Demir Karbon Denge Diyagramı

Daha önce birçok kere demir karbon denge diyagramından bahsetmiştik. Bugün denge durumunda yani yavaş soğutma yapıldığında oluşacak olan –kararlı yapı, atomların rahatça hareket edebildiği, difüzyonun sağlandığı- iç yapılardan bahsetmek istiyorum.

Fe-C denge diyagramı 

Burada ilk önce bahsetmemiz gereken çeliğin 3 faz durumudur. Bunlar;

δ γ α fazlarıdır. δ fazı 1392 °C’de A4 sıcaklığında γ yani östenit fazından dönüşen bir fazdır. HMK kafes yapısındadır.

γ yani östenit fazı α yani ferrit fazından 911 °C’de dönüşen bir fazdır. YMK kafes yapısındadır.

α yani ferrit fazı da HMK kafes yapısına sahiptir.

Diyagramda görüldüğü gibi C miktarı malzemenin çelikler veya dökme demirler şeklinde ayrılmasına neden olur. C miktarı %2’ye kadar olan malzemeye çelik, %2-6.6 C oranına sahip malzemeye ise dökme demirler denir.

Burada diyagramı okumak çok önemlidir. Örneğin elimizde %0.5 oranında C içeren bir çeliğimiz olsun ve yavaş soğutma ile oluşacak olan yapılara tek tek bakalım.

Sıvı alaşım > δ fazı oluşmadan γ + sıvı alaşım > Sadece γ > γ + α > α + perlit

Görüldüğü gibi sıvı alaşımdan öncelikle YMK kafes yapısına sahip östenit tanecikleri, ardından sıvı alaşımın tamamı östenit ve yaklaşık 800 °C’lerde ferrit ve östenitin birlikte bulunduğu faz ve son olarak ferrit ve perlitin birlikte yer aldığı bir iç yapı oluşumu söz konusu.

Burada bir başka bilinmesi gereken nokta ise ötektoid ve ötektik noktası, altı ve üstü dediğimiz kritik durum. Ötektoid noktası yani C oranının %0.8 olduğu noktada faz %100 perlittir. Yukarıda örneğini verdiğim %0.5 C içerikli yapıda perlit + ferrit fazları bulunur. %0.8-2 C içeren yani ötektoid üstü denilen bölgede ise perlit + 2. sementit fazları görülür. 

Ötektik noktası ise %4.3 C içerikli noktada görülür. %2-4.3 arası ötektik altı denilen ve perlit + ledeburit + ikincil sementit fazlarının bir arada görüldüğü aralıktır. Ledeburit fazı perlit ve sementit fazlarının bir arada olduğu çok sert ve kırılgan bir fazdır. %4.3-6.6 arası ötektik üstü denilen ve sementit + ledeburit fazlarının bir arada görüldüğü aralıktır. Burada bir başka bilmemiz gereken detay, ötektik üstünde oluşan sementit sıvı fazdan katılaşırken oluştuğu için 1. sementittir fakat ötektik altında oluşan sementit sıvıdan değil çökelme ile oluştuğu için ikincil sementit adını alır. 

Çeliklerin Isıl İşlemleri Part 2

Bir takım çeliğinin ısıl işlem adımlarının şematik görünümü.

Sertleştirme (Kararlı Olmayan Durumlar)

Demir-Karbon diyagramında da bildiğimiz gibi kararlı yapılarda –yavaş soğutma- elde edilen yapılar ferrit ve/veya perlittir. Bunlardan daha sert bir çelik eldesi istiyorsak yavaş soğutma ve bununla birlikte gelen kararlı durumdan biraz uzaklaşmamız ve sonucunda beynit, martenzit gibi iç yapılar elde edebileceğimiz hızlı soğutmayı denememiz uygun olacaktır. Bu işleme çeliğin ıslah edilmesi (sertleştirme + temperleme) adı verilir. Tabii ki bu durumda yapı, gerekli dönüşümleri gerçekleştiremediğinden kararsız/dengesiz/unstabil dediğimiz durumda olacaktır.  

