Teräs: sivilisaation luut — levyjen, aihioiden ja palkkien valaminen
Me valamme auringonvaloa muotteihin. Eilen hiilivalimot vaihdettiin puhtaisiin kaariin; tänään nestemäisestä "valon metallista" tehdään siltojen, kiskojen, tornien ja työkalujen luut — hiljaa, tarkasti ja nopeasti.
Miksi teräs (ja miksi nyt)
Teräs on yhä vahvin sivilisaation runous kilogrammaa kohden. Ongelma ei ollut metalli — vaan savut. Puhdasta voimaa (3–4 osa) ja älykästä lajittelua (2 osa) käyttäen valamme ja valssaamme maailmanlaajuisesti ilman taivaan saastuttamista.
- Kysyntä valtava: tornit, raiteet, laivat, tehtaat, aurinkokehykset, tuulitorit.
- Sähköistetty prosessi: EAF ja sähkölämmitys tekevät tehtaista verkolle ystävällisiä naapureita.
- Suora valssaus: kuuma metalli suoraan koneisiin = vähemmän energiaa, vähemmän aikaa, vähemmän draamaa.
Valun perusteet (levyt, tankolevyt, aihiot)
Jatkuva valaminen (CCM)
Nestemäinen teräs virtaa vesijäähdytettyyn muottiin, muodostuu pinta, virtaus vedetään ja leikataan. Ei jättimäisiä valuparkkeja, ei "uudelleenlämmitysmuseoita" — vain tasaista teräsvirtaa.
Levy: 200–250 mm paksu • enintään 2 000 mm leveä Tankolevy: 200–350 mm neliö Aihio: 100–180 mm neliöValunopeus: levy ~1–2 m/min; aihio ~3–6 m/min (riippuu merkistä).
Energia ja tuotot valussa
- Valun sähkönkulutus: ~20–40 kWh/t (käytöt, sekundäärijäähdytys)
- Tuotto sulasta valukappaleeksi: ~92–96 % (reunaleikkaukset, välisuppilo, alku-/loppuosat)
- Lämpösiirto: suoraan valssauslinjalle 700–1000 °C — 60–90 % vähemmän lämmitystä
Sähkölämmitys, ei liekkiä (miksi se on tärkeää)
Kuumenna terästä, älä ilmaa
Levylle, tankolevylle ja aihioille käytämme induktio- ja vastus-uuneja. Ne siirtävät energian suoraan metalliin; mikään ei karkaa savupiippuun.
- Täysi esilämmitys (kylmä levy → 1 200 °C): ~0.25–0.35 MWh/t
- Kuuma siirto (700–900 °C → 1 200 °C): ~0.05–0.15 MWh/t
- Valssausvaihteet ja apu: ~0.08–0.15 MWh/t
Luvut sisältävät lämmön talteenoton ja modernit vaihteet; suunnittele ylärajan mukaan, nauti alarajasta.
Miksi tehtaat pitävät mikroristikosta
- Ennustetut työjaksot → akkujen on helppo kattaa huiput.
- Lämmön talteenotto → prosessihöyry naapurustolle (maalaukseen, pesulaan, ruokaan).
- Ei NOx-polttimia → puhtaampi ilma ja vähemmän päästöjä.
Valssauslinjat ja tuotteet (mitä valmistamme)
Kuuman valssauksen linja (HSM) — kelat
Levyt rullautuvat kelaksi autoihin, kodinkoneisiin, laivan levyihin ja aurinkoseurantalaitteisiin.
- Syöttö: 200–250 mm levy
- Tuotos: 1.2–20 mm nauha
- Linjan sähkö: ~0.12–0.25 MWh/t (kuuman siirron kanssa)
Levy / Steckel — paksut levyt
Paksut, leveät levyt tuulivoimapuistoihin, siltoihin, laivan runkoihin.
- Tuotos: 10–150 mm levy
- Linjan sähkö: ~0.10–0.20 MWh/t (kuuma siirto)
Profiilit / tangot — palkit, kiskot, raudoitus, lanka
Aihiot/liuskat muuttuvat raudoitukseksi, H-palkkeiksi, kiskoiksi, lankatangoksi.
- Linjan sähkö: ~0.08–0.18 MWh/t (kuuma siirto)
- Kiskot: suoruus <0.3 mm/m
Muistilista tonnia kohti (terästuotteet)
Sähkö (ilman sulatusta)
| Toiminta | kWh tonnia kohti | Huomautukset |
|---|---|---|
| Valaminen ja pituusleikkaus | 20–40 | Voimansiirto, vesi |
| Esilämmitys (kylmä levy) | 250–350 | Induktio/ resistanssi |
| Esilämmitys (kuuma siirto) | 50–150 | Riippuu sisääntulon T:stä |
| Valssaus ja apulaitteet | 80–150 | Moottorit, hydrauliikka |
Yhteensä (kuumasyötetty rulla): ~0.20–0.40 MWh/t. Yhteensä (kylmälevy): ~0.35–0.50 MWh/t.
Tuotot (sulatuksesta lopulliseen)
| Vaihe | Tuotto, % | Kommentti |
|---|---|---|
| EAF-purkaus → valu | 92–96% | Leikkaukset, välisuppilo |
| Valu → valssaus | 97–99% | Leikatut päät |
| Valssaus → tuote | 95–98% | Reunaleikkaus, roippeet |
Yhteensä: ~85–92% riippuen tuotteiden sekoituksesta ja kuumasta siirrosta. Romu palautuu takaisin EAF:ään.
