Download
1 / 27
E N D
METAL ÜRETİM TEKNİĞİ Yard. Doç. Dr. Fatih KAHRAMAN Doğada sadece soy metaller metalik halde bulunurlar. Örneğin altın, gümüş ve platin. Diğer metaller ise oksijen bileşiği (oksit), kükürt bileşiği (sülfür) ve karbon bileşiği (karbonat) şeklinde bulunurlar. Bu metal bileşikleri metal olmayan maddelerle (gang) bir arada ve iç içedirler, ki bunların hepsine birlikte cevher denir.
CEVHER ZENGİNLEŞTİRME Yer kabuğundan çıkarılan cevher doğrudan metal üretimine tabi tutulamaz. Metal üretim işleminden önce cevher içindeki bazı maddelerin uzaklaştırılması ve cevherin belirli bir boyuta getirilmesi gerekir. Bu işlemlere cevher hazırlama denir. Yard. Doç. Dr. Fatih KAHRAMAN
Cevher hazırlama işlemleri 1. Cevher zenginleştirme • Yaş (Islak) Hazırlama • Flotasyon • Kavurma 2. Belirli bir boyuta getirme • Elekten geçirme ve kırma • Sinterleme • Peletleme Yard. Doç. Dr. Fatih KAHRAMAN
HAM DEMİR ÜRETİMİ Yüksek Fırın Demir içerikli hammaddelerin kok ve kireç taşı ile bir arada ergitilmesinde kullanılan ve kapasitelerine göre yükseklikleri 30-90 m arasında değişen fırınlara yüksek fırın denir. Dünya çelik üretimi her yıl 700 milyon ton civarında gerçekleşmektedir. Bu üretimin yaklaşık % 60‘ı yüksek fırınlar ve çelikhane vasıtası ile geriye kalan % 40‘ı hurdaların eritilmesi ile elde edilmektedir. Yard. Doç. Dr. Fatih KAHRAMAN
300OC 600OC 1000OC Yard. Doç. Dr. Fatih KAHRAMAN 1150OC
Yüksek Fırındaki Kimyasal Olaylar • Ön Isıtma: karbonatlar parçalanır • CaCO3 CaO + CO2 • FeCO3 FeO + CO2 • Redüksiyon • CO ile • 3 Fe2O3 (hematit)+ CO 2 Fe3O4 (manyetit)+ CO2 • Fe3O4+ CO 3 FeO+ CO2 • FeO+ CO Fe + CO2 • C ile • Fe3O4 + C 3 Fe + 4 CO • FeO+ C Fe + CO • Karbürizasyon • 3 Fe + 2 CO Fe3C + CO2 • 3 Fe + C Fe3C Yard. Doç. Dr. Fatih KAHRAMAN
DÖKÜMDE KULLANILAN ERGİTME FIRINLARI Kupol Ocağı Sadece dökme demir eldesinde kullanılan bir ocaktır. Yüksek fırında elde edilen ham demir kupol ocağında kok ile yeniden ergitilerek bileşimi nispeten kontrol edilebilen dökme demir üretilmektedir. Yard. Doç. Dr. Fatih KAHRAMAN Şekil- Kupol ocağının kesiti
Tabanına yakın yerde döküm ağzı olan dikey silindirik ocaklardır • Sadece dökme demir için kullanılırlar Diğer ocaklara göre çok büyük tonajlı dökme demirler kupol ocağında eritilir • Demir, kok kömürü, kireçtaşı ve diğer muhtemel alaşımları içeren “şarj”, şarj kapısından üst üste tabakalar halinde yüklenir • Alt bölümde bulunan pencerelerden (tüyer) basınçlı hava üflenerek tutuşturulmuş kokun yanması hızlandırılır. Eriyerek kok yatağına süzülen sıvı demir belli aralıklarla dökme kanalından alınır Yard. Doç. Dr. Fatih KAHRAMAN
Bessemer-Thomas Usulü Yüksek fırından elde edilen piklerden çelik imal edebilmek için geliştirilmiş ergitme ocaklarıdır. İlk önce 1856 yılında Henry Bessemer tarafından asit astarlı (kum tuğla) şekilde üretilmiştir. Burada yapılan temel işlem içerisinden hava geçirerek silisyum, mangan ve karbon ortamdan uzaklaştırılmaktaydı. Ancak bessemer usulunde kükürt ve fosfor istenilen miktarda uzaklaştırılamamaktadır. Sidney Gilchrist Thomas, 1876 yılında Bessemer Konvertöründe kullanılan asit astar yerine bazik dolomit astar kullanarak bu sorunu ortadan kaldırmıştır.ancak bu yöntemde hurda metal bellirli bir miktara kadar kullanılabilir. Yard. Doç. Dr. Fatih KAHRAMAN
Siemens – Martin Usulü • Ergitme büyük bir yüzey ve küçük bir banyo derinliğine sahip bazik tabanlı bir fırında yapılır. Yöntemde önceden ısıtılmış gazın önceden ısıtılmış hava ile yakılması sonucunda 1700OC lik sıcaklığa sahip bir alev elde edilir. Bunun sonucunda bu yöntemde % 100'e kadar istenilen her oranda hurda kullanılabilmektedir. Ancak az miktarlarda ürün alınır, ilk yatırımı diğer fırınlara göre daha yüksektir, hurdaların ergitilmesinde özellikle alaşım elementleri oluşan bu yüksek alev nedeniyle yok olur. Yard. Doç. Dr. Fatih KAHRAMAN
