Vysoce flexibilní fosfátovací linka
Transkript
Vysoce flexibilní fosfátovací linka
Vysoce flexibilní fosfátovací linka ✒ Ing. Vít Holoubek V roce 2009 společnost Tesgal, přední slovenský dodavatel povrchových úprav na zakázku, vybudovala ve Vráblích moderní výrobní halu za účelem instalace nových linek pro povrchové úpravy. Následně zde byly v průběhu roku 2009 a na počátku roku 2010 postupně uvedeny do provozu nová závěsová linka pro pokovení povlakem zineknikl, nová čistírna odpadních vod a nová bubnová linka pro zinkování a pokovení povlakem zinek-nikl (viz Povrchové úpravy č. 4/2010). Dodavatelem obou linek i ČOV byla společnost Aquacomp Hard. Výrobní hala byla tehdy projektována i s výhledem do budoucnosti, část z produkční plochy ca 3300 m2 byla ponechána jako rezerva pro případné další technologie. Stejně tak bylo již počítáno s určitou výkonovou rezervou u ČOV i nově vybudovaných transformátorové stanice, plynové kotelny pro výrobu horké vody, kompresorové stanice i zařízení pro přípravu technologické vody. Počátkem roku 2011 se Tesgal rozhoduje využít volnou výrobní plochu pro instalaci nové fosfátovací linky. Důvodem bylo to, že uspokojit zvyšující se poptávku co do množství zboží, poptávku po různých druzích fosfátových povlaků či požadavky na opakovatelnost a kontrolu procesu pomocí staré ručně ovládané linky pro zinečnaté fosfátování již nebylo možné. Před potenciální dodavatele nové fosfátovací linky byl postaven nelehký úkol zohlednit celou řadu různých aspektů a vyřešit široké spektrum problémů. Především bylo nutno vzít v úvahu různorodost sortimentu dílů, které mohly být v lince případně upravovány. Jednalo se o díly vhodné pro úpravu jak na závěsech, tak v bubnech, navíc některé díly, jinak vhodné pro hromadnou úpravu, byly náchylné k poškození (ostré hrany, opracované plochy). Dále mohlo být zboží od různých zákazníků dodáváno v různých přepravních obalech od velkých palet či drátěných boxů až po malé přepravky. Nová linka měla umožnit vytváření různých druhů fosfátových povlaků, realizaci dalších technologií (např. moření s následnou pasivací) a být flexibilní i v oblasti finálních úprav – např. některé součástky měly být konzervovány, jiné naopak ne. Samozřejmými požadavky byly i úsporné a efektivní využívání energií, médií a surovin, vysoký stupeň automatizace a kontroly procesu, minimalizace dopadu na životní prostředí a splnění ekologických standardů a vzhledem k tomu, že linka byla zamýšlena zejména pro úpravu dílů pro automobilový průmysl, i dosažení excelentní kvality povrchové úpravy při co možná nejnižších výrobních nákladech. Po dlouhých a složitých jednáních byla nakonec jako dodavatel linky opět vybrána společnost Aquacomp Hard (kontakt na str. 11). Koncepce linky tikorozní konečnou úpravu), manganaté fosfátování (zejména pro usnadnění záběhu pohyblivých součástek) a zinečnato-vápenaté fosfátování s nízkou plošnou hmotností povlaku. Pro zinečnaté fosfátování je použita moderní fosfátovací lázeň „pracující na straně železa“, která neobsahuje jedovaté dusitany a vyznačuje se nižší tvorbou fosfátového kalu, tj. nižší produkcí nebezpečného odpadu. Do předúprav je kromě chemického odmaštění a moření zahrnuto i odfosfátování pro opravy nebo odstranění fosfátového povlaku z dílů již někdy dříve ve výrobním procesu fosfátovaných. Finální úpravy zahrnují pasivaci (např. po moření), pasivaci fosfátových povlaků – obě v souladu se současnými trendy bez šestimocného chrómu, a dvě různé emulzní konzervace. Linka je koncipována jako kombinovaná, tj. umožňující úpravu na závěsech i v bubnech. Je aplikováno řešení zabraňující kontaminaci zboží, které nemá být konzervováno konzervačními přípravky. V případě hromadné úpravy jsou díly před konzervací přesypány do speciálních bubnů sloužících pouze pro konzervaci. Tím je zamezeno zanášení konzervačních přípravků na povrchu bubnů zpět do linky, což má za následek především snížení vnosu ropných látek do odmašťovacích lázní a dále pak do ČOV. Sušení konzervovaného a nekonzervovaného zboží je vždy prováděno ve zvláštních suškách. Pro výstup bubnového zboží s konzervací a bez konzervace z linky jsou instalována různá výstupní pracoviště. Vhodnou konstrukcí úseků pro nasýpání, přesýpání a vysýpání