Surahammars Bruks AB produces non-oriented electrical steel used in several types of motors and generators. Because of recent years exponentially growing market for electrical vehicles, non-oriented electrical steel used in electrical vehicle motors is becoming an increasingly important product. Magnetic properties of the steel are very important for the efficiency of the vehicle. After cold rolling, the steel coil is annealed, which is the final manufacturing step. After final annealing, the steel is cooled gently to avoid detrimental effects on the final product. Still, it is believed that residual stresses are created in the steel during cooling, which gives worse magnetic properties in the finished material. The purpose of this thesis is to investigate the detrimental effects from the non-optimized cooling of the coil and their effect on power losses. The second part of the work will focus on optimizing the cooling. Production trials were performed to test different cooling strategies. Magnetic measurements were performed and evaluated. Single strips were measured in the rolling direction (RD) and compared with Epstein measurements. Results showed possible improvement in power losses by using gentler cooling. Results also showed increased losses and changed loss pattern as an effect of cutting the material into single strips. Cutting the material into strips changed losses differently for RD losses compared to losses in the transverse direction (TD). These results showed the importance of understanding and improving power losses in both RD and TD. / Surahammars Bruks AB tillverkar icke-orienterat elektriskt stål som används i flera olika typer av motorer och generatorer. På grund av den senaste tidens exponentiella tillväxt av marknaden för elfordon, blir icke-orienterat elektriskt stål som används i elfordonsmotorer en allt viktigare produkt. Stålets magnetiska egenskaper är mycket viktiga för fordonets effektivitet. Efter kallvalsning glödgas stålet, vilket är det sista tillverkningssteget. Efter slutglödgning kyls stålet försiktigt för att undvika skadliga effekter på slutprodukten. Ändå tror man att restspänningar skapas i stålet vid kylning, vilket ger sämre magnetiska egenskaper i det färdiga materialet. Syftet med denna avhandling är att undersöka de skadliga effekterna från den icke-optimerade kylningen av bandet och dess inverkan på effektförluster. Den andra delen av arbetet kommer att fokusera på att optimera kylningen. Produktionsförsök utfördes för att testa olika kylningsstrategier. Magnetiska mätningar utfördes och utvärderades. Skurna remsor (single strips) mättes i valsriktningen och jämfördes med Epstein-mätningar. Resultaten visade möjlig förbättring av effektförluster genom att använda skonsammare kylning. Resultaten visade också ökade förluster och förändrat förlustmönster som en effekt av att materialet klipps i remsor. Att klippa materialet i remsor förändrade förlusterna annorlunda för de som klipptes i valsriktningen jämfört med de som klipptes tvärs valsriktningen. Dessa resultat visade på vikten av att förstå och förbättra effektförlusterna både i valsriktningen och tvärs valsriktningen.

Press fitting is a commonly used method in the assembly of shafts and gearwheels in gearboxes andare using the friction created between them to hold them together. To increase productivity Scania CVAB in Södertälje, Sweden, are going to replace the current hard machining method for layshafts. Whiletesting the new methods in rig it occurred that the gearwheel slipped in tangential direction towardsthe layshaft at a lower torque then with the current method even through all requirements on thelayshafts surface was meet. The purpose and aim with this study is to investigate differences betweenthe methods and to find new requirements for the layshaft. The torque of slip, (Ms) established in atorque test rig and analysis of surface roughness, hardness and microstructure conducted of both thelayshafts and gearwheels. The characteristics of the layshaft surface was also analysed and comparedbetween the different hard machining methods. The study concludes that no correlation between thesurface parameters and the Ms occurred and no major differences in the material between themethods. The study also concluded that the Ms between the layshaft and gearwheel is lower if thelayshaft surface is harder and smoother than the gearwheel surface.

