Energieffektiv gjutning Swerea SWECASTs forskningsprogram 2009-2013

Rapport nr 2013-020

Swerea SWECASTs forskningsprogram 2009-2013

Swerea SWECAST AB Box 2033, 550 02 Jönköping Telefon 036 - 30 12 00 Telefax 036 - 16 68 66 swecast@swerea.se http://www.swereaswecast.se © 2013, Swerea SWECAST AB

1833 / 31834-1

Energieffektiv gjutning

Swerea SWECASTs forskningsprogram 2009 - 2013

Författare Rapport nr

Utgåva

Datum

Emma Svensson och Lennart Holmberg 2013-020_ 2013-09-30

Sammanfattning

Denna rapport är en syntesrapport för de fyra forskningsprojekt som har ingått i Swerea SWECAST:s forskningsprogram 2009-2013 ”Energieffektiv gjutning”. Innehållet i syntesrapporten bygger på de ingående forskningsprojektens slutrapporter.

De forskningsprojekt som har ingått är:

Industrianpassning av OPTYPE (OPTimized Yield casting ProcEss) Minskad materialanvändning vid tillverkning av gjutna komponenter Optimerad värmebehandling av stålgjutgods

Värmeåtervinning från svalnande gjutgods

Nyckelord:

Summary

This report is a summary report of the four research projects included in the research programme of Swerea SWECAST ”Energy efficient casting” that was carried out during 2009 – 2013. The content of this summary report is based on the final reports for the reasearch projects.

The four research projects included in the research programme are: Industrialization of OPTYPE (OPTimized Yield casting ProcEss) Minimized material use for casted goods

Optimized heat treatment for steel castings Heat recovery from cooling of castings

Keywords:

Innehållsförteckning

5.1.1 Nya metoder som utvecklats i ett enskilt projekt ... 8

5.1.2 Kvalitativ kunskap om direkt energibesparingspotential ... 9

5.1.3 Ny kunskap om vad som inte funnits möjligt ... 9

5.1.4 Kunskapsbehov framåt ... 9

6 DISKUSSION ... 10

6.1 SAMARBETE MELLAN INDUSTRI OCH SWEREA SWECAST ... 10

6.1.1 Samarbetsklimat ... 10

6.1.2 Deltagande industriföretag ... 10

6.1.3 Resurser för projekten ... 11

6.1.4 Samarbete kring investeringar i energibesparande utrustning ... 12

6.1.5 Hinder för samarbete ... 15

7 SLUTSATS ... 15

8 FORTSATTA UTMANINGAR OCH FORTSATT ARBETE ... 17

8.1 FORTSATTA UTMANINGAR ... 17

8.2 FORTSATT ARBETE ... 17

1 Tillkomst

Denna rapport har tagits fram inom Swerea SWECAST:s forskningsprogram 2009-2013 ”Energieffektiv gjutning”. Det är en syntesrapport för de fyra forskningsprojekten som har ingått i programmet.

Syntesrapporten är sammanställd av Emma Svensson och Lennart Holmberg vid Swerea SWECAST AB.

De fyra forskningsprojekten har delfinansierats av Energimyndigheten med totalt 7 000 000 kr, vilket utgör ca 36 % av summan av de ingående projektens projektbudgetar.

Swerea SWECAST AB har ansvarat för att driva programmet.

Swerea SWECAST vill rikta ett tack till alla som har deltagit i projekten och/eller styrgruppen med sin tid, sin kunskap och sitt engagemang. Ett stort tack även till Energimyndigheten som med sitt ekonomiska stöd har möjliggjort det här arbetet.

2 Inledning

Denna syntesrapport är en övergripande sammanfattning av de forskningsprojekt som drivits inom Swerea SWECASTs forskningsprogram 2009 - 2013 ”Energieffektiv gjutning”. Resultat, bland annat i form av nya kunskaper och lärdomar, har fångats upp och sammanfattats gränsöverskridande i de fyra forskningsprojekten.

Innehållet i syntesrapporten bygger på de ingående forskningsprojektens slutrapporter. De projekt som har ingått i programmet är:

Industrianpassning av OPTYPE

Minskad materialanvändning vid tillverkning av gjutna komponenter Optimerad värmebehandling av stålgjutgods

Värmeåtervinning från svalnande gjutgods

3 Mål

3.1 Övergripande mål

De övergripande målen för programmet är angivna och kommenterade nedan. Att minska den specifika energi- och råvaruanvändningen i svensk gjuteri-industri med 115 GWh/år, räknat 10 år efter programmets slut och i jämförelse med basåret 2008.

Det uppsatta målet gällande minskningen av den specifika energi- och råvaruanvändningen i svensk gjuteriindustri 10 år efter programmets slut, bedöms behöva skrivas ner med 8 GWh/år, från 115 GWh/år till 107 GWh/år.