hromadně upravovaného zboží jsou, ve spojení ještě s dalšími opatřeními, minimalizovány pádové výšky a velmi sníženo nebezpečí poškození dílů. Maximální důraz je kladen na prodloužení životnosti lázní, linka je proto doplněna řadou zařízení pro regeneraci lázní. Výsledná koncepce linky vzešla ze spolupráce firem Tesgal, Aquacomp Hard a Pragochema (dodavatel přípravků pro povrchovou úpravu), přičemž cesta k ní nebyla vůbec jednoduchá a vedla přes vypracování celé řady variant jak z hlediska technologického, tak z hlediska uspořádání linky. Nakonec jsou do linky zařazeny tři typy fosfátovacích procesů - zinečnaté fosfáto- Charakteristika linky Linka (obr. 1) je řešena jako třířavání se střední až vyšší plošnou hmotností povlaku (určené přede- dá s jedním mokrým a jedním suvším ve spojení s konzervací pro an- chým příčným převozem, v první 9 povrchové úpravy 2/2012 Obr. 1. - Celkový pohled na fosfátovací linku řadě se nachází předúprava, ve druhé fosfátování, pasivace a sušení nekonzervovaného zboží a ve třetí konzervace a sušení konzervovaného zboží. Vlastní linka bez periferních zařízení je asi 26 m dlouhá a asi 10 m široká. Bubny je možno plnit až 300 kg dílců. Výkon linky je 6 vsázek za hodinu, v případě hromadné úpravy tedy až 1800 kg/h. Pro plnění bubnů z palet slouží překlápěcí a plnící zařízení vlastní konstrukce firmy Aquacomp Hard tvořené zařízením na zdvihání a vyklápění palet, dopravním pásem a pojízdnou násypkou a zvedací stojan s integrovanými váhami pro uložení bubnu a odvažování vsázky do bubnu. Pro malé či atypické šarže zboží je zohledněna i možnost ručního plnění bubnů. Součástí linky jsou zásobníky umožňující uložení všech bubnů. Co se týče závěsového zboží, navěšování se provádí mimo linku na ručně tlačených vozících, které se zaváží do k tomuto účelu určené stanice v zásobníku. Přenos v rámci jednotlivých řad linky je realizován pomocí celkem 5 dopravníků. Všechny dopravníky jsou vybaveny odkapovou vaničkou, díky níž se sníží vnos lázní do oplachových vod, zamezí se kontaminaci lázní, přes které dopravník pouze přejíždí, a znečištění technologického zařízení. Z důvodu minimalizace poškození dílů je zohledněna možnost regulace otáček bubnů pomocí frekvenčního měniče, řídicí software navíc umožňuje přerušova10 né otáčení bubnu. Přesýpání hromadně upravovaných dílců před konzervací se uskutečňuje na pracovišti tvořeném pevným stojanem pro bubny s posuvnou výsypkou a zvedacím stojanem pro bubny speciálně určené pro konzervaci. Vysýpání nekonzervovaného zboží z bubnů do palet se provádí na stojanu s výsypkou, bubny s konzervovaným zbožím lze vyprázdnit nejprve na dopravní pás, z něhož lze např. díly ručně odebírat do malých přepravek. Svěšování závěsů se děje opět mimo linku po vyvezení ručně tlačeného vozíku ze zásobníku. Za účelem úspory oplachové vody je, i vzhledem k omezené výkonové rezervě ČOV, dopouštění vody do oplachů automaticky řízeno a navíc je aplikováno násobné využití oplachové vody (voda z oplachu po určité operaci je dále využívána ještě pro oplachování po jiné operaci). V celé řadě van je kvůli zvýšení účinnosti procesu anebo dokonalé homogenizaci lázně realizován pohyb lázně pomocí injektorů. Mastnoty a mýdla jsou z lázní pro chemické odmaštění a odfosfátování odstraňovány buď pomocí koalescenčně-gravitačního odlučovače oleje, nebo vynašečů oleje. Mořící vany jsou z důvodu zlepšení prostředí v hale osazeny automaticky ovládanými víky. Pro zvýšení bezpečnosti a komfortu obsluhy je instalován rozvod kyseliny chlorovodíkové od centrální zásobní nádrže k mořícím vanám. Fosfátovací vany mají zkosené dno, čímž je vytvořen dodatečný prostor pro případné usazování kalu, a v nejnižším místě dostatečně velký čistící otvor usnadňující čištění vany. Zvláštní zmínku si zcela jistě zaslouží způsob ohřevu fosfátovacích lázní (obr. 2). U zinečnatého a zinečnato-vápenatého fosfátování je použit ohřev horkou vodou přes externí deskový tepelný výměník, nedílnou částí topného systému je i zařízení na chemické čištění výměníků pomocí roztoku kyseliny dusičné a proplach vodou před a po aplikaci kyseliny. Vana na manganaté fosfátování je vzhledem k vysoké pracovní teplotě (až 95°C) konstruována jako dvouplášťová a lázeň je ohřívána přes stěny vnitřní