Idéer sammanställda

Rostfritt, duplexer (Kunskapskällan 1)

Resurseffektivitet och miljö (Carl 1)

Kvalitet (Kunskapskällan 2)

Modeller, styrning (Carl 2)

Smältning, gjutning (Kunskapskällan 3)

Mätning (Carl 3)

Metalliska material

Utveckling av verktygsstål med ferrit-austenitisk matris

Utveckling av ferrit-austenitiska karbidfria stål för bättre utmattningshållfasthet

Ferrit-austenitiska stål för nötningsutsatta komponenter

New model to predict microstructure and properties in duplex stainless steels after welding - Duplex-Weld

Avoidance of detrimental nitrides in duplex stainless steel.

Demonstrations- och applikationslaboratorium för Glimpsspektrometer

Rostfritt, duplexer

Nano-designat Superstål

• Det har länge varit känt att vissa bainitiska stål har uppvisat unika kombinationer av duktilitet, hållfasthet och utmattnings-egenskaper. Dessa stål kan produceras till låg kostnad och det är lätt att hitta applikationer där de kan användas, så som verktygsstål eller kullagerstål. Nu finns möjligheten att ta nästa steg i utvecklingen genom att kombinera industrinära, empiriskt stålkunnande och högupplösande elektronmikroskopi.

Jörgen Andersson, Tekn. Dr. Rektor, Bergsskolan i Filipstad [email protected] Esa Vuorinen, Tekn. Dr. Universitetslektor Luleå Tekniska Universitet [email protected]

mailto:[email protected]


Därför har succén uteblivit hittills

För att erhålla den rätta nano-bainitiska strukturen i stålet har det varit nödvändigt att värmebehandla i 10 dygn. Därmed har det varit i princip omöjligt att kommersialisera idén. Med en serie kombinationer av försökslegeringar och värmebehandlingar har Ltu i tidigare projekt lyckats reducera den nödvändiga tiden till under ca 1 dygn, och i stort sett bibehållit de goda egenskaperna hos de ursprungliga stålen. För att komma ännu längre i arbetet med att reducera värmebehandlingstiden och samtidigt säkerställa egenskaperna planeras nu en ingående studie av fasomvandlingar och nanostrukturer i samband med bainithärdningen.

VAD JAG VILL IDAG….

… är att presentera det här projektförslaget för den här konferensen. Projektidén är tydlig, och tidigare erfarenheter med liknande problemställningar gör att projektet snabbt skulle kunna sjösättas och leverera resultat. Samt att: • …bjuda in intresserade ur industrin till att gå med i projektet • …få reda på om liknande tankar finns eller arbeten pågår på annat håll • …få andra vinklingar på frågeställningen från andra De första kontakterna har redan tagits med Uddeholms AB och SKF.

AHSS

0

10

20

30

40

50

60

0 500 1000 1500 2000 2500

A/%

Rm/MPa

HSLA

2:a Genera- tionens

Ferritiska

Austenitiska

Ferrit-austenitiska

Ferrit-austenitiska karbidfria stål för bättre utmattningshållfasthet

Mycket bra hållfasthet i kombination med duktilitet kan fås för stål med ferrit-austenitisk struktur

Esa Vuorinen, Tekn. Dr. Universitetslektor Luleå tekniska universitet [email protected]


Utmattning av 55Si7 med farrit-austenitisk

struktur

Unit (µm)

Χγ (%v) HV0,5 Rp 0.2 (MPa) Rm

(MPa) Z(%) Rfat (50%) Rfat(50%)/ Rm

QT 0,73 ± 0,71 - 462 1530 1640 34 770 0.47

A1 0,29 ± 0,13 19 532 1370 1550 43 980 0.63

A2 0,46 ± 0,14 31 415 1150 1290 44 750 0.58

A1 – Bainithärdad vid 300 oC A2 – Bainithärdad vid 350 oC QT – Seghärdad vid 460 oC

Rfat(50%)/ Rm = 0.6 för ferrit-austenitisk struktur = 0.5 för seghärdad struktur

Men Rfat(50%)/ Rm

= 0.20 – 0.37 för nanobainitiska stål med ferrit-austenitisk struktur

• Jag vill samarbeta med : • Ståltillverkare, • Producenter av komponenter

utsatta för utmattningsbelastningar • Värmebehandlare.

• Målsättningen är att: • Minska vikten i komponenter

utsatta för utmattning • Reducera miljöpåverkan för

produkterna som komponenterna används i.

Hur bra utmattningshållfasthet kan skapas i ferrit-austenitiska stål?

Vilka mekanismer döljer sig bakom utmattningshållfastheten för ferrit-austenitisk stål?

Ferrit-austenitiska stål för nötningsutsatta komponenter

Stänger för siktning av järnmalm vid LKABs anläggning i Malmberget. Den specifika volymförlusten minskade till 1/10 med användning av ferrit-austenitiskt material i stället för seghärdat stål

Hårdhet före

[HV 0.2]

Hårdhet efter

[HV 0.2]

CFB 1 593 ± 13 777 ± 46

CFB 6 495 ± 22 692 ± 53

LKAB 317 ± 4 358 ± 20 Esa Vuorinen, Tekn. Dr. Universitetslektor Luleå tekniska universitet [email protected]


Stål med ferrit-austenitisk struktur ger kraftig ökning av hårdheten i ytskiktet.

• Test av 55Si7 stål i knivar för hammarkvarnar

Glidande nötning som funktion av hårdhet Före och efter provning: prov E,G och H har ferrit-asutenitisk struktur

• I ett projektet bör : • Ståltillverkare, • Maskintillverkare • Gruvföretag • Andra företag med utrustning som

utsätts för nötning ingå. • Värmebehandlare.

• Målsättningen är att: • Förlänga livslängden för

komponenter utsatta för nötning och därigenom förlänga driftstiden mellan stoppen i proccessindustrin.

Vilka stål och gjutjärn med austenit som kan omvandlas till martensit ger bäst nötningsmotstånd i olika applikationer?

Vilka ramar för nötningsmotstånd versus seghet och andra

egenskaper finns för ferrit-austenitiska stål?

DuplexWeld – Ny modell för prediktering av mikrostruktur och egenskaper i svetsar av duplext rostfritt stål – En förstudie

• Mikrostrukturen är viktig för mekaniska- och korrosionsegenskaper hos duplex rostfria stål. Vid svetsning styrs strukturen i svetsgods och HAZ av kylhastighet samt materialets sammansättning. Som ett mått på kylhastighet används sträckenergin men detta tar inte hänsyn till typ av svetsprocess, materialtjocklek eller fogtyp.

• Detta projekt syftar till att noggrannare specificera sträckenergin beroende på svetsfall och att bygga in detta i en datoriserad guideline för prediktering av mikrostruktur och egenskaper i svetsgods och HAZ.

• Användandet av duplexa rostfria stål får inte begränsas av bristande kunskap eller konservativt tänkande vad gäller svetsning. Nya förbättrade guidelines för svetsning av duplexa rostfria stål avser att undanröja dylika hinder och därmed undvika dyra misstag.

• Med ett sådant hjälpmedel kan även tiden för att ta fram WPS (Welding Procedure Specification) kortas och därmed minskas tid och kostnad för produktionsutveckling.

