Koksin laatuun vaikuttaneet tekijät Ruukki Metalsin koksaamolla vuosina

Transkriptio

1 Koksin laatuun vaikuttaneet tekijät Ruukki Metalsin koksaamolla vuosina Piia Kämäräinen, Ruukki Metals Oy Koksiseminaari, Oulun yliopisto, /05/ Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu

2 Johdanto Diplomityö: Koksin laatuun, tuotantoon ja työntötehoihin vaikuttaneet tekijät Ruukki Metalsin Raahen koksaamolla vuosina Työssä on tutkittu tilastollisin menetelmin kivihiiliseoksen ominaisuuksien ja prosessimuuttujien vaikutuksia Koksin laatuun Tuotantoon Pattereiden työntötehoihin Tulokset perustuvat vuosien väliseltä ajalta kerätyn prosessidatan ja analyysituloksien pohjalta laskettuihin viikkokeskiarvoihin 2 23/05/ Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu

3 Esityksen sisältö Koksin laatuun vaikuttavat kivihiiliseoksen ominaisuudet ja koksausparametrit Kivihiiliseoksen ominaisuuksien ja koksausparametrien keskinäiset vuorovaikutus suhteet Koksin laatuun vaikuttaneet tekijät Kylmälujuuteen (I40) ja hiertymisherkkyyteen (I10) vaikuttaneet tekijät Reaktiivisuuteen (CRI) ja jälkilujuuteen (CSR) vaikuttaneet tekijät Keskimääräiseen kappalekokoon ja kappalekokojakaumaan vaikuttaneet tekijät Yhteenveto 3 23/05/ Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu

4 Koksin laatuun vaikuttavat kivihiiliseoksen ominaisuudet ja koksausparametrit 4 23/05/ Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu

5 Koksin laatuun vaikuttavat tekijät Tuhkapitoisuus CRI & CSR, Irsid, Kpl-koko Haihtuvapitoisuus Irsid, CSR Kivihiiliseoksen ominaisuudet Plastiset ominaisuudet Irtotilavuuspaino Irsid, CRI & CSR I40, CSR&CRI Kosteuspitoisuus Epäsuorasti kaikkeen Lämpötila CSR & CRI Koksausparametrit Panostus Koksausaika Irsid, kpl-koko I40, kpl-koko, kpl-kokojakauma 5 23/05/ Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu

6 Koksin Irsid-arvot Koksin I40-arvoihin vaikuttaneet tekijät 6 23/05/ Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu

7 Koksin I40-arvoihin vaikuttaneet tekijät vuosina Koksin I40-arvot seuraavat pääasiassa kivihiiliseoksen haihtuvapitoisuuden muutoksia I40-kasvaa haihtuvapitoisuuden kasvaessa Muita vaikuttavia tekijöitä Tuhkapitoisuus Fluiditeetti Dilataatio Panostus Koksausaika 7 23/05/ Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu

8 Kivihiiliseoksen vaikutuksen koksin I40- arvoihin: Tuhkapitoisuus Tuhkapitoisuuden kasvaessa koksin I40 laskee Tuhkapitoisuuden vaikutus näkyy, kun seoksessa ei ole käytetty petroolikoksia 8 23/05/ Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu

9 Koksin I40-arvoihin vaikuttaneet tekijät: Fluiditeetti Koksin I40 kasvaa seoksen fluiditeetin kasvaessa Fluiditeetin vaikutus näkyy, kun seoksessa on käytetty petroolikoksia Petroolikoksia lisättäessä seoksen plastisuuden merkitys korostuu 9 23/05/ Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu

10 Koksin I40-arvoihin vaikuttaneet tekijät: Dilataatio ja panostus 1/2 I40-arvot kasvavat dilataation kasvaessa Koksin I40-arvojen ja seoksen dilataation suhde näkyy parhaiten vuosina Tällöin dilataatio vaikuttaa voimakkaimmin I40- muutoksiin Panoksen kuivapaino vaikuttaa koksin I40-arvojen ja dilataation suhteeseen 10 23/05/ Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu

11 Koksin I40-arvoihin vaikuttaneet tekijät: Dilataatio ja panostus 2/ panoksen kuivapaino laskee I40-arvot seuraavat muutoksia dilataatiossa Kun dilataatio alhainen suhteessa panoksen kuivapainoon, I40-arvot laskevat 11 23/05/ Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu

12 Koksin I40-arvoihin vaikuttaneet tekijät: Koksausaika Kun koksausaika ylittää 16,5 tuntia, siitä tulee merkittävin koksin I40- arvoihin vaikuttava tekijä Pitkillä koksausajoilla koksin kappalekoko kasvaa 12 23/05/ Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu

13 Koksin Irsid-arvot Koksin I10-arvoihin vaikuttaneet tekijät 13 23/05/ Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu

14 Koksin I10-arvoihin vaikuttaneet tekijät Koksin I10-arvot seuraavat seoksen haihtuvapitoisuuden muutoksia vuoden 2006 alusta vuoden 2009 alkupuolelle Tämän jälkeen I10-arvot noudattavat dilataation muutoksia Muita vaikuttavia tekijöitä Tuhkapitoisuus Petroolikoksi Panostus 14 23/05/ Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu

15 Koksin I10-arvoihin vaikuttaneet tekijät: Tuhka- ja haihtuvapitoisuus Vuoden 2006 alusta vuoden 2009 viikolle 11 saakka koksin I10-arvoihin eniten vaikuttaa seoksen tuhka- ja haihtuvapitoisuus Kun haihtuvapitoisuus nousee koksin I10-arvot laskevat Kun tuhkapitoisuus nousee I10- arvot kasvavat Tuhka- haihtuva-suhde määräävä tekijä Petroolikoksin lisääminen seokseen kasvattaa I10-arvoja aiheuttaa hajontaa I10-arvojen riippuvuuteen seoksen tuhka- ja haihtuvapitoisuudesta 15 23/05/ Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu

16 Koksin I10-arvoihin vaikuttaneet tekijät: Dilataatio ja panostus Vuoden 2009 viikolta 11 vuoden 2011 loppuun I10- arvot seuraavat dilataation muutoksia I10-arvot laskevat kun dilataatio kasvaa Kun panoksen kuivapaino laskee, koksin I10-arvot kasvavat Vaikutus näkyy vain alhaisimmilla kuivapainon arvoilla 16 23/05/ Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu

17 Koksin reaktiivisuus ja jälkilujuus CRI-arvoihin vaikuttaneet tekijät 17 23/05/ Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu

18 Koksin CRI-arvoihin vaikuttaneet tekijät Koksin CRI-muutokset pääasiassa riippuvaisia seoksen tuhkapitoisuudesta Suhteessa paljon hajontaa Muita vaikuttavia tekijöitä Tuhkan koostumus Fluiditeetti Koksikakun lämpötila 18 23/05/ Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu

19 Koksin CRI-arvoihin vaikuttaneet tekijät: Tuhkan koostumus CRI kasvaa, kun tuhkan CaO-, MgO- ja Fe 2 O 3 - pitoisuudet kasvavat SiO 2 -pitoisuuden kasvaessa CRI laskee CaO-, MgO- ja Fe 2 O 3 - pitoisuudet laskevat tuhkassa, kun seoksen tuhkapitoisuus kasvaa 19 23/05/ Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu

20 Koksin CRI-arvoihin vaikuttaneet tekijät: Fluiditeetti Fluiditeetin vaikutus näkyy, kun tuhkapitoisuus on korkea ja seoksen haihtuvapitoisuus sekä fluiditeetti matalia Tällöin fluiditeetin kasvaessa CRI laskee Petroolikoksin lisääminen vaikuttaa CRI-arvojen ja fluiditeetin suhteeseen CRI-arvot korkeampia petroolikoksia lisättäessä 20 23/05/ Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu

21 Koksin CRI-arvoihin vaikuttaneet tekijät: Koksikakun lämpötila CRI laskee, kun koksikakun lämpötila kasvaa Lämpötilan vaikutus on pieni verrattuna seosominaisuuksien vaikutuksiin Selittää poikkeamia seoksen asettamasta CRI tasosta 21 23/05/ Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu

22 Koksin reaktiivisuus ja jälkilujuus Koksin CSR-arvoihin vaikuttaneet tekijät 22 23/05/ Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu

23 Koksin jälkilujuuden ja reaktiivisuuden suhde Koksin CSR-arvojen ja CRIarvojen välillä selkeä suhde Koksin jälkilujuuteen vaikuttavat pääasiassa samat tekijät kuin reaktiivisuuteen 23 23/05/ Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu

24 Koksin CSR-arvoihin vaikuttaneet tekijät Sekä seoksen haihtuva- että tuhkapitoisuus vaikuttavat koksin CSR-arvoihin CSR kasvaa kun tuhkapitoisuus nousee CSR laskee kun haihtuvapitoisuus kasvaa Koksin CSR-arvot noudattavat parhaiten muutoksia seoksen tuhkahaihtuva-suhteessa Muita vaikuttavia tekijöitä Fluiditeetti ja dilataatio Irtotilavuuspaino Koksikakun lämpötila 24 23/05/ Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu

25 Koksin CSR-arvoihin vaikuttaneet tekijät: Dilataatio ja fluiditeetti Dilataation ja fluiditeetin vaikutus koksin CSR-arvoihin on havaittavissa kun tuhkapitoisuus on korkea ja haihtuvapitoisuus alhainen CSR kasvaa kun dilataatio ja fluiditeetti kasvavat Fluiditeetin vaikutus näkyy alhaisilla fluiditeetin arvoilla 25 23/05/ Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu

26 Koksin CSR-arvoihin vaikuttaneet tekijät: Irtotilavuuspaino ja koksikakun lämpötila Kun irtotilavuuspaino nousee, koksin CSR laskee Irtotilavuuspainon noustessa koksikakun lämpötila laskee Kun koksikakun lämpötila nousee, CSR kasvaa Koksikakun lämpötilan ja seoksen irtotilavuuspainon suhde kuvaa CSR muutoksia paremmin kuin kumpikaan yksinään 26 23/05/ Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu

27 Koksin keskimääräinen kappalekoko ja kappalekokojakauma 27 23/05/ Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu

28 Koksin kappalekokojakaumaan vaikuttaneet tekijät Työssä on tarkasteltu koksin +20 mm fraktion osuuteen, keskimääräiseen kpl kokoon ja koksin +20mm kpl kokojakauman muutoksiin vaikuttaneita tekijöitä Vaikuttavia tekijöitä Koksausaika koksikakun yläosan ja maksimilämpötilan suhde Seoksen tuhkapitoisuus ja irtotilavuuspaino 28 23/05/ Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu

29 Koksin kappalekokojakaumaan vaikuttaneet tekijät: +20 mm koksifraktio Kivihiiliseoksen irtotilavuuspaino ja tuhkapitoisuus vaikuttavat koksin +20 mm fraktion osuuteen Kun tuhkapitoisuus nousee, +20 mm fraktion osuus laskee Kun irtotilavuuspaino nousee, +20 mm fraktion osuus kasvaa 29 23/05/ Piia Kämäräinen INTERNAL Koksiseminaari, Oulu

30 Koksin kappalekokojakaumaan vaikuttaneet tekijät: Keskimääräinen kpl koko Keskimääräinen kpl koko pienenee, kun koksikakun yläosan lämpötila nousee suhteessa kakun maksimilämpötilaan Keskimääräinen kpl koko kasvaa, kun koksausaikaa pidennetään Koksin +20 mm fraktion osuus pienenee koksausajan pidetessä 30 23/05/ Piia Kämäräinen INTERNAL Koksiseminaari, Oulu

31 Koksin kappalekokojakaumaan vaikuttaneet tekijät: Koksausaika ja koksin kpl kokojakauma Koksausajan pidetessä +80 mm fraktion osuus kasvaa Kun koksausaika yli 16,5 h mm fraktion osuus laskee Kun koksausaika yli 16, 5 h mm fraktion osuus laskee Kun koksausaika alle 18 h 31 23/05/ Piia Kämäräinen INTERNAL Koksiseminaari, Oulu

32 Yhteenveto 32 23/05/ Piia Kämäräinen INTERNAL Koksiseminaari, Oulu

33 Yhteenveto Haihtuvapitoisuus kasvattaa koksin I40 arvoja ja laskee I10 arvoja laskee koksin CSR arvoja Tuhkapitoisuus parantaa koksin CSR arvoja ja laskee reaktiivisuutta Heikentää I40 arvoja Kasvattaa I10 arvoja Pienentää +20 mm koksin osuutta Panostuksen oltava riittävä seoksen kosteuteen nähden, muuten I40 laskee I10 kasvaa kpl koko pienenee 33 23/05/ Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu

34 Kiitos 34 23/05/ Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu

35 Kivihiiliseoksen ominaisuuksien ja koksauparametrien keskinäiset vuorovaikutussuhteet 35 23/05/ Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu

36 Haihtuvapitoisuuden ja seoksen plastisuuden suhde Dilataatio kuvaa kivihiilipartikkeleiden paisumista koksauksen plastisessa vaiheessa Dilataatio kasvaa haihtuvapitoisuuden kasvaessa Fluiditeetti kuvaa seoksen juoksevuutta koksauksen plastisessa vaiheessa Fluiditeetti kasvaa haihtuvapitoisuuden kasvaessa 36 23/05/ Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu

37 Seoksen tuhka- ja haihtuvapitoisuus Kivihiiliseoksen tuhkapitoisuuden kasvaessa haihtuvapitoisuus laskee Petroolikoksin käyttö seoksessa laskee sen haihtuvapitoisuutta 37 23/05/ Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu

38 Kivihiiliseoksen irtotilavuuspainoon vaikuttavat tekijät Seoksen irtotilavuuspaino (märkä) kasvaa, kun Seoksen raekoko kasvaa Seoksen kosteuspitoisuus kasvaa Tuhkapitoisuus laskee 38 23/05/ Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu

39 Seoksen irtotilavuuspainon ja koksikakun lämpötilan suhde Koksikakun keskimääräinen lämpötila ja maksimilämpötila ovat laskeneet, kun seoksen irtotilavuuspaino on noussut 39 23/05/ Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu

40 Koksikakun lämpötilajakaumaan vaikuttavat tekijät Koksikakun yläosan lämpötila nousee suhteessa maksimilämpötilaan, kun Seoksen raekoko pienenee Uunien panostus laskee Koksausaikaa lyhennetään 40 23/05/ Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu