Organisationer som tillämpar Lean Production kan använda sig av kraftfulla metoder för att effektivisera sitt produktflöde och minska slöseri genom att kartlägga var den svagaste länken är i produktionen. SSAB Oxelösund AB ska implementera ett uppdrag, PV3000, som baseras på ett Lean-orienterat tankesätt med målet att minska både lagernivåerna och genomloppstiderna i valsverket. I valsverket anses valsningsprocessen vara en trång sektor som sätter höga krav på att ämneskap-systemet innan ska kunna leverera rätt mängd i rätt tid. Syftet med studien är att effektivisera flödet i ämneskap-systemet med hjälp av simulering genom att undersöka var flaskhals(ar) uppstår, samt att ta fram olika åtgärder som kan vidtas för att både kunna möta efterfrågan från ämnesugnarna och för att minska slöseri i ämneskap-systemet. Med målet att skapa en modell som simulerar verkligheten så nära som möjligt, följdes en simuleringsmetodik beståendes av nio steg med allt från planering och modellering till experimentering och implementering. Vid insamlingen av relevanta data användes både historiska data erhållet från SSAB:s databaser och manuellt insamlade data. De manuellt insamlade data erhölls i vissa fall genom fältstudier där författarna tog tid på processerna vid ämneskap-systemet och i andra fall genom uppskattningar. Samtliga data approximerades sedan med hjälp av matematiska sannolikhetsfunktioner och modellerades in i simuleringsmodellen. Efter en simulering av nuläget visar resultatet på att ämneskap 1 kapar rätt mängd i rätt tid. Ämneskap 2 klarar däremot inte av ämnesugnarnas efterfrågan och har samtidigt en hög andel aktiv tid. Även ämnessågarna har en hög andel aktiv tid och klarar inte av att kapa i rätt takt. Simuleringsmodellen användes sedan för att utföra olika experiment baserat på olika åtgärder, som exempelvis att investera i en ny såg, en ny rullbana eller en ny gaskap, men även att förändra arbetssättet i ämneskap-systemet. Åtgärderna sammanställdes i 18 olika scenarion uppdelat i två experiment vars resultat presenteras i form av genomloppstider, takter och tillståndsfördelningar. Resultaten visar att två scenarion tillfredsställer ämnesugnarnas efterfrågan och överstiger inte det uppsatta målet för lagernivåerna. Resultatet och analysen tyder på att ämneskap 2 är den primära och att ämnessågarna är den sekundära flaskhalsen för ämneskap-systemet. Vidare för att kunna nå ämnesugnarnas efterfrågan och minska slöseri i ämneskap-systemet behövs dels ett förändrat arbetssätt i ämneskap-systemet och dels antingen en ny såg och reducerade kapningstider eller en investering av en ny ämneskap 1. Slutligen, innan eventuella implementeringar i verkligheten, rekommenderas ytterligare arbete kring de slutsatser som erhölls genom att utföra analyser om hur studiens begränsningar kunde ha påverkat resultaten.

Att ställa om en affärsverksamhet i en så omfattande utsträckning att den rådande produktionstekniken och kompetensen till stor utsträckning blir obrukbar innebär enorma utmaningar och förknippas med stor osäkerhet relativt inkrementella omställningar. Tidigare studier visar att inkrementella hållbarhetsomställningar har potentialen att förbättra hållbarheten i samhället definierat i Agenda 2030-termer, samtidigt som bolaget som implementerar omställningen har goda möjligheter att uppnå ökad lönsamhet. Studier på radikala hållbarhetsomställningar är däremot inte lika omfattande, varför vi i vår fallstudie av två svenska bolag inom järn- och stålindustrin via ett teoretiskt ramverk som går att koppla till Agenda 2030 vill kartlägga vilka stora möjligheter och utmaningar som är eller förväntas vara förknippade en radikal hållbarhetsomställning inom denna sektor. För att få svar på vad de främsta möjligheterna och utmaningarna är vid en radikal hållbarhetsomställning har vi utfört en innehållsanalys av respektive bolags årsrapport. Vi har även utfört intervjuer med tongivande personer på respektive bolag som är föremål för vår empiriska inhämtning. I empiriinsamlingen har vi letat efter faktorer att ta hänsyn till i omställningen som via Triple Layer Business Model Canvas går att härleda till ESG-ramverket samt Agenda 2030. Vår studie visar på väsentliga skillnader mellan inkrementella och radikala hållbarhetsomställningar kopplat till de miljömässiga-, sociala- och ekonomiska faktorerna. Framför allt kräver en radikal hållbarhetsomställning hög kompetens inom, och relativt stora resurser riktade mot områden som politik, samhällsutveckling och ekonomi. Utöver kompetensen i sig verkar kommunikation med ägare, samarbetspartners och befintliga samt potentiella kunder avgörande för att kunna hantera osäkerheten som en radikal hållbarhetsomställning ger upphov till. / Restructuring a business with such an amplitude that the current production technology and competence to a large extent becomes unusable entails enormous challenges and is associated with great uncertainty compared to incremental changes. Previous studies show that incremental sustainability adjustments have the potential to improve the companies profitability, and it can also contribute to a sustainable society, based on Agenda 2030 terms. Studies on radical sustainability changes, on the other hand, are not as extensive. On this basis, we take a case study look at two Swedish companies within the iron and steel industry, applying a theoretical framework that can be linked to Agenda 2030. Our goal is to map the greatest opportunities and challenges that can be expected when implementing a radical sustainability change in this sector. To get some answers regarding what the main opportunities and challenges are in a radical sustainability change, we have performed a content analysis of each companys annual report. To further broaden our