Demir çelik tesisinde metalurjik dijital ikiz uygulamasının üretimdeki etkisinin incelenmesi
The investigation of the effect of metallurgical digital twin application on process in iron-steel plant
Yazar: OĞUZ HAN SAKARYA
Danışman: PROF. DR. SEMRA KURAMA
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Hammadde ve enerji kullanımı ve atık üretimi yüksek olan demir çelik sektöründe, sürdürülebilir çelik üretimi için gerekli tüm önlemlerin alınması, enerji ve malzeme tasarrufu çalışmalarının yapılması ve çevresel etkilerin en aza indirilmesi büyük önem taşımaktadır. Bu süreçleri başarıyla yerine getirebilmek için dijitalleşmeye, döngüsel ekonomiye geçişe, yeşil dönüşüme ve değer zincirine dönüştürülmüş üretim süreçlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Endüstri 4.0'ın getirdiği gelişim alanları sayesinde bu dört maddeyi gerçekleştirmek artık eskisinden daha kolay hale gelmiştir.
Bilecik Demir Çelik A.Ş. üretim sürecinde indüksiyon ocakları ve sürekli döküm makinesi arasında bir köprü olan pota ocağı süreçlerindeki süreksizlikler, üretim süreci içerisinde ciddi aksamalara ve dar boğaza neden olmaktadır. Bu dar boğazı ortadan kaldırmak ve değişkenliklerden arındırılmış daha verimli daha sürdürülebilir bir pota ocağı süreci oluşturmak amacıyla pota ocağı süreçlerini tamamen kapsayan metalurjik dijital ikiz oluşturulmuş ve pota ocağının enerji verimliliği, sıcaklık yönetimi, hammadde tüketimleri, ürün fire oranları, İş Sağlığı ve Güvenliği (İSG) kültürü, bakım-onarım faaliyetleri ve çevresel boyut üzerindeki etkileri incelenmiştir.
Bu çalışmanın sonucunda, enerji verimliliğinde %22,6, sıcaklık yönetiminde 7°C, İSG başarısında %86, arıza tamir süresinde %69 ve iki arıza arası sürede %84,6 iyileşme elde edilmiştir. Bunlara ek olarak çevresel boyutta kapsam 3 emisyonu 4 milyon kg CO2/yıl azalırken su ayak izi 5,8 milyon l/yıl azaltılmıştır.

Abstract:
In the iron and steel sector, which has high raw material and energy consumption and generates significant waste, taking all necessary measures for sustainable steel production, implementing energy and material conservation practices, and minimizing environmental impacts are of great importance. To successfully accomplish these processes, digitalization, transition to a circular economy, green transformation, and transformed production processes within the value chain are required. Thanks to the developments brought by Industry 4.0, achieving these four elements has become easier than ever before.
In the production process of Bilecik Iron and Steel, discontinuities in the ladle furnace processes, which serve as a bridge between induction furnaces and continuous casting machines, cause serious disruptions and bottlenecks in the production process. To eliminate these bottlenecks and create a more efficient and sustainable ladle furnace process free from variations, a comprehensive metallurgical digital twin covering the entire ladle furnace processes was created. The energy efficiency, temperature management, raw material consumption, product loss rates, Occupational Health and Safety (OHS) culture, maintenance activities, and environmental impact of the ladle furnace were examined.
As a result of this study, an improvement of 22.6% in energy efficiency, 7°C in temperature management, 86% in OHS performance, 69% reduction in breakdown repair time, and 84.6% reduction in time between two breakdowns have been achieved. In addition, in the environmental dimension, Scope 3 emissions have been reduced by 4 million kg CO2/year, and the water footprint has been reduced by 5.8 million l/year.