Yassı mamul üreten entegre demir çelik tesislerinde mınımıll uygulamaları"

Transkript

1 I. DEMİR-ÇELİK SEMPOZYUM BİLDİRİLERİ/ 5 tmmob makina mühendisleri odası tmmob metalürji mühendisleri odası Yassı mamul üreten entegre demir çelik tesislerinde mınımıll uygulamaları" Beyhan ÇELİK Ereğli Demir ve Çelik Fabrikaları A.Ş.

2 YASSI MAMUL ÜRETEN ENTEGRE DEMİR ÇELİK TESİSLERİNDE MINIMILL UYGULAMALARI Beyhan ÇELİK Özet: Minimiller, hedefledikleri pazara yakın bölgede, küçük sermaye yatırımı ile, büyük miktarlarda kolay şekillendirilebilen çelik kalitelerinin, düşük üretim maliyeti ile üretilebilmesi amaçlanarak tasarlanmıştır. Entegre tesisler, minimillerin düşük maliyetli üretim rekabetine karşılık, Yüksek Fırın-Çelikhane (BOF) sürecine minimilleri entegre ederek karşı koyma yoluna gitmişlerdir. Bu bildiride, minimill teknolojisi ve yassı çelik üreten entegre tesislerde konvansiyonel haddehanelerin yanında minimill istihdamı ve bunun etkileri üzerinde durulmaktadır. Anahtar sözcükler: Minimill, Konvansiyonel Haddehane, Entegre Tesisler. 1. MINIMILL'e ULAŞILAN SÜREÇ Entegre Demir ve Çelik Tesisleri ve bunların içinde yer alan konvansiyonel haddehaneler, demir cevherinden yassı çeliğe ulaşan bir üretim sürecini gerçekleştirmektedirler. Bünyelerinde bulunan Yüksek Fırın, Çelikhane (BOF), Sürekli Slab Döküm ve Haddehaneler gerek üretim süreci gerekse tesis büyüklükleri nedeniyle büyük ve özel yerleşim bölgesi (liman ve demiryolu bağlantısı), uzun yapım süresi ve büyük sermaye yatırımını gerektirmektedir. Günümüz koşullarında, yassı mamul üreten entegre demir çelik tesislerinin ilk yatırım maliyeti ton başına yaklaşık 1.$-l.5$ düzeyindedir. Minimiller ise, entegre tesislerin dezavantajı olarak görülen büyük ve özel yerleşim alanı, uzun yapım süresi ve büyük sermaye yatırımına karşılık, daha küçük alanlara daha kısa sürede ve daha küçük sermaye yatırımı ile yapılabilmesi ve sadece bulunduğu yerel pazarın talebine odaklanan bir ürün yelpazesinin daha düşük maliyetle üretimi hedeflenerek tasarlanmıştır. Günümüzde, bir minimih'in ilk yatırım maliyeti ton başına 3$- 5$ düzeyindedir. Bu amaçla SMS firması tarafından tasarlanan ilk minimill 199 yılında ABD'de, NUCOR firması tarafından işletilmeye başlanmıştır. Hurda çeliğin eritilerek sıvı çeliğin elde edildiği Ark Ocakları, ikincil metalürji tesisleri, ince slab döküm ve buna doğrudan bağlı sıcak haddehaneden oluşan tesis 1.. ton/yıl kapasite ile kurulmuş olup daha sonra ilave edilen ikinci ince slab döküm yolu ile halen 2.. ton/yıl kapasiteye ulaşmış bulunmaktadır. I.Kuşak minimiller olarak. adlandırılabilecek olan, sıvı çeliğin hurdadan elde edildiği tesisler, hurdadan kaynaklanan kalıntı elementler nedeniyle tüm yassı çelik kalitelerinin üretimine cevap verememektedir. Bunun yanında hurda temininde güçlük ve talep artışına paralel olarak hurda fiyatlarında meydana gelen artış hurda ve/veya pik demir ile birlikte DRI (Direct Reduced Iron-doğrudan indirgenmiş demir) veya HBI (Hot Briquetted Iron-sıcak briketlenmiş demir) kullanılan, II. Kuşak minimillerin ortaya çıkmasına sebep olmuştur. Böylece, hurdaya alternatif yaratıldığı gibi hurdadan kaynaklanan kalıntı element sorununa da önemli ölçüde çözüm bulunmuştur. Küçük sermaye yatırımı ile kısa sürede kurulabilen ve bir sonraki bölümde açıklandığı gibi düşük üretim maliyetine sahip olan minimiller, son on yılda, Entegre Demir Çelik tesislerinde konvansiyonel haddehaneler ile yassı çelik üreten tesislere karşı önemli rakip durumuna gelmişlerdir. Entegre tesisler bu rekabete karşı koyabilmek için, ince slab döküm ve buna doğrudan bağlı sıcak haddehaneden oluşan minimilleri, Yüksek Fırın (YF) ve BOF sürecine entegre etme yoluna gitmişlerdir. Böylece hem düşük maliyetli rekabete karşı koyabilecek duruma gelmişler hem de YF ve BOF sürecinden elde edilen saf çelik kullanımı sayesinde daha kaliteli ve geniş bir ürün yelpazesine ulaşarak I. ve II. Kuşak minimillere karşı avantajlı bir duruma geçmişlerdir. III.Kuşak olarak adlandırılabilecek olan bu tesisler ilk olarak 1999 yılında Kanada'da ALGOMA Steel ve Almanya'da THYSSEN tarafından işletilmeye başlanmıştır. ALGOMA Steel konvansiyonel haddehanesini tamamen kaldırmış ve yerine, özellikle, hitap ettiği pazarın talep ettiği ürünleri göz önüne alarak tasarlanan bir minimill kurmuştur. THYSSEN ise mevcut konvansiyonel haddehanelerinin yanına bir minimill eklemiştir. 467

3 Slab Sahası Yüksek Fırın Çelikhane BOF Kalın Slab Döküm Slab Fırını Di Rl R2 D2 o Entegre Tesis- Konvansiyonel Haddehane O PRSB krop makası Şerit Hadde Duşlu Masa Hurda pik DRI HBI Pota İkincil Metallurji I. ve II. Kuşak Minimill Şerit Duşlu sıcaklık Masa Hadde dengeleme fırını Bobin Sarma Şekil 1. Entegre Tesis ve Minimill Akış Şeması Entegre tesisler, YF-BOF sürecine minimill entegre ederek rekabet edebilir duruma gelmelerine rağmen, I. ve II. Kuşak minimiller, hedeflenen pazara yakın yerlere, küçük sermaye ile kısa sürede kurulabilmeleri nedeniyle hala belli ölçüde avantajlarını korumaktadırlar. 2. MİNİMİLL TEKNOLOJİSİ Bir önceki bölümde açıklandığı gibi, minimillerde sıvı çelik ark ocağı kullanılarak ya hurda çelikten ya da hurda, pik demir, DRI ve HBI'ın uygun oranlarda karıştırılarak eritilmesi yoluyla veya entegre tesislerde BOF çeliği kullanılarak elde edilmektedir. Bu çalışmada sıvı çelikten itibaren sıcak şerit bobin üretimine kadar olan süreç üzerinde durulacaktır. Sıvı Çelik-Sıcak Şerit Bobin süreci göz önüne alındığında minimiller üç temel prensip üzerine tasarlanmıştır[l]. i) Üretim Sürecinde Kademe Sayısının en aza indirilmesi: Konvansiyonel haddehanelerde, sıvı çelikten sıcak şerit bobine geçiş sürecinde; kalın slab döküm, sıcak veya soğuk yükleme slab fırınları, kaba haddeler, şerit hadde, duşlu masa ve bobin sarma kademeleri bulunmaktadır. Minimillerde ise ince slab döküm tesisinin şerit hadde ile doğrudan bağlanması, slab ısıtma fırınını, slabın ince dökülmesi de kaba hadde kademelerini ortadan kaldırmıştır. Böylece, ilk yatırım maliyeti ve gerekli alan önemli ölçüde azalmıştır. ii) Enerji Tüketiminin en aza indirilmesi: İnce slab döküm tesisinin, sıcak haddehaneye doğrudan bağlanması ile konvansiyonel haddehanelerde gerekli olan slab ısıtma fırınları ve burada tüketilen enerji ihtiyacı ortadan kalkmıştır. Minimillerde, slab fırınları yerine, sadece slab boyunca sıcaklığın aynı olmasını sağlamak amacıyla "sıcaklık dengeleme fırınları" bulunmaktadır. İnce slab dökümden yaklaşık 12 C sıcaklıkta gelen slab, sıcaklık dengeleme fırınlarında yaklaşık 2 dakika tutulmakta ve doğrudan haddelenmeye gönderil-mektedir. Konvansiyonel bir haddehanede, slab fırınlarında 3 Meal/ton enerji tüketilirken, minimillde, sıcaklık dengeleme fırınlarında sadece 1 Meal/ton enerji tüketilmektedir[6]. Konvansiyonel haddeha-nelerde slab fırınlarında tüketilen enerjinin üretim maliyetinin yaklaşık % 25 ini oluşturduğu göz önüne alınırsa minimiller, sadece bu açıdan %17 mertebesinde düşük maliyet avantajına sahiptirler. Aşağıda verilen grafikte, konvansiyonel haddehane ile minimill arasında her üretim kademesinde oluşan maliyet farkı ve toplam fark verilmektedir[2]. Görüldüğü gibi sıcak şerit bobin kademesine kadar toplam fark 25$/ton düzeyindedir. 468

