ENGINEERINGNET MAGAZINE NovEMbER 201626

IN THE FIELDENGINEERINGNET.BE & NL

Nieuwe materialen

ArcelorMittal Gent ontwikkelt staal van de toekomst

Recent pakte de staalgigant ArcelorMittal uit met een nieuw gamma stalen voor de automobielindustrie: Fortiform®, ontwikkeld door Gentse en Franse ingenieurs. Dit gamma ultrahogesterktestalen met een treksterkte van 800 tot 1.200 MPa zorgt ervoor dat het autokoetswerk 10% en binnenkort zelfs 20% lichter wordt. «56% van de producten die we vandaag maken, bestond 7 jaar geleden niet eens».

DooR Luc DE SmET, ENGINEERINGNET

Fortiform®, het door ArcelorMit-tal nieuw ontwikkelde 'Staal van de Toekomst', belooft een schitterend

parcours af te leggen. De reden is niet ver te zoeken: dankzij het nieuwe ultrahogesterk-testaal kan een autokoetswerk 10% en bin-nenkort zelfs 20% lichter gemaakt worden. Voor een auto betekent minder gewicht een lager brandstofverbruik en dus minder CO2-emissies. Elke 10 kg minder autoge-wicht betekent zowat een gram CO2-emissie minder per km. Een doorsnee auto stoot van-daag zo’n 120-130 gram CO2 per km uit. De EU wil dat de gemiddelde auto tegen 2020 slechts 95 gram per km uitstoot. Dat is een daling van 30 gram per kilometer. Een auto, die 200.000 km haalt, zal in zijn leven dan zo’n 6 ton minder CO2 uitstoten. «Zo helpt de staalproducent zijn automobielklanten om hun CO2-doelstellingen te halen».

De Fortiform-staalsoorten zijn comple-mentair met andere staalsoorten zoals de Usibor/Ductibor-gamma’s uit haar Noord-Franse fabriek. Die staalsoorten halen extreem hoge sterktes die ideaal zijn om er de vormvaste cockpit van een auto mee te bouwen. Het Fortiform®-gamma is eerder bedoeld om bij een hoge energie-impact (een botsing) de energie te ‘absorberen’ en die op een voorspelbare manier af te leiden in ‘kreukelzones’.

Snelle productvernieuwingArcelorMittal brengt Fortiform® op de

markt na een ontwikkelingscyclus van bijna twee jaar. Het product was in 2014 reeds

Woordvoerder Jan Cornelis over:de nood aan gelijk speelveld

«Europa legt ons een snelheid van CO2-reductie op die technologisch onmoge-lijk is. Je kan niet sneller marcheren dan de technologie», stelt Cornelis. Bovendien wordt volgens hem met twee maten en twee gewichten gewerkt. «Er komt veel staal binnen uit andere continenten met een grotere CO2-voet-afdruk en daar kijkt EU passief naar. We vragen normen die technologisch onderbouwd en realistisch zijn».

beschikbaar op labschaal. In Noord-Frankrijk (Maizières-lès-Metz) heeft ArcelorMittal een eigen O&O-organisatie voor de automobielklan-ten. «Hun researchers werken nauw samen met onze lokale mensen van de productontwikkeling die weten wat onze installaties aankunnen en de haalbaarheid van de verschil-lende stappen in het proces kennen. Daardoor kunnen we een nieuw product snel op de markt brengen», stelt woordvoerder Jan Cornelis. «Vandaag levert men reeds twee serieproducten in die kwaliteiten aan automobielklanten. In het derde kwartaal van 2017 zullen we 100% klaar zijn om al die kwaliteiten in grote volumes en met constante pro-ducteigenschappen te leveren».

Krachtiger productieapparaat

Om deze innovatieve staalsoor-ten te kunnen produceren, is het noodzakelijk het productieapparaat aan te passen. «In de warmwalserij zijn zo’n 30% grotere walskrachten nodig om de nieuwe Fortiform®-staalsoorten te walsen», zegt Kris-tian Notebaert, COO Finishing. De motorisatie van de eindwalstrein wordt aangepast. De motoren van 9 MW worden opgetrokken naar 14 MW. De reductiekasten zijn ver-sterkt. Speciale spindels brengen de

grotere koppels over. Elektromecha-nische sturingen worden vervangen door hydraulische. Er zijn nieuwe smeertechnieken…

Van de zeven opeenvolgende wals-tuigen in de eindwalsgroep worden de eerste twee walstuigen eind november volledig vervangen door nieuwe walstuigen. «In de plaats van 3.200 ton zullen ze voortaan een maximale walskracht van 5.000 ton

