Kärynhallinnan parantaminen kierrätysterästen käsinpolttoleikkauksessa

Tiivistelmä

Kierrätysteräksen polttoleikkauksessa vallitsevat vaihtelevat olosuhteet aiheuttavat polttoleikkauskäryjen vaikean hallittavuuden. Tällä hetkellä polttoleikkauskäryt eivät kulkeudu oikeaan suuntaan poistoilmanvaihtoa kohden vaan jäävät leijumaan leikkauspaikkaan ja siellä työskentelevien henkilöiden ympärille.

Tavoitteena on saada tehostettua poiston toimivuutta siten, että kärynpoisto toimii myös olosuhteiden ja erilaisten ilmavirtausten vaihdellessa.

Hankkeen toteuttaja on VTT. Hanke koostuu virtauslaskentamallin kehittämisestä ja nykytilanteen laskemisesta, mallin validoinnista ja tarvittaessa jatkokehityksestä, parannusehdotusten mallintamisesta ja laskennasta sekä prototyypin testauksesta.

Ratkaisujen tehokkuus todennetaan visuaalisesti ja jatkuvatoimisin hiukkasmittauksin.

Hanke on valmis 15.10.2011.

Hankkeen vastuuhenkilö

Pauliina Rantakeisu

Tiedote

Lisäilmalla käryt vähemmiksi

Outokumpu Tornio Worksin kierrätysteräksen paloittelulaitoksella
syntyy työturvallisuutta vaarantavia polttokäryjä. Niinpä Outokumpu
haluaa parantaa työoloja. VTT kehitti ratkaisuksi muutoksia
poistohuuvaan, vahvisti vaakasuuntaista tasosuihkua ja lisäsi
poistoilmavirtaa. Työsuojelurahasto tuki kehittämishanketta.

 

Parhaimmillaan vaakapuhallus ja poistoilmavirran lisäys pienensivät
pitoisuuksia viidesosaan verrattuna tilanteeseen, jossa puhallusta
ei käytetty.

 

Uusiokäytöstä uusio-ongelmia

 

Outokumpu Tornio Worksin tehtaalla valmistetaan terästä. Silloin
syntyy myös tuotteeksi kelpaamatonta ainetta, joka käytetään
terässulaton raaka-aineena.

 

Ennen uudelleenkäyttöä osa kierrätysteräksestä polttoleikataan
käsin pieniksi kappaleiksi. Tällöin polttoleikkauspaikalla voi
tuulla tai lämpötila voi vaihdella suuresti. Tämä vaikeuttaa
polttoleikkauksessa syntyvien käryjen hallintaa.
Polttoleikkauskäryt eivät kulkeudu kohti poistoilmanvaihtoa, vaan
ne jäävät leijumaan leikkauspaikkaan ja siellä töitä tekevien
henkilöiden kiusaksi.

 

Hankkeessa pyrittiin saamaan polttoleikkauskäryt hallintaan siten,
että kärynpoisto toimii myös silloin, kun olot ja ilmavirtaukset
vaihtelevat. Näin saataisiin parannettua etenkin polttoleikkaajien
työoloja ja turvallisuutta.

 

Vasta jatkokehitys toi ratkaisun

 

VTT hyödynsi hankkeessa virtauslaskentamallia, jolla simuloitiin
eli jäljiteltiin alkutilanne ja tehtiin parannusehdotuksia.
Lupaavin ratkaisu toteutettiin ja asennettiin
polttoleikkaushalliin.

 

Kehitetyn ratkaisun toimivuutta määriteltiin visuaalisesti ja
mittaamalla hiukkaspitoisuutta polttoleikkaushallissa. Ensimmäinen
ratkaisu ei kuitenkaan toiminut suunnitellusti, sillä sen
puhallussuihku oli tehoton, ja huuva oli liian kaukana kohteesta.
 

 

Niinpä kohdepoistoa kehitettiin siirtämällä imua lähemmäksi
päästölähdettä. Lisäksi kokeiltiin puhallusratkaisuja eri
korkeuksilta.

 

Parasta ratkaisua ei yleensä voi käyttää

 

Poistohuuvan muutokset, riittävän voimakkaat vaakasuuntaiset
tasosuihkut ja poistoilmavirran lisäys paransivat oloja
lähtötilanteeseen verrattuna. Paras tulos saavutettiin
koetilanteessa, jossa käytettiin maksimipoistoilmavirtaa ja
vaakapuhallusta. Tällöin polttoleikkauspaikalla mitatut pitoisuudet
alenivat viidesosaan lähtötilanteesta, jossa ei käytetty
maksimipoistoa eikä puhallusta.

 

Maksimipoistoilmavirtaa ja parasta mahdollista puhalluskorkeutta ei
kuitenkaan yleensä voi käyttää, joten polttoleikkauskäryjä ei
täysin pystytä hallitsemaan kaikissa tilanteissa. Tietyillä
asetuksilla oloja saatiin silti parannettua. Toisaalta
kärynhallinta vaikeutuu esimerkiksi, kun tuulee epäedullisesta
suunnasta.

 

Poistohuuvaan tehtyjen muutosten jälkeen käryjä on kuitenkin
selvästi helpompi hallita kuin aiemmin, jolloin poistohuuva oli
liian kaukana polttoleikattavasta kappaleesta.

 

Myös puhallussuihkun käyttö vaikuttaa polttoleikkauspaikan oloihin.
Puhallusta voi käyttää tehostamaan käryjen kulkeutumista kohti
poistoa, vaikka parasta mahdollista korkeutta ei voisi käyttää.

 

Henkilöstö ideoi ahkerasti

 

Polttoleikkauspaikalla toimivat työntekijät ja työnjohto olivat
hankkeen keskusteluissa ja ideoinnissa aktiivisia. Etenkin
jatkokehittelyssä henkilöstö ideoi parannuksia ensimmäiseen
ratkaisuun.

 

Ideoita toimitettiin VTT:n hankevastaavalle, ja niitä myös
hyödynnettiin lopullisessa ratkaisussa. Yhteistyö hankkeeseen
osallistuneiden kesken siis sujui mallikkaasti. Aikataulu venyi,
koska kohde on kärynhallinnalle erittäin vaikea.

Toimittaja
Hannu Kaskinen

Aineisto

Ilpo Kulmala, Antti Lehtinen ja Matti Niemeläinen. Kierrätysteräksen polttoleikkauspaikan ilmanvaihdon kehittäminen. VTT-CR-03976-12. 19 sivua. Avaa