sakarya Ünİv rsİt sİ/mtalurjİ v malzm mÜhnİslİĞİ mİr

SAKARYA UumlNİVERSİTESİMETALURJİ VE MALZEME MUumlHENDİSLİĞİ

DEMİR ndash CcedilELİK METALURJİSİ ProfDrKenan YILDIZ

ŞUBAT 2017

PROFDRKENAN YILDIZ | DEMİR CcedilELİK METALURJİSİ 2

BOumlLUumlM 1 DEMİR CcedilELİK UumlRETİMİNİN KISA TARİHCcedilESİ

Demir-Ccedilelik enduumlstrisi duumlnyanın en oumlnemli ve gelenek accedilısından en eski uumlretim sektoumlruumlduumlr 3000 yıl kadar oumlnce

demir insanlığın kuumlltuumlr ve medeniyetinde temel teşkil etmekteydi ve cevherden demir elde etme ccedilalışmaları o

zaman bile geliştirilmişti O zamandan bu yana demir cevherini daha ekonomik olarak kullanılır hale getirmek

iccedilin enerji kullanımı ve ccedileşitli tekniklerin bir araya getirilmesi hedefi hep aynıydı

Demir ve ccedileliğin daha hacimli olarak uumlretiminin başlangıcı ccedilok eski zamanlara kadar gitmektedir Buumlyuumlk bir

ihtimalle demirin uumlretimi duumlnyanın pek ccedilok noktasında (Batı Afrika Guumlneydoğu Avrupa Guumlney Hindistan Ccedilin)

1000 yıldan daha oumlnce eş zamanlı olarak keşfedildi Medeniyetler tarihi oumlnem kazanabilmek iccedilin bu metali silah

veya alet haline doumlnuumlştuumlrmeleri gerekiyordu Bunun iccedilin de oumlncelikle nasıl elde edildiğini ve işlenmesi gerektiğini

bilmek zorundaydılar

Tarihte demirin kullanımının bizim Demir Ccedilağı olarak adlandırdığımız zamanlarda (MOuml 8000) başladığı genel

olarak uumlzerinde uzlaşılmıştır Buguumlnkuuml bilgilere goumlre demir uumlretimi Anadolursquoda bir ihtimal de Kafkaslarrsquoın

kuzeyinde başlamıştır Almanyarsquoda yapılan araştırmalara goumlre demir uumlretiminin başlama tarihi Edda Wielandsage

ve Nibelungenlied gibi efsanevi hikayelere ve destanlara dayanmaktadır Alman topraklarındaki demirin tarihccedilesi

ccedileşitli mızrak ve balta parccedilalarının bulunmasına dayanılarak MOuml ilk bin yıla kadar gittiği anlaşılmaktadır

İlk kullanılan demirin duumlnyaya uzaydan duumlşen buumlyuumlk bir meteorun olduğu ccedilok accedilıktır Şans goumlzlem ve yaratıcılık

yeterli miktarlarda reduumlklenebilir cevherlerin olduğu yerlerde demirin uumlretim metotlarının gelişmesine yol

accedilmıştır O zamanlar bolca bulunan ağaccedillar sayesinde bu cevherlerin mangal koumlmuumlruuml ile birlikte ergitilmesi de

muumlmkuumlnduuml Demir uumlretiminin gelişimi farklı gelişim duumlzeylerinde ama ccedileşitli boumllgelerde eş zamanlı olarak

meydana gelmiştir Metalin teknik oumlzellikleri ve ekonomik oumlnemi yuumlzuumlnden bilgi ve tecruumlbe ccediloğu zaman gizli

tutulduğundan dolayı belirli uumlretim youmlntemleri belli boumllgelerde kısıtlı kalmıştır Ancak uzun bir suumlre sonunda

yayılmıştır

Demir uumlretiminin gelişimi ccedilağlar boyunca demir cevherinin farklı ocaklarda ergitilmesi temelinde araştırılabilir

Tarihsel gelişim kısaca aşağıdaki gibi sıralanabilir

Demir ocakları (bloomery hearth)

Demir fırınları (bloomery furnaces)

Akışkan ocaklar ve odun koumlmuumlrluuml yuumlksek fırınlar (flowing furnaces and charcoal blast furnaces)

Kok koumlmuumlrluuml yuumlksek fırınlar (coke blast furnaces)

Doğrudan reduumlksiyon tesisleri (direct reduction facilities)

İzabe tesisleri (smelting reduction facilities)

Demirci ocakları kilden ocak taşlarından veya buzullarla taşınmış kayalardan yapılan alccedilak kuyulardı Bu

ocaklarda temiz demir cevherleri odun koumlmuumlruumlyle reduumlklenerek doumlvuumllebilir demir haline getirilirdi Bu işlemde

cevhere yapışmış olan gang ergitilerek ccedilıkartılırdı İlk zamanlarda fırınlar doğal hava akımıyla işletilirdi (Şekil

11) Daha sonraları elle veya ayakla ccedilalıştırılan koumlruumlkler yardımıyla gerekli hava sağlandı (Şekil 12) Elde edilen

uumlruumln doumlvuumllebilir demir cevher ve koumlmuumlrden oluşan curuf idi Bu ham demirler kuumlccediluumlk parccedilalara ayrılarak elle

doumlvuumlluumlp kullanılabilen aletler haline doumlnuumlştuumlruumllduumller Bu youmlntemde Orta Ccedilağrsquoa kadar ccedilok az bir değişiklik

olmuştur

Şekil 11 2500 yıl oumlnce

Almanyarsquonın Siegerland

boumllgesinde demirci ocağında

demir uumlretimi


Şekil 12 Yaklaşık 3500 yıl oumlnce

Mısırrsquodaki ergitme ateşi Gerekli ısı

ayaklı koumlruumlklerden sağlanan uumlfleccedillerle

oluşturulmaktadır

Kullandığımız takvime goumlre 10Yuumlzyılda da su

değirmeninin geliştirilmesi demir uumlretimi teknolojisinde

yeni bir ccedilağ yaratmıştır Suyun guumlcuuml cevherlerin yakın

veya uzak olmasını ortadan kaldırmış demir izabesi

vadilere doğru yayılmıştır Su değirmenleri vasıtasıyla

elde edilen yuumlksek hava basıncı sayesinde daha buumlyuumlk

fırınlar yapılmıştır Hala ham demir uumlretimi olarak bilinen

ve ağırlığı 100 kgrsquoı bulan kuumllccedileler doumlvme demir ve

curuflardan oluşmaktaydı Bu tesisler ldquodemir ocaklarırdquo

olarak bilinmekteydi (Şekil 13) Bu ham demirler su

değirmenleri ile ccedilalışan doumlvme ccedilekiccedilleri yoluyla

doumlvuumllebiliyordu

Şekil 13 16Yuumlzyılda demirci ocağında

demir uumlretimi

Isı kullanımı giderek daha fazla yaygınlaştığı iccedilin yaklaşık olarak MS 12Yuumlzyılda demir cevherini ergitebilecek

fırınlar uumlretilmesi muumlmkuumln olmaya başlamıştır Bunlar yuumlksek fırınların ilk halleriydi Oumlnceleri hiccedil istenmeyen

ccedilok sıvı uumlruumlnler ortaya ccedilıkmıştır Belki de bu yuumlzden ldquopik demirirdquo (pig iron ndash domuz demiri) olarak adlandırıldı

Ama bu gelişme yani sıvı pik demirin elde edilmesi bu alanda bir ccedilığır accedilarak modern ccedilelik uumlretimine geccedilişte

anahtar bir rol oynamıştır

Sıvı metal uumlretilen tesislerin ismi oumlnceleri ldquoakışkan

fırınlarrdquo idi Buumlyuumlkluumlkleri arttıkccedila yuumlksek fırın (blast

furnace) terimi iyice yerleşmeye başlamıştır Bu fırınlar

18yuumlzyıla kadar odun koumlmuumlruuml ile ccedilalıştırılmıştır

Geccedilmişte katı olarak uumlretildiğinde doumlvuumllebilen demir

sıvılaşmış pik demir olarak yuumlksek karbon iccedileriği

nedeniyle doumlvuumllemiyordu

Pik demir ancak o zaman kullanılan terimlerle

ldquosaflaştırıldığındardquo veya ldquorafine edildiğinderdquo

kullanılabildi Buguumln hala rafine etme yolunu tercih

etmekteyiz Sonraları tıpkı guumlnuumlmuumlzde olduğu gibi ilk

olarak karbon ve eser elementlerin fazla hava temini

yoluyla oksitlenerek yakılması ile yapılabilmiştir

Şekil 14 15yuumlzyılın sonlarına doğru demir kapı

(kapı boyutları 173x91 cm)

Sonuccedil olarak bitmiş uumlruumln elde edebilmek iccedilin iki operasyon gerekmekteydi Birincisi demir cevherlerinin sıvı

metale reduumlklenmesi ikincisi de doumlvuumllebilir demire rafinasyonuhellip Yapılan rafinasyon prosesi rafinasyon veya

ham demir ateşleri olarak adlandırılıyordu


Pik demirin yuumlksek fırınlarda ticari uumlretimi 14yuumlzyıla kadar gitmektedir Doumlvuumllmuumlş uumlruumlnleri ve sanat eserleri

(Şekil 14) imalatını bir kenara bırakırsak doumlkme demir yaklaşık 1500 luuml yıllarda toplar ccedilanlar ağırlıklar ve

fırın donanımında da (Şekil 15) kullanılmaya başlanmıştır

Şekil 15 Demir uumlretim motifleriyle suumlslenmiş doumlkuumlm plaka

Kereste kaynaklarının hızla tuumlketilmesi yuumlksek fırınlarda koka

doumlnuumllmesine yol accediltı Bu koumlmuumlr ilk kez 1709 yılında ADarby

tarafından o zamanın oumlnde gelen sanayi uumllkesi olan İngilterersquode başarılı

bir şekilde yuumlksek fırında kullanılmıştır 1796rsquoda ilk kok koumlmuumlruuml fırını

Almanyarsquoda Yukarı Silezyarsquoya bağlı Gleiwitzrsquode accedilıldı (Şekil 16)

Kok teknolojisi ve buhar motorlarının kullanılmasıyla yuumlksek fırınların

uumlretkenliği arttı Ama sonraları ccedileliğin rafinasyon fırınlarında uumlretimi

ve sonraki şekillendirme operasyonlarında bir darboğaz oluştu Ccediloumlzuumlm

1784rsquode İngilterersquode Henry Cort tarafından haddehanelerle bağlantılı

olarak ldquotavlamardquo kullanımı ile bulunmuştur (Şekil 17) Bu yeni

teknoloji demir ve ccedilelikte sadece uumlretim akışını hızlandırmadı aynı

zamanda oumlzellikle demir uumlretiminde odun koumlmuumlruumlnden koka doumlnuumlşuumlmuuml

tamamlamış oldu Burada oumlncelik koumlmuumlr veya koktan gelen ve

istenmeyen kuumlkuumlrduumln ccedileliğe geccedilmesini oumlnlemekti Eğer oumlnlenemezse

sıcak kırılma veya yırtılmalar oluşmaktaydı Cort bu yuumlzden demirin

sadece oksijen zengini yanıcı gazlarla temasa geccedilebileceği bir

yansımalı (reverbatory) fırın tasarlamıştı Rafinasyon sırasında sıvı

metal ccedilalkalanıp katı bir ccedilelik topuna doumlnuumlştuumlruumlluumlp daha sonra

doğrudan haddelemeye goumlnderilerek şekillendiriliyordu Şekil 18 bu

teknolojiye dayalı olarak ccedilalışan tipik bir demir ccedilelik fabrikasını

goumlstermektedir

Şekil 16 1796rsquoda Gleiwitzrsquoda inşa

edilmiş ilk Alman kok yuumlksek fırını

Şekil 17 Doumlrrenberg Edelstahl ccedilelikhanesinin

kuumllccedile tavcıları


Şekil 18 1840rsquolarda Upper Silesiarsquoda Laurahuumltte

demir tesisleri

Sıvı ccedilelik ilk olarak 1740 da İngiliz B Huntsman tarafından bir pota prosesi olarak uumlretildi Bu uumlretim Almanyarsquoda

19yuumlzyıla kadar gerccedilekleşmedi Kitlesel ccedilelik uumlretim ccedilağı 1856 yılında başka bir İngiliz olan Henry Bessemer

tarafından başlatıldı Boumlylelikle ilk defa kok koumlmuumlruuml ile ccedilalışan fırınlardaki sıcak metal uumlretiminde sağlanmış olan

hızlı artış ccedilok verimli bir teknik ile desteklenebilmekteydi Bessemer tarafından gerccedilekleştirilen bu proseste sıvı

metale alttan hava enjekte ediliyordu Bu youmlntem eser elementlerin kolayca oksitlenip egzotermik yanma suumlrecine

doumlnuumlşmesine imkan sağlıyordu İşlemin sonunda homojen bir sıvı ccedilelik elde edilmekteydi Bessemer prosesi

konverter olarak bilinen armut biccedilimli bir başka taşıyıcı ile bağlantılı idi (Şekil 19) Refrakter astar silisyumlu asit

iccedilermekteydi Bu asidik astar sadece oldukccedila duumlşuumlk fosfor iccedileren sıvı ccedilelik uumlretmede uygundu

Şekil 19 Ccedilelik uumlretiminde kullanılan deney

amaccedillı Henry Bessemer konverterinin kesidi

Şekil 110 Armut biccedilimli ana Bessemer konverterinin

şematik goumlsterimi

(sıvı metali rafine etmek iccedilin ergiyiğe aşağıdan hava

uumlflenmektedir)

1879 da İngiliz Sidney Gilchrist Thomas bazik dolomit astarı doumlşenmiş olan bir konverter ile yuumlksek fosforlu

sıcak metali rafine etmeyi başarmıştır (Şekil 110) 1865 yılında ccedilelik uumlretiminde bir başka etkin youmlntem

geliştirildi Yanmış gazların ısısından faydalanarak ısıtma sağlayan ve hazneli olan bu youmlntemde de cevher yine

sıvı ccedilelik veya hurda ccedileliğe doumlnuumlştuumlruumllmekteydi Bu teknik aslında İngilizce konuşulan uumllkelerde accedilık hazneli

(open hearth furnace) fırın olarak bilinse de onu geliştiren kişilerden dolayı Almanyarsquoda Siemens-Martin olarak

biliniyordu Elektrik enerjisinin yeterli miktarlarda ve ekonomik fiyatlarla kullanılmaya başlanmasıyla elektrik ile

elde edilen ısı ccedilelik yapımında kullanılmaya başlandı Bu youmlnde ilk adımlar 1850 li yıllara kadar gitmektedir

Guumlnuumlmuumlzde elektrik ark fırınları ccedilelik uumlretiminde sağlam bir zemin edinmiştir

Henry Bessemer yuumlksek saflıktaki oksijeni kullanarak rafinasyon prosesini hızlandıracağının farkındaydı Ancak

o zamanlarda yeterli saflıkta oksijen uumlretmek muumlmkuumln değildi Bu yuumlzden bu fikir gerccedilekccedili goumlruumlnmuumlyordu Saf

oksijende makul fiyatlara ancak 1930 yılında ulaşılabildi Thomas veya Bessemer youmlntemlerindeki alttan uumlflemeli

sistem ikinci duumlnya savaşından sonra uumlstten uumlflemeli oksijenle yer değiştirdi ve Bazik Oksijen Fırını (BOF) ccedilelik

uumlretiminde birden yaygınlaştı Guumlnuumlmuumlzde Almanyarsquoda ccedilelik uumlretimi BOF prosesi ile (ilk BOF prosesi 1957

yılında ccedilalışmaya başladı) elektrikli ccedilelik fabrikalarında yapılmaktadır Ccedileliğin sıcak metal aşaması olmadan

uumlretildiği orijinal ldquodoğrudanrdquo ccedilelik yapım youmlntemi ccedileşitli doğrudan reduumlkleme prosesleri ile tekrar oumlnem

kazanmaya başladı Ccediluumlnkuuml sıvı metal yuumlksek karbon iccedilermekteydi ve uumlretimi metalurjik anlamda dolambaccedillı bir

yol takip ediyordu


Ccedilelik uumlretiminin gelişimi haddehaneler ve doumlvme teknolojisiyle 19yuumlzyılda hızlı bir gelişme goumlsterdi Bu yuumlzyılın

ortalarından itibaren kuumltlesel ccedilelik uumlretiminin gelişimi genişleyen sanayi toplumunun taleplerini karşılayabilmek

iccedilin kitle halinde ccedilelik şekillendirme ihtiyacını da ortaya koydu

Almanya accedilısından bahsedilmesi gereken en oumlnemli oumlrneklerden biri ise 1861 yılında yeni buharlı gemiler iccedilin

itici şaft imal edilmesine imkan veren ldquoFritzrdquo şahmerdanının geliştirilmesi idi Aynı şekilde tuumlp ve borularda

olduğu kadar geniş yassı saclardan zırh plakalarına koumlşebentlere filmaşinlere ve lamalara dek tuumlm bu uumlruumlnlerin

uumlretiminde haddehane teknolojisi anlamında oumlnemli gelişmeler sergilendi İlk olarak teller ccedilubuklar ve yassı

uumlruumlnlerde kullanılmaya başlandı Suumlrekli bir şekilde sıcak levha uumlreten ilk haddehane Almanyarsquoda 1937 de uumlretime

başlarken ilk soğuk şerit ccedileken haddehane ise 1953 de işletmeye accedilılmıştır

Bu tarihi gelişmeler doğal olarak diğer oumlnemli teknolojik gelişmeler kapsamında değerlendirilmelidir Ccedilelik

uumlretimindeki buumlyuumlk ilerleme yaklaşık olarak 150 yıl oumlnce meydana gelen icatlar ve gelişmelerin sonucu olarak

meydana gelmiştir Buhar makinesinin icadı demir sanayisine guumlccedilluuml ve esnek tahrik sistemi sağlamıştır Bol

miktardaki koumlmuumlrden uumlretilen kok koumlmuumlruuml ise metalurjik proseslerin azaltılmasında ideal bir yakıt olarak

goumlruumllmuumlştuumlr Demiryolları ve buhar gemilerinin gelişimi ise ccedilelik iccedilin buumlyuumlk pazarlar oluşturmuştur

Bu Boumlluumlmde Kullanılan Kaynaklar

1) CcedilELİK REHBERİ (STEELMANUAL VDEh Ccedilelik Enstituumlsuuml) Ccedileviri Hakan KOCcedilAK (Sağlam Metal) Mayıs

2012

2) http19521048207englishindexasp


BOumlLUumlM 2 DEMİR CcedilELİK UumlRETİM RAKAMLARI

21 Duumlnya Demir Cevheri Rezervleri

Duumlnya demir cevherlerinin 2010 yılı itibarıyla dağılımı Şekil 21 de verilmiştir Şekilden goumlruumllduumlğuuml uumlzere demir

cevheri tuumlm duumlnya genelinde dağılım goumlstermektedir En buumlyuumlk demir cevheri rezervleri Brezilya Avustralya ve

Rusyarsquoda bulunmakta bu uumllkeleri Ccedilin ve Ukrayna takip etmektedir Bununla birlikte bu rezervlerin ccedilıkarılıp

değerlendirilmesi diğer bir ifadeyle cevherin uumlretim payları uumllkelerin rezervleriyle orantılı değildir Duumlnyada en

ccedilok demir cevheri madenciliği yapan uumllke Ccedilinrsquodir Bu uumllkeyi sırasıyla Avustralya Brezilya ve Hindistan takip

etmektedir 2010 yılı itibarıyla duumlnya demir cevheri uumlretim payları Şekil 22 de verilmiştir

Şekil 21 Duumlnya demir cevheri rezervlerinin dağılımı (2010)

Şekil 22 Duumlnya demir cevheri uumlretim payları (2010)

22 Duumlnya Demir ndash Ccedilelik Uumlretim Rakamları

Duumlnya ham ccedilelik uumlretimi ekonomik buumlyuumlme tahminlerine paralel olarak 2011 yılında bir oumlnceki yılın aynı

doumlnemine goumlre 68rsquolik artış kaydederek 1527 milyar tona ulaşmıştır Bu uumlretimin yarısından fazlası Asyarsquoda

gerccedilekleştirilmiştir Asya yıllık 988 milyon tonluk uumlretimiyle 2010 yılına goumlre 79 artış goumlstermiştir 2011 yılında

bu boumllgenin duumlnya uumlretimindeki payı 647rsquoye ulaşmıştır Ccedilin 2011 yılında 695 milyon tonluk uumlretim

gerccedilekleştirmiştir Avrupa 28rsquolik bir artışla 1774 milyon tonluk uumlretim kaydetmiştir 2011 yılında Kuzey

Amerika 1189 milyon ton uumlretimiyle uumlretimini 68 artırmıştır Amerika bu doumlnemde uumlretimini 7 artırarak 86

milyon ton uumlretim gerccedilekleştirmiştir BDT 4rsquoluumlk artış goumlstererek 1126 milyon ton uumlretim gerccedilekleştirmiş bunun

687 milyon tonunu Rusya 353 milyon tonunu Ukrayna kaydetmiştir

Rusya 16

Ukrayna 10

Brezilya 18

Avustralya 17

Ccedilin 8

Hindistan 5

ABD 3

İsveccedil 3

Kanada 2

Diğer 18

000500

1000150020002500300035004000


Global ekonomideki buumlyuumlmenin yavaşlaması huumlkuumlmet harcamalarının kısıtlanması mali sıkılaştırma tedbirleri

ABrsquonin dış ticareti uumlzerinde olumsuz etki yapmıştır 2011 yılında Ccedilin ekonomisi 95 ABD 2 Rusya ise 35

buumlyuumlme kaydetmiştir Gelişmiş uumllkelerin taleplerinde zayıflama goumlruumllmekle beraber Asya uumllkeleri ve gelişmekte

olan uumllkelerin taleplerinde artış goumlruumllmuumlştuumlr Tuumlrkiyersquonin oumlnemli bir pazarı olan AB uumllkelerinde ccedilelik tuumlketimi

75 artmakla birlikte ithal uumlruumlnlerin Ccedilelik piyasasındaki payı 21 seviyelerine ulaşmıştır Bu doumlnemde Tuumlrkiye

ABrsquoye youmlnelik yassı ccedilelik ihracatını ciddi bir oranda artırmıştır Ocak Temmuz doumlneminde Tuumlrkiye ABrsquoye en fazla

sıcak haddelenmiş geniş şerit ihraccedil eden uumllke konumuna gelmiştir Duumlnya ham ccedilelik uumlretim rakamları ve grafiği

Şekil 23 de verilmiştir

Şekil 23 Ham ccedilelik uumlretim rakamları [wwwworldsteelorg]

Tablo 21 Duumlnya ham ccedilelik uumlretimindeki değişimler [wwwsanayigovtr]

Duumlnya Ccedilelik ticareti 2011 yılının ilk yarısında artmakla beraber diğer yarısında bir oumlnceki yılın aynı doumlnemine

goumlre kuumlccediluumlk bir azalma kaydetmiştir 2011 yılında en buumlyuumlk ihracatı Ccedilin

gerccedilekleştirmiştir Boumllgesel olarak ticaret dengelerini incelediğimizde NAFTA uumllkelerinin (Kuzey Amerika) demir

ccedilelik ticareti accedilığının artmış olduğunu Avruparsquonın ticaret fazlasından accedilığa doğru bir doumlnuumlşuumlm gerccedilekleştirdiğini

bazı Asya uumllkelerinin ise demir ccedilelik ticaretlerinde fazla verdiği goumlzlenmiştir

Şekil 24 de uumllkelerin 2012 yılında ccedilelik uumlretim payları verilmiştir Şekilden goumlruumlleceği uumlzere ccedilelik uumlretiminde en

buumlyuumlk pay Ccedilinrsquode uumlretilene aittir Tuumlrkiye ise duumlnya ccedilelik uumlretiminin yaklaşık 23 luumlk kısmını karşılamakta ve

duumlnyada 2012 yılı itibarı ile 8sırada bulunmaktadır


Şekil 24 Duumlnya ccedilelik uumlretiminde uumlkelerin payları (2012 yılı uumlretim rakamlarına goumlre)

Tablo 22 de duumlnyada ccedilelik uumlretiminde soumlz sahibi olan firmalar listelenmiştir Tablodan goumlruumlleceği uumlzere en fazla

ccedilelik uumlretiminin yapılan boumllgesin Asya boumllgesi (Ccedilin Kore Japonya ve Hindistan) olduğu goumlruumllmektedir Duumlnya

ccedilelik uumlretim lideri ArcelorMittal olup bu firma ccedilelik uumlretiminin 47 sini Avrupada 35 ini Amerika kıtasında

18 ini ise diğer uumllkelerde (Kazakistan Ukrayna Guumlney Afrika) gerccedilekleştirmektedir Bu firma duumlnyada 20 den

fazla uumllkede ccedilelik uumlretimi yapmaktadır

Tablo 22 Duumlnya ccedilelik uumlreticileri (milyon ton)

Sıra 2011 2010 ŞİRKET Uumllke

1 972 982 ArcelorMittal Luumlksemburg

2 444 529 Hebei Iron and Steel Ccedilin

3 433 370 Baosteel Grubu Ccedilin

4 391 354 POSCO G Kore

5 377 366 Wuhan Iron and Steel Ccedilin

6 334 350 Nippon Steel Japonya

7 319 301 Jiangsu Shagang Ccedilin

8 300 258 Shougang Ccedilin

9 299 311 JFE Japonya

10 298 221 Ansteel Ccedilin

11 240 232 Shandong Iron and Steel Group Ccedilin

12 238 235 Tata Steel Hindistan

13 220 223 United States Steel Corporation ABD

14 205 216 Gerdau Brezilya

15 199 183 Nucor Corporation A BD

4630

690570490460450270230220210

1780

000

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000


22 Tuumlrkiye Demir ndash Ccedilelik Uumlretim Rakamları

221 Tuumlrkiye Demir Rezervleri

Tuumlrkiyersquode bu guumlne değin 900 kadar mıntıkada demir cevheri saptanmış olup ekonomik olabileceği duumlşuumlnuumllen

500 civarında mıntıkada etuumlt yapılmıştır Bu ccedilalışmalarda Tuumlrkiye demir cevheri bakımından 10 boumllgeye

ayrılmıştır

1 Sivas-Malatya Boumllgesi

2 Kayseri - Adana Boumllgesi

3 İccedilel Boumllgesi

4 Payas - Kilis Boumllgesi

5 Giresun Boumllgesi

6 Ankara - Kırşehir Boumllgesi

7 Sakarya - Ccedilamdağ Boumllgesi

8 Ccedilanakkale - Balıkesir Boumllgesi

9 Kuumltahya Boumllgesi

10 Aydın - İzmir Boumllgesi

Ancak bu boumllgelerin demir tenoumlruuml ve rezervleri değişkenlik arz etmektedir Bu nedenle daha sağlıklı bir

boumllgelendirme aşağıdaki şekilde yapılabilir

Sivas ndash Malatya ndash Erzincan Boumllgesi Bu boumllge halen işletilmekte olan madenlerin buumlyuumlk kısmını ihtiva etmesi

rezervlerinin buumlyuumlkluumlğuuml ve ileride değerlendirilebilecek duumlşuumlk tenoumlrluuml rezervleri de iccedilermesi nedeniyle

Tuumlrkiyersquonin en buumlyuumlk demir cevheri boumllgesidir Halen yuumlksek tenoumlrluuml direk şarjlık cevher uumlretim merkezi

durumunda olan bu boumllgede 1985 yılında Divriği Konsantrasyon ve pelet tesisleri uumlretime başlamıştır Duumlşuumlk

tenoumlrluuml Hekimhan-Deveci sideritlerini işlemek iccedilin planlana kalsinasyon tesisleri ile yine duumlşuumlk tenoumlrluuml Hekimhan-

Hasanccedilelebi manyetit yataklarının işletilmesi iccedilin duumlşuumlnuumllen Konsantrasyon ve pelet tesislerinin de bu boumllgede yer

alacak olması boumllgenin uzun yıllar Tuumlrkiye demir madencilik boumllgesi olacağını goumlstermektedir Bu boumllgede son

yıllarda yapılan ccedilalışmalarla oumlnemli rezerv artırıcı gelişmeler kaydedilmiş olup Divriği A+B Kafa Dumluca

Bizmişen Kurudere Ccediletinkaya Otluklise Deveci Karakuz Sivritepe Hasanccedilelebi bu boumllgenin oumlnemli cevher

yataklarıdır

Şekil 25 Tuumlrkiye demir rezervlerinin dağılımı

Kayseri ndash Adana ndash Boumllgesi Tuumlrkiyersquonin ikinci derecede oumlnemli demir cevheri boumllgesi olup daha ziyade yuumlksek

tenoumlrluuml direk şarjlık cevherler iccedilermektedir Attepe Kızıl Menteş Karaccedilattepe Mağrabeli (Koruyeri)


Elmadağbeli Ayıdeliği Kararnadazı ve Tacir demir yataklarının bulunduğu bu boumllgede son yıllarda (1989-1993)

MTA tarafından yapılan etuumld ve sondajlı aramalar sonucunda Mansurlu-Attepe civarında oumlnemli rezervler ortaya

ccedilıkarılmış olup yeni rezervlerin bulunması beklenmektedir

Ankara ndash Kesikkoumlpruuml Boumllgesi Ankara-Bala Kırıkkale-Keskin arasında yer alan boumllgede Madentepe Buumlyuumlkocak

Camiisağır ve Camiikebir yatakları bulunmakta olup uzun yıllardır Karabuumlk Demir Ccedilelik Tesislerine sevkiyat

yapılmaktadır

Batı Anadolu Boumllgesi Batı Anadolu Boumllgesi demir cevheri yatakları genellikle yuumlksek tenoumlrluuml ancak empuumlriteli

cevher ihtiva etmektedir Bu cevherler ancak diğer cevherler ile harmanlamak suretiyle empuumlriteleri tolere edilerek

kullanılırlar Boumllgede mevcut Şamlı cevheri Cu Eymir cevheri As ve Ayazmant cevheri Cu ve S youmlnuumlnden

empuumlritelidir Ayazmant Buumlyuumlk ve Kuumlccediluumlk Eymir Ccedilavdar Hortuna sahaları bu boumllgede bulunmaktadır

Diğer Boumllgeler Yukarıda soumlz edilen boumllgeler dışında kalan cevher yatakları belirli bir boumllgede toplanamayacak

şekilde dağınık olup en oumlnemlisi Bingoumll - Genccedil - Avnik yatağıdır Yatak oumlnemli miktarda rezerv olmakla beraber

fosfat (P) empuumlritesi iccedilerdiğinden teknolojik proses gerekmektedir Ayrıca Sakarya - Ccedilamdağ (karbonat ve silisli)

Payas (yuumlksek aluumlminalı) İccedilel youmlresindeki (duumlşuumlk tenoumlrluuml) yataklar Bitlis - Meşesırtı Oumlkuumlzyatağı (Fosfat

empuumlriteli) Adıyaman - Ccedilelikhan - Bulam (Fosfat empuumlriteli) Kahramanmaraş - Beritdağı (duumlşuumlk tenoumlrluuml) yozgat

- Sarıkaya (duumlşuumlk tenoumlrluuml) gibi sorunlu cevher yatakları da teknolojik proses gerektirmektedir

Tablo 23 Tuumlrkiyersquodeki demir cevheri sahaları (wwwmtagovtr)

222 Tuumlrkiyersquonin Ccedilelik Uumlretim Rakamları

2011 yılı itibarıyla Tuumlrkiye 341 milyon tonluk uumlretimiyle 2010 yılına kıyasla ham ccedilelik uumlretimini 17 artmıştır

Bu performansıyla Tuumlrkiye Duumlnya Ham Ccedilelik Uumlretim sıralamasında ilk 10 uumllke arasında yer almıştır 2011 yılında

uumlretimini 172 oranında artıran sektoumlr bu doumlnemde de duumlnya ccedilelik uumlretiminde ilk 10 uumlretici arasına girmiştir

Kuumltuumlk uumlretimi miktar bazında 11 oranında artışla 221 milyon tona slab uumlretimi ise 36 oranında artışla 89

milyon tona yuumlkselmiştir Nihai mamul uumlretiminde 2011 yılında Tuumlrkiye uumlretimini toplam 215 oranında

artışla 2010 yılındaki 2630 milyon tondan 319 milyon tona yuumlkseltmiştir Yeni kapasitelerin de katkısıyla en

yuumlksek uumlretim artışı 369 oranında artışla 663 milyon tondan 908 milyon tona ulaşan yassı uumlruumlnlerde

goumlzlenmiştir Aynı doumlnemde uzun uumlruumln uumlretimi ise 163 oranında artışla 1967 milyon tondan 2287 milyon

tona ulaşmıştır 2011 yılında 3194 milyon tonluk toplam nihai ccedilelik uumlruumlnleri uumlretiminin 716 oranındaki kısmı

uzun uumlruumlnlerden 284 oranındaki kısmı yassı uumlruumlnlerden oluşmuştur 2011 yılında elde edilen toplam 564

milyon tonluk uumlretim artışının 57 oranındaki kısmı uzun uumlruumlnlerde 43 oranındaki kısmı yassı uumlruumlnlerde

goumlzlenmektedir

Tablo 24 2011 yılı Tuumlrkiyersquonin uumlruumlnlere goumlre ham ccedilelik uumlretimi (1000 t) [wwwsanayigovtr]


Tuumlrkiyersquonin 2015 yılına kadar yassı-uzun uumlruumln arz-talep dengesizliğinden kaynaklanan sorunları oumlnemli oumllccediluumlde

geride bırakması ve demir-ccedilelik sektoumlruumlnuumln oumldemeler dengesi accedilığını kapatma youmlnuumlnde oumlnemli katkı sağlaması

beklenmektedir Uzun vadede ise vasıflı paslanmaz ve yapısal ccedilelik gibi katma değeri yuumlksek uumlruumlnlerin uumlretim

ve tuumlketim paylarını arttırması oumlngoumlruumllmektedir Ayrıca Tuumlrkiyersquonin deprem boumllgesinde olması nedeniyle yapısal

ccedileliğe youmlnelik tuumlketim alışkanlıklarının yerleşmesi sonucunda ciddi uumlretim kapasitelerine ulaşması

beklenmektedir Demir ccedilelik sektoumlruumlnde başta inşaat ve otomotiv olmak uumlzere boru profil dayanıklı tuumlketim

eşyası yakıt araccedil ve gereccedilleri imalatı tarım araccedilları imalatı teneke tuumlketicileri ile gemi inşa sektoumlruumlne youmlnelik

uumlretim yapılmaktadır

2011 yılında genellikle inşaat sektoumlruuml tarafından tuumlketilen uzun uumlruumlnlerde toplam tuumlketim 177 oranında artışla

1166 milyon tondan 1372 milyon tona yuumlkselirken daha ccedilok otomotiv beyaz eşya makine sektoumlrleri tarafından

tuumlketilmekte olan yassı uumlruumlnlerdeki tuumlketim artışı ise 106 seviyesinde kalmış ve 132 milyon tona ulaşmıştır

Şekil 26 Tuumlrkiye Demir ndash Ccedilelik haritası [wwwsanayigovtr]

Uumllkemizde ham ccedilelikten nihai mamul uumlreten uumlreticiler Marmara Ege Akdeniz Karadeniz ve İccedil Anadolu

boumllgesinde faaliyet goumlstermekte olup uumlreticilerin ccediloğunluğu Marmara Ege Akdeniz sahil şeridinde yer

almaktadır Demir ccedilelik sektoumlruumlnde yaklaşık 150rsquoye yakın firma faaliyet goumlstermektedir Bunların iccedilerisinde

kapasiteleri 50000 ton ile 3500000 ton arasında değişen Elektrik Ark Ocaklı tesis ile toplam kapasiteleri

8500000 ton olan entegre tesis bulunmaktadır Diğer tesisler ise sadece haddehane huumlviyetinde olup dışardan

satın almış oldukları kuumltuumlk ile profil filmaşin nervuumlrluuml ve yuvarlak inşaat demiri uumlreten tesislerdir

Tablo 25 EAO ve BOF bazında hurda ve cevher kullanım rakamları


Demir ccedilelik sektoumlruumlnde ağırlıklı olarak ithal girdi kullanılmaktadır Elektrik Ark Ocaklı (EAO) kuruluşlarda

hammadde olarak kullanılan hurdanın 70 civarındaki boumlluumlmuuml ithal edilmektedir 2011 yılında 98 milyar (215

milyon ton) dolarlık hurda ithal edilmiş ve bu ithalatın buumlyuumlk bir kısmı ABD Rusya Ukrayna ve AB (27)

uumllkelerinden yapılmıştır Entegre tesislerde ise hammadde olarak 11 milyar dolar (4 milyon ton) taş koumlmuumlruuml ve

12 milyar dolarlık demir cevheri ithal edilmiştir


httpwwwnorthernironcorpcomcanadian-iron-ore-market

httpwwwdcudorgtr

httpwwwworldsteelorg

httpwwwsanayigovtrFilesDocumentsdemir-celik-raporu-2012-06042012151706pdf

httpmineralsusgsgovmineralspubscommodityiron_oremcs-2011-feorepdf

httpwwwmtagovtr

Erdemir Madencilik San Tic AŞ

BOumlLUumlM 3 HAMMADDELER VE OumlN İŞLEMLER


31 Demir ndash Ccedilelik Uumlretiminde Kullanılan Hammaddeler

Demir ndash Ccedilelik uumlretimi iccedilin gerekli hammadde ve başlangıccedil malzemeleri aşağıdaki şekilde gruplandırılabilir

Demir esaslı malzemeler (demir cevheri hurda)

Yakıtlar ve reduumlkleyiciler (kok koumlmuumlr gaz vb)

Flakslar (curuf yapıcılar) ve ilaveler (alaşım yapıcılar)

311 Demir Cevherleri

Yerkabuğundaki elementler arasında demir 56 bulunma oranı ile oksijen silisyum ve aluminyumdan sonra

doumlrduumlncuuml sırada yer almaktadır

Demir doğada saf halde yer almayıp kimyasal bileşikler şeklinde bulunmaktadır En ccedilok rastlananı demir ndash oksijen

(demir oksitler) bileşikleridir Demir bileşikleri daima ldquogangrdquo olarak bilinen empuumlriteler ile karışık halde

bulunurlar Bu demir oksit ve gang karışımı ekonomik uumlretimin muumlmkuumln olduğu demir cevherleri olarak

sınıflandırılırlar

Gang bileşimi demir cevherlerinin işlenmesinde oumlnemli bir role sahiptir Eğer gang yuumlksek oranda kireccedil (CaCO3)

iccedileriyorsa cevher ldquobazikrdquo silika (SiO2) oranı daha fazla ise ldquoasidikrdquo olarak nitelendirilir

Demir ccedilelik sektoumlruumlnuumln ana hammaddesi demir cevheridir Bir madenin cevher olarak değerlendirilebilmesi iccedilin

işletilmesi ve kullanılmasının ekonomik olması gerekmektedir Ccedilelik sanayiinde kullanılan demir cevherlerinin

harman tenoumlruumlnuumln en az 57 Fe olması arzu edilmektedir Demir cevherleri doğada

Manyetit (Fe3O4)

Hematit (Fe2O3)

Limonit (FeO(OH)nH2O)

Goumltit (Fe2O3H2O)

Siderit (FeCO3) ve

Pirit (FeS2)

mineralleri şeklinde bulunmaktadır

Manyetit (Fe3O4) (FeOFe2O3)

Yuumlksek oranda demir iccedileren (60-70) ve eser elementlerden geniş

oumllccediluumlde arındırılmış bir demir cevheridir Gang mineralleri

ccediloğunlukla silis (asidik) iccedileriklidir Demir ve oksijen atomlarının

manyetit yapısında ccedilok sıkı bağlı olmaları nedeniyle reduumlklenmesi

zordur İsminden de anlaşılacağı uumlzere yuumlksek manyetiklik oumlzelliği

goumlsterir İsveccedil Norveccedil ve Rusyarsquoda geniş manyetit yatakları

mevcuttur

Hematit (Fe2O3)

Duumlşuumlk fosfor (P) ve kuumlkuumlrt (S) iccedileriği silisli (asidik) yapısıyla

yuumlksek demir iccedileriğine sahiptir Belirgin kızıl rengi demir (uumlccedil)

oksit iccedileriğinden kaynaklanmaktadır Demir-oksijen bağları daha

zayıf olduğundan kolay reduumlklenebilir İşlenebilir maden yatakları

yerkuumlrenin her yerinde bulunabilir


Limonit ldquosulurdquo olup demir oksitler su ile kararlı bir bağ

oluşturmuştur Duumlşuumlk demir konsantrasyonu ile en yaygın bulunan

demir cevheridir Maden işletmesi maden yatakları ccedilok geniş

olduğunda ekonomikliği vardır


Siderit (FeCO3)

30-40 Fe iccedileriği ile siderit cevheri nispeten kolay reduumlklenebilir

Ccediloğunlukla kireccedil mangan ve duumlşuumlk oranda fosfor iccedilerir En uumlnluuml

cevher dağı olan Steiermark (Avusturya) bu tuumlr cevherden

oluşmaktadır Siderit madenleri guumlnuumlmuumlzde ekonomik olarak

oumlnemini yitirmiştir

Goumltit (Fe2O3H2O) veya [FeO(OH)]

Sulu demir bileşiklerinden biri olan goumltit genelde doğada limonit

ve hematitle birlikte bulunmakta oumlnemli bir demir cevheri olarak

kabul edilmektedir

Pirit (FeS2)

Pirit yaygın ve demir oranı yuumlksek iccedilermesine rağmen oumlnemli bir

demir kaynağı olarak hiccedil kullanılmamıştır Hematit gibi birincil

demir cevheri değildir Kuumlkuumlrt kazanımı amacıyla kullanılan bir

cevher olarak kabul edilmektedir

Demir ndash Ccedilelik uumlretim fabrikalarının yuumlksek fırınlarında kullanılan demir cevherlerine uygulanan en basit kalite

kriterleri aşağıda sıralanmıştır

demir oranının tipi ve miktarı

metalurjik oumlzellikler (sinterleme sırasında cevherin davranışı tane parccedilalanması vb)

reduumlklenebilirlik

eser elementlerinin tipi ve miktarı (Al Mn P K Na)

Ccedilok dar aralıkta gang ve istenmeyen eser elementlerini tanımlayan demir cevheri kalite standartlarına artık daha

sık rastlanmaktadır Demir cevherinin değerlendirilmesinde uumlretim ve sıcak metale (sıvı pik demir) veya doğrudan

reduumlklenmiş demire (DRI) doumlnuumlşuumlmuumlndeki maliyetler de oumlnemlidir İlgili kriterler aşağıda oumlzetlenmiştir

cevherlerin demir iccedileriği

empuumlritelerin varlığı (gang)

tane boyut dağılımı

maden yatağının genişliği

cevherin madenden ccedilıkarılma maliyetleri

maden yatağından uumlretim tesislerine olan nakliye masrafları

Cevherler hem accedilık maden işletmesi (Şekil 31) hem

de yer altı madenleri (Şekil 32) şeklinde

ccedilıkarılabilirler Ccedilalışılabilir demir cevheri

madenlerinin yuumlzeye yakın olduğu yerlerde cevher

accedilık işletme şeklinde ccedilıkarılabilir Yer altı

işletmeciliği demir cevheri ccedilıkarılmasında pahalıya

mal olmaktadır

Şekil 31 Accedilık demir maden işletmesi


Demir madenleri ccedilok nadir olarak madenden

doğrudan demir-ccedilelik fabrikalarının stoklarına

goumlnderilirler Rota genellikle birden fazla yuumlkleme ve

uzun taşıma mesafeleri iccedilermektedir Taşıma

işlemlerinden oumlnce gang minerallerinin ccediloğunluğu

giderilerek cevher konsantre hale getirilir Bu işlem

cevher zenginleştirme olarak bilinmektedir

Şekil 32 Kapalı demir maden işletmesi

312 Curuf Yapıcılar (Flaks)

Cevherde bulunan gang mineralleri ve kokun kuumllleri bileşen elementlerine bağlı olarak 1700 ndash 2000degC gibi yuumlksek

ergime sıcaklıklarına sahiptir Bu malzemeler yuumlksek fırının ccedilalışma sıcaklıklarında kolayca ergitilemedikleri iccedilin

flaks adı verilen curuf yapıcı malzemeler ilave edilmektedir Bunlar gangın ergime sıcaklıklarını 1300 ndash 1400degC

ye duumlşuumlrerek duumlşuumlk viskoziteli curuf oluşturur

Curuf yapıcı ilave maddeler ilavesinde metalin ergimesi sonrasında kimyasal olarak birleştiği veya fiziksel olarak

karıştığı yabancı maddelerden ayrıştığı metalurjik işlemlere izabe adı verilmektedir Demir izabesinde yabancı

maddeler bu her iki durum suumlrekli mevcut olduğundan ham demir uumlretimi iki işlem gerektirir

1) metalin bileşik olarak bulunduğu elemanlardan ayrılması (reduumlksiyon)

2) metalin karışım halinde bulunduğu kısımdan (gang) ayrılması

Demir cevherlerinde bulunan ve curufa geccedilmesi istenen gang mineralleri genelde refrakter oumlzelliktedir bir diğer

ifadeyle kolay reaksiyona girmezler ve yuumlksek sıcaklıklarda ergirler Bu gang minerallerinin tam olarak

ergimemesi izabe işlemini geciktirir Bu durumda flaksların birinci goumlrevi gang minerallerini daha kolay ergir

hale getirmek tir

Cevher iccedilindeki bazı elemanlar demir ile benzer tarzda reduumlklenmekte demir iccedilinde ergimekte ve demir ile bileşik

yapmaktadır Hammadde iccedilerisinde demir ile bileşik yapmış bu elemanlar demir metali yerine tercih edecekleri

başka bir madde bulunmadığı suumlrece demirden ayrılmayacaktır Bu durumda flaksların ikinci oumlnemli goumlrevi gang

minerallerinin demir yerine tercih edecekleri bir maddeyi temin etmek ve metalin serbest hale geccedilmesini sağlamak

tır

İzabe işlemine giren buumltuumln curuf yapıcı maddeler aralarında bileşikler yapmak iccedilin birbirleri ile reaksiyon

gerccedilekleştirmeleri bakımından asidik ve bazik olarak sınıflandırılırlar İzabe işlemlerinde yuumlksek sıcaklıklarda en

aktif asidik bileşenler silis ve fosfor en bazik bileşenler ise kalsiyum magnezyum ve sodyum bileşikleridir

Flaksların goumlrevlerinden biri istenmeyen yabancı maddelerle kimyasal reaksiyona girerek kolay ergiyen curuf

yapmak olduğundan bazik karakterli yabancı maddeleri gidermek iccedilin asidik flaks asidik karakterli yabancı

maddeleri gidermek iccedilin bazik flaks kullanılmaktadır Genel olarak asidik ve bazik maddeler arasındaki

reaksiyonlar sonucu oluşan curufun ergime sıcaklığı curufu oluşturan bileşenlerin ergime sıcaklığından daha

duumlşuumlktuumlr

Birccedilok cevherde asidik ve bazik karakterli yabancı maddeler bulunmasına karşılık asidik bileşenler (SiO2 gibi)

daha fazladır Cevherlerde CaO+MgO gibi bazik oksitler de bulunmakta ancak asidik olan SiO2 yi bağlayacak

kadar bulunmamaktadır Bu nedenle hem silisi hem de fosforu curufa atabilmek iccedilin yuumlksek fırında ham demir

uumlretiminde flaks malzemesi olarak kireccediltaşı (CaCO3) kullanılmaktadır Kireccediltaşı bazik karakterli flaks olup

dolomit de (MgCO3CaCO3) diğer bazik flakslara oumlrnektir Asidik flakslara oumlrnek silika (SiO2) verilebilir Bu flaks

malzemesi genelde ccedilelik uumlretiminde kullanılmaktadır

Bazik flaks olan kireccediltaşı yuumlksek fırına parccedila halinde şarj edilebildiği gibi cevherin sinterlenmesi esnasında

oumlğuumltuumllerek sinter harmanına katılarak da ilave edilebilir Bu durumda flaks yuumlksek fırına şarj edilmeden oumlnce

cevherdeki bazı yabancı maddelerle birleşir ve yuumlksek fırına gerekenden daha az kireccediltaşı şarjı sağlanmış olur

