fig. 1 Mining and metallurgical districts in the neighborhood of Havlíčkův Brod. 1 Grodl mill on the stream Ţabinec; 2 Simtany on Simtanský stream; 3 Bartoušov, locality named Hrubů lesík south from the village; 4 Stříbrné Hory (Silver Mountains), locality Dolni Dvůr is to the left of the Borovský stream. 66

69 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Historie hutnictví Jihozápadně od osady Sv. Kříţ byly sesbírány strusky zčásti z louky vpravo od koryta potoka Ţabince, a téţ v úseku doposud protékaného koryta potoka od splavu oddělujícího náhon na bývalý Grodlův mlýn aţ pod samotný mlýn (obr. 2). Obr. 2 Bývalý Grodlův mlýn v údolí potoka Ţabince severozápadně od osady Svatý Kříţ. (Foto K. Stránský) Fig. 2 Former Grodl mill in the valley of the stream Ţabinec northwest of the settlement Svatý Kříţ (Holy Rood). (Photo K. Stránský) Dále byly vybrány a sesbírány strusky z cesty vlevo od Borovského potoka (obr. 3) ve směru od Dolního Dvora aţ po silnici vedoucí ze Stříbrných Hor do Keřkova (obr. 1 4), coţ je oblast, kde stála aţ do švédských válek tavírna olovnato stříbrných rud a podle zpráv zde bylo soustředěno mnoţství strusek v množství několika chalup, které byly pouţity k vyrovnání terénu při stavbě silnice ze Stříbrných Hor do Keřkova. Obr. 4 Hornický kostel sv. Kateřiny postavený horníky a hutníky v 13. století. (Foto K. Stránský) Fig. 4 Miner s church of St. Catharine built by miners and metallurqists in the 13 th century. (Photo K. Stránský) Další soubor strusek byl sesbírán přímo z pole severně od nevelkého lesíka, místně jmenovaného jako Hrubů lesík, obsahujícího několik šachtic a dobývek, který se nachází asi jeden km jiţně od vesnice Bartoušov (obr. 1 3). Soubory strusek z těchto čtyř lokalit obsahovaly vţdy 7 aţ 9 typických vzorků hutnických strusek o velikosti větších vlašských ořechů. Soubor vzorků strusek od Stukhejlského mlýna, který lze zařadit téţ do mladšího údobí hutnického zpracování zdejších rud, jiţ nebyl k oběma porovnávaným souborům, který obsahoval celkem 32 vzorků, přiřazen. Porovnávací analýza souboru vzorků hutnických strusek Obr. 3 Borovský potok, pohled ze silnice Stříbrné Hory Keřkov.(Foto K. Stránský) Fig. 3 Borovský stream, view from the road between Stříbrné Hory (Silver Mountains) and Keřkov. (Photo K. Stránský) Hutnické strusky, které představují sekundární odpad po tavení surového olova jsou oxidické povahy a jako hlavní sloţky obsahují oxidy typu SiO 2, Al 2 O 3, FeO, CaO, menší podíly oxidů MnO, ZnO, Na 2 O, K 2 O a prvky P, S, Cu, Pb, As, Ag a j. vázané na různé minoritní fáze, nebo rozpuštěné v oxidech. Strusky se tvoří za vysokých teplot, v kapalném stavu a v závislosti na teplotě mívají heterogenní chemické sloţení. Současnými analytickými metodami jsou jednotlivé prvky určovány buď přímo ve vazbě na oxidy, nebo přímo jako prvky a obsah kyslíku ve strusce je často určován sumárně jako celkový. V daném případě byly všechny analyzované prvky, včetně kyslíku určovány samostatně jako jednotlivé prvky. Jiţně od této silnice stojí zdejší nejstarší původně hornický kostel sv. Kateřiny (obr. 4) počítaný k vesnici Stříbrné Hory. Odběr vzorků strusek z uvedených lokalit 1 aţ 4 probíhal v letech 1997 aţ K prvkovému rozboru strusek byla aplikována energiově disperzní rentgenová spektrální mikroanalýza na přístroji PHILIPS EDAX ve spojení s elektronovým rastrovacím mikroskopem od téţe firmy. Přibliţně polovina vzorků byla k analýza připravena jako metalografické výbrusy, druhá polovina vzorků byla rozdrcena na úlomky velikosti čočky a rozemleta v kulovém vibračním mlýnku na prášek o zrnitosti cca 1 aţ 20 m. Prášek byl nanesen na speciální karbonovou

70 obsah Pb ve strusce [hm.%] Historie hutnictví Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV pásku a chemická analýza proběhla v práškové formě. Výsledné chemické sloţení soborů strusek z Havlíčkobrodska je uvedeno v tabulce 1. Tab. 1 Chemické sloţení hutnických strusek z taveb surového olova v lokalitách z okolí Havlíčkova Brodu [hm.%]. Tab. 1 Chemical composition of slags from smeltings of raw lead in metallurgical localities at the neighborhood of Havlíčkův Brod [wt. %] Lokalita 1 Grodlův mlýn (8) 2 Simtany (8) 3 Bartoušov (9) 4 Stříbrné Hory (7) Prvek x s x x s x x s x x s x O 38,39 5,12 33,34 2,79 29,15 2,75 32,67 1,47 Na 0,37 0,35 0,79 0,46 0,01 0,024 0,67 0,75 Mg 0,92 0,18 0,79 0,23 0,68 0,14 1,03 0,18 As 0,00 0,00 0,15 0,16 0,00 0,00 0,00 0,00 Al 4,50 0,45 3,98 0,39 3,37 0,53 4,53 0,41 Si 20,68 2,11 19,97 2,73 16,13 3,04 23,90 1,57 P 0,21 0,07 0,28 0,21 0,27 0,03 0,20 0,08 S 0,99 0,51 0,87 0,19 2,70 2,58 1,33 0,39 Ag 0,26 0,11 0,18 0,11 0,13 0,087 0,25 0,15 K 2,02 0,22 2,01 0,14 1,13 0,20 1,97 0,14 Sb 0,00 0,00 0,21 0,17 0,00 0,00 0,00 0,00 Ca 2,83 0,84 2,39 0,52 0,89 0,20 2,74 0,33 Ti 0,30 0,06 0,31 0,07 0,27 0,04 0,31 0,09 Cr 0,09 0,04 0,16 0,08 0,00 0,00 0,06 0,05 Mn 3,83 1,11 2,52 1,66 0,56 0,12 2,59 0,60 Fe 15,63 5,44 24,29 5,34 33,50 3,21 24,93 3,46 Ni 0,06 0,16 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Cu 0,36 0,34 0,61 0,14 1,07 1,23 0,11 0,12 Zn 2,00 0,77 1,54 0,45 7,74 1,97 2,01 0,65 Pb 6,39 2,64 5,63 1,31 1,62 1,08 0,79 0,65 Suma 99,83 99,87 99,22 100,09 Analýzy souborů strusek z okolí Havlíčkova Brodu a) Ke vztahu mezi obsahy olova a železa ve struskách. Je pozoruhodné, ţe jednotlivé soubory strusek z lokalit 1 aţ 4 na Havlíčkobrodsku měly významně rozdílné chemické sloţeni. Rozdílné sloţení bylo zjištěno mezi struskami od Grodlova mlýna 1 a od Simtan 2 na jedné straně a struskami od Bartoušova a Stříbrných Hor na straně druhé. Obsah olova činil v hm.% 6,39 2,64 ve struskách od Grodlova mlýna a 5,63 1,31 v Simtanech. S obsahem olova zde korespondoval ve struskách obsah ţeleza v hm.% 15,63 5,44 u Grodlova mlýna a 24,29 5,34 v Simtanech. Od těchto strusek odlišné obsahy olova a ţeleza byly nalezeny u strusek z Bartoušova a ze Stříbrných Hor. Obsahy olova zde byly niţší 1,62 1,08 hm.% v lokalitě 3 v Bartoušově a 0,79 0,65 hm.% v lokalitě 4 Stříbrných Horách, přičemţ obsahy ţeleza byly v průměru podstatně vyšší 33,50 3,21 hm.% v Bartoušově a 24,93 3,46 hm.% ve Stříbrných Horách, neţ v obou předchozích lokalitách 1 Grodlův mlýn a 2 Simtany. Poměr průměrných obsahů ţeleza a olova ve struskách 1 Grodlův mlýn a 2 Simtany je Fe/Pb 7, zatímco ve struskách 3 Bartoušov a 4 Stříbrné Hory činí Fe/Pb 24, coţ značí, ţe se struskami odcházelo do hutního odpadu z hutí v lokalitách 1, 2 (Grodlův mlýn, Simtany) mnohem více olova neţ z hutí 3 a 4 (Bartoušov, Stříbrné Hory). V poměru k ţelezu cca 4krát více a pokud jde o surové olovo to bylo dokonce 5krát více (v hm.% Pb 6,31 v lokalitách 1 a 2 ve srovnání s 1,24 Pb v lokalitách 3 a 4). Lze proto říci, ţe hutníci v mladších, tj. v nověji otevřených a těţených lokalitách přisazovali do vsázky při tavení surového olova větší podíly ţelezářských strusek, coţ vedlo k niţším obsahům olova ve struskách a tím k vyšším výtěţkům surového olova z jednotlivých taveb. Pozitivní vliv přísady ţelezářských strusek do vsázky na zvýšení výtěţku olova z olovářských taveb v 16. století zdejší hutníci jiţ znali a s velkou pravděpodobností jej také dokázali vyuţít. Poznamenejme, ţe o příznivém vlivu zvýšené přísady ţeleza na zvýšení výtěţku olova ve struskách tavení olova věděl a psal v 16. století jiţ Georgius Agricola [3]. Vztah mezi obsahy olova a ţeleza ve struskách olovářských taveb se odráţí téţ v grafickém znázornění. Lokality 1, 2 (Grodlův mlýn, Simtany) a 3, 4 (Bartoušov, Stříbrné Hory) jsou od sebe v grafickém znázornění vztahu mezi olovem a ţelezem lokalit zřetelně odděleny (obr. 5). Starší strusky po tavení surového olova od Grodlova mlýna a Simtan jsou soustředěny v levé horní části grafu, naproti tomu mladší strusky od Bartoušova a Stříbrných Hor nacházíme v tomtéţ grafu v jeho dolní pravé části a mají zřetelně niţší obsah olova a zvýšený obsah ţeleza neţ předchozí obsah Fe ve strusce [hm.%] Obr. 5 Vztah mezi olovem a ţelezem ve struskách tavení surového olova. Strusky z lokalit 1 a 2 krouţky (Grodlův mlýn, Simtany) a z lokalit 3 a 4 trojúhelníky (Bartoušov, Stříbrné Hory). Lokality 1, 2 a 3, 4 jsou od sebe zřetelně odděleny. Fig. 5 Relationship between lead and iron in slags of smelting of raw lead. Slags from localities 1 and 2 (circles) (Grodl mill, Simtany), and from localities 3 and 4 triangles (Bartoušov, Stříbrné Hory). Locations 1, 2 and 3, 4 are clearly separated. 68