4 m u_ 1 (O fark D kademe farkı Malzeme Sıvı çelik Slab Sıcak Soğuk şerit şerit Şekil 2. Maliyet Farkı iii) Slab sıcaklığının sabit tutulması: Sıcaklık dengeleme fırınlarında yaklaşık 2 dakika tutularak, slab gövdesinde, sıcaklık dağılımı, hemen hemen tamamen homojen hale gelmektedir. Bu nedenle, haddeleme ve soğutma işlemleri sabit hızda gerçekleştirilebilmekte ve kenar ısıtma, hızlandırılmış haddeleme veya ara soğutma gibi işlemlere gerek kalmamaktadır. Böylece, homojen bir mikroyapıya sahip yassı çelik elde edilebilmektedir. Metalurjik açıdan bakıldığında, yine, minimill ile konvansiyonel haddehane arasında önemli bir fark vardır. Minimillde, slab, haddeleme başlangıcında döküm yapısında austenite Yi fazındadır. Konvansiyonel haddehanede ise kaba haddelemeden sonra şerit haddeye girişte malzeme rekristalize olmuş yapıdadır[3]. Bu nedenle minimillde haddeleme esnasında hem döküm yapısındaki mikroyapı homojen rekristalize yapıya hem de iri taneli austenite ince taneli ferrit fazına dönüşmektedir. 3.ENTEGRE DEMİR ÇELİK TESİSİ KONVANSİYONEL HADDEHANE VE MINIMILL ENTEGRASYONU Minimiller, hurdadan kaynaklanan kalıntı elementler, slabın ince dökülmesi ve sıcaklık dengelemeden hemen sonra doğrudan haddelenmesi nedeniyle, üretilebilen çelik kalitesi sayısı ve kalınlık açısından sınırlamalara sahiptirler. Maksimum 5 mm slab kalınlığı göz önüne alınırsa maksimum şerit kalınlığı 1 mm ile sınırlıdır. Ürün yelpazesi ise doğrudan haddelenebilir kaliteler olması sebebiyle kolay şekillenebilir, alaşımsız, soğuk şekillendirmeye uygun çelik kalitelerinden oluşmaktadır. Son yıllarda, haddelenebilir çelik kalitesi sayısında önemli artışlar kaydedilmekle birlikte, minimiller, büyük miktarlarda kolay şekillendirilebilen çelik kalitelerinin, küçük sermaye yatırımı ve düşük maliyetle üretilebilmesi amacıyla tasarlanmışlardır[4]. Genel olarak bakıldığı zaman, konvansiyonel haddehanelerin hemen hemen hepsi, tüm yassı çelik kalitelerini üretebilecek yapıda tasarlanmışlardır. Bu nedenle, ürün yelpazelerinde küçük oranda yer alsa bile, her çelik kalitesini üretebilmek için gerekli ekipman ve haddeleme gücüne sahiptirler. Bu özellik, konvansiyonel haddehanelerin ilk yatırım maliyetini yükselten en önemli unsurdur. Kuruluş yıllarındaki teknoloji düzeyi ve daha sonra geçirdikleri modernizasyon aşamaları ile konfigürasyonlarında bazı farklılıklar gösterseler de ürün yelpazesi açısından temel farklılıkları sadece "haddelenebilen şerit genişliği"ndedir. Aşağıda verilen grafikte, 152 konvansiyonel haddehanenin maksimum "haddelenebilir genişlik" dağılımı verilmiştir[4]. Dağılımda dikkat çekici nokta, 7 mm ile 16 mm aralığında haddeleme yapabilen haddehanelerin 71 adet olup toplamın % 46'sını teşkil etmesidir yılında Avrupada üretim yapan 2 adet konvansiyonel tesisin, çelik kalitelerine göre üretim yelpazeleri Şekil 4. de verilen grafikte görülmektedir[4]. Gözönüne alınan 2 tesis toplam 44 milyon ton/yıl üretim yapmakta olup bu dağılım tüm Avrupa Topluluğu'nu temsil edebilir niteliktedir. Ülkemiz ile Avrupa Topluluğu arasında, sanayileşme açısından var olan faz farkı dikkate alınırsa, bu dağılım ülkemizin yassı çelik talep yelpazesinin yakın gelecekteki projeksiyonu olarak kabul edilebilir. Grafikte görüldüğü gibi, kolay şekillendirilebilen alaşımsız çelikler toplam üretimin % 76,2'sini teşkil etmektedir. Başka bir deyişle pazar tarafından talep edilen ürünlerin dörtte üçü (3/4) minimiller tarafından üretilebilecek çelik kalitelerinden meydana gelmektedir. S 1 o o o o n O) O O O} O) O) O> CO O CM * ı ı ı ı ı ı O O O O O O O O O O o CM Şerit Genişliği(mm) o C\J CM Şekil 3. Haddehanelerin Genişliğe göre Dağılımı 469

5 kolay şekillendirilebilen alaşımsız çelikler genel yapı çelikleri D yüksek mukavemetli karbon çelikleri Gmikro alaşımlı, ince taneli boru ve yapı çelikleri paslanmaz çelikler fjsi-alaşımlı çelikler 76,2 Genişlik (mm) 1,5 Şekil 4. Avrupalı 2 tesisin 1988 yılında çelik kalitelerine göre ürün dağılımı (%) Yine 1988 yılında, Batı Almanya'da, toplam 2 milyon ton/yıl üretim yapan 6 adet konvansiyonel haddehanenin kalınlık ve genişliğe göre üretim yelpazesi aşağıda verilen grafiklerde görülmektedir. Dikkat çekici nokta, kalınlığı 1,75 mm ile 1 mm arasındaki ürünlerin toplamın %95,7'sini, genişliği 6 mm ile 16 mm arasındaki ürünlerin de toplamın % 93,2'sini teşkil etmesidir. Göz önüne alınan bu 6 tesisin kalınlık ve genişlik dağılımına göre ürün yelpazesine daha önce verilen 2 Avrupalı tesisin çelik kalitelerine göre dağılımı uygulanırsa, Avrupa yassı çelik pazarında talep edilen ürünlerin % 68'inin minimiller tarafından üretilebilecek ürünler olduğu sonucuna ulaşılmaktadır. Başka bir deyişle konvansiyonel bir haddehanenin mevcut ürün yelpazesinin üçte ikisi (2/3) bir minimilpe devredilebilecektir. Böyle bir uygulamaya gidilmesi durumunda ise konvansiyonel haddehanenin ürün yelpazesinde katma değeri yüksek zor şekillendirilebilir, yüksek mukavemetli ve 1 mm den daha kalın malzemelerin payı artırılarak hem üretim artışı hem de ciro artışı sağlanabilecektir. Kalınlık(mm) Şekil 5. Kalınlığa göre Üretim Yelpazesi Şekil 6. Genişliğe göre Üretim Yelpazesi Daha önce bahsedildiği gibi, konvansiyonel haddehaneler tüm çelik kalitelerini haddeleyebilecek kapasitede tasarlandıkları için en zor şekillendirilebilir malzemelere uygun haddeleme güçlerine sahiptirler. Bir konvansiyonel haddehane, zor şekillendirilebilir (St37, X7 vb.) malzemelerin haddelenmesi esnasında haddeleme tork kapasitesinin yaklaşık %1'ünü kullanırken kolay şekillendirilebilir (Stl 2 vb.) malzemelerin haddelenmesi esnasında ise haddeleme tork kapasitesinin, kaba haddede yaklaşık %42'sini, şerit haddede ise F1-F3 arası %64'ünü, F4-F7 arasında ise %28'ini kullanmaktadır[4]. Entegre demir çelik tesisi bünyesinde, konvansiyonel haddehanenin yanında bir minimilin de kullanılması halinde, ürün yelpazesi yukarıda bahsedildiği gibi paylaşılarak hem üretim ve ciro artışı sağlanabilecek hem de konvansiyonel haddehanenin tasarlanan maksimum haddeleme güçlerine yakın kullanılması ile yapılan tesisin daha efektif kullanımı sağlanabilecektir. 3.1 Son Gelişmeler Minimill teknolojisinde gelinen son aşama, ince şerit (thin-gauge strip) ve çok ince şerit (ultra thin-gauge strip) üretiminin ticari olarak gerçekleştirilmesidir. Bilindiği gibi, konvansiyonel haddehanelerde 2 mm'den daha ince şeritler, sıcak haddelemeden sonra soğuk haddeleme sonucunda üretilmektedir. Son iki yıldır, Meksika'da HYLSA ve Almanya'da THYSSEN'de, 1 mm kalınlığa kadar ince ve çok ince sıcak şeritler ticari olarak üretilebilmektedir. Hatta test çalışmalarında,9 mm'ye kadar inilmiş bulunulmaktadır. Böylece, minimiller ile konvansiyonel haddehaneler arasında soğuk haddelenmiş yassı çelik pazarında da rekabet başlamış bulunmaktadır. Minimillerde, ince ve çok ince şeritler doğrudan si/cak haddehaneden elde edilebildiği için önemli bir maliyet düşüşü sözkonusudur. Şekil 2. de görüldüğü gibi, bu ı 75 $/ton'a kadar ulaşmaktadır[2]. 47