Genel olarak sinterleme kullanılacak kireccediltaşının tane boyutunun 3 mmrsquonin altında yuumlksek fırında kullanılacak


parccedila kireccediltaşının boyutunun 5-10 cm aralığında olması istenir Fırının normal ccedilalışması esnasında kireccediltaşı

aşağıdaki reaksiyona goumlre parccedilalanır

CaCO3 rarr CaO + CO2

CO2 gazı fırının yukarı kısmına doğru giderken CaO fırının alt kısımlarında curuf yapıcı olarak goumlrev yapar

Yuumlksek fırında kullanılacak kireccediltaşının olabildiğine az silika iccedilermesine dikkat edilir Ccedilelik uumlretimi esnasında ise

kireccediltaşı kalsine edilerek yani CaO halinde fırına ilave edilir ki bu maddeye yanmış kireccedil adı verilir

Alumina da (Al2O3) flaks malzemesi olarak nadiren kullanılır Şartlara bağlı olarak asidik veya bazik karakterli

davranabilir Oumlrneğin yuumlksek silisli curuflarda aluminyum silikat yuumlksek CaO bulunan ortamlarda kalsiyum

aluminat bileşiği oluşturur

Yuumlksek fırında kullanılan ve noumltr karakterli bir başka flaks malzemesi Fluşpat (CaF2) dır Bu flaks malzemesinin

temel goumlrevi curufu daha akışkan yapmaktır Fluşpatın genel bir kimyasal bileşimi aşağıda verilmiştir

Tablo 31 Fluşpatın tipik kimyasal bileşimi

Bileşen

CaF2 81

SiO2 475

Al2O3+Fe2O3 1

S 1

CaCO3 kalan

Flaks malzemeleri kullanılmadan oumlnce oumlğuumltuumlluumlr ve kurutulurlar Tane boyutlarının kuumlccediluumlk olması tanelerin yuumlzey

alanının artmasına neden olduğundan daha kolay reaksiyona girmesini sağlarlar Bu nedenle tane boyutu bu tuumlr

reaksiyonlarda oumlnemlidir

313 Metalurjik Kok

Reduumlkleyici malzemeler yuumlksek fırında demir cevherinin işlenmesinde kullanılır Em oumlnemli reduumlkleyici madde

kok koumlmuumlruumlduumlr Metalurjik kok uumlretimi daha detaylı olarak Boumlluumlm 4rsquode anlatılacaktır

32 Oumln İşlemler

Modern ve yuumlksek performanslı yuumlksek fırın uumlretimleri cevherin reduumlklenebilirliğinin arttırılması ile

gerccedilekleşmektedir Bu oumln hazırlıklar yuumlksek fırın şarj malzemelerinin aglomerasyonu olarak adlandırılan oumln

işlemlerdir Genel olarak bu aglomerasyon işlemi sinterleme veya peletleme ile sağlanmaktadır Bir başka

aglomerasyon işlemi ise briketlemedir Aglomerasyon işleminin 2 temel amacı vardır

1) Boyut buumlyuumltme

2) Mukavemet ve geccedilirgenliği arttırma

Ccedilok kuumlccediluumlk cevher parccedilacıklarının yuumlksek fırına şarj edilmesi uygun değildir Bunun nedeni kuumlccediluumlk partikuumlller fırın

iccedilerisinde reaksiyona girmeden baca gazına karışarak uzaklaşabilecek olmasıdır Bu yuumlzden kuumlccediluumlk partikuumlller

aglomerasyon işlemiyle daha buumlyuumlk boyutlu hale getirilirler Ayrıca aglomerasyon işlemiyle daha boşluklu (poroz)

bir yapı elde edilir Bu sayede oumlzellikle katı ndash gaz reaksiyonlarında reaksiyon temas alanı artar reduumlksiyon daha

fazla gerccedilekleşir

Aglomerasyon işlemleri sonrasında elde edilen uumlruumlnlerde (aglomeratlarda) aranan temel oumlzellikler ise

1) aglomerat tane iriliği

2) parccedilalanma oumlzelliği

3) sağlamlık

4) porozite

5) yoğunluk

6) topaklanma oumlzelliği


Oumlzellikle duumlşuumlk tenoumlrluuml cevherlerin cevher zenginleştirme youmlntemleriyle tenoumlrlerinin yuumlkseltilmesi istenmeyen

safsızlıkların giderilmesi gibi uygulamalar aglomerasyon işlemlerinin oumlnemini her guumln biraz daha arttırmaktadır

Guumlnuumlmuumlzde demir cevherleri ve konsantrelerine uygulanan aglomerasyon işlemlerinden sinterleme ve peletleme

ccedilok buumlyuumlk boyutlara ulaşmıştır

Duumlnyada yuumlksek fırın şarjının 50 si sinter geri kalanı parccedila cevher ve pelettir Avruparsquoda bu oran 70 sinter

16 pelet 14 parccedila cevherdir

321 Sinterleme

Demir cevherlerinin sinterlenmesinde 3 temel amaccedil vardır Bunlar

1) Ccedilok kuumlccediluumlk boyuttaki yani toz halindeki cevherin yuumlksek fırına şarj edilebilir hale getirmek

2) Cevherde mevcut kuumlkuumlrduuml oksit haline doumlnuumlştuumlrmek ve kuumlkuumlrt miktarını azaltmak

3) Yuumlksek fırın ccedilalışma şartlarında kullanılabilecek ve indirgenme kabiliyeti yuumlksek mukavemetli

ufalanmaya karşı dayanıklı şarj malzemesi elde etmek ve bu sayede uumlretim verimini arttırıp işletme arızalarını en

aza indirmek

Şekil 33 Sinter prosesinin şematik goumlsterimi

Bir sinter prosesinde şarj malzemesi

Toz halindeki cevher

Katkı malzemeleri (oumlrn Kireccediltaşı)

Geri doumlnuumlşmuumlş demir bazlı malzemeler (geri doumlnduumlruumllmuumlş sinter tozları toz tutma sistemlerinden gelen

tozlar haddelemeden gelen tufaller vb)

Kok tozu (şarjda yanma olayının sağlanması iccedilin)

Sinterleme işleminden oumlnce şarj malzemelerinin uygun şekilde karıştırılması gerekmektedir Toz halindeki cevhere

kireccediltaşı gibi katkı malzemesi geri doumlnuumlşmuumlş malzemeler ve yanma olayının gerccedilekleşmesi iccedilin kok tozu ilave

edilir ve harman bir karıştırıcıya yuumlklenir Burada iyi bir karışım sağlanır hatta bir miktar kuumlccediluumlk peletler de

oluşabilmektedir


Şekil 34 Sinter harmanının sinter fırınına ilerlemesi ve yanma boumllgesi

Sinter uumlnitesinde ısıya dayanıklı doumlkme demirden uumlretilmiş geniş bir hareket eden ızgara bulunmaktadır

Sinterlenecek malzeme 3-5 cm kalınlığındaki geri doumlnuumlşmuumlş sinter malzemesinin uumlzerine yerleştirilmektedir

Alttaki bu tabaka hem sinter harmanının ızgara boşluklarından aşağıya akmasını oumlnler hem de ızgarayı yanma

ısılarından korur Modern sinter uumlnitelerinde sinterlenecek malzeme tabakasının derinliği yaklaşık 40-60 cm

arasındadır Eski tesislerde bu derinlik daha kuumlccediluumlktuumlr

Izgarada sinterleme haznesinin başında harmandaki koku ateşleyecek yani yanmasını sağlayacak bir tutuşturma

kısmı bulunmaktadır Tutuşma sağlanan harmanların bulunduğu ızgaraların alt kısmındaki hava kanallarından

hava emişi yapılarak karışımdaki yanma işleminin (ve dolayısıyla sinterleme işleminin) devam etmesi sağlanır

250 m2 hava emiş alanına sahip veya 3 m genişlikte ızgaraları bulunan sinter tesisleri de bulunmaktadır Sinter

karışımı ızgara boyunca ilerlerken yanma boumllgesi karışımda aşağıya doğru ilerlemektedir Bu durum kuumlccediluumlk

partikuumllleri sinterleyerek poroz yapılı bir malzeme olmasına yetecek ısıyı (1300 ndash 1480oC sıcaklık aralığında)

sağlamaktadır

Sinterleme prosesi esnasında birccedilok kimyasal ve metalurjik reaksiyon gerccedilekleşmektedir Bu reaksiyonlar hem

sinterin kendisini hem de toz ve gaz emisyonlarını (yayma dışarı verme) uumlretmektedir Reaksiyonlar uumlst uumlste

gelişmekte birbirlerini etkilemekte sinterleme boumllgesinde bulunan katı partikuumlller gaz fazı ve ergiyikler arasında

katı hal ve heterojen reaksiyonlar meydana gelmektedir Sinterleme esnasında aşağıdaki prosesler ve reaksiyonlar

gerccedilekleşmektedir

Harmandaki nemin buharlaşması

Temel bileşenlerin oumln ısınması ve kalsinasyonu kokun yanması ve karbon pirit kloruumlrluuml ve floruumlrluuml

bileşiklerle ortamdaki oksijen arasındaki reaksiyonların gerccedilekleşmesi

Hidratların dekompozisyonu ve karbonatların ayrışması

Kalsiyum oksit ile hematit arasında reaksiyon

Silikat fazı kalsiyum oksit ve demir oksit fazları arasında ergiyik bir faz oluşturmak ve ergimiş faz oranını

arttırmak iccedilin gerccedilekleşen reaksiyon


Kalsiyum suumllfuumlr bileşikleri ile alkali kloruumlr ve metal kloruumlrlerle birlikte floruumlr iccedileren bileşiklerin oluşumu

Yuumlksek sıcaklık boumllgesinde demir oksitlerin metalik demire reduumlksiyonu

Kokun yanması ve nemin buharlaşmasının etkileriyle boşluk ve kanalların oluşumu

Sinter soğuması esnasında kuumlccediluumllme ve sertleşme etkileriyle yeniden oksitlenme ve yeniden kristallenme

reaksiyonları

Sinter soğuması esnasında termal gerilmeler nedeniyle ccedilatlakların oluşumu ve sinter yapısında kusurların

oluşumu

Elde edilen sinter sıcak halde parccedilalanır eleme işlemi yapılır ve soğutma işlemi yapılır Soğutma işlemi havayla

yapılır Sinter soğutmasında kullanılan hava 300degC ye kadar ccedilıkabilir bu ısınmış hava sinterleme işleminde

kullanılmaktadır Soğutulmuş sinterde 5 mm den daha kuumlccediluumlk parccedilacıklar sinter harmanında kullanılmak uumlzere

geri goumlnderilmektedir

Şekil 35 Sinterleme sonrası elde edilen uumlruumln

Sinterler Asidik sinter ve Flakslı sinter olmak uumlzere iki tuumlrdedir Asidik sinterler iccedilerisine flaks malzemesi

katılmayan sinterlerdir İccedilerisinde flaks bulunan ya da sonradan eklenen sinterlere ise flakslı sinter adı

verilmektedir

Asit sinterde sinterlemenin avantajları

1) Tozların sert kuvvetli ve duumlzguumln suumlngerimsi parccedilalar halinde toplanması iyi yatak geccedilirgenliği sağlar

2) Cevherde varsa kuumlkuumlrt ve arseniğin 60-70 kadarı sinterleme esnasında uzaklaştırılır

3) Rutubet ve diğer uccedilucu bileşenler giderilir

4) Yumuşama sıcaklığı artar yumuşama aralığı daralır

Flakslı sinterlemedeki avantajlar ise

1) Kireccediltaşı sinterleme esnasında kalsine olduğundan yuumlksek fırında enerji kaybına neden olmaz

2) Kireccedil ilavesi viskoziteyi ve curuf ergime sıcaklığını duumlşuumlreceğinden daha az kok kullanılır

3) Sinter iccedilindeki kireccedil birincil curufun (FeO-Al2O3-SiO2) ergime sıcaklığının dengeli olmasını sağlar

4) Kireccedil sinter iccedilindeki silikanın indirgenmesini engeller

5) Kireccedil sinter iccedilinde fayalit (FeOSiO2) oluşumunu engeller Bu maddenin reduumlksiyonu zordur

6) Asidik sinterle oluşan curufun viskozitesine goumlre daha duumlşuumlk viskozite sağlar

7) Sinterlenme hızı daha yuumlksektir

8) Fırın uumlretimini pelete goumlre daha ccedilok arttırır ccediluumlnkuuml daha goumlzenekli yapıya sahiptir

322 Peletleme

Tenoumlrleri duumlşuumlk ve safsızlık miktarları yuumlksek fırında kullanılamayacak kadar ccedilok olan cevherler cevher

zenginleştirme işlemlerine tabi tutulurlar Oumlzellikle oumlğuumltme işlemlerinde ccedilıkan ve 005 mm den kuumlccediluumlk tozlar ortaya

ccedilıkar Zenginleştirme sonrası elde edilen bu konsantre uumlruumlnlerin yuumlksek fırına şarj edilmesi uygun değildir Ayrıca

sinterleme prosesinde sinter geccedilirgenliğini de duumlşuumlreceğinden sinter yapmaya da uygun değildirler Boumlyle

durumlarda konsantre uumlruumlnuumln iccedilerisine katılan bir bağlayıcı ile ayrıca nem ve ısı ile belirli boyutlara getirme

işlemine peletleme adı verilmektedir


Toz halindeki demir cevherini peletleme işleminin amacı

aglomerasyon ve sertleştirme yoluyla demir youmlnuumlnden

zengin ince mineralleri pelet olarak tanımlanan (Şekil 36)

yuumlksek fırın şarj malzemesi haline getirmektir Peletler

sert ve genelde kuumlresel maddeler olup yuumlksek fırında

kullanılmaları iccedilin belirli oumlzellikleri taşımaları

gerekmektedir

Şekil 36 Demir peletleri

Peletlerin sahip olması gereken oumlzellikleri

1) Toz kırıntı ve ince kısımdan arındırılmış olmalı

2) Taşınma ve stoklanma sırasında meydana gelebilecek kırılmalara karşı fiziksel dayanıklılığa sahip

olmalı

3) Yuumlksek fırında ısıtılırken ccedileşitli reaksiyonlar sırasında meydana gelebilecek zamansız ufalanma karşı

direnccedil goumlsterecek yapıya sahip olmalı

Peletlenecek cevher ve kaynakları zenginleştirilmiş duumlşuumlk tenoumlrluuml demir cevheri veya doğrudan yuumlksek fırına şarj

edilmeyen toz halinde bulunan yuumlksek tenoumlrluuml cevherler olabilir

Peletleme harmanında bulunan demir cevheri fiziksel ve kimyasal accedilıdan birkaccedil oumlzellik taşımalıdır Yapısına goumlre

60 demir iccedileren cevherler peletlenebilmektedir Ancak duumlnya genelinde 65 den yuumlksek demir iccedileren cevherler

peletleme işlemine tabi tutulmaktadır Ham pelet eldesinde en oumlnemli etkenlerden biri cevherin oumlzguumll yuumlzey

alanıdır Cevherin yapısına goumlre bu değer ortalama 1500 cm2g veya daha duumlşuumlk olabilir Ham pelet eldesinde

peletlenecek cevherin 5-10 nem iccedilermesi istenir Daha duumlşuumlk veya yuumlksek nem iccedileriği peletleme olayına olumsuz

etki etmektedir

Ham peletlerin hazırlanmasında kullanılan ikinci oumlnemli madde bağlayıcıdır Bağlayıcı maddelerin iki oumlnemli

goumlrevi vardır Bunlar

1) cevher konsantresi iccedilindeki suyu tutmak

2) peletlerin ısıl işlemi esnasında curuf bağları oluşmadan oumln ısıtma işlemleri esnasında parccedilalanıp

dağılmasını oumlnlemek

Peletlemede bağlayıcı kullanım oranları filtre kekinin (zenginleştirilmiş cevher) nemi ile doğru orantılıdır

Oumlzellikle topakların buumlyuumlme hızı nem ile kontrol edilmektedir Bu nedenle bağlayıcı olarak kullanılan maddeler

suyun akışkanlığını azaltacak nitelikte olmalı peletlenecek malzemenin yapısal oumlzelliklerini bozmamalı peletleme

işlemindeki diğer boumlluumlmlere uyum sağlamalıdır Ayrıca peletlemede kullanılacak malzeme yeterli miktarda ve

kolayca bulunabilmeli ekonomik olmalıdır

Bağlayıcı maddeler 3 ana grupta toplanmaktadır

İnorganik kimyasal maddeler

Organik maddeler

Bentonit

Peletlerde bağlayıcı olarak kullanılan katkı maddeleri hem ham pelet uumlretiminde serbest suyu kontrol eder hem de

kuru peletin dağılmasını oumlnler İnorganik bağlayıcıların tersine organik bağlayıcılar iccedilinde bulunan bazı maddeler

peletleme işleminin ısıl işlem boumlluumlmlerinde yok olmakta uumlruumln peletlerin kimyasal yapısında bulunmamaktadır

Duumlnyada gerek bulunabilirliği gerekse ucuz olması nedeniyle bağlayıcı olarak bentonit kullanımı ccedilok yaygındır

Bentonitte genel olarak 58-65 SiO2 18-25 Al2O3 maks6 Fe2O3 maks4 Na2O+K2O maks5

CaO+MgO maks65 ateş kaybı bulunmaktadır Cevher yapısına bağlı olarak 05-1 oranında cevher iccedilerisine

bağlayıcı katılır Bentonit hacminin 10-15 katına kadar su emme oumlzelliğine sahip olup ccedilok ince tane boyutuna


sahiptir Kurutuldukları zaman dış cidarlarında dayanıklı bir film oluşur Bentonitin bu oumlzelliği ham peletteki

serbest suyu kontrolde ve oumln ısıtma işlemleri sırasında ham peletin dağılmasını oumlnlemede oumlnemli rol oynar

Bununla birlikte cevher buumlnyesine katılan bentonit yuumlksek fırınlar iccedilin arzu edilmeyen bir katkı malzemesidir Bu

nedenle cevher iccedilerisine katılan miktar kadar cevherin kalitesini duumlşuumlrduumlğuuml gibi buumlnyesinde bulunan silika

alumina ve alkalilerden dolayı cevherdeki empuumlrite miktarını arttırarak yuumlksek fırın veriminin duumlşmesine neden

olurlar Her 1 bentonit ilavesi cevher konsantresindeki demir tenoumlruumlnuuml 06 oranında duumlşmesine neden olur

Yuumlksek fırınlarda uumlruumln peletin daha iyi kullanımını sağlamak amacıyla peletleme işlemi sırasında ham pelet elde

edilirken filtre kekine bazı katkı maddeleri katılabilir Kullanılan bu katkı maddeleri yuumlksek fırın verimliliğini

arttırmaktadır Bu katkı maddeleri

Olivin

Kireccedil + kireccediltaşı

Dolomit

olabilir Olivinin kimyasal yapısında 48-50 MgO 41-43 SiO2 61-66 FeO bulunmaktadır 5 dolaylarında

katılan bu katkı malzemesinin miktarının belirlenmesinde peletleme işlemi uumlruumln peletin fiziksel ve kimyasal

oumlzellikleri ve yuumlksek fırındaki değişkenler etki etmektedir Kireccediltaşı ve dolomitin de oumlnemli yeri vardır

Yuumlksek fırına şarj edilecek cevherin kontrol edilmesi gereken oumlnemli değişkenlerden biri şarjın asitlik veya

baziklik derecesidir Cevherde bulunan SiO2 asidik CaO ve MgO bazik karakterlidir

Peletleme işlemi iki ana boumlluumlmden oluşur

1) Ham (yaş) pelet uumlretimi zenginleştirilmiş cevherin bağlayıcılar ile karıştırılması ve topaklanması

2) Uumlruumln pelet uumlretimi ham peletin oumlnce ısısal daha sonra soğutma işlemine tabi tutulması

Şekil 37 Peletlemede aglomerasyon olayı

Ham pelet uumlretimi prosesin en oumlnemli aşamasıdır ve bu aşamada mukavemet boyut ccedilarpma mukavemeti ve diğer

pelet oumlzellikleri tayin edilir İşlem tambur koni ve diskler gibi doumlner cihazlar kullanılarak gerccedilekleştirilir

Peletlerin topaklanıp bilya şeklini alması suyun yuumlzey gerilimi ve parccedilaların birbirine ccedilarpması sonucu

gerccedilekleşir Başlangıccedilta su eklenerek ufak bir pelet ccedilekirdeği oluşturulur daha ccedilekirdek buumlyuumlyerek pelet halini

alır Ham peletleme olayında gerccedilekleşen aglomerasyon olayı şematik olarak Şekil 37 de goumlsterilmiştir İnce

partikuumlller bir bağlayıcı ile peletleme haznesine yuumlklendikten sonra karıştırma işlemi gerccedilekleştirilir Belirli bir

accedilıda doumlnen pelet haznesinde tozların topaklanması akabinde belirli bir boyutta gelişen peletlerin ortamdan


taşması prensibine dayanmaktadır Şekil 38 de disk şeklinde peletleme hazneleri Şekil 39 da ise drum (davul)

tipi peletleme haznesi goumlsterilmiştir

Şekil 38 Disk şeklinde peletleme hazneleri

Şekil 39 Drum (davul) tipi peletleme hazneleri

Ham pelet uumlretimi esnasında nem miktarı 5-10 aralığındadır Ortalama nem miktarı ccedilok oumlnemlidir Az miktardaki

su boşluklara hava girmesine ccedilok fazla su ise yapıştırıcı oumlzelliğin tahrip olmasına neden olmaktadır


Şekil 310 Demir cevherinin peletleme akım şeması

Şekil 311 Ham peletlerin pişirildiği fırın

Şekil 312 Ham peletten uumlruumln pelet uumlretim şeması

Uumlruumln pelet uumlretiminde diğer bir ifadeyle ham peletlerin pişirilmesi işleminde doumlner fırınlar kullanılmaktadır Bu

fırınların ccedilapı yaklaşık 52 m uzunlukları yaklaşık 345 m eğimleri ise 3deg dir İşletme tonajına bağlı olarak 05-

15 devirdakika hızla doumlnen fırında yakıt olarak fuel oil kullanılmaktadır

Ham peletlerin şarj edildiği ilk boumllge kurutma boumllgesidir Bu boumllge yaklaşık 350degC olup burada peletlerdeki nem

ve yapısal su giderilmektedir Oumln ısıtma boumllgesinde ise sıcaklık 970 ndash 1130degC civarındadır Bu boumlluumlmde de yapısal

su atılmaktadır Ayrıca hidratlar karbonatlar ve suumllfatlar parccedilalanarak ayrışmaktadır Curuf bağları oluşmaya

başlar cevherdeki manyetit (Fe3O4) hematite (Fe2O3) doumlnuumlşmeye başlar Aynı zamanda 50-60 kgpelet

mertebesinde mukavamete ulaşırlar Doumlner fırındaki sıcaklık ise 1250 ndash 1320degC aralığında olup bu boumllgede curuf

bağları ve kristal buumlyuumlmesi tamamlanır


Şekil 313 Pelet stok sahası


httpwwwsinomgroupcombe22html httpdxdoiorg101016jmineng200709005

httpferrocomcomtrtrueruenleritem28-demir-cevherihtml httpwwwmtagovtrv20madenlerminerallerindexphpid=pirit

ldquoDemir ccedilelik uumlretimi ders notlarırdquo UŞenŞYılmaz 2012

httpwwwwstylercapdfanalysis_processingPelletizing_Discspdf

httpwwwbulk-solids-handlingcomimgserverbdb4586004586424jpg

httpi00ialiimgcomphoto246207081balling_discjpg

httpwwwmetsocomminingandconstructionMaTobox7nsfDocsByIDFD649B46389D826E42256B9500317

622$FileGreat_Kilnpdf

httpwwwk-uteccomProcessing-of-Mineral-Raw-Materials2000html

httpfeecocomwp-contentgalleryrotary-drumrotary-drum-8jpg

httpwwwalibabacomproduct-free106610155IRON_ORE_PELLETSshowimagehtml

BOumlLUumlM 4 YAKITLAR VE METALURJİK KOK

41 Giriş

Demir-Ccedilelik enduumlstrisinde koumlmuumlruumln en ccedilok tuumlketildiği alan yuumlksek fırındır Kok yuumlksek fırında kullanılan evrensel

bir yakıttır İndirgeyici ve ısı sağlayıcı olarak goumlrev alır Aynı zamanda uumlretim maliyeti iccedilin oumlnemli bir yer kaplar

Koumlmuumlr kok olarak ve enjeksiyon halinde toz koumlmuumlruumln yuumlksek fırına yakıt olarak yuumlklenmesi şeklinde

tuumlketilmektedir Bunun yanında koumlmuumlruumln ccedilok daha az tuumlketildiği buhar ve elektrik uumlretimi iccedilin de kullanımı


mevcuttur Yine ccedilelikhanede ccedilelik uumlretimi sırasında karbon ilavesinde ve demir ccedilelik prosesinde doğrudan ergitme

(Kupol Ocağı) işlemlerinde de kullanılmaktadır Kok uumlretimi iccedilin satın alınan koumlmuumlrlerden beklenen oumlzellikler

diğer proseslerde beklenen oumlzelliklerden ccedilok farklıdır Sadece belirli bir sınıf koumlmuumlr yuumlksek fırında pik uumlretimi

iccedilin ccedilok spesifik oumlzellikleri sağlayacak şekilde kaliteli kok uumlretimine imkan sağlar

Kokun yuumlksek fırında beş fonksiyonu vardır

1 Termal ihtiyaccedilları sağlamak iccedilin bir yakıt olarak kullanılır Reaksiyonu

2C+O2 rarr 2CO H= - 2300 kcal kg

2CO+O2 rarr 2CO2 H= - 8150 kcal kg

2 Demir oksitlerin indirgenmesi iccedilin CO sağlar

3 Metal ve metaloit oksitleri Mn Si P gibi indirger

4 Demiri karbuumlrize ederek erime noktasını duumlşuumlruumlr

5 Kuru ve ıslak boumllgelerde geccedilirgenliği sağlar ve mekanik destek olur Kokun geccedilirgenliği cevher sinter ve

pelete goumlre 60-100 oranında daha fazladır Tuumlyer seviyesine ininceye kadar erimez ve burada hava

tarafından indirgenir

Demir oksitten ekonomik olarak metalik demir uumlretmek iccedilin en uygun indirgen karbondur Oumlnceleri bu nedenden

dolayı erimeye elverişli karbon iccedilermesi ve uygun oumlzelliklerinden dolayı odunun damıtılmasıyla elde edilen odun

koumlmuumlruuml kullanılmıştır Fakat buguumln yuumlksek fırınlarda demir eldesinde kok kullanılmaktadır Kok antrasit ve veya

taş koumlmuumlruumln (bituumlmluuml koumlmuumlr) kuru damıtılmasıyla elde edilir Kok goumlzeneklidir Kokun kimyasal bileşimi gibi

fiziksel oumlzellikleri de kullanılan koumlmuumlre ve damıtma sıcaklığına bağlıdır Metalurjik kokun uumlstuumln fiziksel

oumlzelliklere sahip olması iccedilin yuumlksek sıcaklıklarda (1100ndash1250 degC) elde edilmesi gerekir

42 Kok ve koklaşmaya uygun koumlmuumlrler

Buumltuumln bituumlmluuml koumlmuumlrlerin kok imaline uygun olmaması gibi kok imalatına uygun olan buumltuumln bituumlmluuml koumlmuumlrler

de metalurjik olarak kullanmaya uygun aynı sağlamlıkta goumlzenekli metalurjik kok vermezler (oumlr S P iccedileriği

yuumlksek ise) Yani her koumlmuumlrden kok olmaz Her kok olan koumlmuumlrden de metalurjik kok olmaz Bazı koumlmuumlrler

diğerleri ile karıştırılmaksızın kendi başlarına oldukccedila iyi kok imaline uygundur (oumlrneğin Sibirya ve Guumlney Afrika

koumlmuumlrleri) Bazıları ise yalnızca karıştırılarak kullanılabilir (Oumlrneğin Zonguldak taşkoumlmuumlrleri) Kok uumlretim tip ve

metodu da yuumlksek fırında kullanılacak kokun kalite ve randımanına fazlasıyla tesir eder

Kok Cinsleri

Kok koumlmuumlrleri imal edildikleri metoda goumlre başlıca uumlccedil cinse ayrılır Duumlşuumlk-Orta-Yuumlksek sıcaklık kokları

Metalurjik kok uumlstuumln fiziksel oumlzelliklere sahip olması iccedilin yuumlksek sıcaklıklarda uumlretilir Koklaşmaya uygun uumlstuumln

vasıflı bir koumlmuumlr bile duumlşuumlk sıcaklıklarda (500-900degC) koklaştırılırsa metalurjik maksatlar iccedilin uygun değildir

Genel olarak en iyi yuumlksek fırın koku pulverize edilmiş ve harman yapılmış fazla uccedilucu madde ve az uccedilucu

madde ihtiva eden koumlmuumlrlerin karışımından yuumlksek sıcaklıklarda uumlniform bir ısıtma ile elde edilir Buguumln ccedilok az

işletme kok imali iccedilin tek bir koumlmuumlr kullanmaktadır


Şekil 41 Metalurjik kok

43 Metalurjik kokun oumlzellikleri

Metalurjik kokta aranan genel oumlzellikler

bull Yuumlksek fırınlarda kullanılacak kok sevkiyatta parccedilalanmayacak ve yuumlksek fırının ağır şatlarının basıncı

altında ezilmeyecek kadar sağlam ve dayanıklı olmalıdır

bull Toz ve ince parccedilaları ihtiva etmemeli ve istenilen yanma hızı ile yanması iccedilin kok parccedilalara fazla iri

olmamalıdır

bull Bu fiziksel oumlzellikler koklaşmaya uygun iyi bir koumlmuumlrde koklaşma metodu ile kontrol edilir

bull Koumlmuumlr fırına şarj edilip ısıtıldığında 315-475degC de plastik hale gelir

bull Bituumlmluuml koumlmuumlr (taş koumlmuumlruuml) bu sıcaklık aralığına ısıtıldığında uccedilucu maddeler oumlnce hızlı olarak sonra

950degC a kadar daha yavaş olarak koumlmuumlrden ccedilıkarlar

bull Plastik sınırdan sonra yavaş ısıtma kokun sertliğini biraz arttırır

bull Kok parccedilalarının ebatları buumlyuumlk oumllccediluumlde şarj edilen koumlmuumlruumln ebadına bağlıdır

bull İyi bir metalurjik kokun kimyasal bileşiminde ccedilok az uccedilucu madde ve 85-90 karbon bulunur

bull Koktaki uccedilucu madde miktarı 2rsquoyi aşmaz

bull Geri kalan kuumll kuumlkuumlrt ve fosfordur

bull Yuumlksek fırında izabe esnasında fosforun hemen hepsi ve kuumlkuumlrduumln bir kısmı pik demirine geccediler

bull Kuumll ise cuumlrufa geccediler

bull Kokun yuumlksek fosfor ve kuumlkuumlrt iccedilermesi arzu edilmez

bull Genel olarak koktaki fosfor miktarı yuumlksek değildir ve hemen daima 005rsquoin altındadır

bull Kuumlkuumlrt ise yuumlzde 06 dan 2 ye kadar olabilir

bull Fakat pik demirine geccedilmesi bakımından muumlmkuumln olduğu kadar duumlşuumlk olması arzu edilir

Koktaki kuumll miktarı ccedilok iyi kalitelerde 6 civarında duumlşuumlk kalite koklarda 14- 16 ve genelde 8-12

arasındadır Koktaki kuumll miktarı koumlmuumlr koklaşmadan oumlnce yıkamaya tabi tutularak azaltılabilir Metalurjik

fırınların ekonomik olarak işletilmesinde duumlşuumlk kuumll miktarının buumlyuumlk oumlnemi vardır


Tablo 41 Metalurjik kokun oumlzellikleri

Sabit karbon En az 87

Kuumll En ccedilok 11

Kuumlkuumlrt En ccedilok 1

Uccedilucu maddeler En ccedilok 2

Su En ccedilok 5

Ufalanma ve toz En ccedilok 6

Oumlzguumll ağırlığı 15-19 kgdm3

Basınca dayanım 100 kgcm2

Yanma ısısı 7000-8000 kcalkg

Parccedila buumlyuumlkluumlğuuml 40 mm elek uumlstuuml

44 Metalurjik Kok Uumlretimi

Metalurjik kok uumlretiminde kullanılan iki metod bulunmaktadır Bunlar

1) Kovan Metodu

2) Yan Uumlruumln Metodu

441 Kovan Metodu

Bu youmlntem buguumln iccedilin oumlnemini kaybetmiştir Kok uumlretiminde kullanılan en eski youmlntemdir Bu youmlntemde kovan

şeklinde fırınlar kullanılır Fırına yukarı kısmından yaklaşık olarak 8 ton koumlmuumlr yuumlklenir Koumlmuumlr seviyesi

duumlzeltildikten sonra fırın kapağı 3 cm kadar aralık kalacak şekilde kapatılır Bu aralık koklaşma iccedilin yetecek

havanın fırına girmesini sağlar Fırın sıcak olduğu iccedilin uccedilucu maddelerin damıtılması hemen başlar Koumlmuumlr kuumltlesi

ısındıkccedila sıcaklık damıtma gazlarının yanma noktasının uumlstuumlne ccedilıkar ve bu gazlar koumlmuumlr kuumltlesinin uumlzerindeki

boşlukta yanar Bu gazların yanması fırının ısısını yuumlkseltir ve koklaşma tamamlanana kadar damıtma uumlsten alta

doğru ilerler Damıtma suumlresi (uumlstte gazın yanması) 35 saat kadardır Kokun fırında kalma suumlresi 48-72 saat

arasında değişmektedir Zaman uzadıkccedila daha sert ve daha az uccedilucu maddeler iccedileren kok elde edilmektedir Fırının

kapısı uumlzerinde bırakılan boşluktan giren havanın damıtma gazlarının yanmasına yetecek kadar olması gerekir

Fazla hava kok verimini duumlşuumlruumlr Yanan gazlar fırının uumlst kısmında bulunan delikten atmosfere bırakılır Bu

youmlntemle kok eldesinde verim 60 kadardır ve ortalama olarak fırın başına 5-55 ton kok elde edilir Koklaşma

tamamlandıktan sonra kapının tuğlaları soumlkuumlluumlr ve kok fırından ccedilekildikten sonra su ile soumlnduumlruumlluumlr Kullanım iccedilin

depolanır Bu youmlntem yerini yan uumlruumln metoduna bırakmıştır

Şekil 42 Kovan metoduyla kok uumlretim fırınları


Bu youmlntemin en oumlnemli avantajı uumlretilen kokun sertliğinin ve basma mukavemetinin yuumlksek olmasıdır

Dezavantajları ise aşağıda verilmiştir

1) Bu fırınlar yan yana inşa edilir ve bazen bunların kapladığı sahanın uzunluğu 400 metreyi bulur 2) Uumlretilen koktaki kuumll miktarı fazladır

3) Verim daha duumlşuumlktuumlr

4) Ccedilok uzun suumlrede kok elde edilir

5) Fazla işccedililik ve ustalık gerektirir

6) Fırınlar birbiri ile uyum iccedilerisinde ccedilalışmalıdır Yuumlksek fırına yeterince kok sağlamak iccedilin bu gereklidir

7) Ccedilıkan gazların tamamı yanar

442 Yan Uumlruumln Metodu

Bu youmlntemde koklaşmanın gerccedilekleştiği fırınlarda hava yoktur Damıtma iccedilin gerekli ısı fırının dışarıdan

ısıtılmasıyla sağlanır Koklaşma sonucu elde edilen gazlar fırının bitişiğindeki boumlluumlmlerde yanar ve fırını ısıtırlar

Koklaşma sırasında accedilığa ccedilıkan uccedilucu maddeler değişik işlemler uygulanarak gaz ve yan uumlruumln olarak elde edilir

Uumlretilen gazın 40rsquoı tekrar kok fırınlarını ısıtmada kullanılır

Genel olarak kok fırınlarında uumlccedil boumlluumlm bulunmaktadır

bull Koklaşma kamaraları

bull Isıtma kamaraları

bull Rejeneratif kamaralar

Şekil 43 Yan uumlruumln metoduyla kok uumlretiminde kullanılan kok fırını

Sistem batarya şeklinde dikdoumlrtgen şekilli odacıklardan oluşmuştur Odacıkların sayısı 100-200 arasında

değişmektedir Bataryalarda sırası ile bir koklaşma odacığı bir ısıtma odacığı bulunmaktadır Boumlylece her

koklaşma kamarasının iki yanında birer ısıtma kamarası bulunmaktadır


Şekil 44 Kok bataryaları

Tablo 42 Bataryaları oluşturan her bir kok fırınının dizayn oumllccediluumlleri

Isıtma kamaralarına gaz ile beraber rejeneratif kamaralardan geccedilerek ısınmış hava verilmektedir Rejeneratif

kamaralar ısıtma ve koklaşma kamaralarının altında olup ısıtma kamaralarında gazla karışıp yanmayı sağlayan

havanın ısıtılması iccedilin kullanılırlar Koumlmuumlrlerin koklaşabilmesi iccedilin gerekli ısı ısıtma kamaralardan geldiği iccedilin

koklaşma yan duvarlardan başlar ve koumlmuumlr yatağının ortasına doğru ilerler Koklaşma işlemi tamamlandıktan

sonra kok itici makine ile itilerek fırının diğer tarafından vagona alınır Fırının kok tarafı kokun kolayca

boşalabilmesi iccedilin itici tarafından 5-10 cm daha geniştir Vagona alınan sıcak kok uumlzerine su puumlskuumlrtuumllerek

soumlnduumlruumllmektedir Koklaşma suumlresince fırının her iki ağzı refrakter astarlı kapılarla sıkıca kapatılır Uccedilucu gazların


ccedilıkması iccedilin fırın tavanında bir uccedilta veya her iki uccedilta delikler vardır Bu deliklerden dışarı alınan gazlar bir boru

vasıtasıyla bataryanın gaz toplama ana borusuna gider Bu gazlara daha sonra değişik işlemler uygulanarak değişik

yan uumlruumlnler elde edilmektedir

Yanma Kamaralarında Yakıt Gazlarının Yakılması

a) Zengin Gaz ile Isıtma

Yuumlksek fırınlardan gelen yuumlksek fırın gazı gazometreye gelir Gazometreden bataryalara geliş hattında hemen

gazometre ccedilıkışında oumlzel bir vana tertibatı ile yuumlksek fırın gazına kok gazı katılarak zengin gaz karışımı elde

edilmiştir Bu şekilde yuumlksek fırın gazının kalorisi 870 Kcalm3 den 1100-1150 Kcalm3rsquoe yuumlkseltilerek daha iyi

bir kalori değeri elde edilir Zengin gaz rejeneratoumlre (rejeneratif kamaralar) oradan da yanma kamaralarına (ısıtma

kamaraları) iletilmektedir

Yuumlksek Fırın gazı (870 kcalm3)

226 CO 20 CO2 4 H2 1 CH4 524 N2

Zengin gaz sisteminin devreye girmesi ile bataryalarda eski sisteme nazaran daha yuumlksek sıcaklıklar elde edilmiş

olup daha yuumlksek kapasitede ccedilalışma imkacircnını vermiştir Ayrıca baca ccedilekişlerinde de daha iyi netice elde

edilmiştir

b) Kok Gazı ile Isıtma

Batarya altında mevcut kok gazı borusundan ccedilıkan kok gazı bir emniyet vanası ile yanma kamaralarına gaz dağıtan

kok gazı dağıtım borusuna gelir Buradan spiral borular vasıtası ile ayrılan gaz kok gazı nozulundan geccedilerek dikey

silindirik bir kanaldan yuumlkselir Nozulun bulunduğu yerde mevcut olan dolaşım kanallarından bir miktar yanmış

gaz jet prensibine goumlre ccedilekilerek kok gazı iccediline ilave edilir Bunun sebebi yuumlksek difuumlzyon katsayısına sahip olan

kok gazının difuumlzyon katsayısını duumlşuumlrerek yanma kamaraları iccedilindeki alev boyunu yuumlkseltmektir Bu şekilde

yanma kamarasına gelen kok gazı yuumlksek fırın gazında olduğu gibi gelen hava ile yanma kamarası iccedilinde

birleşerek yanar Kok gazı ile ısıtmada ana kok gazı borusuna gelen gaz bir ısıtıcıdan geccedilirilerek sıcaklığı 60degC

yuumlkselir Ayrıca rejeneratoumlrlerde dikey kanal iccedilinde yuumlkselirken yuumlksek fırın gazında olduğu gibi rejeneratoumlr

ısısının da bir miktarını buumlnyesine alır ve ısınır Bu oumln ısınma sayesinde daha kolay yanması sağlanır Kok gazında

ccedilalışırken yuumlksek fırın gaz kutularından gaz geccedilmez bunlar değişerek hava ve yanmış gaza (bacaya) doumlnuumlşuumlr

Kok gazı

(4300 kcalm3)

78 CO 26 CO2 60 H2 21 CH4 46 N2 02 O2 12 C2H6 26 CnHm

c) Karışık Gaz İle Isıtma

Bu youmlntemde karışık gaz 8 inccedillik kok gazı borusundan gelen kok gazı ve 10 inccedillik yuumlksek fırın gazı borusundan

gelen yuumlksek fırın gazının ısıtıcı (eşanjoumlr) girişinde karıştırılması ile oluşmaktadır Ayrıca yuumlksek fırın gazı ile

ısıtmada anlatılan tuumlm olaylar yani yuumlksek fırın gazı haznesinden yuumlksek fırın gazının kutuları ve rejeneratoumlrler

yolu ile yuumlkselmesi bu tip ısıtmada da aynen geccedilerlidir Oumlzetle kok gazı hattından (yuumlksek fırın gazı + kok gazı)

yani karışık gaz yuumlksek fırın gazı hattından da yuumlksek fırın gazı geccedilirilerek yanma kamarası tabanında hava ile

birleştirilir ve yanma sağlanmış olur

Yanmış Gazların Bataryalardan Uzaklaştırılması

Yakıt gazlarının havanın O2 ile reaksiyona girmesi ile oluşan yanma olayı sonucunda accedilığa ccedilıkan yanmış gazlar

(CO2N2 H2O) yanma kamaraları uumlstuumlndeki bir kanaldan (cross over) geccedilerek fırın uumlst tavanından rejeneratoumlrlere

gelir Buradan oumlnce gaz ve hava kutularına sonra da yanmış gaz kanalı yolu ile bacadan atmosfere atılır Yuumlksek

fırın gazı ile ısıtmada baca gazındaki O2 değeri 15-2 kok gazı ile ısıtmada 4-5 karışık gaz ısıtmada ise 2-

25 arasında olmalıdır

45 Koklaştırma İşlemi


Taş koumlmuumlruumlnuumln damıtılarak koklaştırılmasını uumlccedil boumlluumlmde toplamak muumlmkuumlnduumlr

1Taş koumlmuumlruumlnuumln hazırlanması ve kamaralara doldurulması

2 Kamarada koumlmuumlruumln koklaşması

3 Kokların ccedilıkarılması ve soumlnduumlruumllmesi

Taş Koumlmuumlruumlnuumln Hazırlanması ve Kamaralara Doldurulması

Koumlmuumlr yatağından ccedilıkarılan taş koumlmuumlrleri yıkanıp yabancı maddeleri uzaklaştırılır Hafif nemli olan bu koumlmuumlrler

kurutulur ve sonra parccedila buumlyuumlkluumlkleri 0-10 mm olacak şekilde değirmenlerde oumlğuumltuumlluumlr Toz koumlmuumlr yine hafifccedile

nemlendirilir ve kamaraların uumlstuumlndeki depolara doldurulur Isıtma kamaralarında gaz ve hava yakılarak kok

kamaralarının sıcaklığı 1200-1300degCrsquoye ccedilıkarılır Toz koumlmuumlr bu kamaralara yuumlklenir

Kamaralarda Koumlmuumlruumln Koklaşması

Sıcak kamaraya doldurulan koumlmuumlr dıştan iccedile

doğru yavaş yavaş ısınır Koklaşma anında ilk

200degC ile 400degC arasında koumlmuumlr tanecikleri

tarafından absorbe edilmiş su buharı CO2 ve

CH4 (metan) gazları accedilığa ccedilıkar Koklaşma

sıcaklığı arttıkccedila metan etan gibi doymuş

etilen gibi doymamış hidrokarbonlar

parccedilalanmaktadır Buna karşılık H2 miktarı

artmaktadır Aynı şekilde sıcaklık arttıkccedila

CO2 CO e doumlnuumlşmekte ve CO miktarı

artmaktadır Koumlmuumlruumln koklaşması fırının

yanma kamaralarının duvarından başlar

koumlmuumlr yığınının ortasına doğru ilerler

Koklaşabilir koumlmuumlr havasız ortamda sıcaklığı

400degC civarında yumuşayarak şişer Sıcaklık

arttıkccedila koumlmuumlr plastik veya yarı plastik hale

gelir Plastik kitle iccedilindeki gazlar sıcaklığın

tesiri ile genişleyerek koumlmuumlruuml şişirir Koumlmuumlruumln

sıcaklığı 500degCrsquoye ulaştığında koumlmuumlr

buumlzuumllerek katılaşır goumlzenekli kok şeklini

almaya başlar 600degC civarında koklaşma

başlar Sıcaklık 1000-1100degCrsquoye kadar

ccedilıkartılır ve bu sıcaklıkta 18-22 saat bekletilen

koumlmuumlr gaz ve buharlaşan maddelerini vererek

akkor halinde bir kuumltle oluşturur Koklaşma

hızı maksimum kapasitede 1 inccedilsaattir

Koklaşmanın sonunda fırın iccedilindeki kızgın

kok kuumltlesinin ortasında yukarıdan aşağıya bir

ccedilizgi oluşur buna koklaşma ccedilizgisi denir Bu

ccedilizginin belirginliği ve devamlılığı incelenerek

kokun kalitesi hakkında yorum yapılır İyi bir

koklaşmada elde edilen kok kuumltlesinde bu

ccedilizginin belirgin ve devamlı olması

gerekmektedir

Şekil 45 Batarya kesidi ve koumlmuumlr şarjı

Kokların Ccedilıkarılması ve Soumlnduumlruumllmesi

Koklaşma işlemi bittikten sonra kamaralarının yan kapıları accedilılır Oumlzel bir iletme makinesi ile koklar kamaralardan

ccedilıkartılır Ccedilıkarılan kokun sıcaklığı ccedilok yuumlksek olduğundan havanını oksijeni ile birleşerek yanar Bunu oumlnlemek

iccedilin kok uumlzerine bol miktarda su puumlskuumlrtuumllerek soumlnduumlruumlluumlr İşlem verimi 80rsquodir


Şekil 46 Kokun dışarıya alınması

46 Koumlmuumlr Enjeksiyon Sistemi

Ebadı 200 meshin (005 mm) altında ve rutubeti 1den az koumlmuumlrlerin yuumlksek fırınlara enjekte edilmesi işlemine

Pulverize Koumlmuumlr Enjeksiyonu (PCI) denir Sistemde kullanılan ham koumlmuumlr koumlmuumlr stok sahasından PCI tesisi

koumlmuumlr hazırlama boumlluumlmuumlne konveyoumlr vasıtası ile getirilir Koumlmuumlr ham koumlmuumlr silolarına nakledildikten sonra

koumlmuumlr besleyicisi ile pulverizoumlre gelir ve burada oumlğuumltuumlluumlr Daha sonra yuumlksek fırın soba bacası atık gazı ve yuumlksek

fırın gazı kullanan sıcak gaz jeneratoumlruumlnden elde edilen sıcak gaz vasıtası ile kurutulur ve sınıflandırılır

