ERDEMİR'DE SÜREKLİ DÖKÜM SLABLARININ ...491 ERDEMİR'DE SÜREKLİ DÖKÜM SLABLARININ...
Transcript of ERDEMİR'DE SÜREKLİ DÖKÜM SLABLARININ ...491 ERDEMİR'DE SÜREKLİ DÖKÜM SLABLARININ...
491
ERDEMİR'DE SÜREKLİ DÖKÜM 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. 1996
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
492
ilgili gereklilikleri yerine getirmek için uygulanan işletme
tekniklerinde ve faaliyetlerinde oluşur. Bu nedenle kalite
ihtiyaçlarını sağlayabilmek için üretim sürecinin her
adımında ürünün ve onu üreten sürecin hassasiyetle
izlenmesi gerekir. Ancak bu şekilde süreçte kaliteye
doğrudan etki eden aksaklıklar sürekli olarak giderilebilir.
Böylece sürecin bir aşamasında üründe meydana gelen
kusurların bir sonraki aşamaya taşınması engellenerek ürün,
zaman, işgücü ve kalite kayıpları en aza indirgenebilir.
Sürekli dökümde gereksinimler sürekli döküm ürününe ve haddelenmiş ürünün karakteristiklerine göre belirlenir. Bu
kalite karakteristikleri arasında, malzemenin içyapısındaki
ve yüzeyindeki değişik karakterdeki çatlaklar, çeşitli
İnklüzyonlar, gaz boşlukları ve segregasyon gibi döküm
homojensizlikleri vardır. Eğer bu karakteristik yapılar
sadece belirli parametre değerlerini aşarsa kusur olarak
dikkate alınırlar. Pratikte bu ayrım genellikle ihmal
edilmektedir.
Evrensel teknik bir standart olmadığından dolayı kalite
karakteristiklerinin veya kusurların kabul edilebilir limitleri
müessese içinde belirlenmek zorundadır.
Gereksinimlerin belirlenmesinden başlayarak bu
gerekliliklerin karşılanıp karşılanmayacağını içeren kalite
kontrolün farklı adımları kalite döngüsünden saptanır (Şekil 1). Kalite döngüsü içindeki en önemli aşamalar: ürün
tasarımı, proses planlama, satın alma, üretim ve ürün
onaylamadır.
Şekil 1. Sürekli Döküm Ürünleri İçin Kalite Döngüsü [1].
Ürün tasarımı, yukarıda bahsi geçen kalite özellikleri için
planlanan değerlerin belirlenmesidir. Eğer döküm ürünü
değerlendirilecekse haddelenmiş ürünün gereksinimlerinin
döküm ürününe transfer edilmesi gerekir. Bir birini takip
eden bir üretim prosesi aşamalarının oluşturduğu prosesler
zincirinde bir önceki evrede elde edilen ürün bir sonraki
evrenin girdisi olarak anlam taşır. Bu zincir içinde her bir
evre bir sonraki evrede üretilecek ürün kalitesini
etkileyecek veya bir önceki evrenin kusurlarını bir sonraki evreye taşıma potansiyeline sahip olacaktır.
Sonraki aşama sürekli döküm ve ikincil metalürji için
üretim pratiklerinden oluşan proses planlamadır. Kalite
taleplerini karşılamayı amaçlayan ayarlanabilir proses
parametreleri için limitler tanımlanır. Sadece sürekli döküm
prosesi dikkate alınırsa çok sayıdaki proses parametreleri,
dökümün kimyasal analizi, durağan olmayan döküm
şartları, (döküm başı, tandiş değişimi gibi), döküm
parametreleri, (döküm hızı, kalıp seviye oynaması, döküm
sıcaklığı gibi) ve döküm kesintileri (nozul donması, kanama alarmı gibi) olarak sınıflandırılır.
ÜRÜN TASARIMI
- Sürekli döküm ürününün kalite
özellikleri için nominal değerlerin
tanımlanması
PROSES PLANLAMA
- Sürekli döküm ve ikincil
metalurji için üretim pratikleri
ÜRETİM
- İkincil metalurji ve sürekli
döküm için proses garantisi
- Veri toplama
DOĞRULAMA
- Ürünlerin testi veya kalite tahmini
- Kalite özelliklerinin nominal değerleriyle
gerçek ve tahmin edilen değerlerin
karşılaştırılması
- Ürünlerin kalitelerine göre uygulanması
SATIN ALMA
- Sürekli dökümde kullanılan
malzemelerin testi
SÜREKLİ İYİLEŞTİRME
- Bilgi ve uygulamaların
oluşturulması
493
Kalite kontrol prosesi kalite doğrulama ile noktalanır.
Kalite hakkında elde edilen gerçek ve planlanan veya
tahmin edilen değerlerin karşılaştırılması buradaki asıl
amaçtır. Buradan çıkan sonuçlarla, düşük kaliteye vermek,
kalite yükseltmek, numune kesmek, kusur gidermek gibi
ürün üzerinde son uygulamalar yapılır. Sürekli iyileştirme,
en önemli kontrol fonksiyonu olan kalite kontrol prosesinin
kilit faktörüdür.
Modern bir kalite kontrol sistemi için en önemli ihtiyaçlar:
kalite kontrol prensiplerine tamamıyla bağlı kalmak, ürün numune adetlerini olabildiğince aşağıda tutmak, doğru
verilere sahip olmak ve kısa sürede doğru kararlar almak, iş
başındaki personele doğru ve anlaşılır bilgiyi hızlı bir
şekilde ulaştırmak, gelişmeleri en hızlı biçimde işleme
almak, metalurjik veri tabanını muhafaza etmek ve
sürekliliğini sağlamaktır.
Kalite hakkındaki kararlar döküm ürünü incelenerek verilir.
Üretim esnasında elde edilecek ürünün kalitesinin
bozulmasını önlemek için sıvı çelikten nihai mamule giden
süreçte gerekli müdahaleler en erken biçimde yapılmalıdır. Sürekli döküm ürününün haddehaneye sıcak şarj yapılması
esnasında kalite denetlemesi çok zor olacağından,
denetleme yerine kusur tahmini yapmak daha doğru bir
yaklaşımdır. Prosesin garantisi sürekli iyileştirmeye
bağlıdır. Böylece proses parametrelerindeki sapmalarda
olabildiğince az olur. Bir başka önemli nokta ise döküm
ürününün doğru biçimde kalitesinden saptırılmasıdır. Bu
ancak ürünün kalitesinin mümkün olduğunca doğru tahmin
edilmesiyle gerçekleştirilebilir. Kalitenin doğru tahmini ise
doğru proses ve kalite verileriyle mümkündür [1].
Pratikte döküm ürünüyle ne yapılacağına karar vermek için farklı yaklaşımlar kullanılır. Bu yaklaşımlar üretim ve
kalite sonuçları üzerinde büyük etkiye sahiptirler. Tablo
1’de farklı yaklaşımlar karşılaştırmalı olarak verilmiştir. Bu
metotların kombinasyonu ise ele alınmamış sadece
avantajları ve dezavantajları belirtilmiştir.
Tablo 1. Sürekli Döküm İçin
Kalite Kontrolde Temel Yaklaşımlar [1].
Yukarıda verilen her üç yaklaşım da slab döküm içindir. Bu durumda kaliteden saptırma döküm ürününde yapılır. Eğer
kalite döngüsü ele alınırsa, yaklaşım 1 ve 2 bütün
basamakları içermez. Örneğin, nihai mamul için
gereklilikler hiç dikkate alınmaz. Bu iki durumda koruyucu
bir önlem olarak slab en yüksek kalite taleplerine göre
üretilir ve değerlendirilir. Yaklaşımda 3'de ise nihai ürün
için gereksinimler döküm ürününe dönüştürülür.
Bu durum modern yaklaşımı oluşur ve kalite döngüsündeki
bütün basamakları kapsar.
Yaklaşım 1'de her bir ürün tek tek incelenir. Bu yaklaşım
lojistik açıdan en basit ve kolay yaklaşımdır. Kusurları
yakalamada en güvenli yöntemdir. Dezavantajı ise zaman
kaybının çok olması ve sıcak şarjın mümkün olmamasıdır.
Yaklaşım 2'de kalite uygulaması proses parametrelerinin
gerçek değerleri ve planlanmış değerleri slab bazında
karşılaştırılarak yapılır. Asıl amaç, kusursuz olduğu
düşünülen döküm ürünlerinin kontrolünden kaçınmaktır.
Proses parametreleri ile kusurlar arasında metalurjik
ilişkileri tam olarak hesaplamak mümkün olmadığı için
doğru karar vermek oldukça zordur. Çok sayıda slab
kontrol edilebilir fakat bunların çok az bir kısmı gerçek
anlamda incelenir ve ilave bir tamir işleminden geçer.
Sonuç olarak, bir miktar nihai üründe kalite kayıpları
olabilir. Nihai ürün için ihtiyaçlar göz önünde bulundurulmazsa kalite daha da olumsuz yönde etkilenir
[1].
Yaklaşım 2'den farklı olarak yaklaşım 3'de gerçek ve
planlanmış kalite parametreleri karşılaştırılır. Planlanmış
kalite parametrelerinin değerleri nihai mamulün hangi
kalitede istendiğine bağlıdır. Tahmini değerler gözlemlenen
gerçek değerlerin yerini alır. Bu yaklaşım ancak ileri düzey
kalite kontrol ile talepleri yerine getirebilir çünkü bu
taleplerle üretim amaçları çok sıkı bir biçimde çakışmaz.
Kusurlar ile proses değerleri arasındaki ilişkiyi doğru bir
biçimde ifade etmek için kapsamlı bilgiye ihtiyaç vardır. Bu nedenle yaklaşım 3'ün gerçekleştirilebilmesi için döküm
prosesini ve döküm öncesi işlemleri çok iyi bir şekilde
izleyen ve veri toplayan bilgisayar sistemleri kullanılır.
Uzman sistemler olarak adlandırılan bu sistemlere kaliteyi
etkileyebilecek proses parametreleri tek tek tanımlanır.
Sistem döküm bazında ve döküm ürününü segment olarak
adlandırılan sanal belli bir uzunluk (0.5-1.0m) için izler ve
proses parametrelerinin değerini o döküm için veya belli bir
segment için veri tabanına aktarır. Uzman sistemler
kullanıcı tarafında istatistik incelemeler sonucunda elde
edilen kusur-proses parametreleri arasındaki matematiksel ilişkileri de kullanarak kaliteyi tahmin eder.
Sonuç olarak bu yaklaşım hızlı bir biçimde gelişmelerin
takibini gerektirir. Bu üç yaklaşım içinde bu yaklaşım en
gelişmiş bilgisayar sistemlerini kullanarak veri akışını en
geniş biçimde değerlendirme imkanı sağlar. Ayrıca modern
yaklaşımın bir görevi de üretimde doğruluk payını
artırmaktır. Bu amaç için önemli bir katılım ise gerçek
dökümün üretim pratiklerinin ve en son dökülen slabın
kalite bilgilerinin kullanımı kolay görsel bir şekilde ifade
edilmesidir. Bu bilgiler yardımıyla kusur tahmininden elde
edilen kusurların nedenleri veya kaliteyi etkileyen parametrelerdeki önemli sapmalar görülür.
Yaklaşım 1 : Döküm ürününün incelenmesi
Yaklaşım 2 : Planlanmış proses değerleriyle
gerçekleşen proses değerlerin
karşılaştırılması
Yaklaşım 3 : Planlanmış kalite değerleriyle
gerçekleşen kalite değerlerinin
karşılaştırılması
(Gerçek değerler = tahmini değerler)
494
Veriler toplanırken ve seçilirken en kolay ve anlaşılır
biçimde yapılması kullanıcı açısından önemlidir.
Değerlendirme sistemi kalite tahmini için istatistik
programları ve simülasyon metotları içerir.
Kullanılabilirliklerine bağlı olarak farklı tahmin metotları
değerlendirilebilir.
3. SLABLARIN BİLGİSAYAR DESTEKLİ KALİTE
KONTROLÜ
Sürekli dökümde modern kalite kontrolü tanımlayan,
planlanmış kalite değerleriyle gerçek kalite değerlerinin
karşılaştırmasını esas alan yaklaşımın (yaklaşım 3)
kullanılabilmesi için kusur karakteristikleriyle proses
parametreleri arasındaki metalurjik ilişkilerin çok iyi bir
şekilde tespit edilmesi ve uygun tasarlanmış bilgisayar
sistemlerine tanımlanması gerekir. Bu amaçla tasarlanmış
çeşitli uzman (expert systems) sistemler günümüzde bir çok sürekli döküm tesislerinde kullanılmaktadır.
Slabların bilgisayar destekli kalite kontrolündeki ana amaç
proses parametrelerindeki değişimleri izleyerek slab
kesildiği anda 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 sağlanır.
Bu yaklaşımla elde edilen slab kalite bilgileri aynı zamanda
slabların kalite durumlarına göre uygulama verilmesinde ve kalite durumuna göre haddeleme öncesi yapılacak kusur
giderme işleminin seçilmesinde de kullanılır. Ayrıca elde
edilen bilgiler ile slab kalite problemleri hızlı bir şekilde
analiz edilir ve üretim ve kontrol verileri kullanılarak
proseste iyileştirme yapılır.
3.1. Bilgisayar Destekli Kalite Kontrolün Temel Prensipleri
Sistemin temel prensipleri Şekil 2’de verilmiştir. Nihai ürün
spesifikasyonundan slab spesifikasyonunu tanımlayan
kalite ile ilgili parametreler için müsaade edilebilir limitler
türetilir. Bu işlem tüm üretim sistemi içindeki çelik kaliteleri ve ürün tipleri için maksimum müsaade edilebilir
değerlerin tanımlanmasıyla yapılır. Daha sonra istenilen
slab spesifikasyonlarına diğer bir deyişle maksimum kabul
edilebilir kalite değerlerine ulaşabilmek için gerekli proses
şartları saptanır. Çok geniş ve çeşitli bir üretim programı
olduğu düşünüldüğünde proses parametreleri ve slab
kusurları arasındaki ilişkiler için genel geçerliği olan
metalurjik kuralların tanımlanması gerekir. Bu şartlardan
proses parametrelerinin çalışma aralıkları belirlenerek bu
kurallar proses spesifikasyonunda toplanır.
Üretim prosesinin her bir adımında ayrı bir proses kontrol
sistemi tanımlanan proses şartlarının sağlanıp
sağlanmadığını kontrol eder. Bir bilgisayar ağı (network)
yardımıyla bu sistem bilgisayar destekli kalite kontrol
sistemine bağlıdır. Sistem ayrıca bütün proses verilerini
izler ve bir veri tabanına depolar.
Üretim prosesinin sürekli ve dinamik bir yapıya sahip
olmasından dolayı izlenen veya sürekli olarak ölçülen
gerçek proses verilerini slaba atayabilmek proses izleme
işleminin temelini oluşturur. Bu amaçla slab yolu segment
adı verilen belirli uzunluklara sanal olarak bölünür ve her
bir segmenti karakterize eden gerçek veriler (minimum,
maksimum, ortalama) referans proses verileri olarak
adlandırılırlar.
Şekil 2. Bilgisayar Destekli Kalite Kontrol Prosedürü [2].
Bu atanmış veya ilişkilendirilmiş verilerden slab kalite
tahmini yapılır. Prensipte bu tahmin, sadece proses
spesifikasyonunu oluşturan metalurjik ilişkiler baz alınarak
yapılmaktadır. Son adımda tahmin edilen gerçek slab
kalitesi slab spesifikasyonu ile kıyaslanır ve slabın sonraki
aşamaları tespit edilir.
Slab spesifikasyonları belirli bir nihai ürün veya çelik
kalitesi için slab yüzey ve içyapı kusurlarının müsaade edilebilir kalite değerlerini içerir. Bu değerler aynı zamanda
hangi kalite parametresinin daha önemli hangisinin daha az
önemli veya önemsiz olduğunu gösterir.
Kusurların ve kusur karakteristiklerinin çeşitliliği her hangi
bir değerlendirme sistemini son derece karmaşık bir hale
getirecektir. Bu amaçla kusurların derecesini standart bir
hale getirmek için lineer bir ölçekte kusurlar 0 dan 9’a
kadar değişen bir aralıkta sınıflandırılmıştır. Burada “0”
belli bir kusur tipi için en düşük kusur yoğunluğunu 9 ise en
yüksek kusur yoğunluğunu temsil eder.
495
Çok çeşitli üretim programına sahip bir sürekli döküm tesisi
için çelik kalitesi bazında proses spesifikasyonu belirlemek
çok karmaşık ve zordur. Bu nedenle proses
parametrelerinin kusur oluşumları üzerine olan etkileri baz
alınarak proses spesifikasyonları belirlenmelidir. Bu etkiler
metalurjik kurallar, değerlendirmeler ve pratikte elde edilen
deneyimlerden oluşur. Slabın ihtiyaçları ve işletme
şartlarına bağlı olarak 30 farklı proses parametresi
kullanılabilir.
Şekil 3 proses izlemenin prensiplerini göstermektedir. Bir bütün halindeki slab yolu belirli bir oluşum zamanı
tarafından tanımlanan segmentlere bölünür. Aynı anda
proses parametrelerinin gerçek değerleri kayıt edilir. Kayıt
edilen değerler kronolojik bir sırayla segmentlere atanır. Bir
segment için birden fazla gerçek değer ile temsil edilen
parametre durumunda kalite değişkeni için önemli olan
referans değeri kullanılır. Bu değer belli bir segment için
minimum, maksimum veya ortalama değer olabilir. 150'den
fazla proses parametresi bu şekilde değerlendirilmek
zorundadır.
Şekil 3. Proses İzlemenin Şematik Gösterimi
Parametreler çelikhane seviye 1 ve seviye 2 otomasyon
sisteminde yer alan ve ölçüm yapan herhangi bir yerden
seçilebilir. Otomatik olarak sisteme beslenemeyen
parametreler ise buton sistemleri yardımıyla sisteme anında
bildirilebilir. Bu yöntemde kaliteyle ilgili herhangi
tanımlanmış bir olay olduğunda operatör ilgili butona
basarak bilgisayara mesaj gönderir. Sürekli döküm
tesislerindeki “pota oksijenle açıldı”, “tandiş ara tüpü
değişti” ve “pota ara tüpünde argon izolasyonu yok”
butonları bu duruma örnek olarak verilebilir.
3.2. Kalite Tahmini
Kalite tahmini ürün kalitesini otomatik olarak saptamak için
kullanılan matematiksel bir yaklaşımdır. Kalite tahmini
kalite değişkenleri ve proses parametreleri arasındaki
metalurjik ilişkiler bazında yapılır. Bunlar temelde proses
spesifikasyonlarının belirlenmesinde kullanılan ilişkiler ile
aynıdır. Ancak kalite için bütün prosesle ilişkili olayların
değerlendirilmesi gerektiğinden kalite tahmininde
kullanılan proses parametrelerinin adedi daha fazladır.
Çelik üretiminin metalurjik davranışı metalurjik fonksiyonlar tarafından tanımlanır. Metalurjik fonksiyonlar
metalurjik bilginin matematiksel olarak ifadesidir. Bu
fonksiyonlar ürün kalitesiyle proses parametreleri
arasındaki ilişkiyi temsil ederler. Ürün kalitesinin farklı
özellikleri farklı kalite karakteristikleri (boyuna çatlak ve
makro inklüzyon gibi) tarafından tanımlanır. Bunlar döküm
ürünü (slab/blum,bilet) üzerinde doğrudan kusur olarak
ölçülebilirler.
Metalurjik fonksiyonun yapısının seçimindeki ana ilke
kalite karakteristikleri ile proses parametreleri arasındaki karmaşık ilişkileri mümkün olduğunca basit, açık ve
anlaşılabilir şekilde ifade edebilmektir. Bunlara ilaveten
fonksiyonun yapısı, fonksiyonun üzerinde kolaylıkla
değişiklikler veya düzenlemeler yapılabilmesine imkan
sağlaması gerekir. Bu nedenle metalurjik fonksiyonların
oluşturulmasında katkı yaklaşımı kullanılır. Katkı
yaklaşımına göre kalite tahmin fonksiyonu kaliteye etki
eden bir çok alt fonksiyonun toplamından oluşur (denklem
1). Her bir alt fonksiyon proses parametrelerinin kalite
üzerine olan etkisini tanımlar ve metalurjik fonksiyon
olarak adlandırılır. Ayrıca her bir metalurjik fonksiyon
belirli bir ağırlık katsayısına sahiptir. Genel olarak kusurların istatistiksel tanımı aşağıdaki matematiksel
yaklaşımla gösterilir:
(1)
Bu denklemde,
Fk =k kusuru için tahmin edilen kalite sonucu
fkj =k kusurunun metalurjik fonksiyonlarından biri
n = k kusurunun metalurjik fonksiyonlarının adedi lkj = k kusurunun metalurjik fonksiyonu olan fkj’nin
ağırlık katsayısı
p = proses parametresi’ dir.
Bu formül belli bir k kusurunu (boyuna çatlak ve makro
inklüzyon gibi) prosesin istatistiksel kurallarına göre kusura
etki eden her bir parametrenin etkilerinin toplamı olarak
tanımlar. Diğer bir deyişle bu formül her bir alt metalurjik
fonksiyonun değerlerinin toplamıdır.
Metalurjik fonksiyonlar analitik olarak veya polinominal
denklemler şeklinde ifade edilmezler. Genellikle adım fonksiyonu (step function) olarak çizelge şeklinde temsil
edilirler.
n
jyjxjkjkjzyxk ppflpppF
1
),.......(),..,..(
496
Diğer bir deyişle, metalurjik fonksiyonlar proses
parametrelerinin belirlenen aralıklarına kalite sınıflandırma
değerleri atanacak şekilde yapılandırılırlar. Bu yapı
metalurjik fonksiyonun yapısından beklenen "basitlik,
açıklık ve anlaşılabilirlik" şartlarını yerine getirmenin en iyi
yoludur.
Metalurjik fonksiyonlardan oluşturulan çizelgeler bir, iki
veya üç boyutlu olarak tasarlanabilir. Bunun anlamı her bir
metalurjik fonksiyon en fazla 3 proses parametresini
fonksiyon girdisi olarak kullanabilmesidir. Çizelgelere sınırsız sayıda fonksiyon adımı tanımlanabilir. Her bir
çizelgenin veya metalurjik fonksiyonun fonksiyon değeri
belli bir kalite karakteristiği için kusurun şiddetine etkisi
olarak tanımlanır. Ağırlık katsayılarını aynı bazda
hesaplayabilmek için fonksiyon değerleri normalize
edilerek çizelgelere yazılır.
Bütün metalurjik fonksiyonların değerleri her bir kalite
karakteristiği için ayrı ayrı toplanır ve sonuç olarak her bir
kalite karakteristiği için fiziksel kusur şiddeti veya kalite
parametre değeri hesaplanır. Bu değer bir sonraki aşama olan kalitenin yönlendirilmesinde kullanılır.
Bir metalurjik fonksiyon kalite tahmini ve slab kalite
yönlendirmesi için operasyonda kullanılıncaya kadar bir
çok aşamadan geçer. Metalurjik fonksiyonların geliştirme
aşamaları şunlardır:
1. aşama : 1. Yaklaşım. Deneysel ve istatistiksel metotlar.
2. aşama : 1. Yaklaşımın optimizasyonu. Tahmin
doğruluğunun belirlenmesi.
3. aşama : Üretimde 1. Kabul testi. Slab kalite
yönlendirmesi.
4. aşama : Üretimde 2. Kabul testi ve fonksiyonların bilgisayar sistemine tanımlanması.
1. aşama: İstatistiksel metotların desteğiyle ilk olarak
fonksiyonun empirik formülasyonu yapılır. Bir kalite
karakteristiği için prosesteki parametreler belirlenir ve
geliştirme çalışmasından, mevcut üretimde elde edilen
deneyimden ve literatürde elde edilen sonuçlar baz alınarak
fonksiyon değerleri tarafından etkiler tanımlanır.
İstatistikler tarafından desteklenen empirik yaklaşım en kısa
sürede operasyonel uygulamaya geçilmesini sağlar.
Metalurjik fonksiyonların geliştirilmesinde sadece istatistiki metotların kullanılması çok sayıda parametre ve çok sayıda
veri gerektirir. Bundan dolayı sadece istatistik teknikleri
kullanmak çok uzun zaman alır. Eğer istatistiki testler
mevcut üretim şartlarından etkilenecekse istatistiki test
planlama büyük zorluklar ile yapılabilir. Bir çok parametre
random değerlere sahiptir ve parametreler sistematik olarak
modifiye edilemezler.
2. aşama: Düzenlenen ilk foksiyonun optimizasyonu bu
aşamada yapılır. İlk düzenlemeden hesaplanan değerler ile
ölçülen değerler bir birleriyle kıyaslanır. Ana sapmalar
analiz edilir ve ağırlık faktörleri modifiye edilerek hesaplanan ile ölçülen değerler arasındaki mümkün olan en
iyi uyuma ulaşılmaya çalışılır.
3. aşama: Mevcut üretim için metalurjik fonksiyonun
yetenek testinin ilk kısmı yapılır. Bilgisayar tarafından slab
için verilen kalite yönlendirme kararı ve metalurjik
fonksiyonun doğruluğu kontrol edilir.
4. aşama: Yetenek testinin ikinci kısmı yapılır ve
fonksiyonun son hali üzerindeki karar verilir. Nihai ürün
değerlendirilir ve slab kalite yönlendirmesi tamamiyle
bilgisayara devredilir.
Şekil 4’den görüldüğü üzere farklı kalite özellikleri, her bir segment için geçerli olan referans proses değerlerinden
tahmin edilir. Daha sonraki adımda metalurjik
fonksiyonların sonuçları (kusur şiddetleri) “0” ile “9”
arasında bir kalite kod numarasına dönüştürülerek
standartlaştırılır. “0” kalite kodu en iyi kaliteyi (sıfır kusur),
“9” kalite kodu ise en kötü kaliteyi (en yüksek kusur oranı)
ifade eder.
Kalite parametresinden kalite kodlanmasına geçişte
kullanılan fonksiyonun matematiksel ifadesi aşağıdaki
şekilde gösterilir.
(2)
Bu denklemde,
KKk = k kusurunun kalite kodu
fk = k kusurunun kalite kodu tanımlama çizelgesi'dir.
Slab boyu genellikle çok sayıda segment uzunluklarından
oluştuğu için belirli bir slab için karakteristik bir değer seçilmesi gerekir. Prensip olarak, bu amaç için her bir kalite
değişkenin bir slabtaki segmentlerinin en kötü değeri seçilir
(Şekil 5).
)(FfKK kkk
497
.....
Proses Parametrelerinin Referans Değerleri
P zP x P y P n..... .......... .....P t
Döküm
No
Slab
No
Segment
No
912126 3
1
4
3
2
a c db ge f
3
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
-
-
-
-
1
1
1
1
0
0
0
0
Dökü
m
Slab
No
Segment
No
912126 3
1
4
3
2
35
25
25
35
0.5
1.5
1.0
1.0
1
1
1
1
1.3
1.0
1.1
1.2
n
jyjxjbjbjb ppflF
1
), . . . . . . .(.
n
jyjxjajaja ppflF
1
), . . . . . . .(.
n
jyjxjdjdjd ppflF
1
), . . . . . . .(.
n
jyjxjcjcjc ppflF
1
), . . . . . . .(.
Metalurjik
Fonksiyonlar )(FfKK aaa )( FfKK bbb
)(FfKK ddd)( FfKK ccc
h i j
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Segment KaliteTahminleri
Slab segmentleri tahmin sonuçları Slab sonuçları
0
0
1
3
2
0
1
3
3
2
6
5
0
0
1
8
0
0
1
3
0
0
1
9
0
0
1
3
0 0 8 4 5 2 3
...............
...............
...............
...............
...............
...............
...............
KK a
KK b
KK c
KK d
KK n
3
2
6
9
8
...............
KK a
KK b
KK c
KK d
KK n
Şekil 4. Kalite Tahmin Prosedürü
Şekil 5. Segment ve Slab Bazında Kalite Kodlaması
498
Bilgisayar destekli kalite kontrol sisteminin son aşaması
olan slab kalite uygulaması, kalite değişkenleri için
müsaade edilen maksimum değerlerin tahmin edilen
değerler ile karşılaştırılmasıyla yapılır. Bu değerler
arasındaki farklar karar vermek için gerekli kriterleri
oluştururlar. Kalite bazında müsaade edilebilir kusur
kodları her bir kusur için bilgisayar destekli kalite kontrol
sisteminin veri tabanına tanımlanır. Her bir kusur için hedef
ve maksimum kalite kodları belirtilir. Her kesilen ürünün
kalite tahmin sonuçları bu tanımlanan limit değerler ile
karşılaştırılır. Karşılaştırma sonucunda ürün kalite uygulama fonksiyonu her bir slab için şu muhtemel
sonuçlara varabilir: ürün normal (hiçbir hedef kalite limiti
aşılmadı), ürün yüzey kontrolü gerekli (slab yüzey kalite
limitleri aşıldı), ürün skarfı gerekli (maksimum slab yüzey
kalite limiti aşıldı), üründen numune alınması tavsiye
edilir (hedef slab içyapı kalitesi aşıldı) ve üründen
numune almak gerekli (maksimum slab içyapı kalitesi
aşıldı).
Eğer döküm yüzeyinden çıplak gözle görülebilen boyuna
çatlak ve enine köşe çatlağı gibi kusurlar limit değerleri aşarsa sistem kontrol amaçlı test skarfı uygulaması verir.
Şayet döküm halindeki slab yüzeyinden doğrudan olarak
görülemeyen; gaz boşluğu, makro inklüzyon, enine yüzey
çatlağı ve yıldız çatlağı gibi kusurlar limit değerleri aşarsa
tüm yüzeyin görünür hale getirilmesi ve kusurların
giderilmesi için sistem makine skarfı uygulaması verir. Bu
uygulama kriterleri veya yeni kalite uygulama kriterleri
bilgisayar sistemine yazılıma ilaveler yapılarak dahil
edilebilirler.
3.3. Bilgisayar Destekli Kalite Kontrol Sisteminin
Otomasyonu
Bilgisayar destekli kalite kontrol sistemi (BDKK), BDKK
çevrim içi sistemi ve BDKK bakım ve değerlendirme
sistemi olarak adlandırılan iki ana kısımdan oluşmaktadır.
Şekil 6’de bu çalışmada kullanılan BDKK sisteminin
fonksiyonel yapısı görülmektedir.
Sistem genel çelikhane üretim otomasyonuna sürekli
döküm otomasyon sistemi üzerinden bağlıdır. BDKK
çevrim içi sistemi sürekli döküm seviye 2 otomasyon
seviyesini doğrudan kullanır.
BDKK bakım ve değerlendirme sistemi ise seviye 3
otomasyon seviyesiyle aynı konumdadır ve BDKK çevrim
içi sistemiyle doğrudan haberleşir
BDKK çevrim içi sistemi de BDKK bakım sistemi ve
değerlendirme sistemi gibi bir çok alt modülden
oluşmuştur. Bu sistem sürekli olarak proses parametrelerini
izler ve kalite tahmin sonuçlarını hesaplar. Şekil 7’de bu
çalışmada kullanılan BDKK çevrim içi sistemindeki veri
akışı görülmektedir.
Şekil 6. Bilgisayar Destekli Kalite Kontrol Sisteminin Fonksiyonel Yapısı (VAX 3300, ve VAXstation 4000/96 ve PC Gösterimi
Sistemin Üzerinde Çalıştığı Bilgisayar Donanımını İfade Etmektedir) [3].
499
Şekil 7. BDKK Çevrim İçi Sistemindeki Veri Akışı [3].
BDKK proses veri izleme fonksiyonun görevi çelik üretimi
esnasında kalite ile ilgili proses parametrelerini izlemektir.
Çelik üretim (BOF) ve ikincil metalurji (SMP)
proseslerinden gelen veriler her bir döküm için, sürekli slab
döküm tesislerinden (CCM) gelen veriler ise üretilen slabın
her 1m’lik kısmı için izlenir.
BDKK sapma bulma fonksiyonu bir döküm için tanımlanan
üretim pratiklerinin hedef değerleri ile gerçekleşen değerleri karşılaştırır. Üretim pratikleri seviye 3 üretim
planlama sisteminden alınır. Karşılaştırma sonucunda
bulduğu sapmaları raporlar.
Kalite tahmini, BDKK sisteminin en önemli kısımlarından
biridir. Bu modül kayıt edilen proses parametrelerini
kullanarak üretilen sistemin kalitesini belirler. Ürünlerin
kalitesini tahmin etmek için BDKK sisteminin metalurjik
veri tabanı kullanılır. Metalurjik veri tabanı ise metalurjik
fonksiyonlar tarafından oluşturulmuştur. BDKK kalite
uygulama sistemi modülü ise BDKK kalite tahmin sisteminin sonuçlarını önceden belirlenmiş limit değerler ile
kıyaslar. Kıyaslama sonucuna göre slabların kalite
uygulamalarını (normal, kontrol et ve numune al gibi)
raporlar.
BDKK sistemi tamamen kullanıcı tarafından ayarları
yapılabilecek şekilde dizayn edilmiştir. Konfigürasyon
verileri kolaylıkla BDKK metalurjik veri tabanına girilir.
Bütün Metalurjik fonksiyonlar bu veriler kullanılarak
geliştirilirler. Dolayısıyla veri tabanının içeriği sistemin
doğru çalışmasını büyük ölçüde etkiler.
BDKK bakım sisteminin ana amacı metalurjik veri tabanını
düzenlemek ve proses verilerinin sürekli olarak
toplanmasını sağlamaktır. Ayrıca bakım sistemi izlenecek
proses parametrelerinin, tahmin edilecek kusurların, kalite
tahmin kurallarının ve her bir çelik kalitesi için istenilen
kalite kıstaslarının veri tabanına tanımlanmasını ve
bakımının yapılmasını sağlar.
Sistem ayrıca yeni geliştirilen bir metalurjik fonksiyonun
sisteme tanımlanmasından önce test edilebilmesi için kapalı
devre simülasyon modeli de içermektedir. BDKK bakım
sistemi bir çok alt modülü içerir.
BDKK çevrim içi sistemi sayesinde kaliteyle ilgili proses parametreleri hakkında çok büyük miktarda bilgi elde
edilebilir. Kalite tahmin sonuçlarıyla, BDKK slab kalite
uygulama sonuçları ve kalite testleri sonucunda elde edilen
verilerle beraber bu bilgiler veri arşiv fonksiyonu sayesinde
depolanır. Bu amaçla veriler sürekli döküm tesisleri seviye
2 kontrol sisteminden BDKK bakım ve değerlendirme
sistemine transfer edilir. BDKK değerlendirme veritabanı
olarak adlandırılan bir ilişkili veri tabanında depolanır.
BDKK veri değerlendirme sistemi, veri tabanında
depolanan çok büyük miktardaki veriye kullanıcı tarafından kolaylıkla ulaşabilmesine imkan tanır. Sistem yardımıyla
kullanıcı, değerlendirme veri tabanındaki bilgilere
sorgulama yapabilir ve sorgulama sonuçlarını PC ortamına
transfer ederek harici bir istatistik paket programlarında
inceleme yapabilir.
3.4. BDKK Sisteminin Bilgisayar Donanımı ve Yazılımı
Şekil 8, bu çalışmada kullanılan BDKK sisteminin donanım
profilini göstermektedir. Buna göre sistem sürekli döküm
makinelerinin otomasyon bilgisayarlarının yanı sıra BDKK
bakım ve veri arşiv sistemin yer aldığı bir iş istasyonu, bakım ve metalurjik değerlendirmelerin yapıldığı bir kişisel
bilgisayar ve kontrol edilen slabların gerçek kalite
bilgilerinin iş istasyonunda bulunan veri tabanına girildiği
bir terminale sahiptir.
500
Şekil 8. BDKK Sisteminin Donanım Profili [3].
Sürekli döküm makinelerinin otomasyon bilgisayarları ve iş
istasyonu OpenVMS VAX işletim sistemini
kullanmaktadır. İş istasyonunda verileri arşivlemek için
Oracle 7 RDBMS veri tabanı yazılımı, kişisel bilgisayarda
iş istasyonundaki verilere ulaşabilmek ve sorgulama
yapabilmek amacıyla Oracle SQL Net TCP/IP yazılımı
kullanılmıştır. Ayrıca sorgulama sonucunda elde edilen verilerin incelenmesi ve metalurjik fonksiyonların
oluşturulması için Statistica 5.5 istatistik paket programı
kullanılmıştır.
4. PROJENİN GERÇEKLEŞTİRİLMESİ
1995 yılında Erdemir yönetiminin 3 ve 4 nolu sürekli
döküm tesislerine kurulmasına karar verdiği BDKK
sisteminden ana beklentiler gereksiz skarf işlemini
azaltarak sıcak şarj potansiyelini arttırmaktı. Diğer bir
beklenti ise sürekli iyileştirme çalışmaları için metalurjik
bir veritabanına sahip güçlü bir kalite karar destek aracına sahip olmaktı.
Bir Avusturya firması olan VAI, bilgisayar destekli kalite
kontrol sistemlerinde önemli ölçüde deneyime sahipti ve
ayrıca ticari satışı olan bir otomasyon sistemine mevcuttu.
Bu nedenle Erdemir bu sistemi almak ve mevcut
otomasyon sistemine entegre etmek üzere 1996 yılında VAI
ile anlaştı.
BDKK sisteminin başarısı proses parametrelerinin, kalite
tahmin fonksiyonlarının ve metalurjik know-how' ın doğruluğuna bağlıdır. Proses parametreleriyle kalite
karakteristikleri arasındaki ilişkilerin istatistiksel
yöntemlerle belirlenmesi ve karmaşık metalurjik
fonksiyonların oluşturulması BDKK sistemi için bir temel
oluşturmaktadır. Ayrıca proses parametreleri ve kusurlar
arasındaki ilişkilerin doğru analiz edilebilmesi için proses
parametrelerine ilaveten slab kalite bilgilerini de içeren iyi
oluşturulmuş bir veritabanına ihtiyaç vardır.
Proses verileri bilgisayar sistemi tarafından otomatik olarak
slabın her bir metrelik kısmı için izlenmekte ve
veritabanına kaydedilmektedir. Ancak slab sahası kontrol sonuçları kalite tahmin modelinin oluşturulması için uygun
değildi. Bu amaçla Erdemir Kalite Kontrol Müdürlüğü slab
sahasında skarf işleminden sonra slab yüzey kusurlarını
kontrol etmek için yeni bir gözlemci grubu oluşturdu. Bu
gözlemci grubu slab yüzeylerini BDKK sisteminin
standartlarına göre kontrol edilmesi için eğitildi.
Kusura etki eden parametrelerin ağırlık faktörlerinin
toplamı işlem sonunda 0 ile 9 arasında değişen tam sayılara
dönüştürülmesi gerektiğinden dolayı kontroller sonucunda
slab yüzeyinde gözlemlenen kusurlar indekslendi ve proses verilerinin kaydedildiği veri tabanına kullanımı kolay bir
ara yüzey vasıtasıyla düzenli olarak kaydedildi.
VAI tarafında temin edilen BDKK sistemi 10 kusur tipini
(boyuna çatlak enine yüzey çatlak, köşe çatlak, makro
inklüzyon, yıldız çatlak, gaz boşluğu, içyapı inklüzyonları,
yüzey altı inklüzyonları, dikey iç çatlak ve segregasyon)
tahmin edecek şekilde düzenlenmişti. Projenin başında
tahmin edilecek kusurların sayısı yüzey kusurlarıyla
sınırlandı.
Uzun süren istatik çalışmaları sonucunda yeterli tahmin doğruluğuna ulaşıldığında Erdemir koşulları için dispoze
kriterleri oluşturuldu. Tüm çelik kaliteleri için istenen kalite
değerleri çok titiz bir şekilde incelenerek belirlendi. Tahmin
edilen ve gerek duyulan kalite değerlerinin bir birleriyle
kıyaslanması slabın kalitesinden saptırılmasına veya skarf
işlemine gönderilmesine karar verilmesini sağlar. Kalite
uygulama kuraları sistemin bütünlüğünün test edilmesi ve
ileriki optimizasyon çalışmalarını sağlamak için aşağıdaki
şekilde düzenlenmiştir.
Eğer boyuna çatlak ve köşe çatlağı gibi döküm halindeki slab yüzeyinden görünen kusurların gerçekleşen değerleri
gerekli kalite değerlerini aşarsa kalite uygulama kararı
diyagonal test skarfıdır. Eğer makro inklüzyon, enine yüzey
çatlağı, yıldız çatlağı ve gaz boşluğu kusurları gibi ancak
skarf sonrası görülen kusurların gerçekleşen kalite kodları
gerek duyulan kalite değerlerini aşarsa kalite uygulama
kararı yüzde yüz makine skarfı olacaktır. Şayet her iki
durum da geçerliyse yüzde yüz makine skarfı dominant
kalite uygulama kararı olacaktır. Kalite uygulama kararı
slab kesildikten saniyeler sonrasında otomatik olarak
tahmin fonksiyonları tarafından hesaplanmaktadır. Bu
kalite uygulama kararları kesme operatörlerinin kullandığı seviye 2 ekranında otomatik olarak görüntülenmekte ve
kesme operatörlerinin vinç operatörlerini bilgilendirmesiyle
501
skarf için seçilen slabların ayrı vagonlarla slab sahasına
skarf edilecekleri yerlere ulaştırılması sağlanmaktadır.
Yapılan bu düzenlemelere ilaveten skarf için seçilen
slabların slab nakliyatı esnasında diğer normal slablara
karışmasının engellenmesi için slab markalarına skarf
kararını veya tipini gösteren bir harf otomatik olarak
eklenmektedir. Bu yeni yaklaşımla slab sahasında gereksiz
slab taşınması önemli ölçüde azaltılmıştır. Ayrıca BDKK
sisteminin tahmin sonuçları ve skarf kararları bir ağ
bağlantısı yardımıyla ilgili birimlere gönderilmektedir. 3 ve
4 nolu sürekli döküm tesislerinde üretilen slabların yaklaşık %92'si BDKK sistemiyle kontrol edilmektedir. Kalan kısım
Vakum işlemli çok düşük karbonlu çelikler, yüksek
karbonlu çelikler ve bazı mikro alaşımlı özel itina
gerektiren çeliklerden oluşmaktadır.
5. SONUÇLAR
Kalite tahmin fonksiyonları üretim proses bilgilerinin ve
yeni gelişmeler doğrultusunda sürekli olarak iyileştirilmeye
ihtiyaç duyarlar. Halen 6 tip kusur toplam 40 proses
parametresi ile tahmin edilmektedir. Sistem şu anda yaklaşık 150 proses parametresini istatiksel incelemeler için
izlemektedir.
Şekil 9 BDKK sistemi uygulaması öncesi ve sonrası slab
kontrol hacminin dağılımı göstermektedir. 1999 yılındaki
slab kontrol hacmi 1996 yılı ile kıyaslanmıştır. BDKK
sistemi üretilen slabların %70'inin slab kontrolüne ve skarf
işlemine gerek duymadığını göstermektedir.
Şekil 9. BDKK Sistemi Öncesi ve Sonrası Slab İşlem Durumu
BDKK sistemi öncesi bütün slablar seçmeli olarak yüzey
kusurları açısından kontrol edilmekte ve eğer gerekirse tamir skarfı yapılmaktaydı. Ancak sistemin adaptasyonuyla
beraber seçmeli olarak kontrol skarfı işlemine gerek duyan
slab miktarı yaklaşık %84 oranında azaltılmıştır. Makine
skarfı oranı, yeni sistemle beraber skarf yaklaşımının
değişmesiyle 3 kat artmıştır. Daha önceki uygulamada bazı
proses sapmalarına veya kesintilerine maruz kalan slablar
kalitesinden saptırılırken yeni uygulamayla bu slablar daha
kesin bir izlemeyle otomatik olarak makine skarfı
uygulamasına verilmekte ve skarf sonrası yüzey kalite
durumuna göre kalitesine uygulanmaktadır. Dolayısıyla
makine skarfı oranı artarken kalitesinden sapmalar çok
büyük oranda azaltılmıştır. Ayrıca vakum da işlem gören IF
çeliklerinin üretim miktarı ve müşteri talepleri de makine
skarfı oranını önemli ölçüde etkilemektedir. Şekil 10. skarf
edilen ve kontrol edilen slab oranın yıllara göre değişimini
göstermektedir. BDKK sisteminin çalışmaya başlamasıyla
beraber skarf oranı sürekli olarak azalmıştır.
45
3532 30
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
1996 1997 1998 1999
Yıllar
Skarf
Ora
nı, %
Şekil 10. Skarf Oranının Yıllara Göre Değişimi
BDKK sisteminin kullanılmasından önce skarf oranı %45
seviyesindeyken şu anda %30 civarındadır. Bu değer 3 ve 4
nolu tesislerin ürün dağılımı incelendiğinde bu rakam
oldukça makul bir değerdir (Şekil 12).
Düşük
Karbonlu
%36.6
IF
%2.6
Yüksek
Karbonlu
%2.0
Mikro
Alaşımlı
Peritektik
%3.3
Alaşımsız
Peritektik
%50.3
Orta
Karbonlu
%5.2
Şekil 11. 3 ve 4 nolu Sürekli Döküm Tesislerinin Ürün Dağılımı
Kusur tahmin modeli skarf nedenleriyle ilgili detaylı bilgi
vermektedir. Şekil 12'ten görüldüğü üzere skarfa neden
olan ana etken %74 ile makro inklüzyondur. Enine yüzey
çatlağı riskinin oranı %9 ve her iki kusurunda oluşma
ihtimali nedeniyle skarfa verilen slab oranı ise %17'dir.
502
9
17
74
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Makro İnklüzyon Enine Yüzey
Çatlak
Makro İnk.+
Enine Yüz. Çat.
Skarf Kusur Nedenleri
Fre
ka
ns
, %
Şekil 12. Skarfa Neden Olan Ana Kusurlar
Kusurların nedenlerinin dağılımı ise Şekil 13'de
görülmektedir. Sürekli iyileştirmenin yapılabilmesi için bu
kusur nedenlerinin oluşum sıklığının incelenmesi
gereklidir. Dominant proses parametreleri, skarf oranını
azaltmak için incelendiğinde bu parametrelerin genel
olarak: döküm hızı, süper ısı, tandişteki çelik seviyesi, kalıp
seviye oynamaları, kalıp çelik seviyesi, potanın oksijen
kullanılarak açılması, pota ara tüpsüz döküm yapılması,
slabların döküm içindeki konumları, kanama alarmları ve
kalıptan curuf alma pratiklerinden oluştuğu görülmektedir.
34
26
40
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Slabın Döküm
İçindeki
Konumu
Kesintiler Metalurjik
Parametreler
Skarf Proses Nedenleri
Fre
kan
s, %
Şekil 13. Skarfa Neden Olan Proses Nedenleri
BDKK sisteminin tahmin doğruluğu Şekil 15'de
gösterilmiştir. Bu sistem sayesinde kabul edilemeyecek
kusurlara sahip slablar nadiren haddelenmektedir.
Haddeleme işleminden sonra çok düşük yüzdeye sahip
kalitesinden saptırma değerlerine ulaşabilmek için kaliteden
hiçbir taviz verilmeden hazırlanmış metalurjik tahmin fonksiyonlarının kullanılması gereklidir. Bu durumun
sonucu olarak skarf edilmek üzere sınıflandırılan her slab
her zaman kusurlu çıkmayabilir[4].
Şekil 14. BDKK Sisteminin Tahmin Doğruluğu
Bu çalışmada VAI firmasının sürekli döküm slablarının
bilgisayar destekli kalite kontrolü için tasarlamış olduğu
VAI-Q sistemi başarıyla Erdemir 3 ve 4 nolu sürekli döküm
tesislerine entegrasyonu gerçekleştirildi ve Erdemir üretim
şartları için optimize edildi. Metalurjik sonuçlar bu yeni
sistemle kusursuz slab oranının oldukca yüksek olduğunu
göstermektedir. Skarf oranı ise yine bu sistemle sürekli
olarak azaltılmıştır.
Bilgisayar destekli kalite kontrol sistemlerinin başarısı
metalurjik tahmin fonksiyonlarının tahmin doğruluğuna
bağlıdır. Bu nedenle kalite ve proses alanındaki yeni
gelişmelere bağlı olarak tahmin fonksiyonlarının sürekli
olarak iyileştirilmesi ve gerekli düzenlemelerin periyodik
olarak yapılması gereklidir.
6. KAYNAKLAR
[1] T. Fastner., 1998. Aspects of modern quality control for
continuous casting, 3rd European Conference on Continuous Casting, Madrid, Spain,
[2] O.M. Pühringer, ve F. Wallner, 1987. Computer aided
quality control system of Voest Alpine, VAI internal report,
Linz, Austria.
[3] Detail Technical Specification of CAQC Upgrade for
Erdemir CC 3 and CC 4, 1996. Linz, Austria, Ver. 1.2.
[4] T. Fastner, H. P. Narzt, J. Vlcek, W. Marschal, H.
Preißl, N. Hübner: Automatic Quality Control in
Continuous Casting of Slabs for Hot-Rolling Use, MPT
International, 1995.