71 obsah Pb ve strusce [hm.%] obsah Pb ve strusce [hm.%] Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Historie hutnictví Tab. 2 Chemické sloţení strusek z redukčních taveb surového olova podle [4] (s. 244, tabulka 47) [hm.%]. Tab. 2 Chemical composition of slags from reducing smeltings of raw lead according to [4] (p. 244, table 47) [wt. %] série O Si Fe+Mn Ca Zn Al Cu Pb suma 1 21,89 19,05 32,45 15,42 2,67 6,71 0,10 1,50 99, ,84 22,30 30,00 15,42 5,35 2,49 0,00 0,90 98, ,98 15,93 32,36 12,50 10,69 5,54 0,16 1,60 98, ,63 15,80 34,38 8,09 16,04 4,78 0,90 2,30 101, ,02 8,60 35,86 3,92 34,30 0,00 0,00 3,00 100,70 x 19,67 16,34 33,01 11,07 13,81 3,90 0,23 1,86 99,89 s x 2,80 5,08 2,22 5,00 12,55 2,67 0,38 0,81 1,46 V současných technologiích tavení surového olova se přísady ţeleza (ţelezné rudy) do vsázky běţně vyuţívá. V tabulce 2 jsou uvedena sloţení strusek z redukčního tavení surového olova podle N. N. Sevrjukova, B. A. Kuzmina aj. V. Ščeliščeva [4] v šachtové peci. Autoři [4] pokládají účinek společné přísady ţeleza a manganu (analyzované jako FeO a MnO) na vytěsnění olova z hutnických strusek za ekvivalentní a jejich obsah v tabulkách udávají přímo jako součtový (tabulka 2). Ve struskách z havlíčkobrodských lokalit 1 aţ 4 je poměr MnO/FeO podle tabulky 1 nevelký a činí 0,118 ± 0,082, tj. asi 12 %, takţe se graf mezi olovem a ţelezem ve struskách příliš nezmění. Vztah mezi olovem ve struskách a společným účinkem ţeleza a manganu ve struskách v tavbách surového olova v havlíčkobrodských lokalitách 1 aţ 4 (tabulka 1) z 13. aţ cca 17. století a ve struskách z taveb v šachtových pecích vedených redukčním pochodem ve 20. století podle [4] (tabulka 2) je znázorněn na obr. 6 (krouţky lokalita 1 aţ 4; čtverce redukční pochod) obsah Fe + Mn ve strusce [hm.%] Obr. 6 Vztah mezi obsahem olova a obsahem ţeleza a manganu ve struskách taveb surového olova v havlíčkobrodských lokalitách 1 aţ 4 (krouţky) a v tavbách vedených v šachtových pecích redukčním pochodem [4] (čtverce). Průsečík přímkově aproximovaných hodnot značí více či méně shodné metalurgické podmínky tvorby chemického sloţení jednoho a druhého souboru strusek. Fig. 6 Relationship between content of lead and content of iron and manganese in slags of smeltings of raw lead in localities near Havlíčkův Brod 1 to 4 (circles), and in smeltings of lead in shaft ovens reducing meltings [4] (squares). Point of intersection of linear approximation values mark more or less coincident metallurgical conditions of formation of the chemical composition of both sets of slags. Obdobně je znázorněno rozloţení poměrů mezi obsahem olova a součtem ţeleza a manganu pro tavby olova v oddělených havlíčkobrodských lokalitách 1 aţ 4 ze 13. aţ cca 17. století vedených v tehdejších hutnických pecích na obr. 7. Tavby surového olova v tehdejších hutnických pecích byly vedeny sice rozdílnými, ale v mezích zkušeností a tehdejších znalostí standardními technologiemi tavení obsah Fe + Mn ve strusce [hm.%] Obr. 7 Vztah mezi obsahy olova ve struskách a obsahy ţeleza a manganu ve struskách taveb vedených na lokalitách 1 Grodlův mlýn (krouţky), 2 Simtany (čtverce), 3 Bartoušov (úsečky) a 4 Stříbrné Hory (trojúhelníky). Fig. 7 Relationship between contents of lead in slags and contents of iron and manganese in slags of smeltings from the localities 1 Grodl mill (circles), 2 Simtany (squares), 3 Bartoušov (abscissae) and 4 Stříbrné Hory (triangles). b) Ke vztahu zinku a vápníku ve struskách z taveb surového olova. Tuto relaci je moţno pozorovat na struskách z lokality 3 Bartoušov a struskách ze zbývajících lokalit havlíčkobrodských 1 Grodlův mlýn, 2 Simtany a 4 Stříbrné Hory, kde byly hutnicky zpracovány vsázky z rozdílnými obsahy zinku a vápence. Vztah mezi obsahem zinku a vápníku v těchto struskách je graficky zobrazen na obr. 8. Z grafického zobrazení plyne, ţe tavby surového olova v hutní lokalitě 3 Bartoušov byly vedeny při zvýšeném obsahu zinku ve vsázce a při velmi nízkém obsahu vápence, zatímco ve zbývajících hutních lokalitách tomu bylo obráceně, tj. základní vsázky měly nízký obsah zinku a zvýšený obsah vápence. Vliv vápníku na zvýšení rozpustnosti zinku ve struskách Průměrné hodnoty jsou aproximovány přímkami jejichţ lze pozorovat také při redukčním tavení surového olova průsečík značí shodné metalurgické podmínky průběhu v současných šachtových pecích a odvodit jej z dat [4] taveb surového olova v lokalitách 1 aţ 4 v uvedených v tabulce 2. Vztah mezi vápníkem a zinkem dávné minulosti a v šachtových pecích [4] 20. století. ve struskách z taveb surového olova v šachtových 69

72 obsah Zn ve strusce [hm.%] obsah Zn ve strusce [hm.%] obsah Zn ve strusce [hm.%] Historie hutnictví pecích z 20 století i v primitivních pecích v lokalitách 1 aţ 4 byl zakreslen společně do grafu na obr. 9. V obou případech se rozpustnost zinku ve struskách sniţuje s obsahem vápníku nepřímo s jeho rostoucí koncentrací obsah Ca ve strusce [hm.%] Obr. 8 Vztah mezi obsahem zinku a vápníku ve struskách z lokality 3 Bartoušov (krouţky) a struskách ze zbývajících havlíčkobrodských lokalit 1 Grodllův mlýn, 2 Simtany a 4 Stříbrné Hory (čtverce). Fig. 8 Relationship between contents of zinc and calcium in slags from localities 3 Bartoušov (circles) and slags from the remaining localities near Havlíčkův Brod 1 Grodl mill, 2 Simtany and 4 Stříbrné Hory (squares) obsah Ca ve strusce [hm.%] Obr. 9 Vztah mezi obsahem zinku a vápníku ve struskách ze všech havlíčkobrodských lokalit tavení surového olova 1 aţ 4 (čtverce) a z redukčního tavení v šachtových pecích [4] (krouţky), analytický popis viz rovnice (1) a (2) v textu. Fig. 9 Relationship between contents of zinc and calcium in slags from all Havlíčkův Brod localities of melting of raw lead 1 to 4 (squares) and from reducing melting in shaft ovens [4] (circles), analytical description - see the equations (1) and (2) in text. K redukčnímu tavení olova v šachtových pecích se vztahuje křivka (krouţky) kterou lze aproximovat rovnicí hm.%zn 335,2.[hm. % Ca] 1,548 (1) a které odpovídá koeficient korelace r = 0,9125 (r krit. 0,05 = 0,8403). K tavení olova v havlíčkobrodských pecích v lokalitách 1 aţ 4 se váţe křivka aproximovatelná rovnicí hm.%zn 5,223.hm.%Ca 1,070 s koeficientem korelace r = 0,8021 (r krit. 0,001 = 0,5541). (2) c) Ke vztahu zinku a křemíku ve struskách z taveb surového olova. Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Obdobné chování zinku ve struskách po tavení surového olova bylo zjištěno ve vztahu zinku ke křemíku. Výsledný graf vztahující se jak pro strusky z redukčních taveb olova v šachtových pecích podle [4] (krouţky) tak pro strusky z primitivních pecí z okolí Havlíčkova Brodu (čtverce) je na obr obsah Si ve strusce [hm.%] Obr. 10 Vztah mezi obsahem zinku a křemíku ve struskách z havlíčkobrodských lokalit tavení surového olova 1 aţ 4 (čtverce) a z redukčního tavení v šachtových pecích [4] (krouţky), analytický popis viz rovnice (3) a (4). Fig. 10 Relationship between contents of zinc and silicon in slags from localities of smelting raw lead 1 to 4 (squares) and from reducing melting in shaft ovens [4] (circles), analytical description - see the equations (3) and (4) in text. Z grafu plyne, ţe v obou případech pozorujeme kvalitativně shodný vliv křemíku na zinek rozpouštějící se ve strusce. Vidíme, ţe v obou případech se rozpustnost zinku vlivem rostoucího obsahu křemíku v olovářských struskách sniţuje. V havlíčkobrodských lokalitách je moţno vliv křemíku na rozpustnost zinku ve struskách vyjádřit relací hm.% Zn hm.% Si. 2, 263 (3) které odpovídá korelační koeficient o hodnotě r = 0,6358 (r krit. α 0,001 = 0,5541). Při tavení surového olova v šachtové peci podle [4] je závislost rozpustnosti zinku na obsahu křemíku ve strusce obdobná a lze ji popsat rovnicí hm.%zn 5683.hm.%Si 2,322 (4) s přibliţně stejným exponentem 2,3. Koeficient korelace má hodnotu r = 0,8529 a je (r krit. α 0,1 = 0,8054), stejně jako v předchozích rovnicích (1) aţ (3), statisticky významný. d) Ke vztahu olova a stříbra ve struskách při tavení surového olova. Vztah olova a stříbra v havlíčkobrodských struskách byl analyzován jako statisticky nevýznamný. Graficky je znázorněno rozdělení stříbra a olova na obr. 11 a to pro jednotlivé lokality 1 Grodlův mlýn (krouţky), 2 Simtany (čtverce), 3 Bartoušov (úsečky) a Stříbrné Hory (trojúhelníky). Pouţitou metodou jsou obsahy stříbra ve struskách měřeny poblíţ meze detekovatelnosti, coţ kromě jiného přispívá téţ k tomu, ţe byla registrována 70

73 obsah Ag ve strusce [hm.%] Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Historie hutnictví pouze tendence ke zvýšení obsahu Ag ve struskách se zvýšením obsahu olova. 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0, obsah Pb ve strusce [hm.%] Obr. 11 Fig. 11 Vztah mezi stříbrem a olovem ve struskách havlíčkobrodských lokalit: 1 Grodlův mlýn (krouţky), Simtany (čtverce), 3 Bartoušov (úsečky) a Stříbrné Hory (trojúhelníky), rozloţení analýz podle lokalit není statisticky významné. Relationship between silver and lead in slags from localities near Havlíčkův Brod: 1 Grodl mill (circles), 2 Simtany (squares), 3 Bartoušov (abscissae) and Stříbrné Hory (triangles), distribution of analyses by localities is not statistically significant. Obr. 12 Fig. 12 Primitivní šachtová pec k tavení surového olova podle R. F. Tylecota [5]. Primitive shaft furnace for melting of raw lead according to R. F. Tylecota [5]. Tavení surového olova v hutnických pecích Čisté olovo se taví při teplotě 327,4 C, takţe stavba hutnických pecí k tavení olova z rud byla méně náročná neţ tomu bylo např. při hutnickém zpracování rud ţelezných. Archeologické nálezy pecí k rudnímu tavení olova jsou poměrně vzácné. Na obr. 12 je primitivní hutnická pec k tavení surového olova, kterou zveřejnil R.F. Tylecote [5], kromě jiného téţ s komentářem, ţe tavicí proces surového olova z rud se od doby Římské jen málo měnil, přičemţ je téměř určité, ţe později byly obdobné pece opatřeny výpustí kapalné strusky, podobně jako kovářské pece ke zpracování ţeleza. Přibliţně se dá soudit, ţe podobné pece, vytápěné dřevěným uhlím s dmýcháním vzduchu, pracovaly v hutích Alstom v Anglii mezi léty 1100 aţ 1307 [5] k produkci olova a stříbra [5]. V roce 1984 zveřejnil J. Merta [6] výzkum pece slouţící k tavení olova. Na pec ho upozornil externí pracovník Technického muzea v Brně dr. Karel Kučera, na základě jím objevené mapy z 20. let devatenáctého století s místním označením Zum alten Silberofen. Pec jejíţ nákres je doloţen na obr. 13 se nacházela v hlubokém údolí potoka Stříbrnice, který pramení nedaleko osady Lesní Hluboké u Velké Bíteše. Obr. 13 Archeologický nález šachtové pece k tavení surového olova v údolí potoka Stříbrnice. Místo Zum alten Silberofen je zaznamenáno na mapě z 20. let devatenáctého století (autor J. Merta [6]). Fig. 13 Archaeological discovery of the smelting furnace for smelting of raw lead in the valley of the stream Stříbrnice. The place Zum alten Silberofen is recorded on the map from twenties of the 19 th century (author J. Merta [6]). Výzkumem [6] odkrytá šachtová pec o půdorysu 180 x 120 cm byla zděná z lomového kamene na hlínu přičemţ šachta se zachovala do výšky 135 cm. Při peci byla ve stráni odkopána zaváţecí rampa. Analýzou sklovitého struskového povlaku odseknutého z kamenů pece bylo zjištěno, ţe jeho sloţení tvoří kromě jiných prvků v hm.%: olovo v průměru 0,84 (max. 2,13 Pb), měď 0,38 (max. 0,65 Cu) a stříbro 0,18 (max 0,27 Ag); dále byl rtg. fázovou analýzou identifikován oxid olovnatý PbO (klejt) a křemičitan olovnatý Pb 3 SiO 5 [7]. Šachtovou pec, která pracovala v údolí potoka Stříbrnice přibliţuje snímek na obr. 14 z roku