Pulverizoumlrden torba filtrelere gelen pulverize koumlmuumlr (PC) PC silosuna buradan ara tank ve sonra enjeksiyon

tankına goumlnderilir

Enjeksiyon tankından ccedilıkan koumlmuumlr lanslar vasıtası ile yuumlksek fırınlara enjekte edilir Enjeksiyon sırasında

enjeksiyon tankındaki PC azaldığı zaman enjeksiyona ara vermeden ara tankdan enjeksiyon tankına PC beslemesi

yapılır Yuumlksek fırınlarda koumlmuumlr enjeksiyonuna geccediliş sebepleri 1979 yılında yaşanan 2 petrol krizinden bu yana

duumlnya demir ccedilelik enduumlstrisinde oumlnemli yer tutan uumllkelerdeki şirketler yuumlksek fırınlarda uyguladıkları sıvı yakıt

enjeksiyonuna alternatif bir sistem geliştirmek iccedilin ccedilaba sarf etmişlerdir Ccediluumlnkuuml sıvı yakıt enjeksiyonu yuumlksek

maliyeti nedeni ile terk edildikten sonra yuumlksek fırın prosesinde aşağıdaki olumsuzluklar meydana gelmiştir

1) Alev sıcaklığında artış

2) Kenar boumllgelerdeki ısı akışında artış

3) Kok oranında artış

4) Askı ve kayma sayısında artış ve fırın ccedilalışmasını bozulması

5) Gaz geccedilirgenliğindeki azalmalar sonucu fırın ccedilalışmasının bozulması


Şekil 47 Koumlmuumlr enjeksiyon sistemi

Fırın ccedilalışmasında meydana gelen bu duumlzensizlikler bir takım oumlnlemler alınarak duumlzeltilmeye ccedilalışılmışsa da

(oumlrneğin hava sıcaklığı azaltılıp rutubet miktarı artırılarak alev sıcaklığının kontroluuml cevherkok oranının

azaltılarak gaz geccedilirgenliğinin artırılması gibi) bu oumlnlemler kok tuumlketiminin artması yuumlksek fırın veriminin

duumlşmesi ile sonuccedillanmıştır Bunun uumlzerine 1860 yıllarında Avrupada uygulanan fakat bu tarihi takip eden yıllarda

petrol fiyatlarındaki duumlşuumlş nedeni ile uumlzerinde fazla araştırma yapılmayan koumlmuumlr enjeksiyon sistemi yeniden

guumlndeme gelmiştir Boumlylece uzun yıllar sonra kısa aralıklarla yaşanan petrol bunalımları sonucu koumlmuumlr enjeksiyon

sistemi uumlzerinde ccedilalışmalar yoğunlaşarak bu sistemi kullanan fırınların sayısı artmıştır

Niccedilin koumlmuumlr enjeksiyonu

a) Koumlmuumlr enjeksiyon sisteminde enjekte edilen koumlmuumlruumln 1 tonunun enjeksiyon maliyeti $80 civarındayken yeni

yapılacak bir kok fabrikasından uumlretilen kokun 1 tonunun maliyeti $250 civarındadır (yatırım maliyetleri dahil)

Koumlmuumlr fiyatlarının ucuz olması nedeni ile sistemin geri oumldeme suumlresi oldukccedila kısadır (15 - 2 yıl gibi)

b) Sıcak hava sobalarındaki yanma havası ve yuumlksek fırın gazının oumln ısıtılması iccedilin gerekli olan ısı kazanım

sisteminin oumlnemli olduğu 80li yıllarda hava sıcaklığı 1200 oCye kadar yuumlkseltilebiliyordu Sonuccedil olarak iyi bir

fırın ccedilalışmasını garanti etmek amacı ile alev sıcaklığını kontrol etmenin ekonomik yolları bulunmalıydı Bu

yıllarda koumlmuumlrkokfuel-oil fiyatlarına bakılınca en ekonomiğinin koumlmuumlr olduğu goumlruumllmuumlştuumlr

c) Koumlmuumlr enjeksiyon sistemlerinin ccediloğalmasının ana sebeplerinden biride ccedilevre etkileridir Kok fabrikalarından

ccedilevreye yayılan atıkları kontrol etmek zordur ve yatırım gerektirir Koumlmuumlr enjeksiyon sistemlerinde ise ccedilevre

kirliliği kok fabrikalarına kıyasla daha azdır

461 Koumlmuumlr Enjeksiyonu ndash Kok Karşılaştırılması

Tamamen kok ile ccedilalışıldığı durumla kıyaslanınca

1) Kok oranından 25 tasarruf elde edilir

2) Enerji maliyeti azalır

3) Alev sıcaklığı daha iyi kontrol edilir

4) 210 kgTSM enjeksiyon yapılabilen bir tesiste hava rutubetinde 16 grm3 duumlşuumlş hava sıcaklığında 200 oC artış

oksijen zenginleştirilmesinde 3 artış elde edilir

5) Aynı yakıt oranında yuumlksek fırın şarj kapasitesi artırılarak uumlretim artışı elde edilir

6) Duumlnyanın bir ccedilok yerinde mevcut olan metalurjik olmayan koumlmuumlr kullanılabilir

Antrasitden linyite kadar kuumll miktarı 3den 18e kadar koumlmuumlr ccedileşitleri kullanılabilir Kullanılan

koumlmuumlruumln karbon miktarı yuumlksekse enjeksiyon oranı da artar

7) Yuumlksek fırın daha duumlzenli ccedilalışır (sıcak maden kalitesi artar)

Fuel oil ve doğal gaz enjeksiyonu ile ccedilalışıldığı durumla kıyaslanınca 1) Duumlnyanın bir ccedilok yerinde mevcut olan metalurjik olmayan koumlmuumlr kullanılabilir

2) Politik bağımlılığı olmayan bir enerji kaynağıdır


3) Koumlmuumlruumln alev sıcaklığına etkisi fuel-oil ve doğal gazdan daha az olduğu iccedilin alev sıcaklığını kontrol accedilısından

yuumlksek enjeksiyon oranı elde edilebilir

4) Daha az değerli bir enerji kaynağıdır

5) Koumlmuumlrdeki karbonhidrojen oranı fuel-oilinkinden daha buumlyuumlktuumlr Bu nedenle hidrokarbon yakıtlara kıyasla

daha fazla koumlmuumlr yakılabilir

462 Sistemde kullanılan koumlmuumlrler

Tane ebat dağılımı kuumll miktarı uccedilucu kuumlkuumlrt ve alkali miktarı kalorifik değeri puumlnamatik taşınma davranışı

gazlaşma ve yanma karakterleri enjekte edilen koumlmuumlruumln goumlz oumlnuumlnde bulundurulması gereken oumlzellikleridir

Koumlmuumlruumln puumlnamatik taşınma sırasındaki davranışı oumlnemlidir Ccediluumlnkuuml sadece kesintisiz akış sağlayan koumlmuumlr tipleri

tuumlyerlerde eşit dağılım sağlarlar Tuumlyerler fırın goumlvdesindeki sıcak hava girişleridir Sayıları fırın hazne ccedilapına

goumlre değişmektedir Koumlmuumlruumln karbon rutubet uccedilucu kuumll azot ve oksijen miktarlarının değişmesi kısa suumlreli ısı

dalgalanmalarına sebep olur Eğer koumlmuumlr birden fazla kaynaktan elde ediliyorsa bu dalgalanmalar daha da

fazlalaşır Bu nedenle koumlmuumlr karbonu diğer oumlnemli bir faktoumlrduumlr Yuumlksek fırınlar enjekte edilen koumlmuumlr aşağıdaki

oumlzelliklerde olmalıdır

Uccedilucu madde gt20

Kuumll erime sıcaklığı gt1400degC

Kuumll miktarı lt15

Yuumlzeysel nem lt=14

Buumlnyesel nem lt=1

Koumlmuumlr ebadı -50 mm 100 -22 mm 80

Hard Grove Index 45-60

Yoğunluk 08 tm3

Hardgrove indeks değerleri koumlmuumlruumln oumlğuumltuumllebilirliği ile ters orantılı olarak değişir Yani yuumlksek indeks değerleri

koumlmuumlruumln kolay kuumlccediluumlk değerler ise zor oumlğuumltuumllebilir olduğunu goumlstermektedir

463 Koumlmuumlr enjeksiyonunun fırın ccedilalışmasına etkisi

Koumlmuumlr enjeksiyonu başlayınca fırın kesiti boyunca etkili gaz dağılımını muumlmkuumln olduğu kadar sabit tutmak

gerekir Yuumlksek uccediluculu koumlmuumlr kullanılarak yuumlksek enjeksiyon uygulandığında yuumlksek gaz hızı ve gaz

sıcaklığından dolayı raceway derinliği artar (haznedeki yanma boumllgesi derinliği raceway olarak adlandırılır)

Tuumlyerler oumlnuumlnde koumlmuumlr taneciklerinin koklara ccedilarpması kok uumlzerinde termomekanik bir stres oluşturur Kokun

parccedilalanması sonucu oluşan parccedilacıklar ve yanmayan koumlmuumlr taneleri racewayin arkasında kalın bir birikim

meydana getirir Bu birikim gazı merkezden uzaklaştırır Boumlylece gaz duvardan geccedilmeye başlar ve kenar ısı akımı

artar Aynı zamanda gazın fırın merkezinden geccedilememesi sonucu fırın ısı seviyesinin duumlşmesi gibi problemlerle

karşılaşılır Bu tuumlr problemleri ccediloumlzmek amacı ile mevcut kullanılan tuumlyer ccedilapları buumlyuumltuumllerek gaz hızı yavaşlatılır


Demir-Ccedilelik ders notları UŞenŞYılmaz 2012

httppatheoldminerrootswebancestrycomcoke2html

httpwwwhsegovukfoiinternalopsocs400-499433_4htm

BOumlLUumlM 5 YUumlKSEK FIRINDA HAM DEMİR (PİK) UumlRETİMİ


51 Yuumlksek Fırın (Blast Furnace)

Demir iccedilerikli hammaddelerin kok ve kireccedil taşı ile bir arada ergitilmesinde kullanılan ve kapasitelerine goumlre

yuumlkseklikleri 30-90 m arasında değişen fırınlara yuumlksek fırın denir Duumlnya ccedilelik uumlretimi her yıl 700 milyon ton

civarında gerccedilekleşmektedir Bu uumlretimin yaklaşık 60lsquoı yuumlksek fırınlar ve ccedilelikhane vasıtası ile geriye kalan

40lsquoı hurdaların eritilmesi ile elde edilmektedir Hurda kaynağının da yuumlksek fırın olduğu goumlz oumlnuumlne alınırsa ccedilelik

uumlretiminin 99u yuumlksek fırınlardan elde edilmektedir

Yuumlksek fırınlarda sıvı pik elde etmek amacı ile demir iccedilerikli hammaddeler (cevher pelet sinter gibi) cuumlruf elde

etmek ve oluşacak cuumlrufun oumlzelliklerini ayarlamak iccedilin oksit iccedilerikli hammaddeler (flux malzemeleri kireccedil taşı

dolomit gibi) ısı elde etmek amacı ile karbon iccedilerikli hammaddeler (kok koumlmuumlr katran fuel oil gibi)

kullanılmaktadır

Yuumlksek fırının iccedil hacmi 250-850 m3 kadardır Ortalama 1m3 fırın hacmi iccedilin 24 saatte 05 ila 14 ton arası ham

demir elde edilir 1 ton ham demir elde etmek iccedilin koumlmuumlruumln kalitesine cevherin kompozisyonuna bağlı olarak 450-

800 kg kok tuumlketilir Bir yuumlksek fırından elde edilen uumlruumln pik demir adını alır

Yuumlksek fırın doldurulup yakıldıktan 10-15 saat kadar sonra eriyik ham demir alınmaya başlanır Guumlnde 4-6 kere

eriyik alınır Yuumlksek fırında kullanılan hammaddeler yaklaşık olarak 55ndash60 oranında sinter 30-35 oranında

cevher 10-15 pelettir Pik demirde 92-93 demir vardır Geri kalan ise C Si Mn P S gibi elementlerdir

Yuumlksek fırın dış goumlvdesi bulunduğu boumllgeye goumlre

kalınlıkları değişen (30 ndash 50 mm) ccedilelik sacdan imal

edilmiştir Fırın iccedilerisindeki reaksiyonlar sonucu oluşan

ısının goumlvde sacına zarar vermemesi iccedilin goumlvde sacı fırın

iccedil kısmından ccedileşitli kalitelerde refrakter tuğlalar ile

korunmaktadır Yuumlksek fırın (Şekil 51) şu kısımlardan

oluşmaktadır

1) Boğaz (Throat)

2) Goumlvde (Shaft)

3) Bel (Belly)

4) Karın (Bosh)

5) Hazne (Hearth)

Şekil 51 Yuumlksek fırının şematik goumlsterimi


Fırın uumlst boumllgesinde ccedilan sistemi veya daha modern bir

sistem olan ccedilansız tepe sistemi bulunmaktadır

Hammaddeler fırın uumlst boumllgesinden bu sistemler vasıtası ile

iccedileriye goumlnderilmektedir Malzemelerin ve gazın ısınması

sonucu hacimlerinin artması nedeni ile rahat bir şekilde

hareket edebilmeleri iccedilin goumlvde ccedilapı aşağıya doğru

genişlemektedir Goumlvdenin bittiği yerde başlayan ve dikey

eksende ccedilapı sabit olan bel (Belly) boumllgesi fırının en geniş

boumllgesidir Curufun ve metalin erimesi ve sonuccedil olarak

hacimlerinin azalması bu boumllgede başlar Karın (Bosh)

boumllgesi ters koni şeklindedir Uumlst kısmı bel alt kısmı hazne

ile birleşmektedir Karın boumllgesinde erime işlemi ve son

curuf oluşma işlemi tamamlanır Eriyen metal ve curuf

karın boumllgesinin altında bulunan ve dikey eksende ccedilapı

sabit olan hazne boumllgesinde birikir Fırın şekil ve

boumlluumlmlerinin oumllccediluumlleri ccedilalışma metodu hava sıcaklığı ve

kullanılacak malzeme cinsine goumlre değişmektedir

Malzemenin rahat hareketi ve yukarıya ccedilıkan gazın (Şekil

52) malzeme ile fırın ccedilapı boyunca temasının ccedilok iyi ve

duumlzenli olabilmesi iccedilin bu oumllccediluumllerin dikkatli belirlenmesi

gerekmektedir

Şekil 52 Yuumlksek fırında şarj ve sıcak hava

hareketi ile sıcaklık boumllgeleri

Şekil 53 Yuumlksek fırın kesidi


52 Yuumlksek Fırın Yardımcı Birimleri

Bir yuumlksek fırında bulunan yardımcı birimler

1- Hammadde besleme sistemi

2- Fırın uumlstuuml şarj sistemi

3- Koumlmuumlr enjeksiyon sistemi

4- Sobalar

5- Doumlkuumlmhane

6- Kontrol odası

7- Soğutma sistemi ve refrakterler

Şekil 54 Yuumlksek fırın ve yardımcı birimler

(1-sinter 2-kok 3-asansoumlr 4-besleme girişi 5-kok tabakası 6-cevher ve flaks sinterpelet tabakası 7-sıcak hava

-curuf alımı 9-pik demir alımı 10-curuf arabası 11-pik demir iccedilin torpido arabası 12-toz tutucu

(siklon) 13-sıcak hava fırınları 14-baca 15-fırınlara hava besleyici 16-toz koumlmuumlr 17-kok fırını 18-kok 19-

yuumlksek fırın baca gazı borusu)


Fırında kullanılacak hammaddelerin stoklandığı hazırlandığı ve fırına goumlnderildiği uumlnitedir Bu uumlnitede

a- Hammadde siloları

b- Besleyiciler

c- Taşıyıcı bantlar

d- Tartı hazneleri

e- Malzeme kovaları bulunmaktadır

Kullanılan malzemelerin cinsine ve yuumlksek fırın uumlretim kapasitesine goumlre hammadde silolarının adet ve hacimleri

değişir Her cins malzeme iccedilin en az 1 adet silo bulunmalıdır


Ccedilan Sistemi

Fırının uumlst kısmında ccedilift ccedilan tertibatı (buumlyuumlk ccedilan kuumlccediluumlk ccedilan) vardır (Şekil 55) Bu tertibat sayesinde şarj fırın

iccediline verilebilmektedir Fakat bu arada gazların fırından dışarıya kaccedilışı oumlnlenmektedir Sistemin ccedilalışma prensibi

basitccedile şu şekildedir


Fırına şarj edilecek malzeme fırın uumlstuumlne getirilerek

kuumlccediluumlk ccedilan uumlzerine doumlkuumlluumlr ve malzeme kuumlccediluumlk ccedilan

uumlzerine homojen bir şekilde yayılır Bu arada oumlteki

(buumlyuumlk ccedilan) kapalı olur Kuumlccediluumlk ccedilanın accedilılması ile

birlikte malzemeler buumlyuumlk ccedilanın uumlzerine doumlkuumlluumlr ve

kuumlccediluumlk ccedilan kapanır İki ccedilan arasındaki basınccedil fırın iccedil

basıncına eşitlendikten sonra buumlyuumlk ccedilan accedilılır ve

malzeme fırın iccedilerisine doumlkuumlluumlr Bu oumlnceden

belirlenmiş şarj programına goumlre olur Doumlkme işlemi

bittikten sonra buumlyuumlk ccedilan kapanır Kuumlccediluumlk ccedilanın

tekrar accedilılabilmesi iccedilin ccedilanlar arası basıncın tahliye

edilmesi gerekmektedir Şarj edilen malzeme

duumlzguumln bir şekilde dağılmalıdır Bu yuumlkselen

gazların duumlzguumln dağılımı iccedilin gereklidir

Dağılım modeli kullanılan malzemenin

buumlyuumlkluumlğuumlne ve diğer fiziksel oumlzelliklerine fırının

ccedilapına ve accedilısına ve şarj yuumlksekliğine bağlıdır

Şekil 55 İkili ccedilan sistemi

Malzeme fırın iccediline şarj edildikten sonra yığın oluşturulduğundan malzemenin duumlzguumln şarj edilmesi verimlilik

yakıt tasarrufu ve fırının duumlzguumln ccedilalışması youmlnuumlnden ccedilok oumlnemlidir

Ccedilansız tepe (Paul Wurth) sistemi

Bu sistem duumlnyada kullanılmakta olan en son şarj sistemidir

Fırın uumlstuuml siloları (1-3 adet) sızdırmaz vafleri (alt-uumlst) eşitleme

ve tahliye valfleri dişli kutusu malzeme kapısı ve doumlner oluk bu

sistemin oumlnemli boumlluumlmlerini oluştururlar Fırın uumlzerine taşınan

malzemeler uygulanacak şarj programına goumlre sıra ile silolara

boşaltılır Hazır olan silo iccedilerisindeki malzeme fırın iccedilerisine

boşaltılmadan oumlnce uumlst sızdırmazlık valfi kapanır ve silo iccedil

basıncı fırın iccedil basıncına eşitlenir Eşitleme işlemi bittikten sonra

alt sızdırmazlık valfi ve malzeme kapısı sıra ile accedilılırlar Silo

iccedilerisindeki malzeme doumlner oluk vasıtası ile fırın iccedilerisine

doumlkuumlluumlr

Malzemenin silodan doumlkuumlluumlşuuml esnasında doumlner oluk kendi ekseni

etrafında doumlnduumlğuuml iccedilin malzeme fırın iccedilerisine ccedilepeccedilevre

yayılmaktadır Ayrıca doumlner oluk dikey ile 13 ccedileşit accedilı

yapabilmektedir Boumlylece malzeme fırın duvarından fırın

merkezine doğru istenilen miktarda dağıtılabilmektedir

Silo iccedilerisindeki malzeme tamamen boşaldıktan sonra malzeme

kapısı ve alt sızdırmazlık valfı sıra ile kapanırlar Silonun yeniden

malzeme alabilmesi iccedilin iccedil basıncın atmosfer basıncına eşit

olması gerekir Bu nedenle şarj işlemi bittikten sonra tahliye valfı

accedilarak silo iccedilerisindeki basınccedil tahliye edilir

Şekil 56 Ccedilansız şarj sistemi



Pulverize koumlmuumlr enjeksiyonu (PCI) buumlyuumlk

hacimlerde ve toz halindeki koumlmuumlruuml yuumlksek

fırına uumlfleme yoluyla besleyen bir prosestir

Bu proses demir indirgenme ve metalik

demir uumlretimini hızlandırır ilave olarak

fırında kok tuumlketimini azaltır Her bir ton

koumlmuumlr enjeksiyonu sayesinde 085-09 ton

metalurjik kok uumlretiminden tasarruf

edilebilmektedir Boumlylece ton sıcak metal

uumlretimi başına 16-33$ maliyetler azalmakta

bu da metal uumlretim maliyetlerini yaklaşık

46 oranında duumlşuumlrmektedir


4- Sobalar

Sobalar yuumlksek fırınlarda kokun yanmasını sağlayan sıcak havanın elde edilmesinde kullanılır Kapasitelerine ve

imalatccedilı firmalarına goumlre tipleri değişik olan sobalar genel olarak iki boumlluumlmden oluşurlar

ndash Yanma huumlcresi

ndash Isınma huumlcresi

a) Yanma Huumlcresi

Yanma huumlcresi gaz ve hava girişi seramik burner ve sıcak hava ccedilıkışının bulunduğu boş bir huumlcreden oluşur Ayrı

kanallardan geccedilerek gelen gaz ve yakma havası bu boumlluumlmde karışır ve yanmaya başlar Sobalarda yakıt olarak

yuumlksek fırınların ve kok fabrikalarının yan uumlruumlnuuml olan gazlar kullanılır Yuumlksek fırın gazı kalorisinin duumlşuumlk olması

nedeniyle verimli bir yanma elde etmek iccedilin istenilen hava sıcaklık değerine bağlı olarak bu gazın iccedilerisine

maksimum 10 mertebesinde kok gazı karıştırılır Elde edilen bu gaz karışım gazı olarak adlandırılır

Sobalardaki karışım gazını yakmak iccedilin kullanılan hava yakma havası fanlarından elde edilir

b) Isınma Huumlcresi

Sobanın bu boumlluumlmuuml checker tuğları olarak adlandırılan goumlzenekli tuğlalar baca ccedilıkışları (2 adet) ve soğuk hava

girişinden oluşur

5- Doumlkuumlmhane

Doumlkuumlmhaneler sıvı pik ve cuumlrufun fırından alındığı yerlerdir Yuumlksek fırın uumlretim kapasitesine goumlre sayıları 1 ila

4 arasında değişir Doumlkuumlmhanelerde bulunan ana sistem ve ekipmanlar şunlardır

a) Doumlkuumlm ve curuf delikleri

b) Pik ve cuumlruf kanalları

c) Doumlkuumlmhane vinci

d) Doumlkuumlm accedilma matkabı

e) Doumlkuumlm kapatma ccedilamur topu



Yuumlksek fırında oluşan ve haznede biriken sıvı pik ve curufun fırından tahliye edildikleri yerlerdir Curuf

yoğunluğunun pik yoğunluğundan duumlşuumlk olması sonucu haznedeki curufun pikin uumlzerinde birikmesi nedeni ile

curuf delikleri yer olarak pik deliklerinin daha uumlstuumlnde bir boumllgede bulunurlar Curuf delikleri ihtiyaccedil duyulduğu

zaman accedilılırken pik delikleri belirli periyotlarda accedilılarak haznedeki sıvı pik ve curuf birlikte tahliye edilirler Bu

nedenle pik delikleri Doumlkuumlm Deliği olarak adlandırılır Haznede biriken pik ve curuf tahliye edildikten sonra

yeniden birikmesi amacı ile doumlkuumlm deliği kapatılır Uumlretim kapasitesi yuumlksek olan (guumlnluumlk 10000 ton gibi)

fırınlarda 4 adet doumlkuumlm deliği bulunur ve suumlrekli en az bir doumlkuumlm deliği accedilık bulunur

b) Pik ve Curuf kanalları

Pik Kanalı Pik fırından tahliye edildikten sonra taşıyıcı araccedillar olan pota veya torpido arabalarına belirli bir

kanaldan geccedilerek birikir Bu kanallar sıcaklık ve aşınmaya dayanıklı refrakter malzemelerden hazırlanmıştır

Doumlkuumlm deliğinden curuf kanalına kadar olan belirli bir mesafede pik ve curuf birlikte aktığı iccedilin pik kanalı doumlkuumlm

kanalı olarak adlandırılır

Curuf Kanalı Curufun yoğunluğunun pike goumlre daha duumlşuumlk olması ve kimyasal yapısı nedeni ile curufun

aşındırıcı oumlzelliği pike goumlre daha azdır Doumlkuumlm deliğinden pik ve curuf birlikte tahliye edildiği iccedilin belirli bir

boumllgede bu iki sıvı ayrılmalıdır Yoğunluk farkı nedeni ile birbirine karışmayan bu iki sıvı sifon boumllgesi olarak

adlandırılan yerde bir birlerinden ayrılırlar Pik taşıyıcı araccedillara dolarken curuf ise curuf kanalından geccedilerek curuf

sahası olarak adlandırılan boumllgede birikir ve burada soğutulur (veya granuumlle olarak elde edilir) Bazı fırınlarda

curuf sahası fırından uzak bir boumllgede olduğu iccedilin curuf da pik gibi taşıyıcı araccedillara (genellikle potalara)

doldurularak curuf sahasına goumltuumlruumlluumlr

Şekil 58 Sıcak metal ve curuf alımları


Doumlkuumlmhanede kullanılan malzemelerin doumlkuumlmhane iccedilerisinde nakledilmesinde kullanılan oumlnemli bir ekipmandır


Haznede biriken pik ve curufun tahliye edilmesinden sonra doumlkuumlm deliği kapatılarak sıvıların tekrar birikmesi iccedilin

belirli bir suumlre beklenir Bu suumlre dolduğu zaman doumlkuumlm deliğinin tekrar accedilılması gerekir Bu işlemi doumlkuumlm accedilma

matkabı yapar

Şekil 59 Doumlkuumlm accedilma matkabı



Haznede biriken pik ve curuf tahliye edildikten sonra fırın iccedil basıncı etkisi ile doumlkuumlm deliğinden sıvı pik ve curuf

puumlskuumlrmeye başlar ve bir muumlddet sonra puumlskuumlrme şiddetlenir Bu haznedeki sıvıların tahliye işleminin bittiğine

işarettir ve doumlkuumlm deliğinin kapatılması gerektiğinin goumlstergesidir Doumlkuumlm deliği plastik yapıdaki sıcaklıkla

sertleşme oumlzelliğine sahip reccediline bazlı bir refrakter vasıtası ile kapatılır

6- Kontrol Odası

Yuumlksek fırın otomasyon sitemlerinin bulunduğu

boumlluumlmduumlr Burada yuumlksek fırının belirli boumlluumlmlerine

kumanda eden PLC ndash DCS gibi bilgisayar sistemleri

mevcuttur Sobalar hammadde sistemi şarj sistemi

gibi yuumlksek fırınının oumlnemli boumlluumlmleri bilgisayarlar

ile kontrol edilir ve ccedilalıştırılır Ayrıca bilgisayarla

kontrol edilen tuumlm sistemlerin arıza veya bakım gibi

otomatik ccedilalıştırma yapılamayan durumlarında

muumldahale edilebilmek iccedilin operatoumlr tarafından el ile

kumanda edilmesine imkan veren operatoumlr masaları

mevcuttur

Şekil 510 Kontrol odası


Yuumlksek fırındaki reaksiyonlar sonucu accedilığa ccedilıkan ısı tuumlyer oumlnuumlnde (yanma boumllgesinde) yaklaşık 2200oC fırın

uumlstuumlnde (hammaddenin fırına ilk girdiği yerde) yaklaşık 150oC civarındadır Sıcak hava sobalarında sıcaklık ise

1250 oC civarındadır Bu nedenle fırında ve sobalarda sıcaklığa maruz kalan kritik boumllgeler soğutulmalıdır

a) Fırın goumlvde soğutması

Yuumlksek fırının goumlvdesi kalın ccedilelik saccediltan yapılmaktadır İccedil kısımlarına ise fırın iccedilerisinde oluşan sıcaklığın goumlvde

sacına zarar vermemesi iccedilin ccedileşitli kalitelerde kalınlığı 15 metreyi bulan refrakter tuğlalarla oumlruumllmektedir Bu

tuğlaların oumlmruumlnuuml artırmak ve soğutmak plaka soğutucular veveya panel soğutucular ile gerccedilekleştirilir Bu

soğutuculardan plaka soğutucular bakırdan imal edilirken panel soğutucular genellikle pikden imal edilirler Plaka

soğutucular refrakter iccedilerisine yatay olarak monte edilirken panel soğutucular goumlvde sacı ile refrakter arasına dikey

olarak monte edilirler Soğutucularda soğutma amacı ile su kullanılmaktadır Soğutma suyu soğutucunun bir

boumllgesinden girer soğutucu iccedilerisindeki kanallardan dolaşır ve soğutucuyu terk eder Boumlylece soğutucu belirli bir

boumllgeyi soğutmuş olur Yuumlksek fırının dizaynına goumlre soğutucu tipi ve adedi değişmektedir

Şekil 511 Plaka tipi soğutucu

Şekil 512 Panel tipi soğutucu


b) Tuumlyerler ve curuf deliği

Tuumlyerler fırın goumlvdesindeki sıcak hava girişleridir Sayıları fırın

hazne ccedilapına goumlre değişmektedir Tuumlyerlerden fırına giren sıcak

havanın karbon ile reaksiyonu sonucu accedilığa ccedilıkan ısı oldukccedila

yuumlksektir Bu nedenle tuumlyerler ısıdan etkilenmemesi iccedilin iletkenliği

yuumlksek bir malzeme olan bakırdan imal edilirler ve su ile soğuturlar

Tuumlyerler plaka veya panel soğutucular gibi herhangi bir refrakter

iccedilerisinde olmadıkları ve yuumlksek fırının en sıcak boumllgesinde ısıya

direk maruz kaldıkları iccedilin kalitelerinin ccedilok yuumlksek olması gerekir

Şekil 512 Tuumlyer

c) Soba valfları

Sobanın sıcak boumllgelerinde bulunan sıcak hava valfları ve bazı sobalardaki baca valfları soba iccedilerisindeki ısıdan

etkilenmemeleri iccedilin su ile soğutulurlar Oumlzellikle sıcak hava valfının soğutulması ccedilok oumlnemlidir Ccediluumlnkuuml bu valf

1250oC civarındaki bir sıcaklığa maruz kalmaktadır

d) Gaz soğutma sistemi

Yuumlksek fırın iccedilerisindeki reaksiyonlar sonucu oluşan gaz yuumlksek fırını terk ederken sıcaklığı yaklaşık 150oC

civarındadır Kalorisi 750 ndash 850 kcalm3 olan bu gaz fabrikanın ccedileşitli yerlerinde yakıt olarak kullanılır Yuumlksek

fırını terk eden gaz beraberinde fırına şarj edilen hammadde iccedilerisindeki ince yapılı malzemeleri de taşır

Fabrikanın ccedileşitli yerlerinde kullanılacak olan bu gaz kullanımdan oumlnce temizlenmeli ve soğutulmalıdır Bu

işlemler gazın fırını terk etmesinden sonra gerccedilekleşir Gaz beraberinde taşıdığı tozların iri tanelilerini toz tutucu

silosunda bıraktıktan sonra gaz yıkama ve soğutma sistemine girer Burada su ile soğutulan ve yıkanan gaz ccedileşitli

uumlnitelerde kullanılmak amacı ile servise verilir

e) Refrakterler

Refrakterler yuumlksek fırınların en oumlnemli

malzemelerinden biridir Fırın goumlvde sacını

iccedilerideki ısıdan korumak refrakterlerin

goumlrevidir Refrakterler yuumlksek fırınlarda 10

- 20 senede bir yapılan genel bakımlar

sırasında yenilenir Fırın iccedilerisindeki

aşınma mekanizmalarına goumlre ccedileşitli

kalitelerde refrakterler kullanılır Kullanılan

bu refrakterler belirli boumllgelere tek başına

bulunduğu gibi bir kaccedil ccedileşit refrakterin

birleşiminden (sandviccedil tipi) meydana

gelebilirler Yuumlksek fırınlarda ccediloğunlukla

kullanılan refrakterler şunlardır

a) Karbon refrakterler

b) SiC (silisyum karbuumlr)

refrakterler

c) Grafit refrakterler

d) Alumina refrakterler

Şekil 513 Yuumlksek fırın izolasyonunda kullanılan refrakterler


Fırın hazne boumllgesinde sıcak metal ve cuumlruf bulunduğu iccedilin bu boumllgedeki refrakterlerin ısıya dayanıklılığı ve ısıl

iletkenliği ccedilok oumlnemlidir Bu nedenle hazne boumllgesinde genellikle karbon grafit gibi refrakterler kullanılır Bu

refrakterlerin ısıl iletkenlikleri yuumlksek olduğu iccedilin iyi bir soğutma sistemi ile bulundukları boumllgeyi ccedilok uzun suumlre

(20 yıl gibi) koruyabilirler

Karın boumllgesi erime işlemi başlangıccedil ve bitiş boumllgesi olduğu iccedilin bu boumllgede de sıcağa ve aşınmaya dayanıklı ısıl

iletkenliği yuumlksek silisyum karbuumlr karbon veya grafit tuumlruuml refrakterler kullanılır

Goumlvde boumllgesinde daha ccedilok mekanik aşınmaya dayanıklı aluumlmina refrakterler kullanılır Kullanılan refrakter

iccedilerisindeki aluumlmina miktarı goumlvde boumllgesindeki aşınma derecesine goumlre değişir Mesela uumlst goumlvde boumllgesinde ccedilok

fazla mekanik aşınma varken (bu nedenle duumlşuumlk aluumlminalı refrakter kullanılır) alt goumlvde boumllgesinde mekanik

aşınma az ısıl şok daha fazla olduğu iccedilin yuumlksek aluumlminalı refrakter kullanılır



httpwwwsciencequiznetlcchemistry2B_Electrochemistrymcqimagesblast_furnacejpg

httpdc3074sharedcomdocT6SKKD2rpreview005png

httparsels-cdncomcontentimage1-s20-S0892687512000039-gr13jpg

httpatomictoasterscom201110bcms-7-blowing-engines

httpietdiipnetworkorgcontentpulverized-coal-injection

httpwwwmckeowninternationalcomNewimagesTypicalBlastFurnaceDrawingpdf


BOumlLUumlM 6 DEMİR CEVHERİNİN REDUumlKSİYONU

61 Yuumlksek Fırın Reaksiyonları

Yuumlksek fırındaki operasyon karbon monoksidin (CO) demir cevherindeki oksijene olan afinitesinin (ilgisinin)

demirden daha fazla olmasına ve demiri elementel hale indirgerme prensibine dayanmaktadır Karbon monoksit

ayrıca pik demirden giderilmesi gereken silikayı da (SiO2) reduumlkler Silika kalsiyum oksitle (CaO) reaksiyona girer

ve sıvı pik demirin yuumlzeyi uumlzerinde yuumlzen curufu oluşturur Sıvı pik demir oluşumdaki temel kimyasal reaksiyon

Fe2O3(k) + 3CO(g) rarr 2Fe(s) + 3CO2

olmasına karşın bu indirgenme reaksiyonu birkaccedil kademede gerccedilekleşmektedir Her şeyden oumlnce fırına uumlflenen

sıcak hava kok ile reaksiyona girer bunun sonucunda hem ısı hem de CO uumlretilir

2C(k) + O2(g) = 2CO(g)

Bu uumlretilen sıcak karbon monoksit demir cevheri iccedilin reduumlkleyici bir maddedir ve demir oksidi elementel demir

haline getirirken karbon dioksit (CO2) oluşumu da gerccedilekleşir Fırının farklı boumllgelerindeki sıcaklığa bağlı olarak

demirin kademeli reduumlksiyonu gerccedilekleşir Fırının uumlst kısımlarında sıcaklık genelde 200 ndash 700oC aralığındadır ve

bu boumllgede Fe2O3 kısmen Fe3O4 e reduumlklenir

3Fe2O3(k) + CO(g) rarr 2Fe3O4(k) + CO2(g)

850oC civarında fırının daha aşağı kısımlarında manyetit (Fe3O4) wuumlstite (FeO) reduumlklenir

Fe3O4(k) + CO(g) rarr 3FeO(k) + CO2(g)

Yuumlksek fırında şarj malzemeleri aşağıya doğru inerken ters-akım şeklinde yukarıya doğru ccedilıkan gazlar şarj

malzemesini oumln ısıtır ve şarjda bulunan kireccediltaşını (CaCO3) parccedilalar

CaCO3(k) rarr CaO(k) + CO2(g)

1200oC ye varan sıcaklıkların olduğu fırının alt kısımlarında wuumlstit (FeO) metalik demire reduumlklenir

FeO(k) + CO(g) rarr Fe(k) + CO2(g)

Bu proseste oluşan karbon dioksit (CO2) kokla reaksiyona girerek tekrar karbon monoksit oluşturur Yuumlksek

fırında sıcaklığa bağımlı olarak gerccedilekleşen bu reaksiyona Boudouard Reaksiyonu adı verilmektedir

C(k) + CO2(g) = 2CO(g)

Kireccediltaşının parccedilalanmasıyla oluşan CaO ise cevherdeki başta silika olmak uumlzere asidik empuumlritelerle reaksiyona

girerek curufu oluşturur

CaO(k) + SiO2(k) rarr CaSiO3(s)

Uumlretilen pik demir yaklaşık 4-5 C iccedilermektedir ve oldukccedila gevrektir

MnO ve SiO2 gibi cevherden gelen bileşenler katı karbonla reaksiyona girerek reduumlklenir ve sıvı demir iccedilinde

ccediloumlzuumlnme eğilimi goumlsterirler Şekil 61 de bazı maddelerin altı ccedilizili olması sıvı demir iccedilinde ccediloumlzuumlnmuumlş olduklarını

goumlstermektedir

Reduumlkleyici olarak gazla (burada CO) gerccedilekleşen reduumlksiyonlar İndirekt Reduumlksiyon olarak tanımlanmaktadır

Buna karşılık katı karbonla aşağıdaki gibi gerccedilekleşen reduumlksiyonlar Direkt Reduumlksiyon olarak

sınıflandırılmaktadır

FeO(k) + C(k) = Fe(s) + CO(g)


Şekil 61 Yuumlksek fırında gerccedilekleşen temel reaksiyonlar

Karbon reduumlksiyonu kuvvetli endotermik olup (ccedilok ısı gereken) yuumlksek fırında demir uumlretimine alternatif olarak

geliştirilmiştir Bu konu ileriki boumlluumlmlerde (Direkt Reduumlksiyonla Demir Uumlretimi ndash Suumlnger Demir Uumlretimi) detaylı

şekilde anlatılacaktır

Karın (Bosh) ve hazne (Hearth) boumllgesindeki reaksiyonlar demir oksitleri pek kapsamaz Oumlrneğin şarj

malzemesinde bulunan buumltuumln fosfor oksit (P2O5) fosfora reduumlklenir ve sıvı metal iccedilinde ccediloumlzuumlnuumlr Bu durumda daha

gerccedilekleştirilen ccedilelik uumlretim kademesinde giderilmelidir Bu nedenle demir cevheri iccedilindeki fosfor iccedileriği kritik

oumlneme sahiptir Ticari accedilıdan iccedilinde fosfor bulunan pik demirin rafinasyonu uzun zaman alır Bazik oksijen fırını

(BOF) iccedilin demirdeki normal fosfor iccedileriği yaklaşık 01-02 dir Silika (SiO2) ve mangan oksit (MnO) gibi

oksitler ise curufla sıvı metal arasındaki etkileşimler sonucu kısmen reduumlklenirler ve bu durum curufun sıcaklığı

ve kompozisyonu gibi birccedilok faktoumlre bağlıdır

SiO2 + 2C = Si + 2CO ΔG = +713 900 - 36795T

MnO + C = Mn + CO ΔG = +290 300 - 17322T

Artan sıcaklığa bağlı olarak yukarıdaki reaksiyonlarda denge sağa kayar ve hem silis hem de mangan metal iccedilinde

ccediloumlzuumlnmeye başlar Sıvı metal iccedilerisine giren diğer elementler kuumlkuumlrt ve karbondur Karbon demir iccedilerisinde

kolaylıkla ccediloumlzuumlluumlr Buna karşılık kuumlkuumlrt kontroluuml yuumlksek fırında oldukccedila oumlnemlidir

62 Yuumlksek Fırın Curufu ve Baca Gazı

Ticari cevherlerde genel olarak bulunan iki mineral silika (SiO2) ve aluminadır (Al2O3) Bu durumda curuf

oluşumu iccedilin CaO ve MgO gibi maddeler kullanılır Oluşan curufun genel bileşim aralığı 38-44 CaO 8-10

MgO 34-38 SiO2 10-12 Al2O3 05-10 MnO 1-2 S 01-06 K2O and lt02 FeO şeklindedir Genelde

curufun kimyasal karakteri kompozisyonuna ve iccedilerdiği bileşenlerin miktarına bağlıdır Curufta bulunan

bileşenlerin karakteristikleri aşağıdadır

Asidik oksitler SiO2 P2O5 B2O3

Bazik oksitler CaO MgO MnO FeO Na2O K2O

Amfoter (ara) oksitler A12O3 Fe2O3


CaO iccedileriği yuumlksek olan curuflar bazik SiO2 iccedileriği yuumlksek olanlar asidik curuf olarak tanımlanır Curufun asitlik

(veya baziklik) derecesi curuftaki bazik karakterli bileşenlerin toplamının asidik karakterli bileşenlerin toplamına

oranı şeklinde belirlenir ancak farklı hesaplama youmlntemleri bulunmaktadır Tipik olanları aşağıda verilmiştir

CaO SiO2 (CaO + MgO) SiO2 (CaO + MgO)( SiO2 + A12O3) asymp09-12

Curufun fırından rahatccedila tahliye edilebilmesi iccedilin iccedilin gerekli olan en duumlşuumlk hazne sıcaklığı Kritik hazne sıcaklığı

olarak adlandırılır ve 1500 ndash1550oC arasındadır Yuumlksek fırın curufları ccedileşitli yerlerde kullanılmaktadır Curufların

buumlyuumlk kısmı kırılıp istenen oumllccediluumllere getirildikten sonra demir yolu traverslerinin altına ve yol yapımında

kullanılmasıdır Minimum 12 aluumlmina iccedileren ani soğumadan sonra camsı yapıyı koruyan yuumlksek fırın curufları

ccedilimento yapımına uygundur Ccedilimento yapımında kullanılan curufların granuumlle hale getirilmesi gerekir Curufu

granuumlle hale getirmek iccedilin değişik youmlntemler vardır Sıvı curuf kısmen su ile doldurulmuş bir ccedilukura doumlkuumllerek

veya curuf akımına su puumlskuumlrtuumllerek granuumlle edilebilir Ayrıca cuumlruf katılaşırken uumlzerine hava veya buhar uumlflenerek

hafif yanmaz ve ısıya yalıtkan bir malzeme curuf yuumlnuuml elde edilir

Baca gazı Ergitme boumllgesinde meydana gelen gazlar esas itibariyle N2 ve CO den ibaret olup havadaki su

buharının parccedilalanması sonucu az miktarda da hidrojen ihtiva etmektedir Bu gazlar şarj kitlesi arasından geccedilerken

CO gazının oksitleri indirgemesi sonucu CO gazlarının bir kısmı CO2rsquoe doumlnuumlşuumlr Ayrıca karbonatların

parccedilalanması sonucu ortaya ccedilıkan CO2 gazı da bu gazlara karışmış olacaktır Yuumlksek fırını bacadan terk eden

gazların yaklaşık olarak kompozisyonu aşağıda verilmiştir

Tablo 61 YF Baca gazının kompozisyonu

Bileşen

CO2 14 ndash 16

CO 23 ndash 25

H2 3 ndash 5

N2 56 ndash 57

Yuumlksek fırını terk eden gazlar bir boru vasıtasıyla uumlst kısımdan toz toplayıcıya verilir Buradan gazın hızı ve

dolayısıyla toz taşıma oumlzelliği azalır ve gaz iccedilindeki tozun buumlyuumlk bir kısmın bırakır Yuumlksek fırın gazındaki toz

parccedilacıklarının buumlyuumlkleri 2 mmrsquoden birkaccedil mikrona kadar değişir 20 mesh ten kuumlccediluumlk olanlar toz toplayıcıda

ccediloumlkelmeyip gaz ile beraber suumlruumlklenir Toz toplayıcıdan ccedilıkan gaz yıkayıcıya gelir Burada gaz akımına su

puumlskuumlrtuumllerek iccedilindeki parccedilacıklar ıslatılır Islanan parccedilacıklar ağırlaşır ve su ile suumlruumlklenir Yıkayıcıda gazın

iccedilindeki tozun 90 ndash 95rsquoi giderilir Gaz burada soğuma kulesine geccediler ve uumlzerine sıvı puumlskuumlrtuumllerek sıcaklığı

azaltılır Soğuyan gazın sonra nemi alınır Temizlenen gaz yuumlksek fırına uumlflenen havayı ısıtan sobaları ısıtmada

kok fırınlarında kullanılır Elde edilen toz sinterlenerek yine yuumlksek fırında kullanılır

63 Modern Yuumlksek Fırınlar

Yuumlksek fırın prosesi reduumlksiyon prensip kriterlerinin kullanılmasıyla ccedileşitli oksit cevherlerinden metalik demirin

kazanılması iccedilin geliştirilmiştir Bu prosesin esasları ccedilok basit iken modern yuumlksek fırın operasyonu muumlmkuumln olan

en yuumlksek verimin alınabileceği optimizasyon ccedilalışmalarının en uumlst seviyelerine ccedilıkmak iccedilin yapılmaktadır

Demirin cevherden kazanılması işleminde ccedilok buumlyuumlk kuumltlelerin ccedilok yuumlksek sıcaklıklara ccedilıkarılmasına ihtiyaccedil

duyulması sebebiyle en yuumlksek gider ısıtma iccedilin gerekli olan enerjidir yani ısıtma amacıyla kullanılan yakıttır

Buna ilave olarak reduumlksiyon reaksiyonları oumlnemli oumllccediluumlde reduumlkleyici gaz atmosferine ihtiyaccedil duyulmasına sebep

olmaktadır Bu da diğer bir oumlnemli gider kaynağıdır

Yuumlksek fırın prosesinde bu giderlere rağmen başarılı olmada anahtar rol oynayan faktoumlr karbon kaynağı olarak

kokrsquoun kullanılması olayıdır ve bu sayede hem enerji hem de reduumlkleyici ortamın oluşturulması sağlanmaktadır

Dışarıdan ısıtılan cevher yuumlkuumlne reduumlkleyici gaz enjeksiyonundan başka cevher kokla fiziksel olarak karışmıştır

ve sıcak hava uumlflenmektedir Kok kolayca aşağıdaki eşitlik gereğince oksitlenmektedir