6 İnce sıcak şerit üretiminde, belirli bazı sorunlarla da karşılaşılmaktadır. Bu sorunların en önemlilerinden biri merdane ömrünün 2 bobine kadar kısalmasıdır[5]. Halen, sorunların çözümü yönünde çalışmalara üretimle birlikte devam edilmektedir. 4. SONUÇLAR ticari Sınırlı ürün yelpazelerine rağmen, küçük sermaye yatırımı ile düşük üretim maliyetine sahip olan minimiller konvansiyonel haddehaneler ile kıyasıya bir rekabet içerisindedirler. Son gelişmelerle bu rekabet soğuk haddelenmiş şerit pazarına da taşınmış bulunmaktadır. Yassı mamul üreten entegre demir çelik tesisleri ise bu rekabete, minimilleri, konvansiyonel haddehaneleri ile birlikte, YF-BOF sürecine entegre ederek karşı koyma yoluna gitmektedirler. Bu tür uygulamalar için yapılan çalışmalarda, minimill ile konvansiyonel haddehane arasında ürün yelpazesinin uygun paylaşımı ile konvansiyonel haddehanelerde üretim artışı ve ciro artışının yanında haddehanenin daha efektif kullanımının da sağlanacağı görülmüştür. 5. KAYNAKLAR [1] W.Rohde, G.Flemming "Current state capabilities and further developments of the CSP technology" Metallurgical Plant and Technology International, 4/1995, s [2] E.A.Donini, R.Borsi, A.Carboni "Flexible thin slab rolling: Matching the requirements of integrated producers" Iron and Steel Engineer, June 1997, s [3] G.Flemming, K.E.Hensger "Present and future CSP technology expands product range" AISE Steel Technology, January 2, s [4J W.Rohde, H.Wladika "Development of plant technology for hot strip production in the future" Metallurgical Plant and Technology International, 2/1991, s [5] L.A.L.Lezama, M.V.Mercado, R.G.Pena "Hot rolling of thin gage strip steel at Hylsa" Iron and Steel Engineer, April 1997, s [6] N.L.Samways "Nucor Steel, Hickman-2.2 million ton/year flat rolled minimill" Iron and Steel Engineer, April 1994, s

7 I. DEMİR-ÇELİK SEMPOZYUM BİLDİRİLERİ/ 51 tmmob makina mühendisleri odası tmmob metalürji mühendisleri odası "MPC ve kalite tasarımı Malik BIYIKLI A. Raci GÖKTAŞ Abdülkerim MUMCU Ereğli Demir ve Çelik Fabrikaları A.Ş.

8 MPC VE KALİTE TASARIMI Malik BIYIKLI A.Raci GÖKTAŞ Abdulkerim MUMCU Özet: ERDEMİR Üretim Kontrol Sistemi'nin (EÜKS) en önemli bileşenlerinden olan MPC (Manufacturing Practice Code-Üretim Pratiği Kodu) ürünlerin sipariş aşamasından itibaren müşteriye gönderilmesine kadar tüm safhalarda üretimi ve kaliteyi etkileyen parametreleri ve de müşteri taleplerini içeren bir koddur. Bu kod altındaki bilgiler, malzemelerin takip edeceği üretim hatlarını, bu hatlardaki proses parametreleri ve toleransları belirler. Dolayısıyla üretimin yapılması ve etkin bir şekilde kontrolü sağlanmış olur. Müşteri taleplerinin tanımlamalarını 19 temel bilgi altında karakterize eden MPC, bilgi işlem sistemi hafızasında kalmakta ve aynı karakteristiklerdeki taleplerde ürünün daha önce üretilenlerle aynı özelliklerde üretimini sağlamaktadır. Anahtar sözcükler: ERDEMİR, MPC, Üretim Kontrol Sistemi, Kombinasyon Sistemi. 1. ERDEMİR ÜRETİM KONTROL SİSTEMİNDE MPC 1987 yılında Kapasite Arttırımı ve Modernizasyon Projesi kapsamında başlatılan ve Türkiye'nin en büyük yazılım projesi olan Üretim Kontrol Sistemi projesinin gerçekleştirilmesi çalışmaları 199 yılında başlamıştır. Proje ile elde edilen birçok faydalardan üretimle ilgili faydaları aşağıdaki maddelerde toparlayabiliriz. Siparişten sevkiyata kadar üretimin izlenebilmesi ve müşteriye tam zamanında teslimatın yapılmasının kontrol altına alınması. Müşteri taleplerine göre üretilecek mamuller gruplanıp üretim hızı ve hat kapasitelerinin doğru ve etkili kullanımı. Proses bilgisayarlarına gönderilecek mamul üretim spesifıkasyonları ile hatalı mamul üretimi ve üretim maliyetleri azaltılması. Siparişe göre hatların birbirleriyle koordineli optimum şekilde yüklenmesi suretiyle ara stoklar ve nihai stoklar azaltılması. Kalite Kontrolün etkin bir şekilde yapılarak, Test raporlarının hatasız alınması. İşlerin daha doğru, standartlara ve prosedürlere uygun olarak daha hızlı yapılmasının sağlanması. Mali sistemlerin ihtiyacı olan bilgiler üretilmesi, hatasız mamul ve yarı mamul envanteri tutulması. Etkin bir bilgi arşivi ile istatistiksel analiz yapma imkanına kavuşulması. Üretilen ürünlerin kalite ve döküm bilgileri uzun süreli saklanabilmesi neticesinde ürün geliştirme çalışmalarının hızlanması. Üretim Kontrol Sistemi, dört seviyeli bilgi işlem ve otomasyon sistemi seklinde tasarlanmıştır. Her seviye bir üst seviyeden bilgi alır ve üretim sonuçlarını bir üst seviyeye gönderir. Seviye 1 : Makine bazında üretim kontrol sistemi Seviye 2 : Hat bazında üretim kontrol sistemi Seviye 3: Bölüm ve bölümler arası üretim kontrol sistemi Seviye 4 : Erdemir genelinde yönetim sistemi MPC, seviye 4 de tasarlanmaktadır. Tasarım bilgileri alt seviyelere gönderilerek üretim ve kalite kontrolü yapılmasını sağlamaktadır. Üretim kontrol sisteminde ürün veya yarı-ürünlerin bir sonraki hat veya prosese devam edebilmesi, müşteri siparişlerinin üretim planlamasının yapılabilmesi için olması zorunlu bir koddur. Bu nedenle MPC, üretim kontrol sisteminin temel bileşeni olmaktadır. 475

