ŽP Výskumno-vývojové centrum s.r.o. (ŽP VVC s.r.o.) bolo založené v roku 2008 so zámerom profesionalizácie výskumno-vývojovej činnosti, orientovanej na výrobný program Železiarní Podbrezová a.s., ako aj ďalších firiem v ŽP GROUP. Okrem toho poskytuje služby aj pre externých objednávateľov. Spolupracuje tiež s technickými univerzitami a výskumno-vývojovými inštitútmi doma i v zahraničí.
O prvom polroku 2024, aktuálnych projektoch a plánoch do najbližšej budúcnosti sme sa rozprávali s Pavlom Beraxom, riaditeľom ŽP VVC, s.r.o.
Máme za sebou prvých šesť mesiacov aktuálneho roku. Ako by ste ich charakterizovali?
– Vývoj situácie za našimi východnými hranicami sa za posledný rok takmer vôbec nezlepšil. Nestabilný európsky trh s energiami, enormný tlak na zníženie uhlíkovej stopy výrobkov, prijatie trvalo udržateľných postupov a prísnejších predpisov týkajúcich sa emisií CO2, vysoké úrokové miery či kybernetická „nebezpečnosť“ majú negatívny dopad na takmer všetky odvetvia priemyslu v Európskej únii.
Aké projekty ste realizovali v spoločnostiach ŽP GROUP?
– V rámci dvanástich výskumných projektov máme projekt, ktorý sa venuje práve problematike znižovania emisií oxidu uhličitého s názvom Zníženie uhlíkovej stopy výroby ocele v elektrickej oblúkovej peci (EAF) s využitím nefosílnych uhlíkonosných materiálov. Očakávaným výstupom má byť zníženie priamych emisií CO2 z výroby ocele v EAF. Spolu s priaznivým energetickým mixom Slovenskej republiky a zo samotného princípu výroby ocele recykláciou šrotu v EAF tak môžeme získať takmer uhlíkovo fosílne nízkoemisnú „zelenú“ oceľ (Green Steel).
Cieľom projektu je realizácia aplikovaného výskumu používania alternatívnych uhlíkonosných materiálov v procese výroby surovej ocele. Tieto materiály majú vďaka nefosílnemu obnoviteľnému pôvodu uhlíka veľký potenciál pre zníženie priamych emisií CO2, čím sa stávajú ekologicky atraktívnou alternatívou voči doteraz používaným antracitovým (fosílnym) materiálom. Výskumný projekt sa preto zameriava na analýzu možností redukcie priamych emisií CO2 s cieľom zlepšenia uhlíkovej stopy spoločnosti a zníženia nákladov spojených s nákupom emisných povoleniek.
Riešenie projektu zahŕňa realizáciu výskumných skúšok kompozitného napeňovadla na báze torifikovanej biomasy pre napeňovanie trosky v procese výroby ocele v EAF. Skúšaný materiál, kompozitné napeňovadlo PE50:50 vyvinuté spoločnosťou Pipex Energy S.r.l, mal oproti pôvodnému PE60 upravené zloženie v prospech biouhľovej zložky na úkor chýbajúceho uhličitanu vápenatého. Predpoklad o lepšej schopnosti napeňovať trosku zvýšením podielu nefosílneho uhlíka sa však nepotvrdil, hoci skúšaná množina tavieb nebola veľká, kvalitatívny rozdiel v napeňovaní, v porovnaní s pôvodným PE60, nebolo prakticky možné spozorovať. Z tohto dôvodu sme dospeli k záveru, že upravený kompozitný materiál PE50:50 nebudeme ďalej skúšať ako potenciálnu náhradu súčasného napeňovadla a pre zlepšenie napeňovania trosky sa budeme zaoberať alternatívou zvýšenia podielu uhličitanu vápenatého na úkor kompozitu.