C + frac12 O2 rarr CO ∆Hdeg= -1105 kJmol

Bu yuumlksek fırında birincil yanma reaksiyonudur ve burada hem ısı (1105 kJmol) hem de reduumlkleyici gaz (CO)

uumlretilmektedir Boumlylece reaktoumlruumln iccedilerisinde yakıtın yanmasıyla ccedilok etkili ısıtma başarılmakta ve gerekli reaktan

gaz uumlretilmektedir ve cevherle karışmaktadır Yakıt olarak kullanılan kokun diğer ilave etkisi ise iccedileri giren sıcak


hava ile reaksiyona girmesi sonucunda H2 gazı uumlretilmesidir Burada bir şekilde havada bulunan nem ile karbon

reaksiyona girmektedir

C + H2O rarr CO + H2 ∆Hdeg= +1314 kJmol

Bu reaksiyon ΔHrsquoın pozitif değeri ile goumlsterildiği gibi ısı absorbe eder Ancak bu reaksiyon suumlrecinde karbonun

oksidasyonu her bir mol karbon iccedilin iki mol reduumlkleyici gaz uumlretir H2 gazı CO e benzer şekilde demirin

reduumlklenmesi iccedilin etki eder

frac12 Fe2O3 + 32 H2 rarr Fe + 32 H2O ∆Hdeg= +4895 kJmol

13 Fe3O4 + 43 H2O rarr Fe + 43 H2O ∆Hdeg= +5104 kJmol

64 Yuumlksek Fırında Reduumlksiyon Reaksiyonlarının Termodinamiği

Genel olarak metalik malzemelerin atmosferik sıcaklıklarda ve basınccedilta havada oksit halinde bulunması en

muhtemel durumdur Demir iccedilin bu durum ekzotermik bir reaksiyonla ele alınabilir

2119898

119899 119865119890 + 1198742 rarr

2

119899 119865119890119898119874119899 + 120484119904120484

Ccedileşitli demir oksitler iccedilin uumlretilen ısı miktarı Tablo 62rsquode verilmektedir

Tablo 62 Demir oksitlerin oluşum entalpisi ve entropisi

Reaksiyon m n ∆Hdeg(jmol) ∆Sdeg(JmolK)

Fe + frac12 O2 rarr FeO 1 1 -264429 -647

2Fe + 32 O2 rarr Fe2O3 2 3 -806665 -2439

3Fe + 2O2 rarr Fe3O4 3 4 -1092861 -2986

Reaksiyon ısısı ΔH relatif olarak sıcaklıktan bağımsızdır Tabi ki entalpi yalnız başına relatif dengenin oluşması

iccedilin yeterli değildir Sabit sıcaklık ve basınccedil şartları altında Gibbs serbest enerjisini uygulayabiliriz Reaksiyonlar

iccedilin Gibbs serbest enerji değişimi aşağıdaki gibi verilebilir

∆Gdeg = ∆Hdeg - T∆Sdeg

Sıcaklığın bir fonksiyonu olarak serbest enerji

değişimi şematik olarak Şekil 62rsquode

goumlruumllmektedir Burada not edilmesi gereken

husus Y ekseninin kesişim noktası (T=0K)

∆Ho değerini eğrinin eğimi ise ndash∆So değerini

vermektedir Bu diyagramlar Ellingham

diyagramları olarak bilinmektedir İlave

olarak X ekseninin kesim noktası ∆Go=0

olduğu şartı goumlsterir ve bu sıcaklık denge

sıcaklığıdır

Şekil 62 Oksidasyon reaksiyonu iccedilin sıcaklığa goumlre serbest

enerji değişimi

Bir reaksiyon denge durumundaki serbest enerjisi

∆G = -RT ln K

Goumlruumllmektedir ki x-ekseninin kesim noktası ile goumlsterilen denge sıcaklığı K=1 şartı iccedilindir Şimdi bir an iccedilin

m=n=1 olarak duumlşuumlnelim ki bu durum Tablo 62 deki ilk reaksiyonu anlatmaktadır Oksidasyon reaksiyonu her bir

mol O2 iccedilin aşağıdaki gibi yazılabilir


2Fe + O2 rarr 2FeO

reaksiyonu iccedilin denge sabiti 119870 =1

1198751198742 şeklindedir

Burada PO2 oksijenin kısmi denge basıncıdır Denge durumunda atmosfer ve sıcaklığın etkisini belirlemek iccedilin

serbest enerji değişimi sıcaklığın bir fonksiyonu olarak ccedilizilmiştir T=0 K deki kesişim reaksiyonun standart

entalpi değişimini ve eğimin negatifi standart entropi değişimini verir

Eğrinin kesiştiği ΔGo = 0 X ekseninde K=1 i ifade eden denge sıcaklığını verir ki bu bu aşamada oksijen kısmi

denge basıncını (1 atm) goumlstermektedir Buradan hareketle denge sıcaklığı hesaplanabilir

119879119863119890119899119892119890 =∆119867119900

∆119878119900=

(264429)

(647)= 4087 119870

Şekil 62 deki grafik ΔGo nin negatif olması sebebiyle metalik demirin 1 atm basınccedil altında 4087 K den duumlşuumlk

sıcaklıklarda kendiliğinden oksitleneceğini goumlstermektedir

Eğer demir oksidin reduumlklenmesini istiyorsak işlemlerin oksijence zengin bu atmosfer şartlarında yapılamayacağı

aşikacircrdır Ancak kapalı ortamlarda oksijence zayıf boumllgelerde bu muumlmkuumln olabilir PO2 nin etkisini 1 atm den farklı

bir basınccedil değerine değişimi dikkate alarak ΔG deki değişmenin hesaplanmasıyla goumlsterilebilir

∆119866119900(119879 1198751198742) = ∆119866119900(119879 1198751198742 = 1) + [∆119866(1198751198742 = 1198751198742) minus ∆119866(1198751198742 = 1)]

∆119866(119879 1198751198742) = ∆119867119900 minus 119879 ∆119878119900 minus 119877119879 [119897119899 (1

1198751198742) minus 119897119899 (

1

1)]

∆119866(119879 1198751198742) = ∆119867119900 minus 119879 ∆119878119900 + 119877119879 ln 1198751198742

Ccediloğu oksidasyon reaksiyonlarının simuumlltane olarak (kendiliğinden) gerccedilekleştiği duumlşuumlnuumllduumlğuumlnde Ellingham

diyagramlarında RTln(PO2) ifadesi kullanıldığında diyagram ccedilok daha hassas olarak elde edilebilmektedir

Bu pratik uygulama ilk kez Richardson tarafından duumlşuumlnuumllmuumlş olup Şekil 63 de goumlsterilmiştir Sabit basınccedil ccedilizgisi

oksijenin kısmi basıncını goumlstermek iccedilin ∆Go=0 ccedilizgisi olarak duumlşuumlnuumllebilir Bu sebeple herhangi bir oksidasyon

reaksiyonu ccedilizgisinin Richardson ccedilizgisi ile kesişmesi bu kısmi oksidasyon basıncı iccedilin denge sıcaklığını goumlsterir

Bu durumda hem oksidasyon kısmi basıncının hem de sıcaklığın etkisi birlikte duumlşuumlnuumllmuumlş olur

Şekil 63 Alınan bir mol O2 nin 1 atm basınccediltan tespit edilen bir basınca getirilmesi ile Gibbs serbest enerjisinin

sıcaklık ile değişimi

Şekil 63rsquoden oksijenin azalmasının reduumlksiyon şartlarının gelişmesini sağlayan bir yol olduğu goumlruumllmektedir

Şuumlphesiz oksijence zayıf bir ortam vakum uygulanarak sağlanabilir ancak bu pratik uygulama ccedilok verimsiz

ccedilalışan bir sistemi oluşturmaktadır Daha oumlnce bu sistemlerde ccedilalışmış olan ve şartları belirleyen araştırmalarda

olduğu gibi reduumlkleyici şartlar oksijen ile oumlncelikli olarak oksitlenmiş olan ccedileşitli gazların var olduğu bir ortamda

oluşturulabilmektedir Oumlrneğin kısmi oksijen gaz basıncının varlığı altında FeO ve CO in var olduğu bir sistemi


duumlşuumlnelim (yani FeO CO ve O2 gaz karışımı iccedilerisinde) Bu durumda konu ile ilgili iki oksidasyon reaksiyonu

gerccedilekleşebilir

2Fe + O2 rarr 2FeO ∆Gdeg = -5288 + 013 T kJmol

2CO + O2 rarr 2CO2 ∆Gdeg = -5648 + 0174 T kJmol

Bu iki reaksiyonun değerleri Şekil 64 de ccedilizilecek olursa bu iki reaksiyonun denge sıcaklığının 8182 K derece

olduğu goumlruumlluumlr

Şekil 64 Demirin oksitlenme ve CO ile reduumlklenme

reaksiyonları iccedilin Ellingham diyagramı



İlk reaksiyonu ters ccedilevirelim ve alt alta toplayalım

2FeO rarr 2Fe + O2 ∆Gdeg = +5288 - 013 T kJmol


Toplam reaksiyon

2FeO + 2CO rarr 2Fe + 2CO2 ∆Gdeg = -36 + 0044 T kJmol

Reaksiyonu sadeleştirirsek

FeO + CO rarr Fe + CO2 ∆Gdeg = -18 + 0022 T kJmol

Bu durumda bu reaksiyon iccedilin denge sıcaklığı

119879119863119890119899119892119890 =∆119867119900

∆119878119900=

(18)

(0022)= 8182 119870

İlginccedil bir şekilde oksijen reaksiyonda goumlruumllmemektedir Ancak diğer gazlar goumlruumllmektedir denge sabiti

∆119866119900 = minus119877119879 ln 119870 = 119877119879 ln [119875119862119874

1198751198621198742]

Boumlylece 8182 K de ∆Go= 0 olur ve 119870 =1198751198621198742

119875119862119874= 1 dir


Şekil 65 de ldquoCrdquo noktası 2CO+O2=2CO2 reaksiyonunun ccedilizgisinin serbest enerji ccedilizgisini kestiği yeri

belirtmektedir Yukarıda tartışılan oksijen kısmi basıncının etkisinin ele alındığı Ellingham diyagramına benzer

olarak PCO2PCO ccedilizgilerinin yer aldığı Ellingham diyagramı ldquoCrdquo noktasında başlamaktadır

Şekil 65 Ellingham diyagramı

FeO+COrarrFe+CO2 reaksiyonu iccedilin gerekli olan 8182 K denge sıcaklığı bir kez daha ele alınacak olunursa denge

şartlarında daha yuumlksek sıcaklık daha duumlşuumlk PCO2PCO değerini goumlstermektedir Boumlylece PCO2PCO = 1 değerinde

bir atmosferde FeOrsquoi reduumlkler Benzer şekilde duumlşuumlk sıcaklıklarda PCO2PCO =1 değeri demir iccedilin oksidasyona

uğratıcı bir atmosferdir Bu durum bize oksit halinden metalik hale demirin geccedilebilmesi iccedilin reduumlkleyici bir

atmosfer ve yuumlksek sıcaklığın birlikte var olması gerektiğini goumlstermektedir Ayrışmanın gerccedilekleşmesi iccedilin

gerekli sıcaklık PCO2PCO oranı ile goumlsterildiği gibi gazın reduumlkleme guumlcuumlndeki bir artışla azalmaktadır

Oumlrnek 61 Gang bileşiminden gelen silikanın (SiO2) karbonla reduumlksiyonunun olabilmesi iccedilin gereken reaksiyonu

ccedilıkarınız Ellingham diyagramını kullanarak denge sıcaklığını ve denge serbest enerji değerini tespit ediniz

Ccediloumlzuumlm

Si + O2 rarr SiO2

2C + O2 rarr 2CO

İlk reaksiyonu ters ccedilevirelim

SiO2 rarr Si + O2

2C + O2 rarr 2CO

Toplam reaksiyon

SiO2 + 2C rarr Si + 2CO

Ellingham diyagramından bu reaksiyon iccedilin denge sıcaklığının yaklaşık 1520degC toplam serbest enerji değerinin

ise yaklaşık -540 kJmol olduğu goumlruumllecektir




httpenwikipediaorgwikiBlast_furnace

httpwwwmetalpasscommetaldocpaperaspxdocID=44

BOumlLUumlM 7 HAM DEMİRDEN CcedilELİK UumlRETİMİ


71 Ham Demirin Ccedilelikhaneye Nakli

Ham demir uumlretiminde sıvı metal (pik) veya doğrudan reduumlklenmiş demir iccedilindeki yuumlksek oranlardaki karbon ve

eser elementlerin tamamıyla veya en azından oumlnemli oranda uzaklaştırılması gerekmektedir Bu durum ham

demirden ccedilelik uumlretiminin temel amacıdır İlave olarak korozyon dayanımı işlenebilirlik yuumlksek sıcaklık

mukavemeti veya yuumlksek ccedilekme dayanımı gibi belli spesifik oumlzellikler tanımlanan analiz limitleri ile uyumlu bir

şekilde alaşım ilavesi yapılarak ccedileliğe kazandırılmaktadır

Yuumlksek fırından gelen sıvı metal oumlnce kuumlkuumlrt uzaklaştırma işlemine bazen silis ve fosfor uzaklaştırma işlemine

tabi tutulur Bu işlemler rafinasyon işlemini basitleştirir Sıvı metal ccedilelik fabrikasına transfer potaları veya torpido

arabalarla (Şekil 71) taşınır Ccedilelik fabrikasının iccedilinde sıvı metal bu potalarda veya torpido arabalarında

depolanabilir eğilebilen sıvı metal mikserlerinde ısıtılabilir Sıvı metal mikserleri silindirik ve refrakterle

astarlanmış tutma araccedillarıdır 1000 ile 1200 ton arasında taşıma kapasiteleri vardır Bu gibi mikserlerde yapılan

ara depolama sayesinde sıvı metaldeki bileşim farklılıkları ortadan kalkar Ayrıca bu mikserler sıvı metal uumlretimi

ile talep arasındaki dalgalanmaları da azaltır

Şekil 71 Sıvı pik demiri ccedilelikhaneye taşıyan

torpido arabaları

72 Sıvı Metale Uygulanan Oumln İşlemler

Genellikle yuumlksek fırında izabe işlemi ve akabinde ccedilelikhanede ccedilelik uumlretim işlemi birbirine bağlı işlemlerdir

Fakat hem tek tek hem de birlikte optimize edilmesi gereken aşamalardır Oumlrneğin yuumlksek fırında uumlretilen ve

ccedileliğe doumlnuumlştuumlruumllmeden oumlnce hazırlanan konvertere sevk edilmek uumlzere sıvı metal oumlnce istenmeyen eser

elementlerin (kuumlkuumlrt silis ve fosfor gibi) iccedileriklerinin azaltılması iccedilin oumln işleme tabi tutulur

Kuumlkuumlrt oranını duumlşuumlrmek iccedilin kuumlkuumlrt uzaklaştırmada kalsiyum karbuumlr veya magnezyum karbuumlr gibi malzemeler

kullanılır Bu malzemeler ya taşıyıcı bir potadaki veya ccedilelikhanenin sıvı metal şarj eden potasındaki bir boru

vasıtasıyla eklenir Kuumlkuumlrt curuf iccedilerisine hapsedilir Prensip olarak sıvı metalin kompozisyonu ve kimyasalların

kendisinin ccedilevre ile uyumuna goumlre daha uygun ve farklı kuumlkuumlrt uzaklaştırma prosesleri ve malzemeleri vardır

Kuumlkuumlrt uzaklaştırma prosesine ek olarak sıvı metal silisyumdan ve ardından fosfordan arındırılabilir Silisyum

iccedileriği demir oksitler (cevher) eklenerek duumlşuumlruumllebilirken fosfor uzaklaştırma kireccedilli flakslar yardımıyla

gerccedilekleştirilir Bu proseslerde de silis ve fosfor curufa hapsedilir


Şekil 72 Pik demirin oumln işlem ve BOF da rafinasyon işlemi

73 Rafinasyon İşlemi

Sıvı metal iccedilindeki eser (ccedilok az) elementlerin uzaklaştırılması sıvı metal iccediline oksijen verip yanma sağlayarak

yapılır Bu kimyasal anlamda oksidasyon demektir Dolayısıyla bu işlem iccedilin devamlı oksijen temini

gerekmektedir Ccedilelik enduumlstrisinde bu yanma işlemi rafinasyon olarak adlandırılır

Rafinasyonun temel amaccedilları

1) karbon miktarını istenen miktara getirmek

2) istenmeyen elementlerin miktarını azaltmak veya gidermek

3) alaşım elementi ilavesiyle oumlzel bileşimlerde ccedilelik oluşturmak

Karbon fazlalığının oksidasyon ile yakımının yanı sıra rafinasyon sırasında bir ccedilok başka reaksiyonlar da meydana

gelmektedir Eser elementlerin sıcaklığa bağlı olarak değişen oksijene olan ilgisi (afinitesi) bu elementleri etkisiz

bileşikler halinde bağlama ccedilalışmaları iccedilin ccedilok oumlnemli bir destektir

Rafinasyon işleminin en oumlnemli kademesi karbonun azaltılmasıdır Burada uumlstten veya alttan uumlflenen oksijen sıvı

metaldeki karbon ile yanıcı gaz olan CO oluşturmak uumlzere reaksiyona girer İkinci oumlnemli kademede ise oumlrnek

olarak sıvı metaldeki silisi SiO2 haline ccedilevirmek ve kireccedil ile bağ oluşturup curufa ccedilekmektir Sıvı metaldeki kuumlkuumlrt

de yanmış kireccedille doğrudan reaksiyona girer Sonuccedilta silis mangan kuumlkuumlrt ve fosfor gibi bileşenler rafine edilir

Sıvı metalin rafinasyonu esnasında ortama aşırı miktarda oksijen goumlnderildiğinden sıvı ccedilelik iccedilinde oumlnemli

miktarda oksijen ccediloumlzuumlnuumlr Bir sonraki kademe olan deoksidasyon ile son uumlruumlne zararı dokunacak olan oksijen

ortamdan uzaklaştırılır


74 Rafinasyon İşlemindeki Gelişmeler

Modern ccedilağda kitle halinde ccedilelik uumlretimi 19 Yuumlzyılda Thomas-Bessemer youmlntemleri ve Siemens-Martin (Open

Heart) youmlnteminin geliştirilmesi ile başladı Guumlnuumlmuumlzde hammaddenin cinsi oumln hazırlık şekil ve kullanılabilecek

enerjinin ccedileşidi goumlz oumlnuumlne alınarak rafinasyon işlemlerinin birccedilok farklı tekniği geliştirilmiştir Bu tekniklerin

birccediloğu modası geccedilmiş olarak nitelendirilebilir Ama şimdiki ccedilelik yapım teknolojisi seviyesine bu teknikler

sayesinde gelindiği unutulmamalıdır

Guumlnuumlmuumlzde ccedilelik uumlretiminde uygulanan iki ana proses kategorisi vardır

Bazik oksijen ccedilelik yapım youmlntemi

Elektrik ile ccedilelik yapım youmlntemi

1945 yılından sonra geliştirilen bazik oksijen ccedilelik yapım youmlntemi ile kitle ccedilelik uumlretiminde yeni bir akım

yaratılmıştır ve guumlnuumlmuumlzde bu youmlntem duumlnya ccedilelik uumlretiminin 65rsquoini teşkil etmektedir Son 25 senede yapılmış

olan teknik iyileştirmelerden dolayı elektrikle ccedilelik yapım youmlntemlerinde de oumlnemli gelişmeler olmuştur O da

guumlnuumlmuumlzde 32rsquosini teşkil etmektedir Diğer taraftan Siemens-Martin youmlntemi ccedilevresel nedenlerden dolayı ve

yeni youmlntemlerle kıyaslandığında duumlşuumlk verimliliği nedeniyle oumlnemini kaybetmiştir Bu youmlntem ile uumlretilen miktar

duumlnya ccedilelik uumlretiminin 3rsquouumln teşkil etmektedir Bu youmlntem artık batı yarım kuumlre uumllkelerinde hiccedil

kullanılmamaktadır Geniş bir şekilde elektrik ile ccedilelik yapım youmlntemleri ile yer değiştirmiştir Oumlnuumlmuumlzdeki yıllar

iccedilerisinde Siemens-Martin youmlnteminin de tamamıyla terk edilebileceği tahmin edilebilir

Entegre demir-ccedilelik fabrikalarında uumlretilen oumln gerilmeli ccedilelik ve sıcak banttan ccedilekme profiller gibi belli uumlruumln

grupları soumlz konusu olduğunda elektrikle ccedilelik yapımı bu tuumlr uumlruumlnlerin imalatında ccedilok esnek bir uumlretim imkacircnı

sunmaktadır Hatta elektrik ark ocağı katı haldeki doğrudan reduumlklenmiş demiri ergitmeye ccedilok uygundur Bu

youmlntemlerden birini veya değerini seccedilmede en oumlnemli kriter hammadde ve enerji kaynaklarına bağlıdır Ve tabii

ki son teknik gereksinimlere goumlre en duumlşuumlk maliyetli uumlretimin hangi youmlntemle sunulduğuna da bağlıdır

75 Oksijen ile Ccedilelik Uumlretimi

Bazik oksijen ile yapılan uumlretim en oumlnemli olanıdır Bu başlık altında yer alan değişik youmlntemlerin hepsinin ortak

oumlzelliği teknik olarak saf oksijen kullanılmasıdır (oksijen metaluumlrjisi)

Hava ile rafinasyon youmlntemini geliştiren Henry Bessemer 1855 yılında saf oksijen rafinasyona en uygun gaz

olduğunu anladı Bununla birlikte o zamanlar saf oksijen uumlretimi muumlmkuumln değildi Sonuccedil olarak hem Bessemer

hem de Thomas youmlntemleri alttan uumlfleme tekniği olarak geliştirildi Bu youmlntemde hava sıvı metalin altından nozul

benzeri bir tapadan enjekte edilir ve boumlylece havadan gelen oksijen eser elementlerini ve karbonu yakardı

Şekil 73 Bessemer konverteri


Bessemer youmlnteminde yuumlksek silisli ve az fosforlu sıvı metal bir asidik astarlı konverter iccedilinde ccedileliğe rafine

edilirken Thomas youmlnteminde (bazik Bessemer youmlntemi olarak daha ccedilok bilinir) oldukccedila yuumlksek oranlarda kuumlkuumlrt

ve fosfor iccedileren sıvı metal bir bazik astarlı refrakter iccedileren konverterde ccedileliğe doumlnuumlştuumlruumlluumlr Her iki youmlntemde de

rafinasyon basamağında ısı ortaya ccedilıkar Uumlretilen ccedileliğin duumlşuumlk kalitesi ve oksijen metalurjisine kıyasla

maliyetlerin duumlşuumlk olmaması yuumlzuumlnden bu iki youmlntemin yerine guumlnuumlmuumlzde başkaları tercih edilmektedir Bununla

birlikte yeni oksijen ccedilelik yapım youmlntemleri gerek işlem basamağı ve gerekse tesis teknolojisi accedilısından bu

youmlntemlerin belli temel oumlzelliklerini uyarlamıştır Saf oksijenin kullanımı daha oumlnce kullanılan havada azot

olmadığından dolayı maliyet etkinliğini artırarak oumlnemli oranda rafinasyon reaksiyonlarını hızlandırır Şimdi 10

ile 20 dakika suumlren rafinasyon reaksiyonunda sıvı metaldeki elementler oumlyle bir hızla yanar ki oumlnemli miktarlarda

ısı accedilığa ccedilıkar ve sıvı metal hurda eklenerek soğutulabilir Konverter kapasitelerinde ve verimlerinde son

zamanlarda ccedilok buumlyuumlk gelişmeler yaşanmıştır Bu da ccedilelik fabrikalarının uumlretkenliği ve verimliliğinde ccedilok buumlyuumlk

artışlara sebep olmuştur Rafinasyon işlemlerinin yapıldığı konverterler guumlnuumlmuumlzde eğilebilir ve refrakter

astarlıdır Her bir ergitmedeki kapasiteleri 50 ile 400 ton arasındadır Bessemer konverteri uumlstuuml kesik koni

biccediliminde silindirik bir kaptır Konverterin tabanında metal banyosuna basınccedillı hava uumlflemek iccedilin delikler

(tuumlyerler) vardır tabanın altında ise hava kutusu bulunur Konverter yatay bir eksen etrafında 180 deg kadar

doumlnebilecek şekilde 2 yatak uumlzerine oturtulmuştur Bu yataklardan birine bağlanmış otomatik vana vasıtasıyla

basınccedillı havanın fırına verilmesi sağlanır Bessemer geliştirdiği konverterde SiO2 esaslı asidik astar (refrakter)

kullanmıştır Konverter eğilerek yuumlksek fırından alınan sıcak sıvı pik demir konverterin ağzından boşaltılır hava

accedilılır ve dikey konuma getirilir

I periyod

İlk kademede fırının ağzında hiccedil alev goumlruumllmez Bu suumlrede erimiş pik demir ile temas eden soğuk hava demiri FeO

şeklinde oksitler ve FeO banyo iccedilinde dağılarak silisyum ve manganezi oksitler

2Fe + O2 rarr 2FeO

2FeO + Si rarr 2Fe + SiO2

FeO + Mn rarr Fe + MnO

[Fe-C] + O2 rarr [Fe] + CO

Bu reaksiyonlar ısı verici olduklarından banyonun sıcaklığını oldukccedila yuumlkseltir SiO2 MnO ve bir miktar FeO

birleşerek curufu meydana getirir

II periyod

Manganez ve silisyumun buumlyuumlk bir kısmı oksitlendikten sonra karbon yanmaya başlar

2C + O2 rarr 2CO

CO konverterin ağzına geldiği zaman yanarak CO2 meydana getirir ve uzun bir alev oluşturur Bu alev azaldığı

zaman konverter devrilir hava kesilir ve ccedilelik potaya alınır Oumlnceleri ccedileliği sıvı halde tutmayı başaramayan fırınlar

bu youmlntemle hem istenmeyen maddeleri yakmayı hem de bu yanan maddelerden accedilığa ccedilıkan enerji ile ccedileliği sıvı

halde tutabilmeyi başarmıştı Oumlnceleri ccedilok uzun ve pahalı olan ccedilelik elde etme youmlntemi artık hızlanmış ve daha

ucuz hale gelmiş bu sayede ccedilelik kullanımı da uumlretim sektoumlruumlnde yerini almıştı

Ham demirde ccedilok miktarda silisyum az miktarda fosfor ve kuumlkuumlrt bulunması istenir Silisyum bu youmlntemin ısı

uumlreticisidir Asidik bir cuumlruf halinde yanar Bu nedenle fosfor ve kuumlkuumlrduuml bağlayamaz Fırının duvar yapısı da

asidik kuvars esaslı refrakterlerden meydana gelmiştir Bu youmlntem Almanyarsquoda yalnız ccedilelik doumlkuumlmhanelerinde

kuumlccediluumlk konverterler iccedilerisinde uygulanmaktadır

Bessemer youmlnteminin avantajları

a) Bu youmlntem ile kısa suumlrede (15 dk) ccedilok miktarda ccedilelik uumlretmek muumlmkuumlnduumlr

b) Pik demirin buumlnyesindeki yabancı maddeler (karbon manganez silisyum) suumlratle yok edilebilir

Bessemer youmlnteminin dezavantajları

a) Hurdanın ergime sıcaklığının yuumlksek olması nedeniyle bu youmlntemde hurda işlenemez

b) Yuumlksek oranda kuumlkuumlrt ve fosfor iccedileren pik demirden bu youmlntemle ccedilelik uumlretilemez


Bazik oksijen ccedilelik yapım youmlntemleri ilk olarak ilan edildiğinde Thomas ve Bessemer youmlntemlerini koruma ve

oksijenin banyonun altından enjekte edilmesi ccedilabaları vardı Ama oksijen kaynaklı reaksiyonların ccedilok guumlccedilluuml

olması konverterin altındaki refrakter astarların ccedilok ccedilabuk aşınması ile sonuccedillandı Bu nedenle oksijenin uumlstten

su soğutmalı bir uumlfleme borusu vasıtasıyla ile uumlflenmesi gibi alternatif ccediloumlzuumlm bulundu Bu teknik maliyet

accedilısından da fayda getiren ccedileşitli uumlstten uumlflemeli oksijen youmlntemlerinin de gelişmesine yol accedilarak duumlnya ccedilapında

hızla kabul goumlrduuml Bununla birlikte alttan uumlflemenin avantajı o kadar daha fazlaydı ki oksijen uumlfleme denemeleri

uzunca bir suumlre devam etti 1960rsquoların sonunda oksijenin alt nozullar vasıtası ve reduumlkleyici veya koruyucu gaz

zarfı iccedilinde enjekte edildiği bir alttan uumlfleme youmlntemi geliştirildi

Şekil 74 Konverter buumlyuumlkluumlğuuml ve kapasitesindeki gelişim

751 Saf Oksijen ile Rafinasyon

Uumlstten saf oksijen uumlflemeli rafinasyon banyoya 12 bara kadar varan yuumlksek basınccedillarda oksijen jeti uumlflenerek

yapılır Oluşan kuvvetli bir reaksiyon ile demir demir okside oksitlenir ve karbon da karbon monoksit olur Ama

demir oksit oksijeni hemen iz elementlerine aktarır Bu reaksiyonun merkezindeki ccedilekirdeklenme boumllgesindeki

sıcaklıklar 2500degC ile 3000degC civarındadır ve kuvvetli bir karıştırma etkisi oluşturur Rafine olmayan kısımlar

karıştırmanın etkisi ile bu boumllgeye giderek rafine olur

Rafinasyon işleminin sonuna kadar artan karbon monoksit bir maden suyu şişesinden karbon dioksit

kabarcıklarının ccedilıkması gibi sıvı metalin karışmasını sağlayarak ccedilıkış yapar İz elementlerin oksijen ile ve demir

oksitle olan reaksiyonu ccedilekirdeklenme boumllgesini geliştirerek hızla reaktif cuumlruf oluşumuna yol accedilar Demir ccedilıkışı

ve yuumlkselen karbon monoksit tamamıyla veya en azından kısmen konverteri dolduran demir iccedileren bir cuumlruf sıvısı

oluşturur Sıvı metal uumlzerinde reaksiyon oluşumu iccedilin bir boşluk bırakılır Başka bir deyişle konverterin kapasitesi

sıvı metalin başlangıccediltaki hacminden oldukccedila daha buumlyuumlktuumlr

Uumlfleme devam ederken sıvı metal iccedilerisindeki karbon fosfor mangan ve silis iccedilerikleri suumlrekli azalır Oysa

Thomas işleminde fosfor iccedileriği oldukccedila yuumlksek dekarbuumlrizasyon seviyelerindeki proses ile ancak zor bir şekilde

değiştirilebilir Uumlstten uumlflemeli oksijen youmlnteminde fosforu cuumlrufa erken alma vasıtasıyla ve yanmadan sonra

rafinasyon işleminin oumlzel kontroluuml ile ccedilok duumlşuumlk oranda kalıntı iccedilerik kalıncaya kadar elimine edilebilir

Oksijenin ergiyiğin altından verildiği uygulamalarda esas olarak uumlstten uumlflemelideki gibi aynı reaksiyonlar

meydana gelir Banyonun daha yoğun karışması ve bunun etkisiyle daha iyi metaluumlrjik sonuccedillar (fosforun ve

oksijenin uzaklaştırılması gibi ) elde edilir ve aynı zamanda uumlfleme zamanı da azalır

En oumlnemli oksijenle ccedilelik yapım youmlntemleri aşağıdaki gibidir

Uumlstten uumlflemeli oksijen youmlntemleri (BOFOLP prosesleri)

Alttan uumlflemeli oksijen youmlntemleri (Q-BOP prosesleri)


Birleşmiş uumlfleme youmlntemleri

Yeni oumlzel youmlntemler

Oksijen metaluumlrjisinin duumlnya ccedilapında hızla kabuluuml sadece ilgili youmlntemlerin maliyet duumlşuumlkluumlğuumlnden ve onların

mevcut koşullara adapte edilebilmelerinden değil aynı zamanda oumlzellikle yuumlksek kaliteli ccedileliklerin duumlşuumlk fosfor

kuumlkuumlrt ve azot iccedilerikleri ile uumlretilebilmesi yuumlzuumlnden de kaynaklanmaktadır Diğer youmlntemlerle uumlretilen ccedileliklere

goumlre kalite accedilısından hiccedilbir fark yoktur

752 Proses Aşamaları ve Teccedilhizatlar

Uumlretim muumlhendisliğinde ccedileşitli oksijen ccedilelik yapım youmlntemlerinden biri diğerine goumlre ccedilok az değişiklik goumlsterir

Tam alttan uumlflemeli youmlntemde konverterin olduğu tesisin bina yuumlksekliği duumlşuumlk tutulabilir ccediluumlnkuuml uumlstten uumlfleme

yapacak bir bek olmayacaktır Daha oumlnemli farklılıklar daha ccedilok işlem basamaklarında yatar Eğik ve boş

durumdaki konvertere tavalar veya yuumlkleme kasalarından boşalan hurda ile ısı oluşmaya başlar Sıvı metal potadan

boşaltılır ve sonra konverter yeniden dikey konuma gelir Prosese bağlı olarak oksijen sonra uumlstten bir soğutma

kanalından banyo yuumlzeyine veveya alt nozul tapasına doğru enjekte edilir Sonra da ergiyiğin iccedilinden

fokurdayarak yukarı doğru ccedilıkar Karıştırıcı gazlar aynı zamanda bu kademede alt nozullar vasıtası ile de enjekte

edilir Kural olarak su soğutmalı bekler ccedilok delikli nozullar ile doldurulur ve oksijen akışının değiştirilebilmesi

iccedilin bir veya daha ccedilok devreli sistemler haline gelir Gerekli curuf yapıcılar ve alaşımlayıcılar hassas bir oumllccediluumlmle

hem başlangıccedilta hem de uumlfleme sırasında otomatik olarak konverterin uumlzerine monte edilmiş silolardan ilave edilir

Uumlfleme kademesi tamamlandığında alaşımın bileşiminin istenilen analizde olup olmadığını (otomatik olarak

yapılır) kontroluuml iccedilin bir numune alınır Aynı zamanda sıvı ccedileliğin sıcaklığı da oumllccediluumlluumlr Bu işlem ara borusu olarak

adlandırılan ve banyoya daldırılan bir boru ile yapılır Ccedilelik banyosu 1650degC ile 1720degC arasındaki sıcaklıklarda

iken bir sonraki ikincil metalurji kademesine bağlı olarak doumlkuumlm yapılır Sıcaklığı yakından goumlzlemlemek rafine

edilmiş ccedileliğin kalitesi bakımından ve uumlfleme sonrası işlemlerde veveya daha ileri ilavelerin eklenmesi gibi

tamamlayıcı işlemlerin yapılmasında operatoumlr iccedilin ccedilok iyi bir veridir Otomatik dinamik proses kontroller

sayesinde guumlnuumlmuumlzde yuumlksek hassasiyetli sıvı metal analizi elde edilebilir Boumlylelikle uumlfleme sonrasında meydana

gelebilecek uygunsuzluklar oldukccedila azaltılabilir

Guumlnuumlmuumlzde doumlkuumlm işlemi ccedileliğin aşağı doğru akmasını sağlamak iccedilin konverterin eğilmesi ile yapılır Ccedilelik

potaya bir doumlkuumlm deliğinden akar Ccedileliğin yuumlzeyinde duran curuf (sıvı ccedileliğe goumlre yoğunluğu daha duumlşuumlk

olduğundan) doumlkuumlm oumlncesinde ve sonrasında konverterde kalır ve farklı bir işlemle alınır Doumlkuumlm suumlresinin sonuna

doğru curufun ccedileliğe karışma tehlikesi artar Curufun ccedileliğe bulaşmasını oumlnlemek iccedilin ccedileşitli curuf saptama ve

oumlnleme youmlntemleri geliştirilmiştir Oumlrneğin kızıl oumltesi kamera duumlzenekleri veya elektromanyetik rulo sistemleri

Bu sayede curuf karışması zamanında oumlnlenir ve doumlkuumllen ccedileliğin curufsuz olmasını sağlamak iccedilin dik duruma

getirilir Pota ters youmlnde biraz yatırılarak curufun konverterin ccedilemberi uumlzerinden akması sağlanır Genellikle

curuf bir sonraki uumlflemede de bir miktar kullanılması iccedilin tamamıyla alınmaz Bu bir miktar curuf aynı zamanda

konverterin astarı olan refrakter uumlzerindeki koruyucu tabakayı oluşturmak iccedilin de kullanılabilir Deoksidanların

ilave edildiği gibi ferro-mangan ve diğer alaşım elementleri de ham ccedilelik doumlkuumlluumlrken ccedileşitli yollarla ilave

edilebilir 10 ile 20 dakika olan uumlfleme suumlresine doldurma ve boşaltma sıcaklık oumllccedilme ve numune alma

işlemlerinin suumlreleri de eklendiğinde doumlkuumlmden doumlkuumlme olan zaman 30 ile 40 dakika civarına gelir

Diğer işletmelerin binalarından farklı olarak (şarj hazırlama ve doumlkuumlmhane gibi) oksijen ccedilelikhanesi aynı zamanda

toz arıtma tesisi de barındırır Burada karbon monoksit ve karbon dioksit iccedileren konverter gazlarının ccediloğu toplanır

soğutulur ve tozdan arındırılır Modern toz tesisleri CO gaz temizlemesi ve doumlnuumlşuumlmuuml uumlzerine yoğunlaşır Buna

basınccedillı yanma ve takip eden primer gazların yıkanması da dahildir Temizlenmiş gaz enerji zenginleştirme

aşamasından bir gaz tankında saklanır ve sonra yakıt olarak kullanılır Boumlylelikle gaz doumlnuumlşuumlmuuml işlemin enerji

maliyetlerini oumlnemli derecede azaltır

753 Uumlstten Uumlflemeli Oksijen İşlemleri (BOF ve OLP)

Oksijen metalurjisinin ilk zamanlarında geliştirilen BOF (Basic Oxygen Furnace-yani ldquoLDrdquo) işlemi ve OLP

(Oxygen Lance Process- yani ldquoLD-ACrdquo) işlemleri oksijenin banyo yuumlzeyine yukardan uumlflenmesi esasına dayanır

İki işlem arasındaki fark sıvı metalin bileşimi iccedilin gerekli zamanlamaya dayanır BOF youmlntemi duumlşuumlk fosforlu sıvı

metalin rafine edilmesi iccedilin kullanılır ve bu yuumlzden sadece uumlfleme aşamasından oluşur Diğer taraftan OLP

youmlnteminde yuumlksek fosforlu sıvı metal ccedileliğe iki aşamada doumlnuumlştuumlruumlluumlr Buna ccedilift curuf uygulaması adı verilir ve

OLP youmlnteminin duumlşuumlk fosforlu sıvı metalde kullanılmamasının en oumlnemli sebeplerinden birisidir


Şekil 75 Bazik Oksijen Fırını ve yardımcı boumlluumlmler

76 Bazik oksijen fırını

Bazik oksijen fırınlarının kapasiteleri tipik olarak 250 ton kadardır Bazik oksijen fırınlarında ccedilelik uumlretimi

yaklaşık 15-20 dakikada gerccedilekleştirilmektedir 250 ton kapasitedeki bir BOFnın yuumlksekliği 1033 m dış ccedilapı

790 m cidar kalınlığı 092 m ve ccedilalışma hacmi 290 m3 kadardır Fırına yuumlklenecek optimum sıvı metal ve hurda

oranlarını curuf yapıcı katkı maddelerinin miktarını fırına oksijen uumlfleyen lansın yuumlksekliğini ve uumlfleme zamanını

bilgisayarla otomatik olarak kontrol edilmektedir

Bazik oksijen fırınlarında genellikle 70-80 oranında yuumlksek fırından gelen sıvı metal (sıvı pik) ile kalan kısmını

ccedilelik hurdası kireccediltaşı dolomit ve deoksidantların oluşturduğu şarj kullanılır Uygun doumlkuumlm sıcaklığında istenilen

karbon yuumlzdesine erişmek iccedilin konvertere şarj edilecek ham maddelerin cinslerinin ve miktarlarının ayarlanması

gerekir Fırın 100 sıcak metal ile şarj edilir ve oksijen ile uumlflenirse sıcak metal iccedilindeki karbon ve diğer yabancı

elemanların oksijen ile birleşmesi sonucunda ccedilok fazla ısı meydana geldiğinden sonunda doumlkuumllemeyecek kadar

sıcak bir ccedilelik elde edilir Bunu oumlnlemek iccedilin konvertere soğutucu olarak hurda şarj edilir Hurdanın erimesi karbon

ve diğer yabancı elemanların yanması esnasında meydana gelir bu elemanların oksijen ile yanması sonucu

verdikleri ısıya bağlıdır Konverter 75 hurda ve 25 sıcak pik demir ile şarj edilirse sıcak metal iccedilindeki karbon

ve diğer elemanların oksijen ile yanması sırasında verdikleri ısı hurdanın yalnız kuumlccediluumlk kısmını eritir Bu bakımdan

fırınların uygun miktarlarda sıcak pik demir hurda veya cevher ile şarj edilmesi gerekir


Şekil 77 Bazik oksijen fırınına hurda şarjı

Şekil 78 Bazik oksijen fırınına sıvı metal (pik

demiri) şarjı

Şekil 79 BOF ile ccedilelik uumlretim kademeleri

Silisyum oksijenle birleştiğinde sıcak pik demir iccedilindeki buumltuumln elemanlardan ccedilok daha fazla bir reaksiyon ısısı

meydana getirir Bu ısı manganezin oksijen ile birleşmesi sonucu meydana gelen ısıdan yaklaşık olarak 25 kat

karbonun reaksiyon ısısından da 4 kat daha fazladır Bu elemanların oksijene karşı afinitesi Fe den fazla

olduğundan oumlnemli bir miktarda demir yanmadan oumlnce bu elemanlar ccedilelik eldesi iccedilin uygun seviyelere kadar

yanar Normal olarak yuumlksek fırından alınan sıcak metalde az ısıveren elemanlar (karbon ve manganez) nispeten

sabit miktarlarda bulunduğundan konverter şarjının hesaplanmasında yalnız silisyum yuumlzdesi goumlz oumlnuumlne alınır

Karbon ve manganez miktarlarında buumlyuumlk değişmeler olduğu zaman şarjın hesaplanmasında duumlzeltmeler

yapılması gerekir

Bu bakımdan genel olarak konvertere şarj edilebilecek hurda miktarı sıcak pik demir iccedilindeki silisyum

yuumlzdesine bağlıdır Konvertere kok veya tabii gaz gibi herhangi bir ilacircve yakıt verildiğinde daha fazla hurda şarj

edilebilir Silisyum ile hurda arasındaki ilişki işletme şartlarına bağlı olarak değişir bundan dolayı her işletme

tecruumlbeleri sonucu kendi şartlarına uygun olan bağıntıyı tespit eder

Genel olarak oksijen borusu sıvı şarjın yuumlzeyinde- takriben 180 cm yukarısındadır ve su soğutmalı olarak

ccedilalışmaktadır Yuumlksek saflıktaki oksijen gazı ( 995 oksijen) normal olarak 10-12 kgcm2 basınccedil altında buumlyuumlk

bir hızla puumlskuumlrtme lansından ccedilıkar 100 tonluk bir fırın 64 mm ccedilapında bir oksijen borusu vasıtasıyla dakikada

200-225 m3 oksijen kullanmaktadır Oksijen verilmeğe başlandıktan hemen sonra uumlst kattaki bir silo sisteminden

belirli miktarlarda kireccedil (CaO) fluşpat (CaF2) dolomit kolemanit ve tufal (FeO) gibi cuumlruf yapıcı katkı maddeleri

fırına ilave edilir İstenilen baziklik derecesinde ve akıcılıkta curuf yapılmasına yarayan bu maddeler fırını oumlrten


ve su ile soğutulan bir davlumbazın yan tarafındaki eğik bir oluk vasıtasıyla ilacircve edilir Kireccedil sıcak pik demir

iccedilindeki Si ve P gibi istenmeyen elemanlarla birleşerek curufu meydana getirir Oksijenin kısmen kimyasal ve

kısmen banyoyu karıştırıcı etkisi vardır Basınccedillı oksijen banyoyu şiddetle karıştırdığından tasfiye reaksiyonları

hızlanır Oksijen sıvı şarjın yuumlzeyine ccedilarpar ccedilarpmaz demir oksidin oluşumuna sebep olan reaksiyonları başlatır

Demir oksidin bir kısmı hemen banyonun her tarafına dağılır Bu sırada karbon yanarak karbon monoksit (CO) ve

karbon dioksit (CO2) meydana gelir Bu da şiddetli bir kaynama oluşturur Ayrıca bu arada şarjdaki silisyum

manganez fosfor ve kuumlkuumlrtte oksitlenir Oksijen sıvı pikte bulunan karbon ve silisyumu oksitleyerek katı hurdayı

eritebilecek ısıyı accedilığa ccedilıkarır Sıvı metaldeki silisyum SiO2e doumlnuumlşuumlr ve bu SiO2 diğer curuf yapıcılarla

reaksiyona girer Ayrıca sıvı pikteki manganın demirin ve fosforun oksidasyonu ile de ortama bir miktar ısı katkısı

sağlanmaktadır BOF da gerccedilekleşen genel reaksiyonlar aşağıda verilmiştir işareti lansdan uumlflenen oksijeni [

] işareti sıvı ccedilelikte bulunan bileşeni ( ) işareti ise curufa geccedilen katı oluşumu goumlstermektedir

12O2 = [O]

[Fe] + 12O2 = (FeO)

[Si] + O2 = (SiO2)

[Mn] + 12O2 = (MnO)

2[P] + 52O2 = (P2O5)

[C] + 12O2 = CO

CO + 12O2 = CO2

Genel olarak curufun baziklik derecesinin yani cuumlruftaki kalsiyum oksidin silisyum oksite oranının 3 olması

(CaOSiO2 = 3) istenir Bu oran ccedileliğin iccedilinde kalan S ve P miktarının kabul sınırlarının altında olması iccedilin yeterli

kireccedil ilacircvesini muumlmkuumln kılar Ayrıca yeterli kireccedil ilacircve edilmezse bir kısım silisyum oksit bazik oumlzellikte olan

magnezit tuğlalarla birleşir Bu da refrakter astarın ccedilabuk aşınmasına sebep olur

Uumlfleme sırasında fırından kırmızı - kahverengi ve toz yuumlkluuml bir duman ccedilıkar Bu duman su ile soğutulan

davlumbaz vasıtasıyla laquotoz toplama sistemiraquo ne goumlnderilerek temizlenir Bacadan temizlenmiş duman ccedilıkar

Karbonun yanması sonunda konverterin ağzındaki alev azalır Uumlflemenin sonu istenilen karbon yuumlzdesine

erişildiği alccedilak karbonlu doumlkuumlmlerde konverterin ağzından ccedilıkan alevin goumlruumlnuumlşuuml ile 020 ve daha yuumlksek

karbonlu doumlkuumlmlerde ise sıcak metal tonu başına sarf edilen oksijen miktarı ile kabaca tespit edilir Bundan sonra

oksijen kesilir oksijen borusu yukarı alınarak fırın eğilir ve daldırma termokupl ile banyonun sıcaklığı oumllccediluumlluumlr

Duumlşuumlk karbonlu ccedilelikler iccedilin arzu edilen doumlkuumlm sıcaklığı 1600-1610 degC dir Sıcaklık doumlkuumlm sıcaklığının uumlzerinde

ise banyonun soğuması iccedilin hesaplanmış miktarlarda hafif hurda ilacircve edilir ve hurdanın banyo iccedilinde dağılması

iccedilin konverter sağa sola doumlnduumlruumlluumlr Hurda eridiği zaman diğer bir sıcaklık oumllccediluumlmuuml yapılır Şayet sıcaklık az ise

kısa bir muumlddet tekrar uumlfleme ile arttırılabilir Bu arada ccedilelikten kepccedile ile numune alınır ve elde edilen karbon

manganez vs miktarları doğru olarak tespit edilir Karbon miktarı yuumlksek bulunduğu durumda tekrar uumlfleme ile

azaltılır gerekirse yeniden bir numune alınır İstenilen doumlkuumlm sıcaklığına ve karbon yuumlzdesine erişildiğinde fırın

doumlkuumlm tarafına eğilir ve metal doumlkuumlm deliğinden potaya alınır Yapılacak ccedilelik cinsine goumlre hesaplanan ilacircve

maddeleri alaşımlar (ferro manganez ferro-silisyum aluumlminyum vs) ve kok potaya bakır nikel ve molibden ise

fırına ilacircve edilir Doumlkuumlm bittikten sonra fırın ters tarafa doumlnduumlruumllerek curuf alınır Fırın boşaltıldıktan sonra ağız

kısmını ve oksijen borusunu temizlemek gerekir fakat genel olarak bir sonraki doumlkuumlm iccedilin fırın hemen yuumlklenir

