metallframställning.

Vilken är den kemiska skillnaden mellan järn och stål?

vad menar du med kemsik skillnad?

Järn är i metallform orginellt en malm medans stål är en blandning av järn och lite kol (?)

Ja precis, så för järn vill man få bort kolet, och för stål behövs precis rätt mängd kol.

Har du sökt runt lite efter information om ståltillverkning? Det finns flera stora ståltillverkare i Sverige, som nog har information till allmänheten om vad stål är och hur företaget tillverkar det, t.ex. Sandvik, Ovako, SSAB, Outokumpu med flera.

Även bolag som bryter järnmalm, som LKAB, har garanterat information om järn/stål.

Det beror på vad du menar med ”järn”. När man tillverkar stål från malm börjar man med att reducera järnmalm (som innehåller järnoxider) med hjälp av koks (kol) till flytande råjärn i en masugn.

Den järnsmälta som bildas är kraftigt förorenad med kol, kisel, svavel, fosfor m.m. som finns i råvarorna. Det som bildas är alltså inte 100% rent järn. Smältan raffineras sedan genom att man blåser syre på den (färskning), då oxideras de flesta föroreningar. När kolhalten har sjunkit under ca 2% kallar man det för råstål. Om kolhalten är strax över denna halt kallas det istället för gjutjärn.

När man har tillsatt legeringsämnen till råstålet och gjutit ut smältan får man den slutliga produkten som man kallar ”stål”. Men det finns tusentals olika sorters stål, så det är inte en och samma produkt.

Man kan även tillverka stål genom att smälta ner stålskrot. Då använder man en elektriskt värmd ugn som kallas för ljusbågsugn.

Det finns även metoder för att framställa rent järn, t.ex. genom elektrolys. Elektrolytiskt järn använder man t.ex. till transformatorer. Järn är dock för mjukt för att användas i många tillämpningar, det är därför man använder stål istället då det är hårdare och mer hållfast.

Gör detta att det järn som kommer att framställas (förhoppningsvis) genom reduktion med vätgas kommer att vara svårare att göra stål av, eftersom det inte finns något kol i från början? Eller kan det vara en fördel?

Smaragdalena skrev:

Gör detta att det järn som kommer att framställas (förhoppningsvis) genom reduktion med vätgas kommer att vara svårare att göra stål av, eftersom det inte finns något kol i från början? Eller kan det vara en fördel?

Både ja och nej. När man använder vätgas för att reducera järnmalmen får man en produkt som kallas järnsvamp som i princip består av rent järn. Den smälter man på samma sätt som vid skrotbaserad stålframställning, dvs med en elektrisk ljusbågsugn. Sedan får man ett råstål som raffineras till en slutlig produkt som man gjuter ut. Vid raffineringen tillsätter man legeringsämnen. Vill man höja kolhalten kan man tillsätta grafit (en del kol kan komma som föroreningar i andra legeringsämnen man tillsätter - ett problem om man vill göra produkten helt fossilfri!). Det finns en del frågetecken kring om grafit ska klassas som en fossil produkt, så det bedrivs forskning kring att använda biokol istället.

Det finns en del problem med att utesluta kokskolet, men inte främst för att det påverkar det slutliga stålet. Biokol är dyrt att framställa, kolfritt järn har mycket högre smältpunkt än kolhaltigt järn, det kostar mycket elenergi att ersätta den kemiska energin i kokskolet och man får inga restgaser man kan bränna för att t.ex. göra fjärrvärme.

Tillägg: 21 okt 2022 18:45

Stålet blir på många sätt bättre av att använda vätgas istället för kol som reduktionsmedel. Många av föroreningarna som kan påverka stålets egenskaper, inte minst svavel, blir man nästan helt av med genom att utesluta kolråvaran.

Kul att lära sig något nytt! Fossilfritt stål var inte ens påtänkt när jag läste kemiteknik, åtminstone inte i Göteborg.

Det är egentligen en nygammal teknik. Den fossilfria tekniken med vätgas är i och för sig ny, men den är väldigt lik den andra metoden man använder för att producera järn och stål - direktreduktion med naturgas. Det är vanligt i länder som har stora naturgastillgångar, t.ex. i Mellanöstern.

De största utmaningarna med den fossilfria tekniken är dels att få fram stora mängder fossilfri el, dels att kunna lagra stora mängder vätgas att använda som buffert om det t.ex. är vindstilla och det inte produceras så mycket billig el.