Demir Cel i Kurt

8/18/2019 Demir Cel i Kurt

1/190


2/190

Demir çelik üretim teknolojisihammaddeden yarı mamul çelik üretimine

kadar uzanan kademeleri içerir. Çeliğin işlenip mamul olarak tüketime

sunulması ile ise imalat teknolojisi ilgilenir.


3/190

Demir çelik üretim metalürjisi, bir bilim dalıolarak bir yandan kullanılan yöntemlerin,

diğer taraftan da yeni teknolojileringeliştirilmesine hizmet eder.


4/190

Temel olarak çelik üretimi için iki anaüretim tekniği bulunmakta ve yoğun

olarak yurdumuzda ve dünyadakullanılmaktadır.


5/190

Bunlardan biri konvansiyonel yöntemolarak da adlandırılan yüksek fırında demir

cevheri ve kok kömürü ile üretilen hamdemir


6/190

diğeri de yüksek fırın dışında redüksiyon(tam olarak direkt redüksiyon) yöntemi ile

sünger demir adı verilen yarı mamul ileçelik üretimidir.

Ham demir, sünger demir ve hurda, çelik

üretiminin önemli hammaddeleridir.


7/190


8/190

Türkiye Demir Çelik Tesisleri ve Kapasiteleri

(1994)

Demir cevheri

Taş kömürü


9/190

Türkiye Demir Çelik Tesisleri ve Kapasiteleri

(2002)


10/190


11/190


12/190


13/190


14/190


15/190


16/190


17/190


18/190


19/190


20/190


21/190

Ü


22/190

Yassı Ürünler


23/190

Yassı Ürünler: Borular


24/190

Uzun Ürünler: Ağır profiller ve raylar


25/190

Uzun Ürünler: inşaat demirleri,çubuklar

Ü l l f l l


26/190

Uzun Ürünler: Tel, yay ve filmaşinler

D i C h i d Ç liğ Ü ti


27/190

Demir Cevherinden Çeliğe Üretim Alternatifleri

F kl d i h l i ki l


28/190

Farklı demir cevherleri, kimyasalformülleri ve gruplandırma


29/190


30/190


31/190


32/190


33/190

Bu reaksiyon kademeleri üç farklıkömürleşme durumuna göre irdelenebilir:

Turba Kömürünün Oluşması(Vertorfung):Kurumuş bitkilerin su veyaçamur ile kaplanması ve böylece Hava ile

temasın kesilmesiyle ayrışma reaksiyonlarıdevreye girer ve kimyasal yapı değişerekbazı elementlerin gruplaşması meydana

gelir.


34/190

2. Linyit Oluşumu: Turbanın linyite dönüşümü. Bu dönüşüm

normal basınç ve sıcaklık koşullarındameydana gelir.

3. Taşkömürü Oluşumu:

yüksek sıcaklık, basınç ve uzun reaksiyonsürelerinde linyit, taşkömürüne dönüşür.


35/190

Sayılan bu dönüşüm süreçleri, uygulananelement analizleri ile ortaya çıkarılabilir.

Kömürün içindeki karbon oranının artmasıile hidrojen, azot ve oksijen gibi uçucuelement ve bileşikler azaldığı gözlenir.


36/190

Kok kömürleri uçucu elementlerin oranı,kok oluşumu ve koklaşma özellikleri

açısından sınıflandırılabilir. Özellikle uçucu elementler açısından bir

sınıflanma vardır

Tam anlamıyla kömür sınıflandırması içintaşkömürlerinde uluslararası sınıflandırmakullanılır.


37/190

Bu sınıflandırmada her taşkömürü cinsi 3haneli bir kod ile tanımlanmıştır.

Bunlardan ilki taşkömürü sınıfını verir. 1-5 arası sınıflandırma ile uçucu element

yüzdesi

6-9 arası ile kuru ve külsüz bileşim yüzdesitanımlanır.


38/190

Bu sınıflar ayrıca kömürün pişirilmedurumuna göre dört alt guruba ayrılmıştır.

Bu, kömür kodunun ikinci hanesindegösterilir.

Üçüncü kod ile de bu gurupların alt

guruplarının kaliteleri belirtilir.


39/190

Kömürlerin sınıflandırılmasında elementveya kısa analiz yanında kalori değeri de

verilmiştir. Isıl değer olarak da adlandırılan kalori

değeri DIN 51900’e göre yanan belli

miktarda kömürden elde edilen ısının,toplam kömür ağırlığına oranı olaraktanımlanmıştır.


40/190

Islak olmayan bir kömür için ısıl değer

30.150 KJ/kg (Flammkohle)

33.900 KJ/kg (Antrasit) arasındadeğişmektedir (nem %1-10 arası).


41/190

Basit bir metot ile hızla uygulanan kısaanalizde

% olarak nem (H2O) Kül

uçucu elementler belirlenir.


42/190

Satılabilir bir kömür türünde kömürün tipine, hazırlanmasına ve

kazanılmasına göre kül oranı % 4-12 arasındadır

Kül bileşiminde SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO,Na2O, K 2O ve TiO2 bulunmaktadır.


43/190

Kömürlerin element analizinde karbon, hidrojen, kükürt ve azot oranları

ölçülür. Bu arada dikkat edilmesi gereken nokta

sayılan ilk dört element ayrıca kömürdekimineral bileşimlerinde de bulunmaktadır.