• Hjälpmedlet är tänkt att användas av material leverantörer, konstruktörer, svetsare och svetsingenjörer

Kontaktperson för projektansökan: Joakim Wahlsten, Swerea KIMAB, [email protected]

Skillnad i mikrostruktur beroende kylhastighet (Källa: Elin Westin)

BAKGRUND TILL: NY MODELL FÖR PREDIKTERING AV MIKROSTRUKTUR OCH EGENSKAPER I SVETSAR AV DUPLEXT ROSTFRITT STÅL – EN FÖRSTUDIE

• Mikrostrukturen är viktig för mekaniska- och korrosionsegenskaperna (i grundmaterialet är balansen ferrit/austenit ca 50/50)

• Vid svetsning sker stelning helt ferritiskt och därefter sker en omvandling till austenit. Vissa regelverk kräver att ferrithalten inte överstiger 65%. Omvandlingen styrs (förutom sammansättningen) av kylhastigheten

• Vid svetsning används sträckenergin 𝑄 = 𝜂 𝐼∙𝑈𝑣

som ett mått på kylhastighet, typiskt gäller 0,5 – 2,5 kJ/mm. Detta ”grova” mått tar dock inte hänsyn till kyleffekter av olika tjocklek på material eller fogtyp

• Projektets vision är att hjälpa svetsaren och svetsingenjören att enkelt erhålla svetsdata som resulterar i förväntade svetsegenskaper

• Detta ska åstadkommas genom framtagning av en datoriserad guideline för prediktering av mikrostruktur och egenskaper baserad på kopplingen mellan svetsförfarande och materialets sammansättning

The pre-study plan consists of the following work packages: WP1. State-of-the-art summary of predictive resources from academia and industry WP2. Definition of window for weld recommendations depending on process variables WP3. Modelling feasibility evaluation for microstructure development studies WP4. Technical GAP analysis The project deliverables are: 1. A state-of-the art summary within the area of heat transfer and microstructure/property prediction in duplex stainless steel welds, including both construction and repair welding 2. A summary of weld recommendations for duplex stainless steels compiled from all participating companies 3. Examination of the status and possibilities of thermodynamic, kinetic and empirical modelling to evaluate microstructure development in single and multipass welds e.g. Thermo-Calc/Dictra, WeldCalc. 4. A technical GAP analysis determining where more research is needed to reach the goal of developing new improved recommendations for welding of duplex stainless steels

SAMARBETSPARTNERS

Idag är följande företag/institut/högskolor med i konsortiet • Sandvik Materials Technology • Outokumpu Stainless • Scana Steel • Voestalpine Böhler Welding Nordic • ThermoCalc • Swerea KIMAB • Högskolan Väst

• Fler som vill vara med? • ESAB? • Forsmark?

Optimera värmebehandlingen av

duplexa rostfria stål

• Kromnitrider kan bildas vid tillverkning och svetsning

• Påverkan på hållfasthet och korrosionsegenskaper inte entydig

• Standarder kräver ”free from…”

Sten Wessman, Swerea KIMAB [email protected]

UTVECKLAD TANKEGÅNG:

• Nitrider är små och svåra att kvantifiera vilket gör diskussioner kring tillåtna nivåer svåra. Karakterisering med TEM inte rimligt att kräva av Nisses Plåt & Svets

• Experiment: - Prover med definierade svalningshastigheter - Metallografi på olika nivåer mikro – nano - Bestämning av korrosions- och mekaniska egenskaper

• Med metoder att karakterisera mikrostruktur och förståelse för kopplingen till egenskaper kan diskussioner med kunder förenklas

• Möjligheter till beräkningar och prediktioner för att öka förståelsen ingår i projektidén.

• Deltagare: Tillverkare, svetsföretag & användare

Laser melting Deposition(LMD) of High-

Entropy Alloys (HEAs)

• HEAs are newly emerged advanced metallic materials, constituted with more than 4 principle elements, instead of 1 or 2 in conventional alloys: New Challenges & Opportunities;

• HEAs possess high strength & hardness, excellent high-temperature softening resistance, good wear, oxidation and corrosion resistance: Attractive Properties.

• Laser melting deposition (LMD) provides a convenient and cost-effective way of preparing HEA coatings, for industrial applications: Application Oriented

Dr. Sheng Guo, Assistant Professor & Prof. Lars Nyborg, Professor Materials and Manufacturing Technology Department, Chalmers University of Technology Prof. Lars-Erik Svensson, Engineering Science Department, University West

Plats för stor bild

PROJECT GOALS • Optimize the manufacturing routes for the LMD of HEAs

(New Process) • Search for appropriate HEA systems that have high

hardness, high wear resistance and excellent thermal stability (New Materials)

• Develop new coating materials based on HEAs, for identified industrial applications

(New Applications)

e.g., CoCrCuFeNi HEA coating

CONTRIBUTION TO THE AGENDA • Bring new research direction in the advanced

metallic materials field to Swedish materials industries

• Lead to developments of both new materials and new processing techniques

• Train qualified PhD and Master students, or industrial postdocs

• Strengthen the collaboration between universities, and between universities and industries

Nya Material Nu • Nya legeringar &

Substitution av sällsynta råvaror.

• Höghastighetssimulering av nya material

(via tillämpad kvantmekanik) • Tackla utmaningar 3 – 6: – Öka utvecklingstakten

– Öka flexibiliteten – Öka resurseffektiviteten – Minska miljöbelastningen

Martin Stankovski Materials Evolution service Center @ LU Open Innovation, Lunds Universitet www.materialsevolution.se [email protected]

Inom ett år kan vi gå igenom 100 000 material - över en miljon beräknade egenskaper!

http://www.materialsevolution.se/

VI HAR SVAREN – NI HAR FRÅGORNA

• Det finns för få alternativa material som klarar moderna behov. Det tar lång tid att hitta nya material genom experiment.

• Edison gick igenom 3000 material till glödtråden (världsrekord fortfarande!) Tänk om Edison haft en dator?

• Använd samma metoder som M.I.T.:s ”Materials Project” (www.materialsproject.org)

• Metoderna har redan använts för att hitta: batterimaterial, transparenta ledare, oxider, legeringar och katalyter. • Vi behöver specifikationer från industriella FoU:are – Vilka egenskaper behöver ni? – Vilka atomslag vill ni ersätta? – Vilken kemi söker ni efter? Samverkansprojekt SIO Metall och SIO STRIM Akademiska partners:

SciAm Dec 2013

INDUSTRIELLA PARTNERS SÖKES

• Industri sätter specifikationer -> vi söker -> ni syntentiserar och får IPR -> efter att industripartners paxar sitt går resten ut i allmän databas: ”Materials Google – gratis resurs för alla” • Diskussioner pågår med svenska företag, de som bidrar med LoI i

initieringsprojekt får första tjing – deadline snart! • På ett år kan vi beräkna hållfasthet, modul, stabilitet, osv. för rena faser. • I påföljande steg tar vi lovande kandidater - partners syntetiserar och vi förbättrar

sökkriterier och utökar egenskaperna som söks över

Stålslaggers bidrag till minskad miljöbelastning

Resurseffektiv brikett

Recirkulering av plåtspill

Öka konkurrenskraft genom lagring av el i intermediärer eller energibärare

Central regenerativ värmeväxlare och Fluid Dynamic Valve - FDV konceptet

Farliga ämnen?

Alger för koldioxidupptag och vattenrening

Hållbara Naturresurser

Inget till spillo!

Sandåtervinning till 100 procent!

Resurseffektivitet och miljö

Stålslagger bidrar till minskad miljöbelastning

• Fosfor och metaller läcker till vattendrag

• Stålslagger kan binda dessa ämnen

• Ämnena kan återvinnas och kretsloppet fullbordas

• Fler egenskaper och användningar identifieras

• Stålindustrin bidrar till att minska andra verksamheters påverkan

• Flera av agendans insatsområden berörs

Idéställare: Arbetsgrupp inom Jernkontoret TO55 Kontakt: Björn Haase/Gunnar Ruist

1. Förorenat vatten

2. Metall och fosfor tas upp av slagg

3. Renat vatten till sjöar, fosfor till åkermark

MILJÖPROFILERING AV SLAGGER

• Frågeställning: • Hur får vi rätt slagg med rätt egenskaper

på rätt plats? • Mål:

• Slagg i nya applikationer • Nya affärsmöjligheter • Positiv bild av slagg • Ökat värde på slagg

• Synergieffekter: • Nya samarbetspartners • Ökad spridning av kunskap

Finns det fler intressenter och samarbetsmöjligheter?

Från problem till möjlighet!

En resurseffektiv brikett

• Utnyttja restprodukternas potential

• Minska ditt miljömässiga fotavtryck

• Minska din miljöbelastning • Var resurseffektiv och öka

din konkurrenskraft • Använd råvarorna effektivt • Prova ny teknik

Anna Lindén, Swerea SWECAST AB [email protected]


UTVECKLA TANKEGÅNGEN

Vi måste öka den totala resurseffektiviteten – ett sätt är att utnyttja restprodukternas fulla potential Idag hamnar viss del av metallerna på deponi eller måste p.g.a. deras höga metallinnehåll behandlas som farligt avfall Ni betalar två gånger för samma legering, först till tillverkningsprocessen och sedan för dyra avfallskostnader Det har gjorts tester med spånor, och slipmull för sig – men nu är det dags att testa om det går att pressa ihop både spånor, stoft och slipmull i en och samma brikett, göra gjutförsök och utvärdering

JAG VILL IDAG….