En genomgång av energibesparingspotentialen gjordes i samband med halvtidsutvärderingen i juni 2011. Detta medförde endast revidering av den skattade potentialen i ett av projekten, P31829-1 ”Värmeåtervinning från svalnande gjutgods”. Anledningen var att projektets inriktning och mål reviderades under projektets gång. En uppskattning är att potentialen uppnås 5 år senare än vad som först uppskattades, därigenom revideras potentialen för uppnådd implementering 10 år efter programmets avslut ned med 9 GWh/år. Ännu en genomgång av energibesparingspotentialen gjordes då projektens slutrapporter skrevs, den genomgången medförde inga ytterligare ändringar. Siffror inom parentes anger uppskattad potential i den ursprungliga ansökan från 2008.

Tabell 1 Uppskattad energibesparingspotential per energislag, uppskattningen gjordes 2013 och avser potentialen tio år efter forskningsprogrammets slut, d.v.s. 2023. Uppskattad potential vid tiden för ansökan, år 2008, inom parentes

El Gasol Olja Koks Totalt CO2

Projekt [GWh/år] [GWh/år] [GWh/år] [GWh/år] [GWh/år] [ton/år] P31824-1 Industrianpassning av OPTYPE 23 17 40 8334 P31825-1 Minskad material-användning vid tillverkning av gjutna komponenter 28 20 48 10220 P31828-1 Optimerad värmebehandling av stålgjutgods 10 10 2340 P31829-1 Värmeåtervinning från svalnande gjutgods 9 (17) 9 (17) 2376 (4488) P31834-1 Samordning, teknikspridning och implementering Summa 51 10 9 (17) 37 107 (115) 23543 (25655)

Som rapporterats tidigare är bedömningen att energibesparingspotentialen är 7% lägre mot vad programmet siktade på.

Att verka för ökad implementering av ny teknik och nya arbetsmetoder inom energiområdet, med introduktion av minst två nya per år under programmets löptid.

En ny teknik har utvecklats inom projektet ” Industrianpassning av OPTYPE”, då undergjutning av gråjärn i sandform har industrianpassats. En metod för förbättrad tryckstyrning har även utvecklats inom detta projekt.

Projektet ”Optimerad värmebehandling av stålgjutgods” har utvecklat en ny metod i form av minskad värmebehandlingstid för stålgjutgods. Inom projektet har även en ny applikation baserad på oxyfuelbrännare utprovats.

I projektet ”Minskad materialanvändning vid tillverkning av gjutna komponenter” har en ny arbetsmetod tagits fram med syfte att förbättra ingjutsystemet.

Inom projektet ”Värmeåtervinning från svalnande gjutgods” har en ny metod och mall för kartläggning av energiflödet från svalnande sand och gods tagits fram och tillämpats vid samtliga inom projektet deltagande gjuterier. Genom användning av mallen har ett nytt sätt att lokalisera den restenergi som finns tillgänglig för återvinning möjliggjorts.

Sammantaget har totalt sex nya tekniker eller arbetsmetoder tillämpats inom programmet, vilket var målet. I vilken omfattning de sex nya teknikerna och arbetsmetoderna kommer att tillämpas på gjuterierna även efter programmets slut blir intressant att följa.

Att bidra till att skapa nätverk mellan företag för att skapa en positiv atmosfär och gemensam värdegrund kring energifrågorna. Minst tre nya nätverk under programmets löptid.

Projekt och aktiviteter inom programmet har skapat grupperingar kring gemensamma problem och lösningar. Eftersom energifrågorna inte är en del av gjuteriernas kärnverksamhet har det som regel inte förekommit något konkurrenstänkande kring de här frågorna. Uppfattningen är istället att gjuterierna generöst har delat med sig av sina erfarenheter och lösningar. Utmaningen ligger i att hålla grupperingarna levande även efter programmets löptid.

Som en naturlig fortsättning på energieffektiviseringsarbetet har det bland de gjuterier som genomfört energikartläggning bildats ett nätverk för jämförelse av energirelaterade nyckeltal.

De positiva resultaten från projektet ”Minskad materialanvändning vid tillverkning av gjutna komponenter” har skapat ett intresse hos de deltagande företagen för att att optimera ingjut- och matningssystem på de ingående företagens egna produkter. Intressset för att även efter programmets slut fortsätta att dela med sig av erfarenheter och tips skulle öka bland de deltagande företagen om ett uppföljningsprojekt kunde startas. Ett uppföljningsprojekt med syfte att reducera produkternas vikt skulle vara intressant för företagen i det befintliga nätverket.

De gjuterier som ingått i ”Optimerad värmebehandling av stålgjutgods” har ett gemensamt fortsatt intresse i Oxyfuel-tekniken. Intresset för att fortsatt delta i nätverket skulle öka om något gjuteri skulle bestämma sig för att investera i oxyfuelbrännare. Då skulle nätverket troligvis utökas med fler gjuterier.

Att Swerea SWECAST fortsatt ska vara en stark aktör vad det gäller forskning inom energifrågor i gjuteribranschen genom att driva minst tio energirelaterade projekt och minst två EU-projekt.