Recycling of flotation effluents through the ore processing plant is one of the ways of reducing both plant-operating costs and industrial impact onto the local ecosystem. Such waters named acid mine drainage (AMD), if discharged from sulphide flotation are gypsum (CaSO4.H2O) saturated and have a high salinity (on the order of 1000 ppm). As minor species, they commonly contain reduced sulphur compounds (RSC) (sulfoxyanions with sulphur in the oxidation state below (VI) such as SO32-, S2O32-, S2O52-, and S4O62-), cations of ferrous and non-ferrous metals, frothing molecules, residual chemical reagents and products of their degradation. Tailing ponds also host communities of chemolithotrophic and heterotrophic microorganisms which play an important role in dictating their aqueous and solid phase chemical speciation. Consequently, the key step towards developing scientific approaches of recycling of the tailing waters is elucidation of how, in what extent, and why the tailing water components, taken singly or jointly influence flotation of sulphides. In this work, the influence of main process water components of calcium and sulphate on chalcopyrite, galena, sphalerite and pyrite flotation has been investigated through Hallimond flotation, zeta-potential and diffuse reflectance FTIR spectroscopy measurements using pure mineral samples as well as bench scale flotation tests using complex sulphide ore. The significance of process water species in flotation has been assessed using deionised water, process water and simulated water containing calcium and sulphate ions in experiments. In addition, the effect of temperature in bench scale flotation tests has also been examined. Hallimond flotation indicated depression of chalcopyrite, galena and sphalerite and activation of pyrite in the presence of calcium and sulphate ions with potassium amyl xanthate as collector. Calcium ions have significant influence on zeta-potential characteristics and xanthate adsorption behaviour of chalcopyrite, galena, sphalerite and pyrite compared to sulphate ions. FTIR studies revealed the presence of surface oxidised sulfoxy species and surface iron and calcium carbonates on chalcopyrite in the presence of process water and water containing calcium ions, surface oxidised sulfoxy and carbonate species on galena in the presence of deionised water, process water and water containing calcium and sulphate ions, hydrated surface oxidised species and surface iron and calcium carbonates on pyrite in the presence of process water and water containing calcium ions all at pH 10.5 in which the surface species influenced xanthate adsorption. The presence of surface oxidised sulfoxy and carbonate species on sphalerite were also revealed at pH 11.5 in the presence of deionised water, process water and water containing calcium and sulphate ions in which surface species does not influence xanthate adsorption. Bench scale flotation using two different complex sulphide ores showed that chalcopyrite recovery is better in process water than tap water and general depression of chalcopyrite at temperatures lower than 22oC in either tap water or process water, activation of chalcopyrite at all temperatures in process water and depression of chalcopyrite when tap water containing calcium and sulphate ions was used at 22oC. It also showed that galena recovery is better in tap water than process water and depression of galena at temperatures lower than 22oC in either tap water or process water. It also showed that sphalerite recovery is better in process water than in tap water better recovery of sphalerite at temperatures lower than 22oC in either tap water or process water.

There exists a lack of information and an exact understanding of the gas atomisation process resulting in the use of trial and error methods in the industry. The lack of information is the result of the difficulties in observing the actual process as it occurs, something that the use of computational fluid dynamics may be able to substitute. This thesis investigates the possible use of computational fluid dynamics simulations applicability in understanding and improving the process. The focus is on how the characteristics of the gas flow change when the pressure is changed between 4.5 to 12 bar. The geometry of the gas atomiser used in this thesis was based on Gränges ABs’production unit. The results show that a large vortex was created on the left side of the wall for all pressures.The findings in this thesis can be compared with Gränges ABs gas atomiser or gas atomisers with similar geometry. If correlations are found between the simulation and spray runs then the improvements stated in this thesis can be applied in order to lower the presence of satellites, improving circularity in produced metal powders. / Det existerar en bristande information och exakt förståelse kring gasatomiseringsprocessen vilket resulterar i att industrin utvecklar processen genom försök och misstag. Anledningen till bristen av information är på grund av svårigheterna i att observera processen såsom den pågår, någonting som ’computational fluid dynamics’ kan hjälpa och åtgärda. Denna rapport utforskar möjligheten att använda computational fluid dynamics simuleringar för att få en bättre förståelse och därifrån föreslå förbättringar inom gasatomiseringen. Fokuset är på hur gasflödet ändras såsom man går mellan 4.5- och 12 bar. Geometrin av gas atomiseraren som används i simuleringarna var baserade på Gränges ABs’ produktionsenhet. Simuleringarna visar att en stor virvel skapas på den vänstra väggen i kammaren för alla testade gastryck. Resultaten i rapporten kan jämföras med Gränges AB:s gasatomiserare eller en gasatomiserare med liknande geometri. Om korrelationer hittas mellan simuleringen och körningen av gasatomiseraren så kan förbättringsförslagen som nämns i rapporten appliceras för att minimera närvaron av satelliter och förbättra cirkularitet i det producerade pulvret.

Humanity is facing one of the biggest challenges ever presented in fighting climate change. To counter global warming, industries and scientists across the world are shifting manufacturing towards fossil independence in order to decrease emissions. The steel industry in Sweden is responsible for 10% of the country’s CO2 emissions almost solely due to the use of coke as an iron ore reductant. By implementation of more scrap based steel production emissions have decreased. However, due to an increasing need for steel, ore based steel production cannot be excluded from future steel industries. Direct reduction of iron ore using hydrogen is an alternative process, to fossil based reduction, that is utilised in the Hydrogen Breakthrough Ironmaking Technology initiative (HYBRIT). When the porous iron ore pellet used in the hydrogen reduction process is transported and stored, water may be absorbed in the pores. From thermodynamic calculations it is evident that water evaporation is an endothermic reaction. How and if the water evaporation has an effect on the reduction of the pellets inside an shaft furnace is not widely studied and therefore, this bachelor's thesis examines the kinetics of water evaporation from a single pellet and presents temperature profiles from the pellet centre and surface. This study include the evaporation of water from a single pellet with different water contents. The goal is to contribute to the development and optimization of a full-scale hydrogen based reduction process. The pellet was prepared with a drilled hole for thermocouple fitment, submerged in water, weighed and placed in an oven until a target temperature was reached. Afterwards, the pellet was weighed once more to confirm evaporation of the entire water content. The results showed that the water content affects the heating rate of the pellet. Increasing heating times was seen with increased water contents. Full evaporation of the water was achieved after less than three and a half minutes and it was shown that all water had evaporated once the pellet reached a temperature above 100℃. After all water had evaporated, only the pellet was heated. Furthermore, the conditions for evaporation are more favourable in a full-scale shaft furnace than in the oven used during the experiments. This combined with the time for evaporation led to the conclusion that the water evaporation most likely has an insignificant effect on the large-scale reduction process. / Mänskligheten står inför en av de svåraste utmaningarna någonsin i kampen mot klimatförändringarna. För att motverka den globala uppvärmningen ställer industrier och forskare över hela världen om sin produktion mot fossiloberoende alternativ för att minska utsläppen. Stålindustrin i Sverige står för 10% av landets CO2-utsläpp, nästan enbart på grund av koksanvändning för att reducera järnmalm. Genom implementering av skrotbaserad stålproduktion har utsläppen minskat, men på grund av ökande efterfrågan på stål kan malmbaserad produktion inte uteslutas från framtida stålindustrier. Direkt reduktion av järnmalm med vätgas är en alternativ process till fossilbaserad reduktion, som används i initiativet Hydrogen Breakthrough Ironmaking Technology (HYBRIT). När den porösa järnmalmspellets som används för vätgasreduktion transporteras och lagras kan vatten absorberas i porerna. Genom termodynamiska beräkningar är det uppenbart att vattenavdunstning är en endoterm reaktion. Huruvida tids- och energiåtgången för avdunstning av vattnet har någon påverkan på den direkta reduktionen av pellets i en schaktugn är dock inte tidigare studerat. Denna rapport undersöker därför kinetiken för vattenavdunstning från en enskild pellet och presenterar temperaturprofiler från pelletens centrum och yta. Studien inkluderar avdunstning från en pellet med varierande vatteninnehåll. Ambitionen att bidra till utvecklingen och optimeringen av en fullskalig vätgasbaserad reduktionsprocess Pelleten preparerades med ett borrat hål för termoelement montering, nedsänktes i vatten, vägdes och placerades i en ugn tills en måltemperatur nåddes. Därefter vägdes pelleten ytterligare en gång för att bekräfta avdunstning av vatteninnehållet. Resultaten visade att vattenhalten påverkar tiden det tog för pellettemperaturen att öka, och att tiden ökade med vatteninnehållet. Vidare visades att allt vatten förångats då temperaturen överskridit 100°C och att fortsatt uppvärmning endast påverkade pellettemperaturen. Eftersom förutsättningarna för förångning är gynnsammare vid fullskalig reduktion än vad de var under experimenten, samt då tiden för att uppnå full avdunstning är mindre än tre och en halv minut, drogs slutsatsen att vattenavdunstning inte har någon signifikant effekt på reduktionsprocessen.

For metal powders, flow properties are important. If the powder does not move properly, it can result in problems with the final product in additive manufacturing. Some of the products created with this manufacturing method are complex and used for important purposes such as medical devices and aerospace. Because of this, it is important that the flow properties are good and consistent. The magnetic properties of metallic powder can affect the flow properties. How this relationship can appear is investigated in this study. The magnetic properties are measured in a Vibrating Sample Magnetometer, where it is easy to see a material's susceptibility, coercivity, demagnetization factor and saturation magnetization. The flow properties of the powder are measured in a rheometer which shows the total energy required to move the powder. An additional aspect considered is the size and sphericity of the powder, which is measured using a particle distribution test. The results show that the concentration of a magnetic powder does not seem to affect the magnetic properties, but the size of the powder does. The flow properties are found to be better for larger powders and magnetized powder seems to have a slightly improving effect on the flow. The particle distribution test showed that smaller powders are more spherical and have a more precise size distribution. In order to more clearly see a relationship between flow and magnetism, further studies would be needed. / För metallpulver är flödesegenskaper viktigt. Om pulvret inte rör sig ordentligt kan det resultera i problem vid den slutgiltiga produkten vid additiv tillverkning. Vissa av produkterna som skapas med denna tillverkningsmetod är komplexa och används till viktiga ändamål såsom vid medicinska verktyg och till flygindustrin. På grund av detta är det viktigt att flödesegenskaperna är bra och konsekventa. De magnetiska egenskaperna hos metalliskt pulver kan påverka flödesegenskaperna. Hur denna relation kan te sig undersöks i denna studie. De magnetiska egenskaperna mäts i en Vibrating Sample Magnetometer, där det är lätt att se ett materials susceptibilitet, koercivitet, demagnetiseringsfaktor och mättnadsmagnetisering. Pulvrets flödesegenskaper mäts i en rheometer som visar den totala energi som krävs för att flytta pulvret. En ytterligare aspekt som tas hänsyn till är storleken och sfäriciteten hos pulvret, vilket mäts med hjälp av ett partikelfördelningstest. Resultaten visar att koncentrationen av ett magnetiskt pulver inte verkar påverka de magnetiska egenskaperna men storleken på pulvret gör det. Flödesegenskaperna visar sig vara bättre för större pulver och magnetiserat pulver verkar ha en något förbättrande effekt på flödet. Partikelfördelningstestet visade att mindre pulver är mer sfäriskt och har en mer precis storleksdistribution. För att tydligare kunna se en relation mellan flöde och magnetism skulle ytterligare studier behövas.