Hitta dig företagare som med stort engagemang vill vara med och använda dina resurser på ett sådant sätt att största möjliga resurseffektivitet uppnås! Jag har kompetenta medarbetare hos mig på Swerea SWECAS T AB och ett företag som har kompetens att bygga briketteringsmaskiner Jag vill se till att svensk metallindustri är ledande på att effektvit använda resurser på bästa sätt så att vi kan positionera oss som de som verkar för ett hållbart samhälle, vill du vara med?

Recirkulering av plåtspill

Målet är att öka andelen plåt som används i produkter innan skrotning vilket bidrar till

agendans delmål ”Öka resurseffektiviteten” och ”Minska miljöpåverkan”

•För större spill och plåtutklipp: En nätbaserad börs för B2B-hantering av tillräckligt stora plåtutklipp och restplåt, där plåten är spårbar och hanteras som restprodukt, inte avfall. Nätverket Plåtforum kommer att vara startgrupp •För mindre bitar: Ökad sortering och direktleverans av spårbart skrot tillbaka till tillverkande plåtleverantören

•För mycket små klipp: Ökad sortering och återvinning till stålgjuterier via brikettering.

Boel Wadman, Swerea IVF [email protected] Anna Lindén, Swerea SWECAST


Lagra el i intermediärer eller energibärare

• Lagra billig el i material eller gaser som behövs senare i produktionen, för att använda dem när elen är dyr

• Nyttja fluktuationer i elpriser som uppstår då andelen intermittent kraft ökar i nätet och el tidvis nästan kan bli gratis

• Öka säkerhet i produktionen då elbrist kan uppstå när den intermittenta andelen av elproduktionen blir allt större

Alena Nordqvist Jernkontoret


Central regenerativ värmeväxlare • Swerea MEFOS med intresse hos SSAB, Borlänge och Ovako • Finansiering genom Jernkontoret-Vinnova eller Energimyndigheten • Mål:

– Undersöka en central regenerativ värmeväxlare (t.ex. Pebble Heater) som metod för att öka produktivitet, minska energiförbrukning och minska CO2-utsläpp.

• Koncept: – Siemens kan erbjuda ett system med regenerativa värmeväxlare

(Pebble Heater) till stålindustrins värmningsugnar utan vanliga ventiler på varmluftssidan (nytt: Fluid Dynamic Valve-FDV koncept) - men det finns inga referensanläggningar

– Styrning kan förenklas med en värmeväxlare till varje värmningszon – Swerea MEFOS kan köra försök med nya komponenter (t.ex.en FDV),

köra en WBF-demo eller/och industriförsök.

Pebble Heater and FDV

Pebble Heater vid EBF, Luleå

Farliga ämnen? • Farliga ämnen är ämnen som uppvisar

farliga egenskaper enl. kemikalielag • Giftfri = minska mängden farliga ämnen

i material och varor • Giftfri = sluta återvinn farliga ämnen, ut

ur kretsloppet, till deponi….?! • T.ex. nickel ses som ett farligt ämne • Vad blir stålindustrin utan nickel? • Vi måste förhålla oss till samhällets krav

på giftfria kretslopp och vad detta innebär på kort och lång sikt…..

Eva Blixt, forskningschef TO 55 Restprodukter och Senior rådgivare på miljöavdelning, Jernkontoret

Giftfria och resurseffektiva kretslopp – är produktion i stålindustri

möjligt?


• Vi vet att ingående ämnes farlighet är inte lika med farlighet i en produkt, och att det är exponeringen av farliga ämnen som ska minska.

• Mindre/inget nickel ger …sämre kvalitet/annan kvalité…… • Kan nickel ersättas? Med vilken metall då? • Med giftfria kretslopp som ledstjärna blir återvinning av skrot och stoft med

nickel omöjligt, dvs återanvändning och återvinning i avfallshierarkin faller … • …. Och utfasningen av farliga ämnen ger kraftigt ökade deponier – ej

resurseffektivt, ej miljövänligt…..


• Skrämma slag på er… • Starta analysen om vad det betyder att alla farliga ämnen ska fasas ut för våra

processer, för användning av restprodukterna, för återvinning? Går det ens? Om inte – vad göra?

• Hur (be)visa skillnaden mellan farligt ämne i sin ursprungsform och ingående i ett stål?

• Hur synliggöra stålindustrins behov av dessa ämnen för att göra samhällsnyttiga produkter?

• Finns outnyttjade substitutionsmöjligheter? • Kan man beräkna miljönytta (giftfritt) i relation till kostnader för deponier,

resursslöseri, förändring av process, andra ämnen i stället?

Alger för koldioxidupptag och vattenrening

• Nya reningstekniker är nödvändiga då processåtgärder inte kan minska miljöbelastningen tillräckligt.

Karin Persson, PhD SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut Tel: 010 516 6072 Epost: [email protected]


RÖKGAS- OCH VATTENRENING MED ALGER

• Alger kan t.ex. användas för vattenrening, nyttja spillvärme för ökad biomassa produktion och koldioxid skrubbning samt rökgasrening. Algernas olika användningsområden ur ett industriperspektiv som förutom som råvara har många andra industriella tillämpningar.

VAD JAG VILL IDAG…. • Söka industriella samarbetspartners

Hållbara naturresurser –

återanvändning av gjuterisand i betong

• Ökat nyttiggörande av restprodukter

• Minska ditt miljömässiga fotavtryck

• Minska miljöbelastningen • Återvinn all sand • Resurseffektivitet skapar

ekonomiska och miljömässiga fördelar

• Omsorg om vår miljö och vår framtid

Anna Lindén, Swerea SWECAST AB Magnus Döse, CBI Betonginstitutet Linus Brander, CBI Betonginstitutet



Det uppkommer 250 tusen ton överskottssand vilka många gånger hamnar på deponi Effektivt utnyttjande av befintliga naturresurser I USA, England och Australien används gjuteriernas överskottssand för inblandning vid betongframställning med lyckat resultat Projektidén omfattar först en pilotstudie för att sedan göra olika försök med inblandning av återanvänd gjuterisand

JAG VILL IDAG

Tillsammans med CBI Betonginstitutet bjuda in gjuterier och betongföretag som vill vara med i detta projekt! Vi ska tillsammans se till att den svenska gjuteri- och betongindustrin minskar sitt råvaruberoende och använder våra resurser rätt, är du med?

Inget till spillo! • Ny återvinningsteknik • Minska miljöbelastningen • Ökat nyttiggörande av

restprodukter • Utvinn dyra och

värdefulla metaller • Ökad resurseffektivitet

skapar ökad konkurrenskraft

Anna Lindén, Swerea SWECAST AB Britt-Marie Steenari, Chalmers University of Technology



Mycket av metallindustrins stoft innehåller värdefulla legeringar som idag hamnar på deponi då det saknas enkla och effektiva återvinningstekniker Metallindustrin får alltså betala två gånger för samma legering, först i inköp och sedan för att bli av med stoftet Gruppen Industriell metallåtervinning på Chalmers har studerat egenskaperna hos olika askor. För koppar och zink i avfallsflygaska är utbytet mellan 50-90 % Nya tekniker för att återvinna metaller behöver utvecklas

JAG HAR IDAG….

En samling med några av Sveriges bästa i separationsteknik, som bl.a. har utvecklat metoder för att separera sällsynta jordartsmetaller som grupper och denna kunskap har senare använts för att ta fram återvinningsmetoder för sällsynta jordartsmetaller i elektronitskrot och lysrörslampor Nu vill de utveckla enkla extraktionsmetoder för att utvinna dyra och värdefulla metaller. Jag bjuder in dig i vårt projekt som tar svensk metallindustri till ledande position på att vara globalt ledande på att använda alla resurser på ett sådant sätt att största möjliga resurseffektivitet uppnås.

Är du med?

Sandåtervinning till 100%

• All sand återvinnas år 2016

• Ökat nyttiggörande av restprodukter

• Minska miljöbelastningen

• Resurseffektivitet skapar fördelar, både miljömässigt och ekonomiskt

• Omsorg om vår miljö och vår framtid

Anna Lindén, Swerea SWECAST AB [email protected]

LITE TANKAR

Sanden kommer inte att finnas i all framtid, vi måste minska på vårt uttag av jungfruliga och ändliga naturresurser Idag återvinns sandkornen inom ett gjuteri ett flertal gånger, tills dess att sandkornen är så små att om de skulle återgå till systemet så skulle gjutgodset påverkas negativt Ett av målen i agendan för gjutna produkter säger att Sverige ska vara ledande i utveckling och produktion av klimatsmarta gjutna komponenter, och ett av delmålen anger att vi år 2016 ska återvinna all gjuterisand Vi behöver göra ytterligare litteraturstudier, och senare pilotförsök på svensk överskottssand

JAG VILL IDAG….