Bedömningen är att Swerea SWECAST under programperioden har utvecklat och stärkt sin position som en stark och väl ansedd aktör vad gäller energirelaterad forskning. Programmet har i sig har haft en positiv inverkan på utvecklingen. Ett annat projekt som bidragit till en starkare position är ENIG, som också delfinansieras av Energimyndigheten.

Utöver projektet ENIG och de fyra ingående forskningsprojektprojekten i programmet har Swerea SWECAST drivit många olika energirelaterade projekt. Ett antal internfinansierade projekt med energi som fokus har genomförts. Under programperioden har det varje år drivits något eller några egenfinansierade projekt med fokus på energi och hållbarhet. Ett exempel på detta är ett projekt kring kontrollerad forcerad kylning av stort gjutgods där möjligheterna till energiåtervinning med påskyndad kylning och samtidigt säkring av materialets kvalitet har utretts.

Under 2012 fick Swerea SWECAST förtroendet att vara värd och starta ett Energikontor för Jönköpings län – ”Energikontor Norra Småland”. Energikontoret har sedan starten drivit ett antal energirelaterade projekt som komplement till redan befintlig projektportfölj.

Inom programperioden har Swerea SWECAST deltagit i de två energirelaterade EU-projekten, Foundrybench och FoundEnergy.

Swerea SWECAST är sedan sommaren 2011 värd för ett EEN-kontor (Enterprise Europe Network) där energi är ett fokusområde för den service som skall erbjudas mindre och medelstora företag.

Swerea SWECAST ser möjligheter att växa ytterligare inom energiområdet och arbetar mycket aktivt med nya projektansökningar, såväl med regional, nationell och internationell inriktning.

Målet anses uppfyllt.

Att utveckla relevanta och tillämpbara nyckeltal som skapar incitament för förändring och effektivisering hos företagen. Minst 5 relevanta och användbara nyckeltal ska tas fram.

Vilket nyckeltal som bör användas måste anpassas efter varje specifik problemställning. 19 olika nyckeltal har utvärderats för användning inom en grupp av gjuterier. Av dessa bedömdes 4 nyckeltal vara speciellt värdefulla att fortsätta med.

Total mängd köpt energi kWh / Smält metall ton

Smältugnarnas energianvändning kWh / Smält metall ton Belysning kWh / Smält metall ton

Ett nyckeltal som många gjuterier har tagit till sig och vill fortsätta använda är: Total mängd köpt energi kWh / Gott gods ton

Materialutbyte är ett nyckeltal som många gjuterier använder och som har en indirekt påverkan på energianvändningen. Målet på minst 5 relevanta nyckeltal anses därmed vara uppfyllt.

Att involvera mer än 30 % av branschens företag i programmets aktiviteter. Svensk gjuteriindustri utgörs av ca 170 företag. 25 företag har varit mycket delaktiga i programmet, genom att aktivt delta i något av de fyra forskningsprojekten. Den enkätstudie som har genomförts gällande hinder och drivkrafter för energieffektivisering har dessutom engagerat en mängd gjuterier, varav 65 som svarat på enkäten i Sverige. Därmed har mer än 30 % på något sätt varit involverade i programmets aktiviteter.

3.2 Tekniska mål

För detaljer om forskningsprojektens övriga mål hänvisas till respektive projekts slutrapport. Samtliga slutrapporter är listade under rubriken ”9 Referenser”.

4 Innehåll

För detaljer om forskningsprojektens innehåll hänvisas till respektive projekts slutrapport.

5 Resultat

5.1 Ny kunskap från programmet

Huvudsyftet med samtliga projekt har varit att minska den specifika energianvändningen inom gjuteribranschen. En annan viktig drivkraft har varit att höja kunskapsnivån inom utvalda områden. Kunskapsnivån har i programmet höjts både genom att nya metoder har börjat användas och genom att deltagarna i de enskilda projekten har fått insikt om och exempel på vad som är möjligt att uppnå. Några exempel redovisas under följande underrubriker.

5.1.1 Nya metoder som utvecklats i ett enskilt projekt

En gemensam mall/modell för kartläggning av energiavgången inom ett sandgjuteri, processteg för processteg, från avgjutning till avsvalnat gods och avsvalnad sand, togs fram inom projektet ”Värmeåtervinning från svalnande gjutgods”. Framtagning av metoden var ett steg i att öka gjuteriernas medvetenhet kring var restenergi finns tillgänglig samt vilka energimängder och temperaturer som är tillgängliga.

En effekt av projektet ”Optimerad värmebehandling av stålgjutgods” är att energianvändningen vid enskilda värmebehandlingar har kartlagts, något som

tidigare har saknats hos stålgjuterierna. Uppföljningen av energianvändningen vid värmebehandling hos stålgjuterierna visade sig vara nära nog obefintlig; vanligen görs inte någon särredovisning av hur gasolen används. Kartläggningen som gjordes inom projektet gör det möjligt att göra en lönsamhetskalkyl på åtgärder för energieffektivisering.

