Research Article
PDF Mendeley EndNote BibTex Cite

INVESTIGATION ON ENERGY COSTS AND ENERGY EFFICIENCY FACTORS OF ELECTRIC ARC FURNACE FOR STEEEL PRODUCTION

Year 2021, Volume 1, Issue 3, 163 - 180, 30.10.2021

Abstract

In this study, amendments that can be done and new systems that can be used in order to increase the production and decrease the consumption of electrical energy which is an important cost factor in the process of liquid steel production of electrical arc furnaces have been searched. In this work, increasing the power input and making it regular and active, accelerating the production in order to decrease losses, the effects of using chemical energy on electrical energy consumption and utility of energy regaining systems have been examined. While preparing the study, some systems have been directly applied and the outcomes have been examined. However, some systems could not be applied because of the high level of investment costs; so, examination could be done by taking results from the applications of these systems. At the end of the study, outcomes like formation of electrical arc in the furnaces, continuation of arc stability and giving electrical energy power to the furnace at the highest level possible; moreover, results like providing some of the total energy given to the furnace from chemical energy sources and points about effects of using energy recycling systems were obtained. In addition to these, findings were acquired proposing that there should be saving in the consumption of electrode and refractory which are other important cost factors of electrical arc.

References

  • ANONİM, 2018a. Yapısal demir çelik üretimi yapan bir işletmenin tsç enerji miktarı, 2018
  • BANDIN, E., 2001. Yeşilyurt Electrical Measurement Report Arc Furnace. SGL Carbon AG Technical Service, 45 s, Germany.
  • BLISS, N.G, 2002. ‘’Improvements in Arc Furnace Electrical Efficiency’’. ISS 60.Electric Furnace Conference, Texas/USA.
  • BOWMAN, B., 1982. ‘’Optimum Use of Electrodes in Arc Furnaces. Stahl und Eisen’’, Vol 102, 1153 – 1157, Germany.
  • BOWMAN, B., 1982. Optimum Use of Electrodes in Arc Furnaces. Stahl und Eisen Vol 102, 1153 – 1157, Germany.
  • BOWMAN, B., 1993. ‘’Development of AC Arc Furnace. Xi’an Symposium on Electric Steelmaking Installations’’, Germany.
  • ÇŞB, 2012. Elektrik Ark Ocaklı Demir Çelik Tesisleri Için MET Kılavuzu, Proje TR-2008-IB-EN-03 Görev no: 2.1.4.c.3, S:150-153
  • DOĞAN H. ve YILANKIRAN N.,2015. ‘’Türkiye’nin Enerji Verimliliği Potansiyeli ve Projeksiyonu’’, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part:C, Tasarım Ve Teknoloji GU J Sci Part:C 3(1):375-383, 2015
  • ERSÖZ. F, ERSÖZ T, ERKMEN,İ. 2016 ‘’Dünyada ve Türkiye’de Ham Çelik Üretimine Bakış’’, Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Cilt 32, Sayı 2, 2016
  • ERSÖZ.T, DÜĞENCİ.M, ÜNVER.M , EYİOL.B, 2015 ‘’Demir Çelik Sektörüne Genel Bir Bakış ve Beş Milyon Ton Üstü Demir Çelik İhracatı Yapan Ülkelerin Kümeleme Analizi ile İncelenmesi’’ DOI: 10.17100/nevbiltek.210941 URL: http://dx.doi.org/10.17100/nevbiltek.210941
  • ETKB,2010. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı “2010–2014 Stratejik Planı”, Ankara, 2010
  • ETKB,2014. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, “Mevzuat/Enerji Verimliliği Strateji Belgesi” 2014
  • GRANT, M., KAISER, K. and CANTACUZENE, S., 2005. Optimization of Steelmaking in Non-Conventional EAF Operations. AISTech, 2005, Proceedings, Vol 1, 559 s, USA.
  • Hasan Tamsöz, Çelik Üretiminde Elektrik Ark Ocaklarında Enerji Maliyetlerinin ve Enerji Verimlilik Faktörlerinin Araştırılması, Tezsiz Yüksek Lisans Bitirme Projesi, Mühendislik ve Teknoloji Yönetimi Anabilim Dalı, Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü, İskenderun Teknik Üniversitesi, Danışman: Dr.Öğr.Üyesi Emin Taner ELMAS, 2018
  • HOLM, H., 2003. ‘’ Benefits of Static VAR Compensator at DC-EAF Steel Plant.Nokian Capacitors’’, 10 s, Finland.
  • INEGAKI, K., 1988. Development of EAF Steelmaking Technology in Japan – Past,Present, Future. 6th Int. Iron and Steel Congress, ISIJ, 72 – 81, Nagoya.
  • KARA, A. ve YALÇINÖZ, T., 2005. ‘’Esnek AC iletim Sisteminde Kullanılan Cihazlar ve TCR, SVC, TSR Yapılı Paralel Kompanzatörlerin Yük Gerilimine Etkisinin Matlab Ortamında İncelenmesi. 2. Mühendislik Bilimleri Genç Araştırmacılar Kongresi’’, 10 s, İstanbul.
  • KLEIN, K. and PAUL, G., 1989. ‘’Reflections on the Possibilities an Limitations of Cost Saving in Steel Productions in EAF’’. Metallurgical Plant and Technology, Vol1, 125 s, England, 1989
  • KOÇAK, H. VE KURT, R. ‘’Çelik Rehperi’’. Stahleisen VDEh Çelik Enstitüsü 2017 62-63,2018
  • MARTIG, M., 1996. Electric Ark Furnace Phase Balance. Steel Works Session, 34 s,Spain.
  • MATİL, 2018, ‘’2017 Yılı Türkiye Ham Çelik Üretimi Değerlendirmesi’’ http://www.matil.org/tr/haberler/celik-sektoru/2017-yili-turkiye-ham-celik-uretimi-degerlendirmesi-1155.html, 2018
  • MOARES, G.C., FILHO, A.W., GRANT, M., and SHIFRIN, V., 2001. Implementation of Pyrejet Technology in EAO at Siderurgica Barra Massa. Brazil.
  • MTA, 2017. Dünyada ve Türkiye’de demir raporu, Maden Tektik Arama, Fizibilite etütleri daire başkanlığı, 2017
  • ORHON, M.K., 1986. ‘’Ark Ocakları Elektriği’’. Asilçelik Teknik Yayını, 221 s, Türkiye
  • PFEIFER, H. and KIRSCHEN, M. 2002. ‘’Thermodynamic Analysis of EAF Energy Efficiency and Comparison with a Statistical Model of Electric Energy Demand. Institute of Industrial Furnaces and Heat Engineering in Metallurgy, RWTH Aachen, 16 s, Germany.
  • RESMİ GAZETE,2014. ‘’Onuncu Kalkınma Planı’’,2014.
  • SCHMITT, R. 1997. ‘’Electric Arc Furnace Scrap Preheating’’. Electric Power Research Institute, 4 s, USA,
  • STEEL DATA, 2018. ‘’Çelik Sektöründe Enerji Yönetim Sistemleri Ve Enerji Tasarrufu’’ http://www.steel-data.com/m/9, 2018
  • STEEL DATA, 2018.’’ World Steel İn Figures 2017’’, http://www.matil.org/tr/haberler/celik-sektoru/2017-yili-turkiye-ham-celik-uretimi-degerlendirmesi-1155.html
  • TÇÜD, 2018. ‘’Demir Çelik Ve Enerji Verimliliği’’ http://celik.org.tr/cemtas-celik-makina-sanayi-ve-ticaret-a-s/, 2018
  • TIMM, K. and PFEILER, T., 1992. Optimizing the operation of an AC Arc Furnace. Elektrowarme International, Vol 50, 199 – 205, Germany.
  • TKEB, 2014. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, Sektör Raporu http://www.enerji.gov.tr/yayinlar_raporlar/Sektor_Raporu_TETAS_2013.pdf . 2014
  • TMMOB, 1997.‘’Enerjinin Etkin Kullanımı ve Enerji Tasarrufu’’ Tmmob Elektrik Mühendisleri Odası Bilgi Belge Merkezi,1997
  • TMMOB, 2012. TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası, “Enerji Verimliliği Raporu”, Ankara, 36, 63, 2012
  • TOBB, 2016. Türkiye demir ve demir dışı metaller meclisi raporu, 2016 TOBB Yayın No: 2017/300 (2017), 8-9
  • TSKB,2014. Türkiye Sınayi Kalkınma Bankası, “Enerji Verimliliği”, http://www.tskbenerjiverimliligi.com/enerjiverimliligi-ve-tskb/tskbnin-enerjiverimliligivizyonu.aspx, 2014
  • TÜİK, 1997. ‘’Enerji Teknolojileri Politikası’’ Tübitak Ttgv Bilim Teknoloji Sanayi Tartışmaları, 1997
  • TÜİK,2012. ‘’Türkiye'nin demografik yapısı ve geleceği’’, 2010-2050, Sayı: 13140,2012,http://www.tuik.gov.tr/PreHaberBultenleri.do?id=13140
  • WORLD BANK, 2013. Dünya Bankası, “Türkiye’de Enerji Tasarrufu Potansiyelini Kullanmak”, http://siteresources.worldbank.org/TURKEYEXT N/Resources/361711-1294661147811/TurkeyEEtr.pdf, 2013
  • WORLD STEEL, 2018. ‘’World Steel İn Figures 2017’’, http://www.matil.org/tr/haberler/celik-sektoru/world-steel-in-figures-2018-now-available-1213.html, Erişim tarihi: 05.61.2018
  • WORLD STEEL, 2018. ‘’World Steel İn Figures 2018’’ raporu, 2018

ÇELİK ÜRETİMİNDE ELEKTRİK ARK OCAKLARINDA ENERJİ MALİYETLERİNİN VE ENERJİ VERİMLİLİK FAKTÖRLERİNİN ARAŞTIRILMASI

Year 2021, Volume 1, Issue 3, 163 - 180, 30.10.2021

Abstract

Bu çalışmada, elektrik ark ocaklarının sıvı çelik üretimi sırasında önemli maliyet kalemi olan elektrik enerjisi tüketiminin azaltılabilmesi ve üretimin artırılabilmesi için yapılabilecek iyileştirmeler ve kullanılabilecek yeni sistemler araştırılmıştır. Araştırma kapsamında güç girdisinin artırılıp, düzenli ve etkin hale getirilmesi, üretimin hızlandırılarak kayıpların azaltılması, kimyasal enerji kullanımının elektrik enerjisi üzerindeki etkileri ve enerji geri kazanım sistemlerinin kullanılabilirlikleri incelenmiştir. Çalışma hazırlanırken bazı sistemler birebir uygulanıp ve elde edilen sonuçlar irdelenebilmiştir. Bazı sistemler ise yatırım maliyetlerinin yüksekliği nedeniyle deneysel olarak uygulanma fırsatı bulunamamış, bu sistemlerin dünya üzerindeki uygulamalarından değerler alınarak inceleme yapılabilmiştir. Çalışma sonucunda ocaklarda elektrik arkının oluşturulması, ark kararlılığının sürdürülebilmesi ve elektrik enerjisi gücünün mümkün olan en yüksek seviyede ocağa verilebilmesi, ayrıca ocağa toplamda verilmesi gereken enerjinin bir bölümünün kimyasal enerji kaynaklarından karşılanabilmesi ve enerji geri dönüşüm sistemlerinin kullanımlarının etkileri noktalarında sonuçlar elde edilmiştir. Bunların yanı sıra elektrik ark ocaklarının diğer maliyet kalemlerinden sayılan elektrot ve refrakter tüketim üzerinde de tasarruf gerçekleştirilmesi yönünde bulgular elde edilmiştir.

References

  • ANONİM, 2018a. Yapısal demir çelik üretimi yapan bir işletmenin tsç enerji miktarı, 2018
  • BANDIN, E., 2001. Yeşilyurt Electrical Measurement Report Arc Furnace. SGL Carbon AG Technical Service, 45 s, Germany.
  • BLISS, N.G, 2002. ‘’Improvements in Arc Furnace Electrical Efficiency’’. ISS 60.Electric Furnace Conference, Texas/USA.
  • BOWMAN, B., 1982. ‘’Optimum Use of Electrodes in Arc Furnaces. Stahl und Eisen’’, Vol 102, 1153 – 1157, Germany.
  • BOWMAN, B., 1982. Optimum Use of Electrodes in Arc Furnaces. Stahl und Eisen Vol 102, 1153 – 1157, Germany.
  • BOWMAN, B., 1993. ‘’Development of AC Arc Furnace. Xi’an Symposium on Electric Steelmaking Installations’’, Germany.
  • ÇŞB, 2012. Elektrik Ark Ocaklı Demir Çelik Tesisleri Için MET Kılavuzu, Proje TR-2008-IB-EN-03 Görev no: 2.1.4.c.3, S:150-153
  • DOĞAN H. ve YILANKIRAN N.,2015. ‘’Türkiye’nin Enerji Verimliliği Potansiyeli ve Projeksiyonu’’, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part:C, Tasarım Ve Teknoloji GU J Sci Part:C 3(1):375-383, 2015
  • ERSÖZ. F, ERSÖZ T, ERKMEN,İ. 2016 ‘’Dünyada ve Türkiye’de Ham Çelik Üretimine Bakış’’, Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Cilt 32, Sayı 2, 2016
  • ERSÖZ.T, DÜĞENCİ.M, ÜNVER.M , EYİOL.B, 2015 ‘’Demir Çelik Sektörüne Genel Bir Bakış ve Beş Milyon Ton Üstü Demir Çelik İhracatı Yapan Ülkelerin Kümeleme Analizi ile İncelenmesi’’ DOI: 10.17100/nevbiltek.210941 URL: http://dx.doi.org/10.17100/nevbiltek.210941
  • ETKB,2010. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı “2010–2014 Stratejik Planı”, Ankara, 2010
  • ETKB,2014. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, “Mevzuat/Enerji Verimliliği Strateji Belgesi” 2014
  • GRANT, M., KAISER, K. and CANTACUZENE, S., 2005. Optimization of Steelmaking in Non-Conventional EAF Operations. AISTech, 2005, Proceedings, Vol 1, 559 s, USA.
  • Hasan Tamsöz, Çelik Üretiminde Elektrik Ark Ocaklarında Enerji Maliyetlerinin ve Enerji Verimlilik Faktörlerinin Araştırılması, Tezsiz Yüksek Lisans Bitirme Projesi, Mühendislik ve Teknoloji Yönetimi Anabilim Dalı, Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü, İskenderun Teknik Üniversitesi, Danışman: Dr.Öğr.Üyesi Emin Taner ELMAS, 2018
  • HOLM, H., 2003. ‘’ Benefits of Static VAR Compensator at DC-EAF Steel Plant.Nokian Capacitors’’, 10 s, Finland.
  • INEGAKI, K., 1988. Development of EAF Steelmaking Technology in Japan – Past,Present, Future. 6th Int. Iron and Steel Congress, ISIJ, 72 – 81, Nagoya.
  • KARA, A. ve YALÇINÖZ, T., 2005. ‘’Esnek AC iletim Sisteminde Kullanılan Cihazlar ve TCR, SVC, TSR Yapılı Paralel Kompanzatörlerin Yük Gerilimine Etkisinin Matlab Ortamında İncelenmesi. 2. Mühendislik Bilimleri Genç Araştırmacılar Kongresi’’, 10 s, İstanbul.
  • KLEIN, K. and PAUL, G., 1989. ‘’Reflections on the Possibilities an Limitations of Cost Saving in Steel Productions in EAF’’. Metallurgical Plant and Technology, Vol1, 125 s, England, 1989
  • KOÇAK, H. VE KURT, R. ‘’Çelik Rehperi’’. Stahleisen VDEh Çelik Enstitüsü 2017 62-63,2018
  • MARTIG, M., 1996. Electric Ark Furnace Phase Balance. Steel Works Session, 34 s,Spain.
  • MATİL, 2018, ‘’2017 Yılı Türkiye Ham Çelik Üretimi Değerlendirmesi’’ http://www.matil.org/tr/haberler/celik-sektoru/2017-yili-turkiye-ham-celik-uretimi-degerlendirmesi-1155.html, 2018
  • MOARES, G.C., FILHO, A.W., GRANT, M., and SHIFRIN, V., 2001. Implementation of Pyrejet Technology in EAO at Siderurgica Barra Massa. Brazil.
  • MTA, 2017. Dünyada ve Türkiye’de demir raporu, Maden Tektik Arama, Fizibilite etütleri daire başkanlığı, 2017
  • ORHON, M.K., 1986. ‘’Ark Ocakları Elektriği’’. Asilçelik Teknik Yayını, 221 s, Türkiye
  • PFEIFER, H. and KIRSCHEN, M. 2002. ‘’Thermodynamic Analysis of EAF Energy Efficiency and Comparison with a Statistical Model of Electric Energy Demand. Institute of Industrial Furnaces and Heat Engineering in Metallurgy, RWTH Aachen, 16 s, Germany.
  • RESMİ GAZETE,2014. ‘’Onuncu Kalkınma Planı’’,2014.
  • SCHMITT, R. 1997. ‘’Electric Arc Furnace Scrap Preheating’’. Electric Power Research Institute, 4 s, USA,
  • STEEL DATA, 2018. ‘’Çelik Sektöründe Enerji Yönetim Sistemleri Ve Enerji Tasarrufu’’ http://www.steel-data.com/m/9, 2018
  • STEEL DATA, 2018.’’ World Steel İn Figures 2017’’, http://www.matil.org/tr/haberler/celik-sektoru/2017-yili-turkiye-ham-celik-uretimi-degerlendirmesi-1155.html
  • TÇÜD, 2018. ‘’Demir Çelik Ve Enerji Verimliliği’’ http://celik.org.tr/cemtas-celik-makina-sanayi-ve-ticaret-a-s/, 2018
  • TIMM, K. and PFEILER, T., 1992. Optimizing the operation of an AC Arc Furnace. Elektrowarme International, Vol 50, 199 – 205, Germany.
  • TKEB, 2014. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, Sektör Raporu http://www.enerji.gov.tr/yayinlar_raporlar/Sektor_Raporu_TETAS_2013.pdf . 2014
  • TMMOB, 1997.‘’Enerjinin Etkin Kullanımı ve Enerji Tasarrufu’’ Tmmob Elektrik Mühendisleri Odası Bilgi Belge Merkezi,1997
  • TMMOB, 2012. TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası, “Enerji Verimliliği Raporu”, Ankara, 36, 63, 2012
  • TOBB, 2016. Türkiye demir ve demir dışı metaller meclisi raporu, 2016 TOBB Yayın No: 2017/300 (2017), 8-9
  • TSKB,2014. Türkiye Sınayi Kalkınma Bankası, “Enerji Verimliliği”, http://www.tskbenerjiverimliligi.com/enerjiverimliligi-ve-tskb/tskbnin-enerjiverimliligivizyonu.aspx, 2014
  • TÜİK, 1997. ‘’Enerji Teknolojileri Politikası’’ Tübitak Ttgv Bilim Teknoloji Sanayi Tartışmaları, 1997
  • TÜİK,2012. ‘’Türkiye'nin demografik yapısı ve geleceği’’, 2010-2050, Sayı: 13140,2012,http://www.tuik.gov.tr/PreHaberBultenleri.do?id=13140
  • WORLD BANK, 2013. Dünya Bankası, “Türkiye’de Enerji Tasarrufu Potansiyelini Kullanmak”, http://siteresources.worldbank.org/TURKEYEXT N/Resources/361711-1294661147811/TurkeyEEtr.pdf, 2013
  • WORLD STEEL, 2018. ‘’World Steel İn Figures 2017’’, http://www.matil.org/tr/haberler/celik-sektoru/world-steel-in-figures-2018-now-available-1213.html, Erişim tarihi: 05.61.2018
  • WORLD STEEL, 2018. ‘’World Steel İn Figures 2018’’ raporu, 2018

Details

Primary Language Turkish
Subjects Engineering, Mechanical
Journal Section Research Articles
Authors

Hasan TAMSÖZ This is me (Primary Author)
IĞDIR ÜNİVERSİTESİ
0000-0002-7290-2308
Türkiye


Emin Taner ELMAS This is me
IĞDIR ÜNİVERSİTESİ
0000-0002-7290-2308
Türkiye

Publication Date October 30, 2021
Application Date September 20, 2021
Acceptance Date October 9, 2021
Published in Issue Year 2021, Volume 1, Issue 3

Cite

APA Tamsöz, H. & Elmas, E. T. (2021). ÇELİK ÜRETİMİNDE ELEKTRİK ARK OCAKLARINDA ENERJİ MALİYETLERİNİN VE ENERJİ VERİMLİLİK FAKTÖRLERİNİN ARAŞTIRILMASI . Tasarım Mimarlık ve Mühendislik Dergisi , 1 (3) , 163-180 . Retrieved from https://dergipark.org.tr/en/pub/dae/issue/65809/1024360