Hitta dig företag som tror på idén, och bjuda in dig i detta projekt. Du har samtidigt tankar på att införskaffa dig en återvinningsutrustning och kommer att stå inför problemet att behöva skicka ditt sandstoft på deponi Jag vill också i ett senare skede ha dig företagare som kan utveckla en utrustning för sintring av dessa små sandkorn Följ med på resan mot att Sverige är ledande i utveckling och produktion av klimatsmarta gjutna komponenter

Pre-study on Residual Stresses: pReStress, Causes, consequences and measurement of residual stres-ses in flat products

Riktning av rör

Banbrytande process för härdande värmebehandling av stål och segjärn, baserad på svensk know-how

Ny teknik och förbättrade metoder för snabbare och mer energieffektiv induktiv värmning.

Dimensionering av utmattningsbelastade gjutgods

Hydrogen Induced Damage and Degradation in High Strength Steels - HIDDEN

Svetsning av höghållfasta stål med ny eftervärmningsteknik

Förbättrad restmaterialhantering och kvalitetskontroll genom nya analysmöjligheter

Kvalitet

preSTRESS Användarbehov: kontroll av geometriska toleranser och mekaniska egenskaper hos

formade skalprodukter av plåt Projektidé: Utreda kunskapsgapet kring

restspänningar i plåt Förstudie: Handbok om prediktion, mätning, och

konsekvenser av restspänningar

Koppling till Målområde 3: Snabbare materialutveckling:

Ökad kunskap om tillverkningsprocessernas påverkan på formbarhet, restspänningar, mikrostruktur,

återfjädring

Koppling till Målområde 4 Flexibilitet: Effektiv mätning och modellering av restspänningar –

kopplat till plåttillverkarnas och -användarnas toleranskrav och behov av minskat produktionspill

Mats Karlberg, Swerea MEFOS [email protected] David Lindell, Swerea KIMAB Boel Wadman, Swerea IVF TO31 Band och Plåt: Rachel Pettersson, Jernkontoret


VARFÖR RESTSPÄNNINGAR I PLÅT NU?

1. Ökat industriellt problem pga höghållfasta stål och lättviktslösningar/mixmaterial

2. Ökad potential att angripa problemet genom mer tillgängliga metoder

• Mätning av restspänningar i plåt

• FE-analys med mer avancerade materialmodeller

• Mikrostrukturmätningar som ger bild av spänningar

För att skapa verkstad behövs:

• Kunskap om viktigaste parametrar för att hantera restspänningar

• En industriellt tillgänglig metod för snabb karakterisering

Aktörer: Producenter av plåtprodukter, konstruktörer, materialtillverkare, utrustningsleverantörer, forskare: experter inom FE-analys, mikrostruktur, materialtillverkningsprocesser och formningsprocesser.

VAD JAG VILL IDAG

Ha spännande diskussioner med er på konferensen:

• Vilka aspekter på restspänningar och plåt har ni stött på?

• Vad är viktigaste utmaningen för er?

• Vill ni vara med i förstudien?

Riktning av rör

• Utveckling av empirisk och/eller FE modellering som verktyg för att uppnå bättre riktning av rör, inklusive snabbare inkörning av nya stålsorter och dimensioner. Även andra dimensionsfaktorer som ovalitet bör inkluderas.

TO34 Rör.

Rachel Pettersson, Jernkontoret Ovako, OSTP, Ruukki Sandvik Materials Technology,


Få förslag från potentiella forskningsutförare

[email protected]

① Oöverträffad flexibilitet i utformningen av snabba och korta temperaturcykler

Richard Larker Tekn. Dr & Docent i Konstruktionsmaterial

Forskningschef Indexator Materials Technology AB Lidvägen 2 (Box 520), 922 21 Vindeln (56 km NV Umeå)

070-300 16 49 [email protected]

③ Hög kylhastighet i URQ™-HIP, jämför--- bar med saltbad, men utan nackdelarna

② Mycket låga restspänningar p g a super- plasticitet i övre temperaturområdet

④ Härdbarhetsbidrag från processen minskar både segringar och kostnader

⑤ Miljövänlig, restprodukt bara Argongas

⑥ Enkel energiåtervinning via kylvattnet

⑦ Förbättrade mekaniska egenskaper

främst utmattningshållfastheten och duktiliteten i höghållfasta gjutgods

⑧ Försvarbar driftskostnad vs. prestanda

Uniform

värmning

+ Snabb

austenitisering

+ Eliminering

av porer och

restspänningar

Uniform ”quenchning” linjärt

med >15°C/s ner till <500°C

i centrum av Ø 22 mm gods,

medan HIP-trycket stabiliserar

tätpackad austenit vs. perlit

vilken har >4% större volym

⇒ Förbättrad härdbarhet

från själva härdprocessen!

α >1000 W/m2 × ° C ! ”The Ultimate Heat-Treating Machine”! Banbrytande svensk

process för härdande värmebehandling!


① Utvecklat erbjudande genom bättre egenskaper i komplexare geometrier

③ Ökad materialutvecklingstakt eftersom-

helt nya mikrostrukturer kan skräddarsys

② Öppnare värdekedja genom att==

---underlätta design i nya material

④ Ökad flexibilitet genom stor frihet att variera både T & p under värmebehandling

⑤ Ökad resurseffektivitet eftersom både--

material och energi kan nyttjas optimalt

⑥ Minskad miljöbelastning genom att argon ersätter härdoljor och saltbad

⑦ Ökad kompetens och attraktivitet ---- genom att bygga vidare på svensk

know-how om värmebehandling och HIP

S iSSADI™ ( ≈ 4 w t % S i )

AusFerHIP™ ( j ä r n & s t å l )

Rekord i sträckgräns

+ halverad hålltid!

Jämför med smidesstål Class 4,

använt i Quintus™ tryckkärl:

Mekaniska egenskaper efter austemperering

av SiSSADI™ , dels i saltbad och dels i HIP

vid antingen samma temperatur eller flexibelt

först en lägre, sedan avsevärt högre T:

Banbrytande svensk process för härdande

värmebehandling!

① Industriella intressenter som deklarerar ett konkret intresse

③ Demonstratoranläggning i Sverige med Ø0.86×2.3 m och 2000 bar för ≈60 MSEK

② Satsning inom Metalliska Material för att kartlägga potentialen i olika material och tillämpningsområden

Förutom befintlig labb-URQ™-HIP Ø90×160 mm

hos Avure Technologies (f.d. ASEA/ABB) i Västerås,

så bygger de nu en ny större labb-HIP som inom ett år

får URQ™-förmåga i volymen Ø230×500 mm

Pressure 1000 bar; workload 1.2 tonnes

Max. quench 1 250 ° C ⇒ 400 ° C in 40 s!

1986 levererades till Bodycote Chesterfield (UK)

en stor HIP ”CH05” med ”hot zone” Ø1.2×1.1 m:

Restaurering och modernisering av

”CH05” beräknas kosta ≈2 MSEK

En ny snabbkylningsugn till modernare ”HE02” från 1998 med

Ø1.2×2.2 m samt 2000 bar HIP-tryck beräknas kosta ≈20 MSEK

Vad behövs då för att det ska ”bli verkstad”?

Välkommen att kontakta Richard Larker!

Banbrytande svensk process för härdande

värmebehandling!

Projektförslag inom TO51

[email protected]

John Niska

Induktiv Värmning • Swerea MEFOS tillsammans med Lund Tekn. Högskola, SINTEF och

FMT – Uleåborgs universitet • Finansiering genom Jernkontoret-Vinnova • Mål:

– Undersöka metoder för snabbare och mer energieffektiv induktiv värmning

– Minska CO2 utsläpp, ersätta fossila bränsle med ”grön el”

• Koncept: – SINTEF vill studera lågfrekvensplus, ett starkt likströmsmagnetfält (1-3

tesla) för att öka inträngningsdjupet för snabbare uppvärmning av ämnen

– Lund TH vill modellera och prova i liten skala en kompakt transversflux-värmare med Litz-ledningar och SM2C (Soft Magnetic Moldable Composite) för effektiv värmning av plåt eller band

– Swerea MEFOS och FMT gör pilotförsök för att studera effekten av snabb uppvärmning på materialegenskaper, nya användningsområden, etc.

