What kinetic and thermodynamic characteristics are established in a melt of hydrogen-reduced iron ore pellets? The pellets contain self-fluxing slag components which upon melting form an initial slag. Refining capabilities of this slag, such as dephosphorization power, are investigated in a lab-scale vertical furnace. Understanding the initial slag and the reactions taking place when hydrogen-reduced iron ore pellets melt is important for future optimization of ingoing raw materials as well as industry scale process design. A sample of either crushed hydrogen-reduced iron ore pellets or a powder mixture representative of iron ore pellets in terms of composition was melted in a lab-scale vertical furnace. The sample was lowered into the argon atmosphere furnace which had a temperature of 1600°. The sample was kept inside a magnesia crucible with a molybdenum loosely-fitted lid. The purpose of the lid was to fix the oxygen partial pressure. The reduction degree of the pellets or corresponding powder mixture as well as the total melting times were varied. XRF and OES analysis were employed to find the composition of the slag and metal phases, respectively. SEM analysis was employed to investigate phases present in the slag. Comparison of melted iron ore pellets and corresponding powder mixture show that powder can be employed to represent reduced iron ore pellets accurately. It was found that reduction degree strongly impacts both phosphorus and vanadium distributions as well as the types of phases formed in the slag fraction. During melting, almost all of the Vanadium and most of the Phosphorus content goes to the slag fraction. At lower reduction degrees, dephosphorization is greater; however, the Phosphorus content in the steel is still quite high at 130 ppm or higher. Modification to the amount and/or composition of the self-fluxing slag is suggested to reach lower levels of phosphorus in the steel. / Vilka kinetiska och termodynamiska egenskaper skapas i en smälta av vätgasreducerade järnmalmspellets? Pellets innehåller självflussande slaggkomponenter som vid smältning bildar en initial slagg. Slaggens raffineringsförmåga, till exempel fosforreningsförmåga, undersöks i laboratorieskala. För framtida optimering av ingående råvaror såväl som industriellskalig processdesign är det viktigt att förstå den initiala slaggen samt de reaktioner som äger rum vid nedsmältning av vätgasreducerade järnmalmspellets. Ett prov av antingen krossade vätgasreducerade järnmalmspellets eller en pulverblandning som är representativ för järnmalmspellets med avseende på sammansättning smältes ned i en laboratorieskalig vertikal ugn. Ugnen hade en argonatmosfär och temperatur på 1600°C då provet sänktes ner i ugnen för smältning. En magnesiumoxiddegel med ett löst inpassat molybdenlock användes som behållare för provet under nedsmältningen. Syftet med locket var att kontrollera syrgaspartialtrycket. Reduktionsgraden av pellets eller motsvarande pulverblandning såväl som de totala smältningstiderna varierades. XRF och OES mätverktyg användes för att undersöka sammansättning av slagg- och metallfraktionerna. SEM analys användes för att identifiera närvarande faser i slaggfraktionen. Jämförelse av nedsmälta vätgasreducerade järnmalmspellets med motsvarande pulverblandning visar att de två är representativa av varandra till stor grad. Resultaten visar på att reduktionsgraden påverkar starkt både fosfor- och vanadinfördelningarna samt faserna som bildas i slaggfraktionen. Vid smältning går nästan all mängd vanadin och majoriteten av fosfor till slaggfraktionen. Vid lägre reduktionsgrader är fosforreningen bättre. Fosforhalten i stålet är relativt hög och har ett värde på 130 ppm eller högre för samtliga prover. Ändring av mängden och/eller sammansättning av den självflussande slaggen rekommenderas för att nå lägre nivåer av fosfor i stålet.