Şarjdan şarja geccedilen zaman (yuumlkleme ccedilelikten numune alma ve test zamanı dahil) 30-35 dakika arasındadır

754 Alttan Uumlflemeli Oksijen Youmlntemi (Q-BOP)

1960rsquoların sonunda Almanyarsquoda OBM (Oxygen-bottom-Maxhuumltte) adı altında İngilizce konuşulan uumllkelerde Q-

BOP olarak bilinen yeni bir oksijen uumlfleme tekniği geliştirildi Orijinal Thomas (bazik Bessemer) youmlnteminin bir

tuumlrevi olan Q-BOP youmlntemi saf oksijenin sıvı metal iccediline bir nozul iccedilinden verilmesi şeklinde yapılır Yuumlksek

baskı altındaki alt tapanın esnekliği her bir nozulun patentli bir youmlntemle soğutulması ile sağlanır


Q-BOP prosesinin birccedilok avantajları vardır

Bunlardan birincisi uumlstten uumlflemeli oksijen borusu

youmlntemine goumlre daha iyi bir karıştırma elde

edilebildiği iccedilin doumlkuumlmden doumlkuumlme geccedilen zamanın

daha kısa olmasıdır Diğer avantajları ise kahverengi

dumanın daha az olması daha yuumlksek oranda hurda

kullanılabilmesi ve daha hızlı bir akışın olmasıdır

710 Q-BOP Fırını

755 Birleşik Uumlfleme Prosesleri

Başlangıccedilta en hakim youmlntem olan uumlstten uumlfleme prosesleri ccedileşitli dezavantajları yuumlzuumlnden engellenmiştir

Banyonun eksik ve beklentileri karşılamayan karıştırma seviyesi yuumlzuumlnden istenilen sıvı bileşimini elde etmek

iccedilin oksijenin daha yuumlksek bir akışla akması gerekiyordu Bu durum genelde ccedilelik iccedilerisinde fazla miktarda oksijen

iccedileriğinin bulunmasına sebep oluyordu Altan uumlflemeli prosesin geliştirilmesi ile bu dezavantaj ortadan kalktı

Ama bu proses ile ortaya ccedilıkan yuumlksek olası hurda oranı da bir taraftan azaltılmaktadır

Bu proseslerden sonra geliştirilmekte olan yeni projelerden hedef uumlstten uumlflemede daha iyi metaluumlrjik sonuccedillar

almak alttan uumlflemede de artan hurda oranını azaltmak uumlzerine kuruludur Guumlnuumlmuumlzde bu hedefler gittikccedile daha

ccedilok kullanılan birleşik oksijen uumlflemeli prosesler vasıtasıyla geniş bir şekilde elde edilebilmektedir Birleşik

uumlflemeli proseslerin ana değişkenleri

Alt tarafa doğru karıştırma yapan inert gazlı uumlstten oksijen uumlfleme

Uumlstten oksijen uumlfleme ve alttan oksijen uumlfleme

Birleşik uumlfleme prosesinin değişik tuumlrleri uumlfleme boruları ilave nozulların konverterin ağzında yerleşimi alt

tapalar nozullar ve kabarcık tuğlaları ilave yakıtlar inert gazlar ve uygulanan hurda oranları accedilısından birinden

bir diğerine farklılık goumlsterir Birleşik uumlfleme prosesinin avantajları aşağıdaki gibi oumlzetlenebilir

Hurdanın hızlı ergimesinden dolayı homojen ergiyik

Uumlfleme safhasının ivmelenerek hızlanması

Demirin ve alaşım elementlerinin hızlı akışı

Ergiyik iccedilin gerekli kimyasal bileşim elde etmek iccedilin geliştirilmiş hassasiyet

Gelişmiş temizlik

Daha az curuf daha az refrakter parccedilalanması ve bozulma

Konvertoumlr oumlmruumlnde artış

Sadece uumlstten ve alttan uumlfleme proseslerine goumlre fiyat avantajı

Ayrı bir ara uumlfleme borusunu da iccedileren cazip işlem oumllccedilme sistemleri

Mevcut tesislerdeki imkanlara goumlre ve uumlretilen ccedilelik cinslerine bağlı olarak değişen bir ccedilok değişken vardır

Mevcut uumlstten oksijen uumlflemeli (oxygen top blowing-BOFLD) ccedilelikhaneleri oumlzellikle ilave inert gaz karıştırma

teccedilhizatı eklenerek verimli bir şekilde yeni prosese ccedilevrilebilir


İkincil metalurji aşamasında bir sonraki işlemle bağlantılı olarak birleşik oksijen uumlfleme prosesinin de yardımıyla

ccedileşitli ccedilelik cinsleri henuumlz başka bir youmlntemle uumlretilemeyecek kadar iyi bir şekilde optimum oumlzellikleri ve

muumlkemmel fiyat etkinliği ile uumlretilebilir

76 Siemens ndash Martin Fırınları (Open Hearth)

Bessemer metodunun keşfinden hemen sonra William Siemens fırın sıcaklığını arttıran rejeneratif sistemi bulmuş

ve 1860-1870 yılları arasında bu sistemi ccedilelik fırınlarına uygulamıştır Rejeneratif sistemde gaz yakıt ve hava

fırında birleşip yanmadan oumlnce iccedili refrakter tuğlalarla oumlruumlluuml kamaralarda ısınmakta ve fırında yanan gazlar bacaya

gitmeden oumlnce fırının diğer tarafındaki kamaralardan geccedilerek bunları ısıtmaktadır

Şekil 711 Siemens-Martin Fırını

(A) Gaz ve hava girişi (B) Isıtma odası (sıcak kamara) (C) Erimiş sıvı metal (D) Hazne (E) Isıtma odası (soğuk

kamara) (F) Gaz ve hava ccedilıkışı

Siemens ccedilelik yapmak iccedilin fırınında oumlnceleri ccedilelik hurdaları eritmiştir Daha sonra pik demiri ve demir cevheri

kullanarak ccedilelik uumlretmiştir Siemensrsquoden hemen sonra Pierre Martin adında bir Fransız pik demiri ve ccedilelik hurdası

kullanmak suretiyle Siemens metodunu değiştirmiştir Modern uygulamada ccedilelik hurdası pik demir ve demir

cevheri kullanıldığından Siemens ndash Martin Ccedilelik Uumlretim Metodu denilmektedir

Bessemer-Thomas youmlnteminde enduumlstriyel uumlretimin 5i veya daha fazlası fire olarak atılıyordu Ayrıca her yıl

milyonlarca ton makine parccedilasının hurdaya ccedilıkması da hurdaların kullanılmasını mecburi kılmıştır 1864te

geliştirilen Siemens Martin youmlnteminde 100e kadar istenilen her oranda hurda kullanılabilmektedir

Ccedilelik sabit veya yana devrilebilir 100-300 tonluk fırınlarda ergitilir Fırın buumlyuumlk bir yuumlzey ve kuumlccediluumlk banyo

derinliğine sahiptir Gaz yakıtla ısıtılır Oumlnceden ısıtılmış gazın yine oumlnceden ısıtılmış hava ile yakılması sonucu

oluşan bir alev gerekli ısıyı uumlretir ve 1700oCrsquoa varan bir sıcaklık verir Alev hammaddeyi yalayarak ergitir ve

ergimiş ccedilelik potaya akıtılır Oumln ısıtma fırının hemen yanındaki kamaralarda sıcak baca gazları ile olur

Bu fırınlarda yakıt olarak kok gazı doğal gaz yuumlksek fırın gazı pulverize koumlmuumlr fuel-oil ve katran kullanılabilir

Fırın fuel-oil ve katran gibi gaz olmayan bir yakıtla ısıtılacağı zaman sadece hava ısıtılır (her iki tarafta havayı

ısıtmak iccedilin birer kamara yeterlidir) Modern tesislerde daha ekonomik olduğu iccedilin kok fırını gazı yuumlksek fırın gazı

ile karıştırılarak kullanıldığı iccedilin her iki tarafta birer ısıtma odası (kamara) gerekir Kuvvetli parlayan alev tavana

zarar vermemesi iccedilin sıvı uumlzerine eğik olarak gelir Şarj yapılan taraftan accedilılan kapıdan hurda cevher ve ham demir

yuumlklenir Fırın oumlnce uumlccedilte bir kapasite hurda malzeme ile doldurulur kireccediltaşı ilave edilerek 3 saat uumlstten ısıtılır

Bu şekilde oksitleyici aleve (kok gazı katran) tabi tutulur daha sonra sıvı pik demir iccedileri doumlkuumllerek fırın

kapasitesine ccedilıkılır Ccedilelik iccedilin istenilen analize erişildikten sonra fırından alınır Ccedileliğin cinsine ve bileşimine bağlı

olarak sıcaklık 1600 degC civarındadır Akıtma işlemi diğer kenardan akıtma deliğinden potaya yapılır Fırındaki

buumltuumln ccedilelik potaya dolduktan sonra fırından akmaya devam eden curuf potanın uumlst kısmında bulunan bir oluk

vasıtasıyla curuf potasına aktarılır Ccedilelik iccedilerisinden curuf ayrımı potalardan ccedilelik taşırılarak uumlste toplanan

curufun başka bir potaya aktarılması ile sağlanır


Bessemer ve Thomas youmlntemlerine goumlre daha kaliteli ccedilelik uumlretilebilir Alaşımlı ccedilelik uumlretmek de muumlmkuumlnduumlr

Fakat alev sıvı metalle temas ettiği iccedilin alaşım elemanlarının yanma yoluyla azalması soumlz konusu olur Bazik

youmlntemle uumlretimde hammadde olarak demir cevheri hurda ccedilelik ve kireccediltaşı kullanılır Cevherdeki yabancı

maddeler kireccediltaşıyla birleşerek bazik bir curuf oluşturur Asidik youmlntem daha az kullanılır ve silisli refrakterlerden

oumltuumlruuml asidik bir curuf meydana gelir 250 ton kapasiteli tipik bir Siemens-Martin fırınını 15 m boyunda 6 m

genişliğinde ve 1 metre derinliğindedir Her devre 8-10 saat suumlrer

Fırın iccedilerisindeki refrakter tuğlalara gelince Bazik refrakterler genellikle dolomitten [CaMg(CO3)2] yapılır Asidik

refrakterler SiO2rsquoden hazırlanır

Demir iccedilerisinde fazla fosfor varsa ccedileliği temizlemek iccedilin fosforun yakılması gerekir Dolayısıyla Siemens Martin

fırınlarında iccedilinde fosfor ve suumllfuumlruuml duumlşuumlk olan pik kullanılır Yani pik demir iccedilinde fosfor ve suumllfuumlr fazla ise bazik

karakterli refrakterler kullanılmalıdır Bunların yanında karbon silis ve manganda yanarak oksitlenir Siemens-

Martin ocaklarına 100lsquoe kadar hurda şarj edilebilir

Reaksiyonların gerccedilekleşmesi iccedilin oksijenin bulunabileceği kaynaklar

Şarjın ısıtılması sırasında meydana gelen tufal hurdaların uumlzerindeki pas

Kireccediltaşının parccedilalanması ile oluşan CO2

Fırına verilen havanın oksijeni

Cuumlruftaki oksitleyici oksitler (FeO MnO)

Demir cevherleri sinter pelet

Uumlfleme periyodunda tekrardan karbon monoksit gazı teşekkuumll eder

FeO + C rarr Fe + CO

Karbonmonoksit gazı sıvı iccedilerisinde yuumlkselerek banyoda kaynamaya sebep olur Bu sırada ccediloumlzuumlnmuumlş gazlar da

yerlerinden soumlkuumlluumlrler Hareket halindeki hava curuf tabakası ve ccedilelik banyosunun temas ettiği yuumlzeyde oluşan

reaksiyonları hızlandırır Karbon miktarı yavaş yavaş azalır Fosfor başlangıccediltan itibaren sistemden alınır ve ccedilelik

iccedilerisinde Thomas ccedileliklerine goumlre daha duumlşuumlk değerlere indirilir Bu işlemler sırasında banyoda halen karbon

mevcuttur İstenilen karbon miktarına varıldığında alev kısılır ve banyoda mevcut olan demir oksitin

uzaklaştırıldığı temizleme periyodu başlar Alev artık yeni demir oksit uumlretmemelidir Kuumlkuumlrduumln uzaklaştırılması

zor olduğundan fırın şarjı ve yakıt iccedilerisinde kuumlkuumlrt olmaması gerekir Bir şarjın işlenme suumlresi 8-10 saat

arasındadır Bu suumlre iccedilerisinde sıvı dikkatle izlenir Alaşımlı ccedileliklerin ergitilmesi de muumlmkuumlnduumlr Reaksiyonları

hızlandırmak ve ilave edilen hurdaların ccedilabuk ergimesini sağlamak iccedilin ayrıca guumlnuumlmuumlzdeki bazı modern

fırınlarda oksijen ilavesi ile ccedilalışılır Eğer ocağın uumlzerinde O2 gazı goumlndermek iccedilin bir sistem varsa fırın iccedilerisine

en son olarak yanmayı hızlandırmak iccedilin oksijen gazı goumlnderilir Ancak meydana gelen yuumlksek sıcaklıklar fırın

tuğlalarının daha kuvvetli aşınmasına sebep olur

Youmlntemin avantajları

Ccedileşitli ergime usullerinin uygulanması muumlmkuumlnduumlr

Şarj edilen ham demir herhangi bir bileşimde olabilir

Buumlyuumlk miktarlarda hurda şarj edilmesi imkacircn dacirchilindedir

Ccedilelik iccedilerisinde daha az fosfor ve azot kalır

Youmlntemin dezavantajları

Duumlşuumlk miktarlarda uumlruumln alınır

Tesis yapılması ve işletilmesi bakımından pahalıdır

Ccedileliklerin ergitilmesi sırasında alev kıymetli alaşım elementlerinin yanmasına sebep olur

77 Elektrik Ark Ocaklarında Ccedilelik Uumlretimi

Guumlnuumlmuumlzde ccedilelik uumlretiminde kullanılmakta olan iki farklı modern youmlntemden biri entegre demir ccedilelik tesislerinde

BOFrsquolarında ve diğeri yarı entegre demir ccedilelik uumlretimi olan elektrik ark ocaklarında ccedilelik uumlretimidir Elektrik ark


ocağı demir ccedilelik uumlretiminde bir alternatiftir Elektrik ark ocakları oumlzel kalite ccedileliklerin (alaşımlı) ve sade karbonlu

(oumlrneğin inşaat sanayiinde kullanılan yapısal uumlruumlnler) ccedileliklerin uumlretiminde kullanılmaktadır Bazik oksijen

fırınlarından farklı olarak Elektrik ark ocaklarında sıvı pik metal yerine hurda kullanılır

Ccedilelik uumlretiminde Elektrik ark fırını kullanımını sağlayan faktoumlrler

ndash Elektrik enerjisi uumlretim ve temininin artması

ndash Elektrot uumlretim ve kalitelerinin geliştirilmesi

ndash Elektrik kontrol sistemlerindeki gelişmeler

ndash Refrakter malzeme cinsi ve kalitesindeki gelişmeler

ndash Mekanik hidrolik elektronikdeki gelişmeler olarak sırlanabilir

Geleneksel elektrik ark fırınları Alternatif akımlı direkt arklı 3 elektrodlu dairesel kesitli goumlvde ve kapaktan

oluşur Elektrodlar ile haznedeki metal arasında yuumlksek akım yoğunluğu ile ark meydana gelir ve yuumlksek sıcaklık

elde edilir (ark boumllgesinde 3200⁰ C)

Ark Tipine Goumlre Sınıflandırma

A) Direkt Ark

Enduumlstride en yaygın kullanılanlar seri ark ve uumlccedil fazlı olanlardır

Daha hızlı ergitme ve daha yuumlksek kapasitededirler

Elektrot sayısı 2-6 arasında olabilir

B) Endirekt Ark

Kuumlccediluumlk boyutlu

Şiddetli ısınma ve refrakter oumlmruuml daha kısa

Demir dışı metal ergitme ve bekletme amaccedillı kullanılırlar

Şekil 712 Elektrikli ark fırınının şematik goumlruumlnuumlmuuml

Elektrikle Isıtmanın Avantajları

1) Ccedilok yuumlksek sıcaklıklara ccedilıkılabilmesi

2) Yuumlksek kaliteli ccedilelik uumlretebilme

3) İyi bir sıcaklık kontroluuml yapılabilmesi (Gerekirse sabitleme)

4) İyi bir bileşim kontroluuml

5) Ergitme suumlresinin kısa olması

6) Yuumlksek alaşımlı ccedilelik uumlretiminin yapılabilmesi

7) İyi bir empuumlrite giderebilme (PS)

8) Ccedilalışma kolaylığı

Ccedileliği doumlkmek iccedilin eğme youmlnuuml

Elektrotlar

Ccedilatı (kaldırılabilir)

Doumlkme ağzı Refrakter

kaplama Cuumlruf deliği Erimiş

ccedilelik Devirme

mekanizması

Metali doumlkmek iccedilin eğme youmlnuuml


Şekil 713 Elektrik ark fırını ccedilalışması

Hurda ccedilelik elektrik ark ocağına uumlstten vinccedille boşaltılır ardından ocağın kapağı oumlrtuumlluumlr Bu kapak ark ocağına

indirilen uumlccedil tane elektrot iccedilin boşluk iccedilerir Bu kapak uumlzerinde bulunan sistemde fırın iccedilerisine inip kalkabilen

grafit elektrotlar bulunmaktadır

Kullanılan hurda dışındaki diğer hammaddeler hurda şarjından sonra gerekli kademelerde ve belli oranlarda ilave

edilirler Ocağa gerekli ilaveler genellikle curuf kapısından yapılır Elektrotlara verilen akım ile geccedilen elektrik bir

ark oluşturur ve accedilığa ccedilıkan ısı hurdayı eritir Metal ergimiş durumdayken bazik oksijen fırınlarında olduğu gibi

ccedileliği saflaştırmak iccedilin fırın iccedilerisine oksijen uumlflenebilir

Bu işlemde kullanılan elektrik miktarı 100000 kişilik bir şehrin ihtiyacını karşılayacak miktarı aşabilmektedir

Bazik Oksijen Fırını (BOF)da oksijen metalin iccediline enjekte edilir ve orada ccediloumlzuumlnuumlr EAOrsquoda oksitleyici şartlar

curuf fazıyla sağlanır Oksitleyici bir curuf yapılır (yuumlksek oranda demir oksit iccedilerir) ve oksijen metale curuf-metal

ara yuumlzeyinden transfer olur

Elektrik arkı kullanılarak yuumlksek sıcaklıklar elde edilir ve

bu da metal katılaşması olmaksızın oumlnemli miktarlarda

alaşım elementleri ilavesini muumlmkuumln kılar Kuumlkuumlrt

giderilmesi ise reduumlkleyici şartlarda sağlanır Ergitme

işlemi esnasında elde edilecek ccedilelikte gerekli kimyasal

kompozisyonu sağlayacak şekilde diğer demir esaslı

metaller (ferro-alaşımlar) ilave edilir Ayrıca yapıdaki

demir dışı atıkları bağlayarak curuf oluşturacak katkı

maddeleri (flakslar) ilave edilir Kimyasal

kompozisyonun kontroluuml iccedilin oumlrnekler alındıktan sonra

ark ocağı yana yatırılıp (18deg) erimiş ccedileliğin uumlzerinde

yuumlzen curuf doumlkuumlluumlr Hemen sonra ark ocağı diğer yana

yatırılıp (45deg) erimiş ccedilelik bir potaya aktarılır Buradan

ccedilelik ya pota metalurjisi işlemine tabii tutulur yada suumlrekli

doumlkuumlm uumlnitesine goumlnderilir Bu guumln modern elektrik ark

ocaklarında her ergitmede 200 tonlara varan ccedilelik

uumlretilebilirken bu işlem iccedilin gerekli suumlre yaklaşık 40-55

dakika kadardır Bu metot elektriğin ucuz ve bol olduğu

uumllkelerde daha fazla tercih edilen bir metottur Uumllkemizde

elektrik pahalı olmasına rağmen ccedilelik uumlretimimizin 70rsquoi

ark ocaklarında gerccedilekleştirilmektedir

Şekil 714 Elektrik ark fırını


Şekil 715 Doğru akımlı elektrik ark fırını

771 Asidik veya Bazik Elektrik Ark Ocakları

Elektrik ark fırınları geleneksel astarlama pratiğine goumlre asit ve bazik olmak uumlzere ikiye ayrılabilir Asidik elektrik

ark fırınlarında asidik curufla ccedilalışılarak tam ve kısmi oksidasyon youmlntemleri ile ccedilelik uumlretimi yapılabilir Bu tip

fırınlarda curuf tipi dolayısı ile fosfor ve kuumlkuumlrt gidermek muumlmkuumln olmadığından hammaddelerin seccedililmiş olarak

kullanılması zorunluluğu vardır Bazik astarlanmış fırınlarda bazik curuflarla ccedilalışıldığından oumlzellikle elektrik ark

fırınlarında oksitleyici ve reduumlkleyici ccedilift curuf uygulaması rahatlıkla yapılabilir Boumlylece P ve S giderilmesi

muumlmkuumlnduumlr Ccedilift curuf youmlnteminde ergitme ve arıtma olarak iki kademe vardır

Ergitme kademesinde şarjı kolayca ergitebilmek iccedilin şarja oksijen uumlflenir Bu kademede yuumlksek guumlccedille ccedilalışılır

Ergitmenin tamamlanmasıyla guumlccedil duumlşuumlruumlluumlr

Arıtma kademesinde ise iki ayrı periyot vardır oksidasyon ve reduumlksiyon periyotları Oksidasyon periyodunda

ccedilelik banyosu iccedilinde istenmeyen bazı elementler oksit halinde curufa geccedilirilerek banyo arıtılır Bu arada silisyum

mangan fosfor ve demir gibi bazı elementlerde kısmen oksidasyona uğrarlar ve banyodaki karbonda biraz azalır

Sıvı metal banyosu oluşur oluşmaz curuf ccedilekilerek fosfor tasfiyesi yapılır Reduumlksiyon periyodunda ise metal

banyo sıcaklığı artırılır ve kuumlkuumlrt tasfiyesi yapılarak gerekli ilavelerle (yanmış kireccedil (CaO)) ccedilelik istenen bileşime

getirilir En iyi kuumlkuumlrt tasfiyesi ve curufun akışkanlığının maksimum olabilmesi iccedilin bu baziklik oranı (CaOSiO2)

25 olmalıdır Bu nedenle bu periyotta bol miktarda kireccedil kullanılarak hem baziklik oranı arttırılır hem de daha

iyi kuumlkuumlrt tasfiyesi sağlanır Boumlylece curufta kuumlkuumlrtluuml bileşikler halinde toplanan kuumlkuumlrt periyot sonunda curuf

ccedilekme işlemi ile banyodan uzaklaştırılır Bu kademede sık sık sıcaklık oumllccediluumlmuuml yapılır ve ocaktan numune alınarak

bileşim kontrol altında tutulur Eksik olan element ilave edilir fazla olan elementlerin ise tasfiyesine ccedilalışır

Bazik astarlanmış ocaklarda kapakta krom-magnezit veya silika tuğla (son yıllarda yuumlksek aluumlminalı tuğlada

kullanılmaya başlanmıştır) tabanda ise yuumlksek kaliteli şamot tuğla ve magnezit tuğla doumlşenir uumlstuumlne ise dolomitle

astarlama yapılır Curuf seviyesinin uumlzerinde ise krom-magnezit veya silika tuğla doumlşenir Fırının iccedil kısmı refrakter

tuğla ile oumlruumllmuumlştuumlr Ergimiş metale temas eden kısımlar toz refrakter malzemenin su ile karıştırılarak elde edilen

ccedilamurla gerekli form sağlandıktan sonra pişirilmesi ile astar şeklinde sıvanır Aşınma sadece refrakter astarda

olur belirli sayıda eritme işleminden sonra yenilenir

Elektrik ark ocaklarında kullanılan hurda temel hammaddedir Kirden pastan ve yağdan arındırılmış olmalıdır

Yanıcı ve patlayıcı malzeme bulundurmamalıdır Kimyasal bileşimi uumlretilecek ccedileliğe uygun olmalıdır Muumlmkuumlnse

hurda sınıflandırılmalıdır Sistemde kullanılan Doumlnen hurda kimyasal analizi ccedilok iyi bilinen ccedilelikhane

doumlkuumlmhane haddehane gibi birimlerden gelen yuumlksek kaliteli hurdalardır Piyasa hurdası ise ccedilok az kuumlkuumlrt ve

fosfor iccedileriği olan ve oumlzellikle otomobil kaportalarından gelen hurdalardır

Cu Pb Sn Cd Zn istenmeyen metallerdir Bunlardan oumlzellikle dikkat edilmesi gerekenler bakır ve kalaydır Pb

gaz fazına geccedilerken Cu ve Sn ccedilelikte kalır Cu tane sınırlarına yerleşerek ccedileliğe zarar verir Pbrsquonin bir kısmı

oksitlenebilir Zn ve Cd buharlaşır CaO ilavesiyle bu bileşiklerin ccediloğu curufa ccedilekilir S istenerek katılan ccedilelikler

vardır (otomat ccedilelikleri) En ccedilok S plastik malzemeden gelir Hurda demir dışı metallerden ne kadar iyi ayrılırsa


o kadar iyi ccedilelik uumlretilir Eğer uumlretilecek ccedilelik alaşımlı ccedilelik ise hurda bileşiminin uumlretilecek ccedilelik cinsine

benzemesine dikkat edilir

Diğer hammaddeler ise curuflaştırıcı olarak kireccediltaşı ve fluşpat Tamir malzemesi olarak Dolomit ve magnezit

Alaşımlama ve deoksidasyon iccedilin Fe-Mn Fe-Si Fe-Cr Al Ca-Si vb kullanılır İlave malzemeler karbon vermek

iccedilin kok koumlmuumlr tozu ergitmeyi hızlandırmak iccedilin sıvı oksijen ayrıca karbon tasfiyesi iccedilin demir cevheri (hematit)

kullanılır

Ccedileliğin bileşimi istenen sınırlara gelmiş ise sıvı ccedilelik banyosundaki oksitleri almak ve oksijen seviyesini

minimuma indirmek iccedilin banyoya deoksidanlar ilave edilerek deoksidasyon yapılır Aluminyum en ucuz ve bol

olduğu iccedilin tercih edilir Son olarak sıcaklık ve bileşim kontroluuml yapıldıktan sonra guumlccedil duumlşuumlruumlluumlr ve gerekirse bazı

ilaveler yapıldıktan sonra yeterli sıcaklığa ulaşılmışsa doumlkuumlm alınır Doumlkuumlm alma sıcaklığı ccedilelik kalitesine ve

karbon miktarına bağlıdır Genel kural olarak ccedileliğin ergime sıcaklığının 100oC uumlzerinde bir sıcaklıkta doumlkuumlm

alınır

772 Bazik Proses

Bazik curufun esası kireccedil atılarak oluşturulan kalsiyum silikatlar ve silisyumun oksitlenmesiyle oluşan veya

şarjdan gelen SiO2rsquodir CaO SiO2 oranı genellikle 25-45 arasındadır Oksitleyici curuf 10-45 civarında

FeO ile az miktarda MnO ve şarjdan gelen diğer oksitlenebilir elementleri iccedilerir Reduumlkleyici elemanlar oksit curuf

(1 curuf) alındıktan sonraki yeni curuf karışımına ilave edilir (ccedilift curuf sistemi)

Bazik Oksitleyici Curuflar

Ergime sırasında sıvı banyo iccediline oksijen enjekte edilmekte ve bu sırada silisyum mangan gibi elementlerin

yanında demirde oksitlenmektedir Eğer bazik curuf iccedilinde FeOgt 10 ise bu curufa oksitleyici curuf

denilmektedir Bu tuumlr curufla ccedilalışılan proseslerde ferro-alaşım ilave edilirse silisyum ve manganez gibi elementler

oumlnce curuf iccedilindeki oksijen eğilimi daha zayıf olan FeO ile reaksiyona girmekte ve bunun sonucunda da sıvı banyo

iccedilinde ccediloumlzuumlnen Si ve Mn miktarı daha az olmaktadır Bu curuflar aluumlminyum ve ferro alaşımları oksitlediği iccedilin

oksitleyici curuf denilmektedir Fosfor rafinasyonunda bazik oksitleyici curuf kullanılmaktadır

Bazik İndirgeyici Curuflar

Bazik curuf iccedilinde FeO + MnO lt 5 ise bu tuumlr curuflara indirgeyici curuf denilmektedir Fosfor

rafinasyonundan sonra EAFrsquodan curuf ccedilekilmesi ferro alaşım ve yeni kireccedil ilavesinden sonra oluşturulan curuf

bazik indirgeyici curufa iyi bir oumlrnektir

773 Fosfor ve Kuumlkuumlrt Rafinasyonu

Ccedilelik iccedilinde bulunan fosfor ccedileliğin uzama darbe mukavemeti gibi fiziksel oumlzelliklerini olumsuz youmlnde etkiler

soğuk ccedilekilebilirliği azaltır Bu nedenle istenmeyen bir elementtir ve ccedilelik iccedilindeki miktarı ccedileşitli ccedilelik cinslerinde

değişmekle birlikte 005 ile sınırlanmıştır Bazı kaliteli ccedilelik cinslerinde ise en fazla 0015 olmalıdır Ancak

hurda iccedilinde daha fazla fosfor bulunmaktadır ve fosforun oksijen eğilimi demirden daha fazladır Bu nedenle

ergitme sırasında oksijen ile rafine edilir ve kireccedil ile de curufa bağlanır Temel olarak fosfor rafinasyonu

2P + 5O = (P2O5) + ısı Tlt 1570 oC

eşitliği ile sağlanır Ancak curufa bağlanabilmesi iccedilin kirece ihtiyaccedil vardır ve gerccedilek rafinasyon reaksiyonu

2P + (5FeO) + 3 (CaO) = 3CaO P2O5 + 5Fe + ısı

şeklindedir Curuf iccedilinde bol miktarda FeO ve CaO bulunması reaksiyonu hızlandırmaktadır Fosfor rafinasyonu

iccedilin gerekli şartlar oumlzetlenecek olursa Bazik curuf (CaOSiO2gt25) gereklidir Bunun iccedilin yeterli miktarda kireccedil

veya kireccediltaşı verilmelidir Oksitleyici curuf (FeOgt15) gereklidir Bu şart oksijen enjeksiyonu ile sağlanır ve

banyo karbonu duumlşuumlruumlluumlr

Kuumlkuumlrt ccedileliğin mekanik oumlzelliklerini olumsuz youmlnde etkileyen ve darbe mukavemetini azaltan zararlı bir

elementtir Bu nedenle ccedilelik iccedilinde istenmemektedir ve miktarı sınırlanmıştır Kuumlkuumlrt tasfiyesi aşağıdaki eşitlikle

gerccedilekleşir

(FeS) + (CaO) = (CaS) + (FeO)


Ancak sıvı banyo iccedilinde FeO miktarının yuumlksekliği S giderimini yavaşlatacak veya durduracaktır Bu nedenle

banyodaki FeOrsquoin C Al Si Ca gibi deoksidan maddelerle deokside edilmesi gerekmektedir Belirtilen

deoksidasyon ile birlikte S giderimi reaksiyonu şu şekildedir

(FeS) + (CaO) + C + ısı = (CaS) + Fe + CO

Elektrik ark ocaklarında genel olarak ccedilelik uumlretim maliyetleri 140ndash200 $ton arasında değişirken entegre demir

ccedilelik tesislerinde ccedilelik uumlretim maliyeti (BOF) yaklaşık olarak 1000 $ton civarındadır Elektrik ark ocaklarının

verimli ccedilalışması iccedilin en oumlnemli parametre 1 ton şarj başına transformatoumlruumln goumlruumlnuumlr spesifik guumlcuumlduumlr ve bu değer

300 kVAton arasındadır Bazı durumlarda bu değer 1000 kVAton değerine ccedilıkabilmektedir

Elektrik ark ocaklarında iyileştirmeler

Fırın boyut ve kapasitelerinin buumlyuumltuumllmesi

Trafo guumlccedillerinin arttırılmasına youmlnelik ccedilalışmalar

Ergitme ve arıtma evrelerinde oksijen kullanılması

Hurdanın seccedililip atılması

Hurdanın oumln ısıtılması

Fırın gazlarından yararlanabilme

Refrakterler yerine su soğutma panelleri kullanılması

Ccedilok yuumlksek guumlccedilluuml (UHP) ocakların kullanılması

774 Curuf Koumlpuumlrtme İşlemi

Elektrik ark fırınlarında fırının yan duvarları tam olarak ark radyasyonuna maruz kaldığı zaman fırının termal

(ısıl) verimini arttırmak iccedilin curufu koumlpuumlkleştirme işlemi yapılır Koumlpuumlksuuml curuf elektrik arklarını kaplayacak ve

fırın duvarlarında termal yuumlk artması olmaksızın uumlruumlnlerin alınmasına izin verecektir Ayrıca koumlpuumlksuuml curufla

kaplanan bir elektrik arkı enerjinin ccedilelik fazına daha yuumlksek verimlilikte transferine sahip olacaktır

Koumlpuumlksuuml curuf esas olarak demirin oksitlendiği sıvı ccedileliğe oksijen enjekte edilerek elde edilmektedir

O2 + 2Fe rarr 2(FeO)

İlave olarak curuf fazına karbon tozu ilave edilir ve aşağıdaki reaksiyon gerccedilekleşir

(FeO) + C rarr Fe + CO

Ortaya ccedilıkan CO gazı koumlpuumlksuuml curufu elde etmek iccedilin oumlnemli bir bileşendir

Şekil 716 Koumlpuumlksuuml curuf oluşturma işlemi


Şekil 717 Koumlmuumlr tozu ilavesiyle koumlpuumlksuuml curuf oluşumu

Şekil 718 Koumlpuumlksuuml curuf oluşum mekanizması

Curufu koumlpuumlrtmenin faydaları

Yan duvarlar boyunca ısı kaybını azaltır

Arktan metale ısı transferini artırır ve daha hızlı ısı girişine imkan tanır

Guumlccedil ve voltaj akışını azaltır

Elektriksel ve duyulabilir guumlruumlltuumlyuuml azaltır

100rsquoe kadar ark boyunu ısıl kayıp olmaksızın artırabilir

Elektrot ve refrakter aşınmasını azaltır

Daha uzun suumlreli ark işlemine imkan tanır elektrik enerjisini artırmaya yardımcı olur

78 İnduumlksiyon Ocakları

Son yıllarda duumlnyada induumlksiyon ocaklarıyla ccedilelik uumlretim teknolojisi oldukccedila yaygın bir hale gelmektedir

İnduumlksiyon ocaklarıyla ccedilelik uumlretim teknoloji sistemiyle ccedilelik uumlretimi ilk oumlnce Hindistanrsquoda başlamıştır Hindistan

ccedilelik uumlretiminin 30rsquou induumlksiyon ocaklarıyla ccedilelik uumlretim teknolojisiyle yapılmaktadır İnduumlksiyon ocaklarında

metal iccedilinde manyetik alan oluşturmak iccedilin bir bobinden geccedilen alternatif akım kullanır İnduumlklenen akım hızlı

ısıtma ve eritme sağlar Elektromanyetik kuvvet alanı ayrıca sıvı metalde karıştırma etkisi oluşturur

Enduumlksiyon Fırını Ccedileşitleri

A) Ccedilekirdeksiz Tip Enduumlksiyon Fırınları (Nuumlvesiz)

Ergitme

Aşırı Isıtma

Alaşımlama

B) Ccedilekirdekli Tip Enduumlksiyon Fırınları (Nuumlveli)

Aşırı Isıtma


Bekletme

Demirdışı Metal Ergitme

Frekansına goumlre Ccedilekirdeksiz Enduumlksiyon Fırınları

A) Hat (Şebeke) Frekanslı Fırınlar 50-150 Hz

B) Duumlşuumlk ve Orta Frekanslı Fırınlar 150-500 Hz

C)Yuumlksek Frekanslı Fırınlar 500-10000 Hz

D) Değişken Frekanslı Fırınlar (VIP)Tristoumlrluuml (SCR)2005001000 ve 3000 Hz ile 60- 3000kw guumlccedil

Enduumlksiyon Fırınlarının Boumlluumlmleri

Goumlvde ve Bobin

Manyetik Boyunduruklar (Şoumlntler)

Hidrolik Sistem (devirme)

Refrakter Astar

Trafo (Guumlccedil) Uumlnitesi

Soğutma Sistemi (Primer ve sekonder su)

Şekil 719 İnduumlksiyon fırını

Metal ısıtıcı elemanlarla temas halinde olmadığından yuumlksek kalitede ve saflıkta erimiş metaller uumlretmek iccedilin

ortam iyi bir şekilde kontrol edilebilir Ccedilelik ve doumlkme demir alaşımları doumlkuumlm işlerindeki yaygın uygulamalardır

İnduumlksiyon ocaklarıyla ccedilelik uumlretim teknolojisinin diğer ccedilelik uumlretim teknolojileriyle karşılaştırması yapıldığında

neden tercih sebebi olduğunun accedilıklaması aşağıda verilmiştir

1) Diğer ccedilelik tesisleriyle karşılaştırıldığında yatırım maliyetleri ccedilok duumlşuumlktuumlr

İnduumlksiyon ocaklarıyla ccedilelik uumlretim teknolojisi yatırımı ark ocaklı tesislerinin yatırımının yarısı

oranındadır Bir başka deyişle bir ton ccedilelik uumlretimi iccedilin yatırım maliyetlerinin mukayesesindeki oran yarı

yarıyadır


2) Yatırım suumlreleri diğer ccedilelik uumlretim tesislerinin yatırım suumlrelerinden daha kısadır

Buradan hareketle yatırım maliyetlerinin duumlşuumlk oluşu hem de kuruluş suumlrelerindeki duumlşuumlkluumlk nedeniyle

yapılan yatırımın geri doumlnuumlsuuml ccedilok hızlı olmakta en kacircrlı yatırım en kısa suumlrede olandır felsefesiyle buumlyuumlk

kacircrlar sağlanmaktadır

3) Enerjiyi en verimli kullanan tesislerdir

Ark ocaklarında kullanılan toplam enerjinin 65rsquoi hurdanın eritilmesinde kullanılırken induumlksiyon

ocaklarında ise bu oran 80rsquodir

4) O2 Kullanımı

a) Ark ocaklarında verimli uumlretim yapabilmek iccedilin kullanılması gerekmektedir ve O2 fabrikasına ihtiyaccedil

vardır İnduumlksiyon ocaklarında O2 kullanılmadığı iccedilin boumlyle bir yatırıma ihtiyaccedil yoktur

b) Ark ocaklarında O2 kullanımı sonucu oluşan oksitlerin kireccedille reaksiyona girerek curuf oluşumu

sağlanır Ark ocaklarında 40- 50 kgton ccedilelik iccedilin kireccedil kullanılır

5) İnduumlksiyon ocaklarıyla ccedilelik uumlretim teknolojisinin ccedilevreye pozitif etkileri vardır

a) İnduumlksiyon ocaklarında O2 kullanılmaması sonucu yanma olmayacağı iccedilin gaz ve toz oluşumu

olmayacaktır Kurulacak olan kuumlccediluumlk kapasiteli bir filtre sistemiyle yok denecek kadar az olan toz ve gaz

oluşumunun ccedilevreye olan olumsuz etkileri sıfırlanacaktır

b) İnduumlksiyon ocaklarındaki ccedilelik uumlretiminde curuf miktarının ccedilok duumlşuumlk oluşu ccedilevreye katı atık

miktarının ccedilok az olmasını sağlayacaktır

c) Diğer ccedilelik uumlretimi teknolojilerinde elektrik akımının oluşturduğu guumlruumlltuuml ccedilok yuumlksektir (yaklaşık 100

Desibel) Ancak induumlksiyon ocaklarında ocağa en yakın noktadaki guumlruumlltuuml şiddeti 50ndash60 desibel

civarındadır Bunun sonucu olarak induumlksiyon ocaklarıyla ccedilelik uumlretiminde guumlruumlltuuml kirliliği diğer ccedilelik

uumlretim sistemlerinde goumlre yarı yarıyadır

6) İnduumlksiyon ocaklarıyla ccedilelik uumlreten tesisler isletme maliyetlerinde ark ocaklı tesislere goumlre 10 daha ucuzdur

Sırf işletme maliyetlerindeki bu ucuzluk tesisin yatırımında sarf edilen paranın 24 ayda geri kazanımını

sağlamaktadır Burada dezavantaj ark ocaklarında verimli bir şekilde yapılan fosfor ve kuumlkuumlrt giderme

operasyonu induumlksiyon ocaklarında yapılamamaktadır


HKoccedilak Ccedilelik Rehberi Sağlam Metal Mayıs 2012


httpwwwskamolcomtorpedo+cars167aspx

httpietdiipnetworkorgcontentbasic-oxygen-furnace

httpwwwsteelorg

httpwwwsubstechcomdokuwikidokuphpid=steel_making_introduction

httpwwwmepccomcnuploadsnewplant-

20120514Steel20MakingE28095Basic20Oxygen20Furnace2jpg

httpwwwsteelplantechcojpenglishproductssteelmakingbof

httpwwwapec-cocomtabid275Defaultaspx

BOumlLUumlM 8 POTA METALURJİSİ


81 Giriş

Ccedilelik uumlretimi ile doumlkuumlm arasında yer alan kritik bir aşamadır ve ayrı bir istasyonda uygulanan son ccedilelik yapım

işlemlerini kapsar Fırında yapılan normal alaşımlama veya doumlkuumlm alma sırasında potada yapılan alaşımlama

işlemleri pota metalurjisi kapsamında sayılmaz Bu tanım evrensel olarak kabul edilmiş bir tanım olmayıp birccedilok

yerlerde tandişte yapılan işlemler kalıp iccedilinde elektromanyetik karıştırma vb işlemler de pota metalurjisi iccedilinde

sayılmaktadır Arzu edilen ccedilelikteki kimyasal kompozisyonu sağlamak ve muumlşteri taleplerini karşılamak uumlzere

ccedilelikteki bazı elementlerin giderilmesi bazılarının ise ortama ilave edilmesi gerekmektedir Tarihsel accedilıdan

bakıldığında 1933 de bulunan Perrin Youmlntemi modern pota metalurjisinin başlangıcı olarak kabul edilir Bu

youmlntemde sıvı ccedileliğin sentetik bir curufla işleme girmesi soumlz konusudur

Vakum altında gaz giderme (VD) 1950-1960 arasında geliştirilen ikinci pota metalurjisi youmlntemi olmuştur Burada

amaccedil buumlyuumlk doumlvme kalitesindeki ingotlarda ccedilatlakları oumlnlemek iccedilin ccedilelik iccedilindeki hidrojen miktarının

duumlşuumlruumllmesiydi Daha sonraları azot ve oksijen yuumlzdelerinin duumlşuumlruumllmesi de amaccedillandı Bunun ardında potada

geccedilirgen tuğlalar veya tuumlyerlerden faydalanarak Argon ile yıkama youmlntemi (IGP İnert Gas Purging-Asal gaz

yıkaması) geliştirildi Burada temel amaccedil karıştırma ve sıcaklık ile bileşimin homojenleştirilmesiydi Metalik

olmayan taneciklerin daha hızlı yuumlzduumlruumllmesi ek bir avantaj sağlıyordu IPG den sonra paslanmaz ccedileliklere vakum

altında veya argon gazı ile birlikte oksijen verilerek karbon yuumlzdelerinin ccedilok duumlşuumlk duumlzeylere indirilmesi

işlemlerinin yapıldığı VOD Vacuum Oxygen Decarburization ve AODArgon-Oxygen Decarburization

youmlntemleri uygulanmaya başlamıştır Ancak guumlnuumlmuumlzdeki modern tesislerin her biri birkaccedil youmlntemin

birleştirilmesi ile geliştirildiğinden youmlntemlerin birbirinden ayrılması bu kadar kolay değildir Oumlrnek olarak bazı

modern vakum gaz gidericilerinde oksijen ve toz enjeksiyonu donanımı da bulunmaktadır Bu suretle bu gaz

giderme uumlnitelerinde kuumlkuumlrt giderme ve karbonsuzlaştırma da yapılabilir

Yuumlksek fırın piki iccedilindeki kuumlkuumlrduumln ccedilok buumlyuumlk bir boumlluumlmuuml ccedilelikhaneye sevk edilmeden oumlnce potada

giderilmektedir Aynı şekilde fosfor da esas olarak BOF de veya sıcak metal (pik) pota işlemi ile

uzaklaştırılmaktadır Vakum Ark Rafinasyonu (VAR) ve Electroslag Remelting (ESR) gibi bazı sekonder

işlemlerin de yapıldığı yeni youmlntemler bulunmakla beraber bu youmlntemlerde katı şarj ile başlandığı ve ergitme

yapıldığı iccedilin bu youmlntemler pota metalurjisi ya da sekonder metalurji kapsamı iccedilinde sayılmamaktadır Yuumlksek

kaliteli ccedilelik uumlretiminde vakum altında rafinasyon işlemi konverterden gelen sıvı ccedileliğin doumlkuumlm işleminden oumlnce

ergiyikte ccediloumlzuumlnmuumlş gaz bileşenlerini uzaklaştırmak amacıyla yapılmaktadır Ergimiş ccedilelik iccedilindeki gaz

bileşenlerinin sıvı ccedileliğin duumlşuumlk basınccedillı bir teccedilhizata doumlkuumllmesinden sonra uzaklaştırılması nedeniyle vakumda

gaz giderme olarak isimlendirilmektedir

Ccedilelik uumlretiminde vakumda gaz giderme işleminin birkaccedil amacı vardır Bunlar

a) hidrojeni gidermek

b) oksijeni gidermek

c) duumlşuumlk karbon iccedilerikli ccedilelik (lt003) uumlretmek

d) kimyasal kompozisyon aralıklarına yakın ccedilelik uumlretmek

e) oumlzellikle suumlrekli doumlkuumlm işlemi iccedilin doumlkme sıcaklığını kontrol etmek

82 Pota Metalurjisinde İşlem Tuumlrleri

Genel sınıflandırma aşağıda verilmiştir

Potada vakumla gaz giderme Sirkuumllasyonla gaz giderme (RH)

Oksijen lansı ve sirkuumllasyonla gaz giderme (RH-OB)

Potada gaz giderme (VD Tankta gaz giderme)

Vakum oksijen dekarbuumlrizasyonu (VOD)

Pota fırını (LF)

Aktif katkı enjeksiyonuyla potada desuumllfuumlrizasyon Toz enjeksiyonu

Tel enjeksiyonu

Potadan kalıba gaz giderme

821 Potada Vakumla Gaz Giderme


Vakumla potada gaz giderme metodu aşağıdaki reaksiyona goumlre ccedilelikte ccediloumlzuumlnmuumlş karbonun deoksidasyon

reaksiyonundan istifade eder

[C] + [O] = CO

Bu reaksiyonda sıvı ccedilelik iccedilinde ccediloumlzuumlnmuumlş [C] ve [O] karbon monoksidi uumlretir Ergimiş ccedilelikteki vakum işlemi

kısmi CO basıncını duumlşuumlruumlr Sıvı ccedilelikte CO kabarcıkları oluşur bunlar yuumlzeye doğru hareket eder ve vakum

sistemiyle uzaklaştırılır

Deoksidasyona (karbon giderilmesine) ilave olarak vakum işlemi sıvı ccedilelikte ccediloumlzuumlnmuumlş hidrojenin de

uzaklaştırılmasına yardımcı olur Hidrojen CO kabarcıklarına difuumlze olur ve vakum pompasıyla bu gaz tahliye

edilir Sıvı ccedilelikte CO kabarcıklarının sağladığı hareketle ccedilelik iccedilerisindeki metalik olmayan inkluumlzyonların da

aglomere olması ve curuf tarafından tutulması sağlanır CO kabarcıkları oumlzellikle nitruumlrluuml inkluumlzyonların ve azot

gazının giderilmesini sağlar

Vakumda rafine edilen ccedilelikler homojen yapılarıyla duumlşuumlk metalik olmayan inkluumlzyon iccedilerikleriyle ve duumlşuumlk gaz

poroziteleriyle (boşluklar) karakterize edilirler Vakumda gaz giderme metotları buumlyuumlk ccedilelik ingotların rayların

ve diğer yuumlksek kalitede ccedileliklerin uumlretiminde kullanılmaktadır

Sirkuumllasyonla Gaz Giderme (RH)