74 Historie hutnictví Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Obr.14 Snímek šachtové pece k tavení surového olova v údolí potoka Stříbrnice (stav v roce 2002, foto K. Stránský). Fig. 14 Picture of the shaft furnace for smelting of raw lead in the valley of the stream Stříbrnice (state in the year 2002, photo by K. Stránský). P. Rous [8] připomíná existenci tavírny olova [9], která pracovala v údolí Borovského potoka ještě na přelomu 16. a 17. století a byla zničena během třicetileté války. Zachoval se k ní v muzeu její náčrt, podávající jistou, avšak ne zcela určitou informaci o tom, ţe její součástí byly téţ šachtové pece a patrně také pec ke shánění olova slouţící k výrobě stříbra. Snímek tavírny je znázorněn na obr. 15 [9]. Obr. 15 Fig. 15 Náčrt uspořádání tavírny olova před jejím zánikem během třicetileté války. Nákres stříbrné hutě (Městské muzeum Přibyslav inv. č. 15). Převzato z práce [9]. Drawing of the smelt house of lead before its extinction during thirty years' wars in the 17 century. Drawing of the silver metallurgical works (town museum Přibyslav inv. No. 15). Taken from the work [9]. Redukční tavení surového olova v šachtové peci Rozdílné chemické sloţení strusek z huti 1 značené jako Grodlův mlýn a z huti 2 značené jako Simtany ve srovnání s hutěmi 3 značené Bartoušov a 4 Stříbrné Hory, které se významně odlišuje v obsahu olova a ţeleza svědčí o tom, ţe v těchto lokalitách se řídil výběr olovnatých vsázek navzájem odlišnými pravidly. Největší a silně statisticky významné rozdíly existují v obsazích olova, které je ve struskách z hutí 1 a 2 významně vyšší a v hutích 3 a 4 významně niţší. Dále v obsazích ţeleza ve struskách, které je v hutích 1 a 2 podstatně niţší a v hutích 3 a 4 naproti tomu podstatně vyšší neţ v hutích předcházejících. Hutě z nichţ pochází soubor strusek 1 od Grodlova mlýna a z potoka Ţabince lze se zřetelem k současnému časovému členění podle P. Rouse a K. Malého [2 a 8] zařadit k nejstarším zdejším hutím otevřeným cca v roce Tato lokalita je jmenována jako Mittelberg a je spojená se stavbou kostela, či kaple sv. Markéty. Soubor strusek 4 od Stříbrných Hor Dolního Dvora spadá podle P. Rouse [8] do pozdního středověku a raného novověku (cca do let 1450 aţ cca 1620) a s velkou pravděpodobností pochází z produkce bývalé tavírny. Lokality 2 Simtany a Bartoušov Hrubú lesík sice nejsou blíţe časově autory zařazeny, avšak soubory strusek 1 Grodlův mlýn a 4 Stříbrné Hory tavírna vymezují svojí polohou mezi olovem a ţelezem v grafu na obr. 5 a 7 prostor pro soubor strusek 2 Simtany (který je bliţší k poloze 1) a 3 Bartoušov Hrubů lesík (který je bliţší k poloze 4). Takto se nabízí moţnost hodnotit soubor strusek 2 Simtany jako starší pozdně středověkou hutní produkci a soubor strusek 3 Bartoušov jako mladší raně novověkou hutní produkci. Přímka na obr. 6 přitom naznačuje trend, směřující od vyššího obsahu olova k vyšším obsahům ţeleza v základní hutnické vsázce, ve kterém se nejspíše ubíralo sloţení vsázek surového olova na sledovaných hutních lokalitách, tak zároveň signalizuje časový sled vývoje sloţení hutnických taveb surového olova. V něm lze předpokládat, ţe docházelo dnes bychom řekli k jisté optimalizaci sloţení vsázky redukčního tavení surového olova. Průsečík přímky redukčních taveb surového olova v šachtové peci podle dat v tabulce 2 (rok 1958) a přímky strusek z havlíčkobrodska (lokalit 1 aţ 4) z 13 aţ 17 století hovoří o zmíněné tendenci dosti přesvědčivě. Souhrn ke vztahu olova a železa k bodu a) z předchozí části lze formulovat v tom smyslu, ţe na havlíčkobrodsku výběr vsázky do taveb surového olova směřoval postupně k řízenému výběru rudnin obsahujících kromě rudních minerálů téţ takové podíly křemene, vápence, ţivce a ţelezné rudy, které by ve svém důsledku zajistily co nejniţší obsah olova ve strusce. Například optimální vztah olova a ţeleza vzhledem ke struskám z redukčních taveb šachtové pece 20. století a spojující strusky z 13. aţ 17. století je dán průsečíkem přímek aproximovaných rovnicí hm.% Pb 10,00 0,3594. hm.% Fe (5) která se vztahuje ke struskám z redukční šachtové pece a má korelační koeficient r = 0,9891 (r krit. α 0, 01 = 0,9587) a rovnicí hm.% Pb 10, 99 0, hm.% Fe (6) která se vztahuje ke struskám z havlíčkobrodska k lokalitám 1, 2, 3 a 4, přičemţ ji odpovídá korelační koeficient r = 0,6206 (r krit. α 0,001 = 0,5541) (oba koeficienty jsou pro 3 stupně volnosti v rovnici (5) a 30 stupňů volnosti v rovnici (6) statisticky významné). Průsečík přímek v grafu na obr. 6 má tyto parametry: hm.% olova ve strusce 1,97 a hm.% ţeleza ve strusce 33,32 (při jinak stejném sloţení strusek podle tabulek 1 a 2 a charakterizuje stav k němuţ se postupně přibliţovaly pozdně středověké a raně novověké technologie. 72

75 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Historie hutnictví Ke vztahu zinku a vápníku ve struskách z tavení surového olova, bod b), poznamenejme, ţe anomální sloţení strusek z lokality 3 Bartoušov Hrubů lesík je dáno místním sloţením olovnato-zinkových sulfidických rud, kde v některých případech mohou místně převládnout sulfidy zinku (sfalerit) nad sulfidy olova (galenit, anglesit) [4]. Tento případ je charakteristický pro huť, která pracovala jiţně od Bartoušova a tavením surového olova produkovala strusky v nichţ jednoznačně dominuje zinek (oxidysulfidy zinku) nad olovem (oxidy a sulfidy olova). Rozdíl ve sloţení strusek mezi lokalitou 3 Bartoušov Hrubů lesík a lokalitami zbývajícími (tj. 1 Grodlův mlýn, 2 Simtany a 3 Stříbrné Hory Dolní Dvůr) vynikne z grafického znázornění na obr. 8 z něhoţ plyne, ţe tyto soubory strusek jsou od sebe skokem zřetelně odděleny. Také z redukčního tavení surového olova v šachtové peci plyne [4], ţe vápník významně sniţuje rozpustnost zinku ve struskách z tavení olova obr. 9. Ke vztahu zinku a křemíku ve struskách z tavení olova, bod c), lze dodat, ţe křemík (oxid SiO 2 ) obsaţený ve strusce v ní silně zredukuje obsah zinku. Tento efekt se projevil jak u celého souboru 32 strusek z havlíčkobrodských lokalit 1 aţ 4, tak i ve struskách po redukčním tavení surového olova v šachtových pecích a je názorně doloţen grafem na obr. 10. Účinky vzájemné interakce zinku a křemíku v kapalných struskách celého souboru strusek (tj. 32. strusek z Havlíčkobrodska podle tab. 1 a série pěti strusek podle tab. 2) jsou pozoruhodné zároveň tím, ţe je moţno je kvantitativně vyjádřit stejnými bezrozměrovými vztahy 2191 (hm.%zn).(hm.% Si) (2,29±0,04) 5683 = 1 (hm.%zn).(hm.%si) (2,29±0,04) (7) které mají povahu kvazirovnováţných konstant reakcí obou prvků v kapalných struskách. Dělením obou čitatelů v rovnici (7) konstantou 2191 je moţno vyjádřit relativní vztah reakce Zn a Si v havlíčkobrodských struskách relativně k průběhu téţe reakce v šachtové peci. Podíl obou konstant v čitateli 5683/2191 = 2,594 v sobě zahrnuje odlišnosti v průběhu této reakce, například vliv teploty, dalších komponent v obou souborech olovářských strusek, geometrických podmínek aj. v jednom a druhém souboru strusek. Změřený vztah stříbra a olova ve struskách z tavení olověných, převáţně sulfidických rud, bod d), poskytuje pouze orientační a převáţně statisticky nevýznamný pohled na korelaci prvků Ag Pb. Z grafického znázornění na obr. 11 je patrná určitá nevýrazná tendence ke zvýšení obsahu stříbra ve struskách při vyšším obsahu olova. Avšak analýzy stříbra pouţitou metodou se pohybují poblíţ meze detekovatelnosti a je třeba je brát s obezřetností. Kromě toho nelze vyloučit moţnost, ţe surové olovo bylo přetaveno tzv. sháněním 73 olova s cílem převést olovo na PbO a relativně obohatit zbylou taveninu stříbrem [9]. Z minulosti jsou totiţ zachovány zprávy, ţe ztuhlé kapky stříbra zde byly na ztuhlém PbO (klejtu) vskutku nalezeny, takţe tato technologie byla pouţívána. Nepřímou informaci o tom podává nákres bývalé tavírny z počátku 17. století na obr. 15. Závěrem k metalurgii tavení surového olova Surové hutní olovo se získává nejčastěji ze sulfidických rud, kde je převládajícím zdrojem galenit a zčásti téţ anglesit, a to praţením, přičemţ lze aplikovat pochod srážecí, který však vyţaduje galenit, prostý arsenu, antimonu a zinku, dále pochody pražně reakční, pražně redukční a redukční [4, 10]. Pochody praţně redukční [10], resp. redukční [4], jsou nejvíce rozšířené, dávají lepší výsledky a jsou vhodné ke zpracováním chudších rud, bez ohledu na druh nečistot a sloţení hlušiny. Pochody sestávají z praţení a z redukce. Praţením se olovo vázané původně na sulfid převede na oxid reakcí 2PbS + 3O 2 = 2PbO + 2SO 2 (8) která je spojená s vývojem tepla. Redukcí oxidem uhelnatým CO a za zvýšených teplot přímo uhlíkem C, se oxid olovnatý PbO zbaví kyslíku, takţe výsledkem je surové olovo. Toto surové hutní olovo je třeba zbavit příměsí, zpravidla kovů, které jej znečišťují. Rafinací surového hutního olova se následně odstraňují měď, ţelezo, arsen, antimon, cín, síra a téţ stříbro, včetně příměsi zlata. V této práci bylo porovnáno chemické sloţení dvou souborů hutnických strusek jako odpadového produktu tavení surového olova. Základní soubor obsahoval 32 strusek ze čtyř oddělených hutních lokalit v blízkém okolí Havlíčkova Brodu. Uvedený soubor byl porovnán se sérií pěti strusek redukčního tavení surového olova v šachtové peci, které byly charakterizovány chemickým sloţením a popisem výrobní technologie, její metalurgické fáze, podle literatury [4]. Přitom bylo zjištěno, ţe existují pro oba soubory společné znaky. Tyto znaky popsané v předchozí části, doloţené daty v tabulkách 1 a 2 a zobrazené graficky na obr. 5 aţ 11 jsou demonstrovány společnými vztahy ve struskách mezi olovem a ţelezem, resp. mezi olovem a ţelezem s manganem, mezi zinkem a vápníkem a mezi zinkem a křemíkem, v souborech obou porovnávaných taveb. Společné znaky demonstrují do značné míry metalurgickou spojitost mezi hutními tavbami surového olova na havlíčkobrodských lokalitách v 13. aţ 17. století a redukčními tavbami surového olova v šachtových pecích z druhé poloviny 20. století. Na základě společných znaků předpokládáme, ţe na havlíčkobrodských lokalitách byly tamními hutníky pouţity výrobní technologie, které se postupně blíţily a mezi 16. aţ 17. stoletím byly velmi blízké, ba téměř

76 Historie hutnictví Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV identické, s technologií redukčního tavení surového olova v šachtových pecích. Je pozoruhodné, ţe v době, kdy hutníci měli k dispozici pouze jednoduché identifikační prostředky, délkové, plošné a objemové míry, dále váhy a vizuální prostředky k třídění základní vsázky a výběru rudních minerálů, spojené se zkušenostmi a základní intuicí, dokázali jak plyne z analýz chemického sloţení hutnických strusek v jednotlivých více méně rozptýlených a navzájem oddělených hutních lokalitách pracovat s nevelkými rozptyly ve výsledném chemickém sloţení strusek. Příspěvek mohl být zpracován díky projektům GA ČR reg. číslo 106/08/0606, 106/09/0940, 107/11/1566 a 106/09/0969. Literatura [1] PŮŢA, F.: Kronika Přibyslavská. Nákladem Společenstva různých ţivností v Přibyslavi. Přibyslav 1914, s [2] ROUS, P., MALÝ, K.: Průzkum terénních stop po zpracování polymetalických rud na Havlíčkobrodsku. In Mediaevalia Archaeologica 6. Těţba a zpracování drahých kovů: sídelní a technologické aspekty. Archeologický ústav AV ČR, Praha, 2004, s ISBN (Georgii Agricolae: De re metallica libry XII, Basileae MDLVI). [4] SEVRJUKOV, N.N., KUZMIN, R.A., ŠČELIŠČEV, J.V.: Obecné hutnictví. SNTL, Praha 1958, 564 s. [5] TYLECOTE, R.F.: A history of metallurgy. The Metals Society, London, s. ISBN [6] MERTA, J.: Výzkum tavicí pec v údolí potoka stříbrnice (kat. úz. Lesní Hluboké okr. Brno venkov. Archeologia technica 3, 1984, s [7] STRÁNSKÝ K., MERTA, J., BUCHAL, A.: Důlní a hutnická činnost v údolí potoka Stříbrnice. Archeologia technica 15, 2003, s [8] ROUS, P.: Stříbrorudné hornictví na Havlíčkobrodsku od 13. do 17. století. Archeologia technica 15, 2003, s [9] JANGL, L., MAJER, J., ROUS, J., VOSÁHLO, J.: Nákres stříbrné hutě ze 17. století ze sbírek Městského muzea v Přibyslavi. Archeologia technica 16, 2004, s ISBN [10] QUADRAT, O.: Základy metalurgie kovů. Nakladatel Josef Hokr, Praha 1948, s Recenze: prof. Ing. Jana Dobrovská, Ph.D. [3] AGRICOLA, G.: Georgius Agricola Dvanásť kníh o baníctve a hutníctve. MONTANEX a.s., Ostrava 2006, 546 s. ISBN 80-74

