Derin Okuma — Hyundai Steel

Dangjin'de gece yarısı

Dangjin koyuna bakan tesiste vinçler gece boyunca durmaz. Saat 23.00'te elektrik fiyatı dibe vurur, ocaklar tam güce çıkar. Sabah 08.00'de fiyat zirveye tırmanırken potalar boşalır. Hyundai Steel'in Dangjin kompleksi, tek bir sahada üç ayrı çelik üretim hattını barındırır ve bu hatların hangisinin ne zaman çalışacağını çoğu zaman çelik talebi değil, Kore'nin elektrik piyasası belirler. Kore Elektrik Gücü Borsası'nın saatlik kapanış fiyatları, bir haddehane operatörünün sabah vardiyasında verdiği ilk kararın girdisi haline gelir.

Kore'nin elektrik piyasası, dünyada eşi az görülen bir yapıya sahiptir. Ülke tek bir sistem operatörü altında çalışır ve saatlik marjinal fiyatlandırma kullanılır. Yani o saatte üretilen son kilovatsaatin maliyeti, o saatte tüketilen her kilovatsaatin fiyatı olur. Gece nükleer ve kömür baz yükü çalışırken fiyat dibe yaklaşır. Gündüz klimalar devreye girdiğinde fiyat iki üç katına zıplar. Bir çelik üreticisi için bu tablo, sabit maliyetli bir üretim hattını değişken fiyatlı bir girdiye bağlamak anlamına gelir.

Çeliği eritmek, cevherden doğurmaktan neden farklı

Çelik iki yoldan doğar. Birincisi demir cevherini kok kömürüyle birlikte 1.500 derecenin üzerinde eritip sıvı ham demir üretmek. İkincisi hurdacıdan toplanmış eski çeliği elektrik ark ocağında yeniden eritmek. İlki bir maden-mutfak ilişkisi gibidir, sürekli ve yavaş. İkincisi bir mikrodalga gibidir, aç kapa yapılabilir ve hızlıdır.

Hyundai Steel her iki yolu da aynı sahada işletir. Bu, dünyada eşi az bulunur bir esneklik. Cevher fiyatı uçtuğunda hurda hattına, elektrik pahalandığında yüksek fırına kayabilir. Karar, marjinal maliyetlerin karşılaştırılmasıyla verilir ve bu karşılaştırma her saat başı yeniden yapılır.

Farkın kökü enerji yoğunluğunda yatar. Yüksek fırın yolu, ton ham demir başına yaklaşık 12-14 gigajoule enerji tüketir ve bunun büyük kısmı kömürden gelir. Elektrik ark ocağı yolu, ton çelik başına 350-450 kilovatsaat elektrik çeker. Yani bir hat kömür fiyatına, diğeri elektrik tarifesine bağlıdır. İki fiyat her zaman aynı yöne gitmez ve bu ayrışma, çift hatlı üreticinin tüm oyun alanıdır.

Kok kömürü ve demir cevheri sözleşmeleri genelde üç aylık dönemlerde fiyatlanır. Elektrik ise saatlik. Yani bir hattın hammadde maliyeti çeyrek bazında kilitlenirken, diğer hattın enerji maliyeti her saat yeniden açılır. İki hattın maliyet eğrisi bu yüzden farklı zaman ölçeklerinde hareket eder. Asimetri, arbitrajın asıl kaynağıdır.

Yüksek fırının sessiz matematiği

Yüksek fırın bir kez ateşlendiğinde yıllarca sönmez. İçindeki sıvı demir seviyesi 2.000 derecenin altına düşerse refrakter tuğlalar çatlar ve yeniden başlatma maliyeti milyonlarca doları bulur. O yüzden yüksek fırın hattı, çelik talebi düşse bile tam kapasiteye yakın çalışmaya zorlanır.

Bir yüksek fırının ekonomisi üç girdiye bakar. Demir cevheri tonu, kok kömürü tonu ve fırına üflenen sıcak havanın sıcaklığı. Hava 1.200 dereceye kadar ısıtıldığında kok tüketimi ton başına yaklaşık 350 kilograma iner. Hava 1.000 derecede kalırsa aynı ton demir için 450 kilogram kok gerekir. Aradaki 100 kilogram kok, bugünün fiyatlarıyla ton demir başına 30-40 dolar arası bir fark yaratır.

Sıcak hava üfleme, aslında bir geri kazanım hilesidir. Fırının tepesinden çıkan yüksek sıcaklıktaki gaz, kazanlarda yakılıp kısmen geri döndürülür. Döngü, fırının toplam enerji verimini yüzde 70'in üzerine taşır. Verim düştüğünde ilk belirti, baca gazı sıcaklığının 200 derecenin üzerine çıkmasıdır. Operatör o sinyali görürse şarj oranını düşürür, çünkü kaybedilen her derece kok faturasına yazılır.

