เหล็ก: โครงกระดูกของอารยธรรม — การหล่อแผ่น บิลเล็ต และบีม
เราหล่อแสงอาทิตย์เป็นรูปทรง เตาเผาถ่านหินเมื่อวานนี้ถูกแทนที่ด้วยอาร์คสะอาด วันนี้เรากลายของเหลวโลหะเบาเป็นโครงสร้างของสะพาน ราง หอคอย และเครื่องมือ — อย่างเงียบ ๆ แม่นยำ และรวดเร็ว
ทำไมต้องเหล็ก (และทำไมตอนนี้)
เหล็กยังคงเป็นบทกวีที่แข็งแกร่งที่สุดของอารยธรรมต่อกิโลกรัม เคล็ดลับไม่ใช่โลหะ — แต่เป็นควัน ด้วยพลังงานสะอาด (ตอนที่ 3–4) และการคัดแยกอย่างชาญฉลาด (ตอนที่ 2) เราหล่อและรีดในระดับโลกโดยไม่ไอใส่ท้องฟ้า
- ความต้องการสูงมาก: หอคอย, รางรถไฟ, เรือ, โรงงาน, กรอบโซลาร์, หอคอยลม
- กระบวนการไฟฟ้า: EAFs และการอุ่นซ้ำด้วยไฟฟ้าทำให้โรงงานเป็นเพื่อนบ้านที่เป็นมิตรกับกริด
- การรีดตรง: โลกร้อนเข้าสู่โรงงาน = ใช้พลังงานน้อยลง, เวลาเร็วขึ้น, ปัญหาน้อยลง
การหล่อ 101 (แผ่น, บลูม, บิลเล็ต)
การหล่อแบบต่อเนื่อง (CCM)
เหล็กหลอมไหลเข้าสู่แม่พิมพ์ที่ระบายความร้อนด้วยน้ำ ผิวแข็งตัว เส้นเหล็กถูกดึงและตัด ไม่มีลานก้อนเหล็กยักษ์ ไม่มีพิพิธภัณฑ์อุ่นซ้ำ — มีเพียงแม่น้ำเหล็กที่ไหลอย่างต่อเนื่อง
แผ่น: หนา 200–250 มม. • กว้างสูงสุด 2,000 มม. บลูม: 200–350 มม. สี่เหลี่ยมจัตุรัส บิลเล็ต: 100–180 มม. สี่เหลี่ยมจัตุรัสความเร็วการหล่อ: แผ่น ~1–2 ม./นาที; บิลเล็ต ~3–6 ม./นาที (ขึ้นกับเกรด)
พลังงาน & ผลผลิตที่เครื่องหล่อ
- ไฟฟ้าของเครื่องหล่อ: ~20–40 kWh/t (ไดรฟ์, การระบายความร้อนรอง)
- ผลผลิตจากการหลอม→การหล่อ: ~92–96% (การตัดแต่ง, ทันดิช, หัว/ท้าย)
- การชาร์จร้อน: ส่งตรงไปยังโรงงานที่ 700–1000 °C ลดการอุ่นซ้ำลง 60–90%
การให้ความร้อนด้วยไฟฟ้า ไม่ใช่เปลวไฟ (ทำไมเรื่องนี้จึงสำคัญ)
ให้ความร้อนกับเหล็ก ไม่ใช่อากาศ
เราใช้เตา เหนี่ยวนำ และ ความต้านทาน สำหรับแผ่น บลูม และบิลเล็ต พวกมันส่งพลังงานตรงเข้าสู่โลหะ; ไม่มีอะไรลอยขึ้นปล่อง
- การให้ความร้อนเต็มที่ (แผ่นเย็น → 1,200 °C): ~0.25–0.35 MWh/t
- ชาร์จร้อน (700–900 °C → 1,200 °C): ~0.05–0.15 MWh/t
- ไดรฟ์และอุปกรณ์เสริมสำหรับการรีด: ~0.08–0.15 MWh/t
ตัวเลขรวมการกู้คืนและระบบมอเตอร์สมัยใหม่; ออกแบบสำหรับระดับสูงสุด ฉลองระดับต่ำสุด
ทำไมโรงงานถึงชอบไมโครกริด
- รอบการทำงานที่คาดการณ์ได้ → ง่ายสำหรับการจัดเก็บเพื่อรองรับจุดสูงสุด
- การกู้คืนความร้อน → ไอน้ำกระบวนการสำหรับเพื่อนบ้าน (สี ซักรีด อาหาร)
- ไม่มีหัวเผา NOx → อากาศสะอาดและใบอนุญาตน้อยลง
สายการรีด & ผลิตภัณฑ์ (สิ่งที่เราผลิต)
โรงงานรีดร้อน (HSM) — ม้วน
แผ่นกลายเป็นม้วนสำหรับรถยนต์ เครื่องใช้ไฟฟ้า ตัวเรือ และตัวติดตามแสงอาทิตย์
- ขาเข้า: แผ่น 200–250 มม.
- ขาออก: แถบ 1.2–20 มม.
- กำลังไฟฟ้าในสายส่ง (elec): ~0.12–0.25 MWh/t (พร้อมการชาร์จร้อน)
แผ่น / Steckel — แผ่นหนา
แผ่นหนา กว้าง สำหรับหอคอยลม สะพาน และตัวเรือ
- ขาออก: แผ่นหนา 10–150 มม.
- พลังงานสายการผลิต: ~0.10–0.20 MWh/t (ชาร์จร้อน)
ส่วน / แท่ง — คาน, ราง, เหล็กเส้น, ลวด
บิลเล็ต/บลูมกลายเป็นเหล็กเส้น, คาน H, ราง, ลวดแท่ง
- พลังงานสายการผลิต: ~0.08–0.18 MWh/t (ชาร์จร้อน)
- ราง: ความตรง <0.3 มม./ม.
ชีทช่วยจำต่อตัน (ผลิตภัณฑ์เหล็ก)
ไฟฟ้า (นอกเหนือจากการหลอม)
| การดำเนินงาน | กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อตัน | บันทึก |
|---|---|---|
| เครื่องหล่อ & ตัดตามความยาว | 20–40 | ไดรฟ์ น้ำ |
| การให้ความร้อนซ้ำ (แผ่นเย็น) | 250–350 | เหนี่ยวนำ/ความต้านทาน |
| การให้ความร้อนซ้ำ (ชาร์จร้อน) | 50–150 | ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิขาเข้า |
| รีด & อุปกรณ์เสริม | 80–150 | มอเตอร์ ไฮดรอลิก |
รวม (ขดลวดชาร์จร้อน): ~0.20–0.40 MWh/t. รวม (แผ่นเย็น): ~0.35–0.50 MWh/t.
ผลผลิต (หลอม → สุดท้าย)
| ขั้นตอน | เปอร์เซ็นต์ผลผลิต | ความคิดเห็น |
|---|---|---|
| EAF tap → เครื่องหล่อ | 92–96% | เศษตัด, ทันดิช |
| เครื่องหล่อ → โรงงาน | 97–99% | ตัดปลาย |
| โรงงาน → ผลิตภัณฑ์ | 95–98% | ขอบตัด, เศษเหล็ก |
โดยรวม: ~85–92% ขึ้นอยู่กับส่วนผสมของผลิตภัณฑ์และการชาร์จร้อน เศษเหล็กวนกลับไปที่ EAF
สถานการณ์โรงงานที่คำนวณล่วงหน้า
สถานการณ์ A — Mini‑mill (ผลิตภัณฑ์ยาว, เศษเหล็ก→EAF)
กำลังการผลิต 1 Mt/yr • billets/blooms → เหล็กเส้น, H‑beams, รางรถไฟ
| รายการ | มูลค่า |
|---|---|
| อัตราการผ่านเฉลี่ย | ~125 t/h (8,000 h/yr) |
| ไฟฟ้า EAF (หลอม) | ~0.50 MWh/t → ~62.5 MW |
| เครื่องหล่อ + รีด (ชาร์จร้อน) | ~0.15 MWh/t → ~18.8 MW |
| โหลดเฉลี่ยรวม | ~80–90 MW |
| PV ขั้นต่ำ (เพื่อครอบคลุมรายวัน) | ~410–460 MWp |
| การจัดเก็บ (12 ชม.) | ~0.96–1.08 GWh |
| รอยเท้า | ~20–35 เฮกตาร์ (โรงงาน + ลาน) |
ขนาด PV ขั้นต่ำโดย Avg(MW)×5.14 (5.5 PSH, 85% DC→AC) เราขยายขนาดเพื่อจ่ายไฟให้เพื่อนบ้าน
สถานการณ์ B — ศูนย์ผลิตภัณฑ์แบน (DRI(H₂)+EAF + HSM)
กำลังการผลิต 5 Mt/ปี • slabs → coils/plate พร้อมการชาร์จร้อนอย่างกว้างขวาง
| รายการ | มูลค่า |
|---|---|
| อัตราการผ่านเฉลี่ย | ~625 t/ชม. |
| ไฟฟ้า DRI(H₂)+EAF | ~3.5–4.0 MWh/t → ~2.2–2.5 GW |
| การชาร์จแบบหมุนเวียน (ร้อน) | ~0.20 MWh/t → ~125 MW |
| โหลดเฉลี่ยรวม | ~2.3–2.6 GW |
| การบริโภค H₂ | ~250–300 kt/ปี |
| พีวีขั้นต่ำ | ~12–13 GWp |
| การจัดเก็บ (12 ชม.) | ~28–31 GWh |
| รอยเท้า | ~60–120 เฮกตาร์ + ฟิลด์ PV ใกล้เคียง |
อิเล็กโทรไลเซอร์ครองพลังงาน การรีดเป็นส่วนที่สุภาพ
ตัวปรับผสมผลิตภัณฑ์ (โรงงาน 1 Mt/ปี)
| ผสม | ขดลวด | แผ่น | ส่วน/แท่ง | ไฟฟ้าเฉลี่ย (MW) |
|---|---|---|---|---|
| ขดลวด-หนัก | 60% | 10% | 30% | ~86 |
| สมดุล | 40% | 20% | 40% | ~82 |
| ยาว-หนัก | 20% | 10% | 70% | ~79 |
ความแตกต่างมาจากความต้องการมอเตอร์รีดและส่วนของการอุ่นซ้ำ; โหลด EAF คล้ายกัน
ผลผลิต คุณภาพ และวงจรไร้ของเสีย
เศษเป็นคุณสมบัติ ไม่ใช่ข้อบกพร่อง
- เศษขอบ, ก้อนเศษ และเศษตัดตรงไปยังถัง EAF
- การบดและการอุ่นล่วงหน้าที่ไซต์ ลดพลังงานการตัดหลอมและเวลาจากแท็ปถึงแท็ป
- ปลายบิลเล็ต/ขดลวดป้อนโรงหล่อขนาดเล็กสำหรับงานหล่อและสต็อกเครื่องจักร
QA ในแบบสนุกสนาน
- เกจวัดในสาย: ความหนา, โปรไฟล์, ความเรียบ
- โลหะวิทยาบนราง: สเปกโตรมิเตอร์ที่เครื่องหล่อ; ความแข็งและเมล็ดที่เครื่องดึงลง
- การติดตาม: คานและขดลวดทุกชิ้นมีใบสูติบัตรดิจิทัล
พื้นที่ & บุคลากร (โรงงานขนาดเล็ก 1 Mt/ปี)
พื้นที่
- โรงหลอม + เครื่องหล่อ: ~8–12 เฮกตาร์ (ปิดมิดชิด)
- การรีด & การตกแต่ง: ~8–15 เฮกตาร์
- ลาน & โลจิสติกส์: ~5–8 เฮกตาร์
- สนาม PV (ขั้นต่ำ): ~2.0–2.5 กม² (ใกล้เคียง)
คน & ทักษะ
- ทีมปฏิบัติการต่ออ่าว (3 กะ), มีระบบอัตโนมัติที่แข็งแกร่ง
- ช่างไฟฟ้า > ช่างเผา (ตามการออกแบบ)
- นักโลหะวิทยา, คุณภาพ, การบำรุงรักษา, และร้านน้ำมะนาวสำหรับทัศนศึกษาของโรงเรียน
ถาม & ตอบ
“คานและขดลวดจริงๆ มาจากการหลอมเดียวกันหรือ?”
ใช่ — แผ่นสำหรับขดลวด/แผ่น และแท่ง/บลูมสำหรับส่วน/แท่งหล่นจากเส้นหล่อขนานกัน เคมีเหมือนกัน รูปร่างต่างกัน ไม่มีควันเหมือนกัน
“แล้วการชุบสังกะสีและการเคลือบล่ะ?”
ข้างๆ กัน สายการอบด้วยไฟฟ้า, อ่างสังกะสี/อลูมิเนียม, และเครื่องเคลือบขดลวด อยู่บนไมโครกริดเดียวกัน ดื่มพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนเกินจากตอนที่ 3
“เราสามารถชาร์จร้อนทุกอย่างได้ไหม?”
เกือบจะได้แล้ว ตัวบัฟเฟอร์อัจฉริยะช่วยรักษาอุณหภูมิของเส้นใยให้สูงจนถึงโรงงาน; เมื่อเราต้องหยุดชั่วคราว การให้ความร้อนด้วยไฟฟ้าจะเติมช่องว่างโดยไม่ต้องจุดมังกร
ถัดไป: อลูมิเนียม, ทองแดง & โลหะหายาก — เส้นเลือดแห่งพลังงาน (ตอนที่ 6) สายไฟ, โลหะผสมเบา, และโลหะแบตเตอรี่ — ระบบประสาทสู่กระดูกของเรา