Elektrifiering av olika processer och utrustningar är idag en av de stora växande trenderna, inte bara nationellt, utan även internationellt. ELROS, ett nytt projekt inom det strategiska innovationsprogrammet Metalliska material, tar sikte på att stålindustrin och dess ämnesvärmningsprocesser ska kunna använda elektrifiering på ett optimalt sätt, det vill säga rätt form av elektrisk uppvärmningsmetod sett till geometri, storlek, material, temperaturområde, temperaturjämnhet och energieffektivitet.

Andreas Johnsson, sr. forskare på Swerim och projektledare för ELROS.
I nuläget används fossil energi i stor utsträckning för att genomföra ämnesvärmning inför bearbetning och valsning av stål och metallegeringar, vilket leder till ett kraftigt koldioxid-avtryck. ELROS är en ansats att minska koldioxid-avtrycket och att utveckla en anpassad och optimerad ämnesvärmning genom att kombinera induktiv värmning med elektrisk motståndsvärmning upp till cirka 1350°C i ämnestemperatur.

ELROS är kopplat till elektriska värmningstekniker. Dessa tekniker har många fördelar som till exempel energieffektivitet och fossilfrihet, förutsatt att elen är fossilfritt genererad. Det finns vissa forskningsfrågor som måste utredas, särskilt för stora omvärmningsugnar, för att en omställning ska kunna äga rum. Projektet kommer att fokusera på två elektriska uppvärmningstekniker, induktiv och resistiv uppvärmning, samt en kombination av dessa, för att ersätta värmning med fossila bränslen.

Projektet innefattar simuleringar med materialspecifika parametrar för elektrisk värmning och anpassning av parametrar för olika material såväl olegerat kolstål samt rostfria och andra höglegerade stål samt varierade produktformer som slabs, blooms och billets för att fånga upp geometriska variationer. Viktiga aspekter är temperaturjämnhet, energieffektivitet, djupare förståelse och optimering av själva kombinationen induktiv/resistiv värmning.

Simuleringarna kommer verifieras och valideras via konceptstudier som också lägger grunden för upplägget för pilotförsöken genom att antalet parametrar för de mer kostsamma och storskaliga försöken kan reduceras. Genomförandet kräver även ombyggnad och elektrifiering av en fossilvärmd ugn för högre temperaturer. Genom att först via konceptstudie och därefter via pilotförsök i semi-industriell skala utveckla validerade simuleringsverktyg som kan användas för att beräkna och utvärdera möjligheterna för storskalig industriell ämnesvärmning så lägger projektet en viktig pusselbit för svensk stålindustris satsning på fossilfri stålproduktion. Projektet utvecklar samtidigt en validerad testbädd där försök kan genomföras då nya frågeställningar uppstår kring elektrisk värmning av andra geometrier eller material.

– Jag ser fram emot att få vara en del i stålindustrins möjlighet till omställning och elektrifiering av sina tillverkningsprocesser och är glad att få arbeta med några av våra framstående företag inom stålindustrin och leverantörer av utrustning för värmningsteknik för stålindustrin, säger Andreas Johnsson, sr. forskare på Swerim och projektledare för ELROS.

ELROS har en total budget på 4,3 miljoner kronor varav 2,15 miljoner kommer från Vinnova.

Inom det strategiska innovationsprogrammet Metalliska material så satsas nu över 56 miljoner kronor i programmets utlysning ”Metalliska material för det elektrifierade samhället”. Det är sju nya forskningsprojekt har nu beviljats stöd från den svenska innovationsmyndigheten Vinnova.