钢铁：文明的骨架——铸造板坯、方坯和梁
我们将阳光铸造成形。昨日的煤炉已被清洁电弧炉取代；今天我们将液态光金属转化为桥梁、轨道、塔架和工具的骨架——安静、精准且高速地完成。
为什么选择钢铁（为什么是现在）
钢铁依然是文明每公斤最坚韧的诗篇。关键从来不是金属本身——而是烟雾。有了清洁能源（第3–4部分）和智能分拣（第2部分），我们能在全球规模上铸造和轧制，而不必对天空咳嗽。
- 需求巨大：塔架、轨道、船舶、工厂、太阳能框架、风力塔。
- 电气化工艺：电弧炉和电加热使钢厂成为电网友好型邻居。
- 直接轧制：热金属直接进厂 = 更少能耗，更短时间，更少麻烦。
铸造入门（板坯、坯料、方坯）
连铸（CCM）
液态钢流入水冷模具，表皮凝固，钢坯被拉出并切割。没有巨型铸锭堆场，没有再加热车间——只有一条稳定的钢铁之河。
板坯：厚度200–250 mm • 宽度最高2000 mm 坯料：200–350 mm 方形 方坯：100–180 mm 方形铸造速度：板坯约1–2 m/min；方坯约3–6 m/min（取决于钢种）。
铸机的能耗与产出
- 铸机用电：约20–40 kWh/t（驱动、二次冷却）
- 产出率 熔炼→铸造：约92–96%（修边、中包、头尾）
- 热装入： 700–1000 °C 直接送入轧机，减少60–90%的再加热
电加热再加热，而非火焰（这很重要的原因）
加热钢材，而不是空气
我们使用感应和电阻炉加热钢坯、钢锭和钢坯。它们将能量直接传递到金属；没有废气排放。
- 完全再加热（冷坯 → 1,200 °C）： 约0.25–0.35 MWh/t
- 热装入（700–900 °C → 1,200 °C）： 约0.05–0.15 MWh/t
- 轧制驱动及辅助设备： 约0.08–0.15 MWh/t
数字包括余热回收和现代电机系统；设计以高端为准，庆祝低端表现。
为什么轧钢厂喜欢微电网
- 可预测的工作周期 → 储能易于覆盖峰值。
- 热能回收 → 为邻居（涂装、洗衣、食品）提供工艺蒸汽。
- 无氮氧化物燃烧器 → 空气清洁，许可更少。
轧制线及产品（我们的产品）
热轧机（HSM）— 卷材
钢坯变成汽车、电器、船板前体和太阳能追踪器用的卷材。
- 入口： 200–250 毫米钢坯
- 出口： 1.2–20 毫米带材
- 线路功率（电力）： 约0.12–0.25 MWh/t（热装入时）
钢板 / 斯特克尔 — 重型钢板
用于风力塔、桥梁、船体的厚宽钢板。
- 出口： 10–150 毫米钢板
- 产线功率： 约0.10–0.20 兆瓦时/吨（热装料）
型材 / 钢筋 — 梁、轨道、钢筋、线材
钢坯/方坯变成钢筋、H型钢、轨道、线材。
- 产线功率： 约0.08–0.18 兆瓦时/吨（热装料）
- 轨道： 直线度 <0.3 毫米/米
每吨速查表（钢铁产品）
电力（熔炼之外）
| 操作 | 每吨千瓦时 | 备注 |
|---|---|---|
| 连铸 & 定尺切割 | 20–40 | 驱动，水 |
| 再加热（冷坯） | 250–350 | 感应/电阻 |
| 再加热（热装料） | 50–150 | 取决于进料温度 |
| 轧制 & 辅助 | 80–150 | 电机，液压 |
总计（热装卷材）： 约0.20–0.40 MWh/t。总计（冷坯）： 约0.35–0.50 MWh/t。
产率（熔炼 → 最终）
| 步骤 | 产率 % | 评论 |
|---|---|---|
| 电弧炉出钢 → 连铸机 | 92–96% | 修边料，中包 |
| 连铸机 → 轧机 | 97–99% | 切割端头 |
| 轧机 → 产品 | 95–98% | 边角料，废钢 |
总体： 约85–92%，取决于产品组合和热装。废钢回流至电弧炉。
预先计算的工厂方案
方案A — 小型钢厂（长材，废钢→电弧炉）
产能 1 Mt/年 • 坯料/坯块 → 螺纹钢、H型钢、轨道。
| 项目 | 价值 |
|---|---|
| 平均吞吐量 | ~125 t/h（8,000 小时/年） |
| 电弧炉用电（熔炼） | ~0.50 MWh/t → ~62.5 MW |
| 连铸机 + 轧制（热装） | ~0.15 MWh/t → ~18.8 MW |
| 总平均负载 | ~80–90 MW |
| 光伏最小值（覆盖日常需求） | ~410–460 MWp |
| 储能（12小时） | ~0.96–1.08 GWh |
| 占地面积 | ~20–35 ha（工厂 + 堆场） |
光伏最小尺寸按 Avg(MW)×5.14（5.5 PSH，85% 直流转交流）。我们超配以供电给邻居。
方案B — 平板产品中心（DRI(H₂)+EAF + HSM）
产能 5 Mt/yr • 坯料 → 卷材/板材，配备广泛的热装料。
| 项目 | 价值 |
|---|---|
| 平均吞吐量 | ~625 t/h |
| DRI(H₂)+EAF 电力 | ~3.5–4.0 MWh/t → ~2.2–2.5 GW |
| 连续（热装料） | ~0.20 MWh/t → ~125 MW |
| 总平均负载 | ~2.3–2.6 GW |
| 氢气消耗 | ~250–300 kt/yr |
| 光伏最小值 | ~12–13 GWp |
| 储能（12小时） | ~28–31 GWh |
| 占地面积 | ~60–120公顷 + 附近光伏场 |
电解槽主导电力消耗，轧制是辅助部分。
产品组合调节（1百万吨/年工厂）
| 混合 | 卷材 | 板材 | 型材/钢筋 | 平均电力 (MW) |
|---|---|---|---|---|
| 卷材重型 | 60% | 10% | 30% | ~86 |
| 平衡型 | 40% | 20% | 40% | ~82 |
| 长重型 | 20% | 10% | 70% | ~79 |
差异来自轧制电机需求和再加热比例；电弧炉负载相似。
产量、质量与零废循环
废料是特点，不是缺陷
- 边角料、块料和废料直接送入电弧炉桶。
- 现场碎料和预热减少切割熔化能耗及炉次时间。
- 坯料/卷材端部供应给小型铸造厂，用于铸件和机加工库存。
有趣的质量保证方式
- 在线测量仪：厚度、轮廓、平整度。
- 轨道上的冶金：连铸机处的光谱仪；下卷机处的硬度和晶粒检测。
- 可追溯性：每根梁和卷材都带有数字出生证明。
占地与人员配置（年产1百万吨迷你钢厂）
面积
- 熔炼车间+连铸机： 约8–12公顷（封闭）
- 轧制与精整： 约8–15公顷
- 场地与物流： 约5–8公顷
- 光伏场（最小）： 约2.0–2.5平方公里（附近）
人员与技能
- 每个工位的操作团队（三班制），强大的自动化支撑。
- 电工 > 燃烧器技术员（设计如此）。
- 冶金师、质量、维护，以及为来访学校准备的柠檬水摊。
问答
“梁和卷材真的来自同一熔炼吗？”
是的——卷材/板坯和型材/棒坯从并行连铸机坯带下料。相同化学成分，不同形状，同样无烟。
“镀锌和涂层怎么办？”
隔壁。电退火线、锌/铝浴和卷材涂层机共用同一微电网，利用第3部分的多余太阳能。
“我们能热充电所有东西吗？”
差不多了。智能缓冲器保持钢丝温度在轧机中持续升高；当必须暂停时，电加热补充空档，无需点火燃烧。
接下来：铝、铜及稀有金属——力量之脉（第6部分）。电线、轻合金和电池金属——我们骨骼的神经系统。