This paper investigates the mechanical properties and deformation mechanisms of austenitic stainless steels and how they relate to the material property of stacking fault energy (SFE) and its relation to temperature and nickel content. Austenitic stainless steels are commonly used and well known for good mechanical properties and deformation characteristics. Austenitic stainless steels are primarily defined by their face centered cubic (FCC) structures. Austenitic stainless steels typically include alloying elements with contents of >11wt-% Cr, >50wt-% Fe, <1.2wt-% C as well as other alloying elements. The steels in this report were provided by Alleima AB were 904L and 316L whose primary difference is the Ni content of 25wt-% and 11.5wt-% respectively. SFE is a microscopic material parameter that can influence what deformation hardening phenomena will occur. SFE is, according to the literature, temperature-dependent, and composition-dependent. The deformation hardening mechanisms will change across the temperature range and different nickel contents. At low SFE, the strain hardening mechanism of transformation-induced plasticity (TRIP) will occur. TRIP will be seen through the transformation of the austenitic phase into body centred tetragonal (BCT) structured α’-martensite, or hexagonal close-packed (HCP) structured ε-martensite. When the temperature is raised, the SFE increases. At a certain point, the strain hardening mechanism will change to twinning-induced plasticity instead (TWIP). Through mechanical deformation at different temperatures, the mechanical properties of the steels can be improved by different strain hardening mechanisms which is explored in this report. Tensile tests were performed at five temperatures: 500℃, 200℃, 23℃, -80℃ and -196℃. Each tensile test produces stress-strain curves and by comparing the results from the tensile tests at the different temperatures material characteristics and strain hardening were studied. The results implied the phenomena of TRIP and TWIP had occurred during strain hardening which would be further confirmed through microscopy examination of the samples. The samples were also examined through the two microscope methods light optical microscopy (LOM) and electron backscatter diffraction (EBSD). By cutting the samples 5mm from the fracture, just below necking, the surface of interest was revealed. Polishing and etching the samples for LOM allows the surface to be examined and to determine possible present phases in the steel after the tensile test. To create an examination of the phases present, the scanning electron microscope technique, EBSD, is used to determine the present phases and grain orientation of the samples. By examining the microstructure of the samples, the temperature dependence of SFE is developed. The results of the study indicated that SFE is indeed correlated to temperature and Ni content. The stress-strain curves that were produced from the tensile testing machine showed clear characteristics of strain hardening at low and cryogenic temperatures. The findings from the stress-strain curves were corroborated by the LOM images and the EBSD maps where at cryogenic temperatures deformation twins and martensite formation was clearly visible. This was shown not to be the case across the temperature range. 316L showed TRIP at cryogenic temperatures which then changed to TWIP in the middle of the temperature range, and finally neither when the temperature was further raised. The difference in the amount of martensite formation and the formation of deformation twins at the different temperatures indicated that the SFE increases with the temperature. 316L showed greater strain hardening characteristics and more TWIP and TRIP transformation compared with 904L in the different tested temperature ranges. The results confirmed the positively correlated relationship between SFE and temperature as well as that the addition of Ni increases the SFE of the alloy. / Denna rapport undersöker mekaniska beteenden och deformationsmekanismer för austenitiska rostfria stål, med avseende på hur staplingsfelsenergi (SFE) ändras med temperatur och nickelhalt. Austenitiska är primärt definierade av att de har en ytcentrerad kubisk (FCC) struktur och kan inte innehålla mindre än 11wt-% Cr. Rostfria stål innehåller oftast legeringar som är >11wt-% Cr, >50wt-% Fe, <1.2wt-% C och andra ämnen. Stålen som används i detta projekt är 316L och 904L som Alleima AB producerade, där 904L innehåller 25wt-% Ni medan 316L bara innehåller 11.5wt-% Ni. SFE är en parameter som avgör vad för deformationshärdande effekt som kommer att inträffa, då SFE enligt litteraturen, är både temperaturberoende och legeringsberoende. Vid låga SFE kommer deformationshärdningen att vara transformations inducerad plasticitet (TRIP) och om SFE ökar kommer tvillinginducerad plasticitet (TWIP) ske istället. TRIP kommer ändra austenitfasen till hexagonalt tätpackat (HCP) struktur, ε-martensit eller rymdcentrerad tetragonal (BCT), α’-martensit. För att testa och se vad för härdningsmekanism som kommer att ske vid olika temperaturer används dragprov för att testa materialen. De temperaturer som materialen testades vid var; 500℃, 200℃, 23℃, -80℃ och -196℃. Från dragprovsdata skapades dragprovskurvor, ingenjörskurvor, sankurvor, och töjningshärdningskurvor. Dessa jämfördes sedan med avseende på temperatur och Ni-halt. Efter proverna har dragits sönder analyseras mikrostrukturen 5 mm från brott, precis innan miljöbildningen. Mikrostrukturen analyseras med ljusoptiskt mikroskop (LOM) för alla tester och elektron