Yüksek fırının bir başka görünmez yükü, karbon yoğunluğudur. Ton ham demir başına yaklaşık 1,8-2,0 ton karbondioksit salınır. Kore'nin emisyon ticaret sistemi 2015'ten beri yürürlükte ve yüksek fırın hattı bu rejimin en büyük mükelleflerinden biri. Karbon izni fiyatı ton başına 20-30 dolar bandına oturduğunda, ham demir tonuna 40-60 dolar arası bir ek maliyet biner. Rakam, kok tüketim optimizasyonuyla kazanılan tasarrufun birkaç katıdır.

Hyundai Steel'in Pohang'daki yüksek fırınları bu sıcaklık optimizasyonunu on yıllardır çalışır. Fırın üstündeki şarj sistemi, cevher ve koku katman katman dizer. Yanlış katmanlama, fırının içinde kanal oluşmasına ve verimin yüzde 10'a kadar düşmesine yol açar. Kanal oluştuğunda gaz, cevher yatağının bir bölgesinden hızla kaçar, diğer bölgelerde indirgenme yavaşlar ve fırın dengesiz soğur.

Elektrik ark ocağının saatlik ritmi

Dangjin'deki elektrik ark ocağı, Kore'nin en büyük tek tüketicilerinden biridir. Bir ocak eritme döngüsü 45-60 dakika sürer. İlk 15 dakikada elektrotlar hurdaya dalar, ark oluşur, sıcaklık 1.600 dereceye tırmanır. Kalan sürede kimyasal denge ayarlanır, oksijen üflenir, karbon ve silisyum yakılır.

Döngünün en pahalı kısmı ilk 15 dakikadır. Elektrik tüketimi ton çelik başına 350-450 kilovatsaat arasında salınır. Kore'nin sanayi elektriği tarifesi gündüz ve gece arasında yaklaşık iki kat fark gösterir. Hyundai Steel'in ocak programlama yazılımı, bir sonraki eritmeyi hangi saatte başlatacağını bu tarifeye göre seçer.

Hurda kalitesi burada kritik bir değişkendir. Ağır hurda ocakta daha yavaş erir ama verimi yüksektir. Hafif hurda hızlı erir ama oksidasyon kaybı fazladır. Hyundai Steel, kendi otomobil pres hatlarından çıkan çelik kırpıntıyı doğrudan ocağa besler. Kapalı döngü, hurda tedarik fiyatındaki dalgalanmadan kısmen korunma sağlar. Şirketin kendi pres artığı, toplam hurda ihtiyacının yüzde 15-20'sini karşılar ve bu kısım piyasa fiyatından bağımsızdır.

Ocak programlamasının görünmeyen kısıtı, talep esnekliğidir. Elektrik ark ocağı dakikalar içinde kapanıp açılabilir ama bu esnekliğin bir sınırı var. Elektrotlar her açılışta aşınır ve ton çelik başına 1,5-2 kilogram grafit elektrot tüketilir. Elektrot fiyatı 2021'de ton başına 2.000 dolardan 10.000 doların üzerine çıktığında, sık aç-kapa yapmanın maliyeti elektrik tasarrufunu gölgede bıraktı. Yani arbitrajın kendisi de bir maliyet eğrisine oturur.

Aç-kapa esnekliğinin ikinci kısıtı, güç şebekesinin kendisidir. Bir elektrik ark ocağı devreye girdiğinde şebekeden saniyeler içinde 100 megavatın üzerinde yük çeker. Ani yüklenme, yerel şebekede gerilim dalgalanması yaratır. Kore sistem operatörü, büyük ocakların aynı saatte devreye girmesini sınırlayan kurallar uygular. Yani teorik olarak en ucuz saatte çalışmak isteyen bir üretici, pratikte o saatte şebekeden izin alamayabilir.

İki hat arasındaki geçiş maliyeti

Bir tesisin hem yüksek fırın hem elektrik ark ocağı işletmesi, kağıt üzerinde mükemmel bir esneklik gibi görünür. Gerçekte geçiş ücretsiz değildir. Yüksek fırın hattı sürekli çalışmaya programlıdır. Elektrik ark ocağı ise partili çalışır. İkisinin çıktısı aynı haddehaneye akar ve haddehane, gelen yarı mamulün kimyasal bileşimine göre kalibre edilir.

Yüksek fırın çeliği genelde daha düşük bakır ve kalay içerir. Hurda bazlı çelik ise bu elementlerde zengindir. Otomobil gövdesi gibi derin çekme gerektiren ürünlerde kalay ve bakır oranı binde birin altında tutulmalıdır. Hyundai Steel, hurda hattından çıkan çeliği önce spektral analizden geçirir, gerekirse seyreltme için yüksek fırın çeliğiyle karıştırır.

