Teräs: Sivilisaation luut — levyjen, tankojen ja palkkien valaminen
Valamme auringonvaloa muotoihin. Eilisen hiiliuunit on vaihdettu puhtaisiin kaariin; tänään muutamme nestemäisen kevyen metallin siltojen, kiskojen, tornien ja työkalujen luiksi — hiljaisesti, tarkasti ja nopeasti.
Miksi teräs (ja miksi nyt)
Teräs on yhä sivilisaation vahvin runous kilogrammaa kohden. Temppu ei koskaan ollut metalli — se oli savu. Puhdasta energiaa (Osa 3–4) ja älykästä lajittelua (Osa 2) käyttäen valamme ja valssaamme maailmanlaajuisesti ilman yskimistä taivaalle.
- Kysyntä on valtava: tornit, kiskot, laivat, tehtaat, aurinkokehykset, tuulitornit.
- Sähköistetty prosessi: EAF:t ja sähköinen uudelleenlämmitys tekevät tehtailta sähköverkon ystävällisiä naapureita.
- Suora valssaus: kuuma metalli suoraan tehtaalta = vähemmän energiaa, vähemmän aikaa, vähemmän draamaa.
Valaminen 101 (levyt, kimpaleet, tangot)
Jatkuvavalssaus (CCM)
Nestemäinen teräs virtaa vesijäähdytettyihin muotteihin, pinta jäätyy, nauha vedetään ja leikataan. Ei jättimäisiä ingottivarastoja, ei uudelleenlämmitysmuseoita — vain tasainen teräsvirta.
Levy: 200–250 mm paksu • enintään 2 000 mm leveä Kimpale: 200–350 mm neliö Tanko: 100–180 mm neliöValunopeus: levy ~1–2 m/min; tanko ~3–6 m/min (laadusta riippuen).
Energia ja tuottavuus valukoneella
- Valukoneen sähkö: ~20–40 kWh/t (käytöt, sekundäärijäähdytys)
- Tuottavuus sulatus→valu: ~92–96 % (leikkuu, jakotukki, pää/pera)
- Kuumalastaus: suoraan valssiin 700–1000 °C:ssa vähentää uudelleenlämmitystä 60–90 %
Sähköinen uudelleenlämmitys, ei liekkejä (miksi tämä on tärkeää)
Lämmitä terästä, ei ilmaa
Käytämme induktio- ja vastusuuneja levyille, tangoille ja tankoille. Ne siirtävät energian suoraan metalliin; mitään ei mene piippuun.
- Täysi uudelleenlämmitys (kylmä levy → 1 200 °C): ~0,25–0,35 MWh/t
- Kuumalastaus (700–900 °C → 1 200 °C): ~0,05–0,15 MWh/t
- Valssausajurit & apulaitteet: ~0,08–0,15 MWh/t
Luvut sisältävät lämmön talteenoton ja nykyaikaiset moottorijärjestelmät; suunniteltu korkealle tasolle, juhlitaan matalaa.
Miksi tehtaat rakastavat mikrosähköverkkoa
- Ennustettavat työjaksot → varastoinnin on helppo kattaa huiput.
- Lämmön talteenotto → prosessihöyry naapureille (maali, pesula, ruoka).
- Ei NOx-polttimia → puhtaampi ilma ja vähemmän lupia.
Valssauslinjat & tuotteet (mitä valmistamme)
Hot Strip Mill (HSM) — kelat
Levyt muuttuvat kelaksi autoihin, kodinkoneisiin, laivanlevyn esiasteisiin ja aurinkoseurantalaitteisiin.
- Sisään: 200–250 mm levy
- Ulos: 1,2–20 mm nauha
- Linjan teho (sähkö): ~0,12–0,25 MWh/t (kuumalla lastauksella)
Levy / Steckel — raskas levy
Paksu, leveä levy tuulivoimatorneille, silloille, laivan runkoihin.
- Ulos: 10–150 mm levy
- Linjan teho: ~0,10–0,20 MWh/t (kuuma lastu)
Poikkileikkaus / Tanko — palkit, kiskot, betoniteräs, lanka
Tappipalkit muuttuvat betoniteräkseksi, H-palkkeiksi, kiskoiksi, lankatangoksi.
- Linjan teho: ~0,08–0,18 MWh/t (kuuma lastu)
- Kiskot: suoruus <0,3 mm/m
Tonnikilpailu (terästuotteet)
Sähkö (sulattamisen jälkeen)
| Käyttö | kWh tonnia kohti | Huomautukset |
|---|---|---|
| Valssari & mittaleikkaus | 20–40 | Ajamet, vesi |
| Uudelleenlämmitys (kylmä levy) | 250–350 | Induktio/vastus |
| Uudelleenlämmitys (kuuma lastu) | 50–150 | Riippuu sisäänmenolämpötilasta |
| Valssaus & apu | 80–150 | Moottorit, hydrauliikka |
Yhteensä (kuumalatauskelmu): ~0.20–0.40 MWh/t. Yhteensä (kylmälohko): ~0.35–0.50 MWh/t.
Sadot (sulatus → lopullinen)
| Vaihe | Sato % | Kommentti |
|---|---|---|
| EAF-kaato → valukone | 92–96% | Leikkaukset, jakotukki |
| Valukone → tehdas | 97–99% | Leikatut päät |
| Tehdas → tuote | 95–98% | Reunaleikkaus, romu |
Yhteensä: ~85–92% riippuen tuotemixistä ja kuumasta latauksesta. Romu kiertää takaisin EAF:lle.
Ennalta laskettuja laitosskenaarioita
Skenaario A — Mini-tehdas (pitkät tuotteet, romu→EAF)
Kapasiteetti 1 Mt/vuosi • billetit/lohkot → betoniteräkset, H-palkit, kiskot.
| Tuote | Arvo |
|---|---|
| Keskimääräinen läpivirtaus | ~125 t/h (8,000 h/vuosi) |
| EAF-sähkö (sulatus) | ~0.50 MWh/t → ~62.5 MW |
| Valukone + rullaus (kuuma lataus) | ~0.15 MWh/t → ~18.8 MW |
| Kokonaiskeski kuorma | ~80–90 MW |
| PV min (päivittäisen kattamiseksi) | ~410–460 MWp |
| Varastointi (12 h) | ~0.96–1.08 GWh |
| Jalanjälki | ~20–35 ha (tehtaat + varastot) |
PV min mitoitettu Avg(MW)×5.14 (5.5 PSH, 85% DC→AC). Ylisuureksi naapureiden voiman saamiseksi.
Skenaario B — Tasatuotteiden keskus (DRI(H₂)+EAF + HSM)
Kapasiteetti 5 Mt/v • levyt → kelat/laatat laajalla kuumalla latauksella.
| Tuote | Arvo |
|---|---|
| Keskimääräinen läpivirtaus | ~625 t/h |
| DRI(H₂)+EAF sähkö | ~3.5–4.0 MWh/t → ~2.2–2.5 GW |
| Jatkuva (kuuma lataus) | ~0.20 MWh/t → ~125 MW |
| Kokonaiskeski kuorma | ~2.3–2.6 GW |
| H₂ kulutus | ~250–300 kt/v |
| PV min | ~12–13 GWp |
| Varastointi (12 h) | ~28–31 GWh |
| Jalanjälki | ~60–120 ha + PV-kenttä lähellä |
Elektrolysaattorit hallitsevat virtaa. Rullaus on kohtelias osa.
Tuotemix-säädin (1 Mt/vuosi tehdas)
| Sekoitus | Kela | Lautanen | Osat/Tanko | Keskim. sähkö (MW) |
|---|---|---|---|---|
| Kela-raskas | 60% | 10% | 30% | ~86 |
| Tasapainotettu | 40% | 20% | 40% | ~82 |
| Pitkä-raskas | 20% | 10% | 70% | ~79 |
Erot johtuvat rullausmoottorin kysynnästä ja uudelleenlämmityksen osuuksista; EAF-kuorma on samanlainen.
Tuotokset, laatu & nollajätekierrät
Romu on ominaisuus, ei virhe
- Reunaleikkeet, kivet ja ylijäämät menevät suoraan EAF-kauhaan.
- Paikan päällä murskaus & esilämmitys leikkaa sulatusenergian ja tap-to-tap-ajan.
- Tanko-/kelapää syöttää pientä valimoa valukappaleille ja konepajavarastolle.
QA hauskalla tavalla
- Inline-mittarit: paksuus, profiili, tasaisuus.
- Metallurgia raiteilla: spektrometrit valukoneella; kovuus ja rakeisuus kelauksen jälkeisissä vaiheissa.
- Jäljittävyys: jokaisella palkilla ja kelalla on digitaalinen syntymätodistus.
Jalanjälki & henkilöstö (1 Mt/vuosi minivalssaamo)
Alue
- Sulatuslaitos + valukone: ~8–12 ha (sisätiloissa)
- Valssaus & viimeistely: ~8–15 ha
- Piha-alueet & logistiikka: ~5–8 ha
- PV-alue (min): ~2,0–2,5 km² (lähellä)
Ihmiset & taidot
- Toimintatiimit per osasto (3 vuoroa), vahva automaatiotausta.
- Sähköasentajat > polttimoteknikot (suunnittelun mukaan).
- Metallurgit, laatu, kunnossapito ja limonadikoju vierailijoiden kouluryhmille.
Kysymykset & Vastaukset
”Tulevatko palkit ja kelat todella samasta sulasta?”
Kyllä — kelalle/levylle tarkoitetut levyt ja osille/tangoille tarkoitetut tankotangot putoavat rinnakkaisista valulankasista. Sama kemia, eri muodot, sama savuttomuus.
”Entä sinkitys ja pinnoitus?”
Naapurissa. Sähköiset karkaisulinjat, sinkki/alumiinikylvyt ja kelauksen pinnoittajat toimivat samalla mikroverkolla, nauttien ylijäämäauringosta Osa 3:sta.
”Voimmeko kuumaladata kaiken?”
Melkein. Älykkäät puskurit pitävät lankalämpötilan korkeana valssaamoon asti; kun meidän täytyy pysähtyä, sähköinen uudelleenlämmitys täyttää aukon ilman lohikäärmeiden sytyttämistä.
Seuraavaksi: Alumiini, kupari ja harvinaiset metallit — Voiman suonet (Osa 6). Johdot, kevyet seokset ja akkummetallit — hermosto luidemme tukena.