9 2. MPC OLUŞUMU VE TASARIMI 2.1 MPC Oluşumu MPC'nin 19 adet karakteristik bileşeni vardır. Bu bileşenler ürünü ve müşteri isteklerini tanımlamaktadır. Bileşenlerin 12 tanesi değişken olarak kişiler tarafından tanımlanmakta geri kalanlar ise bu tanımlananlara göreceli olarak sistem tarafından atanmaktadır. İki durumda MPC oluşumu söz konusudur : Siparişe Bağlı MPC Oluşumu Sipariş kabulü ile ilgili uzmanlar tarafından - ERDEMİR Sipariş Kabul Limitleri dahilinde - Müşteri isteklerini üretim kontrol sistemine 12 değişken bilgi yoluyla tanıtması ile oluşum süreci başlar. 12 değişken bilgi şunlardır: 1. Ürün Kodu : Üretilen her ürün cinsinin üç dijitli bir kodu vardır. Örnek: 35 RKK Sıcak haddelenmiş kenarları kesilmemiş rulo 42 CR Soğuk haddelenmiş yığın tavlama yapılmış rulo 64 CCRS Soğuk haddelenmiş sürekli tavlama yapılmış rulodan kesilmiş sac 2. Çelik Cinsi : ERDEMİR çelik kalitesini belirten dört dijitli koddur. 3237, 6112, 7114 gibi 3. Kullanım Yeri : Sektörel veya spesifik kullanım yerini belirten üç dijitli bir koddur. 4. Sipariş Kalınlığı 5. Sipariş Genişliği 6. Sipariş Uzunluğu 7. Yerli / İhraç : Y ve I kodu ile belirtilir. 8. Isıl İşlem : Normalizasyon istendiği veya zorunlu olduğu durumlarda "N" kodu ile belirtilir. 9. Yüzey Durumu :Soğuk Ürünlerin yüzey pürüzlülüğüne bağlı olan koddur. Örnek: M: Mat yüzey P: Parlak Yüzey 1. Temper Grubu : Teneke ürünlerinin sertlik grubunu gösterir. T57, T61 gibi. 11. Kaplama Kodu : Kalay, krom ve galvaniz kaplama yapılan ürünlerin yüzey kaplama yoğunluğunu belirten koddur. Örnek : Kalay kaplı tenekede her iki yüzeyde de 2.8 g/m 2 kaplama yoğunluğunu gösterir : Kalay kaplı tenekede bir yüzeyde 2.8 g/m 2, diğer yüzeyde 5.6 g/m kaplama yoğunluğunu gösterir 12. Özel Talimat koddur. Örnek: 12 Test Raporu 6 Yağsız + Test Raporu Müşterinin özel isteklerini belirten Bu bilgilerin üretim kontrol sistemine girilmesi sonrasında, belirli aralıklarla çalışan bir bilgi işlem programı daha önce bu bilgilerin aynısı olan özelliklerde MPC var olup olmadığını belirler. Eğer varsa, bu siparişi o MPC'ye bağlayarak Üretim Planlama departmanına ait sisteme gönderir ve uygun plana göre üretimine derhal geçilir. Eğer yoksa, sipariş özelliklerine göre yeni MPC tasarımı için tasarım uzmanına gönderir. MPC tasarım uzmanı kendisine gönderilen sipariş bilgilerini tasarım için kabul ettiği anda sistem tarafından o sipariş özelliklerine otomatik olarak sıralı numara verilir. Bu sıralı numaraya MPC kodu adı verilir. Örnek: Siparişten Bağımsız Mpc Oluşturma Gerek görüldüğü zaman de belirtilen bilgileri MPC tasarım uzmanı sisteme girerek de MPC kodu elde edilir. İki durumda buna gerek görülebilir: Araştırma - Geliştirme çalışmalarında yapılacak denemelerde. Üretim sırasında özelliklerinde sapma meydana gelmesi neticesinde o siparişe verilemeyecek ürünler için gerekebilir. Ürünün özelliklerine uygun başka bir sipariş olup olmadığı kontrol edilir. Eğer varsa o siparişe kaydırılır. Yok ise ürün veya yarı ürüne uygun MPC tasarlanması gerekmektedir. 2.2 MPC Tasarımı 2.1 de belirtilen şartlarda elde edilen MPC kodunun kullanılabilir hale getirilmesi için bu MPC koduna aşağıda belirtilen bilgilerin tanımlaması yapılır: 476

10 a) Sipariş bilgilerine uygun ürünün üretilmesi için hangi hatlardan geçeceği tanımlanır. Aşağıda örnek olarak iki ürün cinsi için hat sıralaması verilmektedir. Örnek : 35 - RKK için 64 - CCRS için SÜREKLİ DÖKÜM SLAB SAHASI SKARF SAHASI SLAB FIRINI SICAK HADDEHANE(l-2) RKK SAHASI PAKETLEME METALÜRJİ LAB. SÜREKLİ DÖKÜM SLAB SAHASI SKARF SAHASI SLAB FIRINI SICAK HADDEHANE (1-2) 3. ASİTLEME HATTI TANDEM HADDE TEMİZLEME HATTI SÜREKLİ TAVLAMA TEMPER HADDE SOĞUK MAKAS PAKETLEME METALÜRJİ LAB Yukarıdaki tablodan seçilen değer, Sıcak Haddehane Hattında üretilecek değer olacaktır. Bu belirtilen değer dışına çıkıldığında bobinin otomatik olarak sistem tarafından siparişine devam etmesi engellenecektir. c) Üretilecek ürünün standardında belirtilen veya müşteri tarafından talep edilen mekanik özellikler ve numune alma sıklığı da MPC içinde tanımlanır. Tablo 3. Numune Alma Şartlarını Gösteren Örnek Tablo Hat sıralaması aynı ürün cinsi için belirli durumlarda değişebilir. Örneğin, RKK ürünü için kalınlık, kalite, ihraç veya müşteri özel isteğine göre RKK SAHASI yerine BOBİN HAZIRLAMA hattı tanımlanabilir. b) Üretim Kontrol Sisteminde, üretim sırasında MPC vasıtasıyla uyulması ve kontrol edilmesi gereken özellikler tablolar halinde tanımlanmıştır. 79 farklı özellik tablosu MPC ile hatlara tanımlanmakta ve her bir tablo içindeki değerler kodlu olarak gönderilmektedir. Örneğin: Herhangi bir ürün cinsinde MPC'nin SICAK HADDEHANE hattına, bağlanacak tablolar aşağıdaki gibidir. Tablo 1. MPC'de Sıcak Haddehane Hattına Gönderilecek Spesifıkasyonlar Örnek olarak 16. kod MPC'de tanımlandığında bunun anlamı şudur: Numune bobinin başı ve ortasından alınacaktır (sac veya levha ürünler içindir), numune yönü enine olacaktır (haddeleme yönüne dik), her dökümde iki adet, tonajdan bağımsız ve - 2 mm aralığındaki malzemeler için uygulanacaktır. Seçilen kodda belirtilen kriterlere göre numune alınması sistem tarafından otomatik olarak sağlanmaktadır. Alınan numunelere uygulanacak mekanik testlerin olması gereken değerlerinin uygun tablo değerlerinden seçilerek bağlanması şeklinde olmaktadır. Tasarımı tamamlanan MPC ler kontrol için onay aşamasından geçmektedir. Onaylanan MPC'Ier sistem hafızasında tutulmaktadır. Tekrar aynı MPC özelliklerinde siparişte bulunulduğunda, yeniden tasarıma gerek kalmadan hızlı bir şekilde üretime başlanabilmektedir. 15 no'lu Sıcak Haddehane Kalınlık Toleransı özelliği seçildiğinde yaklaşık 1 adet daha önce üretilmiş kalınlık ve tolerans kombinasyonundan uygun olan seçilir. Tablo Sıcak Haddehane Toleransları Tablosundan Örnek Ekran Görüntüsü Tasarım ve onay aşaması tamamlanmış MPC'Ier, Üretim Planlama bölümü tarafından planlama işlemleri yapılarak, kısa bir süre içinde üretime verilir. 2.2 MPC Tasarımını Etkileyen Faktörler Başta bahsedilen MPC'nin karakteristiğini oluşturan 12 faktörden herhangi birindeki bir değişiklik yeni bir MPC tasarlanmasını gerektirmektedir. MPC tasarımcısına kolaylık sağlamak için bir kombinasyon sistemi vardır. Bu sisteme göre, belirli sipariş özellikleri 477

