Staal: de botten van de beschaving — het gieten van platen, blooms en balken
Wij gieten zonlicht in vormen. Gisteren zijn de kolenkachels al vervangen door schone bogen; vandaag veranderen we vloeibaar "lichtmetaal" in de botten van bruggen, rails, torens en gereedschappen — stil, precies en snel.
Waarom staal (en waarom nu)
Staal is nog steeds de sterkste poëzie van de beschaving per kilogram. Het probleem was niet het metaal — maar de rook. Met schone energie (3–4 delen) en slimme sortering (2 delen) gieten en walsen we wereldwijd zonder de lucht te vervuilen.
- Enorme vraag: torens, rails, schepen, fabrieken, zonneframes, windtorens.
- Geëlektrificeerd proces: EAF en elektrische verwarming maken fabrieken tot netwerkvriendelijke buren.
- Direct walsen: heet metaal direct in de machine = minder energie, minder tijd, minder gedoe.
Gietprincipes (platen, blooms, billets)
Continu gieten (CCM)
Vloeibaar staal stroomt in een met water gekoelde mal, er vormt zich een huid, de stroom wordt getrokken en gesneden. Geen enorme gietparken, geen "herverwarmingsmusea" — alleen een gelijkmatige staalstroom.
Plaat: 200–250 mm dik • tot 2 000 mm breed Bloom: 200–350 mm vierkant Billet: 100–180 mm vierkantGietsnelheid: plaat ~1–2 m/min; billet ~3–6 m/min (afhankelijk van het merk).
Energie en opbrengsten bij gieten
- Elektriciteitsverbruik bij gieten: ~20–40 kWh/t (aandrijving, secundaire koeling)
- Opbrengst van smelt tot gietstuk: ~92–96% (afsnijdsels, tussenlepel, begin-/einddelen)
- Hete overdracht: direct naar de walslijn 700–1000 °C — 60–90% minder verwarming
Elektrische verwarming, geen vlammen (waarom dat belangrijk is)
Laten we staal verwarmen, niet de lucht
Voor platen, blooms en billets gebruiken we inductie en weerstand ovens. Ze geven energie direct aan het metaal af; er ontsnapt niets via de schoorsteen.
- Volledige opwarming (koude plaat → 1 200 °C): ~0.25–0.35 MWh/t
- Warme overdracht (700–900 °C → 1 200 °C): ~0.05–0.15 MWh/t
- Walsaandrijvingen en hulp: ~0.08–0.15 MWh/t
Cijfers omvatten warmteterugwinning en moderne aandrijvingen; ontwerp op de bovengrens, geniet van de ondergrens.
Waarom fabrieken van microgrid houden
- Voorspelbare werkcycli → gemakkelijk pieken opvangen met opslag.
- Warmteterugwinning → processtoom voor buren (verven, wasserij, voedsel).
- Geen NOx-branders → schone lucht en minder vergunningen.
Walslijnen en producten (wat we maken)
Warmwalslijn (HSM) — rollen
Platen worden rollen voor auto's, huishoudelijke apparaten, scheepsplaten en zonvolgers.
- Invoer: 200–250 mm plaat
- Uitvoer: 1.2–20 mm band
- Stroomlijn: ~0.12–0.25 MWh/t (met warmteoverdracht)
Plaat / Steckel — dikke platen
Dikke, brede platen voor windturbines, bruggen, scheepsrompen.
- Uitvoer: 10–150 mm plaat
- Stroomlijn: ~0.10–0.20 MWh/t (warmteoverdracht)
Profielen / staven — balken, rails, wapeningsstaal, draad
Halffabricaten/blokken worden wapeningsstaal, H-balken, rails, draadstaven.
- Lijnstroom: ~0,08–0,18 MWh/t (hete overdracht)
- Rails: rechtlijnigheid <0,3 mm/m
Geheugen per ton (staalproducten)
Elektriciteit (zonder smelten)
| Bediening | kWh per ton | Opmerkingen |
|---|---|---|
| Gieten en lengtesnijden | 20–40 | Aandrijvingen, water |
| Voorverwarming (koude plaat) | 250–350 | Inductie/weerstand |
| Voorverwarming (hete overdracht) | 50–150 | Afhankelijk van invoer T |
| Walsen en hulpapparatuur | 80–150 | Motoren, hydrauliek |
Totaal (heet geleverd coil): ~0,20–0,40 MWh/t. Totaal (koude plaat): ~0,35–0,50 MWh/t.
Uitgangen (van smelten tot eindproduct)
| Stap | Uitgang, % | Opmerking |
|---|---|---|
| EAF uitstroom → gieten | 92–96% | Afval, tussenlepel |
| Gieten → walsen | 97–99% | Afgeknipte uiteinden |
| Walsen → product | 95–98% | Randafsnijding, bramen |
Algemeen: ~85–92% afhankelijk van productmix en heet transport. Schroot gaat terug naar EAF.
