çelik üretimi ve aşamaları; Çelik nasıl yapılır? Çelik, inşaat ve inşaattan çeşitli parçaların imalatına kadar her sektörde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Çelik üretimine yönelik küresel talep her yıl artmaktadır.
Çelik, güçlü, ucuz ve o kadar çok yönlüdür ki, modern dünya onsuz hayal edilemez.
Anketler, çimentodan sonra çeliğin dünyada seri üretilen ikinci mal olduğunu gösteriyor.
Çelik, çevre dostu, geri dönüştürülebilir, sürdürülebilir ve dayanıklıdır ve çeşitli şekillerde üretilir.
Bu yazıda çelik üretimi veya çelik yapımı sürecini öğreneceğiz.
Çelik üretim süreci
Çelik üretmek için farklı yöntemler vardır.
En temel yöntem açık fırın olarak adlandırılır.
Elbette bu yöntem zamanla yerini kaybetmiştir; Çünkü Bessemer çelik üretim yönteminin devreye girmesiyle, çelik üretim endüstrisinde üretim miktarı birkaç kat artacak şekilde büyük bir dönüşüm gerçekleşti.
Ancak Bessemer yönteminin icadı yolun sonu değildi ve bu yöntemin geliştirilmesiyle alkali oksijen fırınlı çelik üretimi devam etti.
Günümüzde BOF yöntemi kullanılarak çelik üretimi, mevcut tüm yöntemler arasında en büyük katkıya sahiptir.
En yeni çelik üretim yöntemine elektrik ark ocağı da denir.
Bu yöntem halen geliştirilmektedir ve bir gün BOF yönteminin yerini alabilir.
Demirin çeliğe nasıl dönüştürüleceği ile ilgili önemli soruya aşağıda cevap vereceğiz.
Açık fırın çelik üretimi
Bu yöntem, çelik üretiminin en eski yöntemidir.
Biraz sığ bir fırın ve çatı ile tasarlanan Açık Ocaklı Fırın, çelik üretim sürecinde kullanılan pik demirden yabancı maddelerin uzaklaştırılmasına yardımcı olan bir ortam yaratır.
Açık bir fırın, pik demiri, fırın içinde üretilen açık alev ve sıcak hava kombinasyonunun çelik üretmek için gerekli kimyasal aktiviteyi uyarabileceği şekilde yerleştirmeyi mümkün kılar.
Zamanla, açık fırın yerini kaybetti çünkü yeni teknolojiler safsızlıkları gidermeyi ve üretim maliyetlerini düşürürken daha yüksek kalitede çelik üretmeyi mümkün kıldı.
Üretim maliyetlerindeki düşüşün çoğu, elektrik ark fırınları veya oksijen fırınları gibi enerji açısından daha verimli alternatif yöntemlerin geliştirilmesi nedeniyle gerçekleşti.
Bu yöntem dünya çapında artık kullanılmasa da, bu yöntemle üretim genellikle birkaç on yıl öncesine göre çok daha küçük ölçekte olmasına rağmen, bazı ülkelerde açık fırın hala kullanılmaktadır.
Bessemer yöntemiyle çelik üretimi
1856'da Henry Bessemer, yeni bir çelik üretim yöntemi için patent başvurusunda bulundu.
Geleneksel fırın yerine Bessemer konvertör kullanılması, yüksek fırından elde edilen ham demire fırının altından hava üflemeyi ve demir geri kazanım işlemini gerçekleştirmeyi mümkün kılmıştır.
Bu eylem, ham çelikteki fazla karbonun yanmasına ve ayrıca safsızlıkların oksidasyonuna ve cürufa gitmesine yol açar.
Oksidasyon ayrıca çelik üretimi için gereken yüksek ısının üretilmesine ve korunmasına da yardımcı olur.
Şimdiye kadar açık fırınların günde bir kez yükleme imkanı vardı; Ancak 5 ton çelik üretmek için sadece 12 dakika süren Bessemer yönteminin icadı çok hızlı oldu ve bu yeniliğin sonucunda sanayi devrimi geldi.
Bessemer yöntemiyle üretilen çelik, çoğu çelik üreticisinin umduğundan çok daha güçlü ve daha kaliteliydi.
Alkali oksijen fırını yöntemiyle çelik üretimi
Kısaca BOF olarak adlandırılan Alkali Oksijen Fırını (Basic Oksijen Ocağı), günümüzde en önemli çelik üretim yöntemidir.
Dünya çeliğinin yaklaşık %70'i bu şekilde üretilmektedir.
Alkali oksijen fırın yöntemi aslında optimize edilmiş Bessemer yöntemidir.
Bu işlem, ergitme başına 150 ila 200 ton çelik üretimine izin verir.
Bu yöntemde iki yükleme arasındaki süre de 45 dakikadır.
Bessemer yöntemi ile bu yöntem arasındaki fark, Bessemer yönteminde basınçlı havanın fırına alttan girerek demiri yeniden oluşturması, ancak bu yöntemde demiri yeniden oluşturmak için saf oksijen kullanılmasıdır.
Ayrıca alkali oksijen yöntemi çok daha yüksek tonajlarda çelik üretmeyi mümkün kılmaktadır.
Bu yöntemin BOF-LD veya LD olarak da bilindiğine dikkat edilmelidir.
Adı, mühendisleri süreci geliştiren Linz ve Donawitz'deki iki Avusturya çelik fabrikasından türetilmiştir.
Elektrikli fırın yöntemiyle çelik üretimi
BOF yönteminden sonra Elektrik Ark Ocağı (EAF) yöntemi dünya çelik üretiminde en büyük paya sahiptir.
Dünya çeliğinin yaklaşık %30'u bu şekilde üretilmektedir.
Elektrikli fırın, ergitme süresi başına yaklaşık 25 ila 200 ton çelik üretim kapasitesine sahiptir.
Eritme işlemi 2 saat sürer.
Ayrıca bu fırında iki deşarj arasındaki süre yaklaşık 4 saattir.
Elektrikli fırın yöntemiyle çelik üretiminin avantajları arasında alaşımlama imkanı, takım çeliği ve paslanmaz çelik üretimi sayılabilir.
Ayrıca bu yöntemle üretilen çelikler BOF yöntemiyle üretilen çeliklere göre daha kaliteli olmakla birlikte üretim maliyetleri de daha yüksektir.
Çelik neyden yapılmıştır?
Çelik öncelikle bir demir ve karbon alaşımıdır.
Bu nedenle, tüm çeliklerde ana element ve arka plan olarak demir bulunur ve karbon da en önemli alaşım elementidir.
Diğer alaşım elementleri, çeliklerin kimyasal bileşiminde bulunmayabilir, ancak karbonun yokluğu, malzemenin artık çelik olmadığı anlamına gelir.
Elbette önemli olan, tüm çeliğin sınıflandırıldığı çeliğin kimyasal bileşimindeki karbon miktarıdır.
Her tür çeliğin kimyasal bileşimindeki en önemli unsurlar şunlardır:
Karbon
Manganez
Krom
nikel
molibden
vanadyum
Bor
Titanyum
silizm
kükürt
fosfor
alüminyum
Alaşım elementlerinin çelik üzerindeki etkisi ile ilgili makalede, bu alaşım elementlerinin her birinin çelik üretimindeki rolü hakkında bilgi edinin.
Çelik üretim aşamaları ve çelik profiller
- yüzyılın sonlarında endüstriyel üretim başladığından beri çelik üretim yöntemleri önemli ölçüde gelişmiştir: Bununla birlikte, modern yöntemler hala, demirin karbon içeriğini azaltmak için oksijen kullanan Bessemer işlemine dayanmaktadır: Günümüzde çelik üretiminde demir cevheri, kömür ve kireçtaşı gibi geleneksel hammaddelerin yanı sıra geri dönüştürülmüş malzemeler de kullanılmaktadır: Hemen hemen tüm çelik üretimi BOF ve EAF yöntemleri ile yapılmaktadır.
Demir üretimi, demir cevheri, kok ve kirecin ham girdilerinin bir yüksek fırında eritilmesini içeren çelik üretimindeki ilk adımdır.
Elde edilen erimiş demir hala yüzde 4 ila 4,5 karbon ve onu kırılgan yapan diğer safsızlıkları içerir.
Çelik üretiminin birincil metalurji adı verilen ilk aşamasında, BOF ve EAF fırınlarında çelik üretilir.
İkincil metalurji, çelik bileşimini ayarlamak için hem BOS hem de EAF yollarından üretilen erimiş çeliğin rafine edilmesini içerir.
Bu iş, bazı özel elementler eklenerek veya çıkarılarak veya üretim ortamının sıcaklığı ve atmosferi manipüle edilerek yapılır.
İhtiyaç duyulan çelik türlerine bağlı olarak aşağıdaki ikincil çelik üretim süreçleri kullanılabilir:
karıştırma
pota fırını
Pota enjeksiyonu
gaz giderme
CAS-OB (argon veya oksijen gazı ile kimyasal bileşimin ayarlanması)
Döküm devam ederken, kalıptaki erimiş çelik soğur ve ince bir çelik kabuk halinde katılaşır.
Daha sonra, uygulamaya bağlı olarak, yassı ürünler için plakalar (levhalar ve şeritler), profiller için blumlar (kirişler) ve uzun ürünler için kütükler (teller veya ince şeritler) dahil olmak üzere çeşitli şekillerde kesilir.
Birincil şekillendirmede, dökülen çelik genellikle sıcak haddeleme ile farklı şekillerde şekillendirilir.
Sıcak haddeleme, kusurları ortadan kaldıran ve parçayı istenilen şekil ve yüzey kalitesine getiren bir işlemdir.
Sıcak haddelenmiş ürünler yassı ürünler, uzun ürünler, dikişsiz borular ve özel ürünler olarak ayrılmaktadır.
Son olarak, nihai şeklini ve özelliklerini oluşturmak için ikincil çelik şekillendirme tekniklerinin sırasıdır. Bu teknikler şunları içerir:
soğuk şekillendirme (soğuk haddeleme)
işleme (delme)
bağlantı (kaynak)
kaplama (galvanizli)
ısıl işlem (tavlama)
yüzey işleme (sementasyon)
1- Demir çeliğe nasıl dönüştürülür?
Demirden çelik üretmek için yüksek fırından çıkan erimiş demiri BOF veya EAF fırınlarında çeliğe dönüştürmemiz gerekir.
2- Çelik neyden yapılmıştır?
Çelik türlerinin kimyasal bileşimindeki ana elementler arasında karbon, manganez, krom, nikel, molibden, titanyum, vanadyum, bor, silikon, fosfor ve kükürt bulunur.
3- Çelik üretiminin aşamaları nelerdir?
Çelik yapım aşamaları, ham demir veya dökme demirin çeliğe dönüştürülmesi, istenmeyen alaşım elementlerinin çıkarılması, her türlü çeliği yapmak için alaşım elementlerinin eklenmesi, sıcak haddeleme ve soğuk haddeleme, ısıl işlem, yüzey işleme ve talaşlı imalattır.