5.1.2 Kvalitativ kunskap om direkt energibesparingspotential

Under den här rubriken redovisas kvalitativ kunskap som är resultat från enskilda projekt inom programmet. De kvantitativa resultaten redovisas i detalj i slutrapporterna för de enskilda projekten.

En lärdom från projektet ”Värmeåtervinning från svalnande gjutgods” är att största mängden energi finns tillgänglig i sanden. I andra hand återfinns energin i godset och ventilationsluften. Kombinerad kylning av sand och gods i samband med uppslagning bedömdes vara det effektivaste sättet att återvinna så mycket energi som möjligt.

Den kunskap som vunnits genom detta projekt har potential att kunna utveckla gjuteriernas beställarkompetens och skapa förutsättningar för att kunna ställa krav gentemot leverantörer av gjuteriutrustning, vilket i en förlängning borde leda till att energieffektiv utrustning upphandlas och installeras.

Projektet ”Optimerad värmebehandling av stålgjutgods” har verifierat att korta hålltider kan användas med bibehållna och ofta bättre materialegenskaper. Förslag lämnas på ändrad värmebehandlingspraxis med korta hålltider för olika gjutstål. En annan lärdom från samma projekt var att vid användning av oxyfuelbrännare kan energianvändningen ungefärligen halveras, dessutom med möjlighet till tidsbesparing/produktivitetsökning tack vare kortare behandlingstider.

5.1.3 Ny kunskap om vad som inte funnits möjligt

Under arbetets gång med projektet ”Värmeåtervinning från svalnande gjutgods” konstaterades att de utrustningar för småskalig intern elproduktion, som i dagsläget finns kommersiellt tillgängliga, inte är anpassade för de temperaturer och energiflöden som finns tillgängliga inom ett järngjuteri.

5.1.4 Kunskapsbehov framåt

I ”Värmeåtervinning från svalnande gjutgods” konstaterades att den teknik som nu finns tillgänglig för småskalig och intern elproduktion inte är anpassad för de temperaturer och energiflöden som finns på gjuterierna. Dock konstateras att återvunnen överskottsenergin har ett högre värde i form av el än i form av värme. Ny teknik för småskalig elproduktion, anpassad för gjuteriernas förutsättningar är därför av stort intresse framöver. Tekniken går ständigt framåt på det här området och det finns därför ett behov av att bevaka utvecklingen och därigenom vara redo att ta upp det här forskningsområdet så fort tiden är rätt.

Värdet av ”Ny kunskap från programmet” (beskrivet under avsnitt 5.1) realiseras först i samband med implementering av kunskapen. Det finns ett egenvärde i att

bevaka och uppmärksamma de hinder man stöter på vid implementering av kunskapen på samma sätt som det finns ett värde i att bevaka vilka drivkrafter som resulterar i en lyckad implementering.

6 Diskussion

6.1 Samarbete mellan industri och Swerea SWECAST

Det finns många positiva erfarenheter dokumenterade som på olika sätt beskriver ett bra samarbetsklimat för samtliga projekt inom programmet. Följande utdrag ur de olika slutrapporterna ger exempel på beskrivningar av det goda samarbetsklimatet:

”Det har varit oerhört inspirerande att driva och arbeta med ett sådant industrinära projekt och det märks också på industrin att engagemanget blir starkare när det finns en tydlig koppling till industrinyttan.”

”Ett stort tack riktas till de deltagande företagen för deras bidrag i projektet och till denna rapport.”

”De stålsorter som skulle undersökas valdes i samråd med de deltagande gjuterierna. Urvalet gjordes för att täcka de vanligaste stålsorterna samt representera olika typer av värmebehandling.”

”Kartläggning av energiflödet efter avgjutning gjordes på samtliga gjuterier som deltog i projektet.”

6.1.2 Deltagande industriföretag

Det har varit en styrka hos programmet att de olika projekten har lockat många olika företag och programmet har därför fått en relativt bred förankring bland industriföretagen. Endast 2 av de totalt 25 deltagande företagen inom programmet deltog i två projekt, övriga 23 deltog endast i ett projekt.

Då Gjuteriföreningens medlemsföretag består av tre grupper, gjutgodstillverkare, gjutgodsanvändare och leverantörer till gjuterierna, är det glädjande att se att alla tre grupper är representerade som deltagande företag i programmet. Det var dock svårast att få med gjutgodsanvändare i projekten.

