Potential methods of measuring the stirring intensity during secondary steel making in the ladle furnace

• Main Authors: Törner, Karin, Nabseth, Sofie
• Format: Others
• Language: English
• Published: KTH, Materialvetenskap 2016
• Subjects: Materials Engineering; Materialteknik
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-207170

The main objectives of this research were to find a measuring technique for the gas stirring intensity and relate this to the argon gas stirring in the ladle furnace. However, the investigation mainly focused on methods of measuring the true amount of argon gas entering the ladle furnace, since this was needed to further determine the gas stirring intensity. The as stirring intensity is of importance because steel plants want to relate the quality and composition of the steel to the effect of the stirring. The methods for executing this research have been based on a literature study and a field trip, where five Swedish steel plants have been investigated. The steel companies included  SSAB, Uddeholms AB, Sandvik, Ovako and Outokumpu. The literature study focused on previous experiments with similar objectives that have been carried out, and other processing industries where measurements of gas flow are used. Since the physical conditions at steel plants are rather extreme (with respect to temperature and noise) compared to most other industries, those researches were not applicable for this implementation. The literature study also showed that previous studies with the same aim only exist to a very limited extent. The measuring techniques found to have a certain level of relevance were camera and vibrational measuring techniques. The field trip focused on collecting information about the present physical conditions at each steel plant and understanding the practical problems if a measuring method were to be implemented. In addition to this, the field trip investigation also included interviews and discussions with experienced operators and engineers. From the field trip it can be concluded that the most severe limitations for implementing are the physical conditions at the steel plant, such as temperature, loudness and vibrations, and not the research and simulations being available of what they would show. The results of the field trip indicated that all steel plants need an individual solution. However, most investigated companies face problems such as clogging of porous plug and inaccuracy of the measurement of the argon gas entering the ladle furnace. The latter can be partially removed by placing the flowmeter closer to the porous plug. The major conclusion of this study indicates that improvements of the porous plugs needs to be further studied to avoid clogging of the porous plugs and assure that no argon gas escapes. Furthermore, a relocation of the flowmeter needs to be made at all of the steel plants to improve the accuracy of the gas flow. === Syftet med detta arbete var att hitta en potentiell mätmetod för att bestämma gasomrörningsintensiteten under skänkbehandling i ståltillverkning. Studien har till mestadels fokuserat på att hitta mätmetoder för att hitta den faktiska mängden gas som kommer in i skänken, då detta behövs för att kunna bestämma omrörningsintensiteten. Gasomrörningsintensiteten är i sin tur viktig eftersom stålverken vill ha en möjlighet att koppla kvaliteten och sammansättningen av stålet till gasomrörningsintensiteten. Metoderna för att utföra denna studie baseras på en litteraturstudie och en fältövning, där fem olika Svenska stålverk besöktes. Dessa företag var SSAB, Uddeholms AB, Sandvik, Ovako och Outokumpu. Litteraturstudiens huvudsakliga avsikt var att titta på tidigare experiment som gjorts med liknande syften samt undersöka andra processindustrier där mätmetoder för gasflöden används. Eftersom de fysiska förutsättningarna på stålverk är relativt extrema (med avseende på temperatur och ljudnivå) i jämförelse med andra industrier, var flera av dessa studier ej applicerbara inom stålindustrin. Litteraturstudien visade även att tidigare forskning med identiska mål existerar i ett väldigt begränsat antal. De mätmetoder som hade störst relevans var kameramätnings- och vibrationsmätningstekniker. Fältstudiens syfte var att samla information om de nuvarande fysiska förutsättningarna på varje stålverk samt att förstå de praktiska problemen som uppkommer om en mätmetod skulle implementeras. Fältstudien omfattade också intervjuer och diskussioner med erfarna operatörer och ingenjörer. Från fältveckan kunde det sedan konstateras att de största svårigheterna för en eventuell implementering av ett mätinstrument är de fysiska förutsättningarna på ett stålverk, så som temperatur, ljudnivå och buller. Det är alltså inte bristen på forskning, modeller eller simuleringar som saknas för en implementering av ett mätinstrument. Resultaten av fältveckan indikerade att samtliga stålverk behöver en individuellt anpassad lösning. Emellertid har de undersökta stålverken i stor utsträckning liknande problem, såsom igentäppning av spolstenen som leder till felaktigheter i den uppmätta mängden argongas som går in i skänken. Det sistnämnda skulle möjligtvis kunna förbättras genom att placera flödesmätaren närmare skänken eller förbättra spolstenen. En tydlig slutsats som kan dras efter denna studie är att spolstenar kan förbättras genom vidareutveckling för att undvika att dem täpper igen samt för att försäkra att ingen argongas färdas andra vägar än den önskade. En omplacering av flödesmätaren skulle dessutom kunna göras på samtliga stålverk för att förbättra noggrannheten på mätningen av gasflödet.