Kansen op de rand van de vulkaan

Koken voor gevorderden bij Tata Steel

Een vrachtwagen kun je makkelijk kwijt in elk van de drie vaten vol vloeibaar ijzer waaruit het Indiase concern Tata in IJmuiden staal bereidt, in de eerste plaats door de koolstof eruit weg te branden.

Vanaf de entree van de staalfabriek zijn de drie gigantische vaten zichtbaar aan het einde van de fabriekshal, ruim honderd meter verderop. De megapotten – convertors van ijzer naar staal – verspreiden langs de rand een roodoranje gloed. De bezoeker waant zich onderaards in deze schemerduistere ruimte vol gloeiende metaalstromen, dreunende kraanhaken en reusachtige vuurvaste pannen.

Een knap staaltje koken

Dit staal wordt verwerkt in de meest uiteenlopende producten: van colablikjes tot constructiebalken en van autocarrosserieën tot batterijen. Elk van deze producten vereist staal van een andere kwaliteit. De drie pannen met elk ruim 300 ton vloeibaar ijzer moeten staal bereiden van precies de juiste samenstelling.

Naast koolstof moeten uit het ijzer in de convertor ook ander onzuiverheden (grotendeels) worden opgebrand zoals mangaan, fosfor, en aluminium. De overtollige elementen worden afgevoerd als gas of slaan neer in een dikke laag kalk die drijft op het vloeibare metaalmengsel.

Het is koken bij 1400 tot 1650 graden Celsius. Koken in de buitencategorie.

Six Sigma helpt de kwaliteit te waarborgen

De hulp van UPD werd ingeroepen omdat Tata Steel er te vaak niet in slaagde om precies de gewenste hoeveelheid fosfor weg te branden uit het staalbad. Een te hoge spreiding in de fosforwaarden was het probleem en statische analyse bracht een oplossing.

Het overtollige fosfor was een grote kostenpost want een staalmengsel met te veel fosfor voldoet niet aan de eisen van de klant en is op zijn hoogst nog te gebruiken voor minder hoogwaardige toepassingen. “Staal voor de buitenkant van auto’s is een voorbeeld van een hoogwaardige toepassing”, zegt Chris Kolloffel van de Staalfabriek. “Je zou het onmiddellijk zien als je staal van een lagere kwaliteit toepast op de buitendelen van auto’s. Het oogt alsof er zojuist een hagelbui overheen is getrokken. Laagwaardiger staal kan worden toegepast in binnendelen van auto’s, denk aan het chassis bijvoorbeeld.”

Het fosforprobleem leende zich bij uitstek voor de systematische werkwijze van Six Sigma, een concept dat medio jaren tachtig voor het eerst werd toegepast bij Motorola. Projectleider Hans van der Haar legt uit: “Er was een duidelijk definieerbaar probleem [een te hoog staalgehalte] en tal van variabelen die daarop van invloed zouden kunnen zijn. Veel mensen komen, wanneer ze een probleem zien, direct met een praktische oplossing. De kracht van procesoptimalisatie volgens het Six Sigma stappenplan is dat je daadwerkelijk gaat bewijzen welke variabelen een doorslaggevende invloed hebben op je probleem.”

Statistiek en een brainstorm geven inzicht in de kansen

In de Six Sigma verbetermethode worden problemen aangepakt met een scala aan tools en met een vaste structuur. Van der Haar: “We zijn begonnen met een brainstormsessie waarin we met de specialisten alle mogelijke oorzaken van het hoge fosforgehalte hebben geprobeerd te achterhalen. In een volgende stap gebruikten we de statistiek: je zet alle variabelen die het proces zouden kunnen beïnvloeden op een rijtje en probeert zoveel mogelijk oorzaken weg te strepen, bijvoorbeeld omdat je logisch kunt beredeneren dat ze niet van invloed zijn.”

Er bleven twee factoren over die voor het te hoge fosforgehalte mogelijk doorslaggevend waren. Specialisten van Tata waren ervan overtuigd dat het probleem zat in argon, een gas dat via een aanvoer onderop de convertor het staalmengsel werd ingeblazen, borrelen in Tata-taal. Een tweede serieuze mogelijkheid was dat de problemen lagen in de hoeveelheid zuurstof die – met een enorme stalen buis – van bovenaf op het staalmengsel werd geblazen om de verbranding van kool te bevorderen.

De Six Sigma experimenten geven uitsluitsel

Van der Haar ontwierp een experiment om de rol van het borrelen te toetsen. Bij een steeds variërende borrelkracht werd het fosforgehalte van het staal gemeten. “We konden laten zien dat het borrelen absoluut geen enkele invloed had”, zegt hij. “We hebben dat argument in de discussies daarna dus nooit meer teruggehoord. Dat is de kracht van Six Sigma.”

De enorme buis die van bovenaf zuurstof op het staalmengsel blaast heet een lans. Als de lans hoger boven het staalbad hangt, dan krijgt de zuurstof beter de kans om zich over het oppervlak te verspreiden. De zuurstof reageert dan beter met het staalmengsel en er branden meer onzuiverheden uit weg.

Met een tweede experiment achterhaalde Van der Haar dat de lans een centimeter of vijf hoger boven het staalmengsel moest hangen om het fosfor optimaal te verbranden.

“Operators waren in de afgelopen jaren te voorzichtig geworden met de lanshoogte”, zegt Van der Haar. “Dat is wel begrijpelijk want als de lans te ver boven het staalmengsel hangt, dan kan het ‘overkoken’ als het ware, net als melk in een pannetje. Dan hangt er een grote rode wolk boven IJmuiden.”