DIGITOOL

Materialutveckling och värmebehandlingsprocess är nyckel­faktorer för den svenska stålindustrins framgång. Effektiva och miljösmarta stålprodukter från Sverige bidrar till mindre material­utnyttjande, längre livslängd, mindre slitage och förbättrad energieffektivitet.

Det finns en kontinuerlig industriell efterfrågan på mer avancerade värmebehandlings-metoder inom stålindustrin för att göra produktion med förbättrad kvalitet och materialprestanda, och för att minska användningen av dyra legeringsmaterial och därmed kostnad. Vatten impinging jet och vatten spray impinging har visat sig vara flexibla tekniker som kan tillämpas inom industrin för kylning av stålet.

Forskningen bygger på både experimentella och numeriska undersökningar och är indelad i fem arbetspaket som kommer att genomföras gemensamt av forskare vid Högskolan i Gävle, Alleima, Ovako och Ferritico. Stål från båda företagen kommer att produceras, testas och analyseras. På så sätt kommer ökad kunskap att samproduceras av alla projektpartners och nya kontaktarenor för vidare samproduktion kommer att uppstå.

Bakgrund

Världens stålproduktion var 1 912 miljoner ton 2021 och den svenska stålindustrins andel var nästan 0,2% eller 4,7 miljoner ton. Den svenska stålindustrin är alltså globalt en mindre stålproducent, men de flesta svenska stålföretag är världsledande inom olika produktsegment. Nästan 80% av de svenska stålprodukterna exporteras till mer än 140 länder. Exportvärdet av de svenska stålprodukterna uppgick till cirka 53 miljarder kronor 2020. De svenska stålföretagen med egen hög specialiseringsnivå har lyckats utveckla speciella typer av stål inom utvalda marknadsnischer.

Alleimas och Ovakos ambitioner är att få ut överlägsna produkter på marknaden. Att noggrant kontrollera termisk behandling av stångprodukter av duplexa rostfria stål och kullagerstålsorter både rumsligt och tidsmässigt är nyckelfaktorer för att optimera produkternas egenskaper. Alleima och Ovako har ett behov av ökad kunskap om hur man optimerar värme- och kylcyklerna för stålprodukter för att uppnå förbättrade egenskaper. Den föreslagna metoden för att utveckla stålprodukter kräver ny kylteknik, med stöd av labbtester i en välkontrollerad miljö och stöds av modelleringsverktyg och fältmätningar samt kompetent personal. Ferritico utvecklar ett artificiellt intelligensbaserat simuleringsverktyg för att förutsäga CCT-diagram (Continuous Cooling Transformation) som kommer att förbättra metoden i projektet eftersom det ger mer exakta CCT-dataprognoser jämfört med empiriska och Ferritico kan förbättra sitt verktyg från de producerade resultaten.

Syfte

Projektet syftar till att utveckla verktyg för intelligent beslutsstöd för att utveckla och producera stålprodukter med utmärkta egenskaper via de nyutvecklade kylteknikerna. En kraftfull metod för att uppnå projektets syfte är att kombinera kunskap och verktyg från olika discipliner, dvs. från strömningslära, värmeöverföring, materialvetenskap och artificiell intelligens. Ett sådant integrerat tillvägagångssätt har tidigare inte undersökts.

Övergripande mål

• Utveckla verktyg för beslutsstöd för utveckling och produktion av stål med utmärkta egenskaper baserat på artificiell intelligens, materialvetenskap och avancerad kylning.
• Experimentellt utforska de underliggande värmeöverföringsmekanismerna och det rumsliga och tidsmässiga beteendet hos den föreslagna kyltekniken för värmebehandling av lagerstål och duplexa rostfria stålstångsprodukter.
• Möjliggöra optimering av stållager och stångproduktegenskaper genom att styra fasomvandlingen för överlägsna egenskaper och optimal prestanda för stålprodukterna med hjälp av den nya kyltekniken.
• Göra data och verktyg tillgängliga för reproduktion och förnyelse av vetenskap.
• Sprida resultat och slutsatser till berörda intressenter.