Forskning skärper svensk stålindustris konkurrenskraft
Den svenska stålindustrin går just nu igenom en mycket tuff period med låg efterfrågan på de avancerade nischprodukter som haft stora framgångar på världsmarknaden under de senaste decennierna. Men samtidigt satsar stålbranschen mer på forskning och utveckling än någonsin, bland annat genom två stora forskningsprogram: Stålforskningsprogrammet och Energiforskningsprogrammet. Det betyder att stålföretagen står väl rustade när konjunkturen vänder.
Svensk stålindustri är världsledande inom många områden: Outokumpu Stainless genom rostfri plåt till bl a cisterner och tankar, Sandvik Materials Technology genom rostfria sömlösa rör till bl a kärnkraftverk, SSAB leder utvecklingen av extremt höghållfasta stål till bl a gruvutrustning, lastbilsflak och krockbalkar i bilar, Uddeholm Tooling gör de verktygsstål som krävs för att kunna bearbeta höghållfasta och ultrahöghållfasta stål till färdiga produkter, Ovako gör kullagerstål, Erasteel Kloster gör snabbstål till bl a borrar och Höganäs gör järnpulver till bl a motordetaljer.
Oavsett slutanvändarnas krav och behov måste ståltillverkarna minimera sin energianvändning samtidigt som man effektiviserar och optimerar produktionsprocessen.
En halv miljard till forskningsprogrammen
Stålindustrins Energiforskningsprogram syftar till att minska energianvändningen i alla steg av processen från att få fram råjärn i masugnen till att göra stål med hjälp av olika legeringar och sedan genom värmning och bearbetning ge det rätt egenskaper för de applikationer som kunderna utvecklar.
Energiforskningsprogrammets mål är att minska energibehovet hos svenska ståltillverkare med fem procent inom tio år. Ståltillverkning är energikrävande och besparingen motsvarar ungefär 1 TWh per år. Energiforskningsprogrammet har en total budget på 225 miljoner kronor och beräknas vara avslutat 2010.
Stålindustrins Stålforskningsprogram är inriktat på effektivisering och att utveckla processer och metoder för att skapa nya typer av stål. Stålforskningsprogrammet omfattar allt från metoder för att mäta temperatur i befintliga processer till att ta fram helt nya stålsorter direkt i datorn på atomnivå, utan att behöva göra dyrbara och tidskrävande praktiska försök i ett stålverks produktionsmiljö.
Stålforskningsprogrammet inleddes senare än Energiforskningsprogrammet och beräknas vara avslutat 2012. Budgeten omfattar totalt cirka 250 miljoner kronor.
En arena där forskning och industri möts
Forskning och utveckling inom stålindustrin har alltid skett i nära samarbete mellan industri och akademi. Nyligen möttes alla de forskare som är engagerade i Stålforskningsprogrammet och Energiforskningsprogrammet under en tvådagarskonferens i Borlänge. Ett tjugotal av projekten presenterades och gav en god bild av det aktuella forskningsläget.
Jernkontorets vd, Elisabeth Nilsson, inledde genom att understryka forskningens betydelse för de svenska stålföretagens konkurrenskraft:
– Det är viktigt att komma ihåg att stålföretag som är verksamma i Sverige jämförs med stålföretag och dotterbolag i andra länder. Forskningen är oerhört viktig för att behålla vår konkurrenskraft – det är därför den svenska stålindustrin satsar sammanlagt en dryg miljard kronor årligen på stålforskningen. Det är procentuellt sett betydligt mer än vad våra konkurrenter gör.
Energiforskningsprogrammet har som övergripande mål att minska mängden energi som tillförs i form av olja, el, gasol och kol. Energi tillförs under hela processen; vid omvandlingen av malm till råjärn i masugnen, vid tillsättandet av legeringsämnen i stålsmältan och under valsning och glödgning för att uppnå rätt egenskaper.
I varje steg av processen kan energianvändningen minskas genom kortare uppvärmningstider, mindre spill och smartare uppvärmningsmetoder. Hälften av projekten i Energiforskningsprogrammet är inriktade på att minska energiförbrukningen i inledningen av processen, när malmen omvandlas till råjärn och sedan till stålämnen. Här gäller det bland annat att minska koksförbrukningen i masugnen – vilket dessutom reducerar koldioxidutsläppen.
Andra hälften av projekten fokuserar på värmning och bearbetning av stålet. Här kan energibesparingar ske bl a genom bättre kontroll av uppvärmningen av stålämnena i de följande processtegen. Ett annat högintressant forskningsområde gäller möjligheten att ersätta fossil energi, som olja och gasol, med högtemperaturförgasning av biobränslen. I ett första steg skulle biobränslen kunna ersätta drygt 200 GWh fossila bränslen varje år, vilket motsvarar 10 % av gasolförbrukningen i värmningsugnarna.
Optimering, effektivisering och kundfokusering
Även när det gäller den produktinriktade forskningen i Stålforskningsprogrammet är det ofta optimering och effektivisering som står i fokus.
Formning av stålämnena är ett sådant område. Med hjälp av nya gjutningsmetoder kan stålämnena formas snabbare och med färre kassationer.
Andra viktiga forskningsområden är hur man styr temperatur och uppvärmning i de ugnar som används i flera steg av stålprocessen – både när det gäller teoretiska modeller för uppvärmningen och hur man praktiskt utformar kontinuerliga mätningar vid temperaturer runt 1500 grader.
Kontroll, mätning och övervakning är centrala för att kunna effektivisera processerna – färre fel ger ett bättre utbyte i tillverkningen och därmed ökad lönsamhet och konkurrenskraft.
Men effektiviseringen kan också ske lång tidigare, när ett nytt stål är en idé hos en ingenjör eller ett möjligt behov hos en kund.
Tack vare Stålforskningsprogrammet utvecklas mycket avancerade datormodeller där man kan utforma och utvärdera de metallurgiska grundprocesserna för olika behov. Man kommer att kunna bestämma olika ståls inre egenskaper och optimera användningen av legeringsämnen. Traditionellt har stålframställning haft ett stort inslag av ”trial and error”, nu öppnar sig helt nya möjligheter att skräddarsy stål för olika behov.
För ytterligare information Elisabeth Nilsson, vd för Jernkontoret, 070 – 588 89 33, elisabeth.nilsson@jernkontoret.se Lars Hansson, teknisk direktör, 070 – 677 19 32, lars.hansson@jernkontoret.se Anna Ponzio, forskningskoordinator, 070 - 341 92 98, anna.ponzio@jernkontoret.se
Bifogat foto: Elisabeth Nilsson, vd för Jernkontoret. Fotograf: Jann Lipka
