Plienas: civilizacijos kaulai — plokščių, ruošinių ir sijų liejimas
Mes liejame saulės šviesą į formas. Vakar anglies krosnys jau pakeistos švariais lankais; šiandien skystą „šviesos metalą“ paverčiame tiltų, bėgių, bokštų ir įrankių kaulais — tyliai, tiksliai ir sparčiai.
Kodėl plienas (ir kodėl dabar)
Plienas vis dar yra stipriausia civilizacijos poezija vienam kilogramui. Bėda buvo ne metalas — o dūmai. Su švaria galia (3–4 dalys) ir išmaniu rūšiavimu (2 dalis) liejame ir valcuojame pasauliniu mastu, nekosėdami į dangų.
- Paklausa didžiulė: bokštai, bėgiai, laivai, gamyklos, saulės rėmai, vėjo bokštai.
- Elektrifikuotas procesas: EAF ir elektrinis pakaitinimas paverčia cechus tinklui draugiškais kaimynais.
- Tiesioginis valcavimas: karštas metalas tiesiai į stakles = mažiau energijos, mažiau laiko, mažiau dramos.
Liejimo pagrindai (plokštės, bliumai, ruošiniai)
Nuolatinis liejimas (CCM)
Skystas plienas teka į vandeniu aušinamą formą, susidaro oda, srautas tempiamas ir pjaunamas. Jokių milžiniškų įlietusų parkų, jokių „pakartotinio kaitinimo muziejų“ — tik tolydi plieno upė.
Plokštė: 200–250 mm storio • iki 2 000 mm pločio Bliumas: 200–350 mm kvadratas Ruošinys: 100–180 mm kvadratasLiejimo greitis: plokštė ~1–2 m/min; ruošinys ~3–6 m/min (priklauso nuo markės).
Energija ir išeigos liejime
- Liejimo elektros sąnaudos: ~20–40 kWh/t (pavaros, antrinis aušinimas)
- Išeiga nuo lydalo iki liejinio: ~92–96% (apkarpos, tarpinė piltuvė, pradinės/galinės dalys)
- Karštas perdavimas: tiesiai į valcavimo liniją 700–1000 °C — 60–90% mažiau pakaitinimo
Elektrinis pakaitinimas, ne liepsnos (kodėl tai svarbu)
Kaitinkime plieną, o ne orą
Plokštėms, bliumams ir ruošiniams naudojame indukcines ir varžines krosnis. Jos energiją perduoda tiesiai metalui; niekas neišskrenda į kaminą.
- Pilnas pakaitinimas (šalta plokštė → 1 200 °C): ~0.25–0.35 MWh/t
- Karštas perdavimas (700–900 °C → 1 200 °C): ~0.05–0.15 MWh/t
- Valcavimo pavaros ir pagalba: ~0.08–0.15 MWh/t
Skaičiai apima šilumos atgavimą ir modernias pavaras; projektuokite pagal viršutinę ribą, džiaukitės apatine.
Kodėl cechai mėgsta mikrotinklą
- Prognozuojami darbo ciklai → akumuliacijai lengva dengti pikus.
- Šilumos atgavimas → proceso garai kaimynams (dažymas, skalbykla, maistas).
- Jokių NOx degiklių → švarus oras ir mažiau leidimų.
Valcavimo linijos ir gaminiai (ką gaminame)
Karšto valcavimo linija (HSM) — ritiniai
Plokštės virsta ritiniais automobiliams, buitinei technikai, laivų plokštėms ir saulės sekikliams.
- Įėjimas: 200–250 mm plokštė
- Išėjimas: 1.2–20 mm juosta
- Linijos elektra: ~0.12–0.25 MWh/t (su karštu perdavimu)
Plokštė / Steckel — storos plokštės
Storos, plačios plokštės vėjo bokštams, tiltams, laivų korpusams.
- Išėjimas: 10–150 mm plokštė
- Linijos elektra: ~0.10–0.20 MWh/t (karštas perdavimas)
Profiliai / strypai — sijos, bėgiai, armatūra, viela
Ruošiniai/bliumai virsta armatūra, H‑sijomis, bėgiais, vielos strypu.
- Linijos elektra: ~0.08–0.18 MWh/t (karštas perdavimas)
- Bėgiai: tiesumas <0.3 mm/m
Atmintinė vienai tonai (plieno gaminiai)
Elektra (be lydimo)
| Operacija | kWh vienai tonai | Pastabos |
|---|---|---|
| Liejimas ir ilgių pjovimas | 20–40 | Pavaros, vanduo |
| Pakaitinimas (šalta plokštė) | 250–350 | Indukcija/varža |
| Pakaitinimas (karštas perdavimas) | 50–150 | Priklauso nuo įėjimo T |
| Valcavimas ir pagalbinės | 80–150 | Varikliai, hidraulika |
Iš viso (karštai tiekiamas ritinys): ~0.20–0.40 MWh/t. Iš viso (šalta plokštė): ~0.35–0.50 MWh/t.
Išeigos (nuo lydalo iki galutinio)
| Žingsnis | Išeiga, % | Komentaras |
|---|---|---|
| EAF išleidimas → liejimas | 92–96% | Apkarpos, tarpinė piltuvė |
| Liejimas → valcavimas | 97–99% | Nupjauti galai |
| Valcavimas → gaminys | 95–98% | Kraštų apkarpa, atplaišos |
Bendrai: ~85–92% priklausomai nuo gaminių mišinio ir karšto perdavimo. Laužas grįžta atgal į EAF.