6.1.2.1 Gjutgodstillverkare

Nya Arvika Gjuteri AB Holsbyverken AB

ITT W&WW (numera Xylem AB) Keycast Ljungby AB

Kohlswa Gjuteri AB Laholms Stål AB AB Mönsterås Metall

Norrhult Stålgjuteri AB Scania CV AB

SKF Mekan AB

Smålands Stålgjuteri AB Volvo GTO Powertrain AB Österby Gjuteri AB

6.1.2.2 Gjutgodsanvändare Volvo GTO Powertrain AB Unnaryd Modell AB Scania CV AB

6.1.2.3 Leverantör till gjutgodstillverkare ABP Induction AB AGA Gas AB Beijer Industrier AB Bürkert DynaMate Fortum Foseco Sweden JB Engineering Novacast AB NovaCast Systems AB Preem Gas AB Unnaryd Modell AB WBA Industriagentur

6.1.2.4 Övriga deltagande organisationer i programmet

Högskolan i Halmstad Swerea SWECAST Linköpings Universitet

6.1.3 Resurser för projekten

En styrka med samarbetsprojekt mellan industrin och ett forskningsinstitut som Swerea SWECAST är att de båda parterna kompletterar varandra med resurser som den andra parten saknar.

6.1.3.1 Resurser för planering av försök och simulering

För att försök skall generera ny kunskap krävs att försöksplaneringen baseras på vetenskaplig grund. Genom tidig omvärldsbevakning, utförd av Swerea SWECAST, hade projekten tillgång till befintlig kunskapsnivå inom de utvalda forskningsområdena. När det gäller vad som var intressant att prova och vad som var möjligt att prova bidrog expertis från båda parter. Taguchis metod med försöksmatris, tillsammans med samlad expertkunskap och erfarenhet, användes vid planeringen av försöken i projektet ”Minskad materialanvändning vid tillverkning av gjutna komponenter”. Swerea SWECAST har i det projektet utfört simulering både som ersättning och komplement till fysisk provning.

6.1.3.2 Resurser för genomförande av försök och mätningar

Inom projekten har det genomförts olika typer av försök och mätningar. Förutom de personella resurser som både industrin och Swerea SWECAST har bidragit med, har det varit en oerhörd styrka att ha möjligheten att utföra försök och mätningar både i löpande produktion och i pilotanläggningen på Skandinaviska Gjuteriskolan.

I försök och mätningar i löpande produktion har industrin bidragit med specifik utrustning viktiga för projekten, som till exempelförsöksbrännare och handhållen mätutrustning för mätning av temperatur och lufthastighet i ventilationsluften. I tillägg har alla ordinarie processmätningar för normal styrning av driften varit fri för projekten att användas, där så har önskats.

Inom första delen av programperioden har pilotanläggningen för undergjutning (OPTYPE) på Skandinaviska Gjuteriskolan kunnat färdigställas. Att få färdigställa denna pilotanläggning med synpunkter från industrin har varit värdefullt för programmet och för framtida samarbetsprojekt mellan industrin och Swerea SWECAST. Det är även värt att framhålla industriföretagens bidrag i form av 10 flaskhalvor för användning i pilotanläggningen, viktig utrustning som var nödvändig för att försöken skulle kunna genomföras. Likaså installerades en ny tryckstyrning som var avgörande för att kunna nyttja pilotanläggningen.

Värmebehandlingsförsök i labbskala, samt drag- och slagprovning har utförts på Swerea SWECAST. Korrosionsprovning har i ett av projekten gjorts i samarbete med Swerea KIMAB.

6.1.3.3 Resurser för rapportskrivning

Även om huvudansvaret för att skriva projektrapporterna har vilat på Swerea SWECAST, har företagen i högsta grad bidragit till innehållet. Företagens bidrag till rapporternas innehåll, förutom att skapa projektresultaten i projektet, har utgjorts av egenformulerade avsnitt i rapporterna. Företagen har också fungerat som remissinstans för de kompletta rapporterna.

6.1.4 Samarbete kring investeringar i energibesparande utrustning

Under tidsperioden för genomförandet av nuvarande energiprogram har en serie händelser inträffat som haft en negativ inverkan på konjunkturen. Det svaga konjunkturläget har i allmänhet begränsat företagens investeringsvilja.

Investeringar i energibesparande utrustning kan inte göras utan ett bra investeringsunderlag. Med syftet att minimera risktagandet investerar industrin helst i:

Investeringar med kort återbetalningstid Beprövad teknik

I tillägg önskas att investeringarna stärker konkurrenskraften/lönsamheten. 6.1.4.1 Erfarenheter från de enskilda projekten

Att modifiera befintlig, eller investera i nyare teknik är förenat med en initialkostnad för gjuterier. I projektet ”Optimerad värmebehandling av stålgjutgods” som bl. a. undersöker mer energieffektiv värmebehandling genom användning av oxyfuelteknik, konstateras att eftersom nyare förbränningsutrustning för värmebehandling resulterar i effektivare produktion och lägre energikostnader, så kan återbetalningstiden för nyinvestering vid rätt förutsättningar bli relativt kort. Företrädesvis större företag med högre produktionsvolymer borde se oxyfuel-tekniken som högintressant, men även de mindre gjuterierna kan ha ett ekonomiskt utbyte av en förändring i värmebehandlingsutrustning och -rutiner. Införande av kortare hålltider kräver däremot inga investeringar men kräver acceptans både internt och från kunder. Vid värmebehandling får stålgjutgodset sina slutliga egenskaper och val av temperaturer och tider är kritiska för resultatet. Detta ställer stora krav på verifierande undersökningar av att stålgjutgodsets egenskaper inte förändras av ändrad praxis. Trots att möjligheterna till energibesparing är stora så kan det för ett enskilt stålgjuteri vara svårt att självt driva dessa utvecklingsfrågor. En gemensam teknikinsats från gjuterier, institut och värmebehandlingsleverantörer är därför motiverad.