77 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Společenská kronika společenská kronika Navždy odešel prof. Ing. Jiří Elfmark, DrSc. * Oznamujeme odborné veřejnosti, ţe dne , krátce po dosaţení svých pětaosmdesátin, zemřel prof. Ing. Jiří Elfmark, DrSc.. Profesor Elfmark se narodil dne v Ostravě. Vysokoškolské vzdělání nabyl na hutnické fakultě VŠB v Ostravě. V roce 1949 nastoupil do Vítkovických ţelezáren, kterým zůstal věrný plných 37 let. Provozní praxi získal v kovárně, odkud v roce 1959 přešel do vítkovického výzkumného ústavu. V roce 1961 završil studium externí vědecké aspirantury obhájením disertační práce "Vliv vysoké teploty ohřevu na vlastnosti oceli". Krátce nato začal externě přednášet na hutnické fakultě VŠT v Košicích a na dvou fakultách (strojní a hutnické) VŠB. Docentská habilitace (Výroba velkých výkovků z vysoce legovaných ocelí) a jmenování docentem v roce 1964 byly přirozeným uznáním jeho pedagogických schopností. Výsledky základního teoretického výzkumu tvařitelnosti ocelí za tepla, především pak s přihlédnutím k vlivu vícefázové struktury, byly shrnuty v roce 1967 do doktorské disertační práce "Tvařitelnost vysokolegovaných dvoufázových ocelí". V roce 1982 byl jubilant jmenován profesorem pro obor tváření kovů a v letech 1986 aţ 1992 působil pedagogicky na katedře tváření materiálu VŠB. Byl členem komise pro obhajoby kandidátských a doktorských disertačních prací, předsedou a členem komise pro státní závěrečné zkoušky. Opomenout nelze ani jeho činnost ve vědecké radě FMMI a VŠB. V letech zastával funkci prorektora VŠB pro vědu a výzkum a zahraniční styky. V počátcích své vědecké dráhy se prof. Elfmark soustředil na výzkum nových technologií výroby těţkých výkovků z vysokolegovaných ocelí pro chemický a energetický průmysl. Na základě rozsáhlých experimentálních prací významně zasáhl do letitých sporů kolem správného pojetí a výpočtů stupně prokování. Neméně podnětný byl i jeho přístup k výpočtům ohřívacích reţimů velkých kovářských ingotů, který umoţnil výrazně zkrátit dlouhé a energeticky náročné doby ohřevu. V dalších letech řešil fyzikálně metalurgické problémy termodynamických a fyzikálních pochodů při plastické deformaci za tepla, zejména otázky kinetiky rekrystalizace, precipitace, mezní plasticity za tepla, plastického lomu a nestability plastické deformace. Po odchodu z vysoké školy v roce 1992 se prof. Elfmark stal společníkem ve firmě ITA s.r.o., kde svým teoretickým přístupem zásadně přispěl k vytvoření řady počítačových programů určených pro výpočty mikrostruktury a mechanických vlastností ocelí v průběhu jejich válcování za tepla. Významně se také podílel na projektech v oblasti vlivu zrychleného ochlazování na mechanické a křehkolomové vlastnosti za tepla tvářených ocelí, a to pro firmy jako MDS Mannesmann Demag Sack, SMS Siemag, Danieli a TŢ Třinec. Aktivně se zúčastňoval technických jednání a prezentací firmy ITA s.r.o. doma i v zahraničí. Několikrát byl zahraničními firmami přímo poţádán o spoluúčast při technických jednáních u jejich zákazníků. Nelze také opomenout jeho bohaté kulturně-historické znalosti a široký rozhled, včetně jeho velké záliby ve výtvarném umění. Rozsáhlý soubor jubilantových odborných publikací čítá přes 300 záznamů, z toho 45 patentů, 3 knihy a 2 vysokoškolská skripta. Zásadním způsobem téţ přispěl ke zcela novému pojetí několika čs. státních norem pro volné a zápustkové kování. Nesčetněkrát na konferencích, seminářích a symposiích doma i v zahraničí aktivně vystupoval, mnoho vědeckých akcí připravoval jako předseda či člen přípravných a vědeckých výborů. Dočkal se různých forem veřejného ocenění včetně udělení pamětní medaile Georgia Agricoly, udělené VŠB-TU Ostrava. Odchod prof. Elfmarka znamená pro vědecko-technickou obec v oboru tváření citelnou ztrátu. Nyní lze jen tichou vzpomínkou na jeho ryzí osobnost spojenou s důsledným vědeckým přístupem k řešení teoretických i praktických úloh ocenit jeho zásluhy v rozvoji oboru. Katedra tváření materiálu FMMI, VŠB-TU Ostrava ITA s.r.o. 75

78 Recenze Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV recenze Mgr. Stanislava Bálková Ochranná známka a průmyslový vzor - jejich ochrana a padělání (Recenze Ing. RNDr. Bohumil Tesařík) Porušování práv k duševnímu vlastnictví představuje trvalou hrozbu pro rozvoj světové ekonomiky. "Velká část padělků se vyrábí na jihu Číny v oblasti, která je nazývána továrnou světa. Najdeme zde 60 tisíc manufaktur, ve kterých pracuje okolo 44 milionů lidí. Denně je z Hongkongu jen do USA posláno šest tisíc kontejnerů s padělky. Oblíbeným a také nejčastějším místem pro vytipování nových plagiátů bývají výstavy. Na nich si plagiátoři originální výrobek koupí a zašlou jej do Číny, kde se začne s jeho kopírováním. Během pár měsíců lze očekávat obrovské mnoţství plagiátů. Z nich se následně začnou kopírovat další a další a tak vznikají plagiáty plagiátů. Obrovským problémem je však chápání padělků samotnými Číňany. Ti chápou kopírování jako svou pozitivní dovednost a nevidí na tom nic špatného. Hlavní problém však tkví ve faktu, ţe za nákup nebo prodej padělaného zboţí nikomu nic nehrozí. A tak kde není ţalobce, není ani soudce. Tak vidí stále diskutované téma chápání Číny, jakoţto největšího světového padělatele, autorka nové monografie "Ochranná známka a průmyslový vzor jejich ochrana a padělání" (KEY Publishing ve spolupráci s vysokou školou BIBS-Brno International Business School, Ostrava 2011, 1. vyd., 147 s.) Mgr. Stanislava Bálková. Je věnována problematice ochrany a padělání ochranných známek a průmyslových vzorů ze všech úhlů pohledu výrobců, zákazníků i státu. Protoţe obchod s padělaným zboţím představuje jen 6 % z celkového světového trhu, můţe se na první pohled zdát problematika padělků nepodstatná. Stačí však nahlédnout do výročních zpráv a dalších podkladů celních správ nebo mezinárodních orgánů, obsahujících alarmující čísla k hodnotám padělků a k financím, o které značkoví výrobci přišli, abychom svůj přístup k problému přehodnotili. První zmínky o právu na označení sahají v Českých zemích do poloviny 19. století. Od této doby celý tento obor zaznamenal podstatný vývoj: ochranná známka a průmyslový vzor mají v moderním světě značný význam. Hrají důleţitou identifikační roli ve vztahu ke spotřebiteli a chrání investice do reklamy a propagace výrobků nebo sluţeb firmy. Ochranná známka je především cenný majetek nehmotné povahy, který chrání dobré jméno výrobků nebo sluţeb společně s názvem společnosti. Podle platné legislativy (zákon č. 441/2003 Sb. o ochranných známkách) je ochrannou známkou označení schopné grafického znázornění, tvořené zejména slovy, písmeny, číslicemi, barvou, kresbou nebo tvarem výrobku či jeho obalu, určené k rozlišení výrobků nebo sluţeb. Průmyslovým vzorem (zákon č. 207/2000 Sb. o ochraně průmyslových vzorů) se rozumí vzhled výrobku (v dnešní době je jedním z rozhodujících faktorů obchodního úspěchu), spočívající zejména ve znacích linií, obrysů, barev, tvaru, struktury nebo materiálů výrobku samotného nebo jeho zdobení. Vlastníku ochranné známky nebo jiného předmětu průmyslového vlastnictví přísluší určitá práva a k jejich porušení dojde zpravidla tehdy, kdyţ je začne vyuţívat osoba, které jejich majitel právo k uţívání neposkytl. V praxi dochází zejména k napodobování v nejširším slova smyslu od kopírování designu aţ po neoprávněné vyuţívání technického řešení ve výrobcích nebo nelegální označování výrobků a sluţeb. Smyslem všech těchto aktivit je v zásadě dosáhnout finančního prospěchu na úkor ostatních výrobců a prodejců anebo spotřebitelů. Na základě svých poznatků z vyhodnocení řady empirických výzkumů (formou dotazníků, kvízů a internetových průzkumů v řadách odborníků i široké veřejnosti) a zkušeností z působení v advokátní kanceláři a komerční praxi se autorka snaţí odpovědět zájemcům na několik základních otázek, například: Jakými prostředky lze efektivně chránit ochranné známky a průmyslové vzory? Je prvotním impulzem ke koupi padělaného zboţí cena nebo pouhá nevědomost? Jsou tresty za zneuţívání ochranných známek a průmyslových vzorů skutečně dostatečné? Jaké jsou prostředky pro lepší ochranu? Co přinesl vstup ČR do EU v oblasti celní správy? K čemu existují mezinárodní dohody bez jejich dodrţování? 76

79 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Recenze Svůj aktuální elaborát uzavírá autorka citátem na výsost vhodným k tomuto tématu: "Imitace je prý upřímnou formou lichotky." Lze si jen přát, aby bylo u nás těchto lichotek co moţná nejméně. Grant Leboff Sticky Marketing jak zaujmout, získat a udržet si zákazníky (Recenze Ing. RNDr. Bohumil Tesařík) Podstata marketingu se mění: středem všeho je jedině zákazník. Zákazníci se mění, komunikace se mění, změnit se musí i marketing. Ţijeme ve světě, v němţ zákazníci získali svrchovanou kontrolu a moc a dříve nebývalý vliv. Nejsou ochotní čekat a pasivně přijímat vše, co se jim předkládá. Mohou oslovovat dodavatelské podniky přímo a mohou snadno navazovat kontakty a vyměňovat si zkušenosti s jinými zákazníky. A mají dnes tolik moţností volby a tak snadný přístup k informacím jako nikdy v minulosti. Marketing je moţné definovat různými způsoby, ale v podstatě vţdy jde o předávání myšlenek. Díky vytvoření internetu a jeho bouřlivému rozvoji (v roce 1993 existovalo na celosvětové síti www pouhých padesát stránek) se mění veškerá pravidla komunikace. Podobně jako tomu bylo u vynálezu techniky knihtisku v polovině 15. století Johannesem Gutenbergem, internet radikálně změnil způsob, jakým reagujeme na informace a jak je šíříme. Stejně jako byl knihtisk první formou komunikace "jednoho vůči mnoha" ("one-to-many"), internet je prvním médiem umoţňujícím komunikaci, do níţ se můţe zapojit v podstatě kdokoli ("many-to-many", tedy doslovně mnoho vůči mnoha). Kdokoli dnes můţe relativně snadno a levně vytvářet sdělení v různých formách a šířit je v široké veřejnosti. S ohledem na tuto skutečnost a související změnu pravidel komunikace, se nezbytně musí změnit také pravidla marketingu. Na tyto zásadní změny reaguje přesvědčivým způsobem britský poradce v oblasti marketingových strategií a prodeje, budování značky a získávání vedoucího trţního postavení Grant Leboff ve své bestsellerové knize "Sticky Marketing jak zaujmout, získat a udrţet si zákazníky", jejíţ překlad z anglického originálu od Hany Škapové pohotově vydalo nakladatelství Management Press (Praha 2011, 1. vyd., 216 s.). Představuje v ní nový soubor pravidel pro efektivní komunikaci ve světě, jehoţ podobu utvářejí inovace v oblasti moderních technologií a internetu; současně přináší nový model zapojování zákazníků a vybízí marketéry, aby se neptali, co můţe marketing udělat pro ně samé, nýbrţ co můţe marketing udělat pro jejich zákazníky. Firmy a jejich marketéři musí odstoupit od dosavadního systému marketingu reklamního "pokřikování" na současné i potenciální zákazníky aby dnes zákazníky zaujaly, aby získaly jejich pozornost, aby si je udrţely. Své výrobky a sluţby musí doplnit dlouhodobou přidanou hodnotou. Tato hodnota není vázána na uskutečnění obchodní transakce, ale je zajímavá a přitaţlivá sama o sobě. Mohou jí být například otevřeně sdílené odborné znalosti, nové technologie a dovednosti, příjemné prostředí při jednáních, pohotové a výkonné garanční sluţby apod. Jinými slovy, dosavadní marketingový model sledoval jasný cíl: přimět zákazníka k nákupu. Reklamní pokřik je stále méně účinnou cestou předávání sdělení. Místo toho dnes firmy potřebují, aby se na ně potenciální zákazníci obraceli sami. Nový marketingový model klade prvořadý důraz na navázání skutečného smysluplného vztahu, na poskytování jedinečných zkušeností, jedinečných záţitků, tj. na získání a udrţení pozornosti a dlouhodobé angaţovanosti zákazníků, na vytváření dobré pověsti. Jedině cestou nasazení "ulpívajících" marketingových technik čili "sticky" marketingu, mohou firmy překonat bariéry, které si dnešní zákazníci budují vůči nevyţádaným formám komunikace. Vzhledem k tomu, ţe zákazníci mají přístup k marketingu kdekoli a kdykoli, jsou to oni, kdo má situaci plně pod kontrolou. Na mnoha příkladech Grant Leboff ve své nové knize dokládá, ţe rozhodující a důleţitější neţ jedinečný prodejní argument, neţ návratnost vloţených investic na dnešních trzích je návratnost vkladů do zapojení současných zákazníků a dlouhodobého udrţování kontaktů s nimi. Protoţe pokud své zákazníky dokáţete zaujmout a zapojit, pokud si vypěstujete i cit pro správný situační i časový kontext, získáváte jejich pozornost, coţ se v konečném důsledku odrazí i v růstu trţeb vaší firmy. Podstatou sticky marketingu je tedy pochopit, ţe marketing dnes jiţ není prostředkem k dosaţení cíle. Je cílem sám o sobě. 77

