Cena pro inovace v ocelích 2009

• Foto

Od roku 1989, kdy se uděluje vždy po třech letech, se cena stala významným marketingovým nástrojem a počet přihlášek i jejich úroveň stále stoupá a to z organizací všech velikostí, od výzkumu až po designéry. Letos jich bylo 644 oproti 624 přihlášeným v roce 2006. Cena je dotována 70 tisíci euro pro vítěze kategorie.

POPRVÉ V KRIZOVÉM ROCE
Jaká byla výroba oceli a ve stavebnictví v okamžiku udělení ceny? Podle údajů World Steel Association bylo v červnu 2009 dosaženo do té doby nejvyšší letošní světové měsíční produkce surové oceli 99.826.000 tun, v Číně dokonce rekordně 49.425.000 tun (49,5 % světové produkce), v EU 11.168.000 tun a v ČR 386.000 tun, zatímco v SRN je červen s 2.466.000 tunami až třetí nejlepší měsíc. Pro Německo roku 2009 se úroveň inovací považuje za náznak oživení produkcí spjatých s užitím oceli a oživení významného exportního oboru.

Podle Eurostatu zaznamenalo stavebnictví v červnu krizového roku 2009 meziroční pokles 2009/2008 v EU o 14,1 %, v ČR o 0,8 % a ve SR o 2,4 %; v Německu růst o 6,1 %. Podle ČSÚ došlo v ČR během 1. pololetí 2009 k meziročnímu poklesu o 4,8 %. V ročním srovnání zažilo největší propad Švédsko o –16,6 % a Slovinsko o –15,8 %. Mezi květnem a červnem 2009 se snížila produkce stavebnictví v EU o 3,3 %. Ze zemí, z nichž mají evropští statistici červnová data, stavební výroba stoupla jen v Německu o 1,2 % a Polsku o 0,6 %.

OCENĚNÍ LEHKÉHO KONSTRUOVÁNÍ
V nejobsazenější kategorii výrobkových aplikací oceli byl nejvýše oceněn odlehčený odvalovací kontejner Sirch Light Box durynské firmy Manfred Sirch. U tohoto kontejneru s objemem 39 m³ typu Abroll dle DIN 30722 na vytahování hákem bylo oceněno snížení hmotnosti z běžných 3.000–3.300 kg na 1.730 kg použitím plechů z otěruvzdorné oceli SSAB Hardox HB 400 s mezí kluzu Rp0,2 min. 400 MPa tloušťky 2,5 mm na dno a vysokopevné oceli SSAB Docol 1000 s Rp0,2 min. 1.000 MPa tloušťky 2 mm na boky. Kontejner s celkovým užitečným zatížením 15 tun tak lze sníženou vlastní hmotnosti naložit o více než 1,3–1,5 t, příp. při jízdě s přívěsem o 2,6 až 3 tuny.

Druhou cenu získalo řešení a vývoj technologie kované vyrovnávací hřídele řadových čtyřválcových motorů ke snížení vibrací, hlučnosti a spotřeby paliva, dosud vyráběné jako obráběný odlitek. Společně získaly 2. cenu firma Schaeffler a firma Hirschvogel Umformtechnik. Přesné zápustkové kování je méně energeticky i materiálově náročné, minimalizuje úpravu odlitku a obrábění pouze na funkční převodové plochy a vypouští výrobu mazacích kanálů kluzných ložisek nahrazením valivými. Nižší hmotnost hřídele o 1 kg s lepším vyvážením dovolují provoz při dvojnásobných otáčkách. Příspěvkem je zvýšení výkonu motoru o 1,5 kW a snížení spotřeby cca o 1 %.

Za zmínku stojí i zajímavá a neoceněná inovace dvounápravových podvozků nákladních vagonů LEILA (Leichtes und larmarmes Drehgestell) od Technické univerzity Berlín a partnerů z průmyslu. Obě nápravy jsou propojeny táhly pro lepší třecí chování v obloucích, špalkové brzdy jsou nahrazeny vnitřními brzdovými disky k odstranění nerovnoměrného opotřebení běhových ploch kol a odpružení je přeneseno blíže ke středu náprav. Opatření snižují hlučnost o 18 dB, spotřebu energie při jízdě v obloucích až o 30 % a zvyšují nosnost vagonu o 1,5 t.

Třetí cenu obdržel nový systém řetězů se zvýšenou nosností z řetězárny RUD Ketten v Aalenu. Řetězy ICE (Innovative Chain Evolution), užívané k vázání a přenášení břemen, jsou vyrobeny z blíže neuvedené oceli, zušlechtěné na vyšší pevnost, která má při stejné nosnosti o 30 % nižší hmotnost proti řetězům třídy 8, a získaly třídu 12 s nosností o 60 % vyšší než je třída 8 dle DIN EN 818. Při vysoké vrubové houževnatosti oceli (nárazové práci) KV min. 55 J při teplotě –60 °C jsou použitelné od –60 do 300 °C. Teplotně indikační nástřik růžovofi alovou práškovou barvou (ICE-Pink, RAL 4006) mění nad 300 °C odstín na hnědočerný a indikuje nepoužitelnost řetězu.

NOVÉ OCELI PRO LEHKÉ AUTOMOBILOVÉ, DOPRAVNÍ A STAVEBNÍ KONSTRUKCE
V kategorii výzkum a vývoj byl oceněn 1. cenou dlouhodobý systematický výzkum nejprestižnější německé instituce výzkumu slitin železa ústavu Max-Planck-Institut für Eisenforschung (MPIE) z Düsseldorfu v oboru slitin Fe-Mn-Al-Si-C ocelí typu TRIPLEX, lehkých ocelí charakterizovaných až o 15 % nižší hustotou pod 7 g.cm^–3, vysokou pevností až 1.100 MPa, tažností při lomu až 90 % a vynikající tvařitelností za studena. Skupina ocelí je určena k použití především na lehké konstruování a tváření velkoplošných dílů s náročnou a komplexní geometrií pro automobily a dopravní techniku, stavební stroje a konstrukce. Úspory hmotnosti dosahují až 30 % a použitelnost ocelí s vynikající plasticitou je i při nízkých teplotách do –100 °C.

Ve vztahu zpevňování a plasticita se využívá mechanismů mTRIP (multiple Transformation Induced Plasticity) u ocelí typu TRIP (Fe - 15Mn - 2,5Al-2,5Si), TWIP (Twining Induced Plasticity) u ocelí typu TWIP (Fe-24Mn-3Al-3Si) a SIP (Shear Band Induced Plasticity) u oceli typu TRIPLEX (Fe-26Mn-11Al-1C). Poslední ocel s vícefázovou strukturou austenitu, feritu a ε-martenzitu obsahuje malé množství spinodálních nanodisperzních κ-karbidů (Fe,Mn)₃ AlC. Zejména SIP efekt příznivě ovlivňuje vztah pevnost/tažnost při tváření za studena a v chování během nárazu.

ŘEŠENÍ VÝZTUŽE LITÝCH PODLAH
Z inovací aplikace oceli pro stavebnictví byl 1. cenou oceněn tenkostěnný plechový rošt max4 firmy SEAG System-Elemente pro lité podlahy, zvyšující pevnost, tuhost a nosnost, do nějž lze uložit rozvody podlahového vytápění a kabeláž. Rošt je vyroben z pozinkovaného plechu ve svitcích tloušťky 0,5 mm formátu 1.192 × 556 mm s prostřihy a prostorovými prolisy standardní výšky 10 příp. 15 až 32 mm při plošné hmotnosti 5,8 kg.m². S výškou 10 mm je hmotnost podlahy 16–45 kg.m² včetně potěru při zatížitelnosti 500 kg.m². Nevýhodou může být jen značný odpad z prostřihování.

V SOUTĚŽI OCELÍ PRO STAVBU OCENĚNY KONSTRUKCE MOSTŮ
Druhou cenu získala kancelář Neune+Graf, Garmisch-Partenkirchen, spolu s mnichovskou architektkou M. Siedenburgovou za ocelovou pěší lávku v Taufkirchenu u Mnichova. Lávka přes říčku Grosse Vils o rozpětí 20 m a šířce 2 m tvoří při tenké mostovce spolu se zábradlím výšky 1,3 m samovyztužující profil tvaru U, jímž odpadá nosná konstrukce mostovky. Zábradlí se šikmými výřezy je zhotoveno bez nátěru z 20 mm plechu z patinující oceli odolné vůči atmosférické korozi oceli typu Cor-Ten, dle EN 10025 a 10027 třída W (s mědí) nebo WP (s mědí a fosforem), s min. mezí kluzu Rp0,2 235 nebo 355 MPa. Řešení projevuje značný stupeň důvěry autorů v princip oceli a předpokládá životnost „mnoho desítek let“. Most s červenohnědou patinou však dobře zapadá do okolní přírody.