I projektet ”Värmeåtervinning från svalnande gjutgods” förs diskussionen att en stor utmaning är att få gjuterierna att börja tänka mer på sin energianvändning rent generellt, d.v.s. öka medvetenheten så att energiaspekten blir en naturlig del att beakta vid t.ex. om- och nybyggnationer. Detta är en utmaning eftersom gjuterierna naturligtvis måste fokusera på sin kärnverksamhet: att producera gjutgods med hög kvalitet till konkurrenskraftiga priser. Men det är önskvärt att få gjuterierna att alltid ha med energieffektivisering som en viktig aspekt. Det gäller att få dem att se möjligheterna, att ett kontinuerligt arbete med energieffektivisering kan ge både ekonomiska och arbetsmiljömässiga fördelar. Utbildning och information till gjuteriernas personal är en del i att uppnå detta samt att visualisera och informera om energianvändningen och uppnådda besparingar, för att därigenom motivera och engagera medarbetarna i arbetet med att minska energianvändningen.

I projektet undersöks möjligheterna till energiåtervinning, men det konstateras att för att energin ska kunna tillvaratas är det en förutsättning att det rent praktiskt går att komma åt den. Detta kan innebära stora kostnader som gör att en investering inte bär sig ekonomiskt, eller i vart fall har svårt att konkurrera med andra investeringar i verksamheten.

Det kan vara en ganska komplex historia att återvinna energin då påverkan på produktionen samt inre och yttre miljö måste tas hänsyn till på en och samma

gång. Detta ställer krav på en god förståelse för helheten. Vinsten är att ett arbete för att få en helhetssyn bidrar till ökad kontroll och ökad förståelse, vilket är en viktig faktor vid ett förbättringsarbete, såsom energiåtervinning kan anses vara. Generellt sett måste påverkan på produktionen naturligtvis beaktas vid energieffektiviseringsåtgärder. Det är viktigt att ändringar i processen inte påverkar det gjutna materialets egenskaper negativt. Vid energiåtervinning från svalnande gjutgods kan svalningshastigheten hos godset påverkas, vilket är ett exempel på en faktor som kan påverka kvaliteten. Påverkan på gjutsandens kvalitet vid processförändringar är en annan.

Även om principer och metoder för energiåtervinning är liknande oberoende av vilken industri de tillämpas på, så går det inte att göra allt för generella lösningar. Man är som regel beroende av att titta på det enskilda gjuteriet och dess process, vilket är en begränsning.

Utifrån resultatet av energikartläggningarna som gjordes i projektet riktades fokus mot att värma vatten från 50 °C till 80 °C. En förutsättning för att kunna uppnå detta är att kylvatten med en högre temperatur erhålls från t.ex. ugnskylningen. En avgörande faktor för att uppnå detta är att gjuterierna börjar ställa krav på utrustningarnas prestanda så att leverantörerna vet vilka parametrar de ska arbeta mot. En leverantör av utrustning, Karlebo Gjuteriteknik, deltog i periferin av projektet, men p.g.a. tidsbrist var företagets deltagande begränsat. Frågeställningarna som har tagits upp inom det här projektet har dock initierat att energiåtervinning och potentialen som finns i detta kommer att föras upp till diskussion inom Karlebo Gjuteriteknik. Det är den här typen av initiativ som kan göra att förutsättningarna för energiåtervinning kan förbättras, då leverantörer och gjuterier genom en öppen dialog kan sträva åt samma håll.

De utrustningar som leverantörerna tillhandahåller har ofta inte med energiåtervinning som en naturlig del i konstruktionen (även om detta numera förekommer i större utsträckning än tidigare). Här är det upp till gjuterierna att ställa krav i samband med upphandling av ny utrustning.

Bland annat har ett av företagen som deltog i projektet, långtgående planer på att investera i en ny kombinerad gods- och sandkylare, där energiåtervinning ingår som en del av konceptet. Utifrån resultatet i projektet kan andra företag inspireras att göra liknande investeringar.

En faktor som generellt bromsar införandet av energieffektiv teknik är givetvis investeringskostnaden. Det vanligaste sättet att besluta om en investering ska genomföras eller inte är att beräkna återbetalningstiden. Många gånger krävs en mycket kort återbetalningstid, ofta mindre än ett år, för att en investering ska anses lönsam. Detta kanske trots att den tekniska livslängden på investeringen är mångdubbelt längre. Utmaningen här är att uppmana gjuterierna att göra sina kalkyler kring investeringar på ett annat sätt, och se investeringar i infrastruktur på ett annat sätt än investeringar som är produkt eller kundspecifika.