80 Konference, výstavy, veletrhy Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV konference, výstavy, veletrhy HANNOVER MESSE 2012 Rostoucí ceny surovin, jejich nedostatek, vysoké náklady na energii a změny poptávky nutí na celém světě jak malé a středně velké podniky, tak velké koncerny, aby změnily své myšlení. Průmysl má před sebou velký úkol, protože vývoj a využívání ekologických produktů, procesů a zelených technologií je stále více v centru pozornosti trvale udržitelného podnikatelského přístupu. Touto problematikou se zabýváme v rámci hlavního tématu greentelligence. Naši vystavovatelé ukážou na všech osmi veletrzích veletrhu HANNOVER MESSE 2012, že pouze inteligentní spojení efektivních postupů, ekologických materiálů a trvale udržitelných produktů může na dynamicky rostoucích mezinárodních trzích zajistit průmyslové výrobě konkurenční schopnost, řekl Dr. Wolfram von Fritsch, předseda představenstva veletržní správy Deutsche Messe AG. Nejvýznamnější světová událost technologií se uskuteční v Hannoveru Veletrh HANNOVER MESSE 2012 je spojením osmi předních veletrhů na jednom místě: Industrial Automation, Energy, MobiliTec, Digital Factory, Industrial Supply, CoilTechnica, IndustrialGreenTec a Research & Technology. Hlavními tématy veletrhu HANNOVER MESSE 2012 je průmyslová automatizace, energetická technika, průmyslové subdodávky a výzkum a vývoj. Partnerskou zemí veletrhu HANNOVER MESSE 2012 je Čína. Veletrh IndustrialGreenTec se uskuteční poprvé. Představí moderní koncepce a již existující produkty a technologie splňující požadavky na šetrnost k životnímu prostředí a udržitelnost. Téma greentelligenc bude rovněž součástí veletrhu Industrial Automation. Vystavovatelé zde ukážou také řešení pro inteligentní a ekologickou automatizaci technologických procesů a výroby. Automatizační procesy, které efektivně využívají energie, jsou založené na inteligentních IT. Veletrh Digital Factory je významným průkopníkem efektivní výroby, zřetězených procesů a je dodavatelem inteligentních řešení, která jsou nutná pro konečné produkty. Na trend greentelligence se vzhledem ke svému tématickému zaměření soustředí i veletrhy Energy a MobiliTec. Tato průmyslová odvětví se významnou měrou podílejí na pokroku zelených technologií, protože posouvají kupředu oblasti, jako je elektromobilita, koncepce pro výrobu obnovitelných energií a vývoj špičkových technologií pro stavbu konvenčních elektráren. Mezinárodní veletrh Industrial Supply se soustředí na komponenty amateriály určené pro průmysl, které šetří životní prostředí. Vystavovatelé vysoce invativního subdodavatelského průmyslového odvětví považují za svůj hlavní úkol v rámci průmyslových procesů stále optimalizovat efektivní využívání energie a materiálů a tak zvyšovat hospodárnost a současně snižovat zatížení životního prostředí. Jako doplněk k tématu subdodávek představí na veletrhu HANNOVER MESSE vystavovatelé veletrhu CoilTechnica své nejnovější postupy a materiály na výrobu efektivních cívek, elektromotorů, generátorů a transformátorů. Veletrh Research & Technology ukáže vývoj a následné využívání ekologických a udržitelných technologií, materiálů a postupů. Na tomto vedoucím světovém veletrhu výzkumu a vývoje budou prezentovány nejnovější výsledky vědy a vývoje celého průmyslového řetězce tvorby hodnot. Jako integrační součást Research & Technology a SurfaceTechnology budou zařazeny nanotechnologie. Vystavovatelé veletrhu HANNOVER MESSE začlenění nanotechnologie do vedoucích veletrhů vítají. Leibnizův 78

81 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Výstavy, veletrhy, konference ústav nových materiálů už řadu let vystavuje na veletrhu Research & Technology. Na tomto vedoucím veletrhu v rámci HANNOVER MESSE můžeme navázat přesně ty kontakty, které potřebujeme. Z našeho pohledu je proto smysluplné, prezentovat nanotechnologie výrazněji v hale, která je určená pro výzkum. Přes rostoucí počet prezentovaných řešení, které se již mohou uplatnit na trhu, je stále velký potenciál pro přenos technologií do nových a velmi rozmanitých aplikací, říká Susanna Kleinová z Leibnizova institutu pro nové materiály v Saarbrückenu. Vedle nanatechnologií uplatňovaných ve výzkumu, které jsou každoročně prezentovány v rámci Research & Technology, hrají nanotechnologie významnou úlohu především v povrchové technice. Tyto inovace a produkty se každoročně objevují střídavě na veletrhu SurfaceTechnology v rámci veletrhu HANNOVER MESSE a v červnu 2012 na O&S ve Stuttgartu. Dr. Martin Riester, který ve Svazu německých výrobců strojů a zařízení (VDMA) zodpovídá za oblast povrchové techniky a průmyslovou techniku plazmových povrchů, říká: V rámci průřezových technologií nanotechnologií a povrchové techniky existuje řada témat, která se překrývají. Především Průmyslové technologie plazmových povrchů jsou svými postupy pro vytváření tenkých funkčních vrstev jejich významnou integrační součástí. Svaz VDMA v této tématické oblasti již spolupracuje s kompetenčním centrem Ultratenké funkční vrstvy ( Kompetenční centrum koordinuje Fraunhoferův institut IWS se sídlem v Drážďanech. Zde se angažují vedle řady výzkumných zařízení také podniky průmyslové plazmové techniky. Mikrotechnologie mají při zpracování velmi pevných materiálů, u kterých jsou velmi vysoké požadavky na přesnost, stále větší význam. Z toho důvodu je výstavní oblast mikrosystémové techniky na veletrhu HANNOVER MESSE 2012 prezentována v rámci vedoucího veletrhu Industrial Automation pod označením MicroTechnology Smart Systems for Automation. Vystavovatelé se o integraci vyjadřují velmi pozitivně. Dr. Thomas Fries, výkonný ředitel Fries Research & Technology GmbH, říká: Pro FRT je integrace Smart Systémů do veletrhu Industrial Automation výhra. Průmyslová automatizace vyžaduje zajištěnou kvalitu a přesnost až do oblasti mikro a nano. Proto jsme na veletrhu FRT přítomni s našimi přístroji na měření povrchů. Martin Trächtler, vedoucí skupiny Inerciální senzorové systémy z Institutu mikrotechniky a informační techniky Hahn-Schickardovy společnosti (HSG-IMIT), říká: Nabízíme komponenty a řešení, která jsou součástí průřezové tématiky Industrial Automation. HSG-IMIT patří v Bádensku-Württembersku k předním výzkumným a vývojovým pracovištím, která poskytují technické služby v oblasti mikrokomponent a mikrosystémů. Technologie lehkých staveb a lepicí technika dvě různá témata a trendy, které se vzájemně vhodně doplňují. Technologie lehkých staveb a lepicí technika dávají konstruktérům potřebnou volnost, aby mohli konstruovat stroje, zařízení a vozidla ekonomičtěji a přitom v souladu s trvalou udržitelností. Vývojem a využitím produktů a procesů, které šetří životní prostředí, se průmysl zabývá už delší dobu. Veletrh Industrial Supply jako mezinárodní vedoucí veletrh řešení průmyslových subdodávek a lehkých staveb umožňuje jedinečný pohled na využití trvale udržitelných komponent a materiálů. Lehké stavby zaujímají v portfoliu Industrial Supply významné místo. Využívání lehkých materiálů a konstrukcí je na cestě k postupnému snižování vstupní energie a materiálů, a má proto perspektivu a budoucnost. Po úspěšné premiéře v roce 2010 jsou lehké stavby jako impuls inovací v roce 2011 opět významnou oblastí řekl Arno Reich, vedoucí Industrial Supply ve veletržní správě Deutsche Messe AG. V roce 2012 získá téma průmyslových subdodávek ještě větší dynamiku. Oblast představí významní vystavovatelé, fórum o materiálech Inteligentní lehké stavby a Solutions Area.. Fórum nabídne návštěvníkům a vystavovatelům informace o nových produktech a aplikacích. Solutions Area ukáže inovace, které si budou moci návštěvníci osahat. Na demonstracích a exponátech bude názorně předveden potenciál různých řešení lehkých staveb. doplnil A. Reich. Lehké stavby i zde přejímají významnou úlohu, protože nové konstrukce vozidel nebo staveb a nové materiály budou v budoucnosti povinné. Příkladem jsou sloučeniny hliník-hliník, které při své nízké hmotnosti spojují vlastnosti jako tvárnost a tvrdost. Slitiny hliníku jsou klíčem při snažení o lehčí díly. Nízká hustota, lehkost a tažnost činí z hliníku oblíbený materiál v automobilovém, leteckém průmyslu a ve strojírenství, řekl Dr.-Ing. Rolf Leiber, výkonný ředitel Leiber Group GmbH & Co. KG, společnosti, která na veletrhu HANNOVER MESSE mimo jiné představí svou techniku hybridního kování. Návštěvníci si mohou tuto a další inovace v automobilovém průmyslu vyzkoušet v rámci MobiliTec-Testparcours, kde bude inovativní technika představena. Významnou součástí veletrhu Industrial Supply je lepicí technika. Novinky v této spojovací metodě mají pro průmysl stále větší význam. Pomocí lepidel lze nejen šetřit energii, ale současně dávají při výběru stavebních materiálů a designu téměř neomezenou svobodu. Vysoce výkonná lepidla mají před sebou velkou budoucnost. Hlavní oblasti nového tématického parku pokrývají celou paletu spojovacích postupů od materiálů přes zařízení a příslušenství až po služby. Obě témata, lepicí technika a lehké stavby, se vzájemně doplňují, protože bez lepicí 79