Surface treatment processes of stainless steel, such as pickling, produces acidic waste water consisting of Na⁺, Cl⁻, F⁻, NO⁻3, SO42-, PO43-, Fe3+, Cr6+ and Ni2+. At Sandvik ABs steel works in Sandviken, this waste water is treated and neutralized using slaked lime before being released into the lake Storsjön. The aim of this report was to make a literary review of previous work in using slag as a neutralizing agent for acidic waste water. Furthermore, to see if it’s possible to replace some or all of the slaked lime in the neutralization process with slag and to study what slag that might be suitable to use. Since the waste water contains HF acid, the focus of this report was on different materials used for fluoride adsorptions. The literary study showed that the fluoride adsorption process with BOF slag, quick lime and magnesium oxide as adsorbents were endothermic. Therefore, it benefitted from an increased temperature. Furthermore, the literature study showed that many materials follow a pseudo-second-order kinetic model as well as a Langmuir or Freundlich isotherm for a fluoride adsorption. A previous experiment showed that a mixture of BF slag and slaked lime had the best HF acid neutralization among the tested materials. A fluoride adsorption experiment was made at different temperatures (25 – 55 °C) by using a slag from an aluminium reduced steel melt and a slag from a silicon reduced steel melt from the AOD converter in Sandviken. The silicon reduced steel melt slag showed an increase of fluorides in the solution, due to the presence of calcium fluoride in the slag. This was observed for all temperatures. The aluminium reduced steel melt slag also increased the fluoride content in the solution at 25 and 30 °C. At higher temperatures the fluoride content in the solution decreased with 93.6 to 94.9 %. Na⁺, Cl⁻, F⁻, NO⁻3, SO42-, PO43-, Fe3+, Cr6+, and Ni2+

Betong är världens mest använda byggnadsmaterial och en stor utsläppskälla av koldioxid. Det är framför allt produktion av cementet i betongen som bidrar till koldioxidutsläppen. Globalt sett är produktionen av cement den tredje största orsaken till koldioxidutsläpp, 8 % av världens utsläpp. Därför ligger det stort intresse i att minska mängden cement i betongen för att nå lägre klimatpåverkan. Ett sätt att göra detta på är att delvis byta ut cementet mot andra tillsatsmaterial med cementliknande egenskaper, till exempel slagg. Det största problemet med detta är att betongens härdningstid förlängs. Detta arbete genomförs tillsammans med RISE för att hjälpa Hedareds Sand och Betong att ställa om till klimatförbättrad betong i sina prefabelement. För att göra detta måste härdningstiden i den klimatförbättrade betongen sänkas. Denna studie ska därför undersöka om accelererande tillsatsmedel kan korta härdningstiden i slaggbetong. För att undersöka detta användes två experimentella metoder: isotermisk kalorimetri och gjutning med tryckprovning. Resultatet från den isotermiska kalorimetrin visade att acceleratorn Master X-Seed 140 gav kortast induktionsperiod och klart högre värmeflöde än referensprovet. Resultatet från gjutningen visade att den prövade betongen nådde en tryckhållfasthet på 29,73 MPa efter 24 timmar. Vilket är 62,5 % högre än referensprovet utan accelerator och tydligt över kravet på 16 MPa efter 24 timmar. Slutsatsen som gick att dra efter detta arbete var att acceleratorn visade mycket god effekt på tryckhållfastheten och ger utökade möjligheter att använda klimatförbättrad betong inom prefabindustrin. / Concrete is the world's most widely used building material and a significant source of carbon dioxide emissions. It is primarily the production of cement in concrete that contributes to these emissions. Globally, cement production is the third-largest contributor to carbon dioxide emissions, accounting for 8 % of the world's emissions. Therefore, there is considerable interest in reducing the amount of cement in concrete to achieve lower climate impact. One way to do this is by partially replacing cement with other supplementary materials with cement-like properties, such as slag. The main challenge with this approach is that it extends the curing time of the concrete. This work is conducted in collaboration with RISE to assist Hedareds Sand and Betong in transitioning to climate-enhanced concrete in their precast elements. To achieve this, the curing time in the climate-enhanced concrete must be reduced. This study aims to investigate whether accelerating admixtures can shorten the curing time in slag concrete. Two experimental methods were used to investigate this: isothermal calorimetry and casting with pressure testing. The results from isothermal calorimetry showed that the accelerator Master X-Seed 140 had the shortest induction period and significantly higher heat flow than the reference sample. The results from casting showed that the tested concrete reached a compressive strength of 29,73 MPa after 24 hours, which is 62,5 % higher than the reference sample without accelerator and clearly exceeds the requirement of 16 MPa after 24 hours. The conclusion drawn from this work was that the accelerator demonstrated a very good effect on compressive strength and provides expanded opportunities for using climate-enhanced concrete in the precast industry.