backscattering diffraction (EBSD) för testerna gjorda vid temperaturerna; 500℃, 23℃ och -196℃. Mikrostrukturen jämförs med avseende på hur mycket mekaniska tvillingar som har skapats och hur mycket martensit som har bildats. Mekanisk tvillingbildning kan bara ske om materialet har en låg SFE och martensit behöver ännu lägre SFE för att bildas. Beroende på om man ser martensit, mekaniska tvillingar eller bara deformation kan man dra slutsatser om vid vilka temperaturer materialen har olika hög SFE. Rapportens resultat tyder på att SFE är beroende av temperatur och sammansättning av legeringen. Dragprovskurvorna som producerades visade tydliga tecken på att deformationshärdande effekter hade skett vid låga och kryogena temperaturer. Resultaten från dragprovskurvorna vidarebekräftades av resultaten från LOM bilderna och EBSD kartorna där deformationstvillingar och martensit fasomvandling var tydliga. Det här var inte resultaten för alla temperaturer. 316L visade martensit fasomvandling vid kryogena temperaturer vilket övergick till tvillingbildning vid medeltemperaturer och sedan visades inget av fenomenen om temperaturen höjdes ytterligare. Skillnaden i mängden martensit fasomvandling och tvillingbildning vid kryogena temperaturer ger tydlig indikation att SFE ökar i legeringen när temperaturen ökar. 316L visade mer deformationshärdande karaktärer än 904L i det temperatur intervallet som testerna utfördes i. De här resultaten bekräftade att SFE är positivt korrelerad med temperatur och att tillsatsen av mer Ni ökar SFE i legeringen.

This report looks at the implementation of briquetting in the Swedish steel industry. Briquetting is a process in which residual products are mixed and compressed into a brick-like body in order to be added to the melt in a furnace. This report investigates the type of materials commonly used in briquetting as of today. As the steel industry is moving towards an increasingly circular production process, some of the steel production will transition from blast furnaces towards electric arc furnaces. The transition process would include a change in the briquetting facilities and the residual products used in briquettes. This in turn poses a series of challenges since briquettes have different requirements depending on the type of furnace they are used in, such as material contents and mechanical requirements. In order to investigate these issues, a number of scientific texts and reports were reviewed along with a field study to SSAB: s briquetting facility in Oxelösund to provide essential information for the report. This study focuses on the difference in requirements for briquettes used in blast furnaces and electric arc furnaces. The literature review was conducted to determine how briquetting facilities previously used for blast furnaces can be transitioned in order to create briquettes for electric arc furnaces. From mapping the by-products and looking at their iron content and carbon content, it could be concluded that some by-products will not be relevant in briquettes for electric arc furnaces due to the different material requirements. These include materials with a high carbon content and a low iron content, such as CTC-filter dust, smelting emissions and ore- / coal overspill. The mechanical requirements were investigated in respect to binders and briquetting techniques. The literature review revealed that cement was exclusively used in Swedish steel plants for briquetting mainly due to the added strength of the briquette. It was concluded that the mechanical requirements of briquettes used for electric arc furnaces were lower in comparison to blast furnaces. / Denna rapport undersöker användningen av brikettering i den svenska stålindustrin. Brikettering är en process där restprodukter blandas och pressas ihop till en tegelliknande kropp för att sedan tillsättas i smältan i en ugn. Rapporten undersöker vilka typer av material som vanligtvis används i brikettering idag. I takt med att stålindustrin rör sig mot en alltmer cirkulär produktionsprocess kommer en del av stålproduktionen att övergå från masugnar till ljusbågsugnar. Övergångsprocessen skulle innebära en förändring av briketteringsanläggningar och de restprodukter som används i briketterna. Detta medför i sin tur en rad utmaningar eftersom briketter har olika krav beroende på vilken typ av ugn de används i, såsom material och mekaniska krav. För att undersöka dessa frågor granskades ett antal vetenskapliga texter och rapporter samt genomfördes en fältstudie vid SSAB:s briketteringsanläggning i Oxelösund för att ge nödvändig information till rapporten. Denna studie fokuserar på skillnaderna i krav för briketter som används i masugnar och ljusbågsugnar. Litteraturstudien genomfördes för att avgöra hur briketteringsanläggningar som tidigare använts för masugnar kan anpassas för att skapa briketter för ljusbågsugnar. Genom kartläggning av biprodukterna och undersökning av deras järnhalt och kolhalt kunde det konstateras att vissa biprodukter inte kommer att vara relevanta i briketter för ljusbågsugnar på grund av de olika material kraven. Detta inkluderar material med hög kolhalt och låg järnhalt, exempelvis CTC-filterdamm, hyttsot och malmspill / spillkol. De mekaniska kraven undersöktes med avseende på bindemedel och briketteringstekniker. Litteraturstudien visade att cement uteslutande användes i svenska stålverk för brikettering, främst på grund av den ökade styrkan hos briketten. Det kunde konstateras att de mekaniska kraven för briketter som används i elektriska ljusbågsugnar var lägre jämfört med masugnar.

