MET - 222 DEMİİR ÇELİ DEM ÇELİK METALURJİ METALURJİSİ DERS NOTLARI
Hazırlayan : Doç.Dr. Halil ARIK ANKA ANKARA RA - 2009 2009
Demir ve Özellikleri - Kim Kimyasa yasall göst gösteerim rimi: Fe - Atom Atom numa numara rassı: 26 - Atom Ağırlığı: 55,847 g/mol - Yoğ Yoğunluğ unluğu: 7,86 g/cm3 - Ergime Ergime Derec Derecesi esi:: 1538 1538 °C °C - Kayn Kaynam amaa Nokt Noktas ası: 2861 °C - Krist ristaal Ya Yapısı: Hacim Merkez Kübik (HMK) - Brinell Sertliği: 49 490 MPa - Atom ya yar ıçapı: 126 126 pm (pik (pikom omet etre re)) (1x1 (1x100-12m ) - Young Modülü: 211 GPa
Demirin Yerkürede Bulunuş Bulunuşu
En içten en dışa yerküre kesiti Yerküre, yerbilim ( jeoloji) jeoloji) çalışmalar ı ile yapısı anlaş anlaşılmaya çalışılan Yerküre’ye ait bilgilerin çoğ çoğu, sismik dalgalar ın incelenmesi sayesinde elde ediliyor. Depremler sonucu oluş oluşan doğ doğal veya bilim adamlar ının oluş oluşturduğ turduğu yapay sismik dalgalar ın, farklı yapılardaki katmanlarda farklı davrandıklar ı biliniyor. Yerküre içinde hareket eden bu dalgalar ın davranışlar ının incelenmesi sonucunda Yerküre’nin iç yapısı anlaş anlaşılabiliyor. Yerküre’nin merkezinde kat ı haldeki nikel ve demirden oluş oluşan İç çekirdek bulunuyor. bulunuyor. Bu çekirdeğ çekirde ği çevreleyen Dış çekirdek çekirdek ise, ise, içindeki sülfür sülfür ve ve oksijen nedeniyle ergime noktası düş düştüğ tüğü için sıvı halde bulunan nikel ve demirden oluş oluşuyor. 4.5 milyar y ıldır soğ soğumasına rağ rağmen hala çok sıcak olan çekirdek, Yerküre'nin manyetik alanının oluş oluşmasındaki etken. Daha sonra gelen ve Alt Manto ve Üst Manto diye ikiye ayr ılan Manto ise, k ısmen ya da tümüyle eriyik durumdaki kayaçlardan oluş oluşan magmayı içeriyor. Demir, magnezyum magnezyum,, silikon ve oksijence zengin mineralleri içeren Manto’dan sonra, bu katmanlar ın en incesi olan ve okyanuslar ile k ıtalar ı bar ındıran Yerkabu Yerkabuğğu bulunuyor .
Yer kabuğ kabuğu Yer kürenin en d ış katmanıdır. Yer kürenin kürenin toplam toplam hacmini hacmininn % 2'den az azını, kütlesinin ise binde 4'ünü oluş olu şturur. Daha derin tabakalara oranla düş düşük yoğ yoğunlukta ve katı yapıdadır. Yer kabuğ kabuğunun okyanus tabanlar ında kalan k ısmı oldukça ince (5-10 km), k ıtalardaki k ısmı ise daha kalındır (30-70 km). Yer kabuğ kabuğu yoğ yoğunluğ unluğunun okyanus tabanlar ında daha yüksek (3,2g/cm3), k ıtalarda ise daha düş düşük (2,7-3 g/cm3 ) olduğ olduğu bilinmektedir. Bu farklılıklar nedeniyle, 'okyanus kabuğ kabuğu ve k ıta kabuğ kabuğu şeklinde iki ayr ı tanım yapılır.
Yerkürenin Kesit Görünüş Görünüşü
Ağ rl k olarak) Yerküre Katmanlarının Bileş Bileşimi (% Ağ ı
Element
Yer Küre
Okyanusal Kabuk
ıtasal K Kabuk
ı
Manto
Çekirdek
Demir (Fe)
31,9
5,1
8 ,2
6 ,3
Oksijen (O)
29,7
46,6
4 4 ,9
44,8
Silisyum (Si)
16,1
27,7
2 4 ,1
21,5
Magnezyum (Mg)
15,4
2,1
4
22,8
Nikel (Ni)
1,82
0,01
Kalsiyum (Ca)
1,71
3,6
7 ,8
2 ,5
Alüminyum (Al)
1,59
8,1
7 ,7
2 ,3
Kükürt (S)
0,63
0,05
Krom (Cr)
0,47
Sodyum (Na)
0,18
2,8
Mangan (Mn)
0,17
0,1
0 ,1
0 ,3
Fosfor (P)
0,12
0,1
0 ,0 0 9
0,35
0,2
1,6
85 6 5,2
0 ,0 3
1,9
0,26
0 ,9
0 ,2 7
Çelik Üretim Aş Aşamaları
Çelik Çelik , ana bileş bileşeni demir , ana ala alaşşım elementi ise karbon olan bir demir karbon alaş alaşımdır. Üretim yöntemleri ve kullanılan cevherlerden dolayı manganez, silisyum silisyum,, fosfor ve kükürt çeliğ çeliğin bünyesinde bulunan diğ diğer elementlerdir. Günümüzde yaklaş yaklaşık 3500 adet farklı fiziksel ve kimyasal özelliklerde çelik bulunmaktadır. Mevcut çeliklerin yaklaş yaklaşık %75’i son 20 yıl içerisinde geliş geliştirilmiş tirilmiştir. Eğ Eğer eyfel eyfel kulesi kulesi bugün bugün yen yenide idenn inş inşa edilecek olsa mühendisler için daha önceden tüketilen miktar ın 1/3’ i yeterli olabilecektir. Bu örnek çelik türlerinin her geçen gün kalitelerinin iyileş iyileştirildiğ tirildiğini göstermektedir.
Çeliğğin Önemi Çeli
Bir ülkenin geliş gelişmiş mişlik düzeyini düzeyini gösteren gösteren en önemli önemli kriterler kriterlerden den biri de o ülkede kiş kişi baş başına tüketilen demir ve çelik miktar ı olarak kabul edilmektedir. Bunun ne anlama geldiğ geldi ğini anlamak için çeliğ çeliğin nerelerde tüketildiğ tüketildiğine bakmamız gerekir. Otomotiv sektörü İnşaat sektörü Taş Taşımacılık sektörü Beyaz eş eşya sektörü Gemi inş inşası Makine ve imalat sektörü gibi pek çok alanda tüketilmektedir.
Yıllara Göre Çelik Üretimi (Milyon Ton Olarak) Yıl 1970 1975 1980 1985 1990 1995 1996 1997 1998 1999
Dünyadaki Üretim 595 644 717 719 770 752 750 799 777 789
Yıl 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
Dünyadaki Üretim 848 850 904 970 1069 1147 1251 1344 1329 1219
Çelik Üreten Ülkelerin Sıralaması (Milyon ton olarak) Ülke Adı
Sıralama
2006
Sıralama
2007
Çin
1
423
1
489,2
Japonya
2
116,2
2
120,2
ABD
3
98,6
3
98,2
Rusya
4
70,8
4
72,4
Hindistan
5
49,5
5
53,1
Güney Kore
6
48,5
6
51,5
Almanya
7
47,2
7
48,6
Ukranya
8
40,9
8
42,8
Brezilya
10
30,9
9
38,8
İtalya
9
31,6
10
31,5
Türkiye
11
23,3
11
25,8
Tayvan
12
20,1
12
20,9
Taplam
1251
1344
Ülkelerin Çelik Üretim Metotları
Temel olarak günümüzde çelik üretiminde takip edilen iki güncel yol vard ır. Bunlar; 1. Yol : Entegre tesislerde demir cevherinden Yüksek f ır ınlarda pik demir üretimi ve akabinde bu pik demirden Bazik Oksijen Fır ınlar ında (BOF) Çelik Üretimi 2. Yol : Mevcut demir çelik hurdalar ının elektrik ark ocaklar ında tekrar ergitilmesiyle çelik üretimi şeklindedir. 2007 Yılı itibariyle dünya çelik üretimi 1344 milyon ton olup, bunun yaklaş yakla şık 1/3’ü çelik hurdasından elde edilirken kalan ı demir cevherinden elde edilmiş edilmiştir. Türkiye de ise 2007 y ılı itibariyle üretilen 25,8 milyon ton çeliğ çeli ğin 19,5 milyon tonu çelik hurdasından elde edilmiş edilmiştir. Bu hurdanın sadece 6,2 milyon tonu ülke içinden temin edilmiş edilmiş olup, kalanı tamamen ithal edilerek kar şılanmıştır. Mevcut rakamlara bak ıldığında şuanda dünyanın en önemli çelik hurda ithalatçısı durumunday ız. 2007 yılındaki Pik demir üretimimiz 6,2 milyon ton olup toplam pik tüketimimiz 6,6 milyon ton kadard ır.