Vid SSAB Europé i Luleå produceras höghållfaststål. För att uppnå sådan kvalité måste renligheten i stålet vara god i hela processen. Risken att få förhöjda värden av exempelvis vanadin efter LD-processen vid deoxidationssteget, då medföljande vanadininhållande slagg som återreduceras till stålet är hög. Det finns olika system som jobbar för att förhindra medföljande slagg vid tappning av LD-konvertern. På SSAB i Luleå används IR-kamera för att identifiera slagg vid tappning och en mekanisk slaggstoppare som blockerar tapphålet samt tvingar flödet tillbaka in i konvertern med hjälp av kvävgas. Ett annat möjligt system att använda skulle kunna vara slaggens viskositet, då en högviskös slagg skulle fungera som en vortexinhibitor och därigenom reducera mängden medföljande slagg. Målet med examensarbetet har varit att undersöka sena tillsatsers påverkan av medföljande slagg, där de sena tillsatserna syftar till att öka viskositeten på slaggen genom att skapa fasta partiklar. I daglig drift görs ingen uppskattning av mängden medföljande slagg eller hur sena slaggtillsatser påverkar detta. Genom slaggprovtagning samt stålprover innan och efter tappning av LD-konvertern kan en massbalans göras av mängden medföljande slagg. Beräkningsämnena som passade bäst i denna studie var kisel och vanadin, två ämnen som oftast återfinns endast i slaggen. Utifrån resultatet av proverna visade sena tillsatser inte ha någon påverkan av mängden medföljande slagg. Ingen påvisad skillnad av viskositetsberäkningarna kunde kopplas till de sena tillsatserna, där beräkningarna gjordes i FactSage. Studien visade att sena tillsatser inte har den önskade effekten på medföljande slagg som man tidigare trott och skulle kunna tas bort helt. Detta för att reducera kostnaderna för tillsatser och deponi. Slaggen fick flytegenskaper redan vid 72% andel fasta partiklar och en temperatur på 1379°C. Vid LD-processen har slaggen 8% andel fasta partiklar och temperatur på 1739°C. Detta påvisar att det blir praktiskt omöjligt att styva upp slaggen i LD-processen med hjälp av sena tillsatser. / SSAB Europé in Luleå produce high-strength steel. To reach this quality the purity must be good in the whole process. There is a risk to get a high value of for example vanadium in the steel after the LD-process at the deoxidations step. The carried-over slag from the LD-process has a high content of vanadium that may reduce back to the steel from the deoxidation agent.  Several process systems work to reduce the amount of carried-over slag at LD-converter. At SSAB in Luleå this system is an IR-camera that is used for detecting carried-over slag at the tapping of the converter and a mechanical slagblocker that block the tapping jet and blow back the slag using nitrogen.  Another possible system could be to use the slag viscosity. High viscous slag will work like a vortex inhibitor and reduce the amount of carried-over slag. The goal of this master thesis is to study late additives impact of the amount of carried-over slag, there the purpose of the late additives is to increase the viscosity of the slag through solve in solid particles.  In the daily operations SSAB doesn´t do an estimate of the amount of carried-over slag or how the late additives affect carried-over slag. By conducting slag and steel sampling before and after tapping the LD-converter a mass balance can be used to calculate the amount of carried-over slag. The base of the mass calculation that fit beast in this study was silicon and vanadium. Two substances that often occurs in the slag. From the results of the samples, the late additive didn´t do any impact on the amount of carried-over slag. No impact of the viscosity calculation could connect to the amount of carried-over slag. The calculation has been done in FactSage. The study shows that late additive don´t have any impact on the amount of carried-over slag and that is why it should be avoided. This could decrease the cost of additive and landfill. The slag gets flow properties as early as 72% share solid particles and temperature at 1379°C and in the LD-process the slag had 8% share solid particles and temperature at 1739°C. This shows that it´s practically impossible to stiff up the slag in the LD-process with help of late additive.

As more data is being gathered in industrial production facilities, the interest in applying machine learning models to the data is growing. This includes the iron ore mining industry, and in particular the build-up of slag in grate-kiln furnaces. Slag is a byproduct in the pelletizing process within these furnaces, that can cause production stops, quality issues, and unplanned maintenance. Previous studies on slag build-up have been done mainly by chemists and process engineers. Whilst previous research has hypothesized contributing factors to slag build-up, the studies have mostly been conducted in simulation environments and thus have not used real sensor data utilizing machine learning models. Luossavaara-Kiirunavaara Aktiebolag (LKAB) has provided data from one of their grate-kiln furnaces, a time-series data of sensor readings, that compressed before storage.  