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.