Ennalta lasketut tehtaan skenaariot
Skenaario A — mini-tehdas (pitkät tuotteet, romu→EAF)
Kapasiteetti 1 Mt/vuosi • esivalmisteet/blumit → raudoitus, H-palkit, kiskot.
| Sijainti | Arvo |
|---|---|
| Keskimääräinen läpäisy | ~125 t/h (8 000 h/vuosi) |
| EAF-sähkö (sulatus) | ~0.50 MWh/t → ~62.5 MW |
| Valu + valssaus (kuuma siirto) | ~0.15 MWh/t → ~18.8 MW |
| Kokonaiskeskiarvokuorma | ~80–90 MW |
| PV min. (päivän kattamiseen) | ~410–460 MWp |
| Varasto (12 h) | ~0.96–1.08 GWh |
| Jälki (ala) | ~20–35 ha (cechai + aikštelės) |
PV-minimi keskiarvon (MW)×5.14 (5,5 PSH, 85% DC→AC) mukaan. Suurennamme syöttääksemme naapureita.
Skenaario B — levytuotantokeskus (DRI(H₂)+EAF + HSM)
Kapasiteetti 5 Mt/vuosi • levyt → kelat/levyt, laajasti käytetty kuuma siirto.
| Sijainti | Arvo |
|---|---|
| Keskimääräinen läpäisy | ~625 t/h |
| DRI(H₂)+EAF sähkö | ~3.5–4.0 MWh/t → ~2.2–2.5 GW |
| Valssaus (kuuma siirto) | ~0.20 MWh/t → ~125 MW |
| Kokonaiskeskiarvokuorma | ~2.3–2.6 GW |
| H₂ kulutus | ~250–300 kt/vuosi |
| PV minimi | ~12–13 GWp |
| Varasto (12 h) | ~28–31 GWh |
| Jälki | ~60–120 ha + lähellä oleva PV-kenttä |
Sähkörasitukset muodostavat suurimman osan tehosta. Valssaus on "kohtelias" segmentti.
Tuotantoseoksen "kahva" (1 Mt/vuosi tehdas)
| Seos | Kela | Levyt | Profiilit/tangot | Keskim. sähkö (MW) |
|---|---|---|---|---|
| Keloja paljon | 60% | 10% | 30% | ~86 |
| Tasapainotettu | 40% | 20% | 40% | ~82 |
| Pitkiä paljon | 20% | 10% | 70% | ~79 |
Erot johtuvat valssausmoottoreiden tarpeesta ja esilämmityksestä; EAF-kuorma on samanlainen.
Tuotokset, laatu ja nollajätteet
Särmäysjätteet – etu, ei haitta
- Reunaleikkaukset, virheet ja leikkuujätteet palautuvat suoraan EAF-kauhaan.
- Murskaamisen ja lämmittämisen sijaan sulatusenergia ja aika lastauksesta valamiseen vähenevät.
- Aihioiden/kelojen päät syöttävät pientä valimoa valukappaleille ja koneenosille.
Laatutakuu – mielenkiintoisesti
- Lineaariset mittarit: paksuus, profiili, tasaisuus.
- "Metallurgia raiteilla": spektrometrit valun yhteydessä; kovuus ja rakeisuus kelauksen yhteydessä.
- Jäljitettävyys: jokaisella palkilla ja kelalla on digitaalinen syntymätodistus.
Jäljitettävyys ja tiimi (1 Mt/vuosi pieni tehdas)
Alue
- Sulatusosasto + valaminen: ~8–12 ha (suljettu)
- Rullaus ja viimeistelytyöt: ~8–15 ha
- Alue ja logistiikka: ~5–8 ha
- PV-alue (min.): ~2.0–2.5 km² (lähellä)
Ihmiset ja osaaminen
- Käyttäjätiimit jokaiseen osastoon (3 vuoroa), vahva automaatiopohja.
- Sähköasentajat > polttimien mestarit (näin suunniteltu).
- Metallurgit, laatu, valvonta ja limonadikoju saapuville oppilasryhmille.
Kysymyksiä ja vastauksia
"Ovatko palkit ja kelat todella samasta valusta?"
Kyllä — levyt kelalle/levyille ja aihiot/blanks profiileille/tangoille putoavat rinnakkaisista valusuiroista. Sama kemia, eri muodot, samat — ei mitään — savut.
"Entä sinkitys ja pinnoitus?"
Lähellä. Sähköiset jälkikuumennuslinjat, sinkki/alumiinikylvyt ja kelien pinnoituslinjat toimivat samassa mikrorverkossa, nauttien ylimääräisestä aurinkoenergiasta osasta 3.
"Voimmeko ladata kaiken kuumana?"
Melkein. Älykkäät puskurit pitävät virran lämpötilan rullauksen ajan; kun täytyy pysähtyä, aukon täyttää sähköinen esilämmitys — ilman "tulilohikäärmeitä".
Seuraavaksi: Alumiini, kupari ja harvinaiset metallit — voimanlähteet (osa 6). Kaapelit, kevyet seokset ja paristometallit — luustomme hermosto.