82 Konference, výstavy, veletrhy Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV techniky by nebylo možné řadu staveb s lehkou konstrukcí realizovat. Tento trend má rozhodující význam i pro mobilitu. Například díky využívání lepicích pásů dochází při úsporném nasazení materiálů k enormnímu snížení hmotnosti. Právě v oblasti sportovních vozů lze používat lepicí pásy ke spojování dvou lehkých dílů, jako jsou plastové povrchy zesílené pomocí uhlíku, popisuje metodu Christina Barg-Beckerová ze společnosti Lohmann GmbH & Co. KG, která vystavuje v tématickém parku věnovaném lepicí technice v rámci Industrial Supply. Organizátoři obou světově nejvýznamnějších veletrhů větrné energie nabídnou branži veletržní společnosti Husum a Hannover každoročně mezinárodní veletržní platformu pro prezentaci, která má mezi výrobci zařízení na větrnou energii velkou prestiž. V sudých letech se na veletrhu Husum WindEnergy bude scházet celá branže. V lichých letech bude veletržní správa Deutsche Messe AG organizovat vedoucí veletrh Wind v rámci veletrhu HANNOVER MESSE. Budou zde prezentována zařízení, služby a komponenty pro průmysl větrné energie. V součinnosti se souběžně probíhajícími vedoucími veletrhy Energy a Power Plant Technology a největším světovým veletrhem techniky pohonu MDA je veletrh Wind v Hannoveru v centru pozornosti vystavovatelů a návštěvníků z oblasti energetického hospodářství, průmyslu, politiky a veřejné správy. Čína zahájila svůj prudký start mezi globální světovou ekonomickou špičku jako izolovaný aktér světového dění. Dnes je významnou součástí mezinárodního obchodu a podporou globálního růstu. Současně stojí před obrovskou výzvou zajistit hospodářskou stabilitu a posun od prahové k průmyslové zemi. Výrobní náklady v Číně významně stouply. Čínské podniky začaly části své výroby přesouvat z domácí půdy do jihovýchodní Asie. Za těchto podmínek je v čínské ekonomice nutný technický rozvoj. Pouze s pokrokovým a inovativním průmyslem bude Čínská lidová republika moci úspěšně pokračovat ve svém kurzu směřujícím k růstu. Výzkum a vývoj jsou proto na cestě Číny do budoucnosti rozhodující. Zatím není mnoho podniků, které se rozhodly pro dlouhodobou strategii a chtějí investovat do vývoje patentů a nových produktů. Síla Číny spočívá v rozpoznání potřeb trhu a v jejich okamžitém pokrývání. Vláda proto naléhavě vyzývá podniky, aby daly k dispozici více prostředků na výzkum a vývoj. Chce usnadnit malým a středně velkým podnikům přístup k úvěrům a pokud je třeba podpořit klíčová odvětví průmyslu, neváhá zasáhnout. Příklad 1: Kosmonautika. Vláda investuje do tohoto odvětví enormní částky a chce se v budoucnu v technologiích vyrovnat Spojeným státům. Sektor má velký význam jak z vojenského, tak hospodářského hlediska. Na konci minulého roku se čínské kosmonautice podařilo úspěšné spojení s experimentálním modulem, manévr, který si získal uznání celého světa a byl výsledkem rozsáhlého výzkumu a vývoje. Příklad 2: Elektromobilita. Peking si předsevzal, že do roku 2020 na čínských silnicích bude jezdit 5 milionů elektricky nebo částečně elektricky (hybridně) poháněných vozidel. Čína se chce stát jedničkou na světovém trhu těchto automobilů budoucnosti. Dotuje proto nákup čínských modelů automobilů na elektrický pohon a investuje miliardy eur do vývoje elektrotechnologií. V boji o přední pozici je Peking přesvědčen o svém úspěchu. Čína například spolupracuje se zahraničními výrobci v rámci společných podniků a zajišťuje si tak přístup k technickému know-how. Konkurenční boj ve vývoji lithium-iontových baterií vhodných pro hromadné využití, jejichž výroba je předpokladem pro komerční průlom v oblasti automobilů na elektrický pohon, teprve začal. Čína nemusí v této oblasti dohánět zpoždění, začala na stejné startovací čáře. Díky vynakládaným finančním prostředkům a obrovskému odbytišti patří Čína k příštím gigantům tohoto segmentu trhu. Veletrh HANNOVER MESSE ukáže sílu Číny v sektoru obnovitelných energií. Úspěch branže větrné a solární energie je podmíněn velkým odbytištěm ve vlastní zemi. Stát dotuje obnovitelné energie a nakupuje od čínských výrobců. Větrné turbíny čínské výroby se zatím v jiných zemích neprosadily. Situace výrobců solární techniky v Čínské lidové republice je jiná. Někteří již získali certifikáty kvality v zahraničí. Využívají rovněž podporu vlády, která jim zajišťuje výhodné podmínky pro získání úvěrů a hromadné objednávky. Na rozdíl od výrobců větrných turbín na západních trzích s fotovoltaikou Číňané již získali významný podíl. Na veletrhu bude rovněž představen pokrok a inovace čínského strojírenství a elektrotechniky. Čínským firmám se v technologiích podařilo zmenšit zaostávání za zahraničím. Nová konkurence z Dálného východu se nyní už nespokojuje s plagiáty. Na bázi kopií techniky zde vyvíjejí nové produkty. Mnoho mezinárodních výrobců přesunulo část své výroby do Číny, aby tímto způsobem snížily své náklady. Přesto si zachovali náskok v oblasti inovací a špičkové pozice. Čínský strojírenský elektrotechnický průmysl nyní vytváří dlouhodobé strategie na podporu výzkumu a vývoje pro zajištění trvalého růstu. Další informace: red. (podle zdroje: Eva Václavíková, David Václavík, zastoupení Deutsche Messe v ČR, Myslbekova 7, Praha 6, info@hf-zechrepublic.com) 80

83 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Výstavy, veletrhy, konference Kalendář odborných mezinárodních konferencí Jako každoročně i letos se v sídle německé hutnické společnosti VDEh - Düsseldorf, SRN konalo zasedání společnosti Intarnational Society of Steel Institutes. Zasedání se zúčastnili zástupci Rakouska, Brazílie, Číny, Německa, Maďarska, Itálie, Japonska, Španělska, Švédska, Spojeného království, USA a České republiky. Kromě běžné agendy, byl na tomto setkání zpracován kalendář mezinárodních odborných konferencí na rok 2012, který má dvě části: Coordinated international events 1. GERMANY, Aachen, the 1 st International Conference on Ingot Casting, Rolling and Forging (ICRF), June UK, Sheffield, the 4 th International Conference on Thermomechanical Processing of Steel, September POLAND,Warsaw, the 4 th International Conference on New Developments in Metallurgical Process Technology, September AUSTRIA, Graz, the 10 th European Electric Arc Furnace Conference (EEC), ASMET September GERMANY, Dresden, the 5 th International Congress on Science and Technology of Steelmaking (ICS), October BRAZIL, Rio de Janeiro, the 6 th International Conference on Science and Technology of Ironmaking (ICSTI), October CZECH REPUBLIC, Ostrava, the 2 nd International Conference Small Sample Test Techniques (SSTT), ( / Conference invitation), October 2 4 Other national periodical events in part with international participation / other international conferences 1. USA, Atlanta, AISTech, 2012, May HUNGARY, Budapešť, the 8 th Clean Steel Conference, May CZECH REPUBLIC, Brno, the 21 st International conference METAL 2012 ( May CHINA, Beijing, the 9 th International Conference on Molten Slags, Fluxes and Salts, CSM, May GERMANY, Aachen, the 1 st International Conference on Ingo Casting, Rolling and Forging (ICRF), June SWEDEN, Lulea, Scanner, June CROATIA, Sibernik, the 10 th International Symposium of Croatian Metallurgical Societies Materials and Metalurgy, June CHINA, Beijing, Asia Steel, International Conference, CSM, September NETHERLANDS, IJmuiden, the 7 th European Slag Conference, October CHINA, Beijing, the 7 th International Conference on Electromagnetic Processing of Materials (EPM2012), CSM, October CHINA, Beijing, the 9 th International Conference on Zinc and Zinc Alloy Coated Steel Sheet (GALVATEC) Úspěchem je, že se do tohoto kalendáře pravidelně dostávají i konference konané v České republice. V roce 2012 to jsou tyto konference: the 2 nd International Conference Small Sample Test Techniques (SSTT), Ostrava, a the 21 st International Conference METAL 2012, Brno, Ing. Jaroslav Pindor, Ph.D. předseda České hutnické společnosti 81

84 Hutnictví ve světě Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV hutnictví ve světě Jaká krize? Rekordní vývoz vyvolává naději Lidové noviny, David Tramba Společnost Sandvik Chomutov vyrábí v areálu bývalých válcoven trub na okraji Chomutova speciální nerezové potrubí. To se pouţívá třeba při podmořské těţbě ropy a plynu. Chomutovská firma je jejich největším výrobcem na světě. Celá produkce směřuje na export, převáţně na mimoevropské trhy. Během čtyř let bychom rádi zdvojnásobili obrat na 8 mld. Kč, uvedl nedávno ředitel podniku Jiří Polman. Právě chomutovský Sandvik je příkladem firmy, které se s velkou pravděpodobností bude dařit i letos. Podniky zaměřené na export budou ve výhodě. Podle posledních dat z loňského listopadu vzrostly zakázky pro český průmysl ze zahraničí o 10,6 %, zatímco nové zakázky na domácím trhu klesly o 6,8 %. Zájem je mimo EU Navzdory signálům o nástupu recese objem vývozu zboţí z České republiky v listopadu přepsal historické rekordy. Jeho hodnota dosáhla 265 mld. Kč, a o 6 mld. Kč tak překonala dosavadní maximum z loňského března. V meziročním srovnání byl listopadový export téměř o 10 % vyšší. Pohled na detailní čísla Českého statistického úřadu odhalí, ţe v loňském druhém pololetí výrazně rostl vývoz do Ruska a Spojených států, ale také do zemí, jako je Kazachstán a Jiţní Korea. Naopak meziroční nárůst vývozu do zemí eurozóny jen zřídka převýšil desetiprocentní hranici. Vývoz za celý loňský rok se přiblíţil na dohled hranici 3 bil. Kč. Obchodní bilance zůstává přebytková. Podle odhadu analytika Komerční banky Jiřího Škopa dosáhl loňský přebytek zhruba 180 mld. Kč, coţ překonává předloňských 121 mld. Kč i dosavadní rekord 149,6 mld. Kč z roku Dominance aut trvá Hlavním tahounem českého exportu zůstává automobilový a strojírenský průmysl. Například nošovický závod koncernu Hyundai Motor loni navýšil výrobu o čtvrtinu na 251 tisíc osobních aut. Z tohoto počtu směřovalo 97 % na zahraniční trhy. Mladoboleslavská Škoda Auto navýšila prodej aut meziročně o 15 % na 875 tisíc aut. Nejvyšší růst zaznamenala na trzích v Číně, Indii, Německu a 82 Rusku. Další expanzi Škodovky na zahraničních trzích mají podpořit nové modely Citigo a Rapid. Růst exportu zaznamenávají také společnosti podnikající v oboru energetického strojírenství či investičních celků, jako Vítkovice, ČKD Group a Škoda Power. Také dalším strojírenským podnikům se daří. V letošním roce očekáváme navýšení trţeb zhruba o 70 %, uvedl marketingový ředitel společnosti Aero Vodochody Martin Kowalczyk. Byl to právě rostoucí objem exportu dopravních prostředků a dalších strojů, co přispělo k nečekaně silnému výsledku průmyslové výroby v loňském listopadu. Průmyslová výroba se zvýšila o 2,7 % ve srovnání s říjnem, v meziročním srovnání narostla o 5,4 %. Letošní rok bude horší Samotný statistický úřad upozornil, ţe listopadový výsledek vylepšily mimořádné vlivy. Poměrně malé odvětví ostatních dopravních prostředků, kam patří například výroba lokomotiv a letadel, se totiţ předvedlo mimořádným meziročním nárůstem produkce o 64 %. V letošním roce se čeští exportéři pravděpodobně nevyhnou dočasnému oslabení zahraniční poptávky. Analytici varují, ţe oslabení kurzu koruny vůči euru i dolaru českému vývozu příliš nepomůţe. Většina vývozců totiţ současně patří mezi dovozce - a import surovin, dílů či polotovarů se jim letos prodraţí. SB Ekologické projekty v Třineckých železárnách pod novým vedením enviweb.cz, Petra Sýkorová, Monika Kozlerová, EKONOM Nový rok přinesl Třineckým ţelezárnám nového generálního ředitele. Stal se jím jejich dosavadní šéf investic Jan Czudek (52). V ţelezárnách pracuje jiţ od roku 1983, kdy nastoupil na pozici asistenta v oddělení energetiky. Nyní nahradil Jiřího Ciencialu, který odchází do dozorčí rady. OTÁZKA: Konkurenční ArcelorMittal nejdříve vyměnil ředitele, teď propouští desetinu zaměstnanců. Co chystáte vy? Naší prioritou bude nadále udrţovat vysokou konkurenceschopnost společnosti, pracovat v duchu společensky odpovědného přístupu, a také podporovat ekologický provoz. V tomto směru připravujeme tři velké ekologické projekty za téměř

