Demir çelik üretiminde sürdürülebilir harmanlama problemi için maliyet etkin hammadde kullanımı ve düşük karbon salınımına yönelik bir matematiksel model önerisi
A mathematical model proposal for cost effective raw material use and low carbon emissions for sustainable blending problem in iron and steel production
Yazar: AYDOĞAN BAŞ
Danışman: PROF. DR. BURAK BİRGÖREN ; PROF. DR. ÜMİT SAMİ SAKALLI
Kırıkkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği = Industrial and Industrial Engineering
Dizin: Demir çelik sektörü = Iron steel sector ; Karbon emisyonu = Carbon emission ; Maliyet minimizasyonu = Cost minimization ; Matematiksel modelleme = Mathematical modelling ; Çelik üretimi = Steel production ; Çevresel sürdürülebilirlik = Sustainable environment ; Çok kriterli optimizasyon = Multi criteria optimization

Özet:
Bu tez çalışması, sürdürülebilirlik ve çevre bilincine ulaşmak için çelik üretiminde 
hurda karışımlarını optimize etme zorluğunu ele almaktadır. Örnek uygulama olarak 
bir çelik döküm şirketine odaklanarak, hurda kullanımını maksimuma çıkarırken 
maliyeti, emisyonları ve enerji tüketimini en aza indiren bir matematiksel model 
geliştirilmiştir. Bu model, bir dökümhane şirketinde GS-52 çeliğinin üretiminde çeşitli 
hurda yığınlarının ve saf elementlerin spesifik element bileşiminin yanı sıra bunların 
ilgili maliyetleri ve çevresel etkilerini de dikkate almaktadır. GAMS programı ve 
Microsoft Excel ile daha fazla doğrulama yoluyla en uygun karışımın, saf elementler 
yerine hurdaya (%99,7) ağırlık vererek hammadde maliyetlerini önemli ölçüde 
azalttığı gösterilmiştir. Üstelik bu optimize edilmiş harman, ergitme enerjisi tüketimini 
ve enerji ve hammadde kaybından kaynaklı karbon emisyonlarını en aza indirerek 
daha sürdürülebilir ve çevre dostu bir çelik üretim sürecine katkıda bulunmaktadır. Bu 
çalışma, sürdürülebilir üretime yönelik küresel çabalarla uyumlu olarak çelik 
endüstrisinin uygun maliyetli ve çevreye duyarlı uygulamaları benimsemesi için 
değerli bilgiler ve pratik bir çerçeve sunmaktadır.

Abstract:
This study tackles the challenge of optimizing scrap blends in steel production to 
achieve sustainability and environmental consciousness. Focusing on a steel-casting 
company as a case study, a mathematical model was developed that minimizes cost, 
emissions, and energy consumption while maximizing scrap utilization. This model 
considers the specific elemental composition of various scrap piles and pure elements, 
alongside their associated costs and environmental impacts in the production of GS52 
steel in a foundry company. Through the GAMS program and further verification with 
Microsoft Excel, it is shown that optimal blend significantly reduces raw material costs 
by prioritizing scrap (99.7%) over pure elements. Moreover, this optimized blend 
minimizes melting energy consumption and carbon emissions related to energy 
consumption and raw material losses, thus contributing to a more sustainable and 
environmentally friendly steel production process. This study offers valuable insights 
and a practical framework for the steel industry to adopt cost-effective and ecoconscious practices, aligning with global efforts towards sustainable manufacturing.