Prosessisavukaasujen hallinta terässulattoympäristössä

Abstract

Teräksen valmistukseen liittyy monia hankalasti hallittavia sivutuotteita. Yksi näistä sivutuotteista ovat savukaasut. Savukaasuja syntyy melkeinpä teräksen jokaisessa käsittely- ja valmistusvaiheessa. Näiden sivutuotteiden hallitseminen erilaisten teknisten ratkaisujen avulla on yksi tapa ratkaista ongelma, mutta myös muita vaihtoehtoja on olemassa. Teknisten ratkaisujen avulla voidaan vaikuttaa valmistettavan teräksen raaka-ainepohjaan sekä käsittelytapoihin. Tässä tapaustutkimuksessa ei perehdytty kuitenkaan metallurgiaan tai käsittelytapoihin, vaan pyrittiin tutkimaan nykyisen laitteiston toimintaa ja antamaan sen pohjalta teknisiä ratkaisuehdotuksia. Tutkimuskohteena on Outokumpu Tornio Worksin jaloterässulatto linja 1.

Tavoitteena on testata nykyisen toimintaympäristön laitteiston toimintaa ja löytää sen avulla mahdollisia ongelmakohtia. Toisena tavoitteena on antaa teknisiä ratkaisuehdotuksia löytyneiden ongelmakohtien korjaamiseksi. Hyvä olisi löytää nopeasti toteutettavia kehitysehdotuksia ja myös pitkän aikavälin toimia. Näin tilannetta voitaisiin parantaa heti, ja kalliimpien ja enemmän suunnittelua vaativien kehitystoimien toteuttamiseen saataisiin lisää aikaa.

Tapaustutkimukseen tarvittiin sekä teoreettista tietopohjaa että kenttätason tutkimustyötä. Kenttätasoa tutkittiin kahdella tavalla. Ensimmäinen tapa oli katselmoida nykyinen tilanne fyysisesti tuotantotiloissa ja sen ympäristössä. Toinen tapa oli tutustua teknisiin pohjatietoihin. Tätä kenttätason tutkimista jatkettiin vesilaboratorioon rakennetun pienoismallin avulla. Tutkimuksen perustana on akvaarioon rakennettu todellista tuotantotilaa muistuttava pienoismalli. Pienoismalli on vedessä, jolloin pystyttiin käyttämään hyväksi savukaasuja kuvattaessa eri painoisiksi seostettuja suolavesiä.

Tutkimuksen tuloksena saavutettiin hyvä näkemys siitä, miten tuotantotilan sisällä olevat savukaasut liikkuvat. Pienoismallin avulla kyettiin tutkimaan useita tilanteita nopealla aikataululla. Tutkimusta tehtäessä kuitenkin todettiin, että vedenalla oleva pienoismalli ei anna täysin oikeaa kuvaa ilmavirtojen liikkeistä ja niiden liikkeisiin vaikuttavista voimista. Työn tavoitteeseen kuitenkin päästiin, sillä työn tuloksena pystyttiin tunnistamaan useita nopean ja pitkän aikataulun ratkaisuehdotuksia. Kehitysehdotuksena tutkimuksen pohjalta on keskittyä enemmän ongelman aiheuttajaan kuin teknisiin ratkaisuihin. Aiheuttajan poistaminen on useasti helpompaa kuin teknisen ratkaisun etsiminen.

Steel production includes many difficult side products to manage. One of these products is flue gas. Fumes are generated almost at every stage of the process and production of steel. Managing these products with technical solutions is one way to solve the problem, but there are also other alternatives. Technical solutions can be influenced by the raw material and handling methods of the manufactured steel. However, in this case study we are not attacking metallurgical and handling practices, but we are trying to investigate the operation of the existing equipment and on that basis to propose technical solutions. The research target is Outokumpu Tornio Works steel melting shop line 1.

The goal is to test the current operating environment for hardware operation and to help find possible problem spots. The second objective is to provide technical solutions to the problems that have been found. It would be good if some of the possible development proposals were swiftly implemented and some a little bit longer development targets.

The case study needed both a theoretical knowledge base and field level studies. There are two ways to investigate the field level. The first method was to review the current situation physically in and around the production premises and study the technical base data. This field level study was resumed with a miniature model built into the water laboratory. The survey is based on a miniature model that is built into the aquarium, resembling a real production space. The miniature model is in the water, when we were able to use the different saltwater to describe the flue gas that was used to print.

The study resulted in a good insight into how the smoke gases within the production compartment are moving. A miniature model was used to perform several situations on a quick schedule. However, during the investigation it was found that the model of water does not give a completely accurate picture of the movements of the air flows and the forces affecting their movements. However, our goal was met to the extent that we received several quick as well as a longer schedule solutions. A development proposal to carry out this type of study is to focus more on the cause of the problem than perhaps on technical solutions. Removing a cause is often easier than searching for a technical solution.