empirical acquisition, we conducted interviews with individuals who have a leading role at each of the two companys. In the collection of empirical data, we have looked for factors to consider when doing the radical restructuring of the business, factors that can be traced via the Triple Layered Business Model Canvas into the ESG framework, and lastly Agenda 2030. Our study shows significant differences between incremental and radical sustainability changes linked to the environmental, social, and economic factors. Above all, a radical change in sustainability requires a high level of competence in, and relatively large resources aimed at, areas such as politics, societal development, and economy. In addition to the competence itself, communication with owners, existing and potential customers, and partners seems like the crucial factors in being able to handle the uncertainty that a radical sustainability adjustment gives rise to.

The steel industry is in a critical situation where the industry contributes to global warming through its emissions, resulting from the burning of fossil fuels. There are higher demands from various stakeholders and laws and regulations are becoming increasingly strict. The steel industry has been forced to change its processes and production in whole or in part to meet these demands. The production of steel must become more sustainable and therefore innovative solutions are required to promote sustainable steel production. The purpose of this study is to investigate how possible requirements for sustainability have affected the innovative work in the Swedish steel industry. The survey is based on the work of two Swedish steel companies. These are being compared regarding innovation and sustainability strategies to see if there are similarities and/or differences in their work. The purpose of the study is fulfilled through literature studies and interviews with two case companies in the Swedish steel industry. The collected empirical data in the study shows that both companies work actively with their innovation and sustainability work. Both companies have a vision to reduce their use of fossil sources and instead move towards a more fossil-free steel production. The case companies also have a strong focus on circularity and the use of scrap. What differentiates the two companies is their production techniques where they have applied different innovation strategies. Even their sustainability requirements differ in some ways due to the size of the company. Research on the connection between stakeholders' sustainability requirements and the innovation work in the Swedish steel industry was something that was missing. The study has therefore identified the research gap and tried to contribute information to this area. The study has contributed information about which stakeholders' sustainability requirements promote innovative solutions with the aim of reducing the steel industry's emissions. Further research can study whether the stakeholders can set higher demands and see what change this would have led to.

The awareness and interest for digitalization have increased tremendously during recent years. However, many companies are struggling to identify the economic benefits and often face long payback time and large initial investment costs. This study aims to assess the potential economic effects from digitalization projects in the steel production industry. The study begins by elucidating central concept like, digitization, digitalization, digital transform and the link between digitalization and automation. Furthermore, the study identifies effects of digitization at production level from an internal efficiency perspective, based on existing literature. On this basis, an investment tool for digitization projects has been developed, consisting of three different analyzes; a level of automation analysis, a quantitative analysis and a qualitative analysis. To continue, the investment model has been applied to a potential investment of a smart automatic crane. The results from all three analyses provided positive results and incentives to initiate the project. As a result of poor data collection and rigid data, only one effect could be accounted for in the quantitative analysis, which generated a net present value of nearly 12 MSEK over a tenyear period. The most critical parameter proved to be the timing of initiating the project. / Medvetenheten och intresset för digitalisering har ökat enormt under de senaste åren. Många företag kämpar emellertid med att identifiera de ekonomiska fördelarna och möter ofta långa återbetalningstider och stora initiala investeringskostnader. Denna studie syftar till att utvärdera de potentiella ekonomiska effekterna av digitaliseringsprojekt i stålproduktionsindustrin. Studien börjar med att redogöra för vad digitalisering är samt kopplingen mellan digitalisering och automation. Vidare identifierar studien effekter av digitalisering på produktionsnivå ur ett internt effektivitetsperspektiv baserat på befintlig litteratur. Baserat på detta har ett investeringsverktyg för digitaliseringsprojekt utvecklats, bestående av tre olika analyser; en automationsgradsanalys, en kvantitativ analys och en kvalitativ analys. Investeringsmodellen har dessutom tillämpats på en potentiell investering i form av en smart automatkran. Resultaten från samtliga tre analyser var positiva och utgjorde incitament till att initiera projektet. Som ett resultat av bristande datainsamling och ostrukturerade data kunde kostnadsbesparingen från endast en effekt redovisas i den kvantitativa analysen, vilken genererade ett nuvärde på nästan 12 MSEK under en tioårsperiod. Den mest kritiska parametern visade sig vara tidpunkten för att implementera projektet.