A Scala package was built to ingest and interpolate the LKAB data and make it ready for machine learning experiments. The estimation of slag within the kiln was found too arbitrary to make accurate predictions. Therefore, three quality metrics, tightly connected to the build-up of slag, were selected as target variables instead. Independent and identically distributed (IID) units of data were created by isolating fuel usage, product type produced and production rate. Further, another IID criterion was created, adjusting the time for each feature in order to be able to compare feature values for a single pellet in production. Specifically, the time it takes for a pellet to go from the feature sensor to the quality test was added to the original timestamp. This resulted in a table where each row represents multiple features and quality measures for the same small batch of pellets. An IID unit of interest was then used to find the most contributing features by using principal component analysis (PCA) and lasso regression. It was found that using the two mentioned methods, the number of features could be reduced to a smaller set of important features. Further, using decision tree regression with the subset of features, selected from the most important features, it was found that decision tree regression had a similar performance with the subset of features as the lasso regression. Decision tree and lasso regression were chosen for interpretability, which was important in order to be able to discuss the contributing factors with LKAB process engineers. / Idag genereras allt mer data från industriella produktionsanläggningar och intresset att applicera maskininlärningsmodeller på denna data växer. Detta inkluderar även industrin för utvining av järnmalm, i synnerhet uppbyggnaden av slagg i grate-kiln ugnar. Slagg är en biprodukt från pelletsproduktionen som kan orsaka produktionsstopp, kvalitetsbrister och oplanerat underhåll av ugnarna. Tidigare forskning kring slagguppbyggnad har i huvudsak gjorts av kemister och processingenjörer och ett antal bidragande faktorer till slagguppbyggnad ha antagits. Däremot har dessa studier främst utförts i simulerad experimentmiljö och därför inte applicerat maskininlärningsmodeler på sensordata från produktion. Luossavaara-Kiirunavaara Aktiebolag (LKAB) har till denna studie framställt och försett data från en av deras grate-kiln ugnar, specifikt tidsseriedata från sensorer som har komprimerats innan lagring. Ett Scala-paket byggdes för att ladda in och interpolera LKAB:s data, för att sedan göra den redo och applicerbar för experiment med maskininlärningsmodeller. Direkta mätningar för slagguppbyggnad och slaggnivå upptäcktes vara för slumpartade och bristfälliga för prediktion, därför användas istället tre kvalitetsmätningar, med tydligt samband till påföljderna från slagguppbyggnad, som målvariabler. Independent and identically distributed (IID) enheter skapades för all data genom att isolera bränsleanvändning, produkttyp och produktionstakt. Vidare, skapades ytterligare ett kriterie för IID:er, en tidsjustering av varje variabel för att göra det möjligt att kunna jämföra variabler inbördes för en enskild pellet i produktion. Specifikt, användes tiden det tar för en pellet från att den mäts av en enskild sensor till att kvalitetstestet tas. Tidsskillnaden adderas sedan till sensormätningens tidsstämpel. Detta resulterade i en tabell där varje rad representerade samma lilla mängd av pellets. En IID enhet av intresse analyserades sedan för att undersöka vilka variabler som har störst varians och påverkan genom en principal komponentsanalys (PCA) och lassoregression. Genom att använda dessa metoder konstaterades det att antalet variabler kunde reduceras till ett mindre antal variabler och ett nytt, mindre, dataset av de viktigaste variablerna skapades. Vidare, genom regression av beslutsträd med de viktigaste variablerna, konstaterades att beslutträdsregression och lassoregression hade liknande prestanda när data med de viktigaste variablerna användes. Beslutträdsregression och lassoregression användes för att experimentens resultat skulle ha en hög förklaringsgrad, vilket är viktigt för att kunna diskutera variabler med högst påverkan på slagguppbyggnaden och ge resultat som är tolkbara och användbara för LKAB:s processingenjörer.

The author has categorized and analysed slag deposits in different contexts. The categories are as such: slag on arable land, slag and mounds, slag at graves, slag as grave, slag at settlements and slag at the outskirts. Ironmaking sites and slag heaps appear in contexts that suggest they may have been perceived as symbolically significant for the farm's inhabitants and was included in common ritual practices. There is reason to believe that ironmaking sites and slag heaps have interacted with people and given rise to ideological thoughts, this includes the Odal mentality. Also, the construction of burial fields near ironmaking sites and vice versa, could demonstrate a connection with the past. Iconographic motifs and Norse texts reflect symbolic aspects of iron handling, especially craft and blacksmithing are portrayed as activities associated with ideologically important stories. Ironmaking sites are also found to be connected to symbolically important places such as Torsåker, Vi, etc.