Martenzit oluşumu için difüzyonun sıfıra inmesi yani hiçbir atomun difüzyonun olmayacağı bir hızda soğutma yapmak gerekir ki elde edilen yapı C atomlarının çokça sıkıştırılması ile iç gerilimlidir. Martenzit bu nedenle çok serttir fakat kullanılamayacak derecede de gevrektir. Bu gevrekliği gidermek için temperleme dediğimiz sertlikten bir nebze ödün verdiğimiz fakat tokluğu arttıran başka bir ısıl işlem uygulamamız gerekir. (Takım çelikleri gibi özel çeliklerde temperleme işlemi sonrası ikincil sertlik denilen ekstra sertlik kazanımının var olduğunu unutmayalım!)

Temperleme (Menevişleme)

Ac1 sıcaklığının altında çeliğin kararlı hale gelmesi için yapılan ısıl işlemdir. Genellikle 3 kademede yapılır.  

1. Kademe

100-200 °C arasında yapılır. Yapının tetragonal martenzitten kübik martenzite dönüşmesi ile iç gerilmelerin azaldığı kademedir. Sertlikte önemli bir düşüş gözlenmez. Gevrekleşmenin giderilmesi ile çelik kullanılabilir hale gelir.

2. Kademe

200-350 °C arasında yapılır. Bu sıcaklıklarda C difüzyonu kolaylaştığından 1. kademenin aksine Fe3C çökeltileri elde edilir. Kafes gerilmeleri ilk kademeye göre daha da azaldığı için sertlikte düşüş söz konusudur.

3. Kademe

350 °C ile Ac1 sıcaklığına kadar olan sıcaklıklarda yapılır. (Genellikle 450-650 °C)  Fe3C karbürler mikroskopla görülebilecek büyüklükte çökelirler.

Her ısıl işlemde olduğu gibi temperlemede de sıcaklığın ve sürenin elde edilecek malzeme üzerinde büyük etkisi vardır. Sıcaklık ve süre optimum ayarlanmalıdır aksi halde çökelen karbür veya karbürler büyüyecek, sertlik düşecektir. 

Menevişleme sıcaklığı ve süresinin M2 yüksek hız çeliğinin sertliği üzerindeki etkisi.

zerietkisi

Çeliklerin Isıl İşlemleri Part 1

İç yapı ve özellikler bakımından belirli bir amaç –genellikle sertlik veya tokluk- için malzemenin erime sıcaklığının altına ısıtılıp tekrar soğutulması işlemine ısıl işlem denir.

Çelikler için uygulanan ısıl işlemleri iki ana grupta toplamak mümkündür.

Tavlama ve Sertleştirme

Tavlama için yapılan ısıl işlemlerin tümü malzemenin iç yapısını dengelemek amacıyla yapılır.

Sertleştirme amacıyla yapılan ısıl işlemleri bir martenzit yapısı elde etmek şeklinde özetleyebiliriz.

Tavlamalar

Çeşitli nedenlerle yapılan tavlamalar ulaşılmak istenen malzeme özelliklerine göre isimlendirilirler. Tavlamalarda sıcaklığın, sürenin, uygulanan malzemenin iç yapısının, soğutma hızının tavlama sonrası elde edilecek yapıda direkt rol oynadığını unutmamak gerekir!

Normalizasyon Tavlaması

Adı üzerinde olduğu gibi normalleştirme tavlamasıdır. Daha önceden işlem görmüş çeliğe eski yapısı olan ince, taneli, yuvarlak ve homojen halini geri kazandırmak için uygulanır. Normalizasyon ısıl işlemi için çelik su vermede olduğu gibi A3 sıcaklığının biraz üzerine çıkarılır (ötektoitüstü çeliklerde A1 sıcaklığı üstü) ve 45 ile 60 dk. arası beklendikten sonra havada soğuma işlemi gerçekleştirilir.

Daha yüksek sıcaklıklarda tutma veya daha uzun süreleri aşma tane irileşmesine yol açar.

Normalizasyon öncesinde sırasında ve sonrasında iç yapının şematik gösterimi 

Rekristalizasyon Tavlaması

Soğuk deformasyona uğraşmış ve bunun sonucu olarak pekleşmiş ve şekil verme kabiliyeti kötü olan çeliklere uygulanan bir ısıl işlemdir. Dolayısıyla bu ısıl işlem sonrası malzeme sertliğinden ödün verecek fakat şekil verme kabiliyetini arttıracaktır.

