Tandemové pece v ocelářství ustupují do pozadí, ale v ostravských Kunčicích je dále provozují, neboť umožňují zpracovávat větší množství šrotu než současné technologie. Díky modernizacím to jsou poslední tandemové pece v Evropě, které jsou v provozu.
V Nové huti, předchůdci dnešní hutě ArcelorMittal, vzniky tandemové pece modernizací Siemens - martinských pecí (odborně Siemensova-Martinova pec) v letech 1967 až 1985. V laické zkratce byly spojeny dvě tyto pece do jediné tandemové, která umožňuje využití tepla ze spalování oxidu uhelnatého, který je generován při procesu zkujňování v sousední nístěji. Ostravské tandemové pece se proto skládají ze dvou nístějí (spodní část pece) s hmotností tavby 220 tun v každé nístěji.
Z čeho se skládá tandemová pec
V jedné nístěji se předehřívá vsázka (kovový šrot), ve druhé se provádí plynným kyslíkem zkujňovací proces. Mezi oběma nístějemi se nachází středový kruh, který umožňuje převádění spalin z jedné nístěje do druhé. Po každém odpichu se funkce jednotlivých nístějí obrátí.
Vlastní pec tedy tvoří zmíněné dvě obdélníkové sklopné nístěje, které shora uzavírá klenba. V přední stěně obou nístějí je sázecí okno a po obou stranách najdete odtahové kanály. Pod nístějemi je umístěna strusková vana.
Primární vysunovatelná tryska pro přívod zkujňovacího kyslíku (přivádí 12 tisíc metrů krychlových za hodinu o čistotě 99,5%) je na stojanech po obou stranách pece. Zasahuje šikmo do nístěje přes odtahový kanál.
Pro dospalování oxidu uhelnatého jsou v každé nístěji nainstalovány dvě dospalovací trysky, kterými je přiváděna směs kyslíku a vzduchu.
Jak se vyrábí ocel v tandemové peci
Vlastní výrobní proces začíná zavážením vsázky po předchozím odpichu a prohlídce vyzdívky nístěje. Vsázku tvoří tekuté surové železo, ocelový odpad (šrot) a struskotvorné přísady (vápno a ředidla). Finální výroba oceli probíhá ve zkujňovací nístěji. Zde probíhá oxidace doprovodných prvků dmýcháním kyslíku do lázně, přičemž nežádoucí oxidy (SiO2, MnO, P2O5 a FeO) přecházejí do strusky.
Přibližně v jedné třetině zkujňovací doby je stahována prvotní pěnivá struska, načež přísadou vápna a ředidel se vytváří struska nová. V polovině tavby (doba zkujňování lázně kyslíkem) se odebírá první zkouška kovu a strusky a je měří se teplota lázně.
Ve druhé polovině tavby je podle potřeby prováděna úprava strusky buď přísadou vápna a ředidel nebo změnou režimu dmýchání kyslíku. Celková doba zpracování v každé nístěji činí přibližně 70 minut.
Na konci výroby se provede odpich zkujňovací nístěje. Při něm nístěj nakloní a roztavená ocel o teplotě 1 650 ° C se nalije do licí pánve. Při této činnosti ozáří výrobní halu plameny vysoké několik metrů.
Vedlejším produktem zkujňovacího procesu je oxid uhelnatý, který je přes středový kruh odváděn do předehřívací nístěje. Zde je pomocí dospalovacích trysek oxidován na CO2.
Dospalování oxidu uhelnatého je exotermická reakce, která umožňuje zvýšení množství ocelového odpadu až na 35 % z celkové hmotnosti kovonosné vsázky. Před samotným zkujňováním se na předehřátý šrot nalije tekuté surové železo.
Ingoty nahradilo kontilití
Pro další zpracování v huti se dříve vyrobená ocel odlévala do ingotů. Dnes se používá energeticky úspornější technologie plynulého (kontinuálního) odlévání. Při ní vzniká nekonečný „ocelový had“, který se pomocí pálicích strojů dělí na požadovanou délku.
