Råvaror för ståltillverkning

Järnmalm 

Rent järn förekommer ytterst sparsamt i jordskorpan. Däremot finns det gott om järnmineraliseringar, vilket är järn som är kemiskt bundet i förening med andra grundämnen, till exempel syre och svavel. Jordskorpans vanligaste grundämnen är i nämnd ordning: syre, kisel, aluminium och järn. 
 
För utvinning av järnmetall är föreningarna med syre, oxider, de helt dominerande att utgå ifrån. De två dominerande oxidmineralen kallas för magnetit (svartmalm) eller hematit (blodstensmalm). 

Magnetit har fått sitt namn genom sina magnetiska egenskaper. Om den repas mot en ofärgad yta så bildas ett svart streck. Dess kemiska beteckning skrivs ofta Fe3O4, men eftersom den är en blandoxid är det mer korrekt att skriva FeO • Fe2O3.  

Hematit eller blodstensmalm, Fe2O3, har fått sitt namn av det blodröda streck som bildas om den repas. 
 
Om en mineralfyndighet är ekonomiskt lönsam att bryta så kallas mineralet för malm, och i det här fallet för järnmalm. I Sverige bryts järnmalm i Kiruna, Gällivare och Svappavara av LKAB, samt utanför Pajala av Kaunis Iron. Sverige är den i särklass största producenten av järnmalm inom EU.

Efter brytningen krossar man materialet och därefter avskiljs malmen från gångarten, så kallad anrikning. Med magnetitmalm sker det genom magnetisk separation. Den anrikade produkten kallas slig. I anslutning till gruvan kan sligen sedan formas och agglomereras till pellets, små runda kulor med bestämd sammansättning, storlek och hållfasthet. Sligen kan även säljas som en separat produkt, för agglomerering i anslutning till något järn- och stålverk som har egna sinter- eller pelletsverk.

Tidigare drev de malmbaserade stålverken i Sverige egna sinterverk, men idag  används främst inköpt pellets som järnråvara vid tillverkning av malmbaserat stål. Det sista svenska sinterverket lades ner 1995. 

Den svenska järnmalmen består huvudsakligen av magnetiter, vilket har den fördelen att man vid pelletstillverkningen kan utnyttja den kemiska energi som finns i magnetitmalmen. För att pellets ska bli hård och tåla transport bränns kolorna vid temperaturer över 1000 grader och då oxideras även magnetit till hematit vilket frigör energi. Den energi som behövs i processen kommer till 70 procent från malmen. Den färdiga pelletsen innehåller cirka 66–68 procent järn.  

Nya koldioxidfria råvaror för ståltillverkning

Inom järn- och stålindustrin pågår en satsning med mål att ställa om till en fossilfri värdekedja, från malm till stål.  Det handlar om att utveckla nya tekniker och råvaror, som inte genererar koldioxidutsläpp.  

En väg att gå är att av malm tillverka så kallad järnsvamp som har tillverkats genom processer där direktreduktionen av malmen sker med reduktionsmedel i gasform (i stället för att som traditionellt använda kol som reduktionsmedel). Om reduktionen genomförs med hjälp av vätgas är det möjligt att genomföra reduktionen till järn utan koldioxidutsläpp.

Skrot 

Uttjänta produkter av järn och stål, det vill säga skrot, kan smältas om och på så vis bli nytt stål. Återvinningen påverkar inte stålets kvalitet. Skrot är en värdefull resurs för att återvinna såväl järn som legeringselement. 

Skrotet sorteras i olika klasser beroende på ursprung, dimension och stålets kemiska sammansättning. Stålverken använder en blandning av de skrotsorter som passar det stål som man vill tillverka. 

Skrot kan delas in i tre grupper beroende på ursprung: 

• Internskrot är skrot som faller (uppstår) inom stålverken under tillverkningsprocesserna och som direkt återgår som råvara till produktionen. Detta skrot har fördelen att man exakt känner till dess kemiska sammansättning. 
• Verkstadsskrot är det skrot som uppkommer vid bearbetning av stål i verkstäder, inom byggnadsindustrin, vid brobyggen och liknande.
• Insamlingsskrot kallas det skrot som samlas in från uttjänta produkter till exempel vid rivning av anläggningar och från hushåll. Skrotet kan innehålla allt från rester av riven infrastruktur (t ex brobalkar eller räls) till material som kastas från hushållen (hushållsredskap, kokkärl, förpackningar).

Kol 

Kolets roll i stålindustrin håller på att förändras. Från att ha varit en grundläggande råvara för järnframställning i masugnar kommer kol i framtiden främst att användas där dess unika kemiska egenskaper behövs och där det ännu saknas tekniskt och ekonomiskt konkurrenskraftiga alternativ. I takt med att svensk stålproduktion ställer om till vätgasbaserad direktreduktion och ljusbågsugnar minskar användningen av kol som reduktionsmedel, samtidigt som nya användningsområden får ökad betydelse.

Även i framtidens stålproduktion kommer kol att vara en viktig råvara. I ljusbågsugnar används kol för att stabilisera smältprocessen och skapa lämpliga metallurgiska förutsättningar för en effektiv ståltillverkning. Kol används också för att justera och styra kolhalten i stålet, eftersom kol är ett viktigt legeringselement som påverkar stålets hållfasthet, hårdhet och andra egenskaper.

Idag används nästan uteslutande kol av fossilt ursprung, men på längre sikt förväntas också en växande andel av kolet komma från biobaserade eller återvunna kolkällor, vilket kan bidra till att minska klimatpåverkan samtidigt som de metallurgiska funktionerna bibehålls.

Kalk 

Kalk används som slaggbildare vid järn- och ståltillverkningen. Slaggen har flera funktioner, men främst är den en aktiv komponent i de metallurgiska processerna. Slaggen binder ämnen som inte önskas i stålet. På så sätt kan man styra stålets sammansättning och ge stålet förbättrade egenskaper.

Legeringsämnen 

Stål är en legering med järn som basmaterial. I allt stål ingår låga halter av t.ex. kol, kisel och mangan. 
 
Under tillverkningsprocessen tillsätts legeringsämnen, t.ex. krom, nickel, molybden och vanadin, ofta i form av ferrolegeringar (ferrokisel, ferromangan, ferrokrom ferrovanadin, etc). På så sätt skapas förutsättningar för att ge stålet önskade egenskaper, exempelvis korrosionsbeständighet, hårdhet, slitstyrka och seghet. Att hitta optimal legering för varje kvalificerat användningsområde är en vetenskap som hela tiden befinner sig i utveckling genom den forskning som bedrivs i Sverige och internationellt. 

Tillsatserna av legeringsämnen är större i höglegerat stål, till exempel rostfritt stål. Ett vanligt rostfritt stål innehåller 18–20 procent krom och 8–10 procent nickel. Bestick, kastruller och diskbänkar är ofta tillverkade av denna stålsort som brukar kallas för "18/8-stål".

När skrot används som råvara vid tillverkningen av råstål används, så långt det är möjligt, skrot som innehåller de legeringsämnen som det nya stålet ska bestå av. Under tillverkningsprocessen analyseras det smälta stålet och för att det ska få exakt rätt sammansättning tillsätts även legeringsämnen.