Leftmenu Border Top

Processer

Dagens metallurgiska processer utnyttjar avancerad informationsteknologi för processtyrning och övervakning. En förutsättning för att effektivt tillverka stål av hög kvalitet är emellertid också en god kontroll och styrning av råmaterialen.

 

De två viktigaste råvarorna vid tillverkning av stål är järnmalm och skrot.  

 

Råjärn

I järnverkets masugn - ett högt tegelinfodrat schakt - sker reduktion av malm till järn genom att syret tas bort ur de oxidiska järnmineralerna med hjälp av koks. Det så kallade råjärnet från masugnen innehåller förutom järn också 4-5% kol och mindre halter av andra ämnen. Råjärnet går sedan vanligen i flytande form vidare till stålverket.

 

I Sverige finns masugnar vid SSABs anläggningar i Luleå och Oxelösund.  

 

Råstål 

I Sverige finns två olika sätt att producera stål. Processerna skiljer sig åt beroende på vilken råvara som används - råjärn (som tillverkas av järnmalm) eller skrot.

 

Tappning av råstål från LD-konverter till skänkMalmbaserad ståltillverkning

Vid malmbaserad tillverkning framställs stål huvudsakligen av råjärn men även en mindre del skrot tillsätts - ca 20% av insatsen. Kolhalten reduceras därefter genom färskning med syrgas i en LD-konverter. Den nödvändiga energin för temperaturhöjningen erhålls ur färskningsreaktionerna. Under processen bildas en slagg av de icke gasformiga reaktionsprodukterna och av tillsatta slaggbildare, som t ex bränd kalk. Kalktillsatsen styr slaggens egenskaper.

 

 

De malmbaserade stålverken (kallas även integrerade verk) i Luleå och Oxelösund svarar för cirka två tredjedelar av den svenska råstålsproduktionen.

 

 

Skrotbaserad ståltillverkning

Vid skrotbaserad tillverkning används i huvudsak ljusbågsugnar för smältningen av stålskrotet, vilket kräver el-energi. Den specifika energianvändningen, dvs räknat i kWh per ton producerat stål, är med skrot som råvara endast en femtedel i jämförelse med malmbaserad ståltillverkning.   

 

 

I Sverige är tillverkningen skrotbaserad på 11 orter och utgör cirka en tredjedel den svenska råstålsproduktion.

 

Järnsvamp

På många håll i världen utgör järnsvamp ett komplement till skrot som basmaterial vid stålframställningen. Järnsvamp tillverkas genom att vid lägre temperaturer avlägsna järnmalmens syre med hjälp av koloxid och vätgas framställd ur naturgas. 

 

I Sverige tillverkas järnsvamp av Höganäs AB enligt Höganäs järnsvamp-process. Produktionen är uteslutande avsedd för Höganäs egen produktion av högklassigt järnpulver.

 

Kolhalt

Stål i sig självt är en legering lämpad för formning i fast tillstånd med järn som basmetall och där kol är det vanligaste legeringsämnet - så vanligt att man inte räknar det till de "riktiga" legeringsämnena.

 

Kolhalten har en grundläggande betydelse för stålets egenskaper. Vid ökande kolhalt stiger exempelvis stålets hållfasthet, medan seghet och svetsbarhet sjunker. För att stålet skall vara formbart får kolhalten dock ej vara mer än 2%.

Nu för tiden är kolhalten i de stål som tillverkas vanligtvis mellan 0,01 och 0,1%. Halten av kol inte är avgörande för om stålet betecknas som legerat eller olegerat.

 

Legeringsämnen

I råstålsprocessen tillsätts legeringsämnen. På så sätt skapas förutsättningar för att ge stålet önskade egenskaper, exempelvis korrosionsbeständighet, hårdhet, slitstyrka, seghet. Att hitta optimal legering för varje kvalificerat användningsområde är en vetenskap som hela tiden befinner sig i utveckling genom den forskning som bedrivs i Sverige och internationellt.

 

Botten på ett litermått av rostfritt stål.Med legerat stål avses stål med fastställda minimigränser för olika legeringsämnen. Exempel på legeringsämnen är mangan, kisel, krom, nickel, vanadin och molybden. Ett vanligt rostfritt stål - s k 18/8 - innehåller 18% krom och 8% nickel. Andra exempel på legerade stålsorter är snabbstål, verktygsstål och kullagerstål.

 

Mer än hälften, 55%, av den svenska stålproduktionen utgörs av legerade stål. Det är väsentligt högre än för resten av världen. I övriga EU, liksom i USA och Japan utgör de legerade stålen 10-15% av totalproduktionen. Än lägre är den i övriga delar av världen.

 

Med olegerat stål avses stål med lägre halter av legeringsämnen än vad som krävs för legerat stål. 

 

Skänkmetallurgi

Skänkmetallurgi betecknar de processer som sker i anslutning till stålugnen då man "raffinerar" det flytande stålet. I skänken eller i en skänkugn sker:

  • Desoxidation (tätning)
  • Ytterligare rening av stålet
  • Justering av legeringshalterna
  • Inställning av rätt gjuttemperatur

 

Stränggjutning eller götgjutning

Det smälta stålet gjuts till ämnen. Detta sker vanligen i en kontinuerligt framlöpande sträng, som kapas efter stelnandet, så kallad stränggjutning.

 

Sverige har en relativt hög andel götgjutning, cirka 10%. När vissa legerade stål av kvalitetsskäl inte kan stränggjutas, eller då stora dimensioner krävs, används fortfarande den äldre metoden att gjuta stålet i en fast form, en s k kokill. Produkten kallas då göt. Dessa måste sedan valsas eller smidas till ämnen. 

 Glödgning av tråd

Efterbehandlingar 

Stålets egenskaper kan också förändras bl a genom kylning, glödgning och härdning.

 

Bearbetning

Den största delen av stålverkens tillverkning utgörs av produkter som ska bearbetas och förädlas ytterligare. Bearbetningen av göt och ämnen görs för att åstadkomma önskad form och egenskaper. Detta sker vanligtvis genom varmvalsning och eventuell efterföljande kallbearbetning eller smidning. Produkterna kan efterbehandlas genom värmebehandling, riktning, slipning och polering.

 

Valsning av stångValsning

Varmvalsning från göt sker oftast i två steg. Först valsas göten till ämnen som kontrolleras och ytbehandlas (bortslipning av ytfel). Motsvarande ytbehandling sker med stränggjutna ämnen. Dessa ämnen värms och valsas till olika formprodukter såsom plåt, band, stång, profiler, tråd och rör.

 

Ibland måste kompletterande kallvalsning ske för exempelvis tillverkning av tunn plåt. När man valsar tråd eller stång används valsar med spår.

 

Smidning

Smidning används ofta för att forma stora detaljer, men också detaljer med oregelbunden tjocklek och form, exempelvis vevaxlar till bilar och fartyg.

 

Dragning

Tunn tråd framställs genom kalldragning av varmvalsad tråd. Dragning används även vid stång- och rörtillverkning.

 

Gjutning av färdiga detaljer

Metoden används i första hand för att forma stora oregelbundna detaljer, som exempelvis motorblock, men även smådetaljer (precisionsgjutning).


Kontaktpersoner

 

Robert Vikman
Metallurgi (råjärn och råstålsprocesser)
tel 08 679 17 50
robert.vikman@jernkontoret.se

 

Rachel Pettersson

Bearbetning (t ex valsning)

tel 08 679 17 04
rachel.pettersson@jernkontoret.se