2006 Yılı Demir Cevheri Üretimi (Milyon ton olarak) Ülke Adı
Üretim Miktarı
Ülke Adı
Üretim Miktar
Çin
520
Kanada
33
Brezilya
300
İsveç
24
Avustralya
270
Venezüella
20
Hindistan
150
Kazakistan
15
Rusya
105
İran
20
Ukrayna
73
Moritanya
11
ABD
54
Diğer Ülkeler
43
Güney Afrika
40
Toplam
1690
Çelik Üretimi
Çelik üretiminde takip edilen iki yol vard ır. Bunlar; 1. Demirin doğ doğal hammaddesinden (demir cevherinden) çelik üretimi. 2. Çelik hurdas ının yeniden iş işlem görmesiyle.
Çelik hurdalarının tekrar kazanımıyla a- Sınırlı olan doğ doğal kaynaklar ın kullanımı azalmakta b- Bu alandaki alandaki çevre kirlenmes kirlenmesini ininn önüne geçilmesi geçilmesi gibi kazan kazan ımlar sağ sağlanmaktadır.
Demir Çelik Entegre Tesisi Türkiye de mevcut olan demir çelik entegre tesisleri 1. Karabük 2. Zonguldak er ereyli 3. İskenderun demir çelik tesisleri
Demir cevherinden demir-çelik üretimi Demir cevherinden demir çelik üretimindeki aş aşamalar 1- Hammaddenin Hammaddenin (demir (demir cevheri, cevheri, kok kömürü kömürü,, kireç taş taş sıcak hava) yüksek f ır ın için hazırlanması. 2- Yük Yüksek sek f ır ında pik demir üretimi 3- Sıvı pik demirden bazik oksijen f ır ınlar ında çelik üretimi 4- Sıvı çeliğ çeliğin sıcaklık ve kimyasal kompozisyon bak ımından sürekli düküm için hazırlanması. 5- Sürekl Süreklii dökü döküm m ile ile sıvı çelikten katı blok parçalar ın (slabs-blooms billets) üretimi. 6- Blok parçalardan parçalardan haddeleme haddeleme ile ile yass yassı (levha) (levha) veya veya uzun uzun (Profil) (Profil) çelik ürün elde edilmesi
Yüksek Fırında Pik Demir Üretimi
-
Yüksek Fır ına Yüklenen Malzemeler Demir cevheri Metalurjik kok kömürü Cüruf yapıcı katk ı maddeleri Sıcak ve basınçlı hava
Demir Cevheri Demir cevheri hakk ında bilgi vermeden önce genel olarak mineral ve cevher tanımlamalar ını yapmamız gerekir. Cevher : Ekonomik değ değeri olan iki ve daha fazla mineralden oluş olu şan mineral guruplar ına maden, metal içeren madenlere de cevher denir. Dünyanın önemli cevher üreticilerinin ürettikleri demir cevherlerinin ortalama içerikleri: %57-66 Fe, % 1-5 SiO2, %1,5-2,5 Al2O3, %0,02-0,05 S, %0,01-0,07 P şeklindedir.