Vooraf berekende fabriekscenario's
Scenario A — mini-fabriek (lange producten, schroot→EAF)
Capaciteit 1 Mt/jaar • halffabricaten/bloemen → wapening, H-balken, rails.
| Locatie | Waarde |
|---|---|
| Gemiddelde doorvoer | ~125 t/uur (8.000 uur/jaar) |
| EAF elektriciteit (smelten) | ~0.50 MWh/t → ~62.5 MW |
| Gieten + walsen (heet transport) | ~0.15 MWh/t → ~18.8 MW |
| Totale gemiddelde belasting | ~80–90 MW |
| PV min. (voor dagdekking) | ~410–460 MWp |
| Opslag (12 uur) | ~0.96–1.08 GWh |
| Voetafdruk (oppervlakte) | ~20–35 ha (cechai + terrein) |
PV minimum volgens Gem.(MW)×5.14 (5,5 PSH, 85% DC→AC). We vergroten om buren te voeden.
Scenario B — centrum voor plaatproducten (DRI(H₂)+EAF + HSM)
Capaciteit 5 Mt/jaar • platen → rollen/platen, breed toegepast heet doorgeven.
| Locatie | Waarde |
|---|---|
| Gemiddelde doorvoer | ~625 t/uur |
| DRI(H₂)+EAF elektriciteit | ~3.5–4.0 MWh/t → ~2.2–2.5 GW |
| Walsen (heet doorgeven) | ~0.20 MWh/t → ~125 MW |
| Totale gemiddelde belasting | ~2.3–2.6 GW |
| H₂ verbruik | ~250–300 kt/jaar |
| PV minimum | ~12–13 GWp |
| Opslag (12 uur) | ~28–31 GWh |
| Voetafdruk | ~60–120 ha + nabijgelegen PV-veld |
Elektrolyzers vormen het grootste deel van het vermogen. Walsen is een "beleefde" segment.
Productiemengsel "handvat" (1 Mt/jaar fabriek)
| Mengsel | Rol | Plaats | Profielen/staven | Gem. elektriciteit (MW) |
|---|---|---|---|---|
| Veel rollen | 60% | 10% | 30% | ~86 |
| Gebalanceerd | 40% | 20% | 40% | ~82 |
| Veel lange | 20% | 10% | 70% | ~79 |
Verschillen ontstaan door de behoefte aan walsmotoren en het voorverwarmingsgedeelte; EAF-belasting is vergelijkbaar.
Uitvoer, kwaliteit en nul afval
Schaafsel — een voordeel, geen nadeel
- Randafsnijdsels, afval en afsnijdingen gaan rechtstreeks terug in de EAF-emmer.
- Door ter plaatse te verkleinen en op te warmen, verminderen de smeltenergie en de tijd van belading tot gieten.
- Eindstukken van halffabricaten/rollen voeden een kleine gietinstallatie voor gietstukken en halffabricaten voor machinebouw.
Kwaliteitsborging — op een interessante manier
- Lineaire meters: dikte, profiel, vlakheid.
- "Metallurgie op rails": spectrometers bij het gieten; hardheid en korrel bij de wikkelmachine.
- Traceerbaarheid: elke balk en rol heeft een digitaal geboortecertificaat.
Voetafdruk en team (1 Mt/jaar mini-fabriek)
Oppervlakte
- Smeltfabriek + gieten: ~8–12 ha (gesloten)
- Walsen en afwerking: ~8–15 ha
- Terreinen en logistiek: ~5–8 ha
- PV-veld (min.): ~2,0–2,5 km² (dichtbij)
Mensen en competenties
- Operatorenteams voor elke werkplaats (3 ploegen), sterke automatiseringsbasis.
- Elektriciens > brandermeesters (zo ontworpen).
- Metaalbewerkers, kwaliteit, toezicht en limonadekraam voor binnenkomende schoolexcursies.
Vragen en antwoorden
"Zijn balken en rollen echt van dezelfde legering?"
Ja — platen voor rollen/platen en blanks/billets voor profielen/staven vallen uit parallelle gietstromen. Dezelfde chemie, verschillende vormen, dezelfde — geen — dampen.
"En verzinken en coaten?"
Dichtbij. Elektrische rekverhittingslijnen, zink/aluminium baden en wikkelcoatinglijnen leven in hetzelfde micronetwerk, nippen van overtollige zonne-energie uit deel 3.
"Kunnen we alles heet laden?"
Bijna. Slimme buffers houden de stroomtemperatuur tot het walsen; als er gestopt moet worden, vult elektrische voorverwarming de kloof — zonder "vuur van draken".
Verder: Aluminium, koper en zeldzame metalen — krachtaders (deel 6). Draden, lichte legeringen en batterijmetalen — het zenuwstelsel van onze botten.