Vid Masugn 3, SSAB Tunnplåt AB i Luleå, pågår arbete för att vidareförbättra
råjärnets kvalitet genom minskad variation av Si och för att ytterligare
minska förbrukningen av reduktionsmedel. För att få en ökad kunskap om
tillståndet i den nedre delen av Masugn 3 utfördes i april 2004 en
koksborrning ur tre av masugnens 32 formor. Försöken ingår i ett
forskningsprojekt inom Jernkontorets forskningsprogram. Syftet med
examensarbetet var att karaktärisera raceway och den döde mannen genom att
studera borrkärnorna, processdata, koks från forma provtagen genom
koksrakning, manuell mätning av racewaydjup och racewaydjupsmätning med
radiometrisk utrustning. Till sist undersöktes bottentemperaturen
tillsammans med andra parametrar, såsom råjärns- och slagganalyser och
råjärnstemperatur, för att fastslå om den döde mannen var aktiv eller
inaktiv.
Materialet i koksborrningens borrkärnor och till viss del även koks från
koksrakningen studerades på följande sätt:
- Visuellt på plats i borrkärnan genom mätning och fotografering.
- Storleksfördelning och andelsberäkning genom siktning,
slaggavskiljning för hand och magnetdragning. Beräkning av medelstorlek på
koks.
- Hållfasthet för koks från forma genom CSR/CRI-test och
hållfasthetsindex (tumling enligt CSR metod).
- Analys av flykt, inneboende fukt, aska och S samt kemisk analys
genom XRF och XI.
- Grafitiseringsgrad av koks i formnivå genom undersökning med XRD.
Borrkärnorna indelades olika zoner såsom boshkoks, racewaykoks, bird's nest,
järn, stråk av järnagglomerat och den döde mannen. Förhållandet mellan koks,
slagg och magnetiskt material i fraktionerna +20 mm undersöktes. Andelen
koks är hög i bosh- och racewayområdet varefter andelen minskar längre in
mot masugnens mitt. I bird's nest området är andelen slagg och magnetiskt
material högre då en stor del av smältan verkar ta denna väg ned mot
stället. Finesandelen -0,5 mm är låg i bosh- och racewayområdet och ökar in
mot den döde mannen. Fines består till största del av oxidiskt material
såsom CaO och MgO förutom i en borrkärna som även har en relativt hög halt
av koksfines.
Gemensamt för borrkärnornas koks och koks från koksrakning är inverterade
värden från det vanliga CSR/CRI-testet då ingående produktionskoks testas,
det vill säga hög CRI och låg CSR. Koks från bosh- och raceway har låga
halter av alkali, men även lägre halter av SiO2 och MgO, då de förångats av
de höga temperaturer som råder i området. Koksen får en porösare yta som är
mer mottaglig för nötning vilket resulterar i en lägre hållfasthet för koks
i detta område. Koks från borrkärnornas döde man har de högsta halterna av
alkali. Då alkali katalyserar solution loss reaktionen resulterar detta i
att koks från den döde mannen uppvisar den högsta reaktiviteten (CRI) och
lägsta varmhållfastheten (CSR). Vid test av hållfasthetsindex inverkar
däremot inte alkalihalten då koks från den döde mannen uppvisar en nästan
lika hög hållfasthet som ingående produktionskoks.
Koksens grafitiseringsgrad är ett mått på vilken temperatur materialet
blivit utsatt för, högre temperatur ger högre grafitiseringsgrad. Resultaten
visade att boshkoksen har den högsta grafitiseringsgraden, därefter minskar
grafitiseringsgraden något i raceway. I birds's nest och den döde mannen har
en betydligt lägre grafitiseringsgrad. Koks från koksrakning visade också på
hög grafitisering och indikerar att raceway troligtvis böjs av uppåt och
styr gasflödet mot masugnens vägg i boshområdet.
Mätning av racewaydjupet visade att de driftparametrar som påverkar djupet
på raceway i positiv riktning är främst blästerhastighet i forma och
flamtemperatur....
