Dalarna University's logo and link to the university's website

The hot rolling mill at SSAB in Borlänge uses large amounts of electricity every year. The work of systematically reducing energy usage is an ongoing process, both for the sake of the environment but also for increasing profit in the production. The high pressure system for descaling uses 20 GWh of electricity every year. This is about 10 % of the hot rolling mills total electricity usage. The steel slabs are heated before being rolled. This causes iron and oxygen to react with each other and form a scale. This scale is not desired in steel production which is why several methods to remove it have been developed. The method being used at SSAB is high pressure water descaling.

Large volumes of water are being pressurized and sprayed through nozzles in thin triangle-like jets against the steel. To remove the scale a certain amount of energy is required. It can be calculated by using impingement pressure as a function of specific water rate (amount of water per square meter). This thesis is based on the assumption that the energy usage in the total system can be reduced without reducing the amount of energy that strikes the steel surface. The total efficiency of the system is today 39 %.

A big contribution to the low efficiency is that all pumps are running on constant rotational speed. They need a minimal flow of water through them for cooling. This minimal flow is according to the manufacturer supposed to be 12 m3/h, but in reality they run at 30 m3/h. This is because of wear in the relief valves that are supposed to reduce the drainage flow. The relief valves are also designed to close the minimal flow to drain during descaling. This is not working as it should and water is flowing to drain during descaling. This result in the yearly energy usage increasing with 3 GWh. Additionally, because of the increased flow to the drain, energy usage is increased by around 6 %. The accumulators being used, four in total at 7 m3 each, are not used in an optimal way. Some observations have been done and at those times the tanks have been filled with about 50 % water. An accumulator should, according to theory, be empty when reaching lowest allowed system pressure. As being used today only a few percent of the tanks water volume can be used.

A suggestion of bigger change that has been developed is to change pumps and to install bigger accumulators at the furnace and roughing descaler. This would then be made into a separate system, separated from the finishing descaler. An advantage with separate systems is that the parts can be dimensioned for different pressures. This could be especially interesting if piston pumps are installed in the accumulator system.

Varmvalsverket vid SSAB i Borlänge förbrukar varje år stora mängder elektricitet. Arbetet för att minska energianvändningen sker systematiskt, både för miljöns skull men också för att öka lönsamheten i produktionen. Högtryckssystemet för glödskalsspolning använder 20 GWh el per år. Vilket då står för 10 % av varmvalsverkets totala elförbrukning.

Då stålet som skall valsas hettas upp så reagerar järnet i ämnet med luftens syre och det bildas ett glödskal. Glödskal är något som inte är önskvärt i ståltillverkningen. Därför har olika metoder för att avlägsna glödskalet arbetats fram. Metoden som används vid SSAB i Borlänge är högtrycksspolning.

Stora mängder vatten trycksätts och spolas ut genom dysor i tunna solfjäderformade strålar mot stålet. För att glödskalet skall lossna krävs en viss mängd energi. Den kan beräknas genom vattnets anslagstryck som funktion av specifik vattenmängd (vattenmängd per kvadratmeter). Arbetet har utgått från att minska mängden energi som används utan att minska energin i vattnet som träffar ämnet. Systemet har i dagsläget en totalverkningsgrad på 39 %.

En stor bidragande orsak till den låga verkningsgraden är att pumparna körs på ett konstant varvtal. De behöver då ett minimiflöde igenom för att kylas. Minimiflödet är enligt tillverkaren 12 m3/h, men är i verkligheten upp till 30 m3/h. Det förhöjda flödet är på grund av att avlastningsventilerna som skall begränsa flödet är utslitna. Ventilerna skall också stänga av flödet till avloppet då spolning av ämnen sker. Vilket inte fungerar fullt ut idag. Energianvändningen som blir till följd av att ventilerna inte stängs uppgår till ca 3 GWh/år. Energianvändningen till följd av det förhöjda flödet är något svårare att bedöma, efter observation av de olika pumparnas energianvändning kan den ökade energin uppskattas till 6 %.

Ackumulatortankarna som idag finns i systemet, totalt fyra stycken á 7 m3 vardera, används inte på ett optimalt sätt. Under de observationer som gjorts så har tankarna varit fyllda till 50 % med vatten. En ackumulator bör enligt teorin vara tom på vatten då den når lägsta tillåtna tryck för systemet. Trycket i tanken sjunker långsammare med en större volym luft som har komprimerats. Som tankarna används idag kan bara några få procent av vattnet användas.

Det större förändringsförslag som tagits fram är att byta pumparna samt installera större ackumulatortankar vid spolboxen och förparet. Detta skulle då göras till ett separat system, skiljt från delen i färdigverket. Fördelen med en uppdelning är då att systemet kan dimensioneras för olika tryck. Detta kan vara speciellt intressant ifall kolvpumpar installeras vid ackumulatorsystemet.