Försökskampanj 1

Målet med den första försökskampanjen var att mäta temperaturen i skänkväggen vid så många tillfällen som möjligt under varje cykel. Syftet med detta var dels att studera uppvärmningsförloppet i skänkväggen och dels att se hur temperaturen varierar i väggen under driften.

Den första försökskampanjen föregicks av en tid av planering.

5.1.1 Försöksplanering

En viktig del i planeringen var att bestämma under vilka tillfällen under skänkcykeln det var möjligt att göra temperaturmätningarna. För att komma underfund med detta gjordes studier i

20

stålverket. Samtal fördes med driftpersonal som gav sina synpunkter gällande lämpliga mättillfällen.

En annan viktig faktor att bestämma var termoelementens geografiska placering på skänken.

Termoelementen bör placeras så att det är möjligt att göra mätningar på så många stationer som möjligt under skänkcykeln.

Den tredje delen i försöksplaneringen var att införskaffa lämplig mätutrustning.

Lasermätningsinstrument och strålningspyrometer fanns att tillgå, medan termoelement köptes in.

Följande krav sattes på termoelementen:

1. Böjbara termoelement för montering i väggens gränsskikt.

2. Termoelementen som monteras i gränsskikten ska klara temperaturer upp till 1300 °C.

3. Termoelement som monteras i slitfoder ska klara temperaturer upp till 1600 °C Ytterligare en faktor att bestämma var placeringen av mätpunkter på skänkens insida.

Resultatet av försöksplaneringen

Mantlade termoelement av typ N och keramiska termoelement av typ S köptes in. De böjbara termoelementen av typ N var 250 mm långa och av diametern 3 mm. Dessa termoelement kan mäta temperaturer upp till 1350 °C.

De keramiska termoelementen av typ S består av en platinatråd (Pt10) med tråddiametern 0,5 mm. Dessa är inklädda i ett keramiskt hölje med ytterdiametern 6 mm. Längden på

elementen är 200 mm. Termoelementen av typ S kan mäta temperaturer upp till 1760 °C.

Termoelementens geografiska placering blir under nedre mantelbandet, cirka 1,4 m upp från mantelbotten. Se figur 7.

I kapitel 5.1.2 och 5.2.1 berättas om hur termoelementen monterades i skänkväggen.

Temperaturmätningar görs vid följande platser under mätkampanjen:

1. Då skänken torkas mäts temperaturen i skänkväggen.

2. Genom luckan vid legeringsröret mäts temperaturen på slitfodrets yta innan tappning med strålningspyrometern.

3. Vid eventuell buffring mäts temperaturen i skänkväggen.

4. På strängen mäts temperaturen i skänkväggen innan skänken placeras i vridtornet.

5. Efter gjutning mäts temperaturen i skänkväggen då skänken lyfts ned från vridtornet.

6. Efter slaggning mäts temperaturen på slitfodrets yta med strålningspyrometern.

7. Vid skänkhanteringen mäts temperaturen på slitfodrets yta då skänken läggs på servicevagnen.

8. Efter skänkservice mäts temperaturen i skänkväggen vid sandningsstationen.

9. Vid vänteläge (brännare eller skänkstativ) mäts temperaturen i skänkväggen.

Driften reglerar antalet mätningar per skänkcykel. Om tillfälle ges görs mätningar enligt alla punkterna ovan.

21

För att på ett enkelt sätt kunna dokumentera händelser och mätresultat under

försökskampanjerna upprättades ett mätprotokoll. Se bilaga 9. För att se hur mätpunkterna är placerade se figur 4 och 5.

Fig. 4. Mätpunkter på skänkbotten.

Fig. 5. Mätpunkter på skänkvägg.

22 5.1.2 Montering av termoelement

I samband med en helomställning av en skänk monterades fem termoelement i skänkväggen enligt figur 6.

Fig. 6. Termoelementens placering i skänkväggen.

Fyra mantlade termoelement av typ N och ett keramiskt termoelement av typ S monterades i skänkväggen.

Termoelement nummer 1 (mätpunkt 1) monterades 25 mm in i mantelplåten, nummer 2 (mätpunkt 2) monterades i gränsskiktet mellan isolerduk och isolertegel, nummer 3 (mätpunkt 3) monterades i gränsskiktet mellan isolertegel och säkerhetstegel, nummer 4 (mätpunkt 4) monterades i gränsskiktet mellan säkerhetstegel och slitfoder och nummer 5 (mätpunkt 5) monterades 50 mm in i slitfodret. Se figur 6-10.

Värme kommer att ledas längs termoelementen under driften. Detta innebär att den uppmätta temperaturen kommer att vara lägre än den verkliga. För att reducera detta mätfel bockades termoelement 1-4 enligt figur 6. Detta innebär att en del av termoelementet ligger parallellt med mätpunkten.

Termoelement nummer 5 gick inte att bocka på grund av det keramiska höljet.

På skänkväggens utsida svetsades en låda fast som skydd för termoelementens kontakter.

23

När termoelementen var monterade kläddes dess kontakter med eldfast kavoll. Detta gjordes för att skydda kontakterna från eventuellt stänk som kan komma in i skyddslådan under drift.

Se figur 7.

Fig. 7. Klädda kontakter i skyddslåda.

Eftersom slitfodret i en monolitisk stålskänk gjuts, finns en risk att det keramiska termoelementet knäcks om det monteras innan gjutningen. Av denna anledning ersattes termoelementet under gjutningen med en rundstav av samma dimension. Se figur 10.

Rundstaven smordes in med fett för att kunna tas bort efter keramiken stelnat. Det keramiska termoelementet smordes in med murbruk innan det monterades. Detta gjordes för att

termoelementet skulle sitta fast.

Fig. 8 Termoelement mellan isolerduk och isolertegel.

24

Fig. 9. Termoelement mellan isolertegel och säkerhetstegel.

Fig. 10. Termoelement mellan säkerhetstegel och slitfoder.

5.1.3 Genomförandet

Mätningarna i den första försökskampanjen inleddes efter cirka 13 timmars torkning. Under det första dygnet gjordes mätningar under dagtid med cirka två timmars mellanrum. Därefter gjordes mätningar mer oregelbundet under kvällen dygn 1 samt dagen dygn 2. Regelbundna mätningar gjordes därefter under kvällen och natten dygn 2 till dygn 3. På förmiddagen dygn 3 togs skänken i drift.

När skänken togs i drift följdes den kontinuerligt under de två första dygnen.

25 5.1.4 Resultat

Torkning

Redan då mätningarna började konstaterades att mätpunkt 5 inte gav tillförlitliga mätvärden.

Mätpunkten uppmätte en lägre temperatur än mätpunkt 4, vilket inte är rimligt då den låg närmare värmekällan. Ytterligare ett tecken på att mätpunkt 5 inte fungerade

tillfredsställande var att det tog cirka 5 minuter innan temperaturen stabiliserades vid mätningarna. Temperaturen vid mätning borde vara stabil omgående eftersom termoelementet satt fastmonterat i keramiken.

Uppmätta temperaturer under torkningen ses i bilaga 12.

När skänken torkats färdigt gjordes den klar för drift på skänkhanteringen. Under skänkservicen uppmättes temperaturer enligt tabell 7.

Efter detta ställdes skänken under brännare i väntan på första tappningen.

Vid brännaren uppmättes temperaturer i skänkväggen enligt tabell 8.

Botten 1 770 °C

Botten 2 -

Side 1.1 745 °C

Side 1.2 750 °C

Side 2.1 790 °C

Side 2.2 770 °C

Tabell 7. Uppmätta temperaturer under skänkservice.

Mantel 182 °C

Mätpunkt 1 191,2 °C Mätpunkt 2 380 °C Mätpunkt 3 691,4 °C Mätpunkt 4 772,7 °C

Tabell 8. Uppmätta temperaturer vid brännare.

26 Skänken i drift

Innan den första tappningen uppmättes slitfodertemperaturen enligt tabell 9.

Botten 1 -

Botten 2 691 °C

Side 1.1 690 °C

Side 1.2 699 °C

Side 2.1 688 °C

Side 2.2 675 °C

Tabell. 9. Uppmätta temperaturer innan första tappningen.

Under de första två driftsdygnen cirkulerade skänken 12 varv genom produktionen.

