Rakenne

Fossil-free steels’ value chain and recycling, FOVERA

Yritysvastaava: Matti Randelin, Hiab Finland Oy
Yliopistovastaava: NN, Tampereen yliopisto

FOSSA II:n skenaariota sovelletaan koko Euroopan terästeollisuuteen, ja se on sopusoinnussa eurooppalaisen Green Deal -ohjelman filosofian kanssa, ja näin sitoudutaan pysäyttämään ilmaston lämpeneminen. Lisäksi Suomen syrjäseuduilla, joissa väestö on harvaan jakautunut, kustannustaso on korkea ja yritykset ovat pitkälti riippuvaisia pitkälti tuoduista raaka-aineista, yrityksillä on varaa tulla perustavanlaatuisesti kilpailukykyisiksi vain erikoistuneissa korkean osaamisen sovelluksissa, kuten kehittyneissä konepajaratkaisuissa ja tuotteissa. Tässä yhteydessä Suomen hallituksen yksiselitteinen aikomus huolehtia siitä, että Suomesta tulee hiilineutraali vuoteen 2035 mennessä, on entistäkin haastavampi. Tästä tulee kuitenkin yksi päävastuistamme ja siitä voi tulla myös todellinen mahdollisuus, jos käynnistämme myönteisiä toimia terästeollisuuden, täydelliseksi uudelleenrakentamiseksi ja uudelleenorganisoimiseksi.

Näin ollen sekä Suomen että Ruotsin terästeollisuus aloittaa Pohjoismaissa vallankumouksen, joka lopulta laajenee ensin Eurooppaan ja lopulta maailmanlaajuiseksi seuraavien vuosikymmenten aikana. Fossiilivapaan terästuotannon pitäisi muuttaa nykyisten yritysten arvoketjuja, ansaintalogiikkaa ja liiketoimintamalleja sekä luoda myös joitakin uusia yrityksiä fossiilivapaaseen arvoketjuun. Tässä uudessa maailmanjärjestyksessä teräksen tuotanto ja sovellukset nousevat kriittisiksi siten, että yritysten on uudistettava ansaintalogiikkaansa kohti arvolähtöistä ajattelua kustannusperusteisen hinnoittelun sijaan. Tämä edellyttää myös poliittisilta päättäjiltä ja muilta sidosryhmiltä strategioiden uudistamista.

Tehtävät:

  • Fossiilivapaiden terästen markkinat
  • Fossiilivapaan teräksen ekosysteemi
  • Fossiilivapaan teräksen kierrätys
Yritysvastaava: Saara Mehtonen, SSAB Europe Oy
Yliopistovastaava: Tuomas Skriko, Lappeenrannan-Lahden teknillinen yliopisto LUT

Tehtävä: Fossiilivapaat teräkset älykkäisiin sovelluksiin

Uusiutuvaa energiaa tuottavat ratkaisut perustuvat vahvasti teräkseen: esim. tornit, moottorit, tuulivoiman voimansiirrot, aurinkoenergian tukijärjestelmät, aurinkolämmönsiirrossa käytettävät säiliöt ja putket sekä monet muut sovellukset. Uusiutuvan energian tuotannossa teräs tarjoaa ratkaisut, joita tarvitaan, ja sitä on saatavilla valtavia määriä, jotta se voidaan ottaa nopeasti käyttöön erilaisten ratkaisujen tarjoamiseksi ja siten edistää tulevaisuuden uusiutuvan energian tarjontaa. Uusiutuvan energian tuotannosta aiheutuvien CO2-päästöjen väheneminen (verrattuna kaasuun tai hiileen perustuvaan tuotantoon) ylittää teräspohjaisten laitteiden CO2-intensiteetin alle vuodessa, joten optimointipotentiaalia on edelleen käytettävissä.

Liikkuvuuden alalla kevyiden komponenttien ja kehittyneiden lujien teräsratkaisujen suunnittelu ja käyttöönotto mahdollistavat sekä tavaroiden että ihmisten kuljettamisen alhaisilla energian erityisvaatimuksilla. Tällöin teräs on paras kompromissi turvallisuuden, taloudellisuuden, elinkaarinäkökohtien ja valmistustekniikan välillä. Nykyaikaisten lujien teräslaatujen kehittäminen yhdessä edistyneiden kokoonpanotekniikoiden kanssa mahdollistaa teräksen käytön optimoinnin edelleen rakennuksissa ja infrastruktuurissa, mikä helpottaa vastaavien ominaisuuksien saavuttamista pienemmillä teräsmäärillä ja samalla pienentää koko rakenteen hiilidioksidipäästöjä.