<p>Rapporten beskriver en undersökning rörande två olika typer av inre fel, centrumfel och ytnära fel, på valsar. Examensarbete för högskoleingenjörsexamen i maskinteknik (22.5p) vid Instutitionen för ingenjörsvetenskap, fysik och matematik, Karlstad Universitet. Utfört på uppdrag av Scana Steel Björneborg AB.</p><p>Scana Björneborg är en av Europas ledande producenter av tunga friformsmidda detaljer och har eget stålverk, egen smedja, värmebehandlingsanläggning och maskinpark. På Scana Björneborg gjuts göt av järnskrot, varpå de smids, värmebehandlas och maskinbearbetas till valsar. Efter maskinbearbetning kontrolleras valsarna med ultraljud för att hitta eventuella inre fel. Specifikationerna från kund för hur stora indikationer får vara är strama och stora kostnader uppstår i samband med reklamationer, kassationer, omarbeten och förseningar. Felen har blivit alltmer frekventa och Scana Björneborg har satt samman två projektgrupper för att få försöka få bukt på dem. Examensarbetet skall understödja båda dessa grupper och genom undersökningen skapa underlag för vidare beslut. Undersökningen delades in i tre olika moment:</p><p>* Statistik och information som kunde användas för att hitta eventuella samband och orsaker till de olika feltyperna samlades i en databas.</p><p>* Den samlade statistiken och informationen organiserades, förenklades och analyserades sedan med hjälp av programmet SIMCA, ett program gjort för multivariata analyser av stora datamängder. Eventuella samband granskades och analyserades därefter manuellt för att väga och gallra resultatet .</p><p>* Sex ytnära fel i tre olika detaljer öppnades upp för kartläggning av vilken typ av defekter det rörde sig om, och en metallografisk undersökning i ljus- och svepelektronmikroskop och analys av defekternas sammansättning gjordes.</p><p>SIMCA-analys av insamlad statistik med avseende på centrumfel och vidare granskning och analys av dess resultat antyder att hög smidesvikt, hög Vanadinhalt, stukning, hög nedsmidningsgrad och smidestid per ton i den följden är viktiga faktorer vid uppkomsten av centrumfel, och att en viss samverkan finns mellan dem.</p><p>SIMCA-analys av insamlad statistik med avseende på ytnära fel och vidare granskning och analys av dess resultat antyder att ett samband mellan valda parametrar och uppkomsten av ytnära fel inte går att hitta. Metoden bedöms olämplig för vidare undersökning av ytnära fel.</p><p>Den metallografiska undersökningen av öppnade ytnära defekter visade att samtliga sex defekter liknade varandra till utseende och sammansättning. Vanligaste beståndsdelarna i dessa inneslutningar var Aluminium tillsammans med förhöjda halter av Kol och Syre. Dessa ämnen är alla naturliga i stålet och därför bedöms inte de ytnära felen vara utifrån kommande.</p> / <p>The report describes an investigation concerning two types of internal defects, axis-centered defects and near-surface defects, in rolls. Thesis for bachelor’s degree in mechanical engineering (22.5p), at the institution for engineering, physics and mathematics, Karlstad University. Ordered by Scana Steel Björneborg AB.</p><p>Scana Steel Björneborg AB is one of Europe’s leading producers of heavy free-form forgings and has its own steel plant, forge, heating treatment facility and machine park. Scana Steel Björneborg AB casts ingots from iron scrap. The ingots are then forged, heat treated and machined into rolls. After the machining the rolls are tested with ultrasonic testing equipment to look for indications of internal defects. The specifications on how big the indications are allowed to be from the client are rigid and large costs come up because of reclamations, discarding, reworking and delays. The defects have become increasingly more frequent and Scana Steel Björneborg AB has put together two groups to try and get control over the problem. The thesis is meant to support the two groups by investigating the internal defects, and to create a platform to take further decisions from. The investigation was made up of three parts:</p><p>* Statistics and information that could be used to find connections and cause of the internal defects was gathered in a data base.</p><p>* The gathered statistics and information was organized, simplified and analyzed with SIMCA, a computer software made for multivariate analyzing of large amounts of information. The results of the SIMCA-simulation were then checked further manually to weigh and lay down the fairness of the results.</p><p>* Six near-surface defects in three parts were opened up to map the types of defects and a metallographic examination in optical microscope, scanning electron microscope and spectrometer analysis of the defects’ composition was made.</p><p>The SIMCA analysis of gathered statistics concerning axis-centered defects and later manual analysis of the results showed that high forging weight, high Vanadium content, high degree of forging and low forging-time per tonne all relate to the creation of axis-centered defects, and that some interaction is present between them.</p><p>The SIMCA analysis concerning near-surface defects showed that the chosen parameters do not relate with the creation of near-surface defects. The method is deemed unsuitable for further investigations.</p><p>The metallographic examination of the six near-surface defects showed that all six defects resemble each other in appearance and composition. The most common elements in these inclusions are Aluminum and heightened contents of Carbon and Oxygen. These elements are all naturally occurring elements in the steel and because of this the inclusions are not thought to be exogenous.</p>