Mineral : Yeryüzünde doğal olarak varolan, benzer veya farkl ı fiziksel özellikleri olan ve belli bir kimyasal form ülle ifade edilebilen inorganik maddelerdir.
Demir Mineralleri
Demir, tabiatta bileş bile şikler halinde bulunur ve genellikle oksit halde bulunur. Bileş Bile şimlerine göre ad alan demir minerallerinden demir çelik üretiminde kullan ılabilenleri şunlardır. Hematit : Fe2O3 Mağğnetit Ma : Fe3O4 Limonit : H2FeO4(H2O) Gotit : Fe2O3 .H2O
Diğğer Demir Mineralleri Di Bu bileş bileşiklerin dışındaki sülfürlü, sülfatl ı ve karbonatlı bileş bileşiklerin yüksek f ır ında çelik üretiminde ve benzeri yerlerde kullanılabilmeleri için ön zenginleş zenginleştirme işlemlerine tabi tutulmalar ı gerekmektedir. Bu bileş bileşiklerden bazılar ı : FeS2 Pirit : F eS Protin : FeSO4 Melenterit : FeCO3 Siderit
Çeşşitli Demir Mineralleri Çe
Mağnetite
Hematite
Çeşşitli Demir Mineralleri Çe
Goethite
Limonite
Demi De mirr Ce Cevh vher erle leri rini nin n De Değğerlendirilmesi
-
Demir cevherinin değ değerlendirilmesinde değ değişik unsurlar dikkate alınmaktadır Cevherin fiziki durumu Cevherin bileş bileşimleri Cevherin demir bak ımından zenginliğ zenginliği Cevherin çıkar ılabilme kolaylığı ve diğ diğer ekon ekonom omik ik unsu unsurl rlar ar..
Yüksek Fırına Yüklenen Cevherlerde Aranan Özellikler Cevherin Parçacık Büyüklüğ Büyüklüğü Özelliği Cevherin İndirgenebilirlik Özelliğ Gözenekliliği Cevherin Gözenekliliğ Cevherin Mukavemeti Cevherlerin Yüksek Fır ın İçerisindeki Şişme Özellikleri ve Fır ına Olan Etkileri
Cevherin Parçacık Büyüklüğ Büyüklüğü Malzeme Pelet Sinter Parça cevher
: : : :
Parçacık boyutu (mm) 4,7-19 4,7-31 9,5-17
Not: Japon yada şuan yüksek f ır ına yüklenen cevherin oranlar ı %15 parça cevher, % 10 pelet cevher ve % 75 sinter cevher ş cevher şeklindedir
Cevherin İndirgenebilirlik Özelliğ Özelliği Yüksek f ırındaki indirgenme kabiliyetleri en kolaydan en zora sıralanırsa; 1. Limonit, 2. Hematit, 3. Gotit, 4. Pelet, 5. Sinter, 6. Mağ Mağnetit Şeklindedir.
Cevherin Gözenekliliğ Gözenekliliği Gözenekli cevher f ır ın içerisinde masif yap ıdaki cevhere göre daha fazla yer iş i şgal edeceğ edeceğinden üretim miktar ını azaltırken, masif cevhere göre indirgenmesi daha h ızlı olacağ olacağından bu yönden de bir avantaj sağ sağlamaktadır.
Cevherin Mukavemeti Yüksek f ır ına şarj edilecek cevherlerin f ır ına yükleme yapılmadan ve yap ıldıktan sonra f ır ın içerisinde k ır ılı p p toz haline gelmemesi gerekir. Fır ına yüklenen malzemenin k ır ılı p p toz haline gelmesi f ır ın içerisindeki gaz geçirgenliğ geçirgenli ğini düş düşürecek bu durum f ır ının randımanını ve üretilecek pik demirin kalitesini olumsuz yönde etkileyecektir.