Sirkuumllasyonla gaz giderme uumlnitesi vakum odasının alt kısmına monte edilen iki adet şnorkele sahip bir vakum

uumlnitesidir Şnorkellerden birinde argon verilen bir boru bulunmaktadır Vakum odasının şnorkelleri sıvı ccedilelikle

dolu olan potaya daldırılır Sıvı metal atmosferik basınccedilla tespit edilmiş bir duumlzeye kadar (13 m) odaya dolar

Argon kabarcıkları şnorkellerden birinde yukarı doğru yuumlzerken şnorkeldeki ergiyiğin de yuumlkselmesini sağlar

İkinci şnorkel iccedilinden sıvı ccedilelik sirkuumlle olarak potaya geri gider Sirkuumllasyonla gaz giderme vakum odaları ilave

silolara da sahiptir Buradan alaşımlama elementleri ilave edilebilir

Sirkuumllasyonla gaz giderme işleminde gerccedilekleşen

olaylar

Hidrojen giderme (gaz giderme)

Oksijen giderme (deoksidasyon)

Karbon giderme (dekarbuumlrizasyon)

Kuumlkuumlrt giderme (desuumllfuumlrizasyon)

Alaşımlama

Metalik olmayan inkluumlzyonları giderme

Kimyasal homojenizasyon

Şekil 81 Sirkuumllasyonla gaz giderme uumlnitesi

Oksijen Lansı ve Sirkuumllasyonla Gaz Giderme (RH-OB)

Bu metotta geleneksel sirkuumllasyonla gaz giderme uumlnitesine sıvı ccedilelik yuumlzeyine oksijen uumlfleyecek olan su soğutmalı

bir lans eklenmiştir Oksijen hızlı ve etkin [C]+[O] = CO dekarbuumlrizasyon reaksiyonunu sağlar ayrıca fosforu

da oksitler Oksidasyon reaksiyonlarının ısıtma etkisi de vardır bu nedenle ilave bir enerji kaynağı olmaksızın

işlem goumlrecek metal gerekli sıcaklığa ısıtılabilir


Bu youmlntemde gerccedilekleşen olaylar

Hidrojen giderme

Hızlı karbon giderme

Fosfor giderme (defosforizasyon)

Kuumlkuumlrt giderme

Isıtma

Alaşımlama

Metalik olmayan inkluumlzyonların giderilmesi


Şekil 82 Oksijen lansı ve sirkuumllasyonla gaz giderme

uumlnitesi

Potada Gaz Giderme (VD Tankta Gaz Giderme)

Tankta gaz giderme metodunda iccedilinde sıvı ccedilelik bulunan pota bir vakum odasına yerleştirilir Potanın alt kısmında

bir poroz ve refrakter oumlzellikli tıkaccedil (tıpa) bulunmaktadır Vakum işlemi esnasında tıkaccedil iccedilerisinden argon

goumlnderilir Odanın uumlzerinde vakum kilitli ilave silo bulunmaktadır Silodan alaşımla elementleri veveya curuf

bileşenleri ilave edilir Vakum koşulları altında ccedilelikte başlayan [C]+[O] = CO reaksiyonu karıştırma olayını

sağlar Ayrıca alttaki poroz tıkaccediltan uumlflenen argon da bu işlemi goumlruumlr Ergiyiğin ve curufun yoğun karıştırılması

ccedileliğin etkin desuumllfuumlrizasyonunu sağlar Argon ve CO kabarcıkları da nitruumlrluuml inkluumlzyonların ve gaz halindeki

azotun giderlmesini sağlar

Potada gaz gidermede gerccedilekleşen olaylar

Hidrojen giderme

Oksijen giderme


Karbon giderme

Alaşımlama

Metalik olmayan inkluumlzyonların

giderilmesi


Şekil 83 Potada gaz giderme uumlnitesi

Vakum Oksijen Dekarbuumlrizasyonu (VOD)

Bu metotta geleneksel potada gaz giderme odasına ergimiş ccedilelik yuumlzeyine oksijen uumlfleyecek su soğutmalı bir lans

monte edilmiştir Vakum oksijen dekarbuumlrizasyonu (VOD) paslanmaz ccedilelik uumlretiminde kullanılan bir metottur

Vakum altında sıvı ccedilelikteki bileşenlerin oksidasyonu normal basınccedil altındakinden farklıdır Oksijen paslanmaz

ccedilelikte temel bileşenlerden olan kromun oksidasyonundan daha ziyade [C]+[O] = CO reaksiyonuyla harcanır

VOD prosesi ccedilok az krom kayıplarıyla ccedileliği dekarbuumlrize etmeye muumlsaade eder Oksidasyon reaksiyonlarının

ayrıca ısıtma etkisi de vardır bu nedenle ilave enerji kaynağı olmaksızın sıvı ccedilelik istenen sıcaklığa ısıtılabilir

Dekarbuumlrizasyon kademesinden sonra sıvı ccedilelikteki aşırı oksijeni gidermek iccedilin ccedileliğe deoksidize edici (oksijen

giderici) maddeler ilave edilir Daha sonra bir desuumllfuumlrizasyon curufu sıvı ccedilelik yuumlzeyine ilave edilir Ergiyik ve

curufun karıştırılması aşağıdaki poroz tıkaccediltan argon uumlflenerek sağlanır ve bu işlemle ccedileliğin desuumllfuumlrizasyonu

gerccedilekleşir


Şekil 84 VOD uumlnitesi

Şekil 85 Vakum oksijen

dekarbuumlrizasyon uumlnitesi

Vakum oksijen dekarbuumlrizasyonunda gerccedilekleşen olaylar

Karbon giderimi

Paslanmaz ccedileliğin işlenmesinde duumlşuumlk krom kayıpları


Hidrojen giderme

Alaşımlama

Isıtma



822 Pota Fırını

Ergimiş ccedilelik Pota Fırını olarak bilinen uumlnitede rafine

edilebilir Pota uumlccedil fazlı ark sağlayan uumlccedil grafit elektrod

bulunan bir kapağın bulunduğu Pota fırınına transfer edilir

Potanın altında argon uumlflemek iccedilin poroz ve refrakter

oumlzellikli bir tıkaccedil bulunur Ayrıca kapağın uumlst kısımda

alaşımlama elementlerinin ilave edileceği bir silo ve kuumlkuumlrt

giderici maddelerin enjekte edileceği bir lans bulunur

Operasyon esnasında oluşan duman kapak kısmından dışarı

alınmaktadır Pota fırınında işlem goumlren ergimiş ccedilelik bir

desuumllfuumlrizasyon curufu ile kaplanır Grafit elektrodlar curufa

daldırılır ve bu sayede elektrik arkıyla oluşan aşırı ısıdan pota

astarının korunması sağlanır Alaşımlama elementleri

veveya curuf bileşenleri sıvı ccedilelik iccedilerisine silodan ilave

edilir Yoğun desuumllfuumlrizasyon gerektiği zaman enjeksiyon

lansı ile kuumlkuumlrt giderici maddeler ilave edilir Pota fırını gaz

giderme (hidrojen giderme gibi) işleminin gerekmediği ccedilelik

rafinasyonlarında geniş şekilde kullanılmaktadır

Pota fırınında gerccedilekleşen olaylar

Kuumlkuumlrt giderimi

Elektrikle kontrolluuml ısıtma

Alaşımlama



Şekil 86 Pota fırını uumlnitesi


823 Aktif Madde Enjeksiyonuyla Potada Desuumllfuumlrizasyon

Ergimiş ccedileliğe desuumllfuumlrizasyon (kuumlkuumlrt giderme) amaccedillı kullanılan malzemelerin (Ca Mg CaSi CaC2

CaF2+CaO) enjeksiyonu en etkili kuumlkuumlrt giderme metodudur Enjeksiyon metodu toz halindeki desuumllfuumlrizasyon

maddesinin argon uumlflemesiyle birlikte yapıldığı bir işlemdir Deokside edilmiş (oksijeni giderilmiş) sıvı ccedilelik

bulunan pota enjeksiyon standına transfer edilir kapağı kapanır ve enjeksiyon lansı sıvı ccedileliğe daldırılır İşlem

goumlren ccedileliğin uumlzerinde desuumllfuumlrizasyon curuf tabakası mevcuttur bu curuf yuumlksek kuumlkuumlrt ccediloumlzuumlnuumlrluumlğuumlne sahiptir

ve aktif katkı maddelerinin enjeksiyonunun sonucu olarak oluşan suumllfuumlrluuml bileşikleri absorbe eder Desuumllfuumlrizasyon

katkıları argonla birlikte goumlnderilir Argon kabarcıkları ergimiş ccedileliği ve curufu karıştırır Karıştırma işlemi aynı

zamanda ergiyiğin termal ve kimyasal homojenizasyonunu da sağlar

Desuumllfuumlrizasyon katkısı bu maddenin tel halinde

ergimiş ccedileliğe enjekte edilmesi durumunda argon gazı

pota altında bulunan poroz tıkaccediltan verilir Operasyon

esnasında oluşan duman kapak kısmından dışarıya

alınır Desuumllfuumlrizasyon katkılarının enjeksiyonuyla

ccedilelikte ccedilok duumlşuumlk kuumlkuumlrt konsantrasyonu (00002)

sağlanmaktadır Aktif madde enjeksiyonuyla potada

desuumllfuumlrizasyon işleminde gerccedilekleşen olaylar

Etkin kuumlkuumlrt giderimi

Metalik olmayan inkluumlzyonların giderimi


Şekil 87 Potada desuumllfuumlrizasyon uumlnitesi

824 Potadan Kalıba Gaz Giderme

Potadan kalıba gaz giderme işlemi kalıbın vakum odasına

yerleştirildiği bir vakumda gaz giderme metodudur Ergimiş

ccedilelik odanın uumlst kısmına yerleştirilmiş bir tandişe doumlkuumlluumlr

Tandiş suumlrekli olarak potadan doumlkuumllen ergiyikle doludur

Deoksidasyon reaksiyonu ldquo[C]+[O]=COrdquo nedeniyle

vakumdaki kalıp boşluğuna duumlşen (akan) ccedilelik kaynamaya

başlar Ccedilelikte ccediloumlzuumlnmuumlş hidrojen CO kabarcıklarına difuumlze

olur ve daha sonra gaz vakum pompasıyla tahliye edilir

Şekil 88 Potadan kalıba gaz giderme uumlnitesi

Kullanılan Kaynaklar

Demir Ccedilelik Uumlretimi Ders Notları UŞen ŞYılmaz 2012

httpwwwsubstechcomdokuwikidokuphpid=ladle_refining

httpwwwssabcomGlobalSSABBrochuresenImages_steelbokLadle_metallurgyjpg


BOumlLUumlM 9 SUumlNGER DEMİR UumlRETİM YOumlNTEMLERİ

91 Suumlnger Demir

Suumlnger demir toz pelet ya da parccedila halindeki demir cevherlerinin gaz veya katı reduumlkleyici kullanılarak ergime

sıcaklığının altında (950 ndash 1100degC) reduumlklenmesi sonucu elde edilen uumlruumlnduumlr Elde edilen bu uumlruumln yuumlksek oranda

metalik demir iccedilermesinin yanında indirgenmemiş demir oksitler ile bir miktar karbon ve cevherden gelen gang

bileşenlerini iccedilermektedir

Suumlnger demirin genel oumlzellikleri

1) genellikle toplam demir iccedileriği 85rsquoin uumlzerindedir

2) metalizasyon derecesi 90-95 arasında değişir

3) karbon iccedileriği 1-25 arasındadır

4) gang iccedileriği 2-4 arasındadır

5) kuumlkuumlrt oranı kuumlkuumlrtsuumlz gazla ccedilalışan proseslerde 0005 den kuumlccediluumlk kuumlkuumlrt iccedileren koumlmuumlr ve kireccediltaşı

kullanan proseslerde yaklaşık 002 dir

6) goumlruumlnuumlr yoğunluğu lt4 gcm3 kadardır

7) HBI (sıcak briketlenmiş demir) pelet ve parccedila suumlnger demirin yuumlksek basınccedil altında 650degC den yuumlksek

sıcaklıklarda sıkıştırılmasıyla uumlretilir

8) HBI pelet formundaki DRIrsquodan (direkt reduumlklenmiş demir) 75 daha az su ccedileker

9) suumlnger demirde -5 mm boyutundaki ince toz oranı 5 den az olmalıdır

Şekil 91 DRI (direkt reduumlklenmiş demir)

Şekil 92 HBI (sıcak briketlenmiş demir)

Şekil 93 Farklı proseslerin suumlnger demir uumlretimindeki payları

Suumlnger demirin genel olarak uumlstuumlnluumlkleri

a) hurda dışında metalleşmiş demir malzeme (DRI) geniş oumllccediluumlde temin edilebilir kalite ve fiyat dalgalanmalarına

maruz kalmaz


b) hurda ve suumlnger demirin karışımı veya tamamen suumlnger demir kullanımıyla daha yuumlksek ergitme hızlarına

ulaşılması sonucu işletme verimliliği artar ve sonuccedil uumlruumln daha iyi kontrol edilir

c) uumlniform fiziksel ve kimyasal oumlzelliklere sahiptir ısıl ve kimyasal şarjların guumlvenilir tahminine ve bu da ergitme

periyodu sırasında C S ve P kontroluumlne imkan sağlar rafinasyon periyodu kısalır

d) uumlruumln alma suumlreleri kısalır verimlilik artar ve ccedileliğin maliyetini duumlşuumlruumlr

e) suumlnger demirin saflığı ccedilok duumlşuumlk seviyelerde kirleticilerin (empuumlrite) bulunması nedeniyle yuumlksek kaliteli

ccedileliğin uumlretimine imkan sağlar

f) hurda ile karıştırılarak kullanıldığında ticari olarak kaliteli ccedileliklerin en ekonomik şekilde uumlretilmesinde duumlşuumlk

kaliteli hurdaların da kullanılmasını sağlar

g) suumlnger demirin aşırı dalgalanmayan birim fiyatı ve suumlrekli şarjı elektrik ark fırınlarının verimliliğini arttırarak

ccedilelik yapım maliyetini buumlyuumlk oranda duumlşuumlruumlr

Suumlnger demir uumlretim youmlntemlerini iki farklı şekilde gruplandırmak muumlmkuumlnduumlr Bunlar

1) temel fırın prosesine goumlre

2) kullanılan reduumlkleyici elemana goumlre

Tablo 91 Suumlnger demir uumlretim youmlntemleri

Tesis Reduumlkleyici eleman Demir oksit

Katı Gaz

Şaft Fırını

Midrex Parccedila cevher

ya da pelet HyL III

Purofer

Sabit Yatak HyL I Parccedila cevherpelet

Doumlner Fırın

Krupp-Codir

Parccedila cevher ya da pelet SLRN

DRC

TDR

JINDAL

SIIL

AccarOSIL

Akışkan Yatak

Fior

İnce cevher Finmet

Circored

Circofer

Doumlner Hazneli Fırın

Fastmet

Toz cevher ya da

konsantre Kinglor-Metor

ITmk3

Inmetco

92 Şaft Fırını Prosesleri

921 Midrex Prosesi

Midrex prosesi Kobe Steel tarafından geliştirilmiş şaft reaktoumlruuml kullanılan bir direkt reduumlkleme prosesidir Midrex

fırınlarına demir cevherinin şarjı parccedila cevher veya pelet halinde ya da her ikisinin karışımı halinde yapılmaktadır

Katı hammadde tepe ccedilanına beslenmekte oradan dağıtım ccedilanına beslenmekte ve ccedilan sistemiyle fırın iccedilerisine

boşaltılmaktadır Dinamik bir kilitleme kolu reduumlkleyici gazların fırın iccedilerisinde kalmasını sağlamaktadır Şaft

fırını duumlşuumlk basınccedilta (1 barrsquoın altında) ccedilalışmaktadır

Şarj fırınının iccedilerisindeki demir oksit oumlnce ısıtılır ardından da şaftın silindirik kısmının altında bulunan tuumlyerlerden

uumlflenen ters akımlı reduumlkleyici gaz ile reduumlklenir Reduumlkleyici gazlar reduumlkleme fırınından gelen gazlar ve doğal

gazın karışımından elde edilir Karışım doumlnuumlştuumlruumlcuumlde kimyasal olarak H2 ve CO iccedileren bir gaza doumlnuumlştuumlruumlluumlr


Doumlnuumlştuumlruumlcuumlden ccedilıkan gaz yaklaşık 850degC dir H2CO oranı ise 15-18 arasına ayarlanmaktadır 93-94 oranında

metalizasyon ile (metalleşme) uumlruumln elde edilir

Şekil 94 Midrex prosesi akım şeması

Soğuk uumlruumln elde ederken soğutma gazı uumlflenir ve duumlşuumlk karbonlu (lt15) uumlruumln elde edilir Yuumlksek karbonlu uumlruumln

(4rsquoe kadar) elde edilmek istenirse soğutma havasına bir miktar doğal gaz karıştırılabilir Fırın bacasından ayrılan

400-450degC lik gaz soğutulur gaz temizleyici sisteminden geccedilirilerek tozlardan arındırılır ve yaklaşık 23rsquouuml geri

kazanılarak proses gazı olarak tekrar kullanılır

Midrex prosesinde gerccedilekleşen temel reaksiyonlar

Fe2O3 + 3H2 = 2Fe + 3H2O (Reduumlkleme)

Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 (Reduumlkleme)

3Fe + 2CO = Fe3C + CO2 (Karbuumlrizasyon)

3Fe + CH4 = Fe3C + 2H2 (Karbuumlrizasyon)

CH4 + CO2 = 2CO + 2H2 (Doumlnuumlşuumlm)

CH4 + H2O = CO + 3H2 (Doumlnuumlşuumlm)

Tablo 92 Midrex youmlntemiyle uumlretilen DRI ve HBIrsquonın oumlzellikleri

DRI HBI

Toplam Fe 90-94 90-94

Metalik Fe 83-89 83-89

Metalizasyon 92-95 90-94

C 1-25 08-12

P 0005-009 0005-009

S 0001-003 0001-003

Gang 28-6 28-6

Uumlruumln sıcaklığı 40degC 80degC


Midrex prosesinin avantajları

1) Duumlnya ccedilapında ticari kullanım

2) kanıtlanmış performans

3) goumlreceli olarak kolay uygulama

4) CO2 ile doumlnuumlştuumlrme işlemi sayesinde buhar sistemi doumlnuumlştuumlruumllmuumlş gazın soğurulması reduumlkleyici gazın

ısıtılması ve CO2 uzaklaştırılması gereksinimlerini ortadan kaldırır

922 HYL III Prosesi

HYL III prosesi demir cevherinin reduumlkleyici gazlar olan H2 ve CO ile direkt reduumlklenmesini iccedileren bir prosestir

Bu proses iki ana boumlluumlmuuml iccedilermektedir ki bunlar reduumlkleyici gaz uumlretim boumlluumlmuuml ve reduumlkleme boumlluumlmuumlhellip

Reduumlkleyici gaz uumlretimi kısmında doğal gaz ve su buharından reduumlkleyici gazlar olan H2 ve CO uumlretimi yapılır

Bununla beraber alternatif reduumlkleyici gaz kaynakları da bulunmaktadır Bunlar arasında koumlmuumlruumln gazlaştırılması

işleminden gelen gazlar kok fırını gazı hidrokarbonların gazlaştırılmasından elde edilen gazlar Corex baca

gazları ve diğer DR (direkt reduumlkleme) tesislerinden gelen ve kısmen harcanmış gazlar bulunmaktadır

Bu proseste parccedila cevher pelet veya bu ikisinin karışımı şarj edilebilmektedir Bu şarj konveyoumlr yardımıyla

fırınının uumlst kısmından beslenir Basınccedil kilitlerinden atmosferik basınccedilta şarj edilirken fırın iccedilerisinden bu sayede

basınccedil kaybı olmamaktadır CO2 uzaklaştırma sisteminden geri doumlnuumlştuumlruumllmuumlş gaz ve doğal gaz karıştırılarak

930oC ye kadar ısıtılarak 6 bar basınccedilta fırına beslenmektedir Yuumlksek basınccedil şartları şaft fırınında daha yuumlksek

kapasitelere izin vermekte ve daha fazla miktarda reduumlkleyici gazın demir okside temasını sağlamaktadır Bu

sayede fırın verimi de artmaktadır

Şekil 95 HYL III prosesinin akım şeması

Fırından 400oC de ccedilıkan gaz gaz temizleme sisteminden geccedilirilerek soğutulur ardından CO2 ve opsiyonel olarak

SO2 uzaklaştırma sistemine goumlnderilir ve uumlruumln şaft fırınının alt kısmından alınır Gaz oluşturma sisteminde doğal

gaz doumlnuumlşuumlm rekuumlperatoumlruumlnden geccedilirilerek ısıtılır ve kuumlkuumlrt miktarı 1 ppm değerinin altına duumlşuumlruumlluumlr Ardından

karbon oranı 24rsquoe 1 olan oumln ısıtılmış su buharıyla karıştırılır ve 620oC ye ısıtılır Elde edilen bu gaz karışımı

bruumlloumlrlerle ısıtılan tuumlplerde 820oC ye ısıtılarak doumlnuumlşuumlm reaksiyonlarının oluşmasını sağlanır Sonra soğutma iccedilin

atık ısı kazanlarında ısının bir boumlluumlmuuml kazanılır ve buhar hızlıca soğutularak suyundan arındırılır Elde edilen uumlruumln

gazı yaklaşık 72 H2 ve 16 CO den oluşur

Katı uumlruumln şaft fırınında aşağıya doğru indikccedile yuumlkselen reduumlkleyici proses gazı tarafından ısıtılır ve reduumlklenir

Proseste ana reduumlkleyici miktarından dolayı H2 dir Uumlruumln 95 metalizasyon (metalleşme) derecesine ulaşır ve

karbon iccedileriği 15 ndash 45 arasında değişmektedir

Tablo 93 HYL III youmlntemiyle uumlretilen DRI ve HBIrsquonın oumlzellikleri


DRI HBI

Toplam Fe 91-93 91-91



C 15-45 12-22

P 002-005 002-005

S 0002-0019 0002-0019

Gang 28-75 28-75

Uumlruumln sıcaklığı lt50degC lt50degC

HYL III prosesinin en oumlnemli avantajları


2) hammadde ccedileşitliliği

3) doğal gaz veya cevherdeki kuumlkuumlrde karşı hassas olmaması

4) doumlnuumlştuumlruumlcuuml olmadığı iccedilin daha duumlşuumlk kurulum maliyeti

5) yuumlksek enerji verimi (diğer DRI tesislerinde 70 iken burada 87)

93 Akışkan Yatak Prosesleri

931 Finmet Prosesi

Finmet prosesinde birbiri peşisıra olan 4 reaktoumlr kullanılır Ters akım youmlntemine sahiptir Finmet youmlnteminde

boyutu 12 mmrsquonin altında olan demir oksitler beslenir Tozlar oumlnce akışkan yataklı kurutucuda 2 neme sahip

olana kadar yaklaşık 100oC de kurutulur ve doldurma hunisi ile ilk reaktoumlre (R4 veya R40) depolanır

Şekil 96 Finmet prosesinin akım şeması

Birinci reaktoumlrde (R40) yaklaşık 550oC de oksit tozlarına oumln ısıtma uygulanır Sonra tozlar sıralar halindeki

indirgeyici reaktoumlrlerin iccedilinden geccedilirilir Burada oksit tozları ısıtılır ve reduumlkleyici gaz tarafından reduumlklenir

Verimliliği arttırmak iccedilin reaktoumlr sistemi yaklaşık 11-13 barrsquolık yuumlksek basınccedilta ccedilalıştırılır İlk uumlccedil reaktoumlrde

dehidratasyon (su giderimi) ve hematitin manyetite doumlnuumlşuumlmuuml gerccedilekleşir R10 reaktoumlruumlnde sıcaklık 780-800oC

civarındadır ve final uumlruumlnde yaklaşık 93 metalleşme gerccedilekleşmektedir Metalleşme ve karbuumlr oluşum

reaksiyonları

FeO + H2 = Fe + H2O

FeO + CO = Fe + CO2

3Fe + 2CO = Fe3C + CO2

3Fe + H2 + CO = Fe3C + H2O


3Fe2O3 + 5H2 + 2CH4 = 2Fe3C + 9H2O

Fe3O4 + 2H2 + CH4 = Fe3C + 4H2O

94 Doumlner Fırın Prosesleri

Doumlner fırın iccedili refrakter astarlı yatay silindirik bir fırındır Fırın boşaltma ucuna doğru yatayla 3-4o lik accedilı yapar

yuumlksek olan uccediltan yuumlklenen harman boşaltma ucuna doğru doumlnmenin ve yoğunluğun etkisiyle hareket eder

Koumlmuumlr flaks ve demir oksit fırının besleme ucundan girer ve ısıtma boumllgesinden geccedilerken koumlmuumlr uccedilucularını

kaybeder flaks kalsine olur ve şarj reduumlksiyon sıcaklığına ısınır Demir oksit reduumlksiyon boumllgesinde CO ile

reduumlklenir Yuumlksek sıcaklıkta CO2 in bir kısmı Boudouard reaksiyonuna goumlre karbonla reaksiyona girer Proses

ısısının bir kısmı fırının boşaltma ucundaki bruumlloumlrlerden sağlanır Fırındaki reduumlkleyici atmosferi korumak iccedilin

bruumlloumlr havasız ccedilalıştırılır İlave proses ısısı koumlmuumlrdeki uccedilucuların ve yataktan ccedilıkan COrsquoin yanmasıyla sağlanır

Yakma havası fırın boyunca yerleştirilmiş portlardan verilir Fırın gazları katı ile ters youmlnde hareket eder

Doumlner fırın kullanan koumlmuumlr esaslı ticari prosesler iki farklı başlık altında toplanabilir Bunlar eksenel hava prosesi

ve radyal hava prosesidir Bu iki proses arasındaki fark reaktoumlre giren havanın giriş sistemidir Her iki proses de

kendine oumlzguuml avantajlara sahiptir Fırına beslenen demir oksit (parccedila cevher veya pelet) kimyasal kompozisyon

boyut dağılımı ve reduumlkleyici şartlardaki davranışı accedilısından belirli oumlzellikleri taşımalıdır Demir iccedileriği yuumlksek

olmalı S ve P ise duumlşuumlk olmalıdır En az 5 mm boyutunda olmalıdır Reduumlkleyici şartlarda cevherin davranışı

oumlnemlidir şişme ve sonradan ufalanma oumlzellikle dikkate alınmalıdır

Doumlner fırından boşaltılan katı uumlruumlnler soğutulur elenir ve manyetik olarak ayrılır Ccedilok kuumlccediluumlk boyuttaki DRIrsquolar

briketlenir ve ccedilelik yapımında kullanılır Ccedilıkan gazlar da yoğunluğuna goumlre ayırma işlemine tabi tutulur atmosfere

bırakılmadan oumlnce soğutulur ve temizlenir

941 SLRN Prosesi

Stelco-LurgiRepublic Steel (SLRN) olarak bilinen proses doumlner fırın kullanan koumlmuumlr bazlı direkt reduumlklenmiş

demir uumlretim proseslerinden biridir Duumlnyada koumlmuumlr kullanan teknolojiler iccedilinde SLRN prosesi en fazla uumlretim

kapasitesine sahip olan prosestir Proses parccedila cevher ve pelet kullanır Suumlnger demirin suumllfuumlrizasyonunu oumlnlemek

iccedilin kireccedil kireccediltaşı ve dolomit gibi bazik maddeler flaks olarak kullanılır Ccedilok ccedileşitli yakıt kullanmak muumlmkuumlnduumlr

Koumlmuumlr kok char (yanarak koumlmuumlr haline gelmiş madde) linyit ve antrasit kullanılabilir

Şekil 97 SLRN prosesi akım şeması

SLRN prosesinin belirgin oumlzellikleri

a) proses enerjisi olarak 100 koklaşmayan koumlmuumlruumln kullanılabilmesi petrol ya da gaz gerektirmemesi

b) geniş aralıkta koumlmuumlr tuumlrlerinin kullanılabilmesi

c) yuumlksek metalizasyon derecesi ve şarj malzemelerinde en kısa oumln ısıtma suumlresi sağlayan yatakaltı hava

enjeksiyonuyla yuumlksek ccedilıktı miktarı

d) fırından ccedilıkan malzemeyi sıcak olarak ergitme uumlnitesine besleme imkanı


e) oumlzel dizayn edilmiş hava tuumlpleri yatak altı hava enjeksiyonu ve hızlı sıcaklık kaydetme imkanları ile emniyetli

proses ve sıcaklık kontroluuml

f) ccedileşitli atık gaz temizleme sistemlerine uyum ve atık ısıyı geri kazanma imkanı Atık ısı geri kazanımı ile toplam

enerjinin 30-50 kadarı buhar veya elektrik guumlcuuml uumlretiminde kullanılabilir

g) kanıtlanmış DRI teknolojisi ve ekonomik DRI uumlretimi

95 Doumlner Hazneli Fırın Prosesleri

951 FASTMET Prosesi

Bu proseste demir oksit tozları reduumlkleyici olarak toz koumlmuumlr veya katı C taşıyan diğer maddeler kullanılarak

(kompozit pelet formunda) metalik demire doumlnuumlştuumlruumlluumlr Uumlruumln direkt reduumlklenmiş demirdir ve EAF yuumlksek fırın

ve diğer ccedilelik yapım proseslerinde kullanılabilir Hammaddelerin hazırlanmasında demir cevheri konsantresi toz

reduumlkleyici (koumlmuumlr kok ya da odun koumlmuumlruuml) birlikte karıştırılır ve peletlenir Daha sonra peletler nemlerinin

alınması iccedilin yaklaşık 120oC de kurutulurlar ve bir-iki pelet derinliğinde bir tabaka halinde doumlner hazneli fırına

(RHF ndash Rotary Hearth Furnace) beslenirler RHF doumlnduumlkccedile peletler RHF boumllgesindeki radyasyonla 1250-1350oC

ye ısıtılırlar (gaz petrol ya da koumlmuumlr yakan yakıcılar kullanılarak) ve demir cevheri metalik demire reduumlklenir

Fastmet prosesinde yuumlksek reduumlksiyon oranı ve hızlı ısıtma muumlmkuumlnduumlr Radyasyonla ısıtma sayesinde

aglomeratların oksidasyonu oumlnlenmiş olur

Şekil 98 Fastmet prosesi akım şeması

Şekil 99 Doumlner hazneli fırında reduumlksiyon mekanizmasının şematik goumlsterimi


Şekil 910 Doumlner hazneli fırında besleme ndash reduumlksiyon ndash deşarj sistemi

Şekil 911 Doumlner hazneli DRI uumlretim tesisi

Fastmet prosesinin genel olarak avantajları

1) Fastmet enduumlstrileşmiş uumllkeler dahil duumlnya ccedilapında kurulu birccedilok demir yapım prosesi iccedilinde en duumlşuumlk maliyete

sahip olanlardan biridir

2) uumlretim maliyetleri duumlnyanın birccedilok boumllgesinde rekabet fiyatlarıyla bulunabilen toz demir cevherleri koumlmuumlr

kok ya da odun koumlmuumlruuml kullanılarak en aza indirilmektedir

3) hızlı reduumlksiyon proses ayarlamasının ccedilabuk ve ccedilalıştırmasının kolay yapılmasına imkan sağlar Bu işlem

esnekliği operatoumlrlere uumlruumln kalitesini sıkı kontrol etme ve uumlretim planındaki değişiklikleri karşılama imkanı sağlar

4) Fastmet tek bir doumlner hazneli fırında 150000 ndash 450000 ton DRIrsquonın ekonomik uumlretimini sağlar Proseste

yatırım maliyeti duumlşuumlktuumlr

5) Fastmet tesisi yerel ve ulusal ccedilevre standartlarını karşılayacak şekilde dizayn edilebilir Ccedilıkan gaz klasik

temizleme sisteminde işlenir


DoccedilDrMN Sarıdede Alternatif Demir Ccedilelik Uumlretim Youmlntemleri Ders Notları Yıldız Teknik Uumlniv 2011

httpwwwmidrexcomuploadsdocumentsMidrexStats2011-6712pdf

httpietdiipnetworkorgcontentmidrexC2A9-process

httpwwwkobelcocojpp108driedri05htm

httpwwwindustrialcostanalysiscomHYL20IIIpdf

httpietdiipnetworkorgcontentfinmet

httpwwwslidesharenetkomalvaishfinmet-process

httpietdiipnetworkorgcontentslrn-process

httpwwwkobelcocojpenglishktrpdfktr_29085-092pdf

httpwwwmidrexcomhandlercfmcat_id179sectionglobal

httpwwwcorefurnacecomheattreat_08html


BOumlLUumlM 10 CcedilELİK DOumlKUumlM PROSESLERİ

101 Giriş

Ccedilelik işletmelerindeki ikincil metalurji işlemlerinden gelen sıvı metal belli şekil oumllccediluuml ve ağırlıklara goumlre doumlkuumlluumlr

Demir ccedilelik fabrikalarının uumlretim ve malzeme akışı iccedilerisinde doumlkuumlm işlemi ikincil metalurji proseslerinin

sonrasında ve birincil şekillendirme olarak adlandırılan sıcak haddelemenin ise oumlncesinde konumlandırılmıştır

1970lere kadar ccedilelik kokil kalıplarda ingot halinde doumlkuumlluumlrduuml Buguumln ise sıvı ccedilelik sonraki haddeleme aşamaları

iccedilin genellikle suumlrekli doumlkuumlm youmlntemiyle uumlretilir Sıvı metalin suumlrekli doumlkuumlm fikri 100 yıl oumlnce geliştirilmiştir

1970lerin sonlarında geniş oumllccedilekli olarak tanındıktan sonra Almanyadaki suumlrekli doumlkuumlm youmlntemiyle uumlretilen

ccedileliğin miktarı 96 oranına kadar yuumlkselmiştir Duumlnya genelinde ise suumlrekli doumlkuumlm yoluyla uumlretilen ccedileliğin oranı

90a kadar yuumlkselmiştir Bu verilere goumlre ingot doumlkuumlmuuml buumlyuumlk oumllccediluumlde oumlnemini yitirmiştir Ama bu youmlntem ccedilok

ağır parccedila doumlkuumlmleri ve doumlvme olması gereken parccedilalarda yine kullanılmakta olan bir youmlntemdir

Şekil 101 İki hatlı suumlrekli yassı kuumltuumlk doumlkuumlmuuml

Suumlrekli doumlkuumlm teknolojisinin gelişi geleneksel ingot doumlkuumlmuumlnuumln yanı sıra ingotu yassı kuumltuumlk haline getirme ve

aşağı akışlı haddehanelerdeki yarı mamul taşınması işine son vermiştir Sıvı metalin ton başına hadde uumlruumlnuuml verimi

suumlrekli doumlkuumlm teknolojisi ile sağlanan malzeme ve enerji tasarrufu ile birlikte 10 oranında artmıştır Guumlnuumlmuumlzde

ccedilelik uumlretiminde verimlilik 95 seviyelerine ccedilıkmıştır Dahası suumlrekli doumlkuumlm havasız ortamda yapıldığı iccedilin ingot

doumlkme goumlre daha temiz uumlruumln alınabilmektedir Hızlı katılaşma ile az bir miktarda segregasyon oluşmasına rağmen

homojen bir yapı sağlanmaktadır Buna ek olarak suumlrekli doumlkuumlm otomasyon iccedilin geniş bir imkan yelpazesi

gelişmiş bir kontrol edilebilirlik ve uumlretim prosesinde istikrar sağlar

102 Suumlrekli Doumlkuumlm

Ccedilelikhanelerde kısa aralıklara yuumlksek miktarda ccedilelik uumlretilir (200-500 tonsaat) Bu miktarlar verimli doumlkuumllmek

zorundadır Suumlrekli doumlkuumlm prosesi bu miktarları ingot doumlkuumlme goumlre daha ccedilabuk uumlretme yeteneğinden dolayı oumln

plana ccedilıkmıştır Ccedileliğin suumlrekli doumlkuumlm youmlntemi ile doumlkuumllmesini geliştirmenin amacı ingot doumlkuumlm sonucu oluşan

ccedilekinti boşlukları ve doumlkuumlm boşlukları gibi muhtemel hataları yok etmektir

1021 Suumlrekli Doumlkuumlm Prosesi

Suumlrekli doumlkuumlm sırasında sıvı ccedilelik havasız ortamda doumlkuumlm potasından nozul iccedilerisinden doumlkuumllerek tandişe

aktarılır Akış hızı doumlkuumlm potasının altına yerleştirilmiş olan piston valfi vasıtası ile ayarlanır Tandiş refrakter

bazlı olup kapasitesi 15-40 ton arasında değişmektedir Ccedilelik tandişten doumlkuumllerek oumln ısıtılmış nozulllardan doumlkuumlm

hattının suyla ile soğutulmuş bakır kalıplarına iletilir Bu akış bir tapa mekanizması ile kontrol edilir Tapa ya

elektrikli bir motor ya da hidrolik sistem ile ccedilalışır ve nozulların uumlzerindeki tandişin ağzını ya kısmen ya da

tamamen kapatır Ccedilalıştığı yer sıvı ccedileliğin kalıba akış hızını kontrol edebilecek noktadadır Uumlretim sırasında

tapanın ayarı ccedilok hassas bir konumlandırma ile kapalı devre kontrol sistemi kullanılarak yapılmalı ve kalıp

banyosu seviyesinin yeterli dengesi sağlanmalıdır


Şekil 102 Kontinuuml slab doumlkuumlmuuml

Şekil 103 Suumlrekli doumlkuumlmdeki tandiş ve katılaşma başlangıccedil boumllgesi

Kalıbın şekli suumlrekli doumlkuumlm uumlruumlnuuml olan kuumltuumlğuumln şeklini de beliler Doumlkuumlm işleminden oumlnce kalıp tabanı tampon

goumlrevi yapması iccedilin sabit bir ccedilubuk ile kapatılır Kalıptaki sıvı metal seviyesi istenilen duumlzeye gelir gelmez kalıp

dikey doğrultuda sallanır ve boumlylece katılaşan kabuk kısmı kalıp duvarlarına yapışmaz Sadece kalıp yuumlzeyinde

yeni yeni katılaşmaya başlamış akkor halindeki kuumltuumlk tampon ccedilubuklar yardımıyla ve ardından hadde merdaneleri

ile kalıptan ccedilekilir Ccedilekirdeği hala sıvı halde bulunduğundan kuumltuumlk dikkatlice su veveya hava puumlskuumlrtuumllerek

soğutulur ve tamamen katılaşana dek tuumlm kenarlarından merdaneler ile desteklenir Bu destek kuumltuumlğuumln yeni

oluşmaya başlayan ince kabuğunun parccedilalanmasını oumlnler Aşırı yoğun soğutma ile kuumltuumlğe uumlniform bir katılaşma

yapısı ve daha iyi mekanikteknolojik oumlzellikler kazandırılır Guumlnuumlmuumlzde suumlrekli doumlkuumlm ile yuumlksek doumlkuumlm


hızlarına ulaşılmıştır Uumlretilen kuumltuumlğuumln oumllccediluumlsuumlne ve sayısına bağlı olarak hızlar yaklaşıl 06-2mdk arasında

değişmektedir Tamamen katılaştığında kuumltuumlk uccedilar makaslar ile istenilen boylara kesilir ve ardından damgalama

veya renkli markalama ile sınıflandırılır

Kontinuuml doumlkuumlmuumln guumlnuumlmuumlzdeki durumu aşağıdaki oumlzellikler ve sistemler ile karakterize edilir

Doumlner kuleler yardımı ile ardışık doumlkuumlm ve kuumltuumlk birleştirmesi iki pota olmasını zorunlu kılar Ayrıca

hızla aşınan tandişler iccedilin anahtar goumlrevi goumlren doumlnduumlrme araccedilları vardır bunlar ayrıca ccedileşitli ccedilelik

alaşımlarının ardı ardına doumlkuumllmesine olanak sağlar

İleri derecede temiz bir yapı sağlamak (yeniden oksidasyondan kaccedilınma) iccedilin pota ile tandiş ve tandiş ile

kalıp arasındaki doumlkuumlm akışına bir kalkan veya inert gaz yardımı ile perdeleme yapılabilir

Kuumltuumlğuumln yapışmasını engellemek iccedilin rezonans kalıp ve hidrolik salınım yapılabilir

Toz ve granuumll haldeki doumlkuumlm flaksları kuumltuumlğuumln yuumlzeyini geliştirmek amacı ile otomatik olarak

eklenebilir

Otomatik genişlik ayarlı kalıp kullanılabilir

Otomatik kalıp seviyesi kontroluuml ve tahmini kaccedilık sistemi olan donanımlı kalıp kullanılabilir

Sabit doumlkuumlm sıcaklığı sağlanabilir

Yuumlksek hassasiyetli veveya ayrı merdanelerin eşleştirilmesi ile hassas hat akışı ve sabit kuumltuumlk kesiti

sağlanır

Kuumltuumlğuumln genişliğine bağlı puumlskuumlrtme sistemi ile birlikte tekrar ikili soğutma (su hava) imkanı olabilir

Kuumltuumlk yuumlzey kalitesini geliştirmek iccedilin kalıp iccedilerisinde elektromanyetik karıştırma (yuumlzeydeki doumlkuumlm

boşlukları ve inkluumlzyonların ayıklanması) yapılabilir

Kısmen katılaşmış kuumltuumlkte elektromanyetik karıştırma kuumltuumlk merkezinde segregasyon boumllgeleri olmayan

youmlnlendirmesiz katılaşma mikro yapısı yaratır

Duumlzguumln bir şekilde ccedilıkan kuumltuumlk oluşturmak iccedilin ayrıca yuumlzey gerilmesi yuumlzeysel ve iccedilte meydana

gelebilecek ccedilatlamaları engellemek iccedilin uygun tasarımlı tutma ve doğrultma merdaneleri vasıtası ile sıcak

kuumltuumlğuumln desteklenmesi olabilir

Hidrolik segment ayarı ve dinamik sıcak reduumlksiyon soumlz konusudur

Şekil 104 Suumlrekli doumlkuumlm uumlnitesi


Şekil 105 Katılaşmış suumlrekli doumlkuumlm uumlruumlnuuml

Dinamik sıcak reduumlksiyon oumlrneği mevcut

teknolojilerin doğasında olan suumlrekli gelişim

potansiyelinin oumlnemini vurgular Kuumltuumlkteki ccedilekirdek

boumllgesinin oluşumu sonraki haddeleme işleminin

belirleyicisidir Yuumlksek dereceli ccedilekirdek

sıkıştırması dinamik sıcak reduumlksiyon ile sağlanır

Bu işlemde segmentlerin hidrolik ayarı ile iki

katılaşma cephesi birlikte preslenir Ccedilelik oumlzellikleri

dikkate alınarak katı-sıvı ara yuumlzeyi olarak

hesaplanan alanda segment uumlst ccedilevresi belli bir kama

accedilısı ile sabitlenir Boumlylelikle hattın kılavuz

merdaneleri katı-sıvı ara yuumlzeyini sıkıştırmak ve

kuumltuumlğuumln porozitesini azaltmak iccedilin katılaşma

cephelerini birlikte presler Bu durum segregasyona

meyilli ccedilelik tuumlrleri iccedilin uumlruumln iccedil kalitesini geliştirmek

accedilısından oumlzel bir oumlneme sahiptir

Guumlnuumlmuumlzde neredeyse tuumlm haddelenecek ccedilelik kalitelerini ikincil metalurji aşamasından oumlnce gerekli tuumlm işlem

prosesleri ile birlikte doumlkmek muumlmkuumlnduumlr Oumlrneğin deoksidasyon ve gaz uzaklaştırma suumlrekli doumlkuumlm oumlncesinde

yapılabilir

1022 Suumlrekli Doumlkuumlm Tuumlrleri

Suumlrekli doumlkuumlm tesisisin tuumlrleri genel hatlarıyla dikey dikey buumlkuumlmluuml dairesel ark ve oval eğimli suumlrekli doumlkuumlm

makineleri başlıkları altında toplanabilir Dairesel ark ve oval eğimli doumlkuumlm tuumlrleri makine boylarını oumlnemli

oumllccediluumlde kısaltmak adına geliştirilmiştir Guumlnuumlmuumlzde bu tuumlr kontinuuml doumlkuumlm makinelerinin boyları 6 metre

civarındadır Dairesel ark ve oval eğimli doumlkuumlm makinelerinde kuumltuumlk kalıptan dikey olarak değil kıvrılmış şekilde

ccedilıkar Kuumltuumlk daha sonra duumlzleştirilerek yatay hale gelir Guumlnuumlmuumlzde yapılan suumlrekli doumlkuumlm makineleri ccediloğunlukla

dikey eğim tasarımına sahiptir Dikey boyların 25-3 metre arasında değiştiği bu tip doumlkuumlm makineleri hattın sıvı

metal boumllgesinde toplanmış inkluumlzyon ccediloumlkeltisi avantajı sunarlar

Şekil 106 Suumlrekli doumlkuumlm youmlntemleri

Suumlrekli doumlkuumlm ile uumlretilebilen karşılıklı kesitler dikdoumlrtgen kare ve yuvarlak kesitleri iccedilerir Buumlyuumlk kesitli profiller

iccedilin kuumltuumlğuumln son şekli dikkate alınarak kaba şekilli olarak (kuumltuumlk doumlkuumlmuumlnde olduğu gibi) doumlkuumlluumlr Kuumltuumlk doumlkuumlm

makinelerinde hattın oumllccediluumlleri 100100 mm den yaklaşık 370490 mmye kadar değişir Yassı kuumltuumlk doumlkuumlmuuml yapan

tesislerde en buumlyuumlk oumllccediluuml ise 4002500 mm şeklindedir Jumbo doumlkuumlmcuumller olarak adlandırılan doumlkuumlmcuumller ise

genişlikte 3250 mmyi bulan genişlikte yassı doumlkuumlmler yapabilirler


Hatların kesitleri ingot doumlkuumlme goumlre ccedilok daha kuumlccediluumlktuumlr Bu sayede hazırlık hadde setlerine gerek kalmadan nihai

uumlruumln şekli verilebilir Yarı mamuller daha sonraki sıcak şekillendirme aşamaları iccedilin uumlretilir Boumlylece soğutma

fırını ve hadde grubu gibi işletmelere ihtiyaccedil kalmaz Kuumlccediluumlk kesitli kuumltuumlk uumlreten doumlkuumlm makinelerinde kuumlccediluumlk

kesitlerde toplam da 8 adete kadar hatta aynı anda suumlrekli doumlkuumlm yapılabilir Suumlrekli yassı kuumltuumlk doumlkuumlm makineleri

genellikle ikiz hatlı olarak tasarlanır

Suumlrekli doumlkuumlm prosesinde proses izleme ve kontrol sistemlerine yuumlksek duumlzeyde gereksinim vardır

Suumlrekli doumlkuumlm işlemlerinde karşılaşılan bazı zorluklar aşağıda sıralanmıştır