Rapporten beskriver en undersökning rörande två olika typer av inre fel, centrumfel och ytnära fel, på valsar. Examensarbete för högskoleingenjörsexamen i maskinteknik (22.5p) vid Instutitionen för ingenjörsvetenskap, fysik och matematik, Karlstad Universitet. Utfört på uppdrag av Scana Steel Björneborg AB. Scana Björneborg är en av Europas ledande producenter av tunga friformsmidda detaljer och har eget stålverk, egen smedja, värmebehandlingsanläggning och maskinpark. På Scana Björneborg gjuts göt av järnskrot, varpå de smids, värmebehandlas och maskinbearbetas till valsar. Efter maskinbearbetning kontrolleras valsarna med ultraljud för att hitta eventuella inre fel. Specifikationerna från kund för hur stora indikationer får vara är strama och stora kostnader uppstår i samband med reklamationer, kassationer, omarbeten och förseningar. Felen har blivit alltmer frekventa och Scana Björneborg har satt samman två projektgrupper för att få försöka få bukt på dem. Examensarbetet skall understödja båda dessa grupper och genom undersökningen skapa underlag för vidare beslut. Undersökningen delades in i tre olika moment: * Statistik och information som kunde användas för att hitta eventuella samband och orsaker till de olika feltyperna samlades i en databas. * Den samlade statistiken och informationen organiserades, förenklades och analyserades sedan med hjälp av programmet SIMCA, ett program gjort för multivariata analyser av stora datamängder. Eventuella samband granskades och analyserades därefter manuellt för att väga och gallra resultatet . * Sex ytnära fel i tre olika detaljer öppnades upp för kartläggning av vilken typ av defekter det rörde sig om, och en metallografisk undersökning i ljus- och svepelektronmikroskop och analys av defekternas sammansättning gjordes. SIMCA-analys av insamlad statistik med avseende på centrumfel och vidare granskning och analys av dess resultat antyder att hög smidesvikt, hög Vanadinhalt, stukning, hög nedsmidningsgrad och smidestid per ton i den följden är viktiga faktorer vid uppkomsten av centrumfel, och att en viss samverkan finns mellan dem. SIMCA-analys av insamlad statistik med avseende på ytnära fel och vidare granskning och analys av dess resultat antyder att ett samband mellan valda parametrar och uppkomsten av ytnära fel inte går att hitta. Metoden bedöms olämplig för vidare undersökning av ytnära fel. Den metallografiska undersökningen av öppnade ytnära defekter visade att samtliga sex defekter liknade varandra till utseende och sammansättning. Vanligaste beståndsdelarna i dessa inneslutningar var Aluminium tillsammans med förhöjda halter av Kol och Syre. Dessa ämnen är alla naturliga i stålet och därför bedöms inte de ytnära felen vara utifrån kommande. / The report describes an investigation concerning two types of internal defects, axis-centered defects and near-surface defects, in rolls. Thesis for bachelor’s degree in mechanical engineering (22.5p), at the institution for engineering, physics and mathematics, Karlstad University. Ordered by Scana Steel Björneborg AB. Scana Steel Björneborg AB is one of Europe’s leading producers of heavy free-form forgings and has its own steel plant, forge, heating treatment facility and machine park. Scana Steel Björneborg AB casts ingots from iron scrap. The ingots are then forged, heat treated and machined into rolls. After the machining the rolls are tested with ultrasonic testing equipment to look for indications of internal defects. The specifications on how big the indications are allowed to be from the client are rigid and large costs come up because of reclamations, discarding, reworking and delays. The defects have become increasingly more frequent and Scana Steel Björneborg AB has put together two groups to try and get control over the problem. The thesis is meant to support the two groups by investigating the internal defects, and to create a platform to take further decisions from. The investigation was made up of three parts: * Statistics and information that could be used to find connections and cause of the internal defects was gathered in a data base. * The gathered statistics and information was organized, simplified and analyzed with SIMCA, a computer software made for multivariate analyzing of large amounts of information. The results of the SIMCA-simulation were then checked further manually to weigh and lay down the fairness of the results. * Six near-surface defects in three parts were opened up to map the types of defects and a metallographic examination in optical microscope, scanning electron microscope and spectrometer analysis of the defects’ composition was made. The SIMCA analysis of gathered statistics concerning axis-centered defects and later manual analysis of the results showed that high forging weight, high Vanadium content, high degree of forging and low forging-time per tonne all relate to the creation of axis-centered defects, and that some interaction is present between them. The SIMCA analysis concerning near-surface defects showed that the chosen parameters do not relate with the creation of near-surface defects. The method is deemed unsuitable for further investigations. The metallographic examination of the six near-surface defects showed that all six defects resemble each other in appearance and composition. The most common elements in these inclusions are Aluminum and heightened contents of Carbon and Oxygen. These elements are all naturally occurring elements in the steel and because of this the inclusions are not thought to be exogenous.