FMT:s Fives Celes Induktiv Värmare för Plåt

Dimensionering av utmattningsbelastade

gjutgods • Enkät 2013 till Sveriges tillverkare och

användare av gjutgods • Ökad kunskap behövs kring

utmattningsdimensionering av gjutgods

• Round Robin-beräkningsövning av utmattningsstyrka hos en segjärnskomponent (inom UTMIS) • Variationskoefficient på 25 % för den

beräknande utmattningsstyrkan (11 olika bidrag)

• Utmattningsprovning på komponenten visade på 30-60 % högre styrka jfr m beräknad

• Projekt kring dimensionering av utmattningsbelastade gjutgods behövs!!

[email protected] [email protected] [email protected]




HIDDEN Hydrogen Induced

Damage and Degradation in High

Strength Steels

SSAB Oxelösund

SSAB Borlänge

Ovako Hofors

Ruukki Metals

Ramnäs Bruk

Sandvik Materials Technology


Pål Efsing

[email protected]

Sten Wessman

[email protected]

Stål med allt högre hållfastheter används i konstruktioner i syfte att minska vikt och för att öka prestanda.

•Generellt: Högre hållfasthet – Mer känsligt för väteförsprödning

•Frågeställning: Är komplex och innefattar flera discipliner korrosion, analytisk kemi, materialvetenskap, hållfasthet mm. – på både mikro- & makronivå

•Plan: Mekanisk provning – Miljöaspekter – Modellering – Materialparametrar

•Varför: Väte och spänningskorrosionsliknande fenomen sätter gränsen för användningen idag

Hydrogen content

Arb

itra

ry m

ech

anic

al p

rop

erty

Critical hydrogen content

Svetsning med ny eftervärmningsteknik

Kylning följt av återvärmning skapar omfördelning av

kolet och påskyndar fasomvandlingen och underlättar

svetsning av svårsvetsade stål

Perlit

A1

A3

Ms

T/oC

log t

a

1%

1%

Mf

abainit

Snabbkylning

Omfördelning

Ferrit, austenit &

anlöpt martensit

Esa Vuorinen, Tekn. Dr.

Universitetslektor

Luleå tekniska universitet

[email protected]


Försök med svetsning av 55Si7

Traditionell för- och eftervärming vid 300 oC under

30 + 30 min gav en hårdhet av 500 HV.

Kylning till 211 oC följt av omfördelning av kol vid

320 oC under 90 sekunder resulterade i 540 HV.

Kylning till 211 oC

Omfördelningstemperaturerna

F=250, G=320 och H=350 oC testades.

Omfördelningstiden 90 sekunder användes.

Stål som testats: 55Si7, 22MnB5, SS142225, ..

Vad jag vill är:

• Optimera svetsningscykler

med avseende på

kylningstemperatur och

omfördelningstemperatur och

tid.

• Skapa ny kunskap om

mikrostrukturförändringar

• Samarbete med

• Ståltillverkare

• Användare av höghållfasta stål

• Tillverkare av svetsutrustning

och

induktionsvärmningsutrustning

Lasersvetsning med

efterföljande återupp-

värmning

Sourcing edge • Need:

• Footprint indicators (FI) are part of product quality

• Raw materials may seem similar but have different FI depending on minerals, mining, transport and processes

• Raw material suppliers are often quite secretive about their performance

• Method: • Metal producers need easy-to-use

models/tools to assess supplier product performance

• Result: • Better information improves sourcing of

raw materials and thereby the FI of Swedish products based on these.

• Better information gives a perspective on the benefit of new raw material projects and process research in Sweden

Rutger Gyllenram [email protected]

Kobolde & Partners AB Ringvägen 100 SE-118 60 STOCKHOLM Mobile +46 708 66 5770


SOME QUESTIONS TO BE ANSWERED

Questions:

• The GABI database tells me that Nickel has a carbon footprint of 15 kg/kg but that is an average of suppliers ranging from 5 to 125 kg/kg. How about my supplier?

• I feel that my suppliers are better than average and I want to benefit from that in my environmental declarations but suppliers will not give me their data. Can I do an estimation based on a normal plant visit?

• Will development of this mineral deposit give a product that has better environmental performance than average?

• Can we use our process skills to improve the processes and lower FI

Way forward:

• Decide which raw materials to study based on use, deposits, process variation etc

• Decide on data granularity and contacts outside development team

• Develop models and disseminate


Idén har fötts ur diskussioner med företrädare för alla delar av produktlivscykeln mineral-konsumentprodukt – återvinning och har fått accept men vi behöver fördjupa:

• Vem?

• Vad?

• Varför?

Prediction of precipitation kinetics in steels - PreKin

Modelling of deformation and its effect on properties – ColdMod

3D-studie av deformationer i tvåfasmaterial genom mikroröntgentomografering och volymkorrelation med koppling mot FE-simulering.

Processtyrning genom snabbare och noggrannare analyser av inneslutningar

Flexibel värmning och varmhållning med elektriska element i bränsleeldade ugnar

CCR - behandling av stålindustins rökgaser

Visualisering av ugnsdrift

Strålnings- och upplösningsmodell för omvärmningsugnar

Modeller, styrning

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Size of Precipitates (nm)/10

Freq

uenc

y

MeasuredCalculated

Simulering av Utskiljningskinetik i

Stål (PreKin)

• Utskiljningar i stål kritiska för att uppnå och behålla egenskaper

• Simuleringar – Utförs med nya beräkningsverktyg (termodynamiska och kinetiska beräkningar)

• Industritillämpningar

• Öka materialutvecklingstakten • Ökad flexibilitet och kompetens

Karin Frisk [email protected]

UTFÖRANDE

Industrin väljer stål / fall för tillämpning: • Utskiljning av karbider/nitrider • Undvik utskiljning av oxider / intermetaller/ nitrider Utförande (Swerea KIMAB, KTH Materialvetenskap, TCSAB, Industrideltagare): • Experimentell validering och simulering (PRISMA) • Ökad förståelse för de tidiga stegen i utskiljningskinetiken (start tillstånd) • Ökad förståelse för inverkan av ytenergier och hur man kan förutsäga dem • Implementering Varför? • Ökade möjligheter för industrin att förbättra existerande stål och utveckla nya • Från industrifall – tillämpad forskning – grundläggande förståelse • Kompetensutveckling inom området

Coldmod • Ny användarvänlig mjukvara

för beräkning av flytspänningar och brottrisk i metaller baserat på mikrostruktur och mikrostrukturella deformationsmekanismer.

• Detta ger verktyg att a) minska utvecklingstider för nya material och b) att underlätta samverkan mellan materialtillverkare och användare.

[email protected] (Arne Melander) [email protected] (Göran Engberg)



TANKEGÅNGEN MED FÖRSTUDIEN • Vi behöver göra beräkningsverktyg för mekaniska

egenskaper hos metaller mer lättillgängliga • Modeller har tagits fram i tidigare projekt • Nu tar vi fram lättanvänd programvara och lägger in

befintliga modeller • Vi skapar en intressegrupp kring programvaran • Vi tar fram en road-map för vilka ytterligare modeller

företagen behöver i en framtida programvara • Vi har redan ett antal stålverk med i teamet • Vi välkomnar fler metalltillverkare och användare!


• bjuda in intresserade till att gå med vår förstudie – gärna fler stål och metalltillverkare och materialanvändare

Göran Engberg, Högskolan Dalarna, [email protected], 070-350 85 66 Arne Melander, Swerea KIMAB, [email protected], 070-5929087



3D-studie av deformationer i tvåfasmaterial genom µXRT och volymkorrelation med koppling

mot FE-simulering

• Projektet syftar till att: • Öka förståelsen för lokala deformations-

och hårdnandeprocesser i WC-Co-tvåfasmaterial

• Ta fram materialmodeller och implementera för FE-simulering

• Hur? • Materialen tomograferas och

mikroskoperas under pågående belastning. Med bild- och volymskorrelation (DIC och DVC) erhålls töjningsfält på ytan och i det inre av materialet. Från dessa kan materialmodeller härledas.