När det gäller investering i energikrävande utrustning, till skillnad från produktionsrelaterade investeringar, kan det vara bra att använda sig av LCC-metoden (Life Cycle Cost). Denna metod tar hänsyn till utrustningens livslängd och driftskostnad. Detta är en lämplig metod att använda sig av då investeringen är oberoende av de producerade enheternas produktlivslängd (d.v.s. hur länge produkten går i produktion).

Det kan även nämnas att det är bra om man har en investeringsplan för ett antal år fram i tiden, detta möjliggör mer genomarbetade investeringar och man får tid att hitta synergier mellan de olika investeringarna och behoven.

6.1.4.2 Kreativa sätt för investeringar i energieffektiv utrustning

Investeringarna i energieffektiv utrustning konkurrerar med övriga investeringar inom verksamheten. Bland erfarenheterna från projekten lyfts här fram sätt som ökar chanserna att få acceptans för en investering i energieffektiv utrustning.

Sätt ett värde på förbättrad arbetsmiljö och/eller yttre miljö som en investering i energieffektiv utrustning medför. Ta med mervärdet i investeringskalkylen.

Ställ alltid krav på energianvändningen i samband med upphandling av ny utrustning.

Ta fram livscykelkostnaden innan investeringsbeslutet fattas.

Ett forskningsinstitut som Swerea SWECAST borde i en allt högre grad kunna fungera som en katalysator, för utveckling av energieffektiv utrustning, mellan beställare och leverantörer inom gjuteribranschen. 6.1.5 Hinder för samarbete

Under tidsperioden för genomförandet av det senaste energiprogrammet har en serie händelser inträffat som haft en negativ inverkan på konjunkturen. Det svaga konjunkturläget har i allmänhet begränsat företagens möjligheter att delta i forskningsprojekt och gjorde det svårt att engagera företag i en del av projekten. Programmet som helhet drabbades av en hel del förseningar på grund av problemen med att engagera företag till de planerade starttidpunkterna för de enskilda projekten. Tack vare kopplingen mellan Swerea SWECAST och Gjuteriföreningen lyckades till slut projekten ändå värva företag till projekten bland Gjuteriföreningens medlemsföretag.

I ett av projekten inom programmet visade det sig vara svårt att få med både gjuterier och gjutgodsköpare samtidigt i projektet. Bristen på gjutgodsköpare i projektet gjorde att ambitionsnivån för det projektet fick anpassas därefter.

Gjutprocessen ser olika ut på de olika gjuterierna. Trots en öppenhet bland gjuterierna och en vilja att samarbeta och utbyta erfarenheter har det i ett av projekten blivit tydligt att skillnaderna i gjutprocessen försvårar jämförelser och generella rekommendationer och metoder, som projektet skulle vilja få fram.

7 Slutsatser

Projekten har genererat mycket ny värdefull kunskap. Låg investeringsvilja i energieffektiv teknik, delvis på grund av den svaga konjunkturen under stor del av tidsperioden för programmet, har medfört att energibesparingarna vid projektets slut är lägre än man hade önskat.

För att öka investeringsviljan i energieffektiviserande åtgärder, finns det ett behov av mer kreativa sätt att räkna på och argumentera för investeringar i energieffektiv utrustning. Ett fördjupat samarbete mellan beställare och leverantörer av energieffektiv utrustning skulle också kunna gynna gjuteribranschen. Swerea SWECAST skulle kunna ha en roll som katalysator i denna process.

Med en förstärkning av konjunkturen, idealt i kombination med ekonomiska styrmedel i form av investeringsbidrag/stöd som gynnar investeringar i energieffektiv teknik, kommer den nya kunskapen kunna omsättas till de energibesparingar som de enskilda projekten har redovisat potentialen för.

8 Fortsatta utmaningar och fortsatt arbete

8.1 Fortsatta utmaningar

En stor utmaning är att få gjuterierna att börja tänka mer på sin energianvändning, d.v.s. öka medvetenheten så att energiaspekten blir en naturlig del att beakta vid t.ex. om- och nybyggnationer.

Att modifiera befintlig, eller investera i nyare teknik, är förenat med en initialkostnad för gjuterier. Eftersom nyare förbränningsutrustning resulterar i effektivare produktion och lägre energikostnader, så kan återbetalningstiden för nyinvesteringen vid rätt förutsättningar bli relativt kort. Företrädesvis större företag med högre produktionsvolymer borde se denna teknik som högintressant. Det vore önskvärt om något svenskt gjuteri kunde övertygas om att införa Oxyfueltekniken för deras värmebehandling av stålgjutgods.

Materialbesparingar i ett gjuteri får bäst effekt om alla i gjuteriet förstår varför och hur matnings- och ingjutsystem bör utformas. En spridning av rapportens innehåll till alla som arbetar i gjuterier med sandgjutet gods oberoende av material, är en utmaning framöver. På så sätt kan kunskap som genererats inom projektet förhoppningsvis även tillämpas för andra sandgjutna legeringar.