Since a large part of the hydropower structures in Sweden was built in the 1950s and 1960s, many of them are slowly but surely exhibiting deterioration. The hydropower companies are facing big challenges and are consequently investing in effective repairing methods since a hydropower structure failure could pose serious consequences and dangers to people, the environment, and the community. Many structures within hydropower are made of concrete and the demands on the new supplementing concrete are high. Concrete with the potential to meet these high demands is the pre-placed aggregate concrete, which has shown promising results regarding its mechanical properties in previous studies. For this reason, this type of concrete is of interest to investigate. The focus has not been on optimizing the pre-placed aggregate concrete for full-scale productions. Instead, the main objectives of this master thesis were to study and analyze the mechanical properties of this type of concrete, such as shrinkage, compressive strength, splitting tensile strength, freeze-thaw resistance and moreover investigate parameters of importance in the mix design to obtain a homogenous and easy flowing grout that successfully could fill the voids between the coarse aggregates. The investigations were carried out by laboratory experiments in the research and laboratory facilities of Vattenfall in Älvkarleby. The mix design of the grout was developed using the methods and requirements stated in the American Society for Testing and Materials, ASTM standards, and The Swedish Institute for Standards, SiS. A total of 15 grout-mixes were made. However, only the last five were used to cast specimens as the air content was insufficient in the first ten. The results indicated that it is necessary to replace the air-entraining admixture with microspheres in order for the pre-placed aggregate concrete to meet the requirements in exposure class XF3 and XC4. The scaling of the pre-placed aggregate concrete was less than 0.1 kg/m2 at 56 cycles, and thus, the freeze-thaw resistance was classed as very good. Moreover, the use of slag considerably reduced the bleeding of the grout and also improved the casting results. However, on the other hand, it increased the shrinkage of the pre-placed aggregate concrete. An efficiency factor of 0.6 proved to be too low since the compressive strength of the specimen with slag was approximately 50 % higher than the ones without. Furthermore, the shrinkage of the pre-placed aggregate concrete was after 63 days found to be lower than that of the conventional concrete. Also, the compressive strength of the pre-placed aggregate concrete without slag proved to be approximately 15 % lower than that of conventional concrete. Additionally, vibration during casting was found to increase the compressive strength of the pre-placed aggregate concrete and also improved the casting results. Low bleeding, combined with a high discharge time of approximately 45 seconds for 1.7 liters of grout, generated the best casting results. The results from the investigations have shown that this type of concrete has great potential. However, actions and further investigations should be made to see whether changing the fine aggregate size to a smaller one improves the ability of the grout to penetrate the voids between the coarse aggregates. Moreover, pump injection of the grout should be tested instead of pouring it over the coarse aggregates to see whether it improves the casting results and the mechanical properties. / Då en stor del av vattenkraftsdammarna i Sverige byggdes på 1950 och 1960-talet börjar många av dessa sakta men säkert brytas ner. Vattenkraftföretagen står inför stora utmaningar och investerar följaktligen i effektiva reparationsmetoder då dammbrott skulle kunna få allvarliga konsekvenser för människor, den omgivande miljön och för samhället. Flertalet konstruktioner inom vattenkraften är gjorda av betong och kraven på den nya kompletterande betongen är höga. En betong med potentialen att möta och uppfylla dessa höga krav är injekteringsbetongen som i tidigare studier uppvisat lovande resultat beträffande dess mekaniska egenskaper. Med anledning av detta är injekteringsbetongen av intresse att undersöka. Fokus har inte varit på att optimera injekteringsbetongen i syfte att genomföra fullskaliga försök. Istället har huvudsyftet med detta examensarbete varit att studera och analysera injekteringsbetongens mekaniska egenskaper såsom krympning, tryckhållfasthet, spräckhållfasthet, frostbeständighet samt undersöka viktiga parametrar i skapandet av ett homogent och lättflytande cementbruk som med god framgång kunde fylla ut hålrummen mellan grova ballasten. Undersökningarna utfördes genom laboratorieförsök på Vattenfalls betonglaboratorium i Älvkarleby. Vidare har skapandet och utvecklandet av bruket utförts i enlighet med metoder och krav angivna i American Society for Testing and Materials, ASTM standards, samt i Svenska institutet för Standarder, SiS. Totalt gjordes 15 bruksblandningar, dock användes enbart de sista fem till gjutning av provkroppar då lufthalten visade sig vara för låg i dem första tio. Resultaten indikerade på att det är nödvändigt att ersätta luftporbildare med mikrosfärer för att erhålla en lufthalt som uppfyller kraven för betong i exponeringsklass XF3 samt XC4. Injekteringbetongens avflagning efter 56 dygn var mindre än 0.1 kg/m2 och frostbeständigheten kunde därmed klassas som mycket god. Användningen av slagg minskade cementbrukets vattenseparation avsevärt och bidrog även till förbättrade gjutresultat. Dock bidrog det å andra sidan till en ökad krympning hos injekteringsbetongen. En effektivitetsfaktor på 0.6 visade sig vara för låg då injekteringsbetongen med slagg hade en cirka 50 % högre tryckhållfasthet än dem utan. Dessutom visade sig injekteringsbetongens krympning vara mindre än den konventionella betongens efter 63 dagar. Tryckhållfastheten hos injekteringsbetongen utan slagg uppvisade även en cirka 15 % lägre tryckhållfasthet än den konventionella betongens. Vibrering under gjutning visade sig höja tryckhållfastheten hos injekteringsbetongen samt förbättra gjutresultaten. En låg vattenseparation i kombination med en flödestid på cirka 45 sekunder för 1.7 liter bruk visade sig ge bästa gjutresultaten. Resultaten från laboratorieförsöken har visat på att injekteringsbetongen besitter stor potential. Dock bör ytterligare undersökningar genomföras för att bedöma huruvida en mindre ballastfraktion för sanden påverkar brukets förmåga att penetrera den grova ballasten. Vidare bör bruket pumpas in istället för att hällas över den grova ballasten, detta för att se huruvida gjutresultaten samt de mekaniska egenskaperna hos injekteringsbetongen skulle förbättras.