There is an ongoing transition to a more sustainable industry with lower climate impact. As part of this transition, the steel industry is expected to move from the conventional process for producing iron and steel using Blast Furnace (BF) and Basic Oxygen Furnace (BOF) processes, consuming large amounts of fossil fuels. In Sweden, transition to an alternative process route using Hydrogen Direct Reduction of Iron (H DRI) combined with electric arc furnace s (EAFs) is underway. Large H DRI based steel industries are being established and are expected to produce significant volumes of residues. According to the principles of circular economy, these residues should be valorised as products or raw materials to as large an extent as possible. Industrial Symbiosis is a method for increasing industrial circularity by promoting transactions of information and residues to- provide economic and environmental synergies in a network of industry actors. There are existing industrial networks for valorising residues from the traditional iron and steel industry. Notably, large amounts of BF slags are used as a Supplementary Cementitious Material (SCMs) or raw material in cement production. However, there is a lack of research into how these existing networks can manage the residues produced in the new H DRI and EAF based process. There is also a need to better understand to what extent EAF slags can replace BF and BOF slags in valuable applications such as SCM or cement production. Research into these issues is complicated by the fact that no commercially operating HDRI based steel industries exist at present. Therefore, an exploratory and qualitative research approach was chosen to investigate the knowledge and current conditions in a region where such an industry is being established. A case study was conducted to investigate the industrial network surrounding an emerging steel industry that will use H DRI and EAF processes. A theoretical framework was constructed to assess conditions for the development of an Industrial Symbiosis Network (ISN) in such an industry. Social as well as technological conditions important for ISN development were identified.  The growing network of recyclers, metal industries and other actors surrounding the planned steel plant of H2 Green Steel (H2GS) in Boden was chosen as case. Potential ISN participants were identified and participated in four focus group workshops and ten in depth interviews. An overview of expected residues from H2GS was compiled, together with a list of potential methods for valorisation. The Technology Readiness Levels (TRL) of these valorisation processes were assessed, and the social conditions for ISN development were investigated. There seems to be an existing ISN kernel already forming among recyclers and waste management actors surrounding H2GS. Social networks and an exchange of experiences are in place, and technological and economic barriers are perceived as the main obstacles to efficient residue management. The presence of traditional iron and steel industries in the region seems to be a clear benefit to ISN development. Most of the residues originating in the planned H2GS plant are well known and similar to those produced by other steelmakers, except for the large volumes. However, valorisation of EAF slags is a significant challenge. The most mature technology valorising EAF slags as rocky materials in construction seems unlikely to be able to valorise large volumes of EAF slags in the long run. EAF slags has potential as an SCM material or as raw material for cement production. However, these applications require further refining using technologies that are not yet mature. When the development trajectory of these immature technologies can be predicted, the ISN participants can adjust and prepare for the opp ortunities they create. Some valorisation technologies would bring great ISN advantages by improving diversity of inputs and outputs. However, when development trajectories are unpredictable, ISN development is blocked. / Det pågår en omställning till en mer hållbar industri med lägre klimatavtryck. Som en del i denna omställning förväntas