[email protected] [email protected]



http://www.ilo.org/oshenc/images/stories/enlarged/Part01/RES_imgs/RES170F3.jpg

Processtyrning genom snabbare och noggrannare analyser

av inneslutningar

• Förbättrad processtyrning genom ökad förståelse kring kopplingen mellan inneslutningsbild och materialegenskaper samt produktkvalitet.

• Vidareutveckling av PDA-OES för inneslutningsanalys kombinerat med mikroskopi och elektrolytisk upplösning, m.a.p. förhöjd riktighet samt ett utökat antal mikrolegerings-element t.ex. B och Zr.

Arne Bengtson Swerea KIMAB AB [email protected] Tel. 08-4404060



BAKGRUND OCH PROJEKTIDÉ

• Det finns en uttryckt önskan från industrin att möjliggöra processtyrning via återkoppling från analysdata m.a.p. inneslutningar som påverkar stålets egenskaper.

• Den enda teknik som finns tillgänglig för tillräckligt snabba analyser av inneslutningar är Pulse Distribution Analysis baserad på optisk emission med gnista (PDA-OES).

• Swerea KIMAB har tillsammans med KTH och svensk stålindustri under flera år drivit samarbeten kring analyser av inneslutningar och PDA-OES, som har fortsatt stor utvecklingspotential.

• State-of-the-art för PDA-OES och förståelsen av kopplingen till materialegenskaper har nu nått så långt att det är realistiskt att utveckla konkreta tillämpningar för processtyrning i industriell skala.

• För att realisera projektet krävs expertis på PDA-OES (KIMAB), processmetallurgi (KTH) och minst ett stålverk med en tydlig vision om vad man vill åstadkomma.


• Få en diskussion med industriella samarbetspartners för att utveckla idén till ett färdigt projekt

• Bjuda in intresserade företag till att gå med i ett projekt • Få reda på om liknande tankar finns eller arbeten pågår på annat håll • Få veta vilka konkreta mål som är mest intressant för intresserade företag

Flexibel värmning och varmhållning med elektriska element i bränsleeldade ugnar

Genomförande: WP1: Framtagning av lämpliga elementtyper (Dimension, metalliska/keramiska, mm) WP2: Pilotförsök med flexibel värmning (värmningsstrategier, värmeöverföring, etc) WP3: Långtidstest i industriugn (hållbarhetstest)

Bakgrund: I Sverige och andra länder ställs allt högre krav på snabbare omställningar av värmningsprocessen så att ugnens produktionstakt bättre kan anpassas till efterfrågan. Med elektriska värmningselement strategiskt placerade kan produktionstakten ökas och ugnen blir mer flexibel. Utvecklingen för högtemperaturlegeringar medför att det numera går att installera elektriska värmningselement i miljöer med högre temperaturer än vad som tidigare var möjligt. Processen och materialet behöver dock testas noggrant före implementering i industriugn.

Industriintressenter: Sandvik Heating Technology Sandvik Materials Technology SSAB EMEA Ruukki Metals Oy Uddeholms AB mfl

Mål: Flexiblare värmning, energibesparing, minskade emissioner

http://www.swerea.se/sv/mefos/

Strålnings- och upplösningsmodell i omvärmningsugnar

• Värmeöverföring vid höga temperaturer - mest genom strålning • Temperaturberäkningsprogrammet STEELTEMP och

ugnsstyrsystemet FOCS innehåller bl.a. gasstrålningsmodell • Ta bättre hänsyn till rökgasernas varierande emission och hur

detta påverkar värmestrålningen i omvärmningsugnen • Oxyfuelugnar, ugnar med syrgasberikning

• Hottel’s gasstrålningsmätningar • CFD • Noggrannare temperaturberäkningar • Swerea MEFOS, Outokumpu Stainless Degerfors,

SSAB EMEA Borlänge, Prevas

[email protected]

2014-03-06 11

2014-03-06 12

Strålnings- och upplösningsmodell i omvärmningsugnar

• Beräkna upplösning av karbider och nitrider vid värmning av slabs i omvärmningsugnar

• Befintlig FE-modell för vätediffusion vidareutvecklas • Kopplas till STEELTEMP för temperaturberäkning • Integreras i FOCS • Förbättrade och jämnare materialegenskaper efter varmvalsning • Swerea MEFOS, SSAB EMEA Borlänge, Ruukki Raahe, Prevas

Temperaturmodell STEELTEMP®

Upplösningsmodell FEM

[email protected]

CCR - behandling av stålindustins

rökgaser • Stålindustrins

värmningsugnar släpper ut stora mängder koldioxid.

• Att samla upp koldioxiden och samtidigt återvinna denna skulle förbättra klimatpåverkan avsevärt!

Pelle MELLIN Weihong YANG [email protected] [email protected] KTH Materialvetenskap Avdelningen för Energi och Ugnsteknik

C

Fuel supply

CO2

Energy

Stålproduktion



CARBON CAPTURE AND RECYCLING (CCR) Hur iden är tänkt att funka.

CH4+CO2---->CO+H2

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

0 400 800 1200 1600 2000 2400Temperature, K

vol %

H2COCH4CO2

Dry reforming test results at KTH

CARBON CAPTURE AND RECYCLING (CCR) Hur iden är tänkt att funka.

Fuel

Oxidize Flue Gas

High Temperature Catalyst multi-reforming reactor

Steam Hydrogen

CH4

CO+H2

Visualisering av ugnsdrift

• Noggrann styrning av temperaturen på ämnen i värmningsugnar är viktig för stålets kvalitet samt ugnens produktivitet och bränsleförbrukning.

• Värmning av stålämnen i omvärmningsugnar görs efter olika temperaturkurvor och med en önskad sluttemperatur när ämnet lämnar ugnen. Beräkningsprogrammet STEELTEMP® och ugnsstyrsystemet FOCS används för att beräkna och styra ämnestemperaturen i ugnen.

Projektidé

Data från STEELTEMP och FOCS tillsammans med ny information från en eller flera IR-kameror (t.ex. LAND Boroscope) skulle ge ugnsoperatören bättre insikt i värmningstemperaturer och ugnens prestanda för att: • uppnå bättre styrning av processen och

materialegenskaperna med hjälp av ett nytt visualiseringsverktyg

• visuellt övervaka ugnsinfodringen • erhålla energibesparingar då jämnare

dragningstemperatur kan förväntas

Pre-study on Centre Defects and Porosity – CentreDP

Gjutning av komponenter med höga geometriska krav som samtidigt innehåller gjutbegränsade tunna sektioner

En studie av yt- och inner kvalitén vid omsmältning av stora göt

Kokillmetallurgi genom trådmatning

Effective AOD process, framtaget inom TO23030 (AOD blocket)

Igensättning med fokus på problemlösningsidéer

ImpRef

Motåtgärder för elektrodresning. Framtagen innom FB 23010 (ljusbågsugnar)

Smältning, gjutning

Centrumfel i långa produkter

• Hur kan vi undvika porer i billets och i valsad stång / tråd

Rachel Pettersson, Jernkontoret

TO32 Ordf. Conny Fredriksson, Fagersta Stainless

TO24 Ordf. Bo Rogberg, Sandvik Materials Technology

UTVECKLA TANKEGÅNGEN Mycket som har gjorts inom området (bl.a. åtskilliga EU projekt)

Behöver en kritisk analys av nuläget innan frågan angrips experimentellt

Behöver ett bredare grepp som omfattar både gjutning och valsning

En förstudie för att leta svar på 14st kritiska frågor om

Datainsamling – Workshop – Kritiskt analys från alla parter - Gapanalys

Inhomog def. gjutdefekter

areareduktion

soakingtider slagger

T-gradienter

varmduktilitet

Def.hastighet porförslutning

konkavvalsar rekristallisation

fasomvandling


• …få potentiella workshopdeltagare

• …få flera uppslag på kritiska faktorer

• …få referenser till relevanta men svårtillgängliga arbeten

Projektgruppen

Jan-Olov Perä, Swerea MEFOS

David Martin, Swerea KIMAB

Hasse Fredriksson, KTH

Tunna gjutgods med höga krav – en nödvändig

utmaning!