Bazı Safsızlıkların Yüksek Fırındaki Etkileri
SiO2 Al2O3 Kükürt (S) Alkaliler Çinko Kur şun Titanyum Bak ır
AGLOMERASYON
Toz haldek haldekii cevh cevherl erlere ere veya veya çeş çeşitli cevher zenginleş zenginleştirme sonrası elde edilen cevher konsantrelerine tatbik edilen boyut büyültme işlemine genel olarak aglomerasyon adı verilmektedir. Tipik uygulamalar ı;
Sinterleme Peletleme Biriketleme şeklindedir.
Sinterleme
Sinterleme
Üretim metalurjisinde sinterlere daha çok demir cevherlerine tatbik edilmektedir. Sinter harmanının kalınlığı : 10-30 cm Max. Sinter sıcaklığı : 1450 °C Cevher boyutu 0-10 mm Kok-Kireçtaşşı boyutu : 0-3 mm Kok-Kireçta Sinter harmanı kar ışımı yakla yaklaşşık % 65 cevher % 3,5 kok % 7,5 kireçtaş kireçtaşı % 24 geri dönen toz sinter
Şekil ekil 1 Sint Sinter erle leme mede de ak ım şeması A- Geri Geri dönen dönen ince ince Sinte SinterBrB-CC- ince ince cevher cevher DD- KokEKokE- Kireçt Kireçtaaşı, F- Çok ince ince tozlar tozlar 1- Kar Kar ıştırma tromel tromeli, i, 2- Besle Besleyic yici, i, 3- Ateş Ateşleyici, leyici, 44- Toz tutucu tutucu,, 5- Sinter Sinter k ır ıcı, 6- Sıcak elek 7- Soğutucu, 8-Soğ 8-Soğuk elek, elek, 9- Yüksek Yüksek f ır ına gönderilen elek üstü, 10- Elek altı ürün
11- Geri dönen dönen (elek (elek altı)ince )ince sinter sinter toz, 12- Toz Tutucu,13 Tutucu,13-- Fan,14Fan,14- Baca
Demir Dem ir Cevher Cevherler lerini ini Sinte Sinterle rlemen menin in Am Amac acı 1. Fazla to tozlu ce cevherle rlerin to tozlar ının aglomera edilerek yüksek f ır ında kullanılabilir hale getirmek. 2. Dem Demir cevh evherin erindde mev mevccut olan olan kükü kükürd rdüü oksi ksit ha hale dönüş dönüştürmek ve kükürt miktar ını azaltmak 3. Yüksek f ır ın çalışma şartlar ında kullanılabilecek ve indirgenme kabiliyeti yüksek, mukavemetli, ufalanmaya dayanıklı şarj malzemesi elde etmek suretiyle üretim verimini artırmak ve iş işletme ar ızalar ını en aza indirmek.
Peletleme Düş Düşük ten tenör örlü lü veya veya safs safsızlıklar ı yüksek olan cevherler, yüksek f ır ına verilmeden önce zenginleş zenginleştirme iş işlemine tabi tutulurlar. Zenginleş Zenginleştirme sonrası elde edilen konsantre ürün bu haliyle yüksek f ır ında kullanılmaya uygun değ değildir. Bu durumda konsantre ürünün içerisine katılan bir bağ bağlayıcı madde ile nem ve ısı yardımıyla belli boyutlarda sertleş sertleştirilme iş işlemine peletleme denir.
Peletleme
Peletlemede Ak ım Şeması
Şekil 2. Peletlemede ak ım şeması
Pele Pe lettle lem med edee Ak ım Şeması
Peletler
Pelet Yapımında Bağ Bağlayıcı Maddeler
Pelet yapımı sırasında cevher konsantresine katılan bağ bağlayıcılar genellikle bentonit, kireç, olivin ve organik maddeler gibi bağ bağlayıcı özelliğ özelliği taş taşıyan katk ı maddeleridir.
Bağğlayıcı Maddelerin Görevi. Ba
Cevher konsantresi içindeki serbest suyu tutmak. Peletlerin ışıl iş işlemi esnasında cüruf bağ bağlar ı oluş oluşmadan önceki devrelerde (ön ısıtma işlemleri esnasında) parçalan ı p p dağ dağılmalar ını önlemek.
Bentonit
Demir cevheri peletlenmesinde kullan ılan en önemli bağ bağlayıcı özelli özelliğği olan katk ı maddelerinden biridir. Cevher özelliğ özelli ğine bağ bağlı olarak % olarak % 0,51,0 arasında değ değişen miktarlara cevher içerisine kar ıştır ılmaktadır . Divriğği pelet tesislerinde kullanıla Divri lan n bentonit'in özellikleri Kimyasal Özellikleri SiO2
% 58-65
A2O3
% 18-25
Fe2O3
% 6 Maksimum Maksimum
Na2O + K 2O
% 4 Maksimum Maksimum
CaO + MgO
% 5 Maksimu Maksimum m
Ateş Ateş Kaybı
%6.5 maksimum maksimum
Metalurjik Kok
Demir ve demir dışı metallerin üretiminde kullan ılan yüksek f ır ınlarda tüketilen yegane yak ıt meta metalur lurjik jik kok kömürü kömürüdür dür.. Kok Kok kömürü kömürü taş taş kömüründen kömüründen destilasyon destilasyonuu sonucu sonucu elde edilmektedir. edilmektedir.
Taşş kömüründen kok kömürü üretimi Ta
Meta Me talu lurj rjiik Ko Kok k
Yüksek Fır ında Kok Kömürü
Yanarak f ır ın içinde gerekli olan ısıyı verir, K ısmi yanma sonucu f ır ındaki demir oksit minerallerini indirgemek üzere gerekli olan CO gazını sağ sağlar, Yüksek f ır ından üretilen pik demir içerisindeki bulunan yaklaş yaklaşık % 4 karbonun kaynağ kaynağını teş teşkil eder.
1 Ton Taş Taş Kömürü Koklaştırıldığı Zaman
635 kg kok kömürü, 31 m3 kok gazı (4900 kcal/m3 güçte), 11 kg (NH4)2SO4, 38 kg katran 11 lt yağ yağ elde edilmektedir.
İdeal Bir Metalurjik Kok Kömüründe
Uçucu Madde : Sabit Karbon : Kükürt : Kül : Gözenek : Rutubet : K ırma mukavemeti :
% 0,60 En fazla % 88 En az % 0,45 En fazla % 10 En fazla % 50-55 % 3 En fazla 180 kg/cm2 (en az)
Sıcak Hava
Sıcak hava 600-1000°C aras ına ısıtılır ve 1-1,5 atmosfer fazla basınç ile f ır ına üflenir. Aksiyal kompresörlerde üretilen bu hava, ısıtıcılardan geçtikten sonra f ır ının haznesi çevresindeki ana hava simidi vasıtası ile üfleme borusundan tüyerlere üflenir.
Yüksek f ır ın ve yüksek f ır ına hava temin eden sobalar ın görünümü
Y ü k s ek e k F ı r ı n
Hammadde
Coke particles: 25-70 mm
Sinter: 5-50 mm
Lumpy ore: 10-30 mm
Pellets: 10-25 mm
Normal olarak günümüz yüksek f ır ınlar ında 1 ton pik demir elde edebilmek için yüksek f ır ına sinter, pelet veya parçacık ş k şeklinde toplam 1600 kg cevher yüklemesi yapılmaktadır. Ayr ıca 380 kg kok ve 280 kg kireçtaş kireçta şı tüketilmektedir. tüketilmektedir. Bunlar ın yanısıra yük yüksek sek f ır ının tuyerlerinden sobalarda 1150-1250 aralığında ısıtılmış 1000 m3 hava üflenmektedir.