Daldırılmış nozulların tıkanması ve işleme mekanizmasının aksaması

Sıcak kuumltuumlğuumln kalıba yapışması

Sıcak kuumltuumlğuumln kabuğunun ilk doumlkuumlm aşamasında yırtılması

Destek merdaneleri arasındaki kuumltuumlğuumln yırtılması

Kalıp seviyesindeki periyodik dalgalanma

Kuumltuumlk yuumlzeyinde salınım lekeleri

Yuumlzey hataları inkluumlzyonların sebep olduğu kabuklar

Kuumltuumlk yuumlzeyinde veya iccedilerisinde ccedilatlaklar ccedilekinti boşlukları ve doumlkuumlm boşlukları

Sıvı ccedilelik katılaştığında karşılaşılan ccediloumlzuumlnme ve ayrışmalar sonucu goumlruumllen segregasyonlar

İnkluumlzyonlar

Kural olarak bu gibi problemler ccedilok iyi bir şekilde kontrol altında tutulmalıdır Bu sebeple suumlrekli doumlkuumlm

işletmelerinin ccediloğunda proses sırasını belirleyen gerekli parametreler otomatik olarak izlenebilir ve kontrol

edilebilir

Şekil 107 Suumlrekli kuumltuumlk doumlkuumlmuumlnde istenen kalite oumlzelliklerini gerccedilekleştirebilmek iccedilin gerekli

kontrol verileri

Kuumltuumlğuumln kalitesini etkileyen proses ve kontrol parametreleri aşağıda sıralanmıştır

Tandiş iccedilerisindeki sıvı metal sıcaklığı

Doumlkuumlm flaksı (kompozisyon ve oumlzellikler)

Kalıbın soğutulması

Kalıbın inceltilmesi ve kaplanması

Kalıp salınımı (frekansı vuruş modeli)

Doumlkuumlm hızı

Manyetik karıştırma işleminin veya elektromanyetik frenin yoğunluğu

İkincil soğutma ve puumlskuumlrtme sistemi

Segment ayarı ve destek merdane uzaklığı


Kısmen oumlnemli olanlar ise ccedilelik sıcaklığı kuumltuumlk ccedilıkarma hızı kalıp seviyesi kontrol sistemi ve kuumltuumlk soğutma

sistemi arasındaki karşılıklı ilişkilerdir Kontinuuml doumlkuumlm sistemini izlemek ve kontrol etmek iccedilin zorunlu oumllccediluumlmler

uumlst duumlzey bir proses kontrol sisteminin parccedilasıdır Guumlnuumlmuumlzde gelişmiş proses kontrolleri uumlruumln kalitesini

arttırmak iccedilin proses parametrelerinin dinamik kapalı devre iccedilinde yapılabilmesine olanak tanır

1023 Nete Yakın Biccedilimde Doumlkuumlm (Near-net shape casting)

1980lerin sonundan itibaren doumlrtgen kesitli uumlruumlnlerin uumlretiminde 3 farklı proses geliştirilmiştir Bunlar genel

olarak nete yakın biccedilimde doumlkuumlm başlığı altında incelenir Ayrıca doumlkuumlm-haddeleme olarak da bilinir

İnce yassı doumlkuumlm (kuumltuumlk kalınlığı 50-90 mm)

Nete yakın biccedilimde şerit doumlkuumlm (kuumltuumlk kalınlığı 10-15 mm)

İnce bant doumlkuumlm (kuumltuumlk kalınlığı 1-5 mm)

Bu youmlntemlerin geleneksel suumlrekli doumlkuumlm ile karşılaştırılmasını goumlsterir Goumlruumlleceği uumlzere doumlrtgen kesitli doumlkuumlm

uumlruumlnleri bitmiş oumllccediluumllerine ne kadar yakın olursa proses zinciri o kadar kısalmaktadır

Şekil 108 Ham ccedilelikten sıcak haddelenmiş şeritlere kadar olan proses zinciri

Guumlnuumlmuumlzde ince yassı kuumltuumlk doumlkuumlmuuml dikey akan sıcak akan haddeleme fabrikalarına doğrudan bağlantılı (doumlkuumlm

haddeleme ISP veya dahili şerit uumlretimi olarak bilinir) yerleşik bir teknoloji olarak yerini almıştır 50 mm

kalınlığındaki yassı kuumltuumlklerin doumlkuumlmuuml sıvı metali veren daldırılmış nozulları da iccediline alan huni şeklindeki

kalıpların geliştirilmesi ile sağlanmıştır Makine ile ilgili veriler olsun doumlkuumlm parametreleri olsun yuumlzey hataları

ve iccedil kusurları oumlnlemek accedilısından geleneksel suumlrekli doumlkuumlmde olduğu gibi bu tuumlr doumlkuumlmde de ccedilok dikkatli izlenir

ve korunur Guumlnuumlmuumlzde bu proses yuumlksek kalitede ve yenilikccedili malzemelerin duumlşuumlk maliyetli uumlretimine olanak

sağlar Oumlrneğin otomotiv sanayi iccedilin istenen ccedilok yuumlksek yuumlzey kalitesine sahip yassı uumlruumlnler (kaporta sacı olarak

kullanılan ccedilelikler) bile bu youmlntemle uumlretilebilir

İnce yassı kuumltuumlk doumlkuumlm teknolojisi başlangıccedilta sadece hurda temelli ccedilalışan kuumlccediluumlk işletmelerde kullanılmıştır Bu

işletmeler boumlylelikle oumlnceleri sadece buumlyuumlk ccedilelik fabrikalarının tek uumlretici olduğu yassı uumlruumln aralığına girmişlerdir

Guumlnuumlmuumlzde ince yassı kuumltuumlk doumlkuumlmcuumller buumlyuumlk fabrikalardaki malzeme akışının tamamlayıcı bir parccedilası

olmuştur Yuumlksek fırın sistemi duumlşuumlnuumllduumlğuumlnde boumlyle bir duumlzen goumlrece yuumlksek duumlzeylerdeki eser elementi iccedileren

ve saf olmayan hurda kullanımından kaynaklanan sıvı metal kalitesindeki problemlerin oumlnlenmesini sağlar

Dahası doumlkuumlm-haddelemenin ilave ile entegre ccedilelik fabrikaları direkt hat uumlzerine 08-1 mm kalınlıkta sıcak şerit

uumlretebilir Sıcak bant ise soğuk şerit uygulamalarının ccediloğunda kullanılabilir Artık ince sıcak şerit uumlretiminde

geleneksel geniş şerit sıcak hadde fabrikalarına gerek duyulmamaktadır

Avrupadaki entegre demir ccedilelik fabrikalarındaki suumlrekli doumlkuumlm şerit uumlretim ince yassı kuumltuumlk uumlretim

uygulamalarına oumlrnek olarak Almanyadaki Duisburg - Bruckhausende yerleşik ThyssenKrupp Steel tarafından

işletilen ccedilift yollu CSP (kompakt bant fabrikası) ve Hollandadaki ljmuidende yerleşik Corus Strip productsa ait

tek yollu DSP (direkt şerit fabrikası) verilebilir Son zamanlarda kurulan CSPDSP fabrikaları elektrik sac boru

ve tuumlp gibi yuumlksek kalitedeki ccedilelikler ve otomotiv enduumlstrisi iccedilin ccedilift fazlı ccedileliklerin uumlretimine uygun olarak

tasarlanmıştır Elektrik sac uumlretiminde doumlkuumlm işleminde sırasında hızlı katılaşma yuumlksek sıcaklıkta fırına

doğrudan yuumlkleme ve uumlniform haddeleme ccedilelik kalitesinde kritik oumlneme sahiptir Modern ccedilift yollu fabrikalar


900-1600 mm genişlik ve 08-13 mm kalınlıkta 25 milyon ton yıllık uumlretim kapasitesi ile ccedilalışır Ccedilelik tuumlruuml doumlkuumlm

hızı ve haddeden sonraki kalınlığa goumlre ince yassı kuumltuumlk kalınlığı 55-90 mm arasında değişir

İnce yassı kuumltuumlk uumlretimi iccedilin seccedililen bu proses durağan bir şekilde ccedilalışmakta iken albeit sarsarak kalıplar genelde

5 ile 6 mdk hızla doumlkuumlm yaparlar Dolaşan kalıplar olarak da adlandırılan bu kalıplar net şekle yakın şerit ve ince

şerit doumlkuumlmuumlnde kullanılırlar Bunlar daha yuumlksek doumlkuumlm hızlarını muumlmkuumln kılarlar Ve daha yuumlksek doumlkuumlm

hızları yuumlzuumlnden de daha hızlı katılaşma hızı meydana gelir ve ilk mikro yapıları oluşturur

Dikey ccedilelik besleme sisteminin eşlik ettiği ccedilift merdaneli işlem ince yassı kuumltuumlk doumlkuumlmuumlnde koumlkleşmiştir Bu tuumlr

doumlkuumlm makineleri ccedileşitleri laboratuar oumllccedileğinden tam teccedilhizatlı fabrika oumllccedileklerine kadar geniş bir aralıktadır

Oumlrneğin ticari ve yarı ticari fabrikalar bunu paslanmaz ccedilelik doumlkuumlmuumlnde kullanır ABD de bu sistem ayrıca karbon

ccedileliklerinde de kullanılır DSC youmlntemi ile nete yakın oumllccediluumlde 10-12 mm kalınlık şerit (bant) doumlkuumlmuuml henuumlz deneme

aşamasındadır Bununla birlikte ileri şerit doumlkuumlm prosesleri tuumlm duumlnyaya yayılmaktadır

1024 Yatay Suumlrekli Doumlkuumlm

Yatay suumlrekli doumlkuumlm prosesi (Şekil 106) toplam yuumlksekliğin indirildiği ileri suumlrekli doumlkuumlm teknolojisidir Yatay

suumlrekli sistemler normal suumlrekli proseslerinde eğilip duumlzeltilemeyen oumlzel ccedileliklerin uumlretiminde kullanılır

Yatay suumlrekli doumlkuumlmde yine sadece dış kabuğu katılaşan kuumltuumlk fiziken kalıp iccedilerisinde ccedilekilir Kalıp kuumltuumlk ile

birlikte belirli bir miktar gidip tekrar ilk pozisyona gelecek şekilde salınım goumlsterebilir Yatay suumlrekli doumlkuumlm

makineleri kuumltuumlk ve yuvarlak malzeme uumlretiminde goumlrece az miktarlarda uumlretim kapasitesinde kullanılır Doumlkuumlm

hızları geleneksel suumlrekli doumlkuumlm hatlarına goumlre daha yavaştır

103 Ingot Doumlkuumlm

İngot doumlkuumlm terimi ccedilelik doumlkuumlmuumlnuumln kare dikdoumlrtgen yuvarlak oval veya poligonal gibi basit geometrik

şekillerdeki yukarı doğru incelen (konik) kalıplara yapılmasıdır Katılaşan ccedilelik ingot veya kuumltuumlk olarak

adlandırılır Kuumltuumlklerin genişliği kalınlığının en az iki katıdır Daha verimli suumlrekli doumlkuumlm prosesi ccediloğu yerde ingot

doumlkuumlmuumln yerini almıştır bununla birlikte bazı oumllccediluumller ccedilelik tuumlrleri ve son uumlruumlnler iccedilin ingot doumlkuumlm tek alternatif

olarak durmaktadır İngotlar ccediloğunlukla doumlvme uygulamaları iccedilin uumlretilirler Yuumlksek saflıkta olanlar elektrik

santrallerinde (tuumlrbin şaftları gibi) ve hava uzay uygulamalarında kullanılır Ultra yuumlksek saflıkta talepler iccedilin

ingotlar elektro-curuf ergitme (ESR prosesi) işlemine tabi tutulur

Şekil 109 Ingot doumlkuumlm


Doğrudan doumlkuumlm olarak da bilinen uumlstten doumlkuumlm youmlntemi ile 300 tona kadar doumlkuumlm yapılabilir Ccedilelik doumlkuumlm

potasından doğrudan kalıba akar Doumlkuumlm yuumlzeyi kalıp ccedileperinde hızla katılaşan metalin sıccedilramasından oumltuumlruuml kaba

ve değişken oumllccediluumlluuml olabilir Alttan doumlkuumlm veya grup doumlkuumlmde birkaccedil ingot kalıbı aynı anda sıvı ccedilelik ile

doldurulur Ccedilelik ilk olarak merkezdeki refrakter kaplı besleyici kanalları ile kalıplara bağlı doumlkuumlm ağzına akar

Sıvı ccedilelik kalıp iccedilerisinde yavaşccedila yuumlkselerek (yukarı doğru doumlkuumlm) daha iyi bir yuumlzey kalitesi ortaya ccedilıkarır

Normalde bir grup doumlkuumlmde 2 ile 8 adet kalıp kullanılır

Katılaşma sırasında ingot veya kuumltuumlğuumln tepe noktası buumlzuumllerek boşluklar oluşturur Bu sebeple bu boumllge bir

sonraki şekillendirme iccedilin uygun değildir Bu boumllge eğer sıcak başlık kullanımı flaks ilavesi oumlzel ısıtma

cihazları uygulaması veya doğru egzotermal malzemeler kullanımı ile sıcak tutulabilirse sıvı ccedilelik katılaşma

tamamlanana dek yukarı doğru akmaya devam edebilmektedir Boumlylece herhangi bir ccedilekinti boşluğu oluşumu tepe

boumllgesi ile sınırlandırılmış olur Katılaşma aşaması tamamlandıktan sonra kalıplar vince asılı maşa benzeri bir

aletle veya yatay pozisyondaki oumlzel itici aletler yardımı ile ingot veya kuumltuumlkten soyulur Bunlar daha sonra ileriki

işlemler veya ara depolama iccedilin sevk edilir Almanyada ingot doumlkuumlm tuumlm ham ccedilelik uumlretiminin yaklaşık 4uumlnuuml

teşkil etmektedir

104 Puumlskuumlrtme ile Şekillendirme

Puumlskuumlrtme ile şekillendirme (puumlskuumlrtme ile sıkıştırmada denir) geleneksel şekillendirme ile toz metalurjisi arasında

yer alan yeni bir şekillendirme işlemidir Sıvı metaller (sıvı ccedilelik de dahil) puumlskuumlrtme (atomizasyon) veya uygun

şekilli tabakalar hainde puumlskuumlrtme ile şekillendirilir

Bu proses ccedilubuk tuumlp ve lama gibi yarı mamullerin

yanı sıra kompozit malzemeler (yuumlzeyi koruyucu

aşınma tabakalı borular gibi) uumlretiminde de

kullanılır Bu proses ile malzeme oumlzelliklerini

oumlnemli oumllccediluumlde geliştiren değişik oumlneme sahip şu

avantajlar elde edilir

Minimum ya da sıfır segregasyon

Kuumlccediluumlk tane boyutlu iyi bir mikro yapısı

olan malzeme uumlretimi

En alt seviyede oksijen iccedileriği

Ccedilok iyi homojenlik

En alt seviyede porozite

Oumlzelliklerdeki iyileşmeler uumlretim sırasında metal

damlacıklarının ccedilok hızlı soğutulması ile sağlanır

Puumlskuumlrtme ile şekillendirme Belli malzemelerin

kuumlccediluumlk tonajlarda enduumlstriyel oumllccedilekli uumlretiminde

kullanılmaktadır Diğer malzemeler ise oumlzel

uygulamalar iccedilin gerekli farklı proses değişkenleri

sebebiyle gelişme aşamasındadır Neredeyse tuumlm

oumlnemli malzemeler artık puumlskuumlrtme ile şekillendirme

youmlntemi ile uumlretilebilir (oumlrneğin Fe Cu Al Ti Ni

Mg)

Şekil 1010 Puumlskuumlrtme ile şekillendirme


Hakan KOCcedilAK Ccedilelik Rehberi Sağlam Metal 2012

httpcccillinoiseduintroductionoverviewhtmltechniques

httpwwwdoralcomauviewproductswhat-we-produce

httpwwwsms-siemagcomensteel_continuous_casting_technologyhtml

httpwwwssabcomGlobalSSABBrochuresenImages_steelbokContinuous_castingjpg

httpwwwpmp-industriescomcontinuous-castinghtml

httpwwwaccesssciencecomloadBinaryaspxfilename=YB040575FG0010gif

httpwwwthefabricatorcomarticlemetalsmaterialsthe-science-of-steel

httpwwwkalyanicarpentercomimagesingot-castjpg

httpwwwdiamond-engcojpenimagesproducts3113_001jpg


BOumlLUumlM 11 DOumlKME DEMİR ndash CcedilELİK TUumlRLERİ

VE STANDARTLAR

111 Doumlkme Demirler

Doumlkme demir 21rsquoden fazla C iccedileren Fe-C-Si-X alaşımlarıdır Doumlkme demirlerin oumlzelliklerini en fazla etkileyen

bileşen karbonrsquodur Yapıdaki karbon ya bileşik halde (sementit Fe3C) ya da serbest halde (grafit) olarak bulunur

İccedilindeki karbonun grafit şeklinde olanlarına gri doumlkme demir sementit şeklinde olanlara ise beyaz doumlkme demir

denir 1150 degC derece ile eridiği sıcaklık ccedileliğin erime sıcaklığından duumlşuumlktuumlr

Şekil 111 Fe-C faz diyagramı

Yuumlksek fırından elde edilen pik demirin kupol ocakları veya induumlksiyon ergitme ocaklarında yapılarındaki

karbonun 4 uumln altına duumlşuumlruumllmesi ve suumllfuumlr fosfor gibi istenmeyen empuumlritelerin giderilmesinin ardından doumlkme

demir elde edilir

Pik demirdeki manganın fazla olması demirin karbonla Fe3C şeklinde bileşik yapmasını kolaylaştırır ve elde edilen

pik demirdeki sementit fazından dolayı beyaz renktedir Bu tuumlr pik demir ccedilelik uumlretiminde kullanılır Pik demirde

silisyum daha fazla bulunuyorsa silisyum pik demirin soğumasını yavaşlatacak ve pik demirdeki karbonun serbest

halde yani grafit halde bulunmasını sağlayacaktır Bu tuumlr pik demir daha ccedilok doumlkme demir imalinde kullanılır

Grafitli doumlkme demirler grafitin yapısına goumlre başlıca 4 gruba ayrılır

bull Lamel grafitli doumlkme demir (gri doumlkme demirkır doumlkme demir)

bull Kuumlresel (sfero) grafitli doumlkme demir

bull Temper doumlkme demir (Rozet grafitli)

bull Beyaz doumlkme demir (sert doumlkme demir)

Tablo 111 Doumlkme demirlerin kimyasal kompozisyonları ()


Grafitlerin yapıdaki şekli sayısı ve buumlyuumlkluumlğuuml malzemenin mukavemetini oumlnemli oumllccediluumlde etkiler Grafitlerin ince

tabakalı ve keskin koumlşeli olması iccedil gerilmelere sebep olur ve bu boumllgelerde kırılma ve ccedilatlamalar meydana gelir

Lamel grafitli doumlkme demir (gri doumlkme demirkır doumlkme demir)

Katılaşmadan sonra iccedilerdiği karbonun buumlyuumlk kısmı serbest halde veya başka deyimle grafit lamelleri halinde

bulunacak şekilde bir bileşime sahip doumlkme demir tipidir Gri doumlkme demirin kırık yuumlzeyi isli gri renktedir

Gri doumlkme demir kodlamaları (DIN 1691)

GG 15 GG 20 GG 25 GG 30 GG 35 GG 40

Kullanım yerleri İyi işlenebilir ve yuumlksek zorlanmalara dayanıklı doumlkuumlm parccedilaları

Şekil 112 Gri doumlkme demirlerin mikroyapıları (soldaki ferrit yapılı sağdaki perlit yapılı)

Kuumlresel grafitli doumlkme demir (Sfero doumlkme demir)

Kuumlresel grafitli doumlkme demirler lamel

grafitlerinin kuumlreleştirilmesiyle elde edilir

Bu işlem iccedilin sıvı metale belli oranlarda ve

youmlntemlerle Mg ve Ce ilave edilir

Geliştirilen bazı Mg esaslı alaşımlar da

ihtiyacı karşılamaktadır Kuumlresel grafitli

doumlkme demirler diğer doumlkme demirlere

goumlre daha yuumlksek mukavemetlidir Ancak

kuumlreleştirmenin başarılı olması iccedilin ham

malzemenin kuumlkuumlrt miktarı 002 civarına

duumlşuumlruumllmesi gerekir Kuumlresel grafitli doumlkme

demirler bu oumlnemli oumlzellikleri nedeniyle

otomotiv sanayinde en ccedilok kullanılan

doumlkme demir ccedileşididir

Tablo 112 Kuumlresel grafitli doumlkme demirin bileşimi ve

oumlzellikleri


Şekil 113 Kuumlresel grafitli doumlkme demirin mikroyapısı

Kuumlresel grafitli doumlkme demir kodlamaları (DIN 1693)

GGG 40 GGG 50 GGG 60 GGG 70 GGG 80

Tablo 113 Kuumlresel grafitli doumlkme demirin kullanıldığı alanlar

Şekil 114 Kuumlresel grafitli doumlkme demirden uumlretilmiş bazı malzemeler


Beyaz doumlkme demir (sert doumlkme demir )

Katılaşmadan sonra iccedilerdiği karbonu karbuumlr şeklinde kimyasal olarak birleşmiş olacak bir bileşime sahip doumlkme

demirdir Beyaz doumlkme demir kırıldığında beyaz kristalli bir yuumlzey goumlsterir

Şekil 115 Beyaz doumlkme demirin mikroyapıları

Temper doumlkme demir (Rozet grafitli)

Temper doumlkme demir tamamen grafitsiz sert ve kırılgan beyaz doumlkme demirin temperleme tabir edilen ısıl işlem

ile karbuumlrlerinin parccedilalanması sonucu oluşan yuumlksek mukavemetli suumlnek iyi işlenebilme oumlzelliğine sahip

mikroyapısı ferrit ve temper karbonundan meydana gelen doumlkme demir tipidir

Temper doumlkme demir kodlamaları (DIN 1692)

GGW 35 GGW 40 GGW 45 GGW 55

Kullanım yerleri Temper doumlkme demirler flanslarda borularda bağlantılarda ve valf parccedilalarında kullanılır

Birccedilok otomobil parccedilası kompresoumlr krank mili ve goumlbeği transmisyon ve diferansiyel parccedilaları bağlantı ccedilubukları

ve uumlniversal bağlantılar temper doumlkme demirden uumlretilirler

Şekil 116 Temper doumlkme demirin mikroyapısı

112 Ccedileliklerin Sınıflandırılması

Guumlnuumlmuumlzde ccedilelikler genellikle bileşime standardizasyon oumlzelliklerine ve kullanım yerlerine goumlre



Bileşime goumlre ccedileliklerin sınıflandırılması

1) SADE KARBONLU CcedilELİKLER

Demirden başka ana alaşım elementi olarak sadece C iccedileren fakat 02 Si 06 Mn 01 Al 01 Ti ve

025 lsquoe kadar iccedilerisinde alaşım elementlerini de bulundurabilen ccedileliklerdir Sade karbonlu ccedilelikler karbon iccedileriğine

goumlre 3rsquoe ayrılmaktadır

Duumlşuumlk karbonlu ccedilelikler

0 - 020 arasında C iccedileren ccedileliklerdir Mekanik oumlzellikleri goumlz oumlnuumlnde bulundurularak yumuşak ccedilelikler olarak

da isimlendirilirler Duumlnya ccedilelik uumlretiminin buumlyuumlk kısmı duumlşuumlk karbonlu ccedileliklerdir Oumlzellikle yassı uumlruumlnlerin

kullanıldığı otomobil kaportaları ve boru hatları ile inşaat sektoumlruuml ve temel yapılarda kullanılan ccedilelik ccedilubuk ve

profiller duumlşuumlk karbonlu ccedilelikler sınıfında yer almaktadır

Şekil 117 Duumlşuumlk karbonlu ccedileliklerden uumlretilen bazı

mamuumlller

Duumlşuumlk karbonlu ccedilelikler ısıl işlem ile yeterince sertleştirilemezler Ancak soğuk deformasyon ile kısmen

sertleştirilebilirken suumlneklik oumlzellikleri bozulur Yuumlzey sertleştirme işlemleri ile (sementasyon nitruumlrleme vb)

yuumlzeyleri sert iccedil tarafları yumuşak kalabilen parccedilaların uumlretiminde kullanılırlar Duumlşuumlk karbonlu ccedileliklerin kaynak

ve talaşlı imalat iccedilin işlenebilme kabiliyetleri ccedilok iyidir Bu yuumlzden haddeleme doumlvme preste şekil verme ve derin

ccedilekme işlerinde tercih edilen ccedileliklerdir

Tablo 114 Duumlşuumlk karbonlu ccedileliklerin kimyasal bileşimi

Element

C 0 ndash 020

Mn 030 ndash 060

Si 010 ndash 020

P 004 max

S 005 max


Orta karbonlu ccedilelikler

Bu gruptaki ccedilelikler 020 ndash 050 karbon iccedileren ccedileliklerdir Karbon miktarına bağlı olarak orta derecede mekanik

oumlzelliklere sahiptirler Bu gruptaki ccedileliklerin en buumlyuumlk oumlzellikleri ısıl işlemle yeterli derecede

sertleştirilebilmeleridir Bu yuumlzden genellikle makine imalat sanayinin tercih ettiği ccedileliklerdir İşlenebilme ve şekil

alabilme kabiliyetleri duumlşuumlk karbonlu ccedileliklere goumlre daha azdır Benzer şekilde duumlşuumlk karbonlu ccedileliklere goumlre

kaynak kabiliyetleri de daha duumlşuumlktuumlr Ccediluumlnkuuml kaynak sırasında meydana gelen ısı ccedileliğin yapısal değişiminin de

kontrolsuumlz olmasına neden olarak malzemede hatalara sebep olabilir Bundan dolayı orta karbonlu ccedileliklerin

(oumlzellikle alaşım elementi iccedilerenlerinin) kaynak işlemlerinde dikkatli olmak gerekir Genellikle makine parccedilaları

cıvata somun dingil gemi şaftı uskur mili dişli ccedilark transmisyon mili frezeli mil yuumlk kancası manivela kolu

ray kazma kuumlrek gibi araccedil gereccedillerin yapımında kullanılırlar

Tablo 115 Orta karbonlu ccedileliklerin kimyasal bileşimi

Element

C 020 ndash 050

Mn 060 ndash 090

Si 015 ndash 030

P 004 max

S 005 max

Şekil 118 Orta karbonlu ccedileliklerden uumlretilen bazı mamuumlller

Yuumlksek karbonlu ccedilelikler

050rsquoden daha fazla karbon iccedileren ccedileliklerdir Yuumlksek mukavemetli ve suumlnekliği az olan ccedileliklerdir Isıl işlemle

sertleştirilmeleri sonucunda oldukccedila yuumlksek sertlik kazanırlar En sert ve dayanıklı fakat en az uzama goumlsteren

ccedileliklerdir Oumlzellikle yuumlksek aşınma dayanımına sahiplerdir ve boumlylece kesici oumlzelliği kazanırlar İşlenme ve şekil

alma kabiliyetleri duumlşuumlktuumlr Kaynak kabiliyetleri de duumlşuumlk olup oumlzel youmlntemler ile kaynakları yapılabilir Bu

gruptaki ccedileliklerin ısıl işlemleri de oumlzel itina isteyen işlemlerdir Sert olup işlenmeleri zordur ve genellikle yuumlksek

mukavemet ve aşınma direnci gerektiren yerlerde kullanılırlar


Kullanım alanlarına oumlrnek olarak oumlzellikle

takım ve kalıp uumlretiminin yanı sıra kesme

aparatları bıccedilak jilet testere yay yuumlksek

dayanımlı kablolar mil şaft cıvata

somun spiral ve yaprak yaylar makaslar

kesici basit takımlar zımba kepccedile dişlisi

greyder bıccedilağı yuumlksek mukavemetli

makine parccedilaları eğe keser ağaccedil testeresi

gibi araccedil gereccediller goumlsterilebilir Yuumlksek

karbonlu ccedileliklerin bileşiminde bulunan C

miktarının sınırı Fe-C denge diyagramı

gereğince 21rsquoe kadar ccedilıkabilirse de

gerccedilekte bu değer (ccedilok oumlzel durumlar

haricinde ancak) 12 ndash 14 sınıra kadar

kullanılır

Tablo 116 Yuumlksek karbonlu ccedileliklerin kimyasal bileşimi

Element

C 050rsquoden fazla

Mn 070 ndash 100

Si 015 ndash 030

P 004 max

S 005 max

Tablo 117 Karbon oranına bağlı olarak ccedileliklerdeki oumlzelliklerin değişimi

Şekil 119 Karbon miktarına bağlı olarak ccedileliklerin oumlrnek kullanım alanları

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

11

12

13

14

0


2) ALAŞIMLI CcedilELİKLER

İccedilerisinde C ile beraber ve sade karbonlu ccedileliklerde belirli limitlere kadar olabilen alaşım elementlerinin bu sınırlar

oumltesinde olabildiği ayrıca diğer alaşım elementlerini de iccedilerebilen ccedileliklerdir Bu grupta yer alan ccedilelikler 2rsquoye

ayrılır

Duumlşuumlk alaşımlı ccedilelikler

Alaşım elementi ve elementlerinin toplamı 5rsquo ten az olan ccedileliklerdir Genellikle yuumlksek mukavemetli yapı ccedileliği

ve makine parccedilaları uumlretiminde elverişlidirler Kare dikdoumlrtgen veya yuvarlak ccedilubuklar halinde bulunabilir AISI

4140 8620 4340 9260 vs

Yuumlksek dayanımlı duumlşuumlk alaşımlı (HSLA) ccedilelikler C oranı 01 den az olup alaşım elementi miktarı da 1 den

azdır Alaşım elementleri kuvvetli karbuumlr yapıcı Ti Nb vs dir Ccedilok ince taneli yapısından dolayı dayanım ve

suumlneklikleri yuumlksektir Saccedil ve levha şeklinde imal edilir ve otomotiv sektoumlruumlnde yaygın kaporta malzemesidir

Yuumlksek alaşımlı ccedilelikler

Alaşım elementi veya elementlerinin toplamı 5rsquo ten yuumlksek olan ccedileliklerdir Oumlzel amaccedillarda kullanılır

18 Cr 8 Ni reg Paslanmaz ccedilelik

13 Mn (Hadfield ccedileliği) reg Yuumlksek aşınma direnci

Şekil 1110 Hadfield ccedileliği

Tablo 118 Karbon ccedileliklerinin ve alaşım ccedileliklerinin karşılaştırması

Karbon Ccedilelikleri Alaşım Ccedilelikleri

Duumlşuumlk maliyet Yuumlksek dayanım

Kolay elde edilebilirlik Yuumlksek aşınma dayanımı

Tokluk

Yuumlksek sıcaklık dayanımı

Daha iyi korozyon dayanımı

Oumlzel elektriksel oumlzellikler

Alaşım ccedilelikleri karbon ccedileliklerinden daha pahalıdır Bu yuumlzden sadece oumlzel durumlarda kullanılırlar


113 Ccedilelik Standartları

Ccedileliklerle ilgili Tuumlrk Standartlarırsquonın hazırlanmasında DIN ndash Alman Standartları esas alınmıştır Bu nedenle

Alman Standartları iccedilinde yer alan oumlrnekler Tuumlrk Standartları iccedilin de geccedilerlidir

ALMAN STANDARTLARI (DIN)

Alman Standartları malzeme tanımlaması iccedilin 3 değişik sistem kullanmaktadır Bunlar

1 Malzeme Numarası

2 Ccedileliğin ccedilekme dayanımına goumlre kısa işareti

3 Ccedileliğin kimyasal analizine goumlre kısa işareti

Oumlrnek

14000 Korozyona dayanıklı 007 C ve 13 Cr iccedileren ccedilelik

Ccedilok haneli isimlendirme şekli ısmarlama ve depolama gibi işlemlerde kullanılır Fakat oumlğrenen birisi iccedilin

malzemenin ccedileşidi ve bileşimi hakkında hiccedilbir şey soumlylemez

1131 Ccedileliğin Ccedilekme Dayanımına Goumlre Kısa İşareti

Ccedileliğin minimum ccedilekme dayanımı (Kgmm2) esas alınarak goumlsterilir

Oumlrn St 37

En az 37 Kgmm2 veya 370 Nmm2 ccedilekme dayanımına sahip olan ccedileliği tanımlar

St 33 Uumlretici firmanın garanti etmiş olduğu 33 kgmm2 değerindeki minimum ccedilekme mukavemetine

sahip alaşımsız kuumltle ccedileliğidir

St 37-2 Uumlretici firmanın garanti etmiş olduğu 37 kgmm2 değerindeki minimum ccedilekme mukavemetine

sahip kalite grubu 2 olan alaşımsız kuumltle ccedileliğidir (Kaynak işlemi iccedilin daha uygun olduğunu belirtiyor)

1132 Ccedileliğin Kimyasal Analizine Goumlre Kısa İşareti

Karbon Ccedilelikleri

ldquoCrdquo oumln harfi ile tanımlanır ve ldquoCrdquo harfinden sonra gelen sayı yuumlzde C miktarının 100 katını goumlsterir

C35 035 oranında karbon iccedileren ısıl işlem uygulanabilen alaşımsız kalite ccedileliğidir

Ayrıca diğer oumlzellikler ldquoCrdquo harfinden sonra k m q ve f harfleri konularak tanımlanmaktadır


Ck10 01oranında karbon iccedileren ısıl işlem uygulanabilen iccedilerisinde duumlşuumlk fosfor kuumlkuumlrt ve metalik olmayan

kalıntılar bulunan alaşımsız ccedileliktir

Duumlşuumlk Alaşımlı Ccedilelikler

Alaşım elemanlarının ağırlık olarak toplam miktarı 5 veya 5rsquo ten az ccedileliklerdir Bu ccedileliklerin kısa işaretindeki

ilk rakam Karbon miktarının 100 katı olup bu sayıdan sonra alaşım elementi veya elementlerinin sembolleri ile

daha sonraki sayı ve sayılarla da alaşım elementinin yuumlzde olarak ağırlıkları verilmektedir Bu sayılar aşağıdaki

alaşım elementi ccedilarpanına boumlluumlnerek o elementin yuumlzde ağırlığı bulunur

Cr Mn Si Ni Co W iccedilin ldquo4rdquo

Al Cu Pb Mo V Ti Zr Ti T iccedilin ldquo10rdquo

C S P N iccedilin ldquo100rdquo

B iccedilin ldquo1000rdquo

41Cr4 41 sayısı 41100 = 041 ortalama C miktarını 4 sayısı 44 = 1 ortalama Cr miktarını ifade eder

021 oranında karbon

(54) = 125 oranında krom

(1110) = 11 oranında molibden ve ccedilarpım faktoumlruuml sonucu 1rsquoin altında kalacak şekilde az miktarda

vanadyum iccedileren duumlşuumlk alaşımlı ccedileliktir

Yuumlksek Alaşımlı Ccedilelikler

Alaşım elementlerinin ağırlık olarak toplam miktarı 5rsquoten fazla olan ccedileliklerdir

Yuumlksek alaşımı belirlemek iccedilin tuumlm ifadenin başına bir ldquoXrdquo işareti konulmuştur

ldquoXrdquo harfinden sonra gelen sayı ortalama C miktarının 100 katıdır

Bu sayıdan sonra alaşım elementlerinin sembolleri ile bunların yuumlzde olarak ağırlıklarının miktarları verilir Tuumlm

alaşım elementlerinin ccedilarpanları ldquo1rdquo olarak kabul edilir

Oumlrnek X20Cr13


20 sayısı 20100 = 020 ortalama C miktarını

13 sayısı 131 = 13 ortalama Cr miktarını ifade eder


18 oranında krom

9 oranında nikel iccedileren

yuumlksek alaşımlı ccedileliktir

SAE AISI ndash AMERİKAN STANDARTLARI

SAE ve AISI sistemlerinde malzemenin kısa işareti 4 veya 5 haneli sayı sistemi kullanılarak yapılır 5 haneli sayı

sistemi C miktarı 1rsquoin uumlzerinde olduğu zaman yapılır İlk 2 rakam ccedilelik tuumlruumlnuuml diğer 2 veya 3 rakam ise C

miktarının 100 katıdır

AISI 2340 ccedileliği

3 Ni ( 325 ndash375 Ni)

040 C (038 ndash043 C)


Tablo 119 Ccedilelik kodları ve ana alaşım elementleri

Tablo 1110 Amerikan standartlarına goumlre sınıflandırma

ISO (International Organization for Standardization)

Bu sistemde ccedilelikler ccedilekme dayanımı karbon oranı ya da alaşım elementlerinin oranına goumlre sınıflandırılırlar


MKE Kurumu Standartları

Makine ve Kimya Enduumlstrisi Kurumu Amerikan standartlarına goumlre (Ccedil) işareti ile ccedilelikleri goumlstermiştir MKErsquode

ccedilelik standartlarının sembollerle ve renklerle goumlsterimleri şoumlyledir

Ccedil 1 0 1 6 Ccedil Ccedilelik

1 Alaşım elementi (sade karbonlu)

0 Alaşım elementinin lsquode mik (alaşımsız)

16 Karbon miktarı (016)


5 Kromlu ccedilelik

36 Karbon miktarı(036)

1133 Yuumlksek alaşımlı bazı ccedilelikler ve standartları

Paslanmaz ccedilelikler


Bu ccedileliklerde ccedileliği korozyona karşı koruyan yegane

element kromrsquodur İlave olarak Ni katılır Krom oksijenle

Cr2O3 yapar bu tabaka metali korozyondan korur

X 10Cr 13 ( 010 karbon 13 Cr)

X 5CrNi 18 9 (005 C 18 Cr 9 Ni)

Yay Ccedilelikleri

Yaya esneklik kazandırmak iccedilin iccedilerisine Si katılan

ccedileliklerdir

55 Si 7 H

055 C Si (74=175) ve H Hidrojeni

alınmış anlamındadır

Rulman Ccedileliği

100 Cr 6 1 C

Cr (64=15)

Takım ccedilelikleri

Takım ccedileliğinin ana kuralı iyi bir ısıl işlem geccedilirmeyen hiccedilbir ccedilelik takım ccedileliği olarak kullanılamaz Takım

Ccedilelikleri 4 ana gruba ayrılır


1-Soğuk iş Takım Ccedilelikleri

2-Sıcak iş Takım Ccedilelikleri

3-Plastik Takım Ccedilelikleri

4-Yuumlksek hız Ccedilelikleri


X 210Cr 12

( 21 C 12 Cr)


X 30 WCrV 9 3

( 030 C 9 W 3V)


3- Plastik takım ccedilelikleri

40 Cr MnMo 8 5

( 040 C 2 Cr 125 Mn)

4-Yuumlksek hız ccedilelikleri

Bu ccedilelikler oumlnlerine sadece HS ibaresi getirilerek kullanılırlar wolfram ve kobalt iccedilerirler Yuumlksek hızlarda parccedila

işlemelerde kullanılırlar HS0-4-1 Bu ibarenin karşısına kimyasal kompozisyon yazılır HS1-4-2 hellip gibi

HS 6-5-2 uumlniversal kullanım iccedilin standart takım malzemesidir

HS 6-5-2-5 yuumlksek ısıya karşı sertliği koruma yetersiz soğutma veya yuumlksek sıcaklıklarda oumlzellikle uygundur




httpmetalurjikocaeliedutrfilesDersNotlarimmt422-02pdf


BOumlLUumlM 1 DEMİR CcedilELİK UumlRETİMİNİN KISA TARİHCcedilESİ

Demir-Ccedilelik enduumlstrisi duumlnyanın en oumlnemli ve gelenek accedilısından en eski uumlretim sektoumlruumlduumlr 3000 yıl kadar oumlnce

demir insanlığın kuumlltuumlr ve medeniyetinde temel teşkil etmekteydi ve cevherden demir elde etme ccedilalışmaları o

zaman bile geliştirilmişti O zamandan bu yana demir cevherini daha ekonomik olarak kullanılır hale getirmek

iccedilin enerji kullanımı ve ccedileşitli tekniklerin bir araya getirilmesi hedefi hep aynıydı

Demir ve ccedileliğin daha hacimli olarak uumlretiminin başlangıcı ccedilok eski zamanlara kadar gitmektedir Buumlyuumlk bir

ihtimalle demirin uumlretimi duumlnyanın pek ccedilok noktasında (Batı Afrika Guumlneydoğu Avrupa Guumlney Hindistan Ccedilin)

1000 yıldan daha oumlnce eş zamanlı olarak keşfedildi Medeniyetler tarihi oumlnem kazanabilmek iccedilin bu metali silah

veya alet haline doumlnuumlştuumlrmeleri gerekiyordu Bunun iccedilin de oumlncelikle nasıl elde edildiğini ve işlenmesi gerektiğini

bilmek zorundaydılar

Tarihte demirin kullanımının bizim Demir Ccedilağı olarak adlandırdığımız zamanlarda (MOuml 8000) başladığı genel

olarak uumlzerinde uzlaşılmıştır Buguumlnkuuml bilgilere goumlre demir uumlretimi Anadolursquoda bir ihtimal de Kafkaslarrsquoın

kuzeyinde başlamıştır Almanyarsquoda yapılan araştırmalara goumlre demir uumlretiminin başlama tarihi Edda Wielandsage

ve Nibelungenlied gibi efsanevi hikayelere ve destanlara dayanmaktadır Alman topraklarındaki demirin tarihccedilesi

ccedileşitli mızrak ve balta parccedilalarının bulunmasına dayanılarak MOuml ilk bin yıla kadar gittiği anlaşılmaktadır

İlk kullanılan demirin duumlnyaya uzaydan duumlşen buumlyuumlk bir meteorun olduğu ccedilok accedilıktır Şans goumlzlem ve yaratıcılık

yeterli miktarlarda reduumlklenebilir cevherlerin olduğu yerlerde demirin uumlretim metotlarının gelişmesine yol

accedilmıştır O zamanlar bolca bulunan ağaccedillar sayesinde bu cevherlerin mangal koumlmuumlruuml ile birlikte ergitilmesi de

muumlmkuumlnduuml Demir uumlretiminin gelişimi farklı gelişim duumlzeylerinde ama ccedileşitli boumllgelerde eş zamanlı olarak

meydana gelmiştir Metalin teknik oumlzellikleri ve ekonomik oumlnemi yuumlzuumlnden bilgi ve tecruumlbe ccediloğu zaman gizli

tutulduğundan dolayı belirli uumlretim youmlntemleri belli boumllgelerde kısıtlı kalmıştır Ancak uzun bir suumlre sonunda

yayılmıştır

Demir uumlretiminin gelişimi ccedilağlar boyunca demir cevherinin farklı ocaklarda ergitilmesi temelinde araştırılabilir

Tarihsel gelişim kısaca aşağıdaki gibi sıralanabilir

Demir ocakları (bloomery hearth)

Demir fırınları (bloomery furnaces)

Akışkan ocaklar ve odun koumlmuumlrluuml yuumlksek fırınlar (flowing furnaces and charcoal blast furnaces)

Kok koumlmuumlrluuml yuumlksek fırınlar (coke blast furnaces)

Doğrudan reduumlksiyon tesisleri (direct reduction facilities)

İzabe tesisleri (smelting reduction facilities)

Demirci ocakları kilden ocak taşlarından veya buzullarla taşınmış kayalardan yapılan alccedilak kuyulardı Bu

ocaklarda temiz demir cevherleri odun koumlmuumlruumlyle reduumlklenerek doumlvuumllebilir demir haline getirilirdi Bu işlemde

cevhere yapışmış olan gang ergitilerek ccedilıkartılırdı İlk zamanlarda fırınlar doğal hava akımıyla işletilirdi (Şekil

11) Daha sonraları elle veya ayakla ccedilalıştırılan koumlruumlkler yardımıyla gerekli hava sağlandı (Şekil 12) Elde edilen

uumlruumln doumlvuumllebilir demir cevher ve koumlmuumlrden oluşan curuf idi Bu ham demirler kuumlccediluumlk parccedilalara ayrılarak elle

doumlvuumlluumlp kullanılabilen aletler haline doumlnuumlştuumlruumllduumller Bu youmlntemde Orta Ccedilağrsquoa kadar ccedilok az bir değişiklik

olmuştur

Şekil 11 2500 yıl oumlnce

Almanyarsquonın Siegerland

boumllgesinde demirci ocağında

demir uumlretimi





oluşturulmaktadır














demir uumlretimi

















































goumlstermektedir







demir tesisleri














uumlflenmektedir)

















yol takip ediyordu


















2012






















Rusya 16

Ukrayna 10

Brezilya 18

Avustralya 17

Ccedilin 8

Hindistan 5

ABD 3

İsveccedil 3

Kanada 2

Diğer 18

000500

1000150020002500300035004000












































4630

690570490460450270230220210

1780

000

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000






ayrılmıştır






















yataklarıdır










yapılmaktadır
























goumlzlenmektedir






























httpwwwdcudorgtr




httpwwwmtagovtr





















Manyetit (Fe3O4)

Hematit (Fe2O3)


Goumltit (Fe2O3H2O)

Siderit (FeCO3) ve

Pirit (FeS2)









mevcuttur

Hematit (Fe2O3)












Siderit (FeCO3)









kabul edilmektedir

Pirit (FeS2)


























mal olmaktadır
























hale getirmek tir





tır








duumlşuumlktuumlr
























Bileşen

CaF2 81

SiO2 475

Al2O3+Fe2O3 1

S 1

CaCO3 kalan




313 Metalurjik Kok



32 Oumln İşlemler















3) sağlamlık

4) porozite

5) yoğunluk









321 Sinterleme






aza indirmek











oluşabilmektedir














sağlamaktadır


















reaksiyonları


oluşumu








verilmektedir















322 Peletleme














gerekmektedir





olmalı










etki etmektedir













Organik maddeler

Bentonit


















Olivin


Dolomit




















































41 Giriş

































Kok Cinsleri














olmamalıdır

























Su En ccedilok 5








1) Kovan Metodu


441 Kovan Metodu



























































226 CO 20 CO2 4 H2 1 CH4 524 N2



edilmiştir












Kok gazı

(4300 kcalm3)




























































gerekmektedir



















































































Yoğunluk 08 tm3



























kullanılmaktadır













oluşmaktadır

1) Boğaz (Throat)

2) Goumlvde (Shaft)

3) Bel (Belly)

4) Karın (Bosh)

5) Hazne (Hearth)























gerekmektedir










4- Sobalar

5- Doumlkuumlmhane

6- Kontrol odası










b- Besleyiciler


d- Tartı hazneleri





Ccedilan Sistemi




































doumlkuumlluumlr



























4- Sobalar





a) Yanma Huumlcresi









girişinden oluşur

5- Doumlkuumlmhane



































matkabı yapar








6- Kontrol Odası











mevcuttur



























Şekil 512 Tuumlyer

c) Soba valfları












e) Refrakterler
















refrakterler

































2C(k) + O2(g) = 2CO(g)















C(k) + CO2(g) = 2CO(g)







goumlstermektedir

















SiO2 + 2C = Si + 2CO ΔG = +713 900 - 36795T

MnO + C = Mn + CO ΔG = +290 300 - 17322T
































Bileşen

CO2 14 ndash 16

CO 23 ndash 25

H2 3 ndash 5

N2 56 ndash 57





































2119898

119899 119865119890 + 1198742 rarr

2

119899 119865119890119898119874119899 + 120484119904120484




Fe + frac12 O2 rarr FeO 1 1 -264429 -647

2Fe + 32 O2 rarr Fe2O3 2 3 -806665 -2439

3Fe + 2O2 rarr Fe3O4 3 4 -1092861 -2986














sıcaklığıdır


enerji değişimi


∆G = -RT ln K





2Fe + O2 rarr 2FeO








119879119863119890119899119892119890 =∆119867119900

∆119878119900=

(264429)

(647)= 4087 119870






∆119866119900(119879 1198751198742) = ∆119866119900(119879 1198751198742 = 1) + [∆119866(1198751198742 = 1198751198742) minus ∆119866(1198751198742 = 1)]

∆119866(119879 1198751198742) = ∆119867119900 minus 119879 ∆119878119900 minus 119877119879 [119897119899 (1

