Search

The steel company SSAB in Borlänge will, in the near future, replace its protective relays in one of their substations due to the condition and age of the relays. In connection with the change, SSAB intended to switch the current communication protocol IEC 60870-5-103 (IEC 103) to IEC 61850. They were thus interested in knowing what differences there were between these protocols and what were the technical and economical pros and cons for the change. To answer SSAB's questions, this bachelor thesis project was initiated with the aim of a feasibility study regarding the relays change and the protocol switching. To this purpose, the relevant parts of the substation and its functions were first examined to have an overall picture and the understanding of how they worked and interacted. After that, the communication protocols IEC 103 and IEC 61850 were investigated separately and comparatively. After a few weeks a visit was paid to SSAB to visually see what was to be done and to obtain a better understanding. During the visit, the substation that would receive new protection relays were shown and how their parts in the system were connected and interacted. Besides, other electrical devices were also shown, for example, large step-down transformers and a capacitor bank. After this, further study of the protocols, the relays as well as the associated parts were conducted and the information collected. Finally, the collected information was analysed, compared and documented in this thesis to generate a result and a comparison. From this feasibility study, it is clear that the new protocol had many advantages technically and some economically, which in particular include: 1) communication where IEC 103 uses master/slave at speeds up to 10 Mbit/s and IEC 61850 uses client/server and peer to peer at speeds between 100 Mbit/s to 1 Gbit/s; 2) connection where IEC 103 was point to point and with IEC 61850 it will be connected in ring formation for better redundancy; 3) interoper

SAB är ett globalt marknadsledande stålföretag som grundades år 1878. Företaget har sju produktionsanläggningar varav ett ligger i Oxelösund. Produktion från järnmalmspellets till värmebehandlad plåt sker dygnet runt i olika byggnader på produktionsområdet som är flera kvadratkilometer stort, vilket innebär att interna transporter inom produktionsområdet är nödvändigt. Transporterna sker idag med dragare som framförs av dragarförare som tar emot transportbeställningar från de olika hallarna på produktionsområdet. Hallarna är tilldelade olika prioritet vilket innebär att dragarförarna har olika tid på sig att slutföra transportuppdragen. Dragarförarna ser i det gemensamma transportsystemet samtliga transportuppdrag och har möjlighet att själva bestämma vilka transportuppdrag de vill slutföra. Hallarna upplever att det stundvis är långa väntetider och ringer då till samordningen för att få sina transportuppdrag prioriterade medan avdelningen för interna transporter i sin tur upplever en inflation i prioritet där fler och fler transportuppdrag hamnar på högre prioritet. Syftet med arbetet är således att SSAB ska få en ökad förståelse för hur de kan minska väntetiderna för hallarna och möjligtvis öka antalet slutförda transportuppdrag. Målet med studien är att utföra en simuleringsstudie dels i syfte att kartlägga transportsystemet, dels för att kunna undersöka hur olika scenarier påverkar väntetider för hallar samt slutförda transportuppdrag för dragarna. För att uppnå rapportens syfte och mål har en simuleringsmodell över det studerade området byggts i Arena. Med hjälp av simuleringsmodellen har två olika typer av experiment genomförts för att besvara rapportens frågeställningar, nämligen jämförande alternativ och sökexperiment. För experimenten som utfördes som jämförande alternativ utformades 21 scenarier som innebar olika prioritetsättningar och som alla testades med 4, 5 och 6 dragare. Resultatet av varje scenario innebar en viktad prioritet baserat på hur a, Examensarbetet är utfört vid Institutionen för teknik och naturvetenskap (ITN) vid Tekniska fakulteten, Linköpings universitet