8.2 Fortsatt arbete

Inom projektet ”Industrianpassning av OPTYPE” finns det fortfarande arbete kvar att göra innan tekniken och metoden är helt industrianpassad. Inom projektet fick mycket tid och resurser läggas ned på att utveckla en ny digital tryckstyrning. Det var därför inte möjligt att ta in några reella komponenter i projektet. Lagom till projektets slut känner gruppen att projeketet visat att tekniken fungerar för gjutjärn och därmed nått teknikmålet. Projektet har inte haft som mål att på något sätt optimera någon parameter utan har bara mappat upp produktionsfönstret.

En vidareutveckling av tekniken innebär en optimering av en eller flera parametrar med avseende på produktion och ekonomi. En sådan optimering måste göras för varje enskild produkt och kan inte hållas generell. Naturligtvis bör optimeringsprocessen totalt sett gå fortare och fortare ju fler gånger den genomförs och ju fler produkter tekniken optimeras för.

Det som behövs för att få industrin att hoppa på tåget är fler tydliga exempel. Nu när utrustningen står färdig efter två etapper av projekt hade ett fortsättningsprojekt, där arbetet bestått av att enbart visa på exempel tillsammans med industrin varit intressant att följa.

Det finns fortfarande arbete kvar att göra med att marknadsföra och presentera resultaten av projektet ” Minskad materialanvändning vid tillverkning av gjutna komponenter”. Ett fortsättningsprojekt som möjliggör att ha en löpande dialog

med ett antal gjuterier och hjälpa dem att implementera arbetssättet vid beredning skulle ge väldigt bra effekt. Från andra projekt med produktionsfokus har Swerea SWECAST erfarenhet av att ha löpande avstämningar för att driva på förändringsarbetet hos företagen. Det är egentligen bara förändringsarbete som återstår. Kunskapen finns, ett antal exempel finns och simuleringsverktygen finns. Allt handlar mer eller mindre om att göra ett avtryck hos gjuterierna och visa på potentialen. Under diskussioner inom projektgruppen var alla överens om att ”man” borde gå igenom de mest producerade komponenterna och höja utbytet. Projektet har visat på både ekonomiska och energimässiga besparingar av ett sådant arbete. Tyvärr är det inte lika enkelt att avsätta tid för detta arbete, när nya kundförfrågningar skall behandlas och löpande arbete skötas. En drivkraft för detta förändringsarbete är att någon efterfrågar resultaten genom till exempel månadsvisa besök.

Att fortsatt studera ökat utbyte och samtidigt minskade tjocklekar och minskad massa på slutkomponenterna vore intressant att studera i ett uppföljningsprojekt. Vidare finns en hel del att göra inom utbildning av gjuteriingenjörer. Resultaten från projektet har redan delvis integrerats i Swerea SWECAST utbildnings-material. Dock är en vidareutveckling av de olika resultaten och skapandet av fler exempel nödvändigt för att få större genomslag.

Puhakkas ingjutsystem har använts vid försök på Skandinaviska Gjuteriskolan. Denna nya typ av ingjutsystem kan höja kvalitén på framförallt stål och aluminiumgjutgods. I Kanada har dessa system använts vid gjutning av större gjutgods. Ett intressant område vore att utveckla motsvarande system för aluminiumgjutgods. Målet med ett sådant projekt skulle vara att skapa dimensionerings- och beredningsregler för denna typ av gjutgods.

En intressant fortsättning på projektet ”Värmeåtervinning från svalnande

gjutgods” vore att följa utvecklingen av teknik för att återvinna energi i samband med kylning av sand och gods. Speciellt intressant vore att studera teknik för och utveckla koncept kring energiåtervinning i utrustningar där uppslagning och kylning av sand och gods integreras.

Man kan med hjälp av gjutsimuleringsprogram följa fyllnadsförloppet under gjutning samt analysera hur gjutgodset svalnar och stelnar. Detta kan vara en värdefull hjälp vid energikartläggningen av flödena. Hur denna hjälp skulle kunna användas på ett mer strukturerat sätt vid energikartläggning av gjuterier vore värt att studera inom något framtida projekt.

9 Referenser

[1] S. Fredriksson, Jonas Bäckman, ”OPtimized Yield casting ProcEss (OPTYPE)”, slutrapport för projektet ”Industrianpassning av OPTYPE (OPTimized Yield casting Process)”, Swerea SWECAST rapport nr 2013-014, (2013)

[2] H. Svensson, M. Risberg, ”Ökat utbyte vid gjutning av stål och aluminium”, slutrapport för projektet ”Minskad materialanvändning vid tillverkning av gjutna komponenter”, Swerea SWECAST rapport nr 2013-007, (2013) [3] L. Sibeck, slutrapport för projektet ”Optimerad värmebehandling av

stålgjutgods” rapport nr 2012-012, (2012)

[4] E. Svensson, slutrapport för projektet ”Värmeåtervinning från svalnande gjutgods” rapport nr 2011-003, (2011)