Yüksek Fırında Reaksiyonlar
454°C’de baş başlar 595 595 °C’d °C’dee baş başlar 704 °C’d °C’dee baş başlar 850 °C’d °C’dee baş başlar
FeS+CaO--------> FeS+CaO--------> CaS+FeO CaS+FeO
Yüksek Fırında Pik Üretimi
Pülverize kok tüketimi
Yüksek Fır ın 1 ton sıvı pik demir için Yüksek f ırına yüklenen malzeme Malzeme miktarı (kg) Kok kömürü 380 Sinter Sinter cevher 1160 Pelet cevher cevher 190 Kireçtaş Kireçtaşı 280
ö
Boyutu (mm) 50 20 12 25
Fırın gazının kompozisyonu (hacimce) Toplam miktar ı (m3) 1533 CO % 22 CO2 % 22,8 % 4,2 H2 Sıcaklık (°K) 430 Basınç (Mpa) 0,25 Fırından alınan Sıvı pik pik demi demirr sıc. (°K) 1800 Curuf/pik demir oranı 0,30 Pik demirin kompozisyonu(%ağ kompozisyonu(%ağ.) C 4,50 Si 0,39 Mn 0,27 P 0,10 S 0,03 Curufun kimyasal kom (%ağ (%ağ.) 33,8 SiO2 CaO 42,5 Al2O3 14,3 MgO 6,5 MnO 0,26 S 0,96
Şekil 3. Yüksek f
ematik gösterimi
Pik Demir
Pik demirin kimyasal bileş bileşimi Demir (Fe) : % 93,5-95 Silisyum (Si) : % 0,30-0,90 Sülfür (S) : % 0,025-0,050 Mangan (Mn) : % 0,55-0,75 Fosfor (P) : % 0,03-0,09 Titanyum (Ti) : % 0,02-0,06 Karbon (C) : % 4,1-4,4
Pik Demir Pik Demir Sıvı halde f ır ından dışar ı ak ıtılan metalik metalik faza pik pik denmekted denmektedir. ir. Elde edilen edilen pik demirdeki Mn ve Si oranı yüksek f ır ındaki kullanılan cevher ve kireç taş taşındaki miktarlar ına bağ bağlı olarak değ değişmektedir. Pik demirdeki manganın fazla olması demirin karbonla Fe 3C şeklinde bileş bileşik yapmasını kolaylaş kolaylaştır ır ve eld eldee edil edilen en pik pik dem demir irde deki ki seme sement ntit it faz fazından dolayı beyaz renktedir. Bu tür pik demir çelik üretiminde kullan ılır. Eğer mangan yerine pik demirde silisyum daha fazla bulunuyorsa silisyum pik demirin soğ so ğumasını yavaş yavaşlatacak ve pik demirdeki karbonun serbest halde yani grafit halde bulunmasını sağ sağlayacaktır. Bu durumda grafitin renginden dolay ı elde edilen pik demir esmer renkte olacakt ır ve ve es esmer mer pik pik demi demirr ola olarrak isimlendirilir. Bu tür pik demir daha çok dökme demir parçalar ın üretiminde tüketilmektedir. Beyaz pik demir sert ve aş a şınmaya dayanıklı buna kar şılık esmer pik demir yumuş yumuşak ve k ır ılgandır.