85 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV 2 mld. Kč, například rekonstrukci odprášení odléváren vysokých pecí. OTÁZKA: Výměna generálního ředitele obvykle přináší změnu strategie firmy. Co teď bude v Třineckých železárnách jinak? Vyţaduji, aby se pracovníci nespokojili s pouhým plněním povinností. Nelpím na detailech, ale mým cílem je, aby ze sebe kaţdý vydal to nejlepší. Jak víme, svaté město Řím padlo, přestoţe kaţdý konal svou povinnost Svaté město Řím padlo proto, ţe kaţdý konal jen svou povinnost. OTÁZKA: Ve firmách dnes bývá zvykem obměňovat vrcholové manažery po relativně krátkém čase. Váš předchůdce ale ve funkci vydržel 14 let. Jaký je váš názor na optimální délku funkčního období vrcholového manažera? Můj předchůdce je člověk mimořádných kvalit, který se vymyká všem platným poučkám. Pokud jde o mě, vţdy jsem míval tří aţ pětiletá údobí vedoucí ke změně. OTÁZKA: Získal jste titul manažer roku 2009 v hutním odvětví. Čemu za něj podle sebe vděčíte? Jak byste charakterizoval svůj styl řízení? Důleţitá je schopnost uznávat své kolegy a umět si vybrat spolupracovníky - a to jak v rovině horizontální, tak i vertikální. Nezbytné je podněcovat kreativitu zaměstnanců, nelpět na detailech, a mít jasnou vizi. V tomto vyznávám Marca Pola: Nelze-li se vrátit zpět, musíme jít kupředu. SB ČBA: Oživení přijde v druhém pololetí euro.cz, Tereza Čapková Hutnictví ve světě coţ v kombinaci se slabým růstem ekonomiky povede k zachování nízkých úrokových sazeb. I ve zhoršeném ekonomickém klimatu se bankovnímu sektoru v roce 2012 pravděpodobně podaří udrţet kladný růst bankovních úvěrů. Růst úvěrů pro podniky se podle odhadů ČBA bude pohybovat na úrovni 1,5 %. Úvěry pro obyvatelstvo porostou dokonce o 4 %. Ekonomické oţivení by podle asociace mohlo nastat ve druhém pololetí a v roce 2013 by růst reálného HDP mohl dosáhnout 2 %. Většina prognóz očekává také trvalé výrazné zpomalení dlouhodobého trendu posilování české měny. K hospodářskému vývoji se vyjadřovali analytici z ING, ČSOB, České spořitelny, Raiffeisenbank, UniCreditu, Citi a Komerční banky. SB Vítkovické hutě dovedly loni Evraz k vyšší produkci oceli, produkce uhlí však klesá patria.cz, Evraz, ČTK, Reuters, Bloomberg Ruský ocelářský gigant EVRAZ vloni vykázal meziročně o 3 % vyšší výrobu. Za tímto výsledkem stojí především vyšší produkce v ostravské ocelárně a válcovně Evraz Vítkovice Steel, uvedla skupina ve své aktuální zprávě s tím, ţe ostatní významné ocelárny nadále pracují na plnou kapacitu. Poptávka na hlavních odbytištích navíc v uplynulém roce vykazuje náznaky oţivení. Produkce oceli v Evraz Vítkovice Steel se v roce 2011 proti předchozímu roku zdvojnásobila díky vyřešení sporu o cenách dodávek s ArcelorMittal Ostrava (16,02, 4,79 %). V posledním kvartále navíc prý vítkovické hutě zaznamenaly nárůst produkce především v důsledku ukončení oprav, které probíhaly ve třetím čtvrtletí. V roce 2012 bude česká ekonomika stagnovat nebo poklesne o 0,1 %. Hlavním důvodem je pravděpodobný hospodářský pokles v eurozóně, byť Německo, jako největší obchodní partner České republiky, zřejmě vykáţe i v roce 2012 růst. Shodli se na tom analytici sedmi tuzemských bank v ekonomické prognóze České bankovní asociace (ČNA). Podle předsedy vědeckého grémia ČBA Luďka Niedermayera eurozóna letos počítá s propadem o 0,4 %. Panuje nicméně celkově velká nejistota o průběhu hospodářského zpomalení v Evropě. (red. pozn.: O týden později uvedl ministr financí ČR Miroslav Kalousek, ţe se mu zdá pravděpodobná varianta tzv. kladné nuly, která se dá vyčíslit jako +0,1 %.) S hospodářským vývojem v zemi je spojeno i mírné zhoršení vývoje nezaměstnanosti. Průměrná míra nezaměstnanosti by měla podle ČBA v roce 2012 dosáhnout 8,9 %. Inflace i přes dopad zvýšení daní zůstane pod 3 %, 83 Za celý rok 2011 celá skupina Evraz vyprodukovala 16,8 mil. t oceli, v roce 2010 to bylo 16,3 mil. t. V posledním čtvrtletí loňského roku výroba vzrostla ze 4 mil. t ve třetím čtvrtletí na 4,13 mil. t. Evraz nadále pokračuje v redistribuci výrobních kapacit směrem k produktům s vyšší přidanou hodnotou. Tento trend byl podle ruského oceláře v loňském roce akcentován spolu se znaky oţivení na trzích v Rusku, Ukrajině, Severní Americe a jiţní Africe. V posledním čtvrtletí však nacenění produkce opět negativně ovlivnily sezónní faktory spolu s obavami o globální ekonomický růst. V uplynulém roce se naopak propadla produkce koksovatelného uhlí, která meziročně poklesla o 16 % na 6,3 mil. t. V posledním čtvrtletí loňského roku ovšem vzrostla o 19 % (u surového a o 13 % u upraveného) ve srovnání se třetím čtvrtletím. Na produkci uhlí měla u Evrazu v uplynulém roce vliv

86 Hutnictví ve světě série provozních problémů, které se však jiţ v posledním kvartále loňského roku povedlo odstranit. Evraz je přední ocelářská a těţařská společnost a producent vanadu. Kromě Ruska a ČR působí na Ukrajině, v USA, Kanadě, Itálii a Jiţní Africe. Konsolidované výnosy firmy předloni vystoupaly na 13,394 mld. USD, konsolidovaný upravený provozní zisk EBITDA činil 2,35 mld. USD. Podíl v Evrazu vlastní ruský miliardář Roman Abramovič. Evraz Vítkovice Steel je třetí největší česká hutní společnost a zaměstnává přibliţně 1400 lidí. ArceloMittal Ostrava, který v roce 2010 odebral třetinu produkce koksovatelného uhlí od NWR, prodal předloni čtvrtinu produkce surového ţeleza společnosti Evraz Vítkovice Steel. Za rok 2011 však aktuální informace nejsou k dispozici a meziroční srovnání ovlivní fakt, ţe v druhé polovině roku 2010 byly hutě Evraz Vítkovice Steel dočasně uzavřeny, kvůli sporům o cenu surového ţeleza s ArceloMittal Ostrava. SB Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV Výroba oceli v r zaznamenala vzestup o 6,8 % [cit ] [cit ] [cit ] Výroba oceli ve světě zaznamenala v r další rekord. Na celém světě se jí vyrobilo mil. t. Ve všech průmyslově významných zemích došlo k růstu. Výjimkou je Španělsko a Japonsko, kde byl zaznamenán pokles. K největšímu nárůstu výroby došlo v Turecku, Jiţní Koreji a Itálii. Čína jako hlavní světový výrobce zaznamenala nárůst 8,9 % a dosáhla výroby 695,5 mil. t oceli. Čína se zvolna přibliţuje stavu, ţe bude vyrábět polovinu světové produkce oceli, jak ukazuje diagram na obr. 1. Se statisícovým odstupným odejde z ostravské huti přes 630 lidí Mladá fronta Dnes, ČTK Statisícové odstupné vyplatí ostravská firma ArcelorMittal asi 630 svých zaměstnanců. Většina z nich odchází k Ti, kteří ve firmě pracují většinu svého ţivota, si mohou odnést aţ tři čtvrtě milionu. Firma sniţuje počet zaměstnanců o desetinu, protoţe ji zastihla ekonomická krize kvůli které se dostává do ztráty. Nabídku dobrovolného odchodu za 11 aţ 24 platů podle délky práce v huti společnosti vyhlásila O dobrovolný odchod s vysokým odstupným poţádalo v hutní společnosti přes 700 lidí. Většině z nich tedy firma vyhoví. Kdyţ si lidé poţádají o odchod, je snaha jim to umoţnit. Někdy se ale můţe jednat o pozice, které firma potřebuje, aby mohla i po odchodech fungovat. Pokud třeba zaměstnanec na pozici, která se bude rušit, nemá zájem odejít, je mu nabídnuto, aby se přesunul na pozici, kde zaměstnanec naopak odejít chce. Redukce míst čeká všechny závody, a to včetně dceřiných firem ArcelorMittal Energy Ostrava a ArcelorMittal Engineering Product Ostrava. Podobná situace nastala ve firmě uţ v roce 2009, kdy ji s vysokým odstupným opustilo pracovníků. SB Obr. 1 Vývoj výroby oceli v Číně a ve světě [v mil. t]. Vývoj výroby oceli v nejvýznamnějších zemích ukazuje tab 1. Tab. 1 Prvých 10 zemí s největší výrobou oceli [mil. t] Pořadí země /2010 % 1 Čína Japonsko Spojené státy Indie Rusko Jiţní Korea Německo Ukrajina Brazílie Turecko Vyuţívání výrobních kapacit se v loňském roce pohybovalo celosvětově mezi 72 a 83 %. 27 zemí Evropské unie dosáhlo v r výrobu 84

87 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV dohromady 177,4 mil. t oceli, přičemţ v posledních třech měsících roku docházelo prakticky ve všech členských zemích k poklesu výroby oceli. World Steel Association pro r odhaduje další růst, a to ve výši 5,4 %. Hlavním výrobcem bude nadále Čína, kde se předpokládá růst výroby oceli 6 %. LJ Struktura amerických kováren 2012 Business outlook. Forging November/December 2012, s Americký svaz kováren dělá kaţdoročně průzkum mezi svými členy. Pokud jde o pouţívané technologie, pak v USA se 51 % kováren se zabývá zápustkovým kováním a 49 % kováren provozují volné kování, 20 % kováren válcuje krouţky. To je podobná struktura jako v ČR, poněvadţ po instalaci radiálně axiálních válcovaček krouţků v kovárně TRIANGOLO v Hulíně a v kovárně Brück v Zámrsku u Vysokého Mýta jsme se i v této technologii dostali na vyšší úroveň. Výrazný rozdíl je však ve zpracovávaných materiálech. V USA je situace následující: Materiál Podíl kováren Legované oceli 64 % Hliník a jeho slitiny 28 % Mosaz a slitiny mědi 18 % Uhlíkové oceli 74 % Slitiny pro vysoké teploty 22 % Nerezavějící ocel 50 % Titan 27 % Z přehledu je vidět, ţe v amerických kovárnách se zpracovává více materiálů, které jsou draţší a technologicky náročnější. V kovárnách USA mají významný podíl výkovky pro letecký a zbrojní průmysl. Hlavním cílem průzkumu jsou výhledy kováren na příští rok. Pro r převaţují optimistické pohledy. Kovárny zatím mají zakázky a jsou schopné konkurovat importu. L J Hutnictví ve světě ekonomiky a pomalostí jejího zotavování. Optimismus, který se postupně zvedal od roku 2008, začíná ustupovat, připomněl Dennis M. Nally, generální ředitel PwC. Největší pokles důvěry byl patrný v západní Evropě. Čína zaznamenala největší pokles důvěry v asijsko-pacifickém regionu. Největším strašákem zůstává nejistý ekonomický vývoj. Šéfové významných světových firem zmiňovali rovněţ obavy ze schopnosti vlád reagovat na velké rozpočtové deficity a zadluţení, nestabilitu kapitálových trhů či rozkolísanost měnových kurzů. Čeští generální ředitelé odpovídali na stejné dotazy jako jejich globální kolegové ještě pesimističtěji. Zhoršení světové ekonomiky očekávají dvě třetiny z nich a jen necelých 13 % si je opravdu jista, ţe jejich firmě letos porostou trţby. Chápou, ţe jsme malá otevřená ekonomika, která se těţko můţe vyvíjet odlišně od hlavního proudu. Většina negativních impulsů k nám přichází ze zahraničí a sotva je můţeme ovlivnit, uvedl Jiří Moser z PwC Česká republika. Podle něj ovšem situace české ekonomiky není tak špatná. Stabilitu bankovního sektoru nám můţe eurozóna závidět a je zde řada firem, které dokázaly navzdory krizi najít růstové příleţitosti a nabírají nové zaměstnance. Čeští generální ředitelé sázejí především na domácí trh, coţ zřejmě povede k zesílení konkurence na českém trhu. Chtějí také zaujmout zákazníky novými produkty. Měli by si však vzít příklad z globálních lídrů a ve větší míře spolupracovat, domnívá se Moser. SB Mittal, Evraz, Briggs & Stratton. Firmy v Ostravě propustí stovky lidí Mladá fronta Dnes, Darek Štalmach Situace na ostravském trhu práce potvrzuje, ţe nemůţe být tak zle, aby nemohlo být ještě hůře. Ostravské firmy propouštějí stovky lidí. Značné zhoršení situace uţ začíná pociťovat i úřad práce. Nově oznámila ukončení ostravského provozu americká společnost Briggs & Stratton vyrábějící motory do sekaček. Ředitelé firem růstu globální ekonomiky příliš nevěří novinky.cz, pit, Novinky Téměř polovina (48 %) z 1258 dotázaných ředitelů, kteří po celém světě odpovídali v tradičním průzkumu společnosti PwC, věří, ţe vývoj globální ekonomiky se bude zhoršovat i v letošním roce. Pouze 15 % očekává zlepšení během roku Celkem 40 % ale věří v růst svých vlastních společností. Optimismus generálních ředitelů jde dolů s tím, jak se vypořádávají s následnými otřesy recese. Ředitelé jsou zklamáni vývojem globální 85 Spolu s přibývající krizí v eurozóně se zhoršuje i situace na trhu práce v Moravskoslezském kraji. "Ve srovnání s minulými lety máme stále více hlášení o hromadném propouštění," říká ostravský úřad práce. "Hlášení je více neţ v minulosti, evidentně na to má vliv nastupující ekonomická krize," dodává. Zatím poslední firmou, která v kraji končí s výrobou, je americká společnost Briggs & Stratton, vyrábějící v průmyslové zóně Ostrava Hrabová motory do zahradních sekaček. Ta minulý týden oznámila, ţe v České republice končí a stahuje výrobu zpět na území Spojených států. O práci tak