Prvním držitelem 3. ceny se stala firma SSF Ingenieure z Mnichova za konstrukční řešení mostu rozpětí téměř 100 m přes dálnici A 73 na km 67,1 u Lichtenfelsu (Oberfranken), poblíže kláštera Banz. Stavba spočívá ve 2 diagonálních příhradových nosnících ze svařovaných velkoprůměrových trub z oceli S355 průměrů 508 mm a 813 mm s tloušťkami stěn až 50 mm; u vrchního nosníku z trub průměru 508 mm a u spodního z trub průměru 813 mm s délkou 90,82 m. Celosvařovaný vyklenutý most s poloměrem vyklenutí 286 m a výškou konstrukce 5,25 m v ukotvení a 2,30 m ve středu pole nese 11 m širokou železobetonovou vozovku s tloušťkou mezi 0,3 až 0,5 m. Je prvním tak dlouhým integrálně svařovaným trubkovým mostem v Německu a spojeným z dílensky svařených modulů, které zkrátily dobu montážního svařování na staveništi. Bylo upuštěno i od použití odlitků v patkách a uzlech. Předností je výhodnější defektoskopická kontrola svařených trub než odlitků a také lehce přístupná konstrukce pro údržbu.

CENA I FINÁLE PRO NEOTŘELÉ NÁPADY
Druhá 3. cena byla udělena flexibilnímu upevňovacímu systému ConArc firmy Contrial pro obklady fasád z kovu, skla nebo kamene předvěšené 100 až 190 mm od stěny. Je založen na srpovitém elementu tloušťky 2–4 mm z nerezavějící oceli, jehož děrování umožňuje nastavení vzdálenosti pro větrání nebo uložení izolace a upevnění 2 šrouby. Použití dílu z nerezavějící oceli s nižší tepelnou vodivostí než hliník a malý průřez proti obvyklému provedení z hliníku zmenšuje tepelný most.

Pro zajímavou technologii výroby a příspěvek k lehké konstrukci se v nominaci do finále v soutěži materiálů pro stavbu dostaly i lehké děrované profily firmy Protektorwerk Florenz Maisch, které odstraňují nedostatek obdobných výrobků, jímž je až 20% odpad prostřihem. Za studena válcovaný tenký zinkovaný plech se nejprve prostříhá požadovaným vzorem, následně se otvory roztáhnou jako u tahokovu a posléze vytvoří bezodpadový C-profil profilovým válcováním. Lehčeného profilu se užívá jako výztuže nebo instalační lišty.

ZVLÁŠTNÍ CENA PRO EKONOMICKY A EKOLOGICKY NEJHODNOTNĚJŠÍ INOVACI
Pro letošní ročník bylo vyhlášeno udělení zvláštní ceny pro exponát jenž aplikací oceli mimořádným způsobem přispívá k ochraně klimatu planety. Cenu získala plynová turbina SGT5-8000H vyvinutá a vyrobená divizí Fossil Power Generation firmy Siemens AG,  Berlin, pro elektrárnu Irsching 4 u Ingolstadtu. Další turbina této řady s vyšším výkonem bude instalována v elektrárně Irsching 5. Turbina má v plynovém provozu výkon 340 MW a účinnost 39 %; v paroplynovém provozu výkon 530 MW a mimořádnou účinnost min. 60 %, danou teplotou spalin až 1.500 °C. Proti běžné parní turbině stejného výkonu uhelné elektrárny vypustí ročně o 2,8 mil. t emisí CO₂ méně. Těžiště materiálové potřeby 95 % hmotnosti turbiny pokrývají lité i tvářené ušlechtilé konstrukční oceli typů 16Mo3, 27NiCr- MoV15-6 a žárupevné martenzitické oceli X12CrMoWVNbN10-1-1.

Výkonem a hmotností 444 t při délce 13 m a průměru 5 m je SGT5- 8000H největší plynovou turbinou na světě a vyniká schopností rychlého najetí na špičkový výkon během desítky minut k vykrytí kolísavého výkonu větrných a fotovoltaických elektráren. Výkon postačuje k pokrytí energetické potřeby třímilionového města. Letošní soutěž potvrdila nastoupený trend ocenění inovací směřujících k lehkým konstrukcím strojů a staveb, jejichž materiály mají nižší energetickou náročnost a vedou k nižším emisím oxidu uhličitého při udržitelném životním prostředí v podmínkách globálního oteplování.

Prize for innovation in steels 2009
On June 30, 2009 the German Stahl-Informations-Zentrum (SIZ) in Düsseldorf announced the winner of the prize Stahl-Innovationspreis 2009 in the innovation category: steel products, steel research and development, steel products for civil engineering, steel product design and special prize for the steel product with the greatest ecological contribution. Since 1989 it has been awarded every three years and it has become one of the most important marketing tools with increasing number of applications as well as its standard, from organisation of all sizes, from research all the way to the designers.

Autor

• Ing. Abušinov Alexandr