Oksijen Üfleme (Bazik Oksijen Fırını (BOF)) (BOF) ya da LD (Avusturya'nın Linz ve Donawitz şehirlenin baş harfleri) konverterleri çelik imalinde kullanılan fırınlardır. Bessemer ve Thomas çeliklerinin yüksek azot ve fosfor içermesi problemi nedeniyle geliştirilen fırınlardan bir diğeridir. Yöntemde ticari saflıktaki oksijen su soğutmalı bakır bir boru ile (oksijen mızrağı) banyo (ergimiş metal) üzerine üflenir. Bu sayede daha yüksek oranda kükürt, fosfor, silisyum v.b. giderilirken yapı içeriğindeki karbonun uzaklaştırılması da sağlanmış olur. Yard. Doç. Dr. Fatih KAHRAMAN
Yard. Doç. Dr. Fatih KAHRAMAN BOF yönteminde meydana gelen temel reaksiyonlar
Elektrik Ark Ocakları Elektrik ark ocakları temel oksijen metotlarından farklı olarak sıcak metal yerine hurda kullanır. Hurda çelik elektrik ark ocağına üstten vinçle boşaltılır, ardından ocağın kapağı örtülür. Bu kapak ark ocağına idirilen üç tane elektrod taşır. Elektrodlardan geçen elektrik bir ark oluşturur ve açığa çıkan ısı hurdayı eritir. Yard. Doç. Dr. Fatih KAHRAMAN
Elektrik Ark Ocaklarının Özellikleri • Yüksek güç tüketimi vardır, • Elektrik ark ocakları yüksek eritme kapasiteleri için kullanılır (25-50 ton/saat) • Çoğunlukla çelik eritme için kullanılır • İki yada üç elektrotlu tipleri vardır • Hemen her kapasitede bulmak mümkündür • Temiz ve özelliklerin kontrolü kolaydır • Yüksek sıcaklık elde edilmektedir (3000 oC) Yard. Doç. Dr. Fatih KAHRAMAN
İndüksiyon Fırını • Bobinlerden geçen alternatif akım, ergitilecek olan metal yığını içinde de bir alternatif akım oluşturur. Bu akım metalin içinde bir ısı oluşturur. • Erimiş haldeki metal, bobinlerin oluşturduğu elektromanyetik alan nedeni ile (bu alanın oluşturduğu kuvvetler nedeniyle) homojen bir şekilde karışır. Böylece sıvı metalin içinde kompozisyon ve sıcaklık dağılımı oldukça homojen olur Yard. Doç. Dr. Fatih KAHRAMAN
ÇELİĞİN DÖKÜLMESİ Bu yöntemde üretim fırınlarından alınan çelik, kokil (metal kalıp) adı verilen ve kır dökme demirden yapılmış olan kalın cidarlı kalıplara dökülür. • KOKİL DÖKÜM Yard. Doç. Dr. Fatih KAHRAMAN
2. Sürekli Döküm Bu işlemde sıvı çelik su soğutmalı bakırdan yapılmış alt kısmı açık bir kokil kalıp içerisine dökülür. Kokilin alt kısmından katı olarak sürekli çıkan çelik haddeleme tertibatları ile sabit hızla çekilir ve bu esnada da şekil verilir. Daha sonra mekanik kesme veya termal kesme gibi çeşitli yöntemlerle kesilir. Avantajları: Kokil döküme göre daha basit ve hızlı üretim vardır. Blok segregasyonu olarak adlandırılan hatalar yüksek miktarda engellenmektedir. Verimi çok yüksektir Yard. Doç. Dr. Fatih KAHRAMAN
ÇELİĞİN KATILAŞMASI 1. Kaynar (Gazı Alınmamış) Çelik Dökümü Yard. Doç. Dr. Fatih KAHRAMAN • 2. Sakin (Gazı Alınmış) Çelik Dökümü • FeO iki yolla uzaklaştırılabilir: • Uzun sıvı temizleme yöntemleri ile FeO in tamamı difüzyonla cürufa çıkarılması • 2. Çözünen FeO in Al, Ti, Ca ve Si gibi maddelerle redüklenerek ayrılması
3. Vakum Çeliği Dezoksidasyonla yapılan işlemlerden sonra da bir miktar çözünmüş gaz yine de çelik içerisinde kalmaktadır. Özellikle hidrojen gibi bazı gazların uzaklaştırılması istendiğinde durumlarda vakum altında döküm işlemi yapılır. Gazların daha çabuk dışarı çıkması için sıvı haldeki çelik hareket ettirmek amacıyla vakumlu indüksiyon fırınları kullanılır. Yard. Doç. Dr. Fatih KAHRAMAN
Sıvı çelik Yard. Doç. Dr. Fatih KAHRAMAN
Demir Cevheri Pik Yüksek Fırın Sürekli Döküm Kütük (Satış) Blum (Satış) Sinterleme Çelikhane Kömür Kütük Hurda + Kireç Pellet Kok Fabrikası Haddeleme Yard. Doç. Dr. Fatih KAHRAMAN