Karıştırma oranı, iki hattın gerçek maliyet dengesini belirler. Saf hurda çeliği ucuzdur ama her ürüne gitmez. Saf yüksek fırın çeliği pahalıdır ama her ürüne gider. Optimum nokta, ürün portföyüne göre sürekli kayar.

Bakır kirliliğinin bir de telafisi yoktur. Çelikte bakır, oksijen üflemesiyle yanmaz ve cürufa geçmez. Yani hurdayla giren bakır, çeliğin içinde kalır. O yüzden hurda seçimi, eritme başlamadan önce verilen bir karardır. Bir otomobil gövdesi için bakır üst sınırı binde iki, elektrik motoru laminasyonu için binde üç civarındadır. Eşikler, hangi hurdanın hangi ürüne gidebileceğini baştan sınırlar.

Kalay da benzer bir kaderi paylaşır ama etkisi farklıdır. Kalay, çeliğin yüzeyinde sıcak yırtılma denilen bir kusur yaratır. Haddeleme sırasında çelik yüzeyi kopar ve yüzey kalitesi düşer. Otomobil dış paneli gibi boya görünürlüğü kritik ürünlerde kalay üst sınırı binde 0,3 gibi çok daha dar bir banda iner. O yüzden Dangjin'deki ocak şefi, hangi ürün için eritme yaptığını bilmeden hurda sepetini hazırlamaz.

Piyasa Hafızası - 2015 hurda şoku

2015 yılında Çin'in çelik ihracatı rekor kırdı ve Asya hurda fiyatları altı ayda yüzde 40'a yakın düştü. Koreli elektrik ark ocağı üreticileri hammadde maliyetinde beklenmedik bir rahatlama yaşadı. Hyundai Steel'in hurda bazlı hatları o dönemde marjını korudu, hatta genişletti. Yüksek fırın hattı ise demir cevheri fiyatı aynı hızda düşmediği için baskı altında kaldı. Olay, iki hatlı yapının sigorta değerini gösterdi. Hurda ve cevher fiyatları her zaman birlikte hareket etmez ve bu ayrışma, çift hatlı üreticiye doğal bir koruma sağlar.

Küçük Bir Hesap

Sayılar temsili, mantık gerçek. Bir ton çeliğin gece mi gündüz mü eritildiği, toplam maliyetin yüzde 7'sini oynatır. Yılda 5 milyon ton üreten bir hat için bu, 180 milyon dolarlık bir programlama kararına dönüşür. Duyarlılık burada yatar. Elektrik tarifesindeki yüzde 10'luk bir değişim, ton başına maliyeti 3-4 dolar oynatır ama bu fark, marjın ince olduğu yıllarda kar ile zarar arasındaki çizgiyi belirler.

Duyarlılığın asıl kaldıraç noktası hurda fiyatıdır. Hurda tonu 380 dolardan 420 dolara çıktığında, elektrik tasarrufunun tamamı silinir. Yani gece-gündüz arbitrajı, hurda fiyatı sakin seyrettiği sürece anlamlıdır. Hurda piyasası ısındığında programlama optimizasyonu ikinci plana düşer ve şirket önce hammadde tedarikine bakar. Bu, arbitrajın bir üst katmanın altında çalıştığını gösterir.

İkinci kaldıraç noktası elektrot fiyatıdır. Elektrot tonu 2.000 dolardan 10.000 dolara çıktığında, ton çelik başına elektrot maliyeti 3-4 dolardan 15-20 dolara fırlar. Artış, gece-gündüz farkının yarısını tek başına yer. Elektrot fiyatı ile elektrik fiyatı ters yönde hareket ettiğinde, yani elektrik pahalanırken elektrot da pahalanıyorsa, aç-kapa stratejisi iki taraftan birden sıkışır. Programlama yazılımı bu durumda ocak sayısını azaltıp sürekli çalışmaya yakın bir profile geçer.

Üç katmanlı okuma

Birincisi, Hyundai Steel'i bir çelik üreticisi olarak okumak eksik kalır. Şirket aynı zamanda bir enerji arbitraj masasıdır ve elektrik tarifesi onun en önemli girdi fiyatıdır.

İkincisi, çift hatlı yapı bir lüks değil bir sigortadır. Hurda ve cevher fiyatları ayrıştığında bu sigorta prim öder, yakınsadığında maliyet yaratır. Hangisinin baskın olduğu, küresel hurda akışına bağlıdır.

Üçüncüsü, kalite kısıtı esnekliğin sınırıdır. Hurda hattı her ürüne gidemez ve bu, iki hat arasındaki geçişin gerçek maliyetini belirler. Otomobil çeliği satan bir şirket için bu kısıt, kapasite tablosundan daha bağlayıcıdır.

Gece yarısı Dangjin'de ocakların uğultusu, aslında bir fiyat sinyalinin sesidir.