Design og drift av metallurgiske smelteovner er gradvis blitt forbedret basert på industriell erfaring, forskning,moderne prosesstyring, nye og/eller forbedrede målinger, osv. Prosessene er imidlertid svært kompliserte, og mangeforhold er ikke tilstrekkelig forstått. I det indre av en smelteovn kan temperaturen være over 2000 °C, og det er derforsvært vanskelig å kunne få gode målinger av tilstanden i dette viktige området.
En metallurgisk prosess kan kreve svært mye energi. Energien tilføres normalt ved at kraftig elektrisk, tre-fase strøm,gjerne over 100 000 A, sendes gjennom ovnen. Strømbanene i ovnen er avhengig av elektrisk ledningsevne tilråvarene, delvis reagert materiale, og ferdig produsert metall i ovnen. Dette gir en sterk vekselvirkning mellomelektrisk strømfordeling, temperaturfordeling og kjemiske reaksjoner.
SAFECI-prosjektet har gitt oss bedre forståelse av hvordan elektrisitet oppfører seg inne i smelteovner som brukes til å lage ferrolegeringer – viktige materialer i blant annet stålproduksjon. Denne kunnskapen kan bidra til at norsk industri blir både mer energieffektiv og miljøvennlig.
Ved prosjektslutt har to industripartnere tatt i bruk nye metoder for elektriske målinger. Dette gjør det mulig å styre ovnene bedre, noe som gir jevnere drift og lavere energiforbruk.
Prosjektet har også bidratt til kompetansebygging: 10 forskere og fagpersoner har fått opplæring, og det har kommet ut 21 vitenskapelige artikler samt ett nytt forskningsprosjekt som bygger videre på resultatene.
SAFECI ble ledet av NORCE, med NTNU som forskningspartner. I tillegg samarbeidet prosjektet med Universitetet i Padova, og industripartnerne var Elkem ASA, Eramet Norway AS, Finnfjord AS og Wacker Chemicals Norway AS.
Prosjektet kombinerte fysikkbaserte modeller med datadrevne metoder og nye måleteknikker:
- Modeller fra det tidligere ElMet-prosjektet (prosjektnummer 247791) ble videreutviklet og brukt til å simulere blant annet store elektrodevandringer, ubalanserte elektriske forhold, induksjon og spenningsmålinger, samt magnetiske målinger. Forenklede versjoner av disse modellene – såkalte metamodeller – er tilgjengelige på nett (https://safeci.web.norce.cloud...) og kan brukes til opplæring og testing av styringssystemer.
SAFECI har også sett på hvordan man kan forutsi elektrisk motstand i elektroder, og startet utviklingen av et system som kombinerer sanntidsdata fra prosessen med modellprediksjoner. Dette arbeidet fortsetter i prosjektet SAPPHIRE (prosjektnummer 358034). - Prosjektet har gått gjennom dagens målemetoder i industrien, foreslått nye målinger, testet dem, og planlagt implementering. I tillegg har man brukt kretsmodeller for å undersøke hvordan energiforbruket kan reduseres ved å endre strømforsyningen til ovnene.
- Til slutt har SAFECI gjennomført detaljerte laboratoriemålinger av elektrisk motstand i råmaterialer som brukes i ferrolegeringsproduksjon. Målingene ble gjort ved ulike temperaturer og omfattet både rene råmaterialer og blandinger som var delvis omdannet. Resultatene gir et nyttig datagrunnlag for å forstå hvordan elektriske egenskaper endrer seg under smelteprosessen – noe som er viktig for å forbedre ovnsmodellene, videre forskning (SAPPHIRE, prosjektnummer 358034) og å utvikle nye industrielle løsninger.
