Alternative Energy at a Steel Mill

More than ever alternative energy solutions are being discussed including potential legislative action. With the use of fossil fuels being the most abundant and most controversial sources of energy, new solutions must be found. This paper looks at the economic and technical feasibility of different types of alternative energy and cogeneration applications within a steel mill. This paper examines alternative energy systems. The systems examined include Solar systems, thermal electric materials, and an Organic Rankine Cycle cogeneration project. None of the projects has limiting technical feasibility issues however each of the projects face economically limiting factors. Taking into account tangible and non-tangible factors the solar system and Organic Rankine Cycle cogeneration project are recommended for further study and potential installation.

A Cost Model for the Effect of Setup Time Reduction in Stainless Steel Strip Production

Setup time reduction facilitate the flexibility needed for just-in-time production. An integrated steel mill with meltshop, continuous caster and hot rolling mill is often operated as decoupled processes. Setup time reduction provides the flexibility needed to reduce buffering, shorten lead times and create an integrated process flow. The interdependency of setup times, process flexibility and integration were analysed through system dynamics simulation. The results showed significant reductions of energy consumption and tied capital. It was concluded that setup time reduction in the hot strip mill can aid process integration and hence improve production economy while reducing environmental impact.

Ehkäisevän kunnossapidon suunnittelun työkalujen kehittäminen terästehtaassa

Imatra Steel Oy Ab:n Imatran terästehtaan tuotantonopeudet ja -määrät ovat nousseet selvästi alkuperäistä tasoa korkeammiksi toteutettujen investointien ja käytettävyyden parantamisen myötä. Lisäksi yrityson asettanut yhä tiukemmat käytettävyystavoitteet. Ehkäisevän kunnossapitojärjestelmän käyttöaste ei ole riittävä, jotta asetettuihin tavoitteisiin päästäisiin. Kunnossapidon rooli on myös muuttunut tärkeäksi kilpailutekijäksi jolla voidaan suoraan vaikuttaa yrityksen kilpailukykyyn. Työn avulla pyritään helpottamaan tulevaa systemaattista yrityksen koko laitekannan ehkäisevien kunnossapitotoimenpiteiden läpikäyntiä. Tässä työssä pyritään etsimään sopivia työkaluja ehkäisevän kunnossapidon suunnittelulle ja kehittämään ehkäisevää kunnossapitoa. Työssä on tavoitteisiin pääsemiseksi tutkittu erilaisia kunnossapitostrategioita, kunnossapitostrategioiden valintamenetelmiä, tunnuslukuja, vikaantumista ja kriittisyysanalyysejä. Yrityksen ehkäisevän kunnossapidon nykytilaa ja ongelmakohtia selvitettiin haastattelututkimuksen avulla. Työssä on kehitetty erilaisten kunnossapitostrategioiden valintamenetelmien pohjalta oma laitekannan kriittisyyden huomioiva menetelmä ehkäisevän kunnossapidon kohteiden päivittämiselle. Menetelmän helppokäyttöisyyttä on lisätty kehittämällä menetelmälle suunnittelukortti. Lisäksi työssä on esitelty muita ehkäisevään kunnossapitoon liittyviä kehityskohteita.

Lähtölogistiikanstrateginen tarkastelu Imatran terästehtaalla

Tämän diplomityön aiheena on lähtölogistiikan strateginen tarkastelu tutkimuksen kohdeyrityksenä olevassa terästehtaassa. Tavoitteena oli lähtölogistiikan tulevaisuusskenaarioiden laatiminen. Diplomityössä tarkastellaan mm. logistiikan epävarmuustekijöitä ja haasteita, erilaisten kuljetusmuotojen käyttöä sekä kohdeyrityksen materiaalivirtojen suuntautumista tulevaisuudessa. Työssä luodaan katsaus logistisen asiakaspalvelun elementteihin ja tutkitaan, mitä elementtejä asiakkaat pitävät tärkeinä. Lisäksi tarkastellaan, miten asiakkaiden vaatimukset kehittyvät tulevaisuudessa. Tutkimus toteutettiin laadullisena tapaustutkimuksena. Empiirinen aineisto kerättiin haastattelujen, sähköpostikyselyn sekä havainnoinnin avulla. Diplomityössä laadittujen skenaarioiden aiheiksi valikoituivat kuljettaminen, Venäjä sekä tuotteet, volyymi ja markkina-alueet. Positiivisen skenaarion mukaan kasvavat materiaalivirrat suuntautuvat Suomen lisäksi Ruotsiin, Keski-Eurooppaan sekä Itä-Eurooppaan, joka on noussut uudeksi markkina-alueeksi. Negatiivisessa skenaariossa kilpailu on kiristynyt ja Ovako Imatran asiakkaat ovat muuttaneet joukolla Aasiaan, jonne teräksen vieminen Suomesta ei olekannattavaa. Tutkimus osoitti, että trendi tilauserien pienentymisestä ja toimitussyklin tihentymisestä pätee myös Ovako Imatran asiakkaiden kohdalla. Erityisen tärkeiksi logistisen asiakaspalvelun elementeiksi nousivat toimitusvarmuus sekä joustavuus toimituksissa. Tutkimuksessa havaittiin, että asiakkaat haluaisivat saada informaatiota tuotteen toimitustilasta online-järjestelmän kautta.

Ostotoimintojen verkkolaskutuksen kehittäminen terästehtaalla

Diplomityön tavoitteena on järkeistää terästehtaan laskujen käsittelyä sekä parantaa ostotoiminnan kustannustietämystä. Työssä keskitytään kolmeen case-tapaukseen: ostolaskuja eniten lähettävään yritykseen ja kahteen romutoimittajaan, joiden laskukäsittely vie ajallisesti pitkään. Ostotoimintoja tarkastellaan prosessina tilauksesta ostolaskukäsittelyyn. Työssä on haastateltu kunnossapidon työnjohtoa ja laskunkäsittelijöitä, joiden perusteella on kartoitettu nykytila ja listattu parannusehdotukset. Työn lopputuloksena ehdotetaan toimintatapojen muutosta. Tavoitteena on saada laskut paremmin kirjattua järjestelmään ja kohdennettua oikeille tilauksille, jolloin kustannusinformaatio parantuu. Sähköisellä laskutusohjelmiston käyttöönotolla voitaisiin järkeistää sisäistä laskunkiertoa ja arkistointia.

Valssien käytettävyys ja kunnossapito terästehtaassa

Valssi on valssauslaitteiston keskeinen komponentti. Valssauksessa aihiota muokataan kuljettamalla sitä kahden valssin muodostaman raon välistä. Valssit altistuvat valssausprosessissa korkealle lämpötilalle ja pintapaineelle. Valsseille asetettavat vaatimukset tiukkenevat tuottavuuden vaatimusten kiristyessä. Valssit, yhtenä valssauslaitteiston komponenteista, muodostavat suuren osan valssauksen kustannuksista, joten valssien käyttöiän pidentämisen avulla voidaan parantaa valssauksen tuottavuutta ja kustannustehokkuutta. Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin valssien käytettävyyttä ja kunnossapitoa, sillä näitä asioita kehittämällä on mahdollista saavuttaa valsseille pidempi kestoikä. Tutkimus toteutettiin kirjallisuusselvityksenä, jota täydennettiin valssausta tekevien yritysten haastatteluilla. Tavoitteena oli kerätä saatavissa oleva kirjallinen ja hiljainen tieto yksiin kansiin ja tutkia mahdollisia syy-seuraussuhteita valssien käytettävyyteen vaikuttavien ilmiöiden sekä valssien kulumisen ja vaurioitumisen välillä. Tutkimuksessa havaittiin, että vauriotyypit ovat riippuvaisia valssausprosessista, jolla tarkoitetaan, että kuuma- ja kylmävalssauksessa esiintyy erilaisia vauriotyyppejä. Kuuma- ja kylmävalssauksessa myös valssien kulumiseen vaikuttavat erilaiset ilmiöt. Valssien kulumista ja vaurioita on mahdollista ehkäistä erilaisilla pintakäsittely- ja pinnoitusmenetelmillä. Valssien kunnossapidon toteutusta tutkittaessa havaittiin, että kuluneiden valssien vaihto kunnostettuihin pyritään suorittamaan mahdollisimman nopeasti ja tätä varten on saatavilla kyseiseen tarkoitukseen kehitettyjä laitteistoja. Kuluneet valssit sorvataan ja hiotaan, jotta niiden pinnasta saadaan tasainen ja saavutetaan haluttu halkaisija. Tämän jälkeen pinnoitusmenetelmiä on mahdollista suorittaa uudelleen. Kunnossapitotoimenpiteet tehdään joko yrityksen omalla korjaamolla tai alihankintana toisen yrityksen tiloissa.

Circuit board accident - organizational dimension hidden by prescribed safety

This study analyzes an accident in which two maintenance workers suffered severe burns while replacing a circuit breaker panel in a steel mill, following model of analysis and prevention of accidents (MAPA) developed with the objective of enlarging the perimeter of interventions and contributing to deconstruction of blame attribution practices. The study was based on materials produced by a health service team in an in-depth analysis of the accident. The analysis shows that decisions related to system modernization were taken without considering their implications in maintenance scheduling and creating conflicts of priorities and of interests between production and safety; and also reveals that the lack of a systemic perspective in safety management was its principal failure. To explain the accident as merely non-fulfillment of idealized formal safety rules feeds practices of blame attribution supported by alibi norms and inhibits possible prevention. In contrast, accident analyses undertaken in worker health surveillance services show potential to reveal origins of these events incubated in the history of the system ignored in practices guided by the traditional paradigm.

Influência dos elementos de liga no encruamento proveniente do processo de aplainamento nos aços hadfield

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Impacto da atividade minero-metalúrgica na qualidade de vida em Barcarena entre 1991 e 2000: uma análise intramunicipal a partir dos indicadores sócio-econômicos

Este estudo teve como objetivo primordial analisar o impacto da atividade minero-metalurgica na qualidade de vida intramunicipal em Barcarena, a partir dos indicadores e índices sócioeconômicos nas dimensões renda, educação, habitação e saneamento, tendo como base de dados o Censo Demográfico Brasileiro de 1991 e 2000 do IBGE. Para tal, formulou-se a hipótese de que o acelerado crescimento econômico de Barcarena impulsionado, sobretudo pela minero-metalurgia não tem corroborado significativamente para a melhoria na qualidade de vida do município. Adotou-se como metodologia às análises comparativas temporal, intra e intermunicipal, tendo como embasamento para a discussão dos resultados obtidos uma revisão descritiva de diversos autores acerca do tema. Conclui-se que, embora a minero-metalúrgia não seja uma atividade promotora de um desenvolvimento econômico e humano originalmente endógeno, a população de Barcarena experimentou entre os anos de 1991 e 2000 uma leve melhora na qualidade de vida nos aspectos verificados. Conclui-se ainda que, as condições de vida dos moradores desse município poderiam ter sido melhores se a influência positiva dessa atividade não tivesse sido neutralizada pelo acelerado crescimento populacional

Redução dos riscos de operação na montagem de mancais em cilindros de laminação em uma usina siderúrgica

The increasing concerns about the health and safety is significantly changing the costeffective management of labor, also becoming an important tool in the pursuit of quality. In this context the present work makes a studyin a steel mill, to determine an action plan with the goal of reducing the risk of injury during handling and setting up bearings in a workshop of rolling mill rolls. The study is structured through the Method of Analysis and Troubleshooting, and quality tools. The definition of the action plan has brought lowcost measures that seek to solve the problem, eliminating the possibility of fatality or inability to employees

Estudo sobre fornos de tratamento térmico e propostas de cogeração de energia em usina siderurgica não integrada

Steel industry is a sector heavily dependent on energy, both electrical and thermal. Since the receipt of raw materials to the shipment of finished products to customers, through mergers, casting, rolling, heat treatment, inspection, among others, high amounts of energy are demanded, generating very significant costs to the productive chain in its entirety . Therefore, any alternative that favors the reduction in energy consumption or barateie the cost of this is very welcome. Within this context, this paper aims to make a technical and economic analysis of installing a cogeneration plant in the field rolling in a non-integrated steel mill. Two configurations are proposed plants, with one being the use of heat from waste gases from furnaces existing in the area mentioned and another with the use of heat from waste gases from an internal combustion engine. Both proposals are evaluated technically and later is done the economic analysis, calculating the financial return (pay back) in relation to the investment required, operation and maintenance of the plant

Desenvolvimento de metodologia para implementação de eficiência energética em sistemas auxiliares de uma planta industrial siderúrgica semi-integrada

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Circuit board accident - organizational dimension hidden by prescribed safety

This study analyzes an accident in which two maintenance workers suffered severe burns while replacing a circuit breaker panel in a steel mill, following model of analysis and prevention of accidents (MAPA) developed with the objective of enlarging the perimeter of interventions and contributing to deconstruction of blame attribution practices. The study was based on materials produced by a health service team in an in-depth analysis of the accident. The analysis shows that decisions related to system modernization were taken without considering their implications in maintenance scheduling and creating conflicts of priorities and of interests between production and safety; and also reveals that the lack of a systemic perspective in safety management was its principal failure. To explain the accident as merely non-fulfillment of idealized formal safety rules feeds practices of blame attribution supported by alibi norms and inhibits possible prevention. In contrast, accident analyses undertaken in worker health surveillance services show potential to reveal origins of these events incubated in the history of the system ignored in practices guided by the traditional paradigm.

Historisches Grabenreißen im Wassereinzugsgebiet der Aar zwischen Wiesbaden und Limburg

Im Wassereinzugsgebiet der Aar zwischen Taunuskamm und Limburger Becken wurden 242 Erosionsschluchten, so genannte Runsen kartiert. Die vorgefundenen geomorphologischen Formen sind zum Teil mehr als 15 Meter tief, kerben- oder kastenförmig. Einige führen ein zeitweise oder ständig fließendes Gerinne. Die Untersuchung acht verschiedener Einzelbeispiele mit geomorphologischen, bodenkundlichen und kulturhistorischen Methoden ergab, dass die Erosionsschluchten in geschichtlicher Zeit entstanden sind. Damit wurden die Ergebnisse von BORK 1988, 1985, BORK et al. 1998, BAUER 1995, 1993, SEMMEL 1963, HEMPEL 1954, 1954 und HARD 1970 weitgehend bestätigt. Die Runsen an der Aar und ihrer Nebenbäche sind das Ergebnis exzessiver Erosionsprozesse, die in Folge einer erheblichen Übernutzung der Landschaft durch Köhlerei, Eisenerzverhüttung und Landwirtschaft hauptsächlich im 17. und 18. Jahrhundert ausgelöst wurden. Dabei kommt der seit 1656 betriebenen Michelbacher Hütte als landesherrliches Eisenwerk eine besondere Rolle zu. Ein weiterer Einfluss geht auf die spezifische Geofaktorenkonstellation im Untertaunus zurück. Die dort verbreiteten stark tonig verwitterten Schiefer und erodierten Parabraunerden fördern den Oberflächenabfluss, der während zeitweise auftretender Starkregenereignisse an den Hängen zum Einreißen von Erosionsschluchten führen kann . Zur Untersuchung des Phänomens wurden sowohl geomorphologische und bodenkundliche als auch historisch-kulturlandschaftgenetische Methoden herangezogen. Neben der bodenkundlichen Beprobung zahlreicher Aufschlüsse wurden auch Analysen mittels der Radiokarbonmethode, Schwermineralanalysen, Kohlholzspektren historischer Meilerplätze und die Auswertung von Archivunterlagen als Methoden herangezogen. Als grundlegendes Ergebnis liefert die vorliegende Arbeit einen umfassenden Abriss der Nutzungsgeschichte im Wassereinzugsgebiet der Aar von vorgeschichtlicher Zeit bis zum heutigen Tage. Zudem werden die naturräumlichen Einflussfaktoren, die die Entstehung von Erosionsschluchten erst ermöglichen, auf umfassende Weise dargestellt. Zwei Exkurse behandeln die Bedeutung der spätmittelalterlichen Landwehr bei Hennethal, die während der Geländearbeiten entdeckt wurde sowie die Entstehung und zeitliche Einordnung der Auelehme im Aartal.

Simulation and analysis of an emergency lowering system for crane applications

An emergency lowering system for use in safety critical crane applications is discussed. The system is used to safely lower the payload of a crane in case of an electric blackout. The system is based on a backup power source, which is used to operate the crane while the regular supply is not available. The system enables both horizontal and vertical movements of the crane. Two different configurations for building the system are described, one with an uninterruptible power source (UPS) or a diesel generator connected in parallel to the crane’s power supply and one with a customized energy storage connected to the intermediate DC-link in the crane. In order to be able to size the backup power source, the power required during emergency lowering needs to be understood. A simulation model is used to study and optimize the power used during emergency lowering. The simulation model and optimizations are verified in a test hoist. Simulation results are presented with non-optimized and optimized controls for two example applications: a paper roll crane and a steel mill ladle crane. The optimizations are found to significantly reduce the required power for the crane movements during emergency lowering.