vany olejem nacházejícím se v meziplášťovém prostoru. V obou Obr. 2 - Část příslušenství pro fosfátovací lázně (Pokračování na str. 12) povrchové úpravy 2/2012 Obr. 3 - Dotykový panel pro zadávání údajů při vstupu zboží do linky (Pokračování ze str. 10) případech je použita tzv. plovoucí regulace teploty, která neustále udržuje konstantní relativně nízký rozdíl mezi teplotou na straně topného média a teplotou lázně. Toto řešení minimalizuje tvorbu usazenin na topných elementech či stěnách vany a podstatně snižuje náklady na údržbu (čištění) zařízení. Lázeň pro zinečnaté fosfátování pracující na straně železa je kontinuálně regenerována pomocí speciálního zařízení vyvinutého firmou Aquacomp Hard, jež zajišťuje oxidaci železa z dvojmocného na trojmocné, sedimentaci vzniklého kalu a jeho separaci pomocí kalolisu. Pro ostatní fosfátovací lázně, které pracují s urychlovačem a u nichž vzniká kal přímo v lázni, je rovněž k dispozici zařízení na odkalování (kalolis). Součástí příslušenství fosfátovacích van jsou i rezervní nádrže pro fosfátovací lázně sloužící mj. pro usnadnění údržby a čištění fosfátovacích van. K přípravě roztoků přípravků pro aktivaci před fosfátováním jsou k dispozici přípravné jednotky. Roztoky aktivačních přípravků a doplňovací přísady do fosfátovacích lázní jsou dávkovány automaticky dle upravené plochy. Za účelem důkladného usušení jsou jak pro nekonzervované, tak i pro konzervované zboží instalovány vždy dvě sušky. kován programátory firmy Aquacomp Hard nově vyvinutý typ řídicího programu umožňujícího vysokou flexibilitu řízení. Jedná se o tzv. volný program s následujícími hlavními charakteristikami. Software umožňuje tvorbu a ukládání technologických postupů a přiřazení příslušné receptury příslušnému druhu (kódu) zboží. Vysoká volnost je dána mj. tím, Ekologie Obr. 4 - Vizualizace technologického procesu že je možno volit, které operace do postupu zařazeny budou a které ne nebo tím, že operační časy v aktivních lázních jsou v širokém rozmezí nastavitelné. Obsluha linky zadává pomocí dotykového panelu (obr. 3), umístěného v blízkosti vstupních pracovišť linky, kód zboží, jemuž se Řízení, vizualizace Fosfátovací linka je plně automa- automaticky přiřadí příslušná receptická, řízená řídicím systémem Sie- tura a navíc může některé parametry mens Simatic S7. Poprvé je zde apli- přímo na tomto panelu měnit. Navě12 šené závěsy či naplněné bubny jsou zaváženy do zásobníků, po zavezení každé vsázky je vždy proveden optimalizační výpočet a závěsy či bubny jsou poté do linky vybírány v optimálním pořadí tak, aby bylo dosaženo maximálního výkonu (vytížení) linky. Řídicí SW dále umožňuje libovolné střídání závěsů a bubnů. Linka je vybavena vizualizací (obr. 4) technologického procesu na PC instalovaném ve speciální skříni, taktéž v blízkosti vstupních pracovišť linky. Vizualizace zajišťuje zobrazování činnosti zařízení a evidenci, archivaci, výpis a tisk technologických parametrů pro každou vsázku - tzv. archiv zboží - a událostí (např. poruchové stavy) - tzv. archiv událostí. Pro každou vsázku je možno vytvořit a vytisknout protokol obsahující všechny důležité parametry, a to vhledem k archivaci parametrů i zpětně. Vizualizační a archivační software, rovněž vytvořený v programovacím oddělení firmy Aquacomp Hard, umožňuje také provést sumarizace např. podle kódu zboží, podle typu technologického postupu nebo pro určitý časový úsek. Minimalizaci zatížení životního prostředí novou linkou byla věnována skutečně mimořádná pozornost, jak ukazují už i výše zmíněná řešení (minimalizace spotřeby vody, použití moderních lázní méně nebezpečných pro životní prostředí, regenerace lázní atd.). Vzdušina odsávaná od mořících van je před vypuštěním do atmosféry čištěna pomocí vícepatrového sprchového absorbéru. Odpadní vody jsou čištěny spolu s odpadními vodami ze všech ostatních linek v plně automatické čistírně odpadních vod. Nová fosfátovací linka byla uvedena do provozu v dubnu letošního roku. Představuje pro Tesgal další rozšíření palety prováděných povrchových úprav, navýšení produkčních kapacit a vysokou kvalitu povrchové úpravy při zachování nízkých výrobních nákladů. To vše by mělo umožnit této společnosti lépe vyhovět stále náročnějším požadav kům zákazníků.