NovEMbER 2016 ENGINEERINGNET MAGAZINE 27

IN THE FIELDENGINEERINGNET.BE & NL

Op de foto: controlekamer dompelverzinklijnen. ArcelorMittal Gent verzonk vorig jaar 4,85 miljoen ton op een totale capaciteit van 5 miljoen ton. 56% van de producten die het vandaag maakt, bestond 7 jaar geleden niet eens. De fabriek die in 1962 van start ging in Gent als Sidmar telt 470 ingenieurs op zo’n 4.700 medewerkers. De vestigingen van Gent en Luik vallen sinds 1 januari 2016 onder één managementcomité. Beide vestigin-gen kennen sindsdien een nog nauwere samenwerking. «De cluster met Luik moet de krachten bundelen. Sinds april 2016 is er een gemeenschappelijk supply chain systeem. We evolueren naar één gemeenschappelijk orderboek», zegt woordvoerder Jan Cornelis. Luik ontvangt warmgewalste rollen uit Gent, Bremen en elders en bekleedt die.

COO FinishingKristian nOtebaert

hebben», telt Notebaert. Technologisch wordt dit het ‘neusje van de zalm’.

Maar daar blijft het niet bij. Het Fortiform®-staal wordt immers niet enkel in de warmwalserij gevormd. De warmwalserij transformeert de geome-trie van het staal. De finale eigenschap-pen worden verder in het proces van koudwalsen en verzinken aangebracht. Er zijn ook de gloeicycli - men heeft het over ‘Quenching and Partitioning’ of ‘Q&P’- die het staal snel opwar-men en zeer snel afkoelen waardoor bepaalde staalstructuren stabiliseren. De plaat gaat na dit gloeiproces door een 460°C warm bad vloeibare zink. «Dit dompelverzinken is een zeer efficiënt, kostengunstig proces», aldus Notebaert. Het gebeurt immers onmid-dellijk na de gloeicyclus. «De plaat hoeft niet nog eens opgewarmd te worden». In Gent is er ondertussen ook een nieuwe gloeioven voor de verzin-kingslijn in opbouw. De fabriek heeft al drie verzinkingslijnen in bedrijf, maar het Fortiform®-staal moet je sneller opwarmen en afkoelen… vandaar een

speciale oven. «Vanaf het derde kwar-taal van 2017 zal die verzinkingslijn klaar zijn en zullen we in het nieuwe gamma ook de verzinkte producten kunnen aanleveren».»

Ook bij ArcelorMittal in Luik lopen een aantal investeringen in het kader van Fortiform®. «We hebben er een Jet Vapour Deposition- of JVD-lijn in opstartfase», vertelt Cornelis. Die brengt onder vacuüm en bij een lagere temperatuur een zinklaag op de plaat aan. «Die lijn huldigen we in het voor-jaar van 2017 in». Een wereldpremière binnen de staalindustrie.

De CO2-uitdagingBinnen Europa woedt er momenteel

een hevig debat over de toekenning van CO2-rechten. CO2 is een bijproduct van het staalproductieproces. Waarom? De belangrijkste grondstof, ijzererts, bestaat uit ijzer en zuurstof. De hoog-ovens maken gebruik van koolstof om de zuurstof uit het erts te verwijderen. Zo ontstaat er ijzer, CO en CO2. In de Gentse fabriek vindt 80% van de totale

In tegenstelling tot bijvoorbeeld aluminium, dat een beperkt aantal structuren heeft,

kent staal verschillende structuren – austeniet, ferriet, martensiet, bainiet – waarmee verschillende eigenschappen kunnen gerealiseerd worden. «Door te sleutelen aan de relatie tussen vervormbaarheid en sterkte kan je een nieuw product maken». De basisstructuur van koolstofstaal is ferriet met goede vervormbaarheid. «Door ferriet te combineren met harder martensiet verhogen we de sterkte. Door ook nog rest-austeniet over te houden in de structuur bekomen we een nog betere vervormbaarheid in combinatie met nog hogere sterkte», zegt Notebaert. «Door het materiaal te vervormen op kamertemperatuur transformeert de rest-austeniet tot martensiet, waardoor een hogere sterkte ontstaat samen met een hogere vervormbaarheid. Zo verandert een koetswerkonderdeel van eigenschappen tijdens en door de vervorming en wordt het hard én stevig. Dat gebruiken we om het koetswerk dunner te maken zonder sterkte te verliezen». <<

NovEMbER 2016 ENGINEERINGNET MAGAZINE 29

IN THE FIELDENGINEERINGNET.BE & NL

CO2-uitstoot plaats tijdens de reactie in de hoogoven. De overige 20% gebeurt elders in het proces en houdt vooral verband met energieverbruik. «McKin-sey rekent dat het wereldgemiddelde 2,6 ton CO2 per geproduceerde ton staal bedraagt. In Gent is onze CO2-uitstoot 1,73 ton per ton staal. Een derde minder», zegt Cornelis. Daar-mee behoort ArcelorMittal Gent tot de wereldtop op het vlak van CO2- en energie-efficiëntie.

«Elk jaar verminderen we onze CO2-uitstoot in functie van de technische mogelijkheden. De nieuwe warmte-recuperatie in de sinterfabriek en de nieuwe hefbalkoven in de warmwalserij vertegenwoordigden een investering van 59 miljoen euro». Deze twee projecten van dit jaar verminderen het tekort aan CO2-rechten tegen 2020 met 5%.

Nieuwe bio-ethanolfabriek?

Het staalbedrijf ontwikkelt ook baanbrekende nieuwe technologieën om zijn CO2-voetafdruk te verklei-nen. «We bekijken met Lanzatech de mogelijkheid om een deel van de gassen die ontstaan tijdens ons produc-tieproces, om te zetten tot bio-ethanol», zegt Cornelis. De helft van dat gas wordt intern in de fabriek gebruikt. De andere helft voedt de aangebouwde elektriciteitscentrale van Electrabel waarvan ArcelorMittal de elektriciteit verbruikt. «We willen een deel van het gas dat nu naar Electrabel gaat, aflei-den naar een installatie waar bacteriën het omvormen tot ethanol. Maar dan moet die ethanol door de overheid erkend worden als bio-ethanol zodat we er een betere prijs voor kunnen krijgen in de markt», stelt Cornelis die daarvoor verschillende argumenten aanreikt. «De ethanol wordt niet alleen gewonnen door een biologisch proces, maar voorkomt ook dat daarvoor een voedingsproduct (typisch maïs) aange-sproken moet worden. Bij de productie van ethanol komt er ook helemaal geen ‘oppervlaktegebruik’ aan te pas». Er lopen gesprekken op EU-niveau over een dergelijke erkenning. «Zo’n ethanolplant bouwen - een investering die we op 100 miljoen euro ramen - zou ons tekort aan CO2-emissierechten verminderen met… nog eens 5%». <<

PrODUCeren VOOr een werelDmet OVerCaPaCiteit...

De staalindustrie is een zeer competitieve omgeving. Jaarlijks wordt er wereldwijd

zo’n 1,6 miljard ton staal geprodu-ceerd. De helft daarvan in China. Europa is vandaag nog goed voor een 10% -170 miljoen ton- van de wereldproductie. Met de recente groeivertraging kende China zo’n 410 miljoen ton staal overcapaci-teit. Vorig jaar verminderde het de verkoopprijs van de staalrol met 40% om in één beweging de Euro-pese markt voor zich te winnen. «Met Eurofer - European Steel Association - dienden we een anti-dumpingdossier in», zegt Cornelis die er echter tegelijk op wijst dat het Europa negen maanden vergt om ‘tijdelijke maatregelen’ af te kondi-gen. Het opleggen van invoertaksen vergt zelfs 12 tot 15 maanden. Hij pleit er dan ook voor dat Europa de behandeling van de anti-dumping-dossiers zou versnellen en correcte niveaus invoerrechten zou bepalen. Want «nadat de eigen economie wat aantrok, exporteerde China dit jaar minder naar Europa. Wat ginder maar een rimpel lijkt, is voor ons

in Europa een tsunami. Vrijhandel moet fair zijn. Prijzen moeten op de kostprijs gebaseerd zijn».

Dat betekent niet dat ArcelorMit-tal, dat enkel produceert op bestel-ling, een defensieve strategie voert. «We zijn actief in een wereld met overcapaciteit. We doen er alles aan om ons product tegen een lage kostprijs te produceren met de juiste kwaliteit en service. Een betrouw-bare bevoorrading wordt zeer belangrijk nu constructeurs zelf geen voorraden meer aanleggen».

In tonnen is de Gentse productie goed voor zo’n 5% van die van de wereldwijde groep. «Wij zetten echter sterk in op producten met een hoge toegevoegde waarde maar ook daarbuiten moeten we compe-titief zijn. Elk jaar proberen we ons volume uit te breiden en de produc-tiviteit verder op te trekken». In de productie verzetten 19 volautoma-tische kranen staalrollen. Dat intern ontwikkelde concept kwam er tien jaar geleden. «Deze automatisering wordt verder gezet aan een ritme van twee tot drie kranen per jaar». << (foto's: LDS)