stålindustrin röra sig i väg från den konventionella framställningsprocessen för järn och stål som använder masugn och syrgaskonverter där stora mängder fossila bränslen förbrukas. I Sverige pågår en omställning till en alternativ processväg där direktreduktion med vätgas används tillsammans med ljusbågsugnar. Stora industrier baserade på direktreduktion med vätgas håller på att etablera sig och förväntas producera stora mängder restprodukter. Enligt principerna för cirkulär ekonomi bör dessa restprodukter användas som produkter eller råmaterial för andra processer i så stor utsträckning som möjligt. Industriell symbios är en metod för att förbättra industrins cirkularitet genom att främja utbyten av information och restprodukter som kan skapa ekonomiska och miljömässiga fördelar i ett industrinätverk. Det finns existerande industrinätverk för att använda restprodukter från den traditionella järn- och stålindustrin. Särskilt relevant är att stora mängder masugnsslagg används som alternativa cementmaterial eller som insatsvara i cementproduktion. Det finns dock en brist på forskning om hur sådana nätverk kan hantera restprodukterna från den nya processkedjan med vätgasreduktion och ljusbågsugn. Vidare finns ett behov av att förstå i vilken utsträckning ljusbågsugnsslagg kan ersätta masugnsslagg och konverterslagg i tillämpningar som cementproduktion eller produktion av alternativa cementmaterial. Forskning om dessa ämnen försvåras av att det ännu inte finns någon aktiv stålindustri i storskalig kommersiell drift som använder sig av vätgasreduktion och ljusbågsugnsprocesserna. Därför valdes en utforskande och kvalitativ forskningsdesign för att undersöka kunskapen och de nuvarande förutsättningarna i en region där en sådan industri håller på att etableras. En fallstudie genomfördes för att undersöka industrinätverket kring en framväxande stålindustri som kommer att använda vätgasreduktion och ljusbågsugn. Ett teoretiskt ramverk konstruerades för att bättre bedöma förutsättningarna för industriella symbiosnätverk att växa fram i en sådan industri. Sociala så väl som tekniska omständigheter som påverkar nätverkets framväxt identifierades. Det framväxande nätverket av återvinnare, metallindustrier och andra aktörer runt H2 Green Steels planerade stålverk i Boden valdes som fallstudie. Potentiella nätverksdeltagare identifierades och deltog i fyra fokusgruppworkshops samt tio djupintervjuer. En sammanställning av förväntade restmaterial från H2GS sammanställdes tillsammans med en lista över möjliga metoder för att nyttja dessa. Den tekniska färdighetsnivån (TRL-nivån) hos dessa nyttjandealternativ bedömdes och de sociala förutsättningarna för ett industriellt nätverk att växa fram undersöktes. Ett frö till symbiosnätverk verkar redan formas bland återvinnare och restmaterialhanterare runt H2GS. Sociala nätverk och utbyten av erfarenheter finns, och tekniska och ekonomiska barriärer ses som de största hindren för effektiv restmaterialhantering. Närvaron av traditionella järn- och stålindustrier verkar vara en tydlig fördel för framväxten av ett symbiosnätverk. De flesta av restprodukterna som förväntas från den planerade H2GS anläggningen är väl kända och lika de som produceras av andra stålverk, förutom att de kommer produceras i större volymer. Nyttjande av ljusbågsugnsslagg är dock en betydande utmaning Den mest mogna nyttjandemetoden för denna slagg är att använda den som ett stenmaterial i byggnadstillämpningar. Det verkar dock osannolikt att denna metod skulle kunna hitta avsättning för de stora mängderna ljusbågsslagg som väntas på lång sikt. Ljusbågsugnsslagg har potential som ett alternativt cementmaterial eller som insatsvara i cementproduktion. Dessa tillämpningar kräver dock vidare förädling av slaggen med hjälp av tekniker som inte är mogna ännu. När utvecklingsbanan för dessa tekniker kan förutsägas kan nätverksdeltagarna anpassa sig och förbereda för de möjligheter de skapar. Vissa nyttjandemetoder skulle ge stora symbiosfördelar till nätverket genom att öka mångfalden av insatsvaror och produkter som är möjliga. När utvecklingsbanorna inte går att förutsäga blockeras dock symbiosnätverkets utveckling.

