Stal: kości cywilizacji — odlewanie blach, półfabrykatów i dźwigarów
Odlewamy światło słoneczne w formy. Wczoraj piece węglowe zostały już zastąpione czystymi łukami; dziś przekształcamy ciekły „metal światła" w kości mostów, szyn, wież i narzędzi — cicho, precyzyjnie i szybko.
Dlaczego stal (i dlaczego teraz)
Stal nadal jest najsilniejszą poezją cywilizacji na kilogram. Problemem nie był metal — lecz dym. Z czystą energią (3–4 części) i inteligentną segregacją (2 części) odlewamy i walcujemy na skalę światową, nie zanieczyszczając nieba.
- Ogromny popyt: wieże, tory, statki, fabryki, ramy słoneczne, wieże wiatrowe.
- Proces zelektryfikowany: EAF i podgrzewanie elektryczne czynią hale przyjaznymi sąsiadami dla sieci.
- Bezpośrednie walcowanie: gorący metal prosto do maszyny = mniej energii, mniej czasu, mniej problemów.
Podstawy odlewania (płyty, bloki, półfabrykaty)
Ciągłe odlewanie (CCM)
Płynna stal wpływa do formy chłodzonej wodą, tworzy się skórka, strumień jest ciągnięty i cięty. Żadnych ogromnych parków odlewów, żadnych „muzeów ponownego podgrzewania” — tylko równomierna rzeka stali.
Płyta: 200–250 mm grubości • do 2 000 mm szerokości Blok: 200–350 mm kwadrat Półfabrykat: 100–180 mm kwadratPrędkość odlewania: płyta ~1–2 m/min; półfabrykat ~3–6 m/min (zależnie od gatunku).
Energia i wydajność w odlewaniu
- Zużycie energii na odlewanie: ~20–40 kWh/t (napędy, chłodzenie wtórne)
- Wydajność od stopu do odlewu: ~92–96% (przycinanie, lejek pośredni, części początkowe/końcowe)
- Gorące przekazywanie: bezpośrednio do linii walcowania 700–1000 °C — o 60–90% mniej podgrzewania
Podgrzewanie elektryczne, nie płomień (dlaczego to ważne)
Podgrzewajmy stal, a nie powietrze
Do płyt, bloków i półfabrykatów używamy indukcyjnych i oporowych pieców. Przekazują one energię bezpośrednio do metalu; nic nie ucieka do komina.
- Pełne podgrzewanie (zimna płyta → 1 200 °C): ~0,25–0,35 MWh/t
- Gorące przekazywanie (700–900 °C → 1 200 °C): ~0,05–0,15 MWh/t
- Napędy walcowania i wsparcie: ~0,08–0,15 MWh/t
Liczby obejmują odzysk ciepła i nowoczesne napędy; projektuj według górnej granicy, ciesz się dolną.
Dlaczego hale lubią mikrosiatkę
- Prognozowane cykle pracy → łatwe pokrycie szczytów przez akumulację.
- Odzysk ciepła → para procesowa dla sąsiadów (malowanie, pralnia, żywność).
- Brak palników NOx → czystsze powietrze i mniej zezwoleń.
Linie walcowania i produkty (co produkujemy)
Linia walcowania na gorąco (HSM) — rolki
Płyty są zwijane w rolki do samochodów, sprzętu AGD, płyt statków i śledzenia słońca.
- Wejście: płyta 200–250 mm
- Wyjście: taśma 1,2–20 mm
- Zużycie energii na linię: ~0,12–0,25 MWh/t (z gorącym przekazywaniem)
Płyta / Steckel — grube płyty
Grube, szerokie płyty na wieże wiatrowe, mosty, kadłuby statków.
- Wyjście: płyta 10–150 mm
- Zużycie energii na linię: ~0,10–0,20 MWh/t (przekazywanie ciepła na gorąco)
Profile / pręty — belki, tory, zbrojenie, drut
Pręty/blachy przekształcają się w zbrojenie, belki H, tory, pręty drutu.
- Elektryczność linii: ~0,08–0,18 MWh/t (gorące przekazywanie)
- Tory: prostoliniowość <0,3 mm/m
Wskaźnik na tonę (wyroby stalowe)
Elektryczność (bez topienia)
| Operacja | kWh na tonę | Uwagi |
|---|---|---|
| Odlewanie i cięcie długości | 20–40 | Napędy, woda |
| Podgrzewanie (zimna blacha) | 250–350 | Indukcja/opór |
| Podgrzewanie (gorące przekazywanie) | 50–150 | Zależy od temperatury wejściowej |
| Walcowanie i pomocnicze | 80–150 | Silniki, hydraulika |
Łącznie (gorąco walcowany kręg): ~0,20–0,40 MWh/t. Łącznie (zimna blacha): ~0,35–0,50 MWh/t.
Wydajność (od stopu do końcowego)
| Krok | Wydajność, % | Komentarz |
|---|---|---|
| Wypuszczanie z EAF → odlewanie | 92–96% | Przycięcia, pośredni lejek |
| Odlewanie → walcowanie | 97–99% | Obcięte końce |
| Walcowanie → wyrób | 95–98% | Przycięcie krawędzi, odpryski |
Ogólnie: ~85–92% w zależności od mieszanki wyrobów i przekazywania na gorąco. Złom wraca do EAF.
Wcześniej obliczone scenariusze fabryk
Scenariusz A — mini fabryka (długie wyroby, złom→EAF)
Wydajność 1 Mt/rok • półprodukty/blachy → zbrojenie, belki H, szyny.
| Pozycja | Wartość |
|---|---|
| Średnia przepustowość | ~125 t/godz. (8 000 godz./rok) |
| EAF elektryczność (topienie) | ~0.50 MWh/t → ~62.5 MW |
| Odlewanie + walcowanie (przekazywanie na gorąco) | ~0.15 MWh/t → ~18.8 MW |
| Łączne średnie obciążenie | ~80–90 MW |
| PV min. (na pokrycie dzienne) | ~410–460 MWp |
| Magazyn (12 godz.) | ~0.96–1.08 GWh |
| Ślad (powierzchnia) | ~20–35 ha (cechai + aikštelės) |
Minimum PV według Średnio (MW)×5.14 (5,5 PSH, 85% DC→AC). Zwiększamy, aby zasilić sąsiadów.
Scenariusz B — centrum wyrobów płaskich (DRI(H₂)+EAF + HSM)
Moc 5 Mt/rok • blachy → kręgi/blachy, szeroko stosując gorące przekazywanie.
| Pozycja | Wartość |
|---|---|
| Średnia przepustowość | ~625 t/godz. |
| DRI(H₂)+EAF elektryczność | ~3.5–4.0 MWh/t → ~2.2–2.5 GW |
| Walowanie (gorące przekazywanie) | ~0.20 MWh/t → ~125 MW |
| Łączne średnie obciążenie | ~2.3–2.6 GW |
| Zużycie H₂ | ~250–300 kt/rok |
| PV min | ~12–13 GWp |
| Magazyn (12 godz.) | ~28–31 GWh |
| Ślad | ~60–120 ha + pobliski PV park |
Elektrolizery stanowią większość mocy. Walcowanie — segment "uprzejmy".
Uchwyt mieszanki produkcyjnej (1 Mt/rok fabryka)
| Mieszanka | Krąg | Blacha | Profile/pręty | Średnia moc elektryczna (MW) |
|---|---|---|---|---|
| Dużo kręgów | 60% | 10% | 30% | ~86 |
| Zrównoważone | 40% | 20% | 40% | ~82 |
| Dużo długich | 20% | 10% | 70% | ~79 |
Różnice wynikają z zapotrzebowania na silniki walcujące i część podgrzewania; obciążenie EAF jest podobne.
Wydajność, jakość i zerowe odpady
Złom — zaleta, nie wada
- Odcinki krawędzi, odpady i przycięcia wracają bezpośrednio do wiadra EAF.
- Zamiast rozdrabniania i podgrzewania, zmniejsza się energia topienia i czas od załadunku do odlewu.
- Końce półfabrykatów/kręgów zasilają małą odlewnię odlewów i półfabrykatów do maszyn.
Zapewnianie jakości — w ciekawy sposób
- Linijne mierniki: grubość, profil, płaskość.
- „Metalurgia na torach”: spektrometry przy odlewaniu; twardość i ziarno przy maszynach do zwijania.
- Śledzenie: każda belka i taśma ma cyfrowy akt urodzenia.
Ślad i zespół (mini fabryka 1 Mt/rok)
Powierzchnia
- Wydział topienia + odlewania: ~8–12 ha (zamknięty)
- Walcowanie i prace wykończeniowe: ~8–15 ha
- Plac i logistyka: ~5–8 ha
- Pole PV (min.): ~2,0–2,5 km² (blisko)
Ludzie i kompetencje
- Zespoły operatorów dla każdego wydziału (3 zmiany), silna baza automatyki.
- Elektrycy > mistrzowie palników (tak zaprojektowano).
- Metalurdzy, jakość, nadzór i stoisko z lemoniadą dla przyjeżdżających wycieczek szkolnych.
Pytania i odpowiedzi
"Czy belki i taśmy naprawdę pochodzą z tego samego stopu?"
Tak — blachy na taśmy/blachy i półfabrykaty/blachy na profile/pręty spadają z równoległych strumieni odlewniczych. Ta sama chemia, różne kształty, te same — żadne — opary.
"A cynkowanie i powlekanie?"
Obok. Elektryczne linie wyżarzania, kąpiele cynkowo/aluminiowe i linie powlekania taśm żyją w tej samej mikrosieci, korzystając z nadmiaru energii słonecznej z części 3.
"Czy możemy wszystko ładować na gorąco?"
Prawie. Inteligentne bufory utrzymują temperaturę prądu do walcowania; gdy trzeba się zatrzymać, lukę wypełnia elektryczne podgrzewanie — bez "ognia smoków".
Dalej: Aluminium, miedź i metale rzadkie — żyły mocy (część 6). Przewody, lekkie stopy i metale baterii — układ nerwowy naszych kości.