Tehtävä: Fossiilivapaiden terästen moniresistenssi

Teräs on nykyään yksi maailman lujimmista materiaaleista, mutta se on myös paras automateriaali suunnittelun joustavuuden, kustannustehokkuuden, valmistuksen vähäisten päästöjen, kierrätettävyyden, edullisuuden jne. kannalta. Näin ollen moniresistenssisten fossiilivapaiden terästen kehittäminen perustuu tietyn sovelluksen kannalta suositeltaviin ominaisuuksiin, ja tämä viittaa siihen, että halutun ominaisuusyhdistelmän toteuttaminen on mahdollista loppukäyttäjien vaatimusten täyttämiseksi. Tähän asti kehittyneitä lujia (AHSS) ja erittäin lujia (UHSS) teräksiä on käytetty autoteollisuudessa noin 25 vuoden ajan suurella menestyksellä. Teknisesti nykyisiä AHSS-luokkia on kehitetty vuosien varrella, ja nykyisin katsotaan, että tulevan kehityksen on noudatettava kolmea keskeistä periaatetta: monifaasisuus, moniasteisuus ja metastabiilisuus (M3). Monifaasirakenteita tarvitaan muokkausominaisuuksien hallitsemiseksi ja moniasteisia rakenteita halutun myötölujuuden ja sitkeyden aikaansaamiseksi. Toisaalta hienojakoinen metastabiili faasi tarjoaa TRIP-ilmiön (transformation induced plasticity), joka johtaa austeniitin muuttumiseen martensiitiksi, mikä mahdollistaa tasaisen venymän ja vetolujuuden hallinnan. Näiden periaatteiden yhdistäminen teollisessa tuotannossa edellyttää sekä koostumuksen että prosessiparametrien tarkkaa hallintaa, eli mitä korkeampi lujuus ja parempi reaktiokyky ovat, sitä parempi on lujuus ja parempi on reaktiokyky.

Teollisuusvastaava: NN, Indalgo Oy
Yliopistovastaava: Antti Kaijalainen, Oulun yliopisto

Virtuaalinen teräksen tuotantofoorumi (VISPCO) on työkalu, jonka avulla optimoidaan teräksen käsittelyä, valmistusta ja ominaisuuksia ottamalla huomioon fossiilittoman teräksen arvoketju ja sovellukset kestävän kasvun varmistamiseksi. Alusta perustuu konsortion tietämykseen ja tutkimustyöhön, jossa otetaan huomioon erilaisia kehittyneitä karakterisointimenetelmiä ja mallinnusratkaisuja, jotta saadaan perustavanlaatuinen ymmärrys teräksen tuotantoa ja ominaisuuksia ohjaavista fysikaalisista ilmiöistä. VSPP koostuu kolmesta moduulista (virtuaalinen teräksenvalmistus, takaperäinen suunnittelu, älykkäät sovellukset ja energiatehokkuus), ja se mahdollistaa kestävän tavan testata virtuaalisesti uusia teräslaatuja, komponentteja, rakenteita ja laitosasetuksia (ei tuhoutumisriskiä, ei resurssien kulutusta) rinnakkain tuotannon kanssa, jolloin otetaan huomioon uusien fossiilivapaiden terästen vaatimukset. Koko teräksen valmistusketju voidaan tutkia virtuaalisesti yhdellä alustalla virtuaalisen teräksenvalmistusmoduulin avulla ilman kallista kehitystyötä ja vaivalloista kokeellista työtä. Lopputuotteiden ja käyttäjien vaatimukset otetaan huomioon takaperin suunnittelumoduulin avulla. Lisäksi komponenttien ja rakenteiden energiatehokkaat ratkaisut ratkaistaan älykkäiden sovellusten ja energiatehokkuusmoduulin avulla.

Tehtävät:

  • Virtuaalinen teräksenvalmistus
  • Taaksepäin suuntautuva suunnittelu (BD)
  • Älykkäät sovellukset ja energiatehokkuus
  • CO2-jalanjälkilaskelmat