Bygg- och infrastruktursektorn präglas av betongkonstruktioner av diverse utformning där koldioxidutsläpp är ett känt problem hos betongindustrin. Bindemedlet cement utgör den största delen av koldioxidutsläppen, därav forskas det på alternativa material till cement där ett av de materialen är slagg. Att använda betong med höga ersättningsandelar av slagg är något som är möjligt under förutsättningar att forskning bedrivs, för att kunna säkerställa god funktion enligt standarder. Examensarbetet ämnar undersöka temperaturens inverkan vid härdningsprocessen. Examensarbetet möjliggjordes med hjälp av en litteraturstudie, dialog med Oskar Linderoth på Swerock samt via gjutning av betongkuber med vattenhärdning i laborationsmiljö. Hållfasthet testades med hydraulikpress på Örebro Universitet. De betongsammansättningar som gjöts hade 40% respektive 60% slagginblandning. Betongkuberna härdades i vattenbad i 20°C i inomhusklimat samt i 40°C i ett värmeskåp. Slutligen tryckprovades respektive betongsammansättning efter 3, 7 och 28 dygn. Totalt omfattade härdning och provtryckning 12 kuber.  Resultaten visar att en högre härdningstemperatur medför en högre tryckhållfasthet mellan 3 och 28 dygn både vid 40% respektive 60% slagginblandning. I betongen med 40% slagginblandning ger den högre härdningstemperaturen initialt en högre hållfasthet, men den betongen med lägre härdningstemperatur sammanfaller med den högre efter 28 dygn. Den betongen med 60% slagginblandning har en mer parallell hållfasthetsutveckling mellan den lägre respektive högre härdningstemperaturen efter 3 och 28 dygn. Den högre härdningstemperaturen medför som tidigare en högre hållfasthet än den lägre härdningstemperaturen. Slutligen tyder resultaten på att en högre slagginblandning generellt medför en något lägre initial hållfasthet tidigt i härdningsprocessen, men att den kring 28 dygn har liknande eller högre hållfasthet än den betongen med mindre slagg. Slutsatsen är att Swerocks produkter visar tendenser till att varierande härdningstemperatur har en påverkan på betong med varierande andelar slagg. Det skulle dock behövas mer gjutningar för att få ett säkrare resultat och bredare spridning för att säkerställa att liknande resultat uppnås med fler kuber. / The construction and infrastructure sector consists of a lot of concrete structures where carbon dioxide emissions are a known problem in the concrete industry. The binder cement makes up the largest part of the carbon dioxide emissions, hence research is being done on alternative materials to cement and one of those materials is slag. Using concrete with high replacement proportions of slag is something that is possible under conditions that research is conducted, to ensure good function according to requirements. The thesis intends to investigate the effect of temperature in the curing process. The degree project was made possible with the help of a literature study, dialogue with Oskar Linderoth at Swerock and via casting of concrete cubes with water curing in a laboratory environment. Strength development was tested at Örebro University with a hydraulic press. The concrete compositions that were cast had 40% and 60% slag mixture, respectively. The concrete cubes were hardened in a water bath at 20°C in an indoor climate and at 40°C in a heating cabinet. Finally, the respective concrete composition was tested for strenght after 3, 7 and 28 days. In total, curing and casting comprised 12 cubes.  The results show that a higher curing temperature results in a higher compressive strength between 3 and 28 days both at 40% and 60% slag mixture, respectively. In the concrete with 40% slag mixture, the higher curing temperature initially gives a higher strength, but the concrete with a lower curing temperature coincides with the higher one after 28 days. The concrete with 60% slag mixture has a more parallel strength development between the lower and higher curing temperature, respectively, after 3 and 28 days. As before, the higher curing temperature results in a higher strength than the lower curing temperature. Finally, the results indicate that a higher slag mixture generally results in a slightly lower initial strength early in the hardening process, but that it is around 28 days higher than the concrete with less slag with the help of a higher curing temperature. The conclusion is that Swerock's products show tendencies that varying curing temperature influences concrete with varying proportions of slag. However, more castings would be needed to obtain a safer result and a wider spread to ensure that similar results are achieved with more cubes.