1198751198742) minus 119897119899 (

1

1)]

∆119866(119879 1198751198742) = ∆119867119900 minus 119879 ∆119878119900 + 119877119879 ln 1198751198742




























Toplam reaksiyon





119879119863119890119899119892119890 =∆119867119900

∆119878119900=

(18)

(0022)= 8182 119870


∆119866119900 = minus119877119879 ln 119870 = 119877119879 ln [119875119862119874

1198751198621198742]


119875119862119874= 1 dir














Ccediloumlzuumlm

Si + O2 rarr SiO2

2C + O2 rarr 2CO


SiO2 rarr Si + O2

2C + O2 rarr 2CO

Toplam reaksiyon

























torpido arabaları




















































































I periyod



2Fe + O2 rarr 2FeO






II periyod


2C + O2 rarr 2CO
























































































































demiri) şarjı









yapılması gerekir























12O2 = [O]

[Fe] + 12O2 = (FeO)

[Si] + O2 = (SiO2)

[Mn] + 12O2 = (MnO)

2[P] + 52O2 = (P2O5)

[C] + 12O2 = CO

CO + 12O2 = CO2



































710 Q-BOP Fırını




















Gelişmiş temizlik






































































































A) Direkt Ark




B) Endirekt Ark















Elektrotlar




ccedilelik Devirme

mekanizması















































































kullanılır






alınır

772 Bazik Proses






















2P + 5O = (P2O5) + ısı Tlt 1570 oC









gerccedilekleşir


















































Ergitme

Aşırı Isıtma

Alaşımlama


Aşırı Isıtma


Bekletme








Goumlvde ve Bobin



Refrakter Astar











yarıyadır









4) O2 Kullanımı
























httpwwwsteelorg








81 Giriş










































Pota fırını (LF)


Tel enjeksiyonu






[C] + [O] = CO




















olaylar





Alaşımlama











Hidrojen giderme




Isıtma

Alaşımlama




uumlnitesi










Hidrojen giderme

Oksijen giderme


Karbon giderme

Alaşımlama


giderilmesi













gerccedilekleşir






Karbon giderimi



Hidrojen giderme

Alaşımlama

Isıtma



822 Pota Fırını





















Alaşımlama










































91 Suumlnger Demir






















maruz kalmaz


















Katı Gaz

Şaft Fırını


ya da pelet HyL III

Purofer


Doumlner Fırın

Krupp-Codir


DRC

TDR

JINDAL

SIIL

AccarOSIL

Akışkan Yatak

Fior

İnce cevher Finmet

Circored

Circofer


Fastmet

Toz cevher ya da


ITmk3

Inmetco


921 Midrex Prosesi

























DRI HBI

Toplam Fe 90-94 90-94



C 1-25 08-12

P 0005-009 0005-009

S 0001-003 0001-003

Gang 28-6 28-6









922 HYL III Prosesi


























DRI HBI

Toplam Fe 91-93 91-91



C 15-45 12-22

P 002-005 002-005

S 0002-0019 0002-0019

Gang 28-75 28-75









931 Finmet Prosesi










reaksiyonları

FeO + H2 = Fe + H2O

FeO + CO = Fe + CO2


3Fe + H2 + CO = Fe3C + H2O


3Fe2O3 + 5H2 + 2CH4 = 2Fe3C + 9H2O

Fe3O4 + 2H2 + CH4 = Fe3C + 4H2O



















941 SLRN Prosesi




















951 FASTMET Prosesi








































101 Giriş























































eklenebilir





sağlanır































yapılabilir
































İnkluumlzyonlar



edilebilir


kontrol verileri







Doumlkuumlm hızı



















































































teşkil etmektedir


























Mg)















VE STANDARTLAR









demir elde edilir


















GG 15 GG 20 GG 25 GG 30 GG 35 GG 40



















oumlzellikleri





































mamuumlller







Element

C 0 ndash 020

Mn 030 ndash 060

Si 010 ndash 020

P 004 max

S 005 max













Element

C 020 ndash 050

Mn 060 ndash 090

Si 015 ndash 030

P 004 max

S 005 max
























kullanılır


Element

C 050rsquoden fazla

Mn 070 ndash 100

Si 015 ndash 030

P 004 max

S 005 max



01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

11

12

13

14

0





ayrılır




4140 8620 4340 9260 vs













Tokluk











1 Malzeme Numarası



Oumlrnek






Oumlrn St 37


































Oumlrnek X20Cr13





18 oranında krom








3 Ni ( 325 ndash375 Ni)

040 C (038 ndash043 C)















5 Kromlu ccedilelik








X 10Cr 13 ( 010 karbon 13 Cr)

X 5CrNi 18 9 (005 C 18 Cr 9 Ni)

Yay Ccedilelikleri


ccedileliklerdir

55 Si 7 H



Rulman Ccedileliği

100 Cr 6 1 C

Cr (64=15)










X 210Cr 12

( 21 C 12 Cr)


X 30 WCrV 9 3

( 030 C 9 W 3V)



40 Cr MnMo 8 5

( 040 C 2 Cr 125 Mn)














oluşturulmaktadır














demir uumlretimi

















































goumlstermektedir







demir tesisleri














uumlflenmektedir)

















yol takip ediyordu


















2012






















Rusya 16

Ukrayna 10

Brezilya 18

Avustralya 17

Ccedilin 8

Hindistan 5

ABD 3

İsveccedil 3

Kanada 2

Diğer 18

000500

1000150020002500300035004000












































4630

690570490460450270230220210

1780

000

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000






ayrılmıştır






















yataklarıdır










yapılmaktadır
























goumlzlenmektedir






























httpwwwdcudorgtr




httpwwwmtagovtr





















Manyetit (Fe3O4)

Hematit (Fe2O3)


Goumltit (Fe2O3H2O)

Siderit (FeCO3) ve

Pirit (FeS2)









mevcuttur

Hematit (Fe2O3)












Siderit (FeCO3)









kabul edilmektedir

Pirit (FeS2)


























mal olmaktadır
























hale getirmek tir





tır








duumlşuumlktuumlr
























Bileşen

CaF2 81

SiO2 475

Al2O3+Fe2O3 1

S 1

CaCO3 kalan




313 Metalurjik Kok



32 Oumln İşlemler















3) sağlamlık

4) porozite

5) yoğunluk









321 Sinterleme






aza indirmek











oluşabilmektedir














sağlamaktadır


















reaksiyonları


oluşumu








verilmektedir















322 Peletleme














gerekmektedir





olmalı










etki etmektedir













Organik maddeler

Bentonit


















Olivin


Dolomit




















































41 Giriş

































Kok Cinsleri














olmamalıdır

























Su En ccedilok 5








1) Kovan Metodu


441 Kovan Metodu



























































226 CO 20 CO2 4 H2 1 CH4 524 N2



edilmiştir












Kok gazı

(4300 kcalm3)




























































gerekmektedir



















































































Yoğunluk 08 tm3



























kullanılmaktadır













oluşmaktadır

1) Boğaz (Throat)

2) Goumlvde (Shaft)

3) Bel (Belly)

4) Karın (Bosh)

5) Hazne (Hearth)























gerekmektedir










4- Sobalar

5- Doumlkuumlmhane

6- Kontrol odası










b- Besleyiciler


d- Tartı hazneleri





Ccedilan Sistemi




































doumlkuumlluumlr



























4- Sobalar





a) Yanma Huumlcresi









girişinden oluşur

5- Doumlkuumlmhane



































matkabı yapar








6- Kontrol Odası











mevcuttur



























Şekil 512 Tuumlyer

c) Soba valfları












e) Refrakterler
















refrakterler

































2C(k) + O2(g) = 2CO(g)















C(k) + CO2(g) = 2CO(g)







goumlstermektedir

















SiO2 + 2C = Si + 2CO ΔG = +713 900 - 36795T

MnO + C = Mn + CO ΔG = +290 300 - 17322T
































Bileşen

CO2 14 ndash 16

CO 23 ndash 25

H2 3 ndash 5

N2 56 ndash 57





































2119898

119899 119865119890 + 1198742 rarr

2

119899 119865119890119898119874119899 + 120484119904120484




Fe + frac12 O2 rarr FeO 1 1 -264429 -647

2Fe + 32 O2 rarr Fe2O3 2 3 -806665 -2439

3Fe + 2O2 rarr Fe3O4 3 4 -1092861 -2986














sıcaklığıdır


enerji değişimi


∆G = -RT ln K





2Fe + O2 rarr 2FeO








119879119863119890119899119892119890 =∆119867119900

∆119878119900=

(264429)

(647)= 4087 119870






∆119866119900(119879 1198751198742) = ∆119866119900(119879 1198751198742 = 1) + [∆119866(1198751198742 = 1198751198742) minus ∆119866(1198751198742 = 1)]

∆119866(119879 1198751198742) = ∆119867119900 minus 119879 ∆119878119900 minus 119877119879 [119897119899 (1

1198751198742) minus 119897119899 (

1

1)]

∆119866(119879 1198751198742) = ∆119867119900 minus 119879 ∆119878119900 + 119877119879 ln 1198751198742




























Toplam reaksiyon





119879119863119890119899119892119890 =∆119867119900

∆119878119900=

(18)

(0022)= 8182 119870


∆119866119900 = minus119877119879 ln 119870 = 119877119879 ln [119875119862119874

1198751198621198742]


119875119862119874= 1 dir














Ccediloumlzuumlm

Si + O2 rarr SiO2

2C + O2 rarr 2CO


SiO2 rarr Si + O2

2C + O2 rarr 2CO

Toplam reaksiyon

























torpido arabaları




















































































I periyod



2Fe + O2 rarr 2FeO






II periyod


2C + O2 rarr 2CO
























































































































demiri) şarjı









yapılması gerekir























12O2 = [O]

[Fe] + 12O2 = (FeO)

[Si] + O2 = (SiO2)

[Mn] + 12O2 = (MnO)

2[P] + 52O2 = (P2O5)

[C] + 12O2 = CO

CO + 12O2 = CO2



































710 Q-BOP Fırını




















Gelişmiş temizlik






































































































A) Direkt Ark




B) Endirekt Ark















Elektrotlar




ccedilelik Devirme

mekanizması















































































kullanılır






alınır

772 Bazik Proses






















2P + 5O = (P2O5) + ısı Tlt 1570 oC









gerccedilekleşir


















































Ergitme

Aşırı Isıtma

Alaşımlama


Aşırı Isıtma


Bekletme








Goumlvde ve Bobin



Refrakter Astar











yarıyadır









4) O2 Kullanımı
























httpwwwsteelorg








81 Giriş










































Pota fırını (LF)


Tel enjeksiyonu






[C] + [O] = CO




















olaylar





Alaşımlama











Hidrojen giderme




Isıtma

Alaşımlama




uumlnitesi










Hidrojen giderme

Oksijen giderme


Karbon giderme

Alaşımlama


giderilmesi













gerccedilekleşir






Karbon giderimi



Hidrojen giderme

Alaşımlama

Isıtma



822 Pota Fırını





















Alaşımlama










































91 Suumlnger Demir






















maruz kalmaz


















Katı Gaz

Şaft Fırını


ya da pelet HyL III

Purofer


Doumlner Fırın

Krupp-Codir


DRC

TDR

JINDAL

SIIL

AccarOSIL

Akışkan Yatak

Fior

İnce cevher Finmet

Circored

Circofer


Fastmet

Toz cevher ya da


ITmk3

Inmetco


921 Midrex Prosesi

























DRI HBI

Toplam Fe 90-94 90-94



C 1-25 08-12

P 0005-009 0005-009

S 0001-003 0001-003

Gang 28-6 28-6









922 HYL III Prosesi


























DRI HBI

Toplam Fe 91-93 91-91



C 15-45 12-22

P 002-005 002-005

S 0002-0019 0002-0019

Gang 28-75 28-75









931 Finmet Prosesi










reaksiyonları

FeO + H2 = Fe + H2O

FeO + CO = Fe + CO2


3Fe + H2 + CO = Fe3C + H2O


3Fe2O3 + 5H2 + 2CH4 = 2Fe3C + 9H2O

Fe3O4 + 2H2 + CH4 = Fe3C + 4H2O



















941 SLRN Prosesi




















951 FASTMET Prosesi








































101 Giriş























































eklenebilir





sağlanır































yapılabilir
































İnkluumlzyonlar



edilebilir


kontrol verileri







Doumlkuumlm hızı



















































































teşkil etmektedir


























Mg)















VE STANDARTLAR









demir elde edilir


















GG 15 GG 20 GG 25 GG 30 GG 35 GG 40



















oumlzellikleri





































mamuumlller







Element

C 0 ndash 020

Mn 030 ndash 060

Si 010 ndash 020

P 004 max

S 005 max













Element

C 020 ndash 050

Mn 060 ndash 090

Si 015 ndash 030

P 004 max

S 005 max
























kullanılır


Element

C 050rsquoden fazla

Mn 070 ndash 100

Si 015 ndash 030

P 004 max

S 005 max



01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

11

12

13

14

0





ayrılır




4140 8620 4340 9260 vs













Tokluk











1 Malzeme Numarası



Oumlrnek






Oumlrn St 37


































Oumlrnek X20Cr13





18 oranında krom








3 Ni ( 325 ndash375 Ni)

040 C (038 ndash043 C)















5 Kromlu ccedilelik








X 10Cr 13 ( 010 karbon 13 Cr)

X 5CrNi 18 9 (005 C 18 Cr 9 Ni)

Yay Ccedilelikleri


ccedileliklerdir

55 Si 7 H



Rulman Ccedileliği

100 Cr 6 1 C

Cr (64=15)










X 210Cr 12

( 21 C 12 Cr)


X 30 WCrV 9 3

( 030 C 9 W 3V)



40 Cr MnMo 8 5

( 040 C 2 Cr 125 Mn)



































goumlstermektedir







demir tesisleri














uumlflenmektedir)

















yol takip ediyordu


















2012






















Rusya 16

Ukrayna 10

Brezilya 18

Avustralya 17

Ccedilin 8

Hindistan 5

ABD 3

İsveccedil 3

Kanada 2

Diğer 18

000500

1000150020002500300035004000












































4630

690570490460450270230220210

1780

000

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000






ayrılmıştır






















yataklarıdır










yapılmaktadır
























goumlzlenmektedir






























httpwwwdcudorgtr




httpwwwmtagovtr





















Manyetit (Fe3O4)

Hematit (Fe2O3)


Goumltit (Fe2O3H2O)

Siderit (FeCO3) ve

Pirit (FeS2)









mevcuttur

Hematit (Fe2O3)












Siderit (FeCO3)









kabul edilmektedir

Pirit (FeS2)


























mal olmaktadır
























hale getirmek tir





tır








duumlşuumlktuumlr
























Bileşen

CaF2 81

SiO2 475

Al2O3+Fe2O3 1

S 1

CaCO3 kalan




313 Metalurjik Kok



32 Oumln İşlemler















3) sağlamlık

4) porozite

5) yoğunluk









321 Sinterleme






aza indirmek











oluşabilmektedir














sağlamaktadır


















reaksiyonları


oluşumu








verilmektedir















322 Peletleme














gerekmektedir





olmalı










etki etmektedir













Organik maddeler

Bentonit


















Olivin


Dolomit




















































41 Giriş

































Kok Cinsleri














olmamalıdır

























Su En ccedilok 5








1) Kovan Metodu


441 Kovan Metodu



























































226 CO 20 CO2 4 H2 1 CH4 524 N2



edilmiştir












Kok gazı

(4300 kcalm3)




























































gerekmektedir



















































































Yoğunluk 08 tm3



























kullanılmaktadır













oluşmaktadır

1) Boğaz (Throat)

2) Goumlvde (Shaft)

3) Bel (Belly)

4) Karın (Bosh)

5) Hazne (Hearth)























gerekmektedir










4- Sobalar

5- Doumlkuumlmhane

6- Kontrol odası










b- Besleyiciler


d- Tartı hazneleri





Ccedilan Sistemi




































doumlkuumlluumlr



























4- Sobalar





a) Yanma Huumlcresi









girişinden oluşur

5- Doumlkuumlmhane



































matkabı yapar








6- Kontrol Odası











mevcuttur



























Şekil 512 Tuumlyer

c) Soba valfları












e) Refrakterler
















refrakterler

































2C(k) + O2(g) = 2CO(g)















C(k) + CO2(g) = 2CO(g)







goumlstermektedir

















SiO2 + 2C = Si + 2CO ΔG = +713 900 - 36795T

MnO + C = Mn + CO ΔG = +290 300 - 17322T
































Bileşen

CO2 14 ndash 16

CO 23 ndash 25

H2 3 ndash 5

N2 56 ndash 57





































2119898

119899 119865119890 + 1198742 rarr

2

119899 119865119890119898119874119899 + 120484119904120484




Fe + frac12 O2 rarr FeO 1 1 -264429 -647

2Fe + 32 O2 rarr Fe2O3 2 3 -806665 -2439

3Fe + 2O2 rarr Fe3O4 3 4 -1092861 -2986














sıcaklığıdır


enerji değişimi


∆G = -RT ln K





2Fe + O2 rarr 2FeO








119879119863119890119899119892119890 =∆119867119900

∆119878119900=

(264429)

(647)= 4087 119870






∆119866119900(119879 1198751198742) = ∆119866119900(119879 1198751198742 = 1) + [∆119866(1198751198742 = 1198751198742) minus ∆119866(1198751198742 = 1)]

∆119866(119879 1198751198742) = ∆119867119900 minus 119879 ∆119878119900 minus 119877119879 [119897119899 (1

1198751198742) minus 119897119899 (

1

1)]

∆119866(119879 1198751198742) = ∆119867119900 minus 119879 ∆119878119900 + 119877119879 ln 1198751198742




























Toplam reaksiyon





119879119863119890119899119892119890 =∆119867119900

∆119878119900=

(18)

(0022)= 8182 119870


∆119866119900 = minus119877119879 ln 119870 = 119877119879 ln [119875119862119874

1198751198621198742]


119875119862119874= 1 dir














Ccediloumlzuumlm

Si + O2 rarr SiO2

2C + O2 rarr 2CO


SiO2 rarr Si + O2

2C + O2 rarr 2CO

Toplam reaksiyon

























torpido arabaları




















































































I periyod



2Fe + O2 rarr 2FeO






II periyod


2C + O2 rarr 2CO
























































































































demiri) şarjı









yapılması gerekir























12O2 = [O]

[Fe] + 12O2 = (FeO)

[Si] + O2 = (SiO2)

[Mn] + 12O2 = (MnO)

2[P] + 52O2 = (P2O5)

[C] + 12O2 = CO

CO + 12O2 = CO2



































710 Q-BOP Fırını




















Gelişmiş temizlik






































































































A) Direkt Ark




B) Endirekt Ark















Elektrotlar




ccedilelik Devirme

mekanizması















































































kullanılır






alınır

772 Bazik Proses






















2P + 5O = (P2O5) + ısı Tlt 1570 oC









gerccedilekleşir


















































Ergitme

Aşırı Isıtma

Alaşımlama


Aşırı Isıtma


Bekletme








Goumlvde ve Bobin



Refrakter Astar











yarıyadır









4) O2 Kullanımı
























httpwwwsteelorg








81 Giriş










































Pota fırını (LF)


Tel enjeksiyonu






[C] + [O] = CO




















olaylar





Alaşımlama











Hidrojen giderme




Isıtma

Alaşımlama




uumlnitesi










Hidrojen giderme

Oksijen giderme


Karbon giderme

Alaşımlama


giderilmesi













gerccedilekleşir






Karbon giderimi



Hidrojen giderme

Alaşımlama

Isıtma



822 Pota Fırını





















Alaşımlama










































91 Suumlnger Demir






















maruz kalmaz


















Katı Gaz

Şaft Fırını


ya da pelet HyL III

Purofer


Doumlner Fırın

Krupp-Codir


DRC

TDR

JINDAL

SIIL

AccarOSIL

Akışkan Yatak

Fior

İnce cevher Finmet

Circored

Circofer


Fastmet

Toz cevher ya da


ITmk3

Inmetco


921 Midrex Prosesi

























DRI HBI

Toplam Fe 90-94 90-94



C 1-25 08-12

P 0005-009 0005-009

S 0001-003 0001-003

Gang 28-6 28-6









922 HYL III Prosesi


























DRI HBI

Toplam Fe 91-93 91-91



C 15-45 12-22

P 002-005 002-005

S 0002-0019 0002-0019

Gang 28-75 28-75









931 Finmet Prosesi










reaksiyonları

FeO + H2 = Fe + H2O

FeO + CO = Fe + CO2


3Fe + H2 + CO = Fe3C + H2O


3Fe2O3 + 5H2 + 2CH4 = 2Fe3C + 9H2O

Fe3O4 + 2H2 + CH4 = Fe3C + 4H2O



















941 SLRN Prosesi




















951 FASTMET Prosesi








































101 Giriş























































eklenebilir





sağlanır































yapılabilir
































İnkluumlzyonlar



edilebilir


kontrol verileri







Doumlkuumlm hızı



















































































teşkil etmektedir


























Mg)















VE STANDARTLAR









demir elde edilir


















GG 15 GG 20 GG 25 GG 30 GG 35 GG 40



















oumlzellikleri





































mamuumlller







Element

C 0 ndash 020

Mn 030 ndash 060

Si 010 ndash 020

P 004 max

S 005 max













Element

C 020 ndash 050

Mn 060 ndash 090

Si 015 ndash 030

P 004 max

S 005 max
























kullanılır


Element

C 050rsquoden fazla

Mn 070 ndash 100

Si 015 ndash 030

P 004 max

S 005 max



01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

11

12

13

14

0





ayrılır




4140 8620 4340 9260 vs













Tokluk











1 Malzeme Numarası



Oumlrnek






Oumlrn St 37


































Oumlrnek X20Cr13





18 oranında krom








3 Ni ( 325 ndash375 Ni)

040 C (038 ndash043 C)















5 Kromlu ccedilelik








X 10Cr 13 ( 010 karbon 13 Cr)

X 5CrNi 18 9 (005 C 18 Cr 9 Ni)

Yay Ccedilelikleri


ccedileliklerdir

55 Si 7 H



Rulman Ccedileliği

100 Cr 6 1 C

Cr (64=15)










X 210Cr 12

( 21 C 12 Cr)


X 30 WCrV 9 3

( 030 C 9 W 3V)



40 Cr MnMo 8 5

( 040 C 2 Cr 125 Mn)












demir tesisleri














uumlflenmektedir)

















yol takip ediyordu


















2012






















Rusya 16

Ukrayna 10

Brezilya 18

Avustralya 17

Ccedilin 8

Hindistan 5

ABD 3

İsveccedil 3

Kanada 2

Diğer 18

000500

1000150020002500300035004000












































4630

690570490460450270230220210

1780

000

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000






ayrılmıştır






















yataklarıdır










yapılmaktadır
























goumlzlenmektedir






























httpwwwdcudorgtr




httpwwwmtagovtr





















Manyetit (Fe3O4)

Hematit (Fe2O3)


Goumltit (Fe2O3H2O)

Siderit (FeCO3) ve

Pirit (FeS2)









mevcuttur

Hematit (Fe2O3)












Siderit (FeCO3)









kabul edilmektedir

Pirit (FeS2)


























mal olmaktadır
























hale getirmek tir





tır








duumlşuumlktuumlr
























Bileşen

CaF2 81

SiO2 475

Al2O3+Fe2O3 1

S 1

CaCO3 kalan




313 Metalurjik Kok



32 Oumln İşlemler















3) sağlamlık

4) porozite

5) yoğunluk









321 Sinterleme






aza indirmek











oluşabilmektedir














sağlamaktadır


















reaksiyonları


oluşumu








verilmektedir















322 Peletleme














gerekmektedir





olmalı










etki etmektedir













Organik maddeler

Bentonit


















Olivin


Dolomit




















































41 Giriş

































Kok Cinsleri














olmamalıdır

























Su En ccedilok 5








1) Kovan Metodu


441 Kovan Metodu



























































226 CO 20 CO2 4 H2 1 CH4 524 N2



edilmiştir












Kok gazı

(4300 kcalm3)




























































gerekmektedir



















































































Yoğunluk 08 tm3



























kullanılmaktadır













oluşmaktadır

1) Boğaz (Throat)

2) Goumlvde (Shaft)

3) Bel (Belly)

4) Karın (Bosh)

5) Hazne (Hearth)























gerekmektedir










4- Sobalar

5- Doumlkuumlmhane

6- Kontrol odası










b- Besleyiciler


d- Tartı hazneleri





Ccedilan Sistemi




































doumlkuumlluumlr



























4- Sobalar





a) Yanma Huumlcresi









girişinden oluşur

5- Doumlkuumlmhane



































matkabı yapar








6- Kontrol Odası











mevcuttur



























Şekil 512 Tuumlyer

c) Soba valfları












e) Refrakterler
















refrakterler

































2C(k) + O2(g) = 2CO(g)















C(k) + CO2(g) = 2CO(g)







goumlstermektedir

















SiO2 + 2C = Si + 2CO ΔG = +713 900 - 36795T

MnO + C = Mn + CO ΔG = +290 300 - 17322T
































Bileşen

CO2 14 ndash 16

CO 23 ndash 25

H2 3 ndash 5

N2 56 ndash 57





































2119898

119899 119865119890 + 1198742 rarr

2

119899 119865119890119898119874119899 + 120484119904120484




Fe + frac12 O2 rarr FeO 1 1 -264429 -647

2Fe + 32 O2 rarr Fe2O3 2 3 -806665 -2439

3Fe + 2O2 rarr Fe3O4 3 4 -1092861 -2986














sıcaklığıdır


enerji değişimi


∆G = -RT ln K





2Fe + O2 rarr 2FeO








119879119863119890119899119892119890 =∆119867119900

∆119878119900=

(264429)

(647)= 4087 119870






∆119866119900(119879 1198751198742) = ∆119866119900(119879 1198751198742 = 1) + [∆119866(1198751198742 = 1198751198742) minus ∆119866(1198751198742 = 1)]

∆119866(119879 1198751198742) = ∆119867119900 minus 119879 ∆119878119900 minus 119877119879 [119897119899 (1

1198751198742) minus 119897119899 (

1

1)]

∆119866(119879 1198751198742) = ∆119867119900 minus 119879 ∆119878119900 + 119877119879 ln 1198751198742




























Toplam reaksiyon





119879119863119890119899119892119890 =∆119867119900

∆119878119900=

(18)

(0022)= 8182 119870


∆119866119900 = minus119877119879 ln 119870 = 119877119879 ln [119875119862119874

1198751198621198742]


119875119862119874= 1 dir














Ccediloumlzuumlm

Si + O2 rarr SiO2

2C + O2 rarr 2CO


SiO2 rarr Si + O2

2C + O2 rarr 2CO

Toplam reaksiyon

























torpido arabaları




















































































I periyod



2Fe + O2 rarr 2FeO






II periyod


2C + O2 rarr 2CO
























































































































demiri) şarjı









yapılması gerekir























12O2 = [O]

[Fe] + 12O2 = (FeO)

[Si] + O2 = (SiO2)

[Mn] + 12O2 = (MnO)

2[P] + 52O2 = (P2O5)

[C] + 12O2 = CO

CO + 12O2 = CO2



































710 Q-BOP Fırını




















Gelişmiş temizlik






































































































A) Direkt Ark




B) Endirekt Ark















Elektrotlar




ccedilelik Devirme

mekanizması















































































kullanılır






alınır

772 Bazik Proses






















2P + 5O = (P2O5) + ısı Tlt 1570 oC









gerccedilekleşir


















































Ergitme

Aşırı Isıtma

Alaşımlama


Aşırı Isıtma


Bekletme








Goumlvde ve Bobin



Refrakter Astar











yarıyadır









4) O2 Kullanımı
























httpwwwsteelorg








81 Giriş










































Pota fırını (LF)


Tel enjeksiyonu






[C] + [O] = CO




















olaylar





Alaşımlama











Hidrojen giderme




Isıtma

Alaşımlama




uumlnitesi










Hidrojen giderme

Oksijen giderme


Karbon giderme

Alaşımlama


giderilmesi













gerccedilekleşir






Karbon giderimi



Hidrojen giderme

Alaşımlama

Isıtma



822 Pota Fırını





















Alaşımlama










































91 Suumlnger Demir






















maruz kalmaz


















Katı Gaz

Şaft Fırını


ya da pelet HyL III

Purofer


Doumlner Fırın

Krupp-Codir


DRC

TDR

JINDAL

SIIL

AccarOSIL

Akışkan Yatak

Fior

İnce cevher Finmet

Circored

Circofer


Fastmet

Toz cevher ya da


ITmk3

Inmetco


921 Midrex Prosesi

























DRI HBI

Toplam Fe 90-94 90-94



C 1-25 08-12

P 0005-009 0005-009

S 0001-003 0001-003

Gang 28-6 28-6









922 HYL III Prosesi


























DRI HBI

Toplam Fe 91-93 91-91



C 15-45 12-22

P 002-005 002-005

S 0002-0019 0002-0019

Gang 28-75 28-75









931 Finmet Prosesi










reaksiyonları

FeO + H2 = Fe + H2O

FeO + CO = Fe + CO2


3Fe + H2 + CO = Fe3C + H2O


3Fe2O3 + 5H2 + 2CH4 = 2Fe3C + 9H2O

Fe3O4 + 2H2 + CH4 = Fe3C + 4H2O



















941 SLRN Prosesi




















951 FASTMET Prosesi








































101 Giriş























































eklenebilir





sağlanır































yapılabilir
































İnkluumlzyonlar



edilebilir


kontrol verileri







Doumlkuumlm hızı



















































































teşkil etmektedir


























Mg)















VE STANDARTLAR









demir elde edilir


















GG 15 GG 20 GG 25 GG 30 GG 35 GG 40



















oumlzellikleri





































mamuumlller







Element

C 0 ndash 020

Mn 030 ndash 060

Si 010 ndash 020

P 004 max

S 005 max













Element

C 020 ndash 050

Mn 060 ndash 090

Si 015 ndash 030

P 004 max

S 005 max
























kullanılır


Element

C 050rsquoden fazla

Mn 070 ndash 100

Si 015 ndash 030

P 004 max

S 005 max



01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

11

12

13

14

0





ayrılır




4140 8620 4340 9260 vs













Tokluk











1 Malzeme Numarası



Oumlrnek






Oumlrn St 37


































Oumlrnek X20Cr13





18 oranında krom








3 Ni ( 325 ndash375 Ni)

040 C (038 ndash043 C)















5 Kromlu ccedilelik








X 10Cr 13 ( 010 karbon 13 Cr)

X 5CrNi 18 9 (005 C 18 Cr 9 Ni)

Yay Ccedilelikleri


ccedileliklerdir

55 Si 7 H



Rulman Ccedileliği

100 Cr 6 1 C

Cr (64=15)










X 210Cr 12

( 21 C 12 Cr)


X 30 WCrV 9 3

( 030 C 9 W 3V)



40 Cr MnMo 8 5

( 040 C 2 Cr 125 Mn)



























2012






















Rusya 16

Ukrayna 10

Brezilya 18

Avustralya 17

Ccedilin 8

Hindistan 5

ABD 3

İsveccedil 3

Kanada 2

Diğer 18

000500

1000150020002500300035004000












































4630

690570490460450270230220210

1780

000

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000






ayrılmıştır






















yataklarıdır










yapılmaktadır
























goumlzlenmektedir






























httpwwwdcudorgtr




httpwwwmtagovtr





















Manyetit (Fe3O4)

Hematit (Fe2O3)


Goumltit (Fe2O3H2O)

Siderit (FeCO3) ve

Pirit (FeS2)









mevcuttur

Hematit (Fe2O3)












Siderit (FeCO3)









kabul edilmektedir

Pirit (FeS2)


























mal olmaktadır
























hale getirmek tir





tır








duumlşuumlktuumlr
























Bileşen

CaF2 81

SiO2 475

Al2O3+Fe2O3 1

S 1

CaCO3 kalan




313 Metalurjik Kok



32 Oumln İşlemler















3) sağlamlık

4) porozite

5) yoğunluk









321 Sinterleme






aza indirmek











oluşabilmektedir














sağlamaktadır


















reaksiyonları


oluşumu








verilmektedir















322 Peletleme














gerekmektedir





olmalı










etki etmektedir













Organik maddeler

Bentonit


















Olivin


Dolomit




















































41 Giriş

































Kok Cinsleri














olmamalıdır

























Su En ccedilok 5








1) Kovan Metodu


441 Kovan Metodu



























































226 CO 20 CO2 4 H2 1 CH4 524 N2



edilmiştir












Kok gazı

(4300 kcalm3)




























































gerekmektedir



















































































Yoğunluk 08 tm3



























kullanılmaktadır













oluşmaktadır

1) Boğaz (Throat)

2) Goumlvde (Shaft)

3) Bel (Belly)

4) Karın (Bosh)

5) Hazne (Hearth)























gerekmektedir










4- Sobalar

5- Doumlkuumlmhane

6- Kontrol odası










b- Besleyiciler


d- Tartı hazneleri





Ccedilan Sistemi




































doumlkuumlluumlr



























4- Sobalar





a) Yanma Huumlcresi









girişinden oluşur

5- Doumlkuumlmhane



































matkabı yapar








6- Kontrol Odası











mevcuttur



























Şekil 512 Tuumlyer

c) Soba valfları












e) Refrakterler
















refrakterler

































2C(k) + O2(g) = 2CO(g)















C(k) + CO2(g) = 2CO(g)







goumlstermektedir

















SiO2 + 2C = Si + 2CO ΔG = +713 900 - 36795T

MnO + C = Mn + CO ΔG = +290 300 - 17322T
































Bileşen

CO2 14 ndash 16

CO 23 ndash 25

H2 3 ndash 5

N2 56 ndash 57





































2119898

119899 119865119890 + 1198742 rarr

2

119899 119865119890119898119874119899 + 120484119904120484




Fe + frac12 O2 rarr FeO 1 1 -264429 -647

2Fe + 32 O2 rarr Fe2O3 2 3 -806665 -2439

3Fe + 2O2 rarr Fe3O4 3 4 -1092861 -2986














sıcaklığıdır


enerji değişimi


∆G = -RT ln K





2Fe + O2 rarr 2FeO








119879119863119890119899119892119890 =∆119867119900

∆119878119900=

(264429)

(647)= 4087 119870






∆119866119900(119879 1198751198742) = ∆119866119900(119879 1198751198742 = 1) + [∆119866(1198751198742 = 1198751198742) minus ∆119866(1198751198742 = 1)]

∆119866(119879 1198751198742) = ∆119867119900 minus 119879 ∆119878119900 minus 119877119879 [119897119899 (1

1198751198742) minus 119897119899 (

1

1)]

∆119866(119879 1198751198742) = ∆119867119900 minus 119879 ∆119878119900 + 119877119879 ln 1198751198742




























Toplam reaksiyon





119879119863119890119899119892119890 =∆119867119900

∆119878119900=

(18)

(0022)= 8182 119870


∆119866119900 = minus119877119879 ln 119870 = 119877119879 ln [119875119862119874

1198751198621198742]


119875119862119874= 1 dir














Ccediloumlzuumlm

Si + O2 rarr SiO2

2C + O2 rarr 2CO


SiO2 rarr Si + O2

2C + O2 rarr 2CO

Toplam reaksiyon

























torpido arabaları




















































































I periyod



2Fe + O2 rarr 2FeO






II periyod


2C + O2 rarr 2CO
























































































































demiri) şarjı









yapılması gerekir























12O2 = [O]

[Fe] + 12O2 = (FeO)

[Si] + O2 = (SiO2)

[Mn] + 12O2 = (MnO)

2[P] + 52O2 = (P2O5)

[C] + 12O2 = CO

CO + 12O2 = CO2



































710 Q-BOP Fırını




















Gelişmiş temizlik






































































































A) Direkt Ark




B) Endirekt Ark















Elektrotlar




ccedilelik Devirme

mekanizması















































































kullanılır






alınır

772 Bazik Proses






















2P + 5O = (P2O5) + ısı Tlt 1570 oC









gerccedilekleşir


















































Ergitme

Aşırı Isıtma

Alaşımlama


Aşırı Isıtma


Bekletme








Goumlvde ve Bobin



Refrakter Astar











yarıyadır









4) O2 Kullanımı
























httpwwwsteelorg








81 Giriş










































Pota fırını (LF)


Tel enjeksiyonu






[C] + [O] = CO




















olaylar





Alaşımlama











Hidrojen giderme




Isıtma

Alaşımlama




uumlnitesi










Hidrojen giderme

Oksijen giderme


Karbon giderme

Alaşımlama


giderilmesi













gerccedilekleşir






Karbon giderimi



Hidrojen giderme

Alaşımlama

Isıtma



822 Pota Fırını





















Alaşımlama










































91 Suumlnger Demir






















maruz kalmaz


















Katı Gaz

Şaft Fırını


ya da pelet HyL III

Purofer


Doumlner Fırın

Krupp-Codir


DRC

TDR

JINDAL

SIIL

AccarOSIL

Akışkan Yatak

Fior

İnce cevher Finmet

Circored

Circofer


Fastmet

Toz cevher ya da


ITmk3

Inmetco


921 Midrex Prosesi

























DRI HBI

Toplam Fe 90-94 90-94



C 1-25 08-12

P 0005-009 0005-009

S 0001-003 0001-003

Gang 28-6 28-6









922 HYL III Prosesi


























DRI HBI

Toplam Fe 91-93 91-91



C 15-45 12-22

P 002-005 002-005

S 0002-0019 0002-0019

Gang 28-75 28-75









931 Finmet Prosesi










reaksiyonları

FeO + H2 = Fe + H2O

FeO + CO = Fe + CO2


3Fe + H2 + CO = Fe3C + H2O


3Fe2O3 + 5H2 + 2CH4 = 2Fe3C + 9H2O

Fe3O4 + 2H2 + CH4 = Fe3C + 4H2O



















941 SLRN Prosesi




















951 FASTMET Prosesi








































101 Giriş























































eklenebilir





sağlanır































yapılabilir
































İnkluumlzyonlar



edilebilir


kontrol verileri







Doumlkuumlm hızı



















































































teşkil etmektedir


























Mg)















VE STANDARTLAR









demir elde edilir


















GG 15 GG 20 GG 25 GG 30 GG 35 GG 40



















oumlzellikleri





































mamuumlller







Element

C 0 ndash 020

Mn 030 ndash 060

Si 010 ndash 020

P 004 max

S 005 max













Element

C 020 ndash 050

Mn 060 ndash 090

Si 015 ndash 030

P 004 max

S 005 max
























kullanılır


Element

C 050rsquoden fazla

Mn 070 ndash 100

Si 015 ndash 030

P 004 max

S 005 max



01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

11

12

13

14

0





ayrılır




4140 8620 4340 9260 vs













Tokluk











1 Malzeme Numarası



Oumlrnek






Oumlrn St 37


































Oumlrnek X20Cr13





18 oranında krom








3 Ni ( 325 ndash375 Ni)

040 C (038 ndash043 C)















5 Kromlu ccedilelik








X 10Cr 13 ( 010 karbon 13 Cr)

X 5CrNi 18 9 (005 C 18 Cr 9 Ni)

Yay Ccedilelikleri


ccedileliklerdir

55 Si 7 H



Rulman Ccedileliği

100 Cr 6 1 C

Cr (64=15)










X 210Cr 12

( 21 C 12 Cr)


X 30 WCrV 9 3

( 030 C 9 W 3V)



40 Cr MnMo 8 5

( 040 C 2 Cr 125 Mn)






























Rusya 16

Ukrayna 10

Brezilya 18

Avustralya 17

Ccedilin 8

Hindistan 5

ABD 3

İsveccedil 3

Kanada 2

Diğer 18

000500

1000150020002500300035004000












































4630

690570490460450270230220210

1780

000

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000






ayrılmıştır






















yataklarıdır










yapılmaktadır
























goumlzlenmektedir






























httpwwwdcudorgtr




httpwwwmtagovtr





















Manyetit (Fe3O4)

Hematit (Fe2O3)


Goumltit (Fe2O3H2O)

Siderit (FeCO3) ve

Pirit (FeS2)









mevcuttur

Hematit (Fe2O3)












Siderit (FeCO3)









kabul edilmektedir

Pirit (FeS2)


























mal olmaktadır
























hale getirmek tir





tır








duumlşuumlktuumlr
























Bileşen

CaF2 81

SiO2 475

Al2O3+Fe2O3 1

S 1

CaCO3 kalan




313 Metalurjik Kok



32 Oumln İşlemler















3) sağlamlık

4) porozite

5) yoğunluk









321 Sinterleme






aza indirmek











oluşabilmektedir














sağlamaktadır


















reaksiyonları


oluşumu








verilmektedir















322 Peletleme














gerekmektedir





olmalı










etki etmektedir













Organik maddeler

Bentonit


















Olivin


Dolomit




















































41 Giriş

































Kok Cinsleri














olmamalıdır

























Su En ccedilok 5








1) Kovan Metodu


441 Kovan Metodu



























































226 CO 20 CO2 4 H2 1 CH4 524 N2



edilmiştir












Kok gazı

(4300 kcalm3)




























































gerekmektedir



















































































Yoğunluk 08 tm3



























kullanılmaktadır













oluşmaktadır

1) Boğaz (Throat)

2) Goumlvde (Shaft)

3) Bel (Belly)

4) Karın (Bosh)

5) Hazne (Hearth)























gerekmektedir










4- Sobalar

5- Doumlkuumlmhane

6- Kontrol odası










b- Besleyiciler


d- Tartı hazneleri





Ccedilan Sistemi




































doumlkuumlluumlr



























4- Sobalar





a) Yanma Huumlcresi









girişinden oluşur

5- Doumlkuumlmhane



































matkabı yapar








6- Kontrol Odası











mevcuttur



























Şekil 512 Tuumlyer

c) Soba valfları












e) Refrakterler
















refrakterler

































2C(k) + O2(g) = 2CO(g)















C(k) + CO2(g) = 2CO(g)







goumlstermektedir

















SiO2 + 2C = Si + 2CO ΔG = +713 900 - 36795T

MnO + C = Mn + CO ΔG = +290 300 - 17322T
































Bileşen

CO2 14 ndash 16

CO 23 ndash 25

H2 3 ndash 5

N2 56 ndash 57





































2119898

119899 119865119890 + 1198742 rarr

2

119899 119865119890119898119874119899 + 120484119904120484




Fe + frac12 O2 rarr FeO 1 1 -264429 -647

2Fe + 32 O2 rarr Fe2O3 2 3 -806665 -2439

3Fe + 2O2 rarr Fe3O4 3 4 -1092861 -2986














sıcaklığıdır


enerji değişimi


∆G = -RT ln K





2Fe + O2 rarr 2FeO








119879119863119890119899119892119890 =∆119867119900

∆119878119900=

(264429)

(647)= 4087 119870






∆119866119900(119879 1198751198742) = ∆119866119900(119879 1198751198742 = 1) + [∆119866(1198751198742 = 1198751198742) minus ∆119866(1198751198742 = 1)]

∆119866(119879 1198751198742) = ∆119867119900 minus 119879 ∆119878119900 minus 119877119879 [119897119899 (1

1198751198742) minus 119897119899 (

1

1)]

∆119866(119879 1198751198742) = ∆119867119900 minus 119879 ∆119878119900 + 119877119879 ln 1198751198742




























Toplam reaksiyon





119879119863119890119899119892119890 =∆119867119900

∆119878119900=

(18)

(0022)= 8182 119870


∆119866119900 = minus119877119879 ln 119870 = 119877119879 ln [119875119862119874

1198751198621198742]


119875119862119874= 1 dir














Ccediloumlzuumlm

Si + O2 rarr SiO2

2C + O2 rarr 2CO


SiO2 rarr Si + O2

2C + O2 rarr 2CO

Toplam reaksiyon

























torpido arabaları




















































































I periyod



2Fe + O2 rarr 2FeO






II periyod


2C + O2 rarr 2CO
























































































































demiri) şarjı









yapılması gerekir























12O2 = [O]

[Fe] + 12O2 = (FeO)

[Si] + O2 = (SiO2)

[Mn] + 12O2 = (MnO)

2[P] + 52O2 = (P2O5)

[C] + 12O2 = CO

CO + 12O2 = CO2



































710 Q-BOP Fırını




















Gelişmiş temizlik






































































































A) Direkt Ark




B) Endirekt Ark















Elektrotlar




ccedilelik Devirme

mekanizması















































































kullanılır






alınır

772 Bazik Proses






















2P + 5O = (P2O5) + ısı Tlt 1570 oC









gerccedilekleşir


















































Ergitme

Aşırı Isıtma

Alaşımlama


Aşırı Isıtma


Bekletme








Goumlvde ve Bobin



Refrakter Astar











yarıyadır









4) O2 Kullanımı
























httpwwwsteelorg








81 Giriş










































Pota fırını (LF)


Tel enjeksiyonu






[C] + [O] = CO




















olaylar





Alaşımlama











Hidrojen giderme




Isıtma

Alaşımlama




uumlnitesi










Hidrojen giderme

Oksijen giderme


Karbon giderme

Alaşımlama


giderilmesi













gerccedilekleşir






Karbon giderimi



Hidrojen giderme

Alaşımlama

Isıtma



822 Pota Fırını





















Alaşımlama










































91 Suumlnger Demir






















maruz kalmaz


















Katı Gaz

Şaft Fırını


ya da pelet HyL III

Purofer


Doumlner Fırın

Krupp-Codir


DRC

TDR

JINDAL

SIIL

AccarOSIL

Akışkan Yatak

Fior

İnce cevher Finmet

Circored

Circofer


Fastmet

Toz cevher ya da


ITmk3

Inmetco


921 Midrex Prosesi

























DRI HBI

Toplam Fe 90-94 90-94



C 1-25 08-12

P 0005-009 0005-009

S 0001-003 0001-003

Gang 28-6 28-6









922 HYL III Prosesi


























DRI HBI

Toplam Fe 91-93 91-91



C 15-45 12-22

P 002-005 002-005

S 0002-0019 0002-0019

Gang 28-75 28-75









931 Finmet Prosesi










reaksiyonları

FeO + H2 = Fe + H2O

FeO + CO = Fe + CO2


3Fe + H2 + CO = Fe3C + H2O


3Fe2O3 + 5H2 + 2CH4 = 2Fe3C + 9H2O

Fe3O4 + 2H2 + CH4 = Fe3C + 4H2O



















941 SLRN Prosesi




















951 FASTMET Prosesi








































101 Giriş























































eklenebilir





sağlanır































yapılabilir
































İnkluumlzyonlar



edilebilir


kontrol verileri







Doumlkuumlm hızı



















































































teşkil etmektedir


























Mg)















VE STANDARTLAR









demir elde edilir


















GG 15 GG 20 GG 25 GG 30 GG 35 GG 40



















oumlzellikleri





































mamuumlller







Element

C 0 ndash 020

Mn 030 ndash 060

Si 010 ndash 020

P 004 max

S 005 max













Element

C 020 ndash 050

Mn 060 ndash 090

Si 015 ndash 030

P 004 max

S 005 max
























kullanılır


Element

C 050rsquoden fazla

Mn 070 ndash 100

Si 015 ndash 030

P 004 max

S 005 max



01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

11

12

13

14

0





ayrılır




4140 8620 4340 9260 vs













Tokluk











1 Malzeme Numarası



Oumlrnek






Oumlrn St 37


































Oumlrnek X20Cr13





18 oranında krom








3 Ni ( 325 ndash375 Ni)

040 C (038 ndash043 C)















5 Kromlu ccedilelik








X 10Cr 13 ( 010 karbon 13 Cr)

X 5CrNi 18 9 (005 C 18 Cr 9 Ni)

Yay Ccedilelikleri


ccedileliklerdir

55 Si 7 H



Rulman Ccedileliği

100 Cr 6 1 C

Cr (64=15)










X 210Cr 12

( 21 C 12 Cr)


X 30 WCrV 9 3

( 030 C 9 W 3V)



40 Cr MnMo 8 5

( 040 C 2 Cr 125 Mn)