Slaggskumning  är  ett  användbart  verktyg  för  att  optimera  processen  i  en ljusbågsugn. Traditionell slaggskumning baseras på en tillsats av syrgas och kolpulver, vilket skapar och reducerar oxider i slaggen. När oxiderna reduceras bildas kolmonoxid och om gasgenereringen är tillräcklig kommer slaggen att expandera i volym och slutligen bilda ett skum.  Skummet underlättar  överföringen  av  energi  från elektroderna,  vilket möjliggör  effektivare  smältning samt skyddar infodringen mot slitage.  Slagg från höglegerade och rostfria stålsorter uppvisar generellt  en  sämre skumning,  vilket resulterar  i  att  krom  (Cr)  i  form  av  kromoxid  (𝐶𝑟2𝑂3) förloras till slaggen. För att minska förlusten av krom har försök att förbättra skumningen genomförts vid Alleima AB:s ljusbågsugn i Sandviken.  Slagprover har analyserats med röntgenfluorescens (XRF) och försökskampanjerna  har  fokuserat  på  nyttjandet  av kol-  och  syrgaslansarna,  då  slaggsammansättningen bedömdes vara gynnsam för skumning. Genom att begränsa mängden injicerad syrgas och justera förhållandet mellan kolpulver och syrgas till 1,5 uppnåddes en lägre halt 𝐶𝑟2𝑂3 i slaggen.  Minskningen av 𝐶𝑟2𝑂3 var inte lika beroende av förhållandet mellan kol och syre om det inlastade materialets sammansättningen togs i beaktande. Dock konstaterades det att en minskad mängd syre och en ökad mängd kisel i skrotkorgarna var fördelaktigt för att nå låga nivåer av 𝐶𝑟2𝑂3. Det observerades också att med mindre tillsatser av syrgas ökade ugnens elförbrukning, samt att 𝐶𝑟2𝑂3 reducerades med mer än 20% under tappning. Avståndet mellan kolansen och slaggytan undersöktes även, men inga slutsatser kunde dras om dess effekt på reduceringen av 𝐶𝑟2𝑂3. Studien  har  också  belyst  svårigheten  att kvantifiera skumningen baserat  på  operatörernas uppskattningar. Avslutningsvis bör det även nämnas att föreliggande rapport är en reducerad version av den rapport som publicerats internt inom Alleima AB. / Slag foaming is a useful tool to optimize the process in the electric arc furnace (EAF). Traditional slag foaming is based on the addition of oxygen gas and carbon powder, which creates and reduces  oxides  in  the  slag.   When  the  oxides  are reduced, carbon monoxide  gas  is  created and if the gas generation is substantial, the slag will expand in volume and eventually create a foam. The foam facilitates the transfer of energy from the electrodes, allowing for more efficient melting as well as protecting the refractory lining from wear. Slag from high-alloy and stainless steel grades generally exhibits poor foaming, resulting in a loss of chromium (Cr) in the form of chromium oxide (𝐶𝑟2𝑂3) to the slag after tapping. In ordet to reduce the loss of chromium attempts to improve slag foaming at Alleima AB have been carried out in production at their EAF in Sandviken.  Slag samples have been analyzed using X-ray fluorescence (XRF). The experiments have focused on the utilisation of the carbon and oxygen lances, once the slag composition had been assesed and concluded favourable for slag foaming. By limiting the amount of blown oxygen and adjusting the ratio of carbon powder to oxygen gas to 1.5, a decrease in 𝐶𝑟2𝑂3 levels of the slag was achieved.  The reduction of 𝐶𝑟2𝑂3 was not as dependent on the ratio if carbon and oxygen if the composition of the charged material was taken into account.  However, it was concluded that a decreased amount of oxygen and an increased amount of silicon in the scrap baskets was noted to be beneficial for reaching low 𝐶𝑟2𝑂3 levels. It was also observed that with less additions of oxygen gas, the furnace’s electricity consumption increased, and that 𝐶𝑟2𝑂3 was reduced by more than 20% during tapping. The distance of the carbon lance to the slag surface was examined, but no conclusion could be drawn regarding its effect on the reduction of 𝐶𝑟2𝑂3.  The study have also highlighted the difficulty of quantifying foaming based on the operators estimations. It should also be mentioned that the following report is a reduced version of the report published internally within Alleima AB.ii