Při fotografování kontilití jsem zažil obrovský žár. Byl tak velký, že jsem očekával natavení plastových částí objektivu a těla fotoaparátu. Naštěstí k poškození nedošlo.
Slavné tanky nahradily bezpilotní buldozery
Z pohledu laika se pod tandemovou pecí záměrně ocitá žhavá struska, která po krátké době vychladne na teplotu několika stovek stupňů. Aby šla odstranit a odvést, musí se rozrušit při teplotě několika stovek stupňů, kdy ještě není příliš tuhá. K tomu je ale třeba pořádně těžká technika. V minulosti se k tomu používaly vysloužilé tanky.
V kunčické huti jich dokonce v jednom okamžiku sloužilo devět. Většinou to byly typy T-54 a T-55 československé a později české armády. Musely ale být pro tento účel přestavěny.
Úpravy spočívaly v přemístění řízení z čela tanku do nově postavené věže. Kromě předělání řízení se přidávaly radlice a háky pro práci se struskou. Aby bylo možno pracovat se žhavou struskou, byly tanky osazeny filtrem, který bránil zničení motoru.
Díky této těžké technice bylo možné strusku na ocelárně zpracovat okamžitě a bez čekání na její vychladnutí. Vysoké teploty v řádu několika stovek stupňů Celsia se ovšem projevovaly na životnosti přestavěných obrněnců, průměrná životnost v náročných podmínkách dosahovala pouhé tři roky.
Nicméně tanky určené k vyřazení začaly české armádě docházet a bylo stále těžší je udržovat v počtu devíti funkčních strojů. Do nalezení dnes používané náhrady žádné jiné stroje práci v tak náročných podmínkách a při obrovském objemu výroby nezvládaly.
Naštěstí se podařilo nalézt náhradu - buldozery Caterpillar 973D ovládané dálkově vysílačkou. Intenzivní testování bezpilotních buldozerů v hutním provozu zástupce společnosti ArcelorMittal Ostrava přesvědčilo, že nové stroje náročné podmínky na ocelárně zvládnou.
Stará technika byla nahrazena bezpilotními buldozery, které jsou bezpečnější a nevyžadují těžkou práci řidiče tanku na struskovém poli. Ostravská huť nové buldozery CAT 973D postupně nasazuje od listopadu 2013.
Ekologičtější výroba
V posledních letech došlo k velké ekologizaci výroby. Prach z tandemových pecí zachytává mokrý scrubber. Také vzduch z haly se odprašuje, a to mokrým elektrostatickým filtrem. Zachycují se také fugitivní emise, které vznikají při vykládce a manipulacích s vápnem.
V NTM je model zařízení plynulého odlévání oceli
Pokud vás předchozí popis hutě zaujal, můžete se na ně podívat i v Praze. Národní technické muzeum (NTM) zde totiž nově rozšířilo svou dlouhodobou expozici hutnictví o model zařízení pro plynulé odlévání oceli ArcelorMittal Ostrava, který postavil v měřítku 1:75 přední český modelář Stanislav Fialoa z Brna. Úctyhodný model dlouhý dva metry a vážící 60 kg dostalo NTM od huti darem.
Autor na modelu pracoval více než půl roku, a to včetně svátků a víkendů. Vyrobil ho z celé řady materiálů. Devadesát procent tvoří různé druhy plastů, uplatnila se také ocel a mosaz.
Stanislav Fiala obdržel od ostravské huti kompletní dokumentaci, která byla použita při modernizaci samotného kontilití v roce 2013. Během práce na modelu také několikrát navštívil výrobní zařízení a huť mu poskytovala odborné konzultace. Díky tomu si můžete prohlédnout každý detail kontilití, což ve společnosti ArcelorMittal s ohledem na bezpečnost není možné.
