Ocel: Kosti civilizace — lití desek, polotovarů a nosníků
Vléváme sluneční světlo do tvarů. Včerejší uhelné pece byly nahrazeny čistými oblouky; dnes přeměňujeme teklý lehký kov na kosti mostů, kolejnic, věží a nástrojů — tiše, přesně a rychle.
Proč ocel (a proč právě teď)
Ocel je stále nejsilnější poezií civilizace na kilogram. Trik nikdy nebyl v kovu — byl to kouř. S čistou energií (část 3–4) a chytrým tříděním (část 2) odléváme a válcujeme ve světovém měřítku bez kašlání na oblohu.
- Obrovská poptávka: věže, kolejnice, lodě, továrny, solární rámy, větrné věže.
- Elektrifikovaný proces: EAF a elektrický předehřev dělají z válcoven přátelské sousedy pro síť.
- Přímé válcování: horký kov do válcovny = méně energie, méně času, méně problémů.
Základy odlévání (desky, bločky, ingoty)
Kontinuální odlévání (CCM)
Tekutá ocel proudí do vodou chlazených forem, povrch ztuhne, pás je tažen a řezán. Žádné obří ingotové sklady, žádná muzea předehřevu — jen stálá řeka oceli.
Deska: 200–250 mm tlustá • až 2 000 mm široká Bloček: 200–350 mm čtverec Ingot: 100–180 mm čtverecRychlost odlévání: deska ~1–2 m/min; ingot ~3–6 m/min (závisí na jakosti).
Energie & výnosy v odlévárně
- Elektrická energie odlévárny: ~20–40 kWh/t (pohony, sekundární chlazení)
- Výnos taveniny→odlitku: ~92–96 % (ořezávání, pánve, hlava/ocas)
- Horké nabíjení: přímý vstup do válcovny při 700–1000 °C snižuje předehřev o 60–90 %
Elektrické přehřívání, ne plameny (proč je to důležité)
Ohřívejte ocel, ne vzduch
Používáme indukční a odporové pece pro ingoty, bramy a tyče. Energii přenášejí přímo do kovu; nic neodchází komínem.
- Úplné přehřátí (studený ingot → 1 200 °C): ~0,25–0,35 MWh/t
- Horké naložení (700–900 °C → 1 200 °C): ~0,05–0,15 MWh/t
- Válcovací pohony & pomocná zařízení: ~0,08–0,15 MWh/t
Čísla zahrnují rekuperaci a moderní motorové systémy; navrženo pro vysoký rozsah, oslavujeme nízký.
Proč válcovny milují mikrogrid
- Předvídatelné pracovní cykly → snadné pro skladování pokrýt špičky.
- Rekuperace tepla → procesní pára pro sousedy (lakování, prádelna, potraviny).
- Žádné hořáky NOx → čistý vzduch a méně povolení.
Válcovací linky & produkty (co vyrábíme)
Horký pásový válcovací závod (HSM) — svitky
Ingoty se stávají svitky pro automobily, spotřebiče, předchůdce lodních plechů a solárních sledovačů.
- Vstup: 200–250 mm ingot
- Výstup: 1,2–20 mm pás
- Výkon linky (elektrický): ~0,12–0,25 MWh/t (s horkým naložením)
Plech / Steckel — těžký plech
Silné, široké desky pro věžové větrné elektrárny, mosty, lodní trupy.
- Výstup: desky 10–150 mm
- Spotřeba energie na lince: ~0,10–0,20 MWh/t (horký náběh)
Profil / tyč — nosníky, kolejnice, výztuž, drát
Polotovary se mění na výztužné pruty, H-nosníky, kolejnice, drátěné tyče.
- Spotřeba energie na lince: ~0,08–0,18 MWh/t (horký náběh)
- Železniční kolejnice: rovinnost <0,3 mm/m
Podrobný přehled na tunu (ocelové výrobky)
Elektrická energie (kromě tavení)
| Provoz | kWh na tunu | Poznámky |
|---|---|---|
| Kalení a dělení na délku | 20–40 | Pohony, voda |
| Předehřev (studený polotovar) | 250–350 | Indukce/odpor |
| Předehřev (horký náběh) | 50–150 | Závisí na vstupní teplotě |
| Válcování a pomocné zařízení | 80–150 | Motory, hydraulika |
Celkem (horké svitky): ~0,20–0,40 MWh/t. Celkem (studený polotovar): ~0,35–0,50 MWh/t.
Výnosy (tavení → finální)
| Krok | Výnos % | Komentář |
|---|---|---|
| EAF výtok → lijna | 92–96% | Ořezy, pánve |
| Lijna → hut | 97–99% | Ořezané konce |
| Hut → produkt | 95–98% | Okrajové ořezy, šrot |
Celkově: ~85–92 % v závislosti na mixu produktů a horkém nabíjení. Šrot se vrací zpět do EAF.
Předpočítané scénáře závodů
Scénář A — Mini-hut (dlouhé výrobky, šrot→EAF)
Kapacita 1 Mt/rok • polotovary → výztuž, H-nosníky, kolejnice.
| Položka | Hodnota |
|---|---|
| Průměrný průtok | ~125 t/h (8 000 h/rok) |
| EAF elektřina (tavení) | ~0,50 MWh/t → ~62,5 MW |
| Lijna + válcování (horké nabíjení) | ~0,15 MWh/t → ~18,8 MW |
| Celkový průměrný odběr | ~80–90 MW |
| PV min (pro pokrytí denní spotřeby) | ~410–460 MWp |
| Skladování (12 h) | ~0.96–1.08 GWh |
| Plocha | ~20–35 ha (válcovny + sklady) |
Minimální PV velikost podle Avg(MW)×5.14 (5.5 PSH, 85% DC→AC). Překračujeme velikost, abychom napájeli sousedy.
Scénář B — Centrum plochých produktů (DRI(H₂)+EAF + HSM)
Kapacita 5 Mt/rok • desky → cívky/plechy s rozsáhlým horkým nabíjením.
| Položka | Hodnota |
|---|---|
| Průměrný průtok | ~625 t/h |
| Elektrická energie DRI(H₂)+EAF | ~3.5–4.0 MWh/t → ~2.2–2.5 GW |
| Průběžné (horké nabíjení) | ~0.20 MWh/t → ~125 MW |
| Celkový průměrný odběr | ~2.3–2.6 GW |
| Spotřeba H₂ | ~250–300 kt/rok |
| Minimální PV | ~12–13 GWp |
| Skladování (12 h) | ~28–31 GWh |
| Plocha | ~60–120 ha + pole PV v blízkosti |
Elektrolyzéry dominují spotřebě energie. Válcování je zdvořilá část.
Ovladač mixu produktů (zařízení 1 Mt/rok)
| Směs | Cívka | Talíř | Profily/tyč | Prům. elektřina (MW) |
|---|---|---|---|---|
| Cívka-těžká | 60% | 10% | 30% | ~86 |
| Vyvážené | 40% | 20% | 40% | ~82 |
| Dlouhé-těžké | 20% | 10% | 70% | ~79 |
Rozdíly vyplývají z požadavků motoru válcování a podílů předehřevu; zatížení EAF je podobné.
Výnosy, kvalita & smyčky nulového odpadu
Šrot je vlastnost, ne chyba
- Okrajové ořezky, kusy a odřezky jdou přímo do kbelíku EAF.
- Na místě drcení & předehřev snižují energii tavení a čas od zapálení do zapálení.
- Koncovky tyčí/cívky zásobují malou slévárnu pro odlitky a materiál do obrábění.
QA zábavnou cestou
- Inline měřidla: tloušťka, profil, rovinnost.
- Metalurgie na kolejích: spektrometry u odlévače; tvrdost a zrnitost u odvíječů.
- Sledovatelnost: každý nosník a cívka má digitální rodný list.
Zastavěná plocha a personál (mini válcovna 1 Mt/rok)
Oblast
- Tavírna + odlévání: ~8–12 ha (uzavřené)
- Válcování a dokončování: ~8–15 ha
- Prostory a logistika: ~5–8 ha
- Fotovoltaické pole (min): ~2,0–2,5 km² (v blízkosti)
Lidé a dovednosti
- Provozní týmy na každou halu (3 směny), silný automatizační základ.
- Elektrikáři > hořákoví technici (dle návrhu).
- Metalurgové, kontrola kvality, údržba a stánek s limonádou pro školní exkurze.
Otázky a odpovědi
„Opravdu nosníky a cívky pocházejí ze stejné taveniny?“
Ano — desky pro cívky/plechy a ingoty/kvádry pro profily/tyče padají z paralelních odlévacích pramenů. Stejná chemie, různé tvary, stejný nedostatek kouře.
„Co pozinkování a lakování?“
Vedle. Elektrické žíhací linky, zinkové/hliníkové lázně a lakovací stroje na cívky fungují na stejné mikrosíti, čerpají přebytečnou solární energii z části 3.
„Můžeme vše rychle nahřát?“
Téměř. Chytré pufry udržují teplotu pramene vysokou až do válcovny; když musíme zastavit, elektrické předehřívání vyplní mezeru bez zapalování draků.
Dále: Hliník, měď a vzácné kovy — žíly moci (část 6). Dráty, lehké slitiny a bateriové kovy — nervový systém našich kostí.