44/190

Kömürlerde kükürt oranı yaklaşık %1’dirve organik olarak veya sülfat şeklinde

bağlı durumdadır bazı halde ise anorganik (pirit) olarak

bağlıdır.


45/190

Taşkömürünün işlenmesinden sonrakoklaşma prosesi için

Karıştırma ve öğütme işlemlerine tabitutulur.

Buradan kömür toplayıcı verilir.

Hazırlanan karışım, kömür arabaları iletaşınarak sıcak kömür kamaralarına şarjedilir.


46/190

Günümüzde koklaşma proseslerinde çokyaygın olarak yatay kamaralı ve endirekt

ısıtma yapan fırınlar kullanılmaktadır. Fırın kamaraları ortalama olarak 400-500

mm eninde, 4-7.6 m yüksekliğinde ve

efektif kullanım kamara uzunluğu 12-17m’dir.

Bu boyutlardaki 50-60 kömür kamarası bir

kömür bataryasını oluşturur.


47/190

Kok fırınlarının doldurulması çoğunluklaüst taraftan serbest düşme ile

yapılmaktadır Doldurulduktan sonra sarsıntı ile şarj

yüzeyi düzeltilir.


48/190

Fırında koklaşma prosesi yaklaşık 20 saatsürmektedir.

Pişirme sonrası kok, kamaradan alınır vesoğutma vagonuna yüklenerek soğutmakulesine getirilir.


49/190

Su ile soğutmanın önemli avantajı kömüreistenilen nem oranının ayarlanarak

verilebilmesidir. Soğutulan kok, uzun süre soğumaya

bırakılmak üzere kok yükleme silosuna

taşınır Elendikten sonra kullanılır.

Kok üretim süreci


50/190


51/190


52/190


53/190

Kok oluşum aşamaları

a) 600-1100°C kok

b) 480-600°C yarıkoklaşma

c) 450-480°C plastikyumuşama

d) 100-350°C yarıgazlaşma

e) -100 nemli kok

f) Gaz toplanmabölgeleri


54/190

1050-1140 °C sıcaklığındaki kamaraduvarlarından ısının yayınması ile nemli

kömürde buharlaşma gözlenir. Koklaşma, böylece kamara duvarlarından

başlar ve fırının merkezine doğru ilerler

Fırın duvarlarından merkeze doğru farklısıcaklık bölgeleri ile farklı yapısal bölgelermeydana gelir.

Oluşan bu bölgeleri belli başlı sıcaklıklaragöre sıralamak mümkündür:


55/190

20-100 ºC: Nemli kömür bölgesi, bubölgenin sıcaklığı suyun buharlaşma

sıcaklığı olan 100 °C’e kadar uzanır (e). 100-350 ºC: Kuru ancak değişime

uğramamış kömür tabakası (d).

Bu bölgede kömürleşme süresince yapıdabulunan CO2, CH4 ve N2 gibi gazlar ilekimyasal olarak yapıda bulunan kristal suyu,kömürden uzaklaşır.


56/190

350-480 °C: Kömürün yumuşaması veergimesi (sadece bir kaç mm

kalınlığındaki, plastik bölge). Kömür türüne göre bu sıcaklık bölgesinde

farklı hızlarda termik ayrışma reaksiyonlarıoluşur

Kömürde istenilen porozite oranı elde edilir.

Yumuşamanın hemen sonrasında, sertleşmereaksiyonları ortaya çıkar.


57/190

480-600 °C: Yarı koklaşma oluşmuştur. Sertleşme ile büzülme de gözlendiğinden kok

yapısında çatlaklar oluşur Çatlaklar ile yüksek fırında kullanılan nihai kok

tane boyutu belirlenir.

Yarı kok yapısında bazı dönüşümlerindegerçekleştiği bu sıcaklık bölgesinde kokkömürü oluşumu başlar.


58/190

600-1100 °C: Grafit kristal yapısına doğrudönüşüm gerçekleşir Koklaşma prosesi sona erer.


59/190

Kok bataryası çıkan gaz bileşenleri ve buna göre koklaşma süresi


60/190

Kok gazının bileşiminde zift, amonyak,benzol, H2S ve başka değişik gaz bileşikleri

bulunur. Kok gazının işlenmesi ile farklı proseslerde

gazdan zift, amonyak ve benzol arıtılır

Genel bileşim CO2, CmHn, O2, H2, CH4, N2 veH2S bileşiklerine dönüştürülür.

Kok gazı, kısmen kok kamaralarının ısıtılmasıiçin kullanılır

Diğeri H2S’in uzaklaştırılmasından sonra yakacak gazı olarak (bir tür doğal gaz)

kullanılır.


61/190

Kok gazının yaklaşık bileşimi (%)

CO2 CmHn O2 CO H2 CH4 N2 Isıl Değer kJ/kg

2 3 0.5 6 58 25 rest 4500


62/190

k k l d b kl ll kl


63/190

Kok kömürlerinden beklenen özellikler Fiziksel

Kimyasal

k l ll kl


64/190

Fiziksel özellikleri Porozite

Porozite dağılımı ve boyutları Aşınma ve mikro mukavemet

Tane boyutu

Reaksiyon yüzey alanı

Ki l ö llikl


65/190

Kimyasal özellikler Karbