철강 생산 계획 및 일정 계획
[참고 논문: 일관제철소 생산계획 및 일정계획 모형에 관한 조사 연구]
생산운영관리 관점에서 일관제철소 공정의 특징
- 일관제철소의 생산방식은 주문에 의한 생산방식이며, 주문은 다양한 강종(Steel grade)과 규격의 제품에 대해 이루어진다.
- 철강제품의 품질은 흔히 강종으로 분류하며, 품질을 결정짓는 가장 중요한 제강공정에서의 작업물은 액체상태로서 로트크기는 보통 300톤 단위이다. 따라서 동일한 로트는 동일하거나 유사한 강종의 주문으로 구성해야 하며, 주문을 생산공정에 투입하기 위해서는 동일한 강종 혹은 유사한 강종을 갖는 300톤 단위로 그룹핑을 해야 한다. 만약 그룹핑 경과 최소 단위인 300톤에 미달할 경우에도 최소단위인 300톤 규모로 작업이 이루어져야 하므로 주문이 없음에도 생산을 해야만 하는 재고가 발생될 수 밖에 없게 되며, 이를 최소화할 필요도 제기된다.
- 철강업은 프로세스 공정으로서 일단 원료가 투입되고 난 이후에는 공정들이 서로 연결되어 있어, 작업 대상물이 중간에 막힘이 없이 유연하게 흐를 수 있도록 하는 것이 중요하다.
제강-연주-열연 일정계획 편성
일관제철소의 제강 및 열연공정은 제품생산에 가장 핵심적인 공정이라 할 수 있다. 일관제출소의 생산은 일반적으로 주문생산방식인데, 고객으로부터의 주문은 제품인 코일이나 후판 등에 대한 강종, 폭, 두께, 납기, 주문량 등의 사양이 명시된다.
제철소에서의 로트크기는 보통 전로와 연주의 턴디쉬(Tundis)에서는 300톤의 용강, 연주기의 몰드를 통해 생산되는 슬라브는 보통 25톤의 육각형 고체 소재, 그리고 열연강판은 슬라브를 여러 개의 롤 사이를 통과시켜 슬라브와 동일한 중량을 가지게 되며, 이를 고객이 원하는 중량을 갖는 제품으로 절단하여 납품하게 된다.
이와 같이 공정들은 처리하는 로트 크기가 다르기 때문에 발생되는 문제가 있다. 예를 들어, 전로에서의 생산단위는 300톤으로서 유사한 강종, 폭, 두께 등의 주문으로 채워야 하는데 이를 다 채우지 못하더라도 생산을 해야 하며, 따라서 고객의 주문이 없는 슬라브를 생산할 수 밖에 없게 된다.
슬라브 설계란 고객의 다양한 주문조건에 따라 이미 설계된 열연강판이나 후판을 조합하여 가장 적합한 슬라브 규격 및 중량을 계산하여 정하는 것이며, 전로에서의 Charge 편성이란 설계된 슬라브를 전로에서 생산이 가능하도록 약 300톤의 Charge 단위로 그룹핑하는 것을 의미한다. 이 때 동일한 Charge는 동일하거나 유사한 납기, 성분, 폭, 중량 등을 갖도록 구성해야 한다.
다음으로 Cast 편성이란 연주기에서 연속으로 연주(연연주(Continuous continuous casting)가 가능하도록 5~7개의 Charges로 묶는 작업을 말하며, 연연주가 가능하도록 하기 위해 동일한 Cast 내에서 연결된 Charge는 동일하거나 유사항 성분과 폭으로 구성되어야 한다. 일반적으로 연주기에는 두 개의 몰드를 동시에 사용하여 연주가 이루어지며, 동일한 몰드 내에서의 연주는 폭을 변경해가며 연주가 가능하도록 하고 있다.
마지막으로 열연에서의 롤단위 편성은 압연규칙에 따라 슬라브를 롤러에 그룹핑하고 그들간의 압연순서를 결정하는 것으로서, 연속하는 슬라브는 강종이 동일 혹은 유사해야 하며, 폭, 두께, 경도, 온도 등은 일정범위 이내에서 변화가 가능하다. 이때 롤 단위(Roll batch)란 작업롤을 교환하기 전까지 압연할 수 있는 슬라브이다.
한편, 슬라브가 열연 압연기에 연결되는 온도에 따라 CCR, HCR, HDR 등으로 구분하고 있는데, CCR(Cold charge roll)이란 400도 이하의 슬라브를 압연하는 경우로서 압연순서에 따라 가열로에서 가열한 후 압연해야 하며, 따라서 에너지 소모가 많게 된다. HCR(Hot charge roll)이란 보열장소에 보관된 섭씨 약 400~800도의 슬라브를 압연순서에 따라 가열로에서 가열 후 압연하는 것으로 CCR에 비해 에너지 소모량이 적다. 마지막으로 HDR(Hot direct roll)이란 보통 1,100도 이상의 슬라브를 압연하는 것으로서 가열로에서 가열하지 않고 압연이 가능하므로 에너지 소모가 거의 없게 된다.
가장 경제적인 생산방식이란 전로에서 용강이 Charge단위로 배출되면 이를 곧바로 연주기의 Turndish에 연속적으로 부어 일정 개수의 연연주를 통해 슬라브를 생산하고, 생산된 슬라브는 압연공정의 가열로를 거치지 않은 채 직전 압연기로 연결되어 압연함으로써(HDR) 열연 제품을 생산하는 것이다. 따라서 이를 달성하기 위해서는 전로, 연주, 압연 공정의 일정계획을 통합하여 동기화되도록 수립해야 한다.
