Råjärn (tackjärn) – vad är det och hur framställs det?

Upptäck vad råjärn (tackjärn) är, hur järnmalm smälts i masugn till göt och vilka egenskaper råjärn har.

Råjärn är järn med högt kolinnehåll. Råjärn tillverkas genom att smälta järnmalm i form av göt i en masugn. Det kallas för tackjärn eftersom varje göt som gjuts ser ut som en griskulting som suger mjölk från en sugga när det gjuts.

Vad är råjärn?

Råjärn (också ofta kallat tackjärn eller pig iron på engelska) är smält järn med ett relativt högt kolinnehåll, vanligen omkring 2–4,5 viktprocent kol. Förutom kol innehåller råjärn också andra ämnen i olika mängder, till exempel:

• kisel (Si)
• mangan (Mn)
• svavel (S)
• fosfor (P)

Dessa ämnen påverkar materialets egenskaper. Råjärn är i fast tillstånd vanligtvis hårt och sprött och har dålig smidbarhet, vilket gör att det sällan används direkt för smidda produkter. Däremot är det ett viktigt råmaterial för att framställa stål och olika typer av gjutjärn.

Hur framställs råjärn i en masugn?

Den traditionella metoden är masugnsprocessen. Kortfattat används tre huvudråvaror:

• järnmalm (oxidform),
• koks (som bränsle och reduktionsmedel),
• kalksten (slaggbildare).

När koks förbränns i ugnen bildas kolmonoxid (CO) som reducerar järnoxider till järn enligt kemiska reaktioner. Kalkstenen omvandlas till slagg som fångar upp oönskade kisel- och svavelhaltiga föreningar. Det smälta järnet sjunker till botten av masugnen och tappas ut som flytande järn i gjutformar—dessa gjutstycken kallas götar eller tackor och gav upphov till smeknamnet ”griskultingen” i förklaringen ovan.

Temperaturerna i masugnen är mycket höga och processen producerar även stora mängder slagg och gaser. Råjärnets sammansättning kan variera beroende på malmens kvalitet och driftsparametrar i masugnen.

Vad används råjärn till?

Råjärn är framför allt en mellanprodukt som vidareförädlas. Vanliga användningsområden:

• framställning av stål i konverterprocesser (t.ex. LD/BOF) där kolhalten sänks och legeringsämnen tillsätts,
• framställning av olika typer av gjutjärn genom omvandling och legering,
• remelting och som tillsatsmaterial i gjuterier och stålsmidjor,
• tillverkning av ferrolegeringar och andra järnbaserade produkter.

Moderna stålverk använder ofta en blandning av råjärn, skrot och direktreducerat järn (DRI) för att optimera kostnad och egenskaper.

Egenskaper och vidare bearbetning

Eftersom råjärn innehåller mycket kol är dess mikrostruktur ofta rik på karbider och grafit beroende på kylningsförloppet. Genom att reducera kolhalten och kontrollera andra element kan man få fram olika stålsorter eller gjutjärnstyper (gråjärn, vitjärn, segjärn etc.). Tekniker för vidare bearbetning inkluderar:

• oxidering/avkolning i konverter (sänka kolhalten),
• elektrisk smältning i elektrougn (vid användning av skrot och DRI),
• avsvavling och avfosfatering för att förbättra renheten.

Miljö och framtid

Masugnsprocessen är energieffektiv men ger betydande CO2-utsläpp eftersom koks används som reduktionsmedel. För att minska klimatpåverkan utvecklas och implementeras alternativa tekniker:

• direkt reduktion med väte (vätebaserad DRI) som kan ge lägre nettoutsläpp,
• ökad återvinning av stålskrot och större användning av elektriska ugnar,
• åtgärder för att ta hand om och nyttiggöra slagg och processgaser.

Sammanfattning

Råjärn är en central mellanprodukt i järn- och stålindustrin: det är kolrikt smält järn framställt i masugnar och används som basvara för stål och gjutjärnsprodukter. Processen innebär reduktion av järnmalm, slagghantering och efterföljande raffinering för att producera önskade järn- och stålsorter. Samtidigt pågår utveckling för att minska processens miljöpåverkan och öka återvinningen.

Sök med bokstav