Valokaariuunin pohjahuuhtelun optimointi

Abstract

Tässä insinöörityössä oli tarkoituksena löytää optimoidut virtausarvot Outokumpu Tornio Worksin terässulaton valokaariuuni kahden pohjahuuhtelulle. Argon-typpipohjahuuhtelun päätarkoituksena on vähentää spontaania CO/CO2-kaasunmuodostumista uunin kaadon yhteydessä, lyhentää sulatukseen käytettävää aikaa sekä parantaa valokaariuunin sulan saantia lämpötilan tasaantumisen avulla. Tutkimuksissa ja kokeissa tuli ottaa huomioon huuhtelukivien ja pohjamassan kuluminen, jotta laitevaurioilta ja prosessiajan menetyksiltä säästyttäisiin.

Tutkimisen aikana koetettiin pitää uuniprosessin muuttujat mahdollisimman vakiona, jotta eri virtausarvojen erot huomattaisiin. Analysoinneissa huomioitiin pelkästään kierrätysmateriaalitoimittajan samankaltaiset romuerät, kahden korin panostukset ja muut prosessihäiriöiden vaikutukset. Valokaariuuniprosessin muuttujat saatiin minimoitua parhaiten tekemällä testiajot saman kierrätysmateriaalierän pitkistä tasesulatuspätkistä.

Insinöörityössä tehtyjen kokeiden ja tarkasteluiden perusteella pohjahuuhtelulla prosessin kannalta tehokkaimmiksi arvoiksi tulkittiin pohjahuuhtelun maksimivirtausnopeudet rosterilaaduilla. Happolaatuja valmistetaan terässulaton linjalla 2 vähemmän, joten näille laaduille samankaltaisia testejä ei voitu tehdä. Ei-tasesulatusten analysointi kuitenkin osoittaa happolaatujen samankaltaisen käyttäytymisen kuin rosterilaaduilla. Pohjamassan ja huuhtelukivien kulumisen takia on kuitenkin mahdotonta käyttää maksimivirtausarvoja koko uunikampanjan ajan.

Jatkotoimenpiteinä tulisi tutkia, mitkä ovat maksimivirtausarvot, joilla uunin pohjamassan ja huuhtelukivien kuluminen olisi optimaalisinta vaarantamatta tuotantoa. Lisäksi on syytä harkita pohjamassan, huuhtelukivien ja -putkien lukumäärän lisäämistä ja koon suurentamista. Sekoittumisen lisäämistä ja siten tuotannontehostamista voi harkita myös elektromagneettisilla sekoittimilla (EMS – Electromagnetic Stirring).