Pickling is a unit operation within stainless steel production, which means treating the steel with hydrofluoric acid (HF) and nitric acid (HNO3), also called mixed acid. The whole process generates waste water streams which have to be treated before released to recipient. The aim of this degree thesis was to make an evaluation of different possibilities for reduction of emissions from the pickling process with China as a possible future market. The work consisted of two different parts; the first was to describe and evaluate different treatment methods for waste pickling acid, with emphasis on denitrification technologies. The second and main part was to make a fundamental description of the neutralisation process and outline important parameters. The work was performed by gathering information from literature but also from industry in both Sweden and China. The work has been a collaboration between the Royal Institute of Technology (KTH), the Swedish Environmental Institute (IVL) and the company Scanacon. A review of the different acid recovery methods; ionic exchange, diffusion dialysis and extraction was made. The study showed that ionic exchange is a robust method with relatively low cost and therefore it has been largely implemented both in Swedish and Chinese industry. The outflow however still requires neutralisation. Nitrate reduction can be performed as “end of pipe”, those methods investigated in this study were; biological treatment, reverse osmosis and nanofiltration. Meanwhile, internal solutions such as evaporation and electro-dialysis are two interesting technologies which reduce nitrates in combination with acid recovery. It was found that slaked lime (Ca(OH)2) is the most suitable neutralisation agent for pickling waste and, besides the choice of chemicals, many important parameters influence the process, such as the optimal pH, mixing and conditions during lime slaking. Based on information from one of the visited sites in Sweden a mass balance of the neutralisation facility was made and from that the required amount of Ca(OH)2 was calculated. The calculations were verified by an experimental part performed by IVL, using pickling acids from the same site. The amount of metals in the outgoing water was calculated using software “Medusa” but also by equilibrium equations. However, the results differed somewhat; this is probably due to the fact that Medusa takes other complexes and their interaction, besides the formed metal hydroxides, into consideration. Within the mining industry research has been made on different methods for neutralisation and some have been tested in field. An example is the High Density Sludge process (HDS), were an amount of sludge is recycled back to the neutralisation tank. It was shown that this gave improved sludge properties and decreased lime consumption. This could perhaps also be implemented for waste water in the stainless steel industry, and the method was also tested during the experimental part of this project. The dry content increased after a number of cycles but further investigation is required before any conclusion can be drawn. / Betning är en enhetsprocess inom tillverkningen av rostfritt stål då godset behandlas med fluorväte syra (HF) och salpetersyra (HNO3), också kallad blandsyra. Betningen ger upphov till vatten strömmar som måste behandlas innan de släpps ut till recipienten. Syftet med det här examensarbetet var att göra en utvärdering av olika tekniker för att reducera utsläpp till vatten från betningen med Kina som potentiell framtida marknad. Arbetet bestod av två delar; den första delen var att beskriva och utvärdera olika behandlingsmetoder av förbrukade betbad med betoning på denitrifikationstekniker. Den andra och största delen var att göra en grundläggande beskrivning av neutralisationsprocessen. Studien utfördes genom att inhämta information från litteratur samt från industrin i både Sverige och Kina. Arbetet har varit ett samarbetsprojekt mellan Kungliga Tekniska Högskolan (KTH), Svenska miljöinstitutet (IVL) och företaget Scanacon.    Arbetet behandlar syraåtervinningsystemen; jonbytare, diffusions dialys samt extraktion. Nitrat reduktion kan ske internt eller externt där de externa åtgärder som behandlas i denna rapport är biologisk rening, omvänd osmos och nanofiltrering. De interna metoderna avdunstning och elektrodialys är intressanta eftersom de återvinner syran samtidigt som de reducerar nitraterna avsevärt. Studien visade att jonbyte, på grund av dess robusthet och relativt låga kostnad är den mest implementerade metoden för syraåtervinning i både svensk och kinesisk industri idag. Restprodukten från jonbytaren kräver dock fortsatt behandling, där det traditionella valet är neutralisation. Studien visade att släckt kalk (Ca(OH)2) är det mest passande kemikalien för neutralisation av betsyror. Förutom kemikalieval så finns det många parametrar som påverkar effektiviteten hos processen så som pH, omrörning och förhållanden under kalksläckningen. Baserat på information ifrån ett av de besökta stålverken i Sverige, gjordes en massbalans över dess neutralisationanläggning. Utifrån de flöden som denna gav kunde den teoretiska mängden kalk som krävdes för utfällning räknas ut. Beräkningarna verifierades med en experimentell del som utfördes av IVL på betsyror från samma verk. Resthalterna av metall i utgående vatten beräknades med programmet ”Medusa” men också med jämviktsekvationer. Resultaten mellan de två skiljde sig, detta beror förmodligen på att Medusa förutom hydroxidutfällning tar hänsyn till andra utfällningskomplex och dess interaktioner. Inom gruvvatten industrin har det forskats en del kring olika neutralisationsmetoder, en i litteraturen föreslagen sådan är ”High Density Sludge process (HDS)”. Här återförs en del av slammet tillbaka till neutralisationssteget, vilket visade sig ge förbättrade slamegenskaper och minskad kalkåtgång. Det var intressant att undersöka om denna metod också gick att implementera på förbrukade betbad och därför prövades metoden i den experimentella delen av detta projekt. Detta gav efter ett antal återföringscykler högre torrhalt på slammet, dock krävs fortsatta undersökningar innan någon slutsats kan dras.