Ochrona patentowa w zakresie urządzeń do badania surowców hutniczych

Nr UDA-POIG.01.03.02-14-025/10-00, tytuł Projektu:„ Ochrona patentowa w zakresie urzadzeń do badania surowców hutniczych” realizowany w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka, lata 2007-2013,Oś priorytetowa 1. Badania i rozwój nowoczesnych technologii Działanie 1.3. Wsparcie projektów B+R na rzecz przedsiębiorców realizowanych przez jednostki naukowe Poddziałanie 1.3.2. Wsparcie ochrony własności przemysłowej tworzonej w jednostkach naukowych w wyniku prac B+R.

Kierownik projektu :

Rzecznik patentowy :Barbara Adamowicz
tel.: (48-22) 818-88-30

Cel projektu
Celem projektu jest analiza stanu techniki, przeprowadzenie badań patentowych i opracowanie zgłoszeń wynalazków dotyczący nowych urządzeń do badania surowców hutniczych, zwłaszcza rudy żelaza i koksu oraz dofinansowanie kosztów związanych z uzyskaniem ochrony patentowej w kraju i za granicą. Realizacja projektu przyczyni się do rozwoju polskiej gospodarki w ramach celu strategicznego POIG w zakresie pierwszej osi priorytetowej „Badania i rozwój nowoczesnych technologii”. Przewidywane, w ramach projektu, wynalazki stanowią syntezę rozwiązania wielu problemów naukowych, szczególnie:

Opis projektu

Projekt dotyczy ochrony patentowej w zakresie nowych urządzeń do badania surowców hutniczych, w szczególności badania jakości paliw stałych – węgla i koksu oraz badania fizyko-chemicznych parametrów rudy żelaza. Urządzenia te są pożądane zarówno przez producentów surowców – węgla i rudy żelaza, przez koksownie produkujące koks z mieszanek węglowych z dodawaniem coraz powszechniejszych paliw alternatywnych jak i przez końcowych użytkowników – huty żelaza. Znajomość parametrów stosowanych surowców jest niezbędna w celu uzyskania danych do prowadzenia optymalnego procesów technologicznych; otrzymywania koksu w baterii koksowniczej oraz wytopu żelaza w wielkim piecu. Zarówno produkcja koksu w bateriach koksowniczych jak i prowadzenie wytopu żelaza w wielkim piecu są procesami zużywającymi bardzo duże ilości energii i surowców. Producenci stosują surowce własne lub sprowadzane. Kilkuprocentowe różnice w wynikach badań – a rzeczywistymi parametrami surowców przekładają się na wielomilionowe korzyści lub straty. Badania parametrów węgla, koksu i rud są określone wieloma normami ISO. Skonstruowanie urządzeń działających zgodnie ze wszystkimi wymogami norm jest technicznie trudne. W obecnym stanie gospodarki urządzeń tych albo nie ma lub też nie działają w pełni z wymogami norm. Otrzymywane wyniki obarczone są więc błędami i nie zachowują powtarzalności, co czyni je nisko przydatnymi do stosowania. Aktualnie w branży energetycznej, gdzie występuje duża dywersyfikacja dostawców surowców, ostrych i zmieniających się wymagań rynkowych , rosnących cen surowców i energii i wprowadzanie paliw alternatywnych, każdy błąd podczas prowadzenia, procesu technologicznego na baterii koksowniczej lub w wielkim piecu, powstały wskutek słabo rozeznanych parametrów surowców ma poważne skutki. Są nimi straty energii, zwiększone zanieczyszczenia, zmienna jakość otrzymanych wyrobów: koksu lub surówki. ITR od wielu lat specjalizuje się w produkcji aparatury wysokotemperaturowej do badania paliw stałych. Dużym sukcesem okazała się aparatura do badania jakości wytworzonego koksu, tzw. określanie współczynnika CRI/CSR. Wiele egzemplarzy tej aparatury pracuje w koksowniach oraz instytutach naukowych (Polska, Algeria, Bośnia, Ukraina, Kazachstan, Rumunia, Czechy, Słowacja,W. Brytania, Rosja). Aparatura, zgłoszona do opatentowania w 2006 roku,zbiera najwyższe opinie od użytkowników. Zachęceni tym sukcesem i dysponując kadrą inżynierów młodej generacji postanowiliśmy rozszerzyć zakres naszychurządzeń o konstrukcje jeszcze trudniejsze a przez to jeszcze bardziej przydatne gospodarce. Podstawowym problemem technologów baterii koksowniczej jest wytworzenie koksu o oczekiwanych parametrach. Bateria koksownicza jest dużym obiektem pracującym w ruchu ciągłym. Nie ma tam miejsca na eksperymenty sprawdzające jaki koks otrzyma się stosując różne mieszanki węglowe. Eksperymentowanie na baterii jest też niebezpieczne z tego względu, że może dojść do wytworzenia zbyt dużego ciśnienia rozprężania węgla podczas procesu , które może trwale uszkodzić cele baterii koksowniczej. Proces prowadzi się więc w oparciu o kwalifikowanych dostawców surowców. Problem zaczyna się w przypadku zastosowania do produkcji innego dostawcy węgla lub w konieczności zmiany parametrów otrzymywanego koksu. Biorąc powyższe pod uwagę należy zastosować pilot baterii koksowniczej – urządzenie mogące szybko i bez ryzyka wytworzyć i sprawdzić próbkę mieszanki i na tej podstawie określić czy koks otrzymany z tej mieszanki będzie odpowiadał oczekiwaniom. Takie piloty są sporadycznie stosowane w niektórych koksowniach zagranicznych, ale jako urządzenia starszej generacji są bardzo duże, zużywają od 200 kg do 500 kg mieszanki, są ogrzewane gazowo i zajmujące kubaturę kilkuset metrówsześciennych, a proces przygotowania próbki, testu, wystudzenia i rozładowania trwa kilka dni. W celu rozwiązania tego problemu w ITR opracowano koncepcję urządzenia laboratoryjnego, wymagającego próbki zaledwie 5 kg, w którym modelowany proces koksowania trwa 3 godziny. Parametry koksu uzyskane w tym pilocie są wystarczające równoważne parametrom koksu otrzymanego na baterii. Urządzenie będzie automatyczne, obsługa ma tylko przygotować 5 kg próbkę i umieścić ją w retorcie a pozostałe operacje – transport, ogrzewania i studzenie ciężkiej retorty odbywają się automatycznie z pełną szczelnością instalacji odprowadzającej toksyczne i wybuchowe gazy koksownicze do urządzenia utylizującego. Kolejny wynalazek realizowany w ramach projektu dotyczy urządzenia do badania redukcyjności rud żelaza. Od umiejętnego prowadzenia procesu wytopu w piecu, pracującym w trybie ciągłym, zależy jakość otrzymanej surówki. Najważniejszym parametrem dla rudy jest stopień redukcyjności czystego żelaza z tlenków żelaza i jej plastyczność (mięknienie w temperaturze występującej w piecu). Podobnie, istnieje tu szereg norm ISO określających zakres badań rudy, nie ma natomiast urządzeń krajowych, zaś urządzenia oferowane przez firmy zagraniczne nie spełniają wszystkich wymogów norm. Badanie polega na modelowaniu warunków panujących w wielkim piecu. Małą próbkę (500g) umieszcza się w ciężkiej żaroodpornej retorcie a retortę umieszcza się w wysokotemperaturowym piecu i przepuszcza przez nią atmosfery redukujące o różnych składach. Problemem w tym teście jest ważenie retorty. Norma wymaga, aby rejestrować szybkość ubytku wagi próbki z dokładnością do 1 grama, co przy ponad dwudziestokilowej retorcie umieszczonej w gorącym piecu i posiadającej doprowadzane gazy o stosunkowo dużym przepływie jest bardzo trudnym zadaniem technicznym. Została opracowana koncepcja urządzenia, które waży retortę z dokładnością lepszą niż wymagają normy, przy tym rozwiązano wiele towarzyszących zagadnień technicznych; kompensacja temperatury, stabilność wagi wobec wstrząsów, sposób doprowadzania gazów, sposób manipulowania retortą (gdyż będzie to także urządzenie automatyczne), sposób kontroli atmosfery redukującej, składającej się z gazów toksycznych i wybuchowych. Ponadto Instytut widzi konieczność opracowania urządzenia do badania plastyczności rud oraz modelowego urządzenia do określania ciśnienia rozprężania węgla, które jest najważniejszym, dotychczas nie istniejącym na świecie urządzeniem badawczym. W przyszłości – na wzór skonstruowanego już pilota do baterii koksowniczej mamy zamiar opracować pilot do wielkiego pieca, który – pracując, tak jak wielki piec, w cyklu ciągłym będzie modelował pracę pieca i sprawdzał jakość otrzymanego wytopu dla różnych składów koks/ruda. Ponieważ temperatury panującej w wielkim piecu nie da się uzyskać stosują znane wysokotemperaturowe materiały zastosowany zostanie model ceramiczny z nagrzewaniem indukcyjnym. Proces nagrzewania indukcyjnego jest niestabilny , zaś dodatkowo w przypadku nagrzewania obiektu o wsadzie dynamicznie zmieniającym swoje parametry będzie to kolejne zadanie trudne technicznie.