Tr yeniden kristalleşme sıcaklığı ise, bu sıcaklığa aşağı yukarı alttaki formül ile ulaşmak, elde edilecek çeliğin istenilen özelliklere sahip olması için kritiktir.

 TR [K] =0,30 ÷0,42 Terg[K]

Soğuk şekil verilmiş bir çelik malzeme için tavlama sıcaklığına bağlı çekme mukavemeti grafiği. 

1. Mikroyapı sabit

2. Kendine gelme

3. Rekristalizasyon

Difüzyon Tavlaması

Önceden uygulanan ısıl işlemler veya segregasyon sonucu oluşmuş konsantrasyon farklılığını kaldırmak için yapılan ısıl işlemdir. Bunun için malzeme 1050-1200 derecelere çıkarılır ve mümkün olduğunca o sıcaklıklarda tutulur. Böylece elde edilen yapı homojen olmuştur fakat yüksek sıcaklıklarda uzun süre beklendiği için tane irileşmesi söz konusudur. Bunun içinde tekrar normalizasyon tavlaması yapmak gereklidir.

Gerilim Giderme Tavlaması

Malzemede hali hazırdan var olan iç gerilmeler ile kullanım esnasında aniden ve beklenmedik kırılmalar gerçekleşebilir. Bunu önlemek için üretim sonunda gerilim giderme tavlaması yapmak doğru olacaktır.

Malzeme dökümden itibaren plastik şekil verme, ısıl işlemler, haddeleme, kaynak, tornalama gibi işlemlerden iç gerilim oluşturabilir. Bunun için çeliğin 450-650 derecelere yavaşça çıkarılıp o sıcaklıklarda tüm parçanın homojen bir şekilde etkilenmesi sonrası yine yavaşça soğutulması gerekmektedir. İşlem sonunda tane yapısı ve faz oranları değişmez. İç gerilimlerin en aza indirilmesi Re yani akma mukavemetin düşmesi ile doğrudan ilişkilidir.

Yumuşatma Tavlaması

C oranı 0.4 ve üstü olan çelikleri talaşlı işlemlere uygun hale getirmek amacıyla yumuşak iç yapının eldesini sağlar. Bunun için A1 sıcaklığının hemen üzerinde ve hemen altında iki sıcaklık belirlenir ve salınım şeklinde iki sıcaklığa geçiş yapılır. (yaklaşık 100h) (Bunu yapmanın amacı sementit lamellerinin küreselleşmesinin kolaylaşması ve tav süresinin kısalmasıdır. Aynı şekilde ötektoitüstü çeliklerin sementit yapısı da bu şekilde kırılabilir.) Tavlama sonucu lamelli perlit taneli bir şekil alır. Yani sementitler ferrit içinde çözünerek tanecik halini alırlar.

C oranı 0.4 altı çeliklerde ise tane irileşmesi tavlaması uygulanır ki talaşlı işlemler sırasında çelik sıvanma gibi tehlikelerden arınmış olsun. Yalnız yüksek sıcaklıklardan ve tokluk değerini düşürdüğünden dolayı bu ısıl işlem pek uygulanmaz. 

Kaynaklar

mühendislik malzemeleri 

Prof. Dr. A. Halim Demirci

Çeliklerin Özelliklerine Etki Eden Faktörler 2

Darbe Direncine Etki Eden Faktörler

Çentik Etkisi

Çentikli bir parçadan bahsediyorsak, gördüğü baskıya karşı çentiğin tabanında dik bir gerilme meydana gelir. Kırılma bu gerilme ile başlar.

Kalın malzemelerde çok eksenli gerilme görülür. Tek eksenli gerilmeye göre daha yüksek akma ve çekme mukavemeti elde edilmesine rağmen süneklik düşmektedir.

Genel olarak çentiğin gevreklik etkisi yarattığını söylemek doğru olacaktır.

Sıcaklık

Sıcaklığın etkisini anlamak için farklı sıcaklıklarda yapılan deneylere bakmak etkili sonuçlar verecektir. Darbe direncinin sıcaklıkla ilişkisi doğru orantılı olarak değişir diyebiliriz. Sıcaklık düştükçe absorbe edilen enerji dolayısıyla darbe direnci de düşecektir. Yani malzeme gevrek bir davranış gösterecektir.

