Råvaror

Vid tillverkning av stål krävs järnråvara i form av malm eller skrot samt legeringsämnen för att materialet ska få de önskade egenskaperna. Vid tillverkning av malmbaserat stål behövs även kol som reduktionsmedel och kalk som slaggbildare.

Järnmalm

Rent järn förekommer ytterst sparsamt i jordskorpan. Däremot finns det gott om järn som är kemiskt bundet, i förening med andra grundämnen som syre och svavel. Jordskorpans vanligaste grundämnen är i nämnd ordning: syre, kisel, aluminium och järn.

För utvinning av järnmetall är föreningarna med syre, oxider, de helt dominerande. Järnmalmsmineralen kallas för magnetit (svartmalm) eller hematit (blodstensmalm) beroende på vilken typ av oxid som ingår.

Magnetit har fått sitt namn genom sina magnetiska egenskaper. Om den repas mot en ofärgad yta så bildas ett svart streck. Dess kemiska beteckning skrivs ofta Fe3O4, men eftersom den är en blandoxid är det mer korrekt att skriva FeO • Fe2O3. Hematit eller blodstensmalm, Fe2O3, har fått sitt namn av det blodröda streck som bildas om den repas.

I Sverige bryts järnmalm i Kiruna och Malmberget av LKAB, som är Europas största järnmalmsproducent. 

Efter brytningen krossas materialet och därefter avskiljs malmen från gångarten, s.k. anrikning. Med magnetitmalm sker det genom magnetisk separation. Den anrikade produkten kallas slig. Sligen kan sedan formas och agglomereras till pellets, små runda kulor med bestämd sammansättning, storlek och hållfasthet. Av sligen tillverkas även sinter, dvs. halvsmälta och stelnade klumpar av järnoxid.  

Tidigare hade de malmbaserade stålverken i Sverige egna sinterverk, men idag används främst pellets som järnråvara vid tillverkning av malmbaserat stål. Det sista svenska sinterverket lades ner 1995.

Pelletskulor är den huvudsakliga järnråvaran vid svensk tillverkning av malmbaserat stål. Foto: Fredric Alm för LKAB.

Den svenska järnmalmen består huvudsakligen av magnetiter, vilket har den fördelen att man vid pelletstillverkningen kan utnyttja den kemiska energi som finn i magnetitmalmen. När pelletsen bränns oxiderar magnetit till hematit vilket frigör energi. Den energi som behövs i processen kommer till 70 procent från malmen. Den färdiga pelletsen innehåller cirka 65 procent järn. 

Skrot

Järn- och stålskrot används som råvara både i den skrotbaserade och den malmbaserade ståltillverkningen. Skrotet sorteras i olika klasser och stålverken använder en blandning av de skrotsorter som passar det stål som man vill tillverka.
Läs mer om skrotklasser i avsnittet Återvinning

Stålskrot

Stålskrot är en värdefull järnråvara.  

Skrot kan delas in i tre grupper beroende på ursprung:

  • Internskrot är skrot som faller inom verken vid ståltillverkning och som direkt återgår till produktionen. Detta skrot har fördelen att man exakt känner till dess innehåll.
  • Verkstadsskrot är det skrot som uppkommer vid bearbetning av stål i verkstäder, inom byggnadsindustrin, vid brobyggen etc.
  • Insamlingsskrot är det skrot som samlas in från uttjänta produkter t.ex. vid rivning av anläggningar och från hushåll. Skrotet kan innehålla allt från brobalkar till hushållsredskap.

Kol

Ursprungligen användes träkol vid järnframställning. Träkol framställdes av trä i milor. I dag används främst stenkol, men det kan inte användas direkt i masugnarna. Därför koksas stenkolet, vilket innebär att vatten och flyktiga ämnen tas bort. Koksen får på så sätt den hållfasthet som krävs i masugnen.

Kolets funktion vid järnframställning är främst som reduktionsmedel för att omvandla järnoxiden till järn. Koksen bär upp masugnens innehåll, höjer kolhalten i järnet och tillför energi. 

Kalk

Kalk används som slaggbildare vid järn- och ståltillverkningen. Slaggen har flera funktioner, men främst är den en aktiv komponent i de metallurgiska processerna. Slaggen binder ämnen som inte önskas i stålet. På så sätt kan man styra stålets ämnessammansättning och därmed ge stålet förbättrade egenskaper.
Läs mer om slagg i avsnittet Processer

Kalksten

Kalk används som slaggbildare vid järn- och ståltillverkning.

Legeringsämnen

Stål är en legering med järn som basmaterial. I allt stål ingår låga halter av t.ex. kol, kisel och mangan.

Under tillverkningsprocessen tillsätts legeringsämnen, t.ex. krom, nickel, molybden och vanadin, ofta i form av ferrolegeringar (ferrokisel, ferromangan, ferrokrom ferrovanadin, etc). På så sätt skapas förutsättningar för att ge stålet önskade egenskaper, exempelvis korrosionsbeständighet, hårdhet, slitstyrka och 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.

Tillsatserna av legeringsämnen är större i höglegerat stål, t.ex. rostfritt stål. Ett vanligt rostfritt stål innehåller 18-20 procent krom och 8-10 procent nickel. Bestick, kastruller och diskbänkar är ofta tillverkade av denna stålsort som brukar kallas för "18/8-stål".



När skrot används som råvara vid tillverkningen av råstål används, så långt det är möjligt, skrot som innehåller de legeringsämnen som det nya stålet ska bestå av. Under tillverkningsprocessen analyseras det smälta stålet och för att det ska få exakt rätt sammansättning tillsätts även legeringsämnen.

Legeringsämnen

Legeringsämnen, dvs olika metaller och ferrolegeringar, används för att ge stålet önskade egenskaper.