11 aynı olan MPCİerin, belirli tablo değerleri de aynı olmaktadır. Yani, tasarım aşamasında olan bir MPC'nin, belirli sipariş özellikleri aynı olan daha önce oluşturulmuş MPC'ler ile bazı tablo değerleri otomatik olarak atanmaktadır. Ayrıca bu tablo değerinde daha sonra yapılacak bir değişiklik diğer benzer MPC'lerdeki tablo değerini de değiştirecektir. Örnek : 13 kodlu "Sıcak Haddehane Genişlik Standardı" tablosu için kombinasyon sisteminde aşağıdaki MPC karakteristik bileşenleri seçilmiştir: Ürün Kodu Sipariş Genişliği Yerli/ İhraç Kodu Özel İstek Kodu Bu dört bileşeni aynı olan bütün MPCİerin Sıcak Haddehane Genişlik değeri aynı olacaktır ve bir tanesi değiştirildiğinde diğerleri de değişecektir. Diğer yandan, MPC'deki üretim hatlarına bağlanması gereken üretim ve kontrol spesifıkasyonları, ilgili uluslararası standart, müşteri istekleri doğrultusunda Kalite Kontrol Müdürlüğü'nün ilgili Başmühendislikleri tarafından belirlenmekte ve tablolaştırılmaktadır. Gelişen ve değişen şartlara göre sürekli güncellemeler yapılarak müşteri taleplerinin en doğru ve hızlı bir şekilde karşılanması güvence altına alınmaktadır. Kalite Kontrol Müdürlüğü tarafından belirlenen "Sipariş Kabul Limitleri"nin sistemdeki kontrolü de MPC tasarımcısı tarafından yapılmaktadır. "Sipariş Kabul Limitleri" ile müşteri siparişleri, Ürün Cinsi Çelik Cinsi Sipariş Kalınlığı Sipariş Genişliği Sipariş Uzunluğu Isıl İşlem Durumu Bakımlarından sınırlandırılmaktadır. Bu yolla ERDEMİR üretim şartlarına uygun olmayan siparişler daha sipariş aşamasında iken bilgi işlem sistemi tarafından engellenerek zaman, emek ve malzeme kayıpları azami düzeyde engellenmektedir. Haziran 21 itibarıyla üretim kontrol sisteminde yaklaşık 55 MPC mevcuttur ve sürekli artmaktadır. Yani, başka bir deyişle sistemde 55 farklı özellikte talebi hemen karşılayacak üretim reçetesi mevcuttur. Bu değer 21 yılı başında 51 civarındaydı. Altı aylık periyotta 4 değişik talebin daha karşılanmış olması aşağıdaki şekillerde yorumlanabilir. ERDEMİR sürekli olarak müşterinin yeni taleplerini karşılayacak gelişmeler gerçekleştirmektedir. Üretilen Ürün cinslerine yenileri eklenmektedir. Yeni üretim alınmaktadır. ve kontrol parametreleri devreye ERDEMİR'in geniş ürün yelpazesi ve müşteri sektörel çeşitliliği vardır. ERDEMİR Üretim Kontrol Sistemi ve MPC de bunu sağlamak için yeterli esnek ve dinamik yapıya sahiptir. MPC tasarımı ile aynı zamanda kalite tasarımı da yapılmış olmaktadır. Sonuç olarak : ERDEMİR Üretim Kontrol Sisteminde MPC ile ürünlerde kalitenin ilk defasında, her defasında ve zamanında sağlanması büyük oranda güvence altına alınmaktadır. 478

12 I. DEMİR-ÇELİK SEMPOZYUM BİLDİRİLERİ/ 52 tmmob makina mühendisleri odası tmmob metalürji mühendisleri odası Erdemir sürekli galvanizleme hattında üretilecek çelikler ve özellikleri" Celal YEŞİL Gökhan ERDEM Ereğli Demir ve Çelik Fabrikaları A.Ş.

13 ERDEMİR SÜREKLİ GALVANİZLEME HATTINDA ÜRETİLECEK ÇELİKLER VE ÖZELLİKLERİ Celal YEŞİL Gökhan ERDEM Özet: Genel anlamda ticari olarak çelik yüzeyini korozif ortamlardan korumak için uygulanan en önemli proseslerden biri çinko kaplamadır. Galvanizli çelik saclar otomobil üretiminden, electrikli ev aletleri, iş yeri araç ve gereçleri ile korozyonun söz konusu olduğu konstrüksiyon ve imalat sanayinde büyük bir kullanım alanı bulmuştur. Her tüketim yerinin galvanizli saçtan beklentileri farklı olduğundan ve bu farklılıklara cevap verebilmek ancak ileri teknoloji kullanımını gerektirmiştir. Gerekli yüksek teknolojiye sahip CGL hatlarının kurulması tek başına istenilen kalitenin oluşturulmasında yeterli olmamaktadır. Galvanize olacak çeliklerden talep edilen özelliklerin sağlanmasında çelik üretiminden başlayarak sıcak haddeleme, soğuk haddeleme prosesi belirleyici olmaktadır. Bu çalışmada, galvanizleme yöntemleri, galvaniz kaplama çeşitleri, Erdemir Sürekli Galvanizleme hattından üretilecek çelikler ve özelikleri ile kaliteyi tespit edici standart testler ve proses testleri üzerinde durulacaktır. Anahtar sözcükler: Sürekli Galvanizleme Hattı, Çinko Kaplama, Kimyasal Bileşim ve Mekanik Özellikler. 1. GİRİŞ Korozyonun ülke ekonomisine maliyeti gayri safı milli hasilanın (GSMH) %3.5-5'i arasındadır. Türk ekonomisine maliyeti ise %4.6 olarak tesbit edilmiştir [1]. Ülkemiz yılda yaklaşık 1 milyon ton çelik kullanmaktadır. Genelde yıllık çelik tüketiminin % 1'u civarındaki bir miktarın yıl sonuna kadar korozyon nedeni ile kullanılamaz duruma geldiği belirlenmiştir ve bu da yılda 1 milyon ton çelik demektir. İşte bu zararı enaza indirme yöntemi olarak metal yüzeylerinin başka bir metalle veya organik boyalarla kaplamak gelir. Metal yüzeylerini korozyona karşı koruma amacı ile yapılan kaplamanın ilk anda içinde bulunduğu ortama, üzerine kapladığı metalden daha dayanıklı olması gerekmektedir. Ancak bu çeşit bir yaklaşım hem faydalı hem de zararlı sonuçlar verebilrnektedir. Oysa çelik yüzeyine korozif ortama karşı çelikten daha dayanıksız bir kaplama yapılırsa çelik çözünmeden önce bu kaplama çözünecektir. Yani çelik bunu korumak için kendisini feda eden bir metal tarafından korunacaktır. Bu yöntem sacın korunmasında her zaman etkilidir olmuş olup başarısızlık şansı yoktur. Çinko metali havada, suda, toprakta çelikten daha önce çözünmeye hazır bir metaldir. Çelik üzerine kaplandığında ise ortamın çeliği çözmesine müsade etmez. Önce kendisi çözünerek çeliği korur. Çinkonun bu çözünme ömrünü uzatmak karmaşık ve pahalı teknolojileri gerektirebilir. Amaç, talep edilen özelliklerdeki saçların üretimini ekonomik boyutlarda yapmaktır. Erdemir Galvanizleme Hattı proses seçiminde hedef sektör olarak otomobil sektörü seçilmiş, beyaz eşya ve imalat sanayiinin kalite taleplerinin karşılanması amaçlanmıştır. 2. GALVANİZLEME KAPLAMA YÖNTEMLERİ Demir esaslı malzemeler çok değişik yöntemler ile kaplanabilmektedirler. En çok kullanılan galvaniz kaplama yöntemleri şunlardır: [2] 1. Sıcak Daldırma Yöntemi ile Çinko Kaplama 2. Elektrolitik Yöntemler ile Kaplama Sıcak daldırma ile çinko kaplama prosesinde çelik malzeme sıvı çinko metalini içeren bir potaya daldırılıp çıkartma sırasında yüzeyde soğuma sonucu oluşan çinko tabakası ile kaplanma şeklinde olmaktadır. Elektrolitik kaplamada ise sulu çinko iyonları içeren çözeltiye daldırılan metalden elektrik akımı geçirilerek çinkonun metal halinde çelik yüzeyinde açığa çıkarılması şeklinde yapılan kaplamadır. Sıcak daldırma ile kaplamanın elektrolitik kaplamaya göre farklar ve avantajları şunlardır. 1. Metaller arası fiziko-kimyasal bağ oluşturulabilmesi 2. Saç genişliği ve şerit boyunca homojen kalınlık dağılımı 3. Kaplama yüzey kalitesi 4. Farklı kaplamaların üretilmesinde kolaylık 5. Full Hard malzeme işlenebilme özelliği 481