T1 sıcaklığı altında malzeme gevrek kırılma davranışı gösterir. Klivaj kırılma denilen kırılma şekli ile gelen darbe aniden, beklenmedik bir şekilde kırılır. T2 sıcaklığı üstünde ise sünek davranış gösterir. Gelen darbe önce plastik şekil değiştirmeye zorlar daha sonra da kırılma meydana gelir. Fakat önceden tespiti mümkündür.

Darbe direncinin birden bire düştüğü sıcaklığa geçiş sıcaklığı denir. Malzemeden malzemeye değişen bu sıcaklık birçok etmene de bağlıdır. Kimyasal bileşim, tane boyutu, mikroyapı gibi..

Haddeleme Yönünün Etkisi

Haddeleme yönüne dik uygulanan çentik darbe deneyi sıcaklık arttıkça darbe direnci daha azdır. Haddeleme yönüne paralel uygulananların darbe direnci yüksektir.

Tane Büyüklüğü

Bir önceki yazımda da bahsettiğim gibi ince taneli yapılar kalın tanelilere oranla daha yüksek tokluğu sahiptirler. Tane kabalaşmasının önüne geçmenin birçok faktör vardır. Isıl işlem parametrelerinin ayarlanması, kabalaşmayı önleyici elementlerin yapıya ilavesi gibi..

Üretim Yöntemi ve Isıl İşlem

Bazı durumlarda mukavemeti yüksek istediğimizde hızlı soğutma işlemi sonucu mikroyapının martenzit elde edildiğini söylemiştik. Böyle bir durumda tokluğun düşük olduğunu ve bir nebze arttırmak için temperleme ısıl işlemi yapıldığını, böylece artık östenitten arındırılmış (%100 olmasa da) ve tokluğu arttırılmış bir malzeme elde edildiğini söyleyebiliriz.

Soğuk Deformasyon

Dislokasyonların hareketine engel olarak ve birçok yeni dislokasyon üreterek mukavemeti arttırma yöntemlerinden biri olan soğuk deformasyonun diğer tüm mukavemeti arttırıcı mekanizmalar gibi tokluğu düşürücü etkisi vardır. (Tane boyuntunun ince eldesi hariç) 

Çeliklerin Özelliklerine Etki Eden Faktörler 1

Çeliklerin Özelliklerine Etki Eden Faktörler

Bu yazımda çeliklerin mekanik özelliklerine etki eden faktörleri tek tek ele almaya çalıştım. Öncelikle sertleşmeye etki eden faktörlerden bahsedelim.

Sertleşmeye Etki Eden Faktörler

Tane Boyutu

Bilindiği üzere tane boyutunun küçük olması akma mukavemeti arttırıcı etki sağlar. Bunu Hall-Petch denklemi üzerinden okumak mümkündür.

Dönüşüm sıcaklığı tane boyutu üzerinde etkili bir başka etmendir ki bu sıcaklığın görece düşük olması tane boyutunun küçük elde edilmesi ile sonuçlanacaktır. Tabii bu sıcalığı düşürmenin belli bir sınırı vardır. Belli bir sıcaklığın altına düşmesi de yapının iğnesel beynit denilen ve tokluk özelliğini düşürücü etkisi olan, istenmeyen bir yapıya dönüşümüne neden olacaktır.

Bunun yanı sıra tanenin görece küçük eldesi mukavemet yanında tokluğu da arttırır. Öyle ki sertleşme mekanizmaları içerisinde bunu sağlayabilen tek mekanizmadır. Bunu da darbe geçiş sıcaklığını düşürmesi ile sağlar.

Ayrıca çökeltilerin de boyutunun küçük olması istenir ki mukavemet daha yüksek olsun.

Katı Ergiyik Sertleşmesi

Bu mekanizma iki türlüdür. Birincisi Yer alan ikincisi ise arayer katı ergiyik sertleşmesi şeklindedir.

Yer alan (Mn, Cr, Ni)

Demir kafesi içerisine doğrudan giriş yapan ve mukavemet artışı sağlayan mekanizmadır. Bunun için demirle aynı atom boyutunda başka bir element atomu eklenmesi gereklidir. Cr gibi…

Fakat darbe geçiş sıcaklığını yükseltirler ve tokluğa olumsuz etkileri vardır.