Iš anksto paskaičiuoti gamyklų scenarijai
Scenarijus A — mini gamykla (ilgieji gaminiai, laužas→EAF)
Pajėgumas 1 Mt/metus • ruošiniai/bliumai → armatūra, H‑sijos, bėgiai.
| Pozicija | Reikšmė |
|---|---|
| Vid. pralaida | ~125 t/val. (8 000 val./metus) |
| EAF elektra (lydymas) | ~0.50 MWh/t → ~62.5 MW |
| Liejimas + valcavimas (karštas perdavimas) | ~0.15 MWh/t → ~18.8 MW |
| Iš viso vid. apkrova | ~80–90 MW |
| PV min. (dienos dengimui) | ~410–460 MWp |
| Saugykla (12 val.) | ~0.96–1.08 GWh |
| Pėdsakas (plotas) | ~20–35 ha (cechai + aikštelės) |
PV minimumas pagal Vid.(MW)×5.14 (5,5 PSH, 85% DC→AC). Dydiname, kad maitintume kaimynus.
Scenarijus B — lakštinių gaminių centras (DRI(H₂)+EAF + HSM)
Pajėgumas 5 Mt/metus • plokštės → ritiniai/plokštės, plačiai taikant karštą perdavimą.
| Pozicija | Reikšmė |
|---|---|
| Vid. pralaida | ~625 t/val. |
| DRI(H₂)+EAF elektra | ~3.5–4.0 MWh/t → ~2.2–2.5 GW |
| Valcavimas (karštas perdavimas) | ~0.20 MWh/t → ~125 MW |
| Iš viso vid. apkrova | ~2.3–2.6 GW |
| H₂ sąnaudos | ~250–300 kt/metus |
| PV min | ~12–13 GWp |
| Saugykla (12 val.) | ~28–31 GWh |
| Pėdsakas | ~60–120 ha + netoli esantis PV laukas |
Elektrolizeriai sudaro didžiąją galios dalį. Valcavimas — „mandagus“ segmentas.
Gamybos mišinio „rankenėlė“ (1 Mt/metus gamykla)
| Mišinys | Ritinys | Plokštė | Profiliai/strypai | Vid. elektra (MW) |
|---|---|---|---|---|
| Ritinių daug | 60% | 10% | 30% | ~86 |
| Subalansuota | 40% | 20% | 40% | ~82 |
| Ilgųjų daug | 20% | 10% | 70% | ~79 |
Skirtumai kyla iš valcavimo variklių poreikio ir pakaitinimo dalies; EAF apkrova panaši.
Išeigos, kokybė ir nulinės atliekos
Laužas — privalumas, ne trūkumas
- Kraštų apkarpos, brokas ir nupjovos grįžta tiesiai į EAF kibirą.
- Vietoje smulkinant ir pašildant mažėja lydymo energija ir laikas nuo įkrovimo iki išliejimo.
- Ruošinių/ritinių galai maitina mažą liejyklą liejiniams ir staklynų ruošiniams.
Kokybės užtikrinimas — įdomiai
- Linijiniai matuokliai: storis, profilis, plokštumas.
- „Metalurgija ant bėgių“: spektrometrai ties liejimu; kietumas ir grūdas ties suvyniojimo staklėmis.
- Sekamumas: kiekviena sija ir ritinys turi skaitmeninį gimimo liudijimą.
Pėdsakas ir komanda (1 Mt/metus mini gamykla)
Plotas
- Lydymo cechas + liejimas: ~8–12 ha (uždara)
- Valcavimas ir baigiamieji darbai: ~8–15 ha
- Aikštelės ir logistika: ~5–8 ha
- PV laukas (min.): ~2.0–2.5 km² (netoli)
Žmonės ir kompetencijos
- Operatorių komandos kiekvienam cechui (3 pamainos), stipri automatikos bazė.
- Elektrikai > degiklių meistrai (taip suprojektuota).
- Metalurgai, kokybė, priežiūra ir limonado stendas atvykstančioms mokinių ekskursijoms.
Klausimai ir atsakymai
„Ar sijos ir ritiniai tikrai iš to paties lydalo?“
Taip — plokštės ritiniams/plokštėms ir ruošiniai/bliumai profiliams/strypams krenta iš lygiagrečių liejimo srovių. Ta pati chemija, skirtingos formos, tie patys — jokie — dūmai.
„O cinkavimas ir dengimas?“
Šalia. Elektrinės atkaitinimo linijos, cinko/aliuminio vonios ir ritinių dengimo linijos gyvena tame pačiame mikrotinkle, gurkšnodamos perteklinę saulės energiją iš 3 dalies.
„Ar galime viską krauti karštai?“
Beveik. Išmanūs buferiai išlaiko srovės temperatūrą iki valcavimo; kai tenka stabtelėti, spragą užpildo elektrinis pakaitinimas — be „ugnies slibinų“.
Toliau: Aliuminis, varis ir reti metalai — galios gyslos (6 dalis). Laidai, lengvieji lydiniai ir baterijų metalai — nervų sistema mūsų kaulams.