L'ingénieur

16 janvier 2023 - Pour répondre à la demande croissante des constructeurs de véhicules pour ses rivets et outils auto-perceurs spécialisés - et pour assurer la continuité de la production 24h/24 et 7j/7 de son usine de production de Deeside - Atlas Copco Industrial Assembly Solutions a installé une génération d'azote sur site système qui alimente son opération de traitement de durcissement par traitement thermique et surmonte la dépendance vis-à-vis de l'approvisionnement en gaz fourni par le fournisseur.

Alors que les applications d'assemblage automobile deviennent plus complexes, avec de nouveaux matériaux difficiles à assembler et d'autres qui ne peuvent pas être soudés, les rivets auto-perceurs et l'outillage apportent la réponse. Avec sa production annuelle de l'ordre d'un milliard d'articles, il est essentiel pour Atlas Copco Industrial Assembly Solutions (anciennement connu sous le nom de Henrob) de maintenir l'intégrité et les performances continues de ses fours de trempe de rivets, qui sont essentiels à la qualité du produit final. L'approvisionnement fiable en azote et son niveau de pureté jouent un rôle essentiel dans le processus.

Jusqu'à récemment, l'azote liquide était fourni en vrac au site par le fournisseur, puis vaporisé pour être livré aux fours de traitement thermique de production. Le niveau de pureté de l'azote délivré était de 99,999 %, mais les calculs ont prouvé que si l'alimentation en azote pouvait être réglée à 99,8 % de pureté, cela réduirait le coût de fonctionnement d'un gaz de très haute pureté qui n'était pas nécessaire pour le processus.

Le cas de la génération d'azote sur site

C'est cette anomalie, entre autres facteurs, qui a convaincu l'équipe de gestion de la production d'opter pour un système de génération d'azote sur site qui serait fourni par l'organisation sœur de l'entreprise, Atlas Copco Compressors.

Les générateurs NGP+ sur site fournissent de l'azote d'une pureté comprise entre 95 et 99,999 %. Ils offrent une solution plus durable et à un coût de possession beaucoup plus faible que le recours au gaz livré en bouteilles ou à l'approvisionnement en liquide en vrac. L'azote gazeux est disponible en permanence à partir d'un NGP+, tandis que les bouteilles et les bouteilles nécessitent un transport et une manutention, ce qui a un impact sur l'environnement, ainsi qu'une administration et des formalités administratives chronophages.

Fonctionnant avec la dernière technologie d'adsorption modulée en pression (PSA), les générateurs plug-and-play NGP+, lorsqu'ils sont connectés à une installation existante d'air comprimé propre et sec, offrent un approvisionnement indépendant, fiable et flexible en azote de qualité supérieure au niveau de l'application de processus. niveaux de pureté requis.

« Le traitement thermique des rivets modifie les propriétés mécaniques du matériau. Nous devons contrôler l'atmosphère des fours pour la teneur en carbone afin de nous assurer que nous ne décarburons ni ne cémentons les pièces », a déclaré Carlo Sementa, ingénieur de fabrication chez Atlas Copco. IAS UK Limited.

Il a poursuivi : « Nous disposons d'un système de contrôle de pointe aux côtés d'analyseurs de gaz, qui sont utilisés pour vérifier la composition chimique de l'atmosphère. L'azote est utilisé comme couverture pour empêcher l'oxydation des pièces en acier et comme purge de sécurité. "

Le processus de traitement thermique

Dans le processus de traitement thermique, la procédure consiste à craquer le méthanol liquide et, avec l'ajout d'azote, à fournir une composition chimique constante au four. Le propane et l'air sont également utilisés dans le processus pour affiner la composition chimique nécessaire au maintien de la teneur en carbone de l'acier.

L'azote est fourni au four 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, en quantités variées en fonction des besoins, par exemple en production ou en veille. A la fin d'un cycle de production, les fours sont purgés à l'azote pour éliminer les gaz combustibles. Après cette procédure, il peut s'écouler jusqu'à huit heures avant qu'un cycle de production puisse reprendre en raison de la recréation de l'atmosphère, un intervalle qui diffère légèrement d'un four à l'autre.

Contrôle précis

Ce besoin de contrôle précis du volume et du niveau de pureté de l'azote est l'un des principaux avantages du système de générateur d'azote Atlas Copco NGP+, qui a été conçu dès le départ pour protéger l'application du procédé et l'investissement en équipement des utilisateurs.

Par défaut, les générateurs NGP+ disposent d'un contrôle de pureté automatique hors spécification afin que l'azote dont le niveau de pureté est inférieur au seuil prédéfini ne puisse jamais atteindre une application sensible. Dans le même temps, les conditions de l'air d'alimentation telles que la température, la pression et le point de rosée sous pression sont surveillées en permanence par des capteurs à sécurité intégrée. Lorsqu'il ne correspond pas aux exigences du générateur, l'air d'alimentation est soufflé automatiquement avant d'entrer dans la machine pour éliminer le risque de contamination et d'endommagement des composants.

Le système d'air comprimé.

La source d'air comprimé propre et sec alimentant le processus de génération d'azote sur site à l'usine de Deeside est un compresseur rotatif à vis Atlas Copco GA 15-37 VSD+ FF (toutes fonctionnalités) avec sécheur frigorifique intégré et des auxiliaires d'air de qualité en aval. Ceux-ci comprennent des filtres coalescents, pour éliminer l'eau liquide et les aérosols d'huile, ainsi qu'une tour de filtre à charbon actif pour traiter les vapeurs d'huile et les odeurs d'hydrocarbures. Le débit du compresseur rotatif à vis est de 7,3 à 43 l/s d'air à 7 bars.

Avec sa conception verticale innovante, le GA 15-37 VSD+ change la donne dans l'industrie des compresseurs. Il offre un entraînement à vitesse variable en standard, un moteur compact à entraînement direct, à technologie iPM (aimant permanent) refroidi par huile, et un faible encombrement grâce à sa conception interne. Toutes les fonctionnalités ont été développées pour réduire la consommation d'énergie de 50 % en moyenne et pour garantir une disponibilité même dans les conditions les plus difficiles.

Protéger le processus de production

L'ensemble du système de génération d'azote sur site a été conçu avec une attente de service afin que, du point de vue de la sécurité et de l'entretien, il puisse facilement être commuté du fonctionnement des deux unités à une seule machine en cas de besoin. Il y a deux réservoirs récepteurs pour l'air et l'azote respectivement comme réserve secondaire au cas où le système cesserait de fonctionner pour une raison quelconque, et, pour plus de sécurité, il y a un système de redémarrage.

Comme l'observe Carlo Sementa : « Nous sommes heureux d'annoncer qu'actuellement, tout fonctionne très bien 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7 et, bien que les cycles de production varient en fréquence et en durée, par précaution, nous devons maintenir l'atmosphère des fours entièrement allumée à tout moment car du long cycle de stabilisation. La très bonne nouvelle est que je ne suis plus à la merci des fournisseurs et que je ne compte plus sur les livraisons d'azote des fournisseurs.

Retour sur investissement

Les coûts de production d'Atlas Copco Industrial Assembly Solutions ont déjà été réduits grâce à l'efficacité énergétique de l'installation et à l'absence de dépendance vis-à-vis de livraisons coûteuses d'approvisionnement en azote dépassant les spécifications. De plus, le retour sur investissement en capital sera amorti dans un délai d'un an et demi à compter de l'installation du système.

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