Arayer (C, N, B)

Bunlar da kafesin içerisine doğrudan değil de arayer denilen ve daha sonra dislokasyon-empürite etkileşimi yaratacak ve çok yüksek mukavemet artışı sağlayacak diğer yerlerde çözünürler. Yer alan atomlarına göre daha az etkide tokluğu düşürürler diyebiliriz. Fakat yine de olumsuz etkileri vardır.

Dislokasyon Sertleşmesi (Soğuk Deformasyon)

Dislokasyon hareketlerinin engellenmesi ile elde edilen sertleştirme mekanizmasıdır. Böylece mukavemet artar fakat tokluk düşer. Arayer atomlarının dislokasyonlarla olan etkileşimi de tokluğu düşürücü etkide bulunur. Etkisini kaybetmesi rekristalizasyon denilen bir ısıl işlem ile mümkündür.

Çökelme Sertleşmesi

Kafes içerisinde çözünemeyen Cr, V, W, Mo gibi elementlerin karbür olarak ikincil bir bileşen halinde yapıda çökelmesi sonucu elde edilen sertleştirme mekanizmasıdır. Özellikle takım çeliklerinde, 3 aşamalı bir proses izlenerek uygulanır ve ikincil sertlik denilen olguyu oluşturur.

Burda da oluşan çökeltilerin boyutları ince istenir. Bunun için temperleme sıcaklığına ve süresine dikkat edilmelidir.

Bunlar dışında hızlı soğutma teknikleri ile yapının ferrit yerine perlit, beynit, martenzit gibi mukavemeti daha yüksek elde edebileceğimiz yapılara dönüştürmek de mümkündür. Burada dikkat edilecek hususlar soğutma hızının ayarlanması, daha sonradan tokluğu arttırmak için yapılan ısıl işlem koşulları, artık östenitin min. eldesi gibi faktörlerdir. Bu arada şunu da belirtmeliyim ki artık östenitin %100 giderilmesi diye bir kavram söz konusu değildir. 

Entegre Demir Çelik Tesisleri ve Proses Akışları Part 6 -Son-

Haddehane

Sürekli dökümde döküm işlemi gerçekleşen çeliklerin sonraki durakları sıcak veya soğuk haddehanelerdir. İki tane döner merdanenin basma kuvvetinin etkisiyle araya giren malzemeye soğuk ya da sıcak olarak plastik şekil verme işlemine haddeleme denir.

Haddeleme işlemi sıcak olacaksa haddeleme işleminden önce fırında 1250⁰C’ye kadar ısıtılmak zorundadır. Malzemenin ısıtılmasının sebebi hadde sırasında daha az kuvvetle şekillendirme yapabilmektir. Fakat ısıtılırken çeliğin yüzeyi tufal adı verilen oksit tabaka ile kaplanır. Bunun temizlenmesi gerekmektedir. Daha sonra haddelenmek üzere hatta alınır. Öncelikle ön hadde işlemi yapılır. Burada, 225 mm olan slabın kalınlığı 35-60 mm arasına düşürülür.

Ön haddeden sonra özellikle 12 metrelik slablardan bahsediyorsak bunların rulolara dönüştürülmesi işlemi vardır. Böylelikle malzeme bobin kutusuna sarılma işlemini gerçekleştirmek üzere Coil Box (Bobin Kutusu) kısmına gönderilir. Ön haddeden gelen şerit ön malzemesinin mandrelsiz sarılması ile sıcaklığının homojenize edildiği bir ekipman olan bobin kutusu şerit ön malzemesini ucundan itibaren sarmaya başlayıp rulo haline getirdikten sonra, kuyruğundan başlamak üzere şerit hadde’ye beslenmesini yapar, böylece malzemenin kuyruk kısmının soğumasını önlemekte ve hem daha homojen bir haddeleme imkanı, hem de şerit ön malzemesinin, şerit haddede metalürjik olarak sınırlanan sıcaklık aralıklarında haddelenmesini sağlamaktadır.