Uzasadnienie projektu
Wartość innowacyjna projektu, który zakłada ochronę czterech wynalazków i wynika z zastosowania unikalnych konstrukcji, które składają się na nowe urządzenia i opracowania sposobów umożliwiających modelowanie pracy dużej baterii koksowniczej w zakresie opracowywania nowych technologii (dodawanie paliw alternatywnych) produkcji koksu i badania jego parametrów jakościowych. W zakresie badania rudy żelaza nowe urządzenia, badając parametry fizyko-chemiczne rudy przyczynia się do optymalizacji procesu wytopu żelaza w wielkim piecu. Urządzenia będą charakteryzowały się także wysoką dokładnością i powtarzalnością wyników, a także nowymi rozwiązaniami dotyczącymi bezpieczeństwa obsługi. W zastosowaniu do gospodarki krajowej urządzenia przyczynią się do wzrostu gospodarczego oraz do zwiększenia poziomu naukowego. Wiele znanych nam firm i instytutów badawczych, krajowych i zagranicznych jest żywo zainteresowana współpracą z naszym Instytutem, polegającą na wymianie doświadczeń i porównywaniu badań między laboratoryjnych. Ponadto, z uwagi na bardzo szeroki zakres badań prowadzonych w branży hutniczej, firmy zagraniczne są też zainteresowane, aby opracować wspólnie z naszym Instytutem kolejne nowe urządzenia w ramach współpracy. Poziom naukowy projektu jest bardzo wysoki ze względu na unikalne rozwiązania powyższych problemów. Osiągnięcie założeń celu dla urządzeń normatywnych wymaga rozwiązania szeregu problemów cząstkowych, które zestawione w jedną aparaturę dają wymagany efekt, zaś urządzenia nie normatywne (jak np. pilot wielkiego pieca) wymagają opracowania nowej koncepcji i rozwiązania szeregu jeszcze trudniejszych problemów cząstkowych. Są nimi zagadnienia sposobu regulacji wysokiej temperatury z duża dokładnością, ważenie ciągłe ciężkich i gorących obiektów z dużą dokładnością, konstrukcje retort badawczych, konstrukcje pieców elektrycznych, automatyczne systemy transportu i studzenia gorącej retorty, systemy wytworzenia i doprowadzania atmosfery reakcyjnej wytworzonej z mieszanek gazów toksycznych, systemy utylizacji gazów poreakcyjnych, manipulowanie retortą w celu załadowania i rozładowania próbki, a także systemy obróbki danych i systemy sterowania urządzeniami – w tym systemy zdalnego nadzorowania. Projekt wpisuje się w wymogi ekonomiczno-społeczne założeń do Polityki Energetycznej Polski do roku 2025 w aspekcie ekonomiczno-społecznym, dotycząc rozwiązań technicznych skutkujących obniżeniem kosztów wytwarzania energii, poprawa jakości i minimalizacją strat i awarii będących skutkiem niedostatecznego poziomu badawczego parametrów surowców hutniczych. Ponadto rozwiązania te będą skutkowały zwiększeniem poziomu bezpieczeństwa i komfortu obsługi – jako urządzenia automatyczne i bardzo starannie obłożone systemami bezpieczeństwa, ponieważ z racji wymogów badań obsługa jest narażona na działania wysokiej temperatury oraz gazów toksycznych i wybuchowych. Przewidujemy zgłoszenie do opatentowania czterech wynalazków ramach projektu, w tym najważniejsze (pilot baterii koksowniczej i urządzenie do badania parametrów rudy żelaza) już w pierwszym etapie. W przyszłym roku pilot baterii koksowniczej zamierzamy zgłosić do opatentowania w kilkunastu krajach, liczących się w branży hutniczej – Czechy, Słowacja, Niemcy, Francja, Belgia, Anglia, Rumunia, Węgry, Serbia, Ukraina, a także Rosja i Kazachstan, Algieria,Bośnia.

 

Strona korzysta z plików cookies w celach statystycznych zgodnie z Polityką Prywatności. Możesz samodzielnie określić warunki przechowywania lub dostępu plików cookies w Twojej przeglądarce. Zamknij