Mätningar gjordes enligt försöksplan (se kapitel 5.1.1) så långt driften tillät. Under denna period fungerade termoelementen väl, undantaget termoelement nummer 5.

Efter de två första dygnen gjordes mätningar mer oregelbundet. När skänken gått 22 charger upptäcktes att även mätpunkt 4 slutat fungera. De övriga tre fungerade dock fortfarande.

Mot slutet av kampanjen, då skänken gått över 100 charger, hade även mätpunkt 3 gått sönder.

Temperaturprofilerna jämfördes efter gjutning för de tio första chargerna. Det visade sig att temperaturprofilen stiger för varje charge under de tio första chargerna. Se bilaga 6. Vid den tionde chargen uppstod problem med öppningsmekanismen på strängen. Detta medförde att sekvensen inte kunde hållas ihop, vilket ledde till gjutslut. Efter cirka 4 timmar med stål i skänken kunde gjutningen påbörjas. Temperaturen i väggen innan gjutning uppmättes enligt tabell 10.

Mantel 216 °C Mätpunkt 1 228,3 °C Mätpunkt 2 456 °C Mätpunkt 3 885,5 °C Mätpunkt 4 1014,3 °C

Tabell 10. Uppmätta temperaturer i skänkväggen.

Försökskampanj 1 visade att manteltempen i mätpunkten varierar mellan 205 °C och 230 °C för en varm skänk.

Temperaturfallet över isolerduken för en nymurad varm skänk varierar mellan 215 °C och 230 °C. För en sliten varm skänk är temperaturfallet ungefär 150 °C.

Temperaturfallet över isolerteglet är cirka 430 °C för en varm, nymurad skänk och cirka 460

°C för en varm skänk som gått ungefär halva kampanjen.

Över säkerhetsteglet uppmättes temperaturfall på 100 °C-130 °C. Den högsta temperaturen som uppmättes mellan slitfoder och säkerhetstegel i försökskampanjen var 1033 °C.

Ett exempel på uppmätta temperaturer ses i figur 11.

27

Fig. 11. Uppmätta temperaturer i väggen efter gjutning.

Övriga mätresultat från försökskampanj 1 ses i bilaga 5.

5.1.7 Rivning av infodring

Efter 122 charger togs skänken ur drift för att gjuta nytt slitfoder och mura nytt slagglinjetegel. Vid detta tillfälle fungerade endast 2 av 5 termoelement.

När skänken tas ur drift svalnar den i minst ett dygn. Efter detta rivs slagglinjen bort och slitfodret rensas från slagg och stål.

I området där termoelementen var monterade revs även bakteglet bort för att kunna byta ut de trasiga termoelementen. Vid rivningen konstaterades att det keramiska termoelementet var knäckt. Även termoelement nummer 4 (mätpunkt 4) var kapat jäms med kanten på

säkerhetsteglet. Se figur 12. Termoelementen 2 och 3 (mätpunkt 2 och 3 i figur 6) veks upp innan bilden togs.

28

Fig. 12. Termoelementen vid rivning av keramiken.

5.1.8 Slutsatser av försökskampanj 1

Termoelementens geografiska placering på skänken visade sig vara bra. Det gick att mäta på alla tilltänkta platser enligt försöksplanen.

Lådan som tillverkades för att skydda kontakterna på termoelementen fyllde sin funktion väl.

Lådan var lagom stor och det var inga problem att komma åt kontakterna under mätningarna.

Redan vid torkningen upptäcktes att det keramiska termoelementet i slitfodret inte fungerade tillfredsställande. Eftersom det är troligt att keramiken rör sig något under torkningen väcktes misstanken att termoelementet hade knäckts. Detta bekräftades vid rivningen av teglet efter kampanjen. Keramiska termoelement bör av denna anledning inte monteras i slitfodret innan torkning.

Vid rivningen upptäcktes också att stål kommit mellan slitfoder och säkerhetstegel. Detta är en trolig orsak till att termoelement nr 3 var kapat.

Temperaturskillnaden över isolerduken var cirka 200 °C i början av försökskampanjen. Mot slutet av försökskampanjen hade skillnaden minskat till cirka 150 °C. Detta visar att

isoleringsförmågan försämras med tiden.