88 Hutnictví ve světě přijde sedmasedmdesát stálých zaměstnanců. Paradoxně o propouštění ve společnosti Briggs & Stratton zaměstnanci úřadu práce zatím nevědí. "Ţádnou takovou informaci jsme ještě nedostali," říká Vladana Piskořová. "A to jsme s nimi nedávno komunikovali, vyplňovali nám dotazníky ohledně zaměstnanosti. Zřejmě o tom sami nevěděli," dodala. Briggs & Stratton není jedinou velkou firmou v regionu, která v současnosti chystá velké propouštění. Sníţit počet zaměstnanců se chystají i takové kolosy, jako je ArcelorMittal Ostrava nebo Evraz Vítkovice Steel. Kaţdá firma zvolila pro sniţování stavu jiný způsob. Zatímco ArcelorMittal nabídl svým zaměstnancům vysoké odstupné, při nichţ lidé, kteří se dobrovolně rozhodnou pro odchod, dostanou podle odpracovaných let ve firmě aţ čtyřiadvacet platů, v Evrazu propuštěné přímo vyberou. Rozhodli se uzavřít těţkou profilovou trať. Evraz uzavře výrobu na těţké profilové trati. Evropské stavebnictví a s ním i trh válcovaných výrobků se dlouhodobě propadá. To má vliv na vývoj trţeb. Proto se Evraz rozhodli ukončit výrobu těţkých profilů, které byly určeny hlavně pro stavební průmysl. Z Evrazu má odejít 200 lidí. Všichni zaměstnanci mají nárok na standardní tříměsíční odstupné. K tomu obdrţí, podle odpracovaných let, aţ dvanáctiměsíční dodatečné odstupné. ArcelorMittal Ostrava uvaţoval o propuštění 600 zaměstnanců, jejich počet ale moţná ještě není konečný. O dobrovolný odchod totiţ poţádalo o několik desítek lidí více a firma nyní zvaţuje, kolika z nich odstupné vyplatí. Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV eskalací problémů v eurozóně a zhoršenými makroekonomickými vyhlídkami hlavních obchodních partnerů. V roce 2013 by se měl ekonomický výkon zvýšit o 1,6 %. Pro rok 2012 odhaduje ministerstvo růst spotřebitelských cen na 3,2 %, v roce 2013 by měla průměrná míra inflace dosáhnout 1,5 %. Situace na trhu práce by měla odráţet pomalý růst ekonomiky a zvýšenou nejistotu ohledně dalšího vývoje. Vzhledem k vysokým nejistotám ohledně dalšího vývoje v eurozóně je nová predikce zatíţena významnými riziky směrem dolů a s naprostou jistotou nelze vyloučit ani opakování recese z přelomu let 2008 a Další vývoj české ekonomiky bude do značné míry záviset na tom, zda a jak rychle se podaří současnou situaci v problémových zemích eurozóny vyřešit. Zaměstnanost by se letos měla sníţit o 0,3 %, pro rok 2013 pak ministerstvo financí počítá s její stagnací. Míra nezaměstnanosti (měřená metodikou VŠPS, která je odlišná od metodiky registrované nezaměstnanosti uţívané MPSV) by z loňských 6,7 % měla letos vzrůst na 7 %, k dalšímu mírnému nárůstu nezaměstnanosti by mělo dojít i v roce Poměr deficitu běţného účtu platební bilance k HDP by měl zůstat na udrţitelné úrovni. SB Žaloba Ostravy na stát se konečně pohne euro.cz, Miroslav Tryner Zaměstnanci společnosti Briggs & Stratton na tom jsou podstatně hůře. O propouštění se dozvěděli na poslední chvíli, zaměstnavatel jim ani nenabídne nic nad rámec, který jim nařizuje zákon. "Přišlo to pro nás jako blesk z čistého nebe," popisuje situaci v ostravské výrobně motorů pro sekačky její zaměstnanec. "Ve čtvrtek přijel zástupce společnosti ze Spojených států, svolal firemní mítink a tam nám řekli, ţe firma končí. Řekli nám, ţe všem zaměstnancům teď poběţí dvouměsíční výpovědní lhůta, pak dostaneme odstupné ve výši tří měsíčních platů a tím to hasne," dodal s tím, ţe by měla firma zaměstnancům zajistit pomoc při hledání práce v dalších společnostech působících v hrabovské průmyslové zóně. SB MF čeká růst ekonomiky o 0,2 %, ve hře je i regrese euro.cz, Tereza Čapková Se stagnací ekonomiky, resp. s mírným růstem reálného HDP o 0,2 %, počítá pro letošní rok ministerstvo financí. Změna oproti říjnové makroekonomické predikci je dána zejména další 86 Obyvatele Moravskoslezského kraje opět dusí smog. Více neţ rok a půl uplynul od doby, kdy statutární město Ostrava podalo ţalobu na Českou republiku, konkrétně na vládu a ministerstva ţivotního prostředí a dopravy, za znečištěné ţivotní prostředí. Ţaloba sice stále leţí u soudu, ale jak Euro.cz zjistilo, v celé kauze by se mělo začít opět něco dít. Do kauzy se znovu vloţil primátor Ostravy Petr Kajnar. I při známém pomalém konání našich soudů se mi zdá neobvyklé, ţe se nic ve sporu neděje. Proto jsem pověřil naše právní oddělení, aby připravilo analýzu, jak v případu pokračovat dál, řekl promátor. Podle jeho slov jsou ve hře tři varianty: snaha o urychlení soudního projednávání, moţné pozastavení ţaloby nebo její případné staţení. Analýza má být hotova během měsíce, výběr alternativy by měl přijít vzápětí. Ve snaze urychlit kauzu Ostrava podle primátora zvaţuje i variantu, ţe by své zastupování odebrala advokátní kanceláři Broţ & Sokol & Novák, kterou si v říjnu 2010 najala za původní kancelář Pyšný, Weber & Partneři. V této kanceláři byl tehdy partnerem exministr Pavel Drobil a hrozil střet zájmů. Ostrava by nově svěřila spor svým magistrátním právníkům a znovu externě

89 Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV advokátům společnosti Pyšný, Weber & Partneři. Ţádná kolize by nyní uţ v tomto zastupování nabyla. Hlavním důvodem je prý to, ţe komunikace přímo v Ostravě je pruţnější neţ přes advokátní kancelář v Praze. Varianty pozastavení či staţení ţaloby na stát primátor odůvodnil tím, ţe po pěti letech nečinnosti se stát a jeho úřady o problematiku ţivotního prostředí v Moravskoslezském kraji začaly konečně zajímat. Jako příklad jmenoval 60tisícovou dotaci na podporu výměny kotlů na tuhá paliva za nízkoemisní, nezpoplatnění dálnice přes Ostravu či memorandum týkající se ţivotního prostředí uzavřené mezi českým ministerstvem průmyslu a obchodu a Polskem. Ministr ţivotního prostředí Tomáš Chalupa vytvořil expertní komisi, která kraj navštěvuje a skutečně problémy aktivně řeší. To jsou ty pozitivní, ale první kroky státu. I pokud se v nich bude nadále pokračovat, zlepší se ovzduší na Ostravsku výrazněji aţ za 10 let, předpověděl Kajnar. Ţe se u soudu v kauze stát versus Ostrava aktuálně nic neděje, sdělila Euro.cz i Marta Machková z tiskového oddělení ministerstva ţivotního prostředí: Termín jednání u soudu zatím nebyl stanoven, MŢP k účasti na jednání nebylo obesláno. Stát MŢP pověřil, aby u soudu s Ostravou Českou republiku zastupovalo. Pro poplatníky je potěšitelné, ţe za stát dosud právní úkony činili zaměstnanci ministerstva a stejně tak by tomu mělo být i před soudem. Externí advokátní kancelář si MŢP nenajalo. Jasno do vývoje celé kauzy vnesla mluvčí Městského soudu v Praze Martina Lhotáková, která vysvětlila, ţe celá věc nyní leţí u Nejvyššího správního soudu. Proti jednání nařízenému na termín na podala totiţ stíţnost fyzická osoba, která se domáhala být zařazena mezi osoby zúčastněné. Kasační stíţnost nyní leţí u NSS, jehoţ rozhodnutí časově nelze podle Lhotákové předvídat. Shrnuto a podtrţeno: Spor stát versus Ostrava skutečně leţí u soudu, ovšem u jiného, neţ se předpokládalo, termín jednání je ale opravdu v nedohlednu. Kroky ostravského primátora Kajnara jsou tedy na místě. SB Lumius likviduje dceřinou společnost v Polsku euro.cz, Rudolf Marek Obchodník s elektřinou a plynem Lumius zahájil likvidaci své dceřiné společnosti Lumius Polska. A to i přesto, ţe v květnu minulého roku pro ni po víc neţ dvouletém úsilí získal licenci na prodej plynu. Hutnictví ve světě Důvodem jsou špatné obchodní podmínky na polském trhu. Polský trh má obrovské problémy s legislativou a vše je nastaveno tak, aby lokální společnosti měly co nejméně konkurence, vysvětlil ředitel společnosti Lumius Miloň Vojnar. Jiţ při získání licence s plynem jsme předesílali, ţe nám pouze zasvítilo zelené světlo na semaforu a naše obchodníky čeká spousta práce. Ona naděje ale nyní zhasla úplně. Aktuální situace v Polsku odpovídá situaci v ČR v roce 2007, kdy ještě existoval monopol a začínal proces liberalizace. Bohuţel se nám potvrdil předpoklad, ţe tímto faktem srovnání s naší republikou končí. Proces v Polsku bude několikrát delší neţ u nás, dodal Vojnar. Vůbec si netroufá odhadnout, kdy a zda vůbec se polský trh přiblíţí svými parametry českému, kde liberalizace na trhu s elektřinou a plynem proběhla bez větších problémů. Dceřiná společnost v Polsku je tak třetí společností, kterou se Lumius kvůli špatným trţním podmínkám na místním trhu rozhodl zlikvidovat. Po prodeji společnosti v Chorvatsku loni v červenci následovala na konci září stejného roku likvidace maďarské dcery. V současné době je Lumius účastníkem německého a rakouského trhu s elektřinou. Své hlavní aktivity ale zaměřuje na ČR a Slovensko. Vzhledem k recesi na světových trzích jde o jedno z přípravných opatření na léta 2012 a Soustředíme se na trhy, které nám přináší zisk, doplnil Vojnar. Lumius v roce 2011 utrţil 9,2 mld. Kč. Konečným spotřebitelům v ČR dodal 2,5 TWh elektrické energie a 4,5 TWh plynu. Hospodářský výsledek očekává ve výši 165 mil. Kč. Lumius tak oproti roku 2010 navýšil trţby o víc neţ miliardu. Od poloviny minulého roku je čím dál víc cítit dopad světové recese, kterou nebereme na lehkou váhu. Jsme ve stálém kontaktu s našimi zákazníky, kteří hlásí pokles výroby a připravují se na ještě horší období. Vzhledem k této situaci předpokládáme v roce 2012 navýšení trţeb jen na 9,5 mld. Kč a hospodářský výsledek asi 200 mil. Kč uvedl Vojnar. SB ČR má v rámci EU sedmý nejnižší dluh novinky.cz, Novinky, ČTK Česká republika má v rámci 27členné Evropské unie sedmé nejniţší vládní zadluţení v poměru na hrubý domácí produkt (HDP), konkrétně 39,8 %. Smutným lídrem je s poměrně velkým náskokem Řecko. Ukázala to zveřejněná data Evropského statistického úřadu (Eurostat) za třetí čtvrtletí loňského roku. Jak vyplynulo ze zveřejněných výsledků, mezičtvrtletně v tomto období zadluţení 87

90 Hutnictví ve světě Hutnické listy č.1/2012, roč. LXV vzrostlo v EU z 81,7 % na 82,2 procenta. V eurozóně naopak kleslo z 87,7 na 87,4 %. Data ukazují, ţe dluhové kritérium stanovující, ţe by státy v EU měly mít dluh maximálně do výše 60 % HDP, splňuje jen 13 z 27 zemí unie. Právě toto kritérium je přitom i jednou z podmínek pro přijetí společné evropské měny. Ta nyní prochází tvrdou krizí, která ohroţuje samotnou podobu a budoucnost eurozóny. Zdaleka nejvyšší zadluţení má krizí stiţené Řecko lavírující na hraně státního bankrotu, kde dluh ve 3. čtvrtletí dosáhl 159,1 %. Za ním figurují Itálie (119,6 %) a Portugalsko (110,1 %). Na opačném pólu se nachází Estonsko (6,1 %), Bulharsko (15 %) a Lucembursko (18,5 %). Zadluţení zemí EU i eurozóny meziročně narostlo. V EU ve stejném období roku 2010 dluh činil 78,5 %, zatímco loni to bylo 82,2 %. V eurozóně to bylo 83,2 % předloni a 87,4 % vloni. European Symposium on Atomic Spectrometry ESAS 2012 XX th Slovak - Czech Spectroscopic Conference Slovak Spectroscopic Society member of the Association of Slovak Scientific and Technological Societies Ioannes Marcus Marci Spectroscopic Society European Symposium on Atomic Spectrometry ESAS 2012 XX th Slovak - Czech Spectroscopic Conference October 7 12, 2012 Grandhotel Praha, Tatranská Lomnica, High Tatras, Slovakia With special support by: Atomic and Molecular Spectroscopy Working Group of the Committee of Analytical Chemistry of Polish Academy of Sciences DASp, German Working Group for Applied Spectroscopy Committee of Analytical and Environmental Chemistry of Hungarian Academy of Sciences 88