Steel is used worldwide and there are demands for an increase in current production. The problem emerges because steel and iron-making industries release vast amounts of CO2 and need to be more environmentally sustainable. Therefore, hydrogen-induced fluidized beds are an interesting alternative to blast furnaces for reduction due to their low, if not non-existent, CO2 release. There are, however, some aspects regarding fluidization that need to be further researched to make fluidized beds an economically and environmentally viable alternative. This study aimed to investigate how certain properties affect the fluidization process, including particle size of the iron ore fines, gas mixtures, temperature and pressure. The minimum fluidization velocity is investigated using two modelling approaches, by Ergun and Wen & Yu. It is found that when the commonly found values for sphericity and voidage were applied to the modelling by Ergun, it did not match the cold experiments of iron ore fines by Reifferscheid. A higher value for voidage and a lower value in sphericity produced more accurate results, however, only two types of iron ore fines were used and additional experiments need to be conducted to generalise this assumption. It is also found that temperature greatly affects the minimum fluidization velocity while the influence of pressure is less significant. Additionally, the impact of the sticking phenomenon is discussed as it is a major part relating to the reduction of iron ore fines in a fluidized bed. This study concluded that there are several aspects that need to be investigated when optimising the reactors to find the most effective operating conditions. / Stål används världen runt och kraven för tillverkning ökar dagligen. Ett problem som framstår är att stål- och järnproducerande industrier släpper ut stora mängder koldioxid och behöver därmed bli mer miljömässigt hållbara. Således är vätgasreduktion via fluidiserade bäddar ett intressant alternativ gentemot masugnen tack vare dess låga, om inte försumbara, CO2 utsläpp. Det finns dock vissa aspekter angående fluidisering som behöver ytterligare forskning för att göra processen ekonomiskt och miljömässigt hållbar. Denna studie siktar på att undersöka hur några aspekter påverkar fluidiseringsprocessen, däribland ingår partikelstorlek för det finkrossade järnet, gasblandning för fluidiserande gas, temperatur och tryck. Den minsta hastigheten på gasflödet för fluidisering undersöktes med hjälp av modelleringar av Ergun och Wen & Yu. När litteraturvärden för sfäricitet och tomrum i bädden används är det uppenbart att dessa modelleringar inte passar experiment gjorda i kalla förhållanden på järnmalm av Reifferscheid. Ett högre värde för tomrum i bädden och ett lägre värde för sfäricitet producerar mer precisa resultat. Däremot behöver fler experiment på järnmalm utföras för att få mer tillförlitliga resultat. Utöver det så konstaterades det att temperatur har en stor påverkan på den minsta hastigheten för gasflödet medan tryck har en märkbart mindre påverkan. Till sist diskuteras inverkan av agglomerering och reduktionen av järnmalm i en fluidiserad bädd. Denna studie sammanfattar att det finns många olika aspekter som behöver undersökas och tas i hänsyn till när driftförhållanden för reaktorerna optimeras för att göra processen så effektiv som möjligt.