Wind turbines have been utilized for centuries to harness energy from the wind. Commercial wind turbine blades are typically made from composite materials, which are difficult to recycle, leading to blades ending up in landfills at the end of their lifecycle. Additionally, these materials contribute to microplastic pollution. In response to growing environmental concerns, there has been an increased focus on addressing such issues. The Swedish company SeaTwirl AB develops offshore vertical-axis wind turbines (VAWT), and this study focuses on optimizing the weight of a blade from a new 10-15 MW VAWT concept using steel as the material. Steel has long been recyclable, making it an interesting material for wind turbine blades. The specific steel used in this study is the ultra-high-strength steel "Strenx 1300" from SSAB, which is not only extremely durable but is also expected to be fossil-free by 2026, by implementation of the manufacturing technology HYBRIT. The study found that a single blade made from Strenx 1300, when designed and optimized for 35 years of operational use, would weigh approximately 193.4 tonnes and would require 6016.8 meters of welds with a fatigue class of FAT 125. A rough estimation of the weight of a fiberglass VAWT of the same size resulted in approximately 300 tonnes. Therefore, this study concludes that it may be feasible to construct a commercially competitive VAWT blade using environmentally friendly, fossil-free steel. This approach would make wind energy a more sustainable energy source without the problems of recyclability and microplastic pollution., Vindkraftverk har använts i århundraden för att utvinna energi från vinden. Kommersiella vindkraftverksblad tillverkas vanligtvis av kompositmaterial, vilket är svårt att återvinna och leder till att bladen hamnar på soptippar vid slutet av deras livscykel. Dessutom bidrar dessa material till mikroplastföroreningar. Som svar påväxande miljöproblem har det därför blivit ett ökat fokus på denna typ av frågor. Det svenska företaget SeaTwirl AB utvecklar vertikalaxliga vindkraftverk (VAWT) för offshore-användning, och denna studie fokuserar på att optimera vikten av ett blad från ett nytt 10-15 MW VAWT-koncept med stål som material. Stål har länge varit återvinningsbart, vilket gör det till ett intressant material för vindkraftverksblad. Det specifika stål som används i denna studie är det höghållfasta stålet "Strenx1300" från SSAB, som inte bara är extremt hållbart, men också förväntas bli fossilfritttill 2026, tack vare implementeringen av tillverkningsteknologin HYBRIT. Studien visade att ett enskilt blad tillverkat av Strenx 1300, när det är utformat och optimerat för 35 års driftstid, skulle väga cirka 193,4 ton och kräva 6016,8 meter svets med en utmattningsklass FAT 125. En grov uppskattning av vikten av en VAWT av samma storlek i glasfiber resulterade i cirka 300 ton. Därför drar denna studie slutsatsen att det kan vara möjligt att konstruera ett kommersiellt konkurrenskraftigt VAWT-blad med miljövänligt, fossilfritt stål. Detta tillvägagångssätt skulle göra vindenergi till en mer hållbar energikälla utan problemen associerade med återvinning och mikroplaster.

SSAB har som mål till år 2026 att producera fossilfritt stål och vara helt fossilfria vid år 2030. Ett led i att lyckas med detta är att generera egen förnybar elektricitet. I detta arbete utreds på uppdrag av SSAB potentialen för att generera förnybar energi i form av solel på deras industriområde i Borlänge. Denna studie ger även förslag på vilken solcellsteknik som kan utnyttjas, samt hur effekten från solcellsanläggningarna påverkar SSAB:s två största transformatorer. Baslasten för dessa transformatorer kan till stor del uppnås av solcellsanläggningarna mellan april – augusti. De avgränsningar som gjorts syftar till att utreda potentialen av de största ytorna på mark och byggnader inom SSAB:s industriområde. Simuleringar har genomförts med programvaran PVsyst för ett flertal solcellsanläggningar. Arbetet lyfter aspekter om hur solcellsanläggningar fungerar, planeras och påverkas av exempelvis solinstrålning, väder och orientering. Resultatet visar att på de ytor som valdes ut kan en maximal effekt på 28 MWp installeras. Övervägande del av den totala effekten kan installeras på de tillgängliga markytorna, vilket motsvarar ca 70 % av den simulerade installationen. Då de tillgängliga ytorna är riktade åt olika håll kommer de olika föreslagna installationerna att ha sin maximala uteffekt vid olika tillfällen, varför den maximala uteffekten från samtliga anläggningar aldrig överskrider 22 MW. Den totala mängd el som kan genereras från samtliga installationer är 23,7 GWh / år. Denna energimängd motsvarar ca 6 % av SSAB i Borlänges totala elanvändning. Med monokristallina solceller uppgår en kostnad för alla installationerna om 164 miljoner kronor ± 20 %., SSAB's goal by year 2026 is to produce fossil-free steel and be completely fossil-free by 2030. One step to succeed in this is to generate their own renewable energy. In this work, the authors investigated the potential for generating renewable energy in the form of solar electricity at SSAB’s industrial area in Borlänge. This study also provides suggestions on which solar cell technology can be utilized, as well as how the power from the photovoltaic plants affects SSAB's two largest transformers. The base load of these transformers can mostly be achieved by the photovoltaic plants between April – August. The boundaries made aim to investigate the potential of the largest areas in the form of land and on buildings of the industrial area. Simulations have been carried out with the software PVsyst for several photovoltaic systems. This work highlights aspects of how photovoltaic systems work, how they are planned and affected by, for example, solar radiation, weather and orientation. The simulated photovoltaic systems have different conditions based on the different aspects, where each one has their pros and cons. The result shows that on the surfaces that were selected, a maximum power of 28 MWp can be installed. Most of the total power can be installed on the available land surfaces, which corresponds to about 70 % of the simulated installation. As the available areas are directed in different directions, the proposed installations will have their maximum output at different times, so the maximum output from all plants never exceeds 22 MW. The total amount of electricity that can be generated from all installations is 23.7 GWh / year. This amount of energy corresponds to about 6% of SSAB in Borlänge's total electricity use. With monocrystalline solar cells, a cost for all installations amounts to SEK 164 million ± 20%.

This study aims to perform a feasibility study on the DTU 10MW-RWT wind turbine blades constructed in the fossil-free high-strength steel 1300 MPa from SSAB. The acceptance criteria, on which the study is based, are taken from the DTU composite wind turbine model. A maximum weight of 41 000kg and a maximum tip displacement of 12.5 m are chosen. By fulfilling the acceptance criteria, the results of this study could contribute to a more sustainable future by decreasing the carbon dioxide emissions of wind turbine blades and improving their recycling options. To perform weight optimization the Finite Element Analyses software Abaqus and the optimization software Tosca Structure are used. The study is conducted based on Design for Six Sigma (DFSS) up until the design concept SG2. The study results in a preliminary design of the wind turbine blade constructed in SSAB Strenx 1300 and proofs that Tosca is a suitable software for performing weight optimization. The results show that it would be feasible to replace the wind turbine blades with SSAB Strenx 1300 MPa, but it will result in a weight increase for the current design. For further studies, it is recommended to consult with the stakeholders on how much weight increase of the blade is acceptable and study on how to modify the design of the steel wind turbine blade.

This master thesis was done at Swerim AB in cooperation with SSAB and the Technical University of Luleå in the purpose of preventing spalling problems in hot rolling mills. Spallings are a fatigue damage that occurs on the rolls due to extreme loads and unfavorable conditions between the rolls in a mill. This report describes how the roughing mill, which is the first of a series of hot rolling mills is modelled and simulated in order to compute and improve the load distribution between the rolls. The load distribution tells a lot where the spalling problems occurs. By computer aided design and simulations with the finite element method a parametric computational model was created and used to simulate the load distribution between the work roll and backup roll with worn andfresh rolls. These simulations showed what the load distribution looks like when using new rolls and that the load distribution is especially bad when the work roll is worn. The computational model was used to simulate how the load distribution changes with different geometries on the backup roll to provide valuable input and suggest new designs on the backup roll currently used by SSAB Borlänge.

Litiumjonbatterier har blivit en växande energibärare som idag finns i en stor mängd produkter, exempelvis elbilar, datorer och verktyg. Några fördelar är att batteriet innehåller en hög energimängd, har en hög hållbarhet samt är laddningsbart. Risker har dock uppdagats kopplade till säkerheten, då bränder och explosioner uppmärksammats i samband med batterierna. Detta har medför att SSAB vill undersöka möjliga förbättringar gällande sin förvaring, laddning och sortering inför återvinning för att få en säkrare verksamhet. Arbetet har utgått från en inventering på SSAB i syfte att undersöka förvaring, laddning och sortering inför återvinning. Vid inventering undersöktes främst litiumjonbatterier tillhörande handverktyg, detta då dessa batterier ansågs finnas i stor mängd i verkstäderna. En intervjustudie har genomförts med återvinningsbolag för att undersöka deras sortering inför återvinning. Aktuell information har samlats in genom en litteraturstudie. Under inventeringen framkom det att litiumjonbatterierna förvarades samt laddades i förråd eller skåp, detta i lokaler som saknade brandlarm. Eftersom brandrisker finns förknippade med batterierna kan en säkerhetsåtgärd vara att förvara batterierna i brandsäkra skåp alternativt brandtekniskt avskilda rum. För att upptäcka en eventuell brand i ett tidigt skede kan brandlarmsdetektorer kopplade till SSAB:s räddningstjänst installeras. Det framkom även under inventeringen att förbrukade litiumjonbatterier sorteras tillsammans med övriga batterier på SSAB:s återvinningsstation, Memaco. För en säkrare sortering kan ytterligare en sorteringslåda användas. Där stora samt skadade litiumjonbatterier bör sorteras och varvas med lermineralet vermikulit. För att minimera risken för brand kan lådan placeras en bit bort från övrigt avfall. För laddning, förvaring och sortering finns flertalet olika metoder som kan förbättra säkerheten och begränsa samt minska konsekvenserna av en eventuell brand eller explosion orsakat av ett l