Şerit haddeye gelen malzeme nihai olarak şekillendirilir. Burada malzemenin ebat, yüzey ve şekil kalitesi yapılır. Bu işlemin ardından da duşlu sistem adı verilen bölgede çeliğin su ile soğutulması sağlanır.  Tüm bu anlattıklarımı özetleyen bir video ile yazımı bitirmek istiyorum. Görsel açıdan da çok hoş bir video olmuş.

Bobin Stokları

Böylelikle entegre bir tesisin ham cevherden başlayıp rulo sarmaya kadar uzanan geniş ve ayrıntılı proses akışına değinmiş olduk. Umarım sektöre, sizlere katkısı olmuştur/olur.

Entegre Demir Çelik Tesisleri ve Proses Akışları Part 5

Sürekli Dökümler

Çelikhane’de oksidasyon sonrası birçok indirgenme reaksiyonu oluştuğundan bahsetmiştik. (C, Mn, Si, P vs.) İşte bu reaksiyonlar sonrası sıvı çeliğin bileşimi aşağıda gösterildiği gibidir.

Çelikhane’de oksijen üflenerek çeliğe dönüştürülen sıvı, sürekli döküm tesisine gönderilmeden önce çeşitli işlemlerden geçmek zorundadır. Bunlardan ilki, BOF’ten potaya alınan çeliğin oksijen miktarının fazla olmasından kaynaklı (600-850 ppm), Al külçelerin ilavesidir. Bu sayede Al ile oksijen reaksiyona girer ve oksijen yapıyı terk eder. Daha sonra ise çeliğin kalitesine ve alıcının isteğine göre farklı katkı elemanları ilave edilir. (FeMn, FeCr, Kok vs.) 

Daha sonra ise 2. metalurji tesisine gönderilir. Burada ısıtma, alaşımlama, kükürt giderme, Ca-Si beslemesi gibi işlemlere tabii tutulur. Kısacası çeliğe ince ayarın yapıldığı yerdir. 

İkincil metalurjik işlemler

Bu işlemlerin ardından çelik sürekli döküm tesisine, döküm için gönderilir. Entegre tesislerde billet, blum, slab adlarında sürekli döküm makinaları bulunur ki bunlar üretilecek olan malzeme adlarıdır. Billet, uzun mamul üretir. 160x160 mm’ye kadar kare kesit dökebilir. Blumun kesit ebatları billet ebatlarından büyüktür. 160-400 mm genişlikte ve 600 mm’ye kadar kalınlıkta uzun mamul üretirler. Slab ise büyük pota tonajları ile yüksek üretime yönelik yassı mamul üreten makinelerdir. Slab kalınlığı 130-300 mm, genişliği 750-2700 mm arasında değişmektedir. Tek yollu veya çift yollu tasarlanabilirler.

Sürekli Döküm Prosesi

Taret: Sürekliliği sağlayan ekipmanların birincisidir. İki ayaklı olup ekseni etrafında 360⁰ dönebilme kabiliyetine sahiptir. Görevi; dolu potayı döküm konumuna, boş potayı da döküm sirkülasyonuna girmesi için geri göndermek üzere pota vincine taşımaktır.

Tandiş: Sürekli döküm prosesinde sürekliliği sağlayan ikinci ekipmandır. Potadaki sıvı çelik bittiğinde taret vasıtasıyla yeni potanın döküm konumuna getirilmesine kadar geçen sürede kalıba sıvı çelik akışını devam ettirerek dökümün sürekliliğini sağlar. Döküm anında tandiş içindeki sıvı çelik belirli yükseklikte tutularak kalıba düzenli ve döküm hızı ile orantılı miktarda sıvı çelik akışı sağlanır.

Tandiş yüzeyindeki sıvı çeliğin atmosferle temasını kesmek için tandiş örtü tozları kullanılır. Tandiş örtü tozlarının görevleri şu şekilde sıralanabilir:

-Atmosferle sıvı çelik arasında izolasyon sağlayarak sıcaklık kaybını minimize eder.

-Çeliğin havadan oksijen kaparak tekrar oksitlenmesini ve kalıntı oluşumunu engeller.

-Çelik yüzeyinde sıvı bir cüruf tabakası oluşturarak tekrar oksitlenme kaynaklı kalıntıları çözer.

