Koksin laatuun vaikuttaneet tekijät Ruukki Metalsin koksaamolla vuosina 2006-2011 Piia Kämäräinen, Ruukki Metals Oy Koksiseminaari, Oulun yliopisto, 23.5.2012 1 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu
Johdanto Diplomityö: Koksin laatuun, tuotantoon ja työntötehoihin vaikuttaneet tekijät Ruukki Metalsin Raahen koksaamolla vuosina 2006-2011 Työssä on tutkittu tilastollisin menetelmin kivihiiliseoksen ominaisuuksien ja prosessimuuttujien vaikutuksia Koksin laatuun Tuotantoon Pattereiden työntötehoihin Tulokset perustuvat vuosien 2006-2011 väliseltä ajalta kerätyn prosessidatan ja analyysituloksien pohjalta laskettuihin viikkokeskiarvoihin 2 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu
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 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu
Koksin laatuun vaikuttavat kivihiiliseoksen ominaisuudet ja koksausparametrit 4 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu
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 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu
Koksin Irsid-arvot Koksin I40-arvoihin vaikuttaneet tekijät 6 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu
Koksin I40-arvoihin vaikuttaneet tekijät vuosina 2006-2011 Koksin I40-arvot seuraavat pääasiassa kivihiiliseoksen haihtuvapitoisuuden muutoksia I40-kasvaa haihtuvapitoisuuden kasvaessa Muita vaikuttavia tekijöitä Tuhkapitoisuus Fluiditeetti Dilataatio Panostus Koksausaika 7 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu
Kivihiiliseoksen vaikutuksen koksin I40- arvoihin: Tuhkapitoisuus Tuhkapitoisuuden kasvaessa koksin I40 laskee Tuhkapitoisuuden vaikutus näkyy, kun seoksessa ei ole käytetty petroolikoksia 8 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu
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 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu
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 2010-2011 Tällöin dilataatio vaikuttaa voimakkaimmin I40- muutoksiin Panoksen kuivapaino vaikuttaa koksin I40-arvojen ja dilataation suhteeseen 10 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu
Koksin I40-arvoihin vaikuttaneet tekijät: Dilataatio ja panostus 2/2 2010-2011 panoksen kuivapaino laskee I40-arvot seuraavat muutoksia dilataatiossa Kun dilataatio alhainen suhteessa panoksen kuivapainoon, I40-arvot laskevat 11 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu
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 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu
Koksin Irsid-arvot Koksin I10-arvoihin vaikuttaneet tekijät 13 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu
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 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu
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 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu
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 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu
Koksin reaktiivisuus ja jälkilujuus CRI-arvoihin vaikuttaneet tekijät 17 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu
Koksin CRI-arvoihin vaikuttaneet tekijät Koksin CRI-muutokset pääasiassa riippuvaisia seoksen tuhkapitoisuudesta Suhteessa paljon hajontaa Muita vaikuttavia tekijöitä Tuhkan koostumus Fluiditeetti Koksikakun lämpötila 18 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu
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 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu
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 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu
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 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu
Koksin reaktiivisuus ja jälkilujuus Koksin CSR-arvoihin vaikuttaneet tekijät 22 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu
Koksin jälkilujuuden ja reaktiivisuuden suhde Koksin CSR-arvojen ja CRIarvojen välillä selkeä suhde Koksin jälkilujuuteen vaikuttavat pääasiassa samat tekijät kuin reaktiivisuuteen 23 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu
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 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu
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 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu
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 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu
Koksin keskimääräinen kappalekoko ja kappalekokojakauma 27 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu
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 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu
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 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen INTERNAL Koksiseminaari, Oulu
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 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen INTERNAL Koksiseminaari, Oulu
Koksin kappalekokojakaumaan vaikuttaneet tekijät: Koksausaika ja koksin kpl kokojakauma Koksausajan pidetessä +80 mm fraktion osuus kasvaa Kun koksausaika yli 16,5 h 40 63 mm fraktion osuus laskee Kun koksausaika yli 16, 5 h 20 40 mm fraktion osuus laskee Kun koksausaika alle 18 h 31 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen INTERNAL Koksiseminaari, Oulu
Yhteenveto 32 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen INTERNAL Koksiseminaari, Oulu
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 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu
Kiitos 34 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu
Kivihiiliseoksen ominaisuuksien ja koksauparametrien keskinäiset vuorovaikutussuhteet 35 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu
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 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu
Seoksen tuhka- ja haihtuvapitoisuus Kivihiiliseoksen tuhkapitoisuuden kasvaessa haihtuvapitoisuus laskee Petroolikoksin käyttö seoksessa laskee sen haihtuvapitoisuutta 37 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu
Kivihiiliseoksen irtotilavuuspainoon vaikuttavat tekijät Seoksen irtotilavuuspaino (märkä) kasvaa, kun Seoksen raekoko kasvaa Seoksen kosteuspitoisuus kasvaa Tuhkapitoisuus laskee 38 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu
Seoksen irtotilavuuspainon ja koksikakun lämpötilan suhde Koksikakun keskimääräinen lämpötila ja maksimilämpötila ovat laskeneet, kun seoksen irtotilavuuspaino on noussut 39 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu
Koksikakun lämpötilajakaumaan vaikuttavat tekijät Koksikakun yläosan lämpötila nousee suhteessa maksimilämpötilaan, kun Seoksen raekoko pienenee Uunien panostus laskee Koksausaikaa lyhennetään 40 23/05/2012 www.ruukki.com Piia Kämäräinen Koksiseminaari, Oulu