Çelik: Medeniyetin İskeleti — Slab, Kütük ve Kiriş Dökümü
Güneş ışığını şekillere döküyoruz. Dün kömür fırınları temiz arklarla değiştirildi; bugün sıvı hafif metali köprülerin, rayların, kulelerin ve aletlerin iskeletine dönüştürüyoruz — sessizce, hassas ve hızlı bir şekilde.
Neden çelik (ve neden şimdi)
Çelik hâlâ medeniyetin kilogram başına en güçlü şiiridir. Hile hiç metalde değildi — dumanındaydı. Temiz enerji (Bölüm 3–4) ve akıllı ayırma (Bölüm 2) ile gökyüzüne öksürmeden dünya ölçeğinde döküm ve haddeleme yapıyoruz.
- Talep çok büyük: kuleler, raylar, gemiler, fabrikalar, güneş panelleri çerçeveleri, rüzgar kuleleri.
- Elektrifikasyonlu proses: EAF'lar ve elektrikli yeniden ısıtma, fabrikaları şebekeye dost komşular yapar.
- Doğrudan haddeleme: sıcak metal doğrudan haddehaneye = daha az enerji, daha az zaman, daha az sorun.
Döküm 101 (slablar, bloomlar, billetler)
Sürekli döküm (CCM)
Sıvı çelik, su soğutmalı kalıplara akar, yüzey donar, şerit çekilir ve kesilir. Dev ingot parkları yok, yeniden ısıtma müzeleri yok — sadece sürekli bir çelik akışı.
Slab: 200–250 mm kalınlığında • 2.000 mm'ye kadar genişlik Bloom: 200–350 mm kare Billet: 100–180 mm kareDöküm hızı: slab ~1–2 m/dak; billet ~3–6 m/dak (kaliteye bağlı).
Döküm makinesinde enerji ve verimler
- Döküm makinesi elektriği: ~20–40 kWh/t (sürücüler, ikincil soğutma)
- Ergitme→döküm verimi: ~%92–96 (kırpma, pota, baş/kuyruk)
- Sıcak şarj: 700–1000 °C'de doğrudan haddehaneye gönderme, yeniden ısıtmayı %60–90 oranında azaltır
Alev değil elektrikli yeniden ısıtma (neden önemli)
Çeliği ısıt, havayı değil
Slablar, bloomlar ve billetler için indüksiyon ve rezistans fırınları kullanıyoruz. Enerjiyi doğrudan metale aktarırlar; hiçbir şey baca yoluyla dışarı çıkmaz.
- Tam yeniden ısıtma (soğuk slab → 1,200 °C): ~0.25–0.35 MWh/t
- Sıcak şarj (700–900 °C → 1,200 °C): ~0.05–0.15 MWh/t
- Hadde sürücüleri & yardımcıları: ~0.08–0.15 MWh/t
Rakamlar geri kazanım ve modern motor sistemlerini içerir; yüksek uç için tasarla, düşük ucu kutla.
Neden haddehaneler mikro şebekeyi sever
- Öngörülebilir çalışma döngüleri → depolama zirveleri karşılamakta kolaylık sağlar.
- Isı geri kazanımı → komşular için proses buharı (boya, çamaşırhane, gıda).
- NOx yakıcı yok → temiz hava ve daha az izin.
Hadde hatları & ürünler (yaptıklarımız)
Sıcak Şerit Haddehanesi (HSM) — bobinler
Slablar, otomobiller, ev aletleri, gemi plakası öncülleri ve güneş takipçileri için bobin haline gelir.
- Giriş: 200–250 mm slab
- Çıkış: 1.2–20 mm şerit
- Hat gücü (elektrik): ~0.12–0.25 MWh/t (sıcak şarj ile)
Plaka / Steckel — ağır plaka
Rüzgar kuleleri, köprüler, gemi gövdeleri için kalın, geniş plaka.
- Çıkış: 10–150 mm plaka
- Hat gücü: ~0.10–0.20 MWh/t (sıcak şarj)
Kesit / Çubuk — kirişler, raylar, donatı, tel
Kütükler/ingotlar donatı, H-kirişler, raylar, tel çubuğa dönüşür.
- Hat gücü: ~0.08–0.18 MWh/t (sıcak şarj)
- Raylar: doğrultu <0.3 mm/m
Ton başına hile sayfası (çelik ürünleri)
Elektrik (eritmenin ötesinde)
| Çalışma | Ton başına kWh | Notlar |
|---|---|---|
| Döküm & boy kesme | 20–40 | Sürücüler, su |
| Tekrar ısıtma (soğuk slab) | 250–350 | Endüksiyon/direnç |
| Tekrar ısıtma (sıcak şarj) | 50–150 | Giriş sıcaklığına bağlı |
| Yuvarlama & yardımcı | 80–150 | Motorlar, hidrolik |
Toplam (sıcak yüklü bobin): ~0.20–0.40 MWh/t. Toplam (soğuk slab): ~0.35–0.50 MWh/t.
Verimler (eritme → nihai)
| Adım | Verim % | Yorum |
|---|---|---|
| EAF tahliye → dökümhane | 92–96% | Kırpıntılar, döküm kepçesi |
| Dökümhane → çelikhane | 97–99% | Kesilen uçlar |
| Çelikhane → ürün | 95–98% | Kenar kırpıntısı, hurda |
Genel: Ürün karışımı ve sıcak yüklemeye bağlı olarak ~%85–92. Hurda EAF'a geri döner.
Önceden hesaplanmış tesis senaryoları
Senaryo A — Mini‑çelikhane (uzun ürünler, hurda→EAF)
Kapasite 1 Mt/yıl • kütük/yarı mamul → inşaat demiri, H-kiriş, raylar.
| Öğe | Değer |
|---|---|
| Ortalama işlem hacmi | ~125 t/s (8,000 s/yıl) |
| EAF elektriği (eritme) | ~0.50 MWh/t → ~62.5 MW |
| Dökümhane + haddeleme (sıcak yükleme) | ~0.15 MWh/t → ~18.8 MW |
| Toplam ortalama yük | ~80–90 MW |
| Günlük ihtiyacı karşılamak için PV min | ~410–460 MWp |
| Depolama (12 s) | ~0.96–1.08 GWh |
| Ayak İzi | ~20–35 ha (değirmenler + sahalar) |
PV min, Ortalama(MW)×5.14 (5.5 PSH, %85 DC→AC) ile boyutlandırılmıştır. Komşuları beslemek için aşırı boyutlandırıyoruz.
Senaryo B — Düz ürünler merkezi (DRI(H₂)+EAF + HSM)
Kapasite 5 Mt/yıl • slablar → bobin/levha, kapsamlı sıcak şarj ile.
| Öğe | Değer |
|---|---|
| Ortalama işlem hacmi | ~625 t/s |
| DRI(H₂)+EAF elektriği | ~3.5–4.0 MWh/t → ~2.2–2.5 GW |
| Sürekli (sıcak şarj) | ~0.20 MWh/t → ~125 MW |
| Toplam ortalama yük | ~2.3–2.6 GW |
| H₂ tüketimi | ~250–300 kt/yıl |
| PV min | ~12–13 GWp |
| Depolama (12 s) | ~28–31 GWh |
| Ayak İzi | ~60–120 ha + yakınlarda GES alanı |
Elektrolizörler gücü domine eder. Haddeleme nazik kısımdır.
Ürün karışımı ayarı (1 Mt/yıl tesis)
| Karışım | Bobin | Plaka | Kesitler/Çubuk | Ortalama elektrik (MW) |
|---|---|---|---|---|
| Rulo-ağır | 60% | 10% | 30% | ~86 |
| Dengeli | 40% | 20% | 40% | ~82 |
| Uzun-ağır | 20% | 10% | 70% | ~79 |
Farklar, haddeleme motor talebi ve yeniden ısıtma oranlarından gelir; EAF yükü benzerdir.
Verimler, kalite & sıfır atık döngüleri
Hurda bir özellik, hata değil
- Kenar kırpıntıları, topaklar ve artık kesimler doğrudan EAF kovasına gider.
- Yerinde parçalama & ön ısıtma, kesme, eritme enerjisi ve ocaklar arası zaman.
- Bilet/rulo uçları, döküm ve makine atölyesi stoğu için küçük bir dökümhaneye beslenir.
Eğlenceli şekilde QA
- Hat içi ölçüm cihazları: kalınlık, profil, düzlük.
- Raylarda metalurji: dökümcüde spektrometreler; sarma makinelerinde sertlik ve tane.
- İzlenebilirlik: her kiriş ve bobin dijital doğum belgesi taşır.
Alan & personel (1 Mt/yıl mini‑haddehane)
Bölge
- Ergitme atölyesi + dökümcü: ~8–12 ha (kapalı)
- Haddeleme & bitirme: ~8–15 ha
- Havuzlar & lojistik: ~5–8 ha
- Güneş paneli alanı (min): ~2.0–2.5 km² (yakın)
İnsanlar & beceriler
- Her bölme için operasyon ekipleri (3 vardiya), güçlü otomasyon altyapısı.
- Elektrikçiler > brülör teknisyenleri (tasarım gereği).
- Metalurjistler, kalite, bakım ve okul gezileri için limonata standı.
Soru&Cevap
“Kirişler ve bobinler gerçekten aynı ergitmenden mi geliyor?”
Evet — bobin/levha için slablar ve kesit/çubuk için billet/blumlar paralel dökümcü tellerinden düşer. Aynı kimya, farklı şekiller, aynı duman yokluğu.
“Galvanizleme ve kaplama ne olacak?”
Yan tarafta. Elektrikli tavlama hatları, çinko/alüminyum banyoları ve bobin kaplayıcılar aynı mikro şebekede, Bölüm 3'ten fazla güneş enerjisi tüketiyor.
“Her şeyi sıcak şarj edebilir miyiz?”
Neredeyse. Akıllı tamponlar, tel sıcaklığını haddehaneye kadar yüksek tutar; durmamız gerektiğinde, elektrikli yeniden ısıtma, ejderhaları ateşlemeden boşluğu doldurur.
Sırada: Alüminyum, Bakır ve Nadir Metaller — Gücün Damarları (Bölüm 6). Teller, hafif alaşımlar ve pil metaller — kemiklerimizin sinir sistemi.