Masugn
Från Rilpedia
 |
Denna artikel eller detta avsnitt anses inte vara skrivet ur ett globalt perspektiv. Förbättra gärna texten eller diskutera saken på diskussionssidan. |
Masugn, (ibland även kallad hytta, se detta uppslagsord för vidare förklaring), schaktugn för framställning av smält råjärn (tackjärn) genom reduktion av järnmalm med kol, numera i form av koks. Tidigare användes främst träkol som bränsle. Reduktion av järnmalm till smält järn med kol är värmekrävande, och i blästermasugnar erhålls värmen för reduktionen och smältningen genom förbränning av kol. I elektriska masugnar erhålls värmen däremot genom tillförsel av el.
I vissa länder med stor tillgång på billig träkol (ex. Brasilien) används dock träkolsmasugnar fortfarande vid sidan av koksmasugnar.
Innehåll |
Historia
I Sverige var träkolsmasugnen den vanligaste typen av masugn fram till slutet av 1940-talet. Under 1960-talet fanns bara ett fåtal kvar och 1966 lades den sista ned, Svartå masugn.
Träkolsmasugnen skulle kunna ses som en direkt utveckling av blästerugnen, i vilken smidbart järn tillverkades direkt av järnmalm. Genom att man med tiden ökade dessa ugnarnas storlek och blästermängd erhölls nämligen högre temperatur i ugnen. Järnet blev på så sätt kolbundet och kom i smältning. Järnframställning blev nu effektivare eftersom det flytande järnet kunde tappas kontinuerligt utan avbrott i processen. Till en början gjordes detta kanske oavsiktligt, men sedan man upptäckt att det då osmidbara järn som erhölls genom omsmältning kunde förvandlas till smidbart övergick man så småningom helt till den nya masugnsprocessen.
Tidpunkten för detta troddes förr ligga omkr. år 1400, men sedan Lapphyttan i Norberg grävdes ut i slutet av 1970-talet har man istället ändrat sig till slutet av 1100-talet. Antalet masugnar, eller hyttor, kom efter 1500-talet att öka fram till 1800-talets mitt, då den s.k. bruksdöden ledde till att många små järnbruk lades ned till fördel för ett fåtal större. De gamla mulltimmerhyttorna, vilka länge varit den vanligast förekommande masugnstypen, började nu ersättas av modernare konstruktioner.
Redan år 1709 hade dock den engelske upfinnaren och industrimannen Abraham Darby utvecklat en en masugn där tackjärn kunde framställas med hjälp av koks istället för träkol. På grund av sin höga svavelhalt kunde järnet från dessa endast användas som gjutjärn och inte för framställning av smidbart järn. Lösningen på problem kom först med Henry Corts puddelprocess 1784. Puddelprocessen kom dock nyttjas obetydligt i Sverige. Först 1917 i samband med Oxelösunds järnverks färdigställande kom den första svenska koksmasugnen i drift.
Under 1960-talet blåstes (=stängdes) de sista träkolsmasugnarna i Sverige ned (Sandviken (1960), Bredsjö (1962) och Svartå (1966)). 1970-talets stålkris gjorde att även att moderna koksblästermasugnar vid järnverken i Herräng (2 st. 1969), Fagersta (3 st. 1976 och 1979), Hofors (2 st. 1977 och 1978), Guldsmedshyttan (1 st. 1978), Domnarvet (4 st. 1981) och Spännarhyttan (1 st. 1981) lades ned. Sedan 1981 (då Spännarhyttan lades ned av Surahammars Bruks AB) finns tre masugnar i Sverige. Dessa drivs vid SSABs stålverk i Luleå (1 st) och Oxelösund (2 st).
Masugnens konstruktion
1. Het blästerluft från Cowper-ugnar
2. Smältning
3. Förkolning och reduktion av järn(II)oxid
4. Reduktion av järn(III)oxid
5. Förvärmning
6. Påfyllning av malm, kalksten och koks.
7. Gaser
8. Kolumn av malm, koks och kalksten
9. Slaggavtappning
10. Tappning av råjärn
11. Utsläpp av gaser till Cowper-ugnar
Själva ugnen består av ett 20-30 meter högt tegelinfodrat, vattenkylt schakt, vilket chargeras (beskickas, fylls på) vid toppen genom uppsättningsmålet med malm (vilken kan utgöras av sinter, kulsinter eller styckemalm), koks och slaggbildare. I masugnens nedre del, stället, inblåses förvärmd, ev. syrgasberikad blästerluft i ugnsschaktet genom formor. I samma nivå med formorna kan även tillsatser göras av olja, naturgas, kolpulver eller oljekolblandningar. Förut var olja vanligast i detta sammanhang, men efter 1970-talets oljeprishöjningar har istället kolinjektion blivit den dominerande metoden.
En modern koksmasugn är en mycket effektiv produktionsapparat. Detta tack vare en långt driven processtyrning kombinerad med noggrann beredning av chargerat material, vilket har minskat bränsleförbrukningen och ökat produktiviteten. Utvecklingen av tekniken har under 1970-90-talen letts av Japan. Även Sverige har emellertid gjort viktiga framsteg, till exempel införande av kulsinter vid SSAB i Luleå och Oxelösund, vilket medfört en lägre bränsleförbrukning och högre produktivitet i ugnarna.
Dagens masugnsanläggningar är mycket stora i jämförelse med för 100 år sedan. En modern masugn har en diameter på ca. 12-15 meter och en höjd på 22-28 meter, vilket ger en innervolym på 2 000-5 000 m³. Produktionen per dygn ligger på upp till 10 000-12 000 ton råjärn. Det bör även nämnas att en masugn kan användas för framställning av andra metaller än järn.
Några anledningar till att blästermasugnsmetoden (som tillämpats sedan 1100-talets slut) fortfarande är den förhärskande metoden för framställning av råjärn ur malm är: hög produktion, låg energiförbrukning, lång ugnslivslängd, mycket god svavelrening och en flytande järnprodukt (vilket är mycket lämplig för framställning av stål). År 1998 framställdes 93,1 % av råjärnet i världen (motsvarar 537 miljoner ton) i masugnar. De svenska masugnarna i Luleå och i Oxelösund producerade 1998 tillsammans 3,2 miljoner ton råjärn.
Elektriska masugnar
Elektriska masugnar utvecklades i Sverige under inledningen av 1900-talet mot bakgrund av saknaden av inhemsk tillgång av stenkol. Vad man däremot hade var en jämförelsevis billig el. Vid Gysinge Bruk inledde faluingenjören F.A. Kjellin 1899 försök med att framställa stål i elektriskt uppvärmda ugnar, s.k elektrostål. Året därefter togs den första ugnen i drift vilket resulterade i att man blev först i världen att praktisk drift framställa stål medelst elektrisk induktionsugn. Den första driftsdugliga transformatorugnen kunde lastas med 80 kg råämne och drog en effekt av 78 kW, energiförbrukningen var avskräckande stor, ca 7 000 kWh per ton. Den första driftsäkra elektriska masugnen, elektrometallhyttan, ersattes på 1920-talet av den elektriska lågschaktugnen. Eftersom upphettningen i de elektriska masugnarna skedde med el behövdes endast kol (sten- eller träkol) tillsättas för själva reduktionen av järnmalmen. De ljusbågar som tillförde elektriciteten fanns i ugnens nedre del. I de senare utvecklade elektriska lågschaktsugnarna tillfördes beskickningen (vilken bestod av styckeformig malm eller sinter samt koks och koksstybb) vertikalkt vid sidan av tre grova, vertikala elektroder.
Inga typer av elektriska masugnar är längre i drift i Sverige för järnframställning. De två sista träkolsbaserade elektromasugnarna fanns i Hagfors och nedlades 1964. 1971 nedlade Norrbottens järnverk (nuvarande SSAB Tunnplåt) sina tre koksbaserade elektromasugnar i Luleå, vilka också var de sista av sitt slag. Den sista elektriska lågschaktsugnen nedlades 1978 (Hagfors) och 1982 lade Fagersta AB ned sina två elektroråjärnsugnar i Fagersta (även dessa de av sista av sitt slag). Enstaka elektriska masugnar finns dock fortfarande kvar i länder med tillgång till mycket billig el.
Se även
- Wikimedia Commons har media som rör Masugn
- Masugnsprocess
- Hytta