Kalıp: Kalıp ilk katılaşmanın sağlandığı ve sıvı çeliğin katı bir kabuk oluşturduğu yerdir. Eşit bir ısı çıkarımı sağlayarak katılaşan yüzeyin bozulma ve yırtılma olmadan ikincil soğutma bölgesine ulaşmasını sağlar. Kalıptaki ısı çıkarımı sürekli döküm prosesinin en önemli noktasıdır. Çünkü ısı çıkarımının kontrolü sayesinde slab yüzey kalitesinin bozulması ve slab yırtılma riski önlenir. Isı çıkarımı su soğutmalı bakır plakalar sayesinde olur. Ayrıca kalıbı sıvı çeliğin inklüzyonlardan kurtulma imkanının olduğu son yer olarak da tanımlayabiliriz.

Bunlar dışında önemli olan bir nokta ise osilasyon hareketidir. Sürekli döküm kalıbı döküm esnasında osilasyon adı verilen dikey salınım hareketi yapar. Bu hareketin amacı kalıp ile katı kabuk arasındaki sürtünmeyi düşürmek ve yapışmayı önlemektir.

Böylece sürekli döküm prosesi de tamamlanmış olur. Bir yazımda da slabların yüzey ve iç yapı kusurlarından bahsedeceğim fakat yazımı bitirmeden sürekli dökümle alakalı bir simülasyonu da paylaşmak istiyorum.

Entegre Demir Çelik Tesisleri ve Proses Akışları Part 4

Çelikhane

Yüksek fırının ürettiği pik demirin çelik yapıldığı tesistir. Üretilen pik demir torpidolara şarj edildikten sonra çelikhaneye getirilir. Yüksek fırında üretilen pik demirin içerdiği C miktarı %4 civarlarındadır. Çelikhanede bu C miktarının düşüşü sağlanır. Ayrıca yapının içerisine çeşitli empüriteler de katılır ki nihai yapının mekanik özellikleri artmış olsun. Tüm bunlar içinde pik demire çeşitli katkı elemanları katılır. (Oksijen, hurda vs.)

Torpido

Fakat daha önce yüksek fırından çıkan pik demirin S (kükürt) miktarına bağlı olarak S giderme tesisinde S giderme işlemi yapılmalıdır. Bildiğiniz gibi S çelikte kırılganlığa yol açmakta ve bu sebeple çok küçük yüzdelerde istenmektedir. Bunun için torpidoya, kireç, Mg gibi ilaveler azot yardımıyla enjekte edilir ve S giderme işlemi tamamlanır.

S giderilme işlemi biten pik demir torpidolardan konvertöre (BOF) şarj edilir ve üst kısımda biriken cüruftan arındırılır. Aslında hurda konvertöre ilk şarj edilen malzemedir. Ardından pik demir şarj edilir. Hurdanın pik demirle karıştırılması 2 nedenden ötürüdür:

-Maliyet

-Sıcaklık dengesini ayarlamak.

Hafif olanlar, hurda potasında öne, ağır olanlar ise arkaya koyulur ki şarj yaparken hafif hurda fırına girdiğinde fırın içindeki refraktere zarar vermesin.

Pik demir şarjından sonra oksijen üflemesi yapılır. Oksijen üflemesi ile C miktarı düşürülür ve çeşitli reaksiyonlarda meydana gelir. Bu işlem C bitene kadar devam eder ve 13 ile 25 dk. arasındadır. Üflenen oksijenin saflığı da önem arz eder. Genellikle %100’e yakın oksijen, %0.3-0.5 oranlarında Ar içeriklidir. Bu süre içerisinde meydana gelen reaksiyonlar ekzotermik yani ısı veren reaksiyonlardır. Buna sebep olan en güçlü elementler Si ve C’dur. Bu nedenle pik demirde Si oranı yüksekse konvertöre daha fazla hurda şarjı yapılmalıdır ki sıcaklık dengesi sağlansın.

BOF prosesi

Bu işlemlerden sonra konvertörden alınan çelik artık sürekli dökümlere gitmeye hazır hale gelmiştir. (C, Mn, P, S, Si miktarları ayarlanmış ve cüruf alınmıştır.) (Bir başka yazımda da bu saydığım elementler ve V, W, Co, Cr gibi çeşitli elementlerin çeliğe etkilerinden bahsedeceğim.)