V ďalšom projekte, ktorý sa venuje dlhodobým creepovým skúškam (až do 1,5 roka) na stanovenie odolnosti žiarupevných ocelí proti deformácii a porušeniu pri teplotách viac ako 500 stupňov Celzia, bola realizovaná séria skúšok na vzorkách ocele akosti T5 z produkcie ŽP a.s. V rámci výskumu creepovej odolnosti ocele T5 boli realizované skúšky tečenia pri teplotách 500, 525 a 550 stupňov Cezlia s výdržou 1000, 3000 a 10 000 hodín pri normou predpísanom konštantnom zaťažení. Na základe vykonaných mikroštruktúrnych a subštruktúrnych analýz vzoriek a výsledkov creepových skúšok môžeme konštatovať, že oceľové rúry vyrobené z ocele akosti T5 plnia všetky normou stanovené požiadavky a vykazujú výborné žiarupevné vlastnosti.
Čo bude pre vás prioritou v nasledujúcich mesiacoch?
– Zo všetkých riešených projektov by som dal do pozornosti projekt Digitálna podpora výroby a plynulého odlievania ocele, ktorý je cielený na výskum možností zberu, spracovania a vyhodnocovania dát z výroby a plynulého odlievania ocele ako dátovej bázy softvérových modelov, prediktorov a klasifikátorov pre podporu rozhodovacích procesov, úsporu energie a zníženie uhlíkovej stopy výroby ocele v akciovej spoločnosti Železiarne Podbrezová.
Výroba ocele a plynule odlievaných oceľových blokov v našich železiarňach je komplexný výrobný proces, ktorý pre každú jednu vyrobenú a odliatu tavbu vygeneruje množstvo meracích, riadiacich, diagnostických a stavových signálov. Ak dokážeme tieto signály zaznamenávať, vytvárame akési digitálne odtlačky reálnych výrobných procesov. Okrem záznamu okamžitého stavu procesu nám vhodný archivačný systém umožní dlhodobo ukladať digitálne odtlačky množstva tavieb. Dostávame tak k dispozícii obrovské množstvo výrobne relevantných údajov, ktoré sa dajú spracovať a využiť prakticky ľubovoľným spôsobom – môžu poslúžiť ako dátový podklad pre vizualizačné systémy, pre modely procesov na rôznej úrovni zložitosti, na predikciu a klasifikáciu stavu jednotlivých chemických, termodynamických a mechanických systémov.
V prevádzkovej praxi výroby ocele bude mať samotné množstvo generovaných údajov vždy prevahu voči časovej, personálnej a intelektuálnej kapacite riadiacich pracovníkov všetky tieto údaje užitočne využiť pre ďalšie zlepšovanie procesov.
Práve dostupnosť digitálneho odtlačku ako akéhosi „digitálneho dvojčaťa“ reálneho procesu nám na existujúcich dátach umožňuje vybudovať arzenál nástrojov, ktoré môžu účinne pomáhať pracovníkom dobre vyhodnotiť stav systému, efektivitu prebiehajúcich procesov a predpovedať budúce hodnoty kľúčových sledovaných veličín (napríklad účinnosti, teploty, chemického zloženia a podobne). Popri doteraz používaných prístupoch a metódach (štatistika, klasické (white-box) a regresné (black-box) modely, binárne klasifikátory FEM a iné numerické modely) je aktuálnou témou číslo 1 v tejto oblasti aplikácia algoritmov umelej inteligencie (Artificial Intelligence, AI). Tieto algoritmy sa dajú považovať za skutočne univerzálne aproximátory ľubovoľne zložitých funkcií a môžu nám tak významne pomôcť pri modelovaní procesov, ktorých dynamiku, respektíve stav, z akéhokoľvek dôvodu nevieme analyzovať a modelovať vyššie uvedenými prístupmi.
Očakávané výsledky projektu budú mať podobu softvérových aplikácií s webovým prístupom pre užívateľa, výpočtových hárkov v prostredí MS Excel a skriptov v prostredí MATLAB. Očakávanými prínosmi projektu je lepšia informovanosť riadiacich pracovníkov, dostupnosť analytických nástrojov v jednoduchej užívateľskej podobe a efektívnejšia prevádzka agregátov.