İngot Demir
İngot demirin endüstride çok az ve özel kullanım alanlar ı vardır. Saf demir olarak ta isimlendirilen ingot demirin tipik kimyasal analizi şu şekildedir. Karbon (C) : % 0,012 Manganez (Mn) : % 0,017 Fosfor (P) : % 0,005 Sülfür (S) : % 0,025 Silisyum (Si) : % eser halde
Saf Demirin Soğ Soğuma Eğ Eğrisi
δ HMK
γ YMK
β HMK
Çelik ve Tanımı
Çelik, Çelik, pikde pikdemirin mirin çelik çelik üreti üretim m f ır ınlar ında (elektrik (elektrik ark ocaklar ı veya bazik oksijen konvertörleri)ikinci konvertörleri)ikinci bir iş işlem görmesinden sonra elde edilen üründür. Çelik içerisinde %1,7’ye kadar karbon, % 1’e kadar mangan, % 0,5’e kadar silisyum ve ve % 0,05’ten az kükürt kükürt (S) ve fosfor fosfor (P) alaşımıdır. bulunduran demir karbon alaş
Çelik Üretim Metotlar ı -
-
Bessem Bessemer er – Thomas Thomas çeli çelik k üretim üretim metod metodu u Simens-Martin çelik üretim metodu Elektrik ark ocaklarında çelik üretimi Bazik oksijen konvertörlerinde çelik üretimi
Çelik üretiminin ülkemizde ve di ğer dünya ülkelerinde 2006 yılı itibariyle ne şekilde yapıldığına bakacak olursak,
Bessem Bes semer er – Tho Thomas mas Çeli Çelik k Üreti Üretimi mi Meto Metodu du Konvertör İçerisinde Meydana Gelen Reaksiyonlar Si + 2FeO
2Fe + SiO2
Mn + FeO
Fe + MnO
FeO + C
Fe + CO
2FeS + 302
2FeO+2SO2
Simens Sim ens – Mar Martin tin Çel Çelik ik Üre Üretim tim Met Metodu odu Ocak içine yüklenen maddeleri 1- Çelik Çelik hurdas hurdası %50’ye kadar olabilir. 2- Ergim Ergimiiş pik demir 3- Katı pik demir 4- Cüru Cüruff yap yapıcı (kir (kireç eç taş taşı)
Elektrik Ark Fırınları Elektrik ark f ır ınlar ında (EAF) hurda çelik çelik ergitilir ergitilir ve yeniden yüksek kaliteli kaliteli çeliğ çeliğe dönüş dönüştürülür. Modern elektrik ark f ır ınlar ının pek çoğ çoğunun temel görevi katı hammaddeyi olabildiğ olabildiğince k ısa sürede sıvı ham demire dönüş dönüştürmektir. 2006 yılı ihtibariyle dünya çelik üretiminin üçte biri EAF’lar ında üretilmiş üretilmiştir. Hurda çelik tüketerek EAF’lar ında geniş geniş bir aralıkta düş düşük ve yüksek alaş alaşımlı çelik üretilebilmektedir (özellikle paslanmaz çelikler). Normal olarak EAF’n ın kapasiteleri 50-150 ton arasında değ değişmektedir. Üretim süresi ise 45 dakika ile 2 saat aras ında değ değişebilir. Fır ındaki hurda tamamen ergidiğ ergidiğinde f ır ın sıcaklığı 1650 C üzerine çıkar.
Hammadde Hurda malzemeler 1- Kimyasal Kimyasal kompozis kompozisyonl yonlar ar ına göre (düş (düşük alaş alaşımlı, Paslanmaz çelik gibi) 2- Atık element miktar ına göre (S, P ve Cu gibi) 3- Fiziks Fiziksel el boyu boyutt ve şekline göre Yüksek kalite hurda demek, her yönüyle (fiziksel ve kimyasal içerik olarak) çok iyi tanımlanmış, düş düşük atık içeren hurda demektir. Bu tip hurdalar çok pahal ıdır ve çelik üretiminde son aş aşamada tüketilir.
Elektrik Ark Ocaklar ında Çelik Üretimi
Elektrik Ark Ocaklar ında Çelik Üretimi
Bazik Oksijen Fırını
Konvert Konv ertöre öre yükl yüklene enenle nler r :: Sıvı Pik Metal, Çelik Hurdas ı veya Demir Cevheri, Curuf Yapıcı (CaO (CaO veya veya CaO CaO-MgO) 20-40 mm boyutlar ında, Saf Oksijen Konvertörün, dışı çelik çelik sac, sac, içi magnezi magnezitt veya dolomit dolomitik ik refrakt refrakter er tuğ tuğlayla örülmüş örülmüş. Kapasitesi yaklaş yaklaşık 200300 ton arası sıvı çelik olup, iş işlem süresi 30 dakikadır. Oksijen üfleme süresi yaklaş yaklaşık 15 dakikadır.
BOF’da Üretim
Farklı BOF Tipleri