Detta examensarbete är en del av forskningsprojektet COMMAND som genomfördes av forskningsinstitutet RISE SICS Västerås tillsammans med SSAB under 2018 och 2019. Ett delmål med forskningsprojektet var att hjälpa industriföretag presentera mätvärden och maskindata på ett mer användarvänligt och överskådligt sätt. Examensarbetet har haft som mål att uppfylla detta mål genom att skapa graf som representerar data med punkter istället för linjer. I texten nedan kallar jag detta för Punktgraf då grafen baseras på punkter som segmenterar och komprimerar data för att skapa översikt. Grundläggande principer för framtagandet av grafer studerades i “The Visual Display of Quantitative Information” och Colin Ware’s designprinciper om närhet, likhet och pop-out applicerades för att underlätta avläsning av grafen. En Unity-scen skapades för att snabbt generera exakt men simulerad data för att utvärdera punktgrafens potential. Det första testet visade att läsandet av grafen var ansträngande. Hög kognitiv belastning gjorde läsbarheten svårare snarare än lättare. Efter en uppdaterad version skapats genomfördes ett nytt test och intervju för att utvärdera resultatet av förändringarna. Efter dessa iterationer tog artefakten en mer användbar form som föreföll öka användarens förmåga att överblicka stora datamängder och upptäcka tidigare dolda mönster i stora dataset. Det identifierades också att punktgrafen skulle kunna bli ett användbart verktyg, inte bara för bevakning av industrimaskiner, utan också inom generell dataanalys., This thesis work is part of the research project COMMAND that was conducted by the research institute RISE SICS Västerås together with SSAB during 2018 and 2019. One of the work-packages in the project was aimed to help industry companies present their machine data as an overview and in a more user friendly way. The goal of this thesis work was to make it easier to detect anomalies in the data for the purpose of predictive maintenance. The result from this thesis work is a type of graph that presents data in the form of stacked points rather than lines. I call this a “node based graph” as the nodes of the graph segment to compress the data to increase overview. To develop this artifact, literature such as “The Visual Display of Quantitative Information” and Colin Ware’s design principles of proximity, likeness and pop-out was applied to help form the graph. A Unity-scene was created to rapidly generate simulated but accurate real time data for visualization tests. The first test however showed an increased strain on the users ability to read the graph. High cognitive load made readability lower rather than higher. For this reason a secondary test was conducted to verify changes made to the artifact during the design process. After iterations were made the design took a more useful form that appeared to increased the users ability to overlook large data sets and detect patterns previously unseen. It also came to light that this particular type of presentation of data perhaps hold higher value outside the initial target audience, and that its redesign could turn it into a beneficial tool, not just monitoring of industrial machines, but for data analysis in general., COMMAND - Communication and maintenance for the digital factory

Sverige strävar efter ett mer hållbart samhälle och har som mål att nå netto nollutsläpp av växthusgaser till atmosfären år 2045. Företag som agerar i Sverige måste därmed göra stora omställningar för att målet ska kunna nås. I detta arbete har möjligheten att ersätta SSAB Borlänges fossila bränslebehov i varmvalsningsprocessen med gas från termisk förgasning undersökts. Genom litteraturstudier, behovsanalys, beräkningar och modellering i Excel har fyra fallstudier med olika förgasningskoncept utvärderats. En stor utmaning har varit att finna lösningar för hantering av de stora värmelasterna i varmvalsningsugnarna. I fallstudierna har olika strategier tillämpats för att hantera dessa; gasmotorer, balansering med gasklocka eller uppgradering till SNG som lagras i kryogena behållare. Ett fall med inköp av biobränslebaserad flytande naturgas (bio-SNG) från externa producenter har också utvärderats. Den tekniska genomförbarheten samt den ekonomiska insatsen och vinningen har utvärderats för att hitta det bästa alternativet. Fallet med gasklockan (Fall 1b) visade på bäst ekonomisk prestanda med en internränta på 1,6%, en återbetalningstid på 21 år och tillverkningskostnad på 518 kr/MWh. Detta är sämre än nuvarande lösning som kostar 470 kr/MWh. De känsligaste faktorerna för kostnaden är biomassans och fossila bränslets priser. Även investeringskostnaden har stor inverkan. En stor fördel med nya lösningen är minskningen av SSAB:s användning av fossila bränslen med cirka 850 GWh som ersätts av förnybar gas., Sweden strives for a more and more sustainable society and aims to reach the net zero emissions of greenhouse gases to the atmosphere by 2045. Companies that operate in Sweden must therefore make major changes to achieve that goal. In this project, the possibility of replacing SSAB Borl¨anges fossil fuel needs in the hot-rolling process with gas from thermal gasification has been investigated. Through literature studies, needs analysis, calculations and modeling in Excel, four case studies with different gasification concepts have been evaluated. One major challenge has been to find solutions for handling the large heat loads in the hot-rolling furnaces. In the case studies, different strategies have been applied to address these; gas engines, balancing with a gasholder or upgrading to SNG that are stored in cryogenic containers. A case of purchasing biofuel-based liquid natural gas (bio-SNG) from external producers has also been evaluated. The technical feasibility as well as the financial stake and profit have been evaluated to find the best option. The case with the gasholder (Case 1b) showed the best economic performance with an IRR of 1.6%, a payback period of 21 years and manufacturing cost of 518 SEK/MWh. This is worse than the current solution, which costs 470 SEK/MWh. The most sensitive factors are the price of biomass and fossil fuels. The investment cost also has a great impact. A major advantage of the new solution is the reduction of SSAB’s use of fossil fuels with about 850 GWh being replaced by renewable gas.

Organisationer som tillämpar Lean Production kan använda sig av kraftfulla metoder för att effektivisera sitt produktflöde och minska slöseri genom att kartlägga var den svagaste länken är i produktionen. SSAB Oxelösund AB ska implementera ett uppdrag, PV3000, som baseras på ett Lean-orienterat tankesätt med målet att minska både lagernivåerna och genomloppstiderna i valsverket. I valsverket anses valsningsprocessen vara en trång sektor som sätter höga krav på att ämneskap-systemet innan ska kunna leverera rätt mängd i rätt tid. Syftet med studien är att effektivisera flödet i ämneskap-systemet med hjälp av simulering genom att undersöka var flaskhals(ar) uppstår, samt att ta fram olika åtgärder som kan vidtas för att både kunna möta efterfrågan från ämnesugnarna och för att minska slöseri i ämneskap-systemet. Med målet att skapa en modell som simulerar verkligheten så nära som möjligt, följdes en simuleringsmetodik beståendes av nio steg med allt från planering och modellering till experimentering och implementering. Vid insamlingen av relevanta data användes både historiska data erhållet från SSAB:s databaser och manuellt insamlade data. De manuellt insamlade data erhölls i vissa fall genom fältstudier där författarna tog tid på processerna vid ämneskap-systemet och i andra fall genom uppskattningar. Samtliga data approximerades sedan med hjälp av matematiska sannolikhetsfunktioner och modellerades in i simuleringsmodellen. Efter en simulering av nuläget visar resultatet på att ämneskap 1 kapar rätt mängd i rätt tid. Ämneskap 2 klarar däremot inte av ämnesugnarnas efterfrågan och har samtidigt en hög andel aktiv tid. Även ämnessågarna har en hög andel aktiv tid och klarar inte av att kapa i rätt takt. Simuleringsmodellen användes sedan för att utföra olika experiment baserat på olika åtgärder, som exempelvis att investera i en ny såg, en ny rullbana eller en ny gaskap, men även att förändra arbetssättet i ämneskap-systemet. Åtgärderna sammanställdes i 18 olika sce