CiSMA Cirkulärt stål för massmarknadsapplikation

Bakgrund

Den europeiska industrin kommer att genomgå stora förändringar under de kommande två decennierna, och utvecklingen av stål måste vara i framkant.

Den europeiska järn- och stålindustrin är engagerad i globala klimatmål och siktar på att minska CO2-utsläppen från produktionen med minst 50 % jämfört med 1990 års nivåer till 2030, och att uppnå koldioxidneutralitet (noll nettoutsläpp) till 2050, samtidigt som man behåller 330 000 direkta jobb och 150 Mt/år av stålproduktion i Europa. Detta åtagande är avgörande för EU, eftersom stål är en av de största CO2-utsläppande industrierna och har en direkt påverkan på två andra stora utsläppare: bilindustrin och byggsektorn.

Råmaterial blir dessutom alltmer en bristvara i Europa. Bevis på detta är en ständigt växande lista över kritiska råmaterial (CRM), inklusive legeringselement som används vid produktion eller legering av vanliga konstruktionsmaterial samt utfärdandet av direktiv som sätter ambitiösa återvinningsmål. Dock är de nuvarande ståltillverkningsprocesserna redan vid de tekniska och termodynamiska gränserna. Därför kräver övergången till koldioxidsnålt grönt stål en grundläggande förändring i hur stål tillverkas.

Lösning

Inledningsvis kommer CiSMA att fokusera på att generera grundläggande kunskap om hur restelement, särskilt koppar, interagerar med stålplåt. Detta kommer att uppnås genom att kombinera avancerade metoder med specialiserade resurser, såsom synkrotron, för att designa olika ståltyper och fastställa säkra gränser för resterande element.

Nästa steg innebär att studera skrot som råmaterial, samt utveckla metoder för att förbättra dess kvalitet och maximera användningen av lågkvalitetsskrot. Detta kommer att göras med hjälp av tekniker som separerar oönskade inneslutningar från huvudflödet av stål.

Slutligen kommer en verktygslåda av möjliggörande teknologier att utvecklas för att introducera återvunnen plåt i industrin. Denna verktygslåda inkluderar: 1) snabba karaktäriseringstester för kvalitetskontroll, 2) online-testmetoder som kan tillämpas direkt på pressgolvet, och 3) utveckling av Machine learning-förstärkta finita elementmodeller och digitala tvillingar, vilket möjliggör anpassning av produktionsprocesserna till råmaterial med hög variabilitet.

Dessa innovationer kommer att demonstreras genom tillämpning av fyra stålkompositioner i två pilotförsök för massmarknadsapplikationer, nämligen inom fordonsindustrin och vitvaror. Dessa försök syftar till att säkerställa att det utvecklade materialet och produktionsmetoden är marknadsmässigt gångbart, visa upp den utvecklade verktygslådan av möjliggörande teknologier och kvantifiera de miljöförbättringar som uppnåtts i jämförelse med nuvarande produkter.

RISE roll i projektet är att utföra materialkarakterisering och att utveckla Machine Learning-förstärkta formbarhetstester för produktionsmiljö.

Gränsöverskridande samarbete

I projektet deltar 12 organisationer från 5 länder: 

• Fundacio Eurecat (projektkoordinator)
• Tata Steel Nederland Technology BV
• Voestalpine Stahl GmbH
• Volvo Cars Corporation
• Electrolux Professional AB,
• RISE Research Institutes of Sweden AB,
• Blekinge Institute of Technology,
• Consorcio para la Construcción, Equipamiento y Explotación del Laboratorio de Luz Sincrotrón
• Aerobase Innovations AB
• Estep Plateforme Technologique Europeenne De L'acier
• Agencia Estatal Consejo Superior De Investigaciones Científicas
• Université de Liège

Förväntat resultat

Projektet har satt 6 konkreta mål att uppnå:

SO#1: Få grundläggande kunskap om effekten av restelement, särskilt koppar (Cu), på högpresterande stål.

SO#2: Definiera enkla och tillförlitliga tester som gör det möjligt för stålproducenter att utvärdera sina produkter när de använder råmaterial med hög variabilitet.

SO#3: Utveckla teknik och en kunskapsbas för att förbättra användbarheten av skrot från konsumentprodukter i ståltillverkning.

SO#4: Utveckla digitala och modelleringsverktyg som underlättar användningen av råmaterial med högre variabilitet i massproduktion.

SO#5: Demonstrera användningen av stål baserat på elektrisk ljusbågsugn (EAF) för att ersätta stål baserat på syrgaskonverter (BOF) i nya tillämpningar.

SO6#: Säkerställa spridning av resultat och engagera berörda intressenter.