14 Galvaniz kaplamadan beklenen başlıca özellikler şunlardır : [3] 1. İyi Şekillenebilme 2. Boyanabilirlik 3. Kaynak Kabiliyeti 4. Korozyona Karşı Uzun Ömür 5. Puntanabilme 6. Kaplamada Düşük Sürtünme Katsayısı 7. Mükemmel Yüzey kalitesi 8. Uniform ve İnce Zn Tabakası 9. Şekillenmeden sonra düzgün yüzey (yüzey kalitesi) 1. Spesifik Yüzey Pürüzlülüğü 3. ERDEMİR GALVANİZLEME HATTININ GENEL ÖZELLİKLERİ Erdemir'de kurulan tesis için, dünyada uygulanmakta olan başlıca 2 tip sürekli galvanizleme (Sıcak Daldırmalı ve Elektro Galvanizleme) teknolojisinden biri olan Sıcak Daldırmalı Galvanizleme (Hot-Dip Galvanizing) tercih edilmiştir. Otomotiv sektörünün ihtiyacı daha kaliteli bobinler yanında, genel kullanım amaçlı galvanizli sacların da ekonomik üretimini sağlamak açısından sıcak daldırmalı tip galvanizlemeye öncelik verilmiştir. Galvanizleme ünitesi sürekli tavlama prosesi ile birleştirilmiş ve tam bir otomasyon sağlanmıştır (Şekil. 1). Böylece tandem haddeleme kapasitemizdeki fazlalığın önemli bir bölümü de tavlanarak galvanizlenmiş olacaktır. Sıcak Daldırma Prosesi ile kaplamanın ERDEMİR'de tercih edilmesinin başlıca nedenleri şöyle sıralanabilir : 1. Girdi malzeme olarak fiili hard malzeme kullanılması 2. Üretim ve yatırım maliyetlerinin düşük olması 3. Ürün çeşitliliği açısından değişik türden kaplama türlerinin üretilme imkanı 4. İstenen kaplama kalınlığının kolayca üretilebilmesi 5. Fiziko kimyasal bağın kolayca oluşturulabilmesi 6. Şerit genişliği ve şerit boyunca homojen kalınlık dağılımı 7. Kaplama yüzey kalitesinde mükemmelik Ulaşılan teknik olanaklar çerçevesinde, yüksek kapasiteli Sürekli Galvanizleme Hatlarının max. hızları 15-2 m/dak. arasında seçilmektedir. Galvaniz banyosundan çıkan sacın üzerindeki fazla galvanizin hava (yada azot) üflenerek sıyrılması zorunluluğu nedeniyle istenen kaplama kalınlığı için daha yüksek hızlarda iyi sonuç alınamamaktadır. Ayrıca otomotive yönelik (GA) malzeme üretiminde ise max. 12 m/dak hıza ulaşılabilmektedir. Bu nedenlerle öngördüğümüz üretim kapasitesi için max. hat (proses) hızı olarak 15 m/dak seçimi uygun bulunmuştur. Tesis, ÇİNKO Kaplama (Zn), GALVANNEAL (Zn / Fe) gibi başlıca galvaniz çeşitlerini "Zero SPANGLE" özelliğinde üretebilecek yeterliktedir. Hat bünyesinde tavlama fırını ve soğutma üniteleri bulunacağından, ülkemizdeki diğer küçük kapasiteli galvanizleme tesislerinden farklı olarak tavlanmış bobine ihtiyaç göstermeyecek, soğuk haddelenmiş (full hard) bobinler doğrudan hatta üretime alınmaktadır. Hat sürekli proses hatlarının tüm avantajlarına sahiptir. Malzemenin açılarak şerit halinde kontrollü tavlanması ve soğutulması ısı kazancı sağladığı gibi; homojen bir tavlama ve galvaniz kaplama ile kalitede (yapısal ve yüzeysel olarak) artış sağlanacaktır. Sürekli Galvanizleme Hattı (CGL) üzerinde; sac kalınlığı, genişliği, şerit merkez ve kenar konumu, şerit gerginliği, kaplama kalınlığı, şerit sıcaklığı ve hız sürekli ölçülerek otomatik olarak kontrol altında tutulacaktır. Erdemir Galvanizleme Hattının Teknik Dataları Tablo l'de verilmiştir. Şekil 1. Erdemir CGL Hattı 482

15 Tablo 1. Erdemir Galvanizleme Hattının Teknik Verileri - Üretim Kapasitesi : - Max. Proses Hızı : - Malzeme : - Sac Kalınlığı : - Sac Genişliği : - Bobin İç Çapı/Max. Dış Çapı : - Giriş Bobin Ağırlığı(Min/Max) : - Fırın Kapasitesi (Ort./Max.) - Zn-Kaplama Kalınlığı : 25. ton/yıl (Verilen Product Mix. & 62 sa/yıl net üretim bazında) 15m/dak. (Gliçin) 1 m/dak. (GA için) Soğuk Haddelenmiş Düşük Karbonlu çeşitli kalitelerde Çelik Sac (CQ, DQ, DDQ, EDDQ, BH & HSLA).3-2. mm mm. 58/ 21 mm. 7.5/3 ton 41.5 / 7 ton/saat 6-5 gr/m 2 (Toplam; heriki yüz) - Çıkış Bob. Ağ. (Min./Ort./Max.) : - Max. Temper Uzama Oranı : Max Gergili Düzeltici Uz. Or. : Hat Boyu : 4/15/3 ton % 2 (GQ malzeme için) % 1 (CQ malzeme için) 26 m 4. SICAK DALDIRMA YÖNTEMİ İLE ÜRETİLEN KAPLAMA TÜRLERİ Sıcak daldırma yöntemi ile üretilebilen ve ticari anlamda üretimi yapılan kaplama türleri: [4] Zn Kaplama-Galvanized Iron (GI) - Çiçekli (Regular Spangle) - Çiçeksiz (Min. Spangle) Galvannealed Kaplama (GA) Galvalum Kaplama (% 55 Al + Zn) Galfan Kaplama (% 5 Al + Zn) v.b. Dünyadaki sıcak daldırma kaplama türlerinin % 95'i GA ve GI tipindedir. Erdemirde'de bu kullanım dikkate alınmış kurulan hatta üretilecek kaplama tipleri GA ve GI olması kabul edilmiştir. Tablo 2'de GA ve GI kaplamaları ürün profili, müşterileri ve kullanım yerleri görülmektedir Çinko-Galvanized Iron-Kaplama (GI) Prosesi Üretimde saf çinko banyosu içerisine bir miktar Al (%.15-.2) ilavesi yapılarak üretilir. Al, çelik ile Zn tabakası arasında ince bir Al-Fe intermetalik bileşiği oluşturarak Zn tabakasının çelik yüzeyine iyi bir şekilde yapışmasını sağlar. Çinko potasının kimyasal bileşimi yakından takip edilerek kaplama kalitesinin sürekliliği sağlanır. Şayet galvaniz banyosuna çok küçük miktarlarda Sb veya Pb ilave edilirse kaplama çiçekli bir hal alır. Genellikle konstrüksiyonlarda kullanılır. Başlıca iki tiptir : Çiçekli (Regular Spangle): Bu kaplamanın çiçekli bir görünüşü vardır. Banyodaki Pb'nin miktarına bağlı olarak çiçek büyüklükleri değişir. Çiçek büyüklükleri bir kaç milimetreden birkaç santimetreye kadar değişir. Çiçeksiz (zero Spangle): Çiçekler mikroskopik seviyelerdedir. Boyamaya daha uygundur. Erdemir'de çiçekli yapıda galvaniz kaplama yapılmayacaktır. Seçilmiş olan hedef sektörün tüm tüketimi boyanabilen şekillenmede kaplama özelliklerini sürdürebilen kaplama türü olan çiçeksiz kaplamadır Galvannealed Kaplama (GA) Prosesi Tavlama sırasında çelik üzerinde Zn-Fe ara alaşım tabakası oluşturulması ile elde edilir. Galvanizleme sonrası şerit tavlama ünitesinden geçirilir (45-55 C). Genellikle otomotiv sanayiinde kullanılır. GA prosesinin şematik gösterimi Şekil 2'de verilmiştir. Bu tip kaplamada kaplama kalitesini etkileyen proses parametreleri ise Şekil 3'de verilmiştir. Şekil 4'de ise GI ve GA kaplama türlerinin mikro yapışılan şematik olarak gösterilmiştir [5]. 483

16 Tablo 2. GA ve GI Kaplamalarının Ürün Profili, Müşterileri ve Kullanım Yerleri GI (Galvanized Iron) GA (Galvannealed) Anti-pas yağ Anti pas yağ g/m z Ürün Profili Zn Çelik Zn \ Zn kaplama 5-25 g/m 2 /tekyüz. Çelik Zn-Fe kaplama 3-6 g/m 2 /tekyüz. % Fe ağ Müşteri Otomotiv Sanayii Coil Center Konstrüksiyon Çelik Tüketicileri Elektrikli Eşyalar Otomotiv Sanayii Kullanım Yeri t Otomobil iç ve dış panel Çatı ve duvar malzemesi Motor Kapağı vs. İç ve dış panel Bekleme 81 fazının büyümesi ısırma Al' ca zengin tabaka Şekil 2. GA Prosesi Al'ca zengin tabakanın kırılmasından sonra Fe nin kaplamaya diflizyonu 484

17 Çelik Kalitesi Çeliğin Kimyasal Bileşimi Çinko Banyosunun Sıcaklığı Banyoya Giren Şeridin Sıcaklığı Hat Hızı Sıyırma Koşulları Al-Fe Tabakasındaki Al Miktarı Çinko Banyosunun Sıcaklığı Banyoya Giren Şeridin Sıcaklığı Hat Hızı Banyodaki Al Miktarı Kaplama Ağırlığı ALAŞIM KALİTESİ Fırına Giren Şerit Sıcaklığı Enerji Şerit Kalınlığı ve Genişliği Galvannealing Sıcaklığı Hat Hızı Tutma Ünitesinin Boyu Galvannealing Süresi Şekil 3. GA Prosesinde Kaplama Kalitesini Etlileyen Proses Parametreleri TI GI Al-Fe-(Zn) Fe GA 51 r Fe Faz Bileşik Sertlik r) : Fe% 45 Hv 51 :FeZn7: Fe%7-ll 181 Hv Ç : FeZn 13 : Fe % Hv r :Fe5Zn21 : Fe % Hv Şekil 4. GI ve GA Kaplama Türlerinin Mikro Yapısı GI ve GA özellikleri karşılaştırılacak olunursa;[6,7] -Gl kaplama gerçekte saf Zn kaplamadır. Kaplama da sıvısı bileşiminde % Al vardır. Al çeliğin korozyon performansını etkilemez ancak kaplamanın yapışmasını artırır. 485

18 -GA bir alaşım kaplamadır. Bu kaplamanın nokta kaynağı kabiliyeti yüksektir. Boyanması kolay ve kaplamanın yapışması çok iyidir. -GI kaplama oldukça yumuşaktır ve şekillendirmede kolayca uzayabilir. GA kaplama ise çok serttir. Şekillendirilirken kolayca şekillenmez. -Çok karmaşık şekilli parçaların şekillendirilmesinde GI kaplamaların düşük sürtünme katsayılarından dolayı kaplama ile çelik arasında herhangi bir bozulma olmaksızın şekillendirilebilir. Kaplama yumuşak olduğundan dolayı kalıpta toplanmaları ve sıvanmaları önlemek dikkat gerektirir. -GA'da kaplama GI 'ya göre daha gevrektir. Buna rağmen ürün katlanabilir, uzayabilir, derin çekilebilir. Ancak şekillendirme sırasında çelik basma gerilmelerine maruz kalıyor ise galvaniz tozlaşmasının önlenmesi için dikkatli olmak gerekmektedir. -GA kaplamanın şekillenme sırasındaki tozlaşması birçok üretim parametresine bağlıdır. Ayrıca kullanıcının kesme ve şekillendirmesi sırasında kullandığı parametreler tozlaşmayı doğrudan etkiler. -GI kaplamada max. kaplama kalınlığı ürünün ömrü ve korozyon performansını doğrudan etkiler. Esasen kaplama nekadar kalın ise okadar uzun ömürlüdür. -GA kaplamalar (birçok fabrikada) üretim sonrası hemen boyama işlemine tabii tutulmaktadır. Bunun sebebi uzun stoklamada bobinin kızıllaşmasıdır. -İmalat nokta kaynağı (spot vvelding) içeriyorsa GA ürün tercih edilmelidir. -Boyasız kullanımlarda bir çok uygulamalarda GI ürün tercih edilmektedir. -Derin çekme işlemi uygulanacak ise GA kullanılmadan önce denemeler yaparak min. tozlaşma sağlayacak yöntem tesbit edilmelidir. GI ve GA tercihleri tamamen imalatçının üretim prosesine üründen beklediği özelliklere ve garanti edilen korozyon ömürlerine bağlıdır. Erdemir CGL hattında her iki kaplama yönteminde ticari kaliteden ekstra derin çekme kaliteye kadar üretimi hedeflemiştir. 5. GALVANIZLEME HATTINDA ÜRETİLECEK ÇELİK KALİTELERİ VE STANDARTLARI 5.1. Kimyasal Özellikler ERDEMİR KİMYASAL BİLEŞİM % KALİTE CGL KALİTESİ C Si Mn P S Sol. Al N Nb Ti GI /.5 /.3.15/.25 /.2 /.2.3/.6 /6 ppm - CQ GA 1411 GI /.5 /.2.15/.25 /.2 /.15.3/.6 /5 ppm - GA 1412 DQ GI /.4 /.2.1/.15 /o.oıo /o.oıo.3/.6 /5 ppm - GA 1413 GI 1314 /.3 / /o.oıo /o.oıo.2-.5 /5 ppm.1.3 DDQ GA 1414 /.2 / /.8 / /4 ppm GI 1315 /.3 / /o.oıo /o.oıo.2-.5 /5 ppm.1.3 EDDQ GA 1415 / /.8 /.5 / /3 ppm HSLA-1 GI /.15 /o.oıo.3-.6 /5 ppm HSLA-2 GI / /.15 /o.oıo.3-.6 /6 ppm BH-1 GI 132 /.3 / /o.oıo /o.oıo.2/.6 /5 ppm

19 5.2. Mekanik Özellikler E R D E M İR M E K A N İ K Ö Z E L L İ K L E R KALİTE > C G L A k m a M ukavem eti Ç e k m e M ukavem eti Uzama r 9(1 n»o KALİTESİ Kg/mm 2 K g/m m 2 % m in m in G I , C Q G A G I ,3-3,6 2 7,6-42,8 2 6 G A D Q G I ,3-2 6,5 2 7,6-3 8,7 3 - G A G I ,3-22,4 2 7,6-35, ,6,18 D D Q G A ,4.18 G I ,3-22,4 2 7,6-3 5, ,6,18 E D D Q G A ,4,18 H SLA-1 G I 1335 m in. 3 5,7 m in. 4 2,8 1 6 K at lama 3 t H S L A -2 G I 1332 m in. 3 2,6 m in. 3 9,8 1 7 K a t lama 2 t B 11-1 G I 132 m ax. 2 2 m in ,3 5.3 Proses Kontrol ve Kalite Testleri Erdemir'de kalite süreci bir bütündür. Üretimin her aşaması tasarlanan verilere uygunluk açısından izlenir, testler yapılır ve değerlendirilir. Üretilen mamulün talep edilen özellikleri taşıyıp taşımadığının kontrolünü en son aşamada yapılması durumunda geç kalınmıştır. Geri dönüş zor ve pahalıdır. Bu amaçla üretimin çelik üretiminden galvanizleme hattının sonuna kadar hatta müşteriye kadar kalite süreci izlenir. Galvanizleme sırasında ve sonrasında prosesin ve ürünün kontrol testleri yapılır. Genel olarak bu testler şunlardır: [8] Kaplama Ağırlığı, Kaplama yapışma testleri : Ball impact, Povvdering (V- Bend test), Bending testi Yüzey pürüzlülüğü tespiti, Sertlik, Fluting, Kaplamanın kimyasal bileşimi, Kaplama tabakasının fazlarının incelenmesi (mikroyapı), Kromat kaplama ağırlığı, Giriş temizleme solüsyonu testleri, Çinko banyosu kimyasal bileşimi, Kromat solüsyonu testleri 5.4. Galvaniz Standardları ERDEMİR Sürekli Galvanizleme Tesislerinde DİN EN 1142 ve 1147'a standartlarına göre üretim hedeflenmiştir. Şekil ve ebat toleransı için DİN EN 1143 kullanılmaktadır. Ancak otomobil üreticilerinin standartları çoğunlukla bu standartların dışında olup her firmanın talepleri birbirinden farklıdır. Standartların değerlerine göre çok dar limitler ve standart dışı özel talepler içermektedir. Erdemir CGL hattı ve hat öncesi proses bu dar limitli talepleri karşılayabilecek konumdadır. Erdemir galvanizli ürünleri, kimyasal pasivasyonlu (kromatlı), pasivasyonsuz, yağlı, yağsız olarak veya kromatsız yağsız talep etmek mümkündür. 6. SONUÇ Bu çalışmada Ereğli Demir ve Çelik Fabrikaları Sürekli Galvanizleme Tesislerinde üretilecek ürün tipleri, çelik ve ürün özellikleri hakkında bilgi verilmeye çalışılmıştır. Sonuç olarak; 1. Ereğli Demir ve Çelik Fabrikaları Sürekli Galvanizleme Tesislerinde konstrüksiyon çeliğinden 487

20 otomobil çeliğine, ticari kaliteden ekstra derin çekme [3] Surface Chemistry of Galvanized Steel Sheets Relevant kalitelerine kadar galvanizli ürün üretilebilmektedir. to Adhesion Performance, Progress in Organic Coatings, 2. Sürekli Galvanizleme Tesislerinde metalurjik açıdan Shigeyoshi Maeda Central Res. Lab. Ohgami/Japan, 28 istenilen özelliklere sahip ürünler üretimi için tam bir (1996). otomasyon sağlanmıştır. [4] Mechanism and Prevent of Edge Över Coating in 3. Erdemir'in mevcut hatlarında kapasite fazlası olan full Continuous Hot-Dip Galvanizing, Yoshiaki Takeisi and hard malzemelerininin de tavlanıp kaplanmaları Hisakazu Morino, Fundamental Tech.Res.Dep. Sumitomo sağlanmıştır. Metal Ind., 4. Galvanizli ürünlerin müşteri istek ve doğrultusunda [5] Effect of Microstructure on Fracture Mechanisms in *l f ticari olarak üretilmiş ve kimyasal bileşim ile mekanik Galvannealed Coatings.A.T. Alpas and J Inakaki Uni. Of.'/' özelliklerinin uygun aralıkta ve dağılımda olması Windsor/Ontario Canada, 2 ISIJ. amaçlanmıştır. [6] Kinetic and Formability of Hot Deep Galvanneal Coatings, C.E Jordan, K.M Goggings and A.R.Marder 7. KAYNAKLAR Lahigh Uni.,Mec.Work.and Steel Pro.Conf.Pro. Vol.XXXI [1] İTÜ Kimya Met. Fak. Yayınları, 198 [7] Emerging Tech. in the Hot-dip Coating of Automotive [2] The Metallurgy of Zinc-coated Steel, A.R. Marder Sheet Steel Vijay Jagannathan 993 August Lehigh Uni.Bethlehem,PA. [8] The Book of Steel.G.Breanger and G.Henry, Sollac Usinor Saclor Group Intercept Ltd,

21 I. DEMİR-ÇELİK SEMPOZYUM BİLDİRİLERİ / 53 tmmob m a kin a mühendisleri odası tmmob metalürji mühendisleri odası "Erdemir*de sürekli döküm slablarımn bilgisayar destekli kalite kontrolü " Oğuz GÜNDÜZ Cengiz ŞAHİNTÜRK Malik BIYIKLI Ereğli Demir ve Çelik Fabrikaları A.Ş.

22 ERDEMIR'DE SÜREKLİ DOKUM SLABLARININ BİLGİSAYAR DESTEKLİ KALİTE KONTROLÜ Oğuz GÜNDÜZ Cengiz ŞAHİNTÜRK Malik BIYIKLI Özet: Amacı en iyi sonucu elde etmek olan kalite kontrol, sürekli döküm üretiminin vazgeçilmez bir parçasıdır. Daha yüksek kalite talebi ve daha fazla ürün çeşitliliği karmaşık üretimi gerektirir ki bu da kalite kontrolü vazgeçilmez kılar. Sürekli dökümde modern kalite kontrolü tanımlayan, planlanmış kalite değerleriyle gerçekleşen kalite değerlerinin karşılaştırmasını esas alan yaklaşımın kullanılabilmesi için kusur karakteristikleriyle proses parametreleri arasındaki metalurjik ilişkilerin çok iyi bir şekilde tespit edilmesi ve uygun tasarlanmış bilgisayar sistemlerine tanımlanması gerekir. Slabların bilgisayar destekli kalite kontrolündeki ana amaç proses parametrelerindeki değişimleri izleyerek slab kesildiği anda slab kalitesini değerlendirebilecek bilgilere sahip olmaktır. Böylece slabların kalite karakteristiklerini tespit etmek için yapılacak ara kontroller ve kusur giderme (skarf) işlemleri giderilerek çok büyük oranda enerji tasarrufu sağlayan slabların slab fırınına sıcak şarj edilmesi sağlanabilir. Ayrıca elde edilen detaylı slab kalite bilgileri slabların kalite durumlarına göre uygulama verilmesinde, haddeleme öncesi yapılacak kusur giderme işleminin seçilmesinde ve slab kalite problemlerinin hızlı bir şekilde analiz edilerek üretim ve kontrol verileri yardımıyla proseste sürekli iyileştirme yapılmasında kullanılır. Bilgisayar Destekli Kalite Kontrol (BDKK) sisteminin sağlamış olduğu bu avantajlarından dolayı Erdemir 3 ve 4 nolu sürekli döküm tesislerinde 1996 yılından beri BDKK sistemini kullanmaktadır. 1 ve 2 nolu sürekli döküm tesislerinde ise BDKK sisteminin çalışmaları başlatılmış ve halen bu çalışmalar devam etmektedir. Bu çalışmada bilgisayar destekli kalite kontrol sisteminin ana prensipleri, sistemin ihtiyaçları ve Erdemir' in bu çalışmalar sonucunda edindiği deneyim ile gelinen aşamanın ana hatları belirtilmiştir. Anahtar sözcükler: Sürekli Dökümde Kalite Kontrol, Bilgisayar Destekli Kalite Kontrol. 1.GİRİŞ 1995 yılında Erdemir, 3 ve 4 Nolu sürekli döküm tesislerine gerçek proses verilerinin toplanması, otomatik kalite değerlendirmesi yapılabilmesi ve kalite personelinin kalite hakkında daha kolay ve hızlı karar verebilmesi için Bilgisayar Destekli Kalite Kontrol (BDKK) sistemi kurmaya karar verdi. Bilgisayar destekli kalite kontrol sisteminin ana amacı slab kesildiği anda gerçek proses parametreleri baz alınarak sıcak şarj uygunluğunun ve potansiyel ara işlem ihtiyaçlarının belirlenmesidir. Erdemir' de üretilen çok çeşitli çelik kaliteleri, slablar için bir kalite değerlendirme sistemine ihtiyaç duymaktadır yılından beri 3 ve 4 nolu sürekli döküm tesislerinde başarıyla çalışmakta olan BDKK sistemi modernizasyonunun tamamlanmasıyla beraber 1 ve 2 nolu sürekli döküm tesislerinde de devreye alınacaktır. Bu çalışmada sürekli döküm prosesinde kalite kontrol, BDKK sisteminin çalışma prensipleri, sitemin yapısı, projenin gerçekleştirilmesi ve ulaşılan sonuçlar gözden geçirilmiştir 2. SÜREKLİ DÖKÜMDE KALİTE KONTROL Her demir çelik üretim tesisi ürettiği çok çeşitli çelik kaliteleriyle müşteri taleplerini tatmin etme zorluğuyla karşılaşır. Her durumda, kaliteyle ilgili maliyetleri mümkün olduğunca düşük tutarak en iyi üretim rotasını bulmak gerekir. Rekabet edebilmek için müşteri şikayetlerinden, kalite saptırmalarından, ürünlere ilave tamir işlemleri yapılmasından ve ürünlerin hurda edilmesinden mümkün olduğunca kaçınılmalıdır. Amacı en iyi sonucu elde etmek olan kalite kontrol, sürekli döküm üretiminin vazgeçilmez bir parçasıdır. Yüksek teknik standartlara rağmen, hatalar ve kusurlar kompleks metalurjik işlemler, kalite kriterlerinin çeşitliliği ve değişik parametreler nedeniyle tamamen giderilemez. Daha yüksek kalite talebi ve daha fazla ürün çeşitliliği karmaşık üretimi gerektirir ki bu da kalite kontrolü vazgeçilmez kılar. Temel olarak kalite kontrol kalite yönetiminin en önemli unsurudur. Eğer kaliteyle ilgili teknik standartlar titizlikle takip edilirse bu durumda kalite kontrol genellikle kalite ile 491