• Utveckla processer och modeller för extremt tunna gjutna sektioner

• Ökad resurseffektiviten

• Minskad miljöpåverkan

• Minskad utvecklingstid

• Utvecklade samarbeten

Stefan Gustavsson-Ledell, Swerea SWECAST

GKN AEROSPACE

TPC Components



• Vänder sig mot komponenter med höga krav på komplexitet och prestanda! - Extremt tunna sektioner!

• Idag stora begränsningar men samtidigt stor potential – Kräver dock FoU!

• Projektet kräver ”state of the art” inom utrustning och kompentens!

• Säkerställa svenska leverantörer och öka deras attraktivitet!

• Kommer att leda till minskad utvecklingstid samt nya marknadssegment!


• är främst att bjuda in intresserade till att gå med i ett projekt,

• identifiera kompetenser som både kan stärka projektidén och utöka erbjudandet!

• Tack för visat intresse!

En studie av yt- och innerkvalitet vid

omsmältning av stora göt

• Trend att volymen omsmält material ökar stadigt globalt

• Vid omsmältning förbättras kvaliteten avseende homogenitet och slagg inneslutningar

Ewa Sjöqvist Persson

Uddeholm


Germany

BESKRIVNING AV PROCESSEN

• God ytkvalitet påverkar utbyten positivt vid efterföljande varmbearbetning

• En gynnsam gjutstruktur minskar segringarna

Vacuum Arc Remelting, VAR Electro Slag Remelting, ESR


• Förmedla budskapet att omsmältningsmetoderna ESR och VAR ger kvalitativa fördelar vid jämförelse med konventionella gjutmetoder som göt- och stränggjutning

• Med omsmältning är det möjligt att nå Nisch segment med hög lönsamhet

Kokillmetallurgi

• Legeringstillsats i stränggjutningskokill via trådmatning

Bo Rogberg

Sandvik Materials Technology


BESKRIVNING AV PROCESSEN

• Trådhöljet skall ha kravet att lätt kunna smälta upp och inte ge legeringseffekter

• Legeringarna måste hinna lösas upp

• En tillräckligt jämn legeringsfördelning över tvärsnittet behöver uppnås

• Strömningen i kokillen är en viktig parameter

Ce


• Få idéer på tillämningar utifrån kokillmetallurgi, legeringar, produkter….

• Synpunkter på utförande och risker

• Kontakt med intressenter

EFFAOD- problembeskrivning

• Konverterprocesser (AOD/LD) är:

– Snabba

– Batchvisa

• Resultaten operatörerna vill följa är:

– Metalltemperatur

– Kolhalt

Idag krävs erfarna operatörer för optimal styrning.

Dynamisk kontroll är önskvärd för att styra tillverkning av mer speciella stålsorter.

• Industrinytta

– Exaktare styrning av färskningsförloppet ger kortare tider.

– Exaktare styrning av färskningsförloppet ger jämnare tider.

– Minskad förbrukning av syre, argon/kväve, FeSi/Al, Kalk.

– Kortare och jämnare tider ger bättre flöde i verket de gånger AOD är trång sektor (det blir enklare att styra ugnen om AOD:n blir mer stabil).

– Ökad kunskap om processförloppet!

• Huvudsakliga uppgifter i projektet:

– Kontinuerlig direktmätning i processen

– Onlineberäkning av CRE-index

EFFAOD

EFFAOD – tidigare erfarenheter

Igensättningar vid

stränggjutning • Igensättning orsakar

produktivitetsförluster, ökade kostnader och en försämrad kvalitet.

• Fenomenet igensättning är komplext och omfattar hela tillverkningskedjan från metallurgi till och med stränggjutning.

–

[email protected]



UTVECKLA TANKEGÅNGEN Igensättningar vid stränggjutning är ett stort problem som medför dåliga

utbyten. Resultatet av ett just avslutat projekt drivet gemensamt av TO23

och TO24 har visat på möjligheter att reducera problemet. Det nya

projektet skall fokusera på att i driften testa idéer som medför att utbyten

radikalt kan höjas.

- Vid stränggjutning uppkommer igensättning främst i området mellan

stoppare och säte. Försök skall göras att med roterande stoppare, borra

bort igensättningen.

- Försök med beläggning av yttriumförstärkt Zr-oxid har en positiv inverkan

för att förhindra igensättning och skall testat i drift.

- Tillsats av Ar-gas genom stopparen under gjutningen har en dokumenterad

positiv inverkan så att igensättningshastigheten minskar. Dock är det oklart

varför? Mekanismen bakom tillsatsen av argon skall studeras med målet att

öka kunskapen och föreslå förbättringar.

Använd kortfattad text och gärna bilder/figurer.


Beskriv vad du skulle vilja ha ut av konferensen; vad du vill att de övriga

deltagarna ska bidra med. Det kan exempelvis vara att…

• …engagera samarbetspartners för att utveckla idén till ett färdigt projekt

• …bjuda in intresserade till att gå med i ett projekt

• …hitta en specifik kompetens

• …få svar på en specifik (eller generell) fråga

• …få reda på om liknande tankar finns eller arbeten pågår på annat håll

• …få veta vilken vinkling på frågeställningen som är mest intressant för

andra

• osv.

Använd kortfattad text och gärna bilder/figurer.

Impref - idé

• Undersöka och identifiera reaktioner mellan infodring och stål i labbskala. Speciellt fokus på “sena” processer i stålverket där sammansättning /renhet är kritiskt.

• Exempel på reaktioner mellan stål och infodring: – Inneslutningar p.g.a. erosion av

tegel/ gjutmassa. – Förändringar av redan

existerade inneslutningar. – Förändringar i stålets

sammansättning (Exempelvis Al-oxidation p.g.a. “FeO” i foder)

Induction coil

Gas outlet

Gas inlet

Channels for cooling water

Stainless steel stand

IR-pyrometer

Quartz tube

• Industrinytta – Möjlighet att kunna utvärdera olika material/leverantörer av kritiska

komponenter som används sent i processen. – Undvika eller minimera antalet dyra industriförsök. – Undvika reklamationsproblem p.g.a. undermålig funktion på nya eller

utprovade infodringsmaterial. – Ökad kunskap!

• Huvudsakliga uppgifter i projektet: – Konstruera utrustning som kan påvisa eventuella reaktioner mellan

infodring och stål i en i övrigt inert atmosfär. – Utföra industriella referensförsök (idéer: ändra sammansättning på

gjutlådemassa, nytt kanaltegel osv. och studera inverkan på sammansättning, inneslutningsbild).

– “Trimma in” utrustningen för att se samma fenomen som I industrin.

Impref

Beröringsfri dimensioneringsmätning på varma material

Industriell prototyp för online kvantifiering av mekaniska egenskaper och mikrostruktur

Nya koncept för automatisk sprickdetektion i industriell miljö

Tillförlitlig bestämning av kväve i stål med optisk emissionspektrometri genom förbättrad provtagning

Utveckling av avancerade online analysatorer för processvätskor och ytföroreningar

Robust mätning av processvätskor online med Direkt Akustisk Kemometri

Oförstörande bestämning av härddjup med genoom mätning av materialets mikromagnetiska och ultra-ljudsegenskaper

Oförstörande bestämning av ett materials inre...

Mätning

Utvärdering av kombinerad dimension- och temperaturmätning på varma material

[email protected] Jan Niemi & Björn Sjögren

Förstudiens idé Vad kan man upptäcka om man

kombinerar? • Dagens allt högre kvalitets-

och resurskrav skapar ett behov att tidigt i processen verifiera dessa krav

• Ger ett kombinerat mätsystem med profilmätare och värmekamera ny och extra information?

• Går det att detektera små ytdefekter med ett kombinerat mätsystem?

• Iså fall hur små?

Vi arbetar på vetenskaplig grund för att skapa industrinytta.

www.swerea.se

Online kontroll av mikrostruktur och mekaniska

egenskaper Ökad materialutvecklingstakt o Direkt återkoppling mellan

process och slutegenskaper o Möjlighet att styra process

mot rätt egenskaper Ökad flexibilitet o produktion med snävare toleranser

och flexibilitet för varierande materialanalys

Ökad resurseffektivitet o mindre kassationer och högre utbyten

Eva Lindh-Ulmgren, Swerea KIMAB [email protected] 08-440 48 91




• Laserultraljud har unik potential för onlinetillämpning - kontaktlöst, kan mäta på varma och rörliga prov - snabbt, kan följa snabba processförändringar - rik signal med koppling till materialegenskaper (ex fassammansättning, kornstorlek, kristallografisk textur)

• Utmaningen består i att utveckla hårdvara och mjukvara för att få en robust och tillförlitlig relation mellan ultraljudssignalen och önskade materialparametrar

• Tidigare aktiviteter har visat att tekniken har potential för avsedd tillämpning och att den klarar aktuella miljöer (vibration, temperatur, bandhastighet)

• Föreslaget projekt inkluderar 3 faser - applikationsanpassning av hårdvara & mjukvara vid Swerea KIMAB - verifiering under termomekanisk simulering (Gleeble) vid Swerea KIMAB - försök i pilotskala, LUS under varmvalsning vid Swerea MEFOS - försök i industriell fullskala, LUS under varmvalsning vid produktionsanläggning

• Lämpliga aktörer inkluderar ståltillverkare (rostfritt, HSLA, UHSS), forskningsutförare samt potentiell systemleverantör


• engagera samarbetspartners för att utveckla idén till ett färdigt projekt

• bjuda in intresserade till att gå med i ett projekt

• få veta vilken vinkling på frågeställningen som är mest intressant för andra

Undersökning av fördelning av kväve i lollipop prover som ett steg mot snabbare processkontroll inom

stålindustrin

Förslagsställare : Martin Lundholm, Swerea KIMAB Pär Jönsson, KTH Andrey Karasev, KTH

Idén bakom projektet är att alla analyser ska utföras med Optisk Emissions Spektrometri (OES) vilket skulle ge snabbare processtyrning vid tillverkning av stål. Svårigheterna att tillräckligt precist och pålitligt bestämma kväve är det största hindret för att uppnå detta. Flera orsaker samverkar varav den mest svårlösta är relaterad till proverna. Tidigare arbete vid Swerea KIMAB påvisar detta tydligt samt föreslår porositet som den främsta orsaken. Efter kontakt med metallurgisk expertis på KTH föreslås dock kompletterande studier av förekomstformer och fördelningen av kväve i processprover. Syftet är att bättre kunna uppskatta inriktning och omfattning av ett fullskaligt projekt avsett att lösa provtagningsproblemet (samt de övriga problemen) vid spektrometrisk kvävebestämning. Material- och energieffektivitet är de områden på den strategiska agendan som tydligast berörs av projektet.


• Några relevanta provtagare utväljs • Ett stort antal prover uttas med dessa från samma smälta vid några olika tillfällen och

platser • Proverna studeras med OES, GDL på Kimab, smältextraktion, optisk mikroskopi och SEM • Studierna täcker ett intervall i djupled för att studera hur homogenitet och ovannämnda

effekter varierar • Projektet utmynnar i klara rekommendationer om hur man på bästa sätt tar ut och

preparerar prover för spektrometriskt kväve med befintlig provtagningsutrustning • Projektet utmynnar också i riktlinjer för hur vidare utveckling av provtagningstekniken ska

ske om detta befinns nödvändigt • Projektet utförs av Kimab, KTH samt minst två ståltillverkare

Projektet innebär att förekomst av porer, nitrider och segringar med flera defekter som kan påverka OES signalen studeras mera systematiskt än tidigare. I projektet ingår :

Projektet utförs som en förstudie till det mera generella projekt som tidigare diskuterats. Detta planeras startas hösten 2015.

• Mera specifika uppgifter om vilken tid som sparas genom att helt gå över till OES (~ 1.5 min per analys ?) samt hur detta kan användas för att öka produktionen (~ 1 vecka per år ??). Detta torde vara av stor betydelse för att få igenom ansökan

• I den skiss på projektet som diskuterats ingår två företag där provtagning ska ske. Förslagsställarna har börjat kontakta lämpliga företag. Intresserade kan också anmäla sig under mötet eller direkt till förslagsställarna.


Utveckling av avancerade on-line analysatorer för

ytföroreningar och processvätskor

• Målet är att utveckla Ultraviolett Fluorescens (UVF) teknologi för avancerade on-line tillämpningar i metallurgisk industri.

• Inom projektet ska det göras en förstudie inför konstruktion av minst en ”teknologidemonstrator” för utvärdering i industriell skala.

Arne Bengtson Swerea KIMAB AB [email protected] Tel. 08-4404060


Olja på vatten synliggjort med UVF


BAKGRUND OCH PROJEKTIDÉ

• I samband med valsning och ytbeläggning/ytbehandling av metalliska material finns behov av on-line övervakning av kemiskt innehåll i såväl processvätskor (t.ex. valsoljeemulsioner) som avloppsvatten.

• Det finns även behov av att övervaka ytrenhet på vissa produkter samt mängden olja som läggs på för korrosionsskydd på andra produkter.

• Inom tidigare projekt har det visats att UVF är en teknik som är mycket användbar för dessa tillämpningar, med stor utvecklingspotential genom snabb utveckling av såväl ljuskällor som detektorer.

• Tekniskt är målet att ha både detektorer för högsta känslighet, samt ändamålsenlig optik för att med spektral upplösning erhålla ytterligare analytisk information om typen av organisk förening.

• För att realisera projektet krävs expertis på UVF och elektrooptik (KIMAB, ACREO), samt minst ett tillverkande företag med en tydlig vision om vad man vill åstadkomma.


• Få en diskussion med industriella samarbetspartners för att utveckla idén till ett färdigt projekt

• Bjuda in intresserade företag till att gå med i ett projekt • Få reda på om liknande tankar finns eller arbeten pågår på annat håll • Få veta vilka konkreta mål som är mest intressant för intresserade företag

Oförstörande bestämning av härddjup med elektromagnetiska- och ultraljudsmätningar

• Med en oförstörande mätmetod för bestämning av härddjup får man en snabbare återkoppling till värmebehandlings-processen

Björn Sjögren Swerea MEFOS AB


OFÖRSTÖRANDE MÄTNING AV HÄRDDJUP

Lite har gjorts för att systematiskt mäta olika härddjup oförstörande, med elektromagnetiska eller ultraljudsmätmetoder. Elektromagnetiska metoder är begränsat till någon eller några mm:s skikttjocklek och ultraljud fungerar bättre vid mätning längre in i materialet. En systematisk kartläggning av de olika mätmetoderna skulle ge svar på: • Vilka är existerande kommersiella utrustningar finns att tillgå? • Vilka begränsningar har de olika metoderna? • Vilken metod är att föredra vid viss skikttjocklek? • Vilken noggrannhet kan förväntas av respektive metod?

• Hur mycket ska utföras i lab. respektive industrimiljö? • Vilka industriprodukter är intressanta att undersöka? • Vilka industrier är intresserade att delta?

OFÖRSTÖRANDE MÄTNING AV HÄRDDJUP HUR GÅR VI VIDARE….

Oförstörande mätning av inre

spänningar

• Vid riktning av formatklippt plåt och grovplåt kan plåten bli plan men innehålla stora inre spänningar. Dessa kan lösa ut vid bearbetning i senare led och skapa stora formfel på produkten och skada utrustning.

Björn Sjögren Swerea MEFOS AB [email protected]

OFÖRSTÖRANDE MÄTNING AV INRE SPÄNNINGAR

• Idag bedöms en plåts oplanhet med optiska planhetsmätare eller genom okulärbesiktning av operatörer. Detta ger små möjligheten att avgöra förekomsten av inre spänningar.

• Tidigare har endast förstörande metoder funnits för att avgöra om plåten är spänningsfri eller ej, hålborrning uppklippning i remsor etc.

• Ett tidigare projekt inom TO44 har visat det möjligt att detektera variationer i inre spänningar med elektromagnetiska mätmetoder.

• Genom att mäta materialets inre spänningar kan man: • Förbättra riktningsprocessen och därmed minska de inre spänningarna

• Detta medför: • Förbättrat materialutbyte • Snabbare omställningar (riktning) • Färre skador på skärutrustning • Ökad produktivitet i alla led.

OFÖRSTÖRANDE MÄTNING AV INRE SPÄNNINGAR HUR GÅR VI VIDARE….

• Vi har koncentrerat oss på formatklippt plåt och grovplåt men frågan är om det finns andra områden som är intressanta för oförstörande bestämning av inre spänningar?

• Vilken/Vilka inriktning(ar) är då intressantast? • Vilka är intresserade av att delta i ett projekt? • …..?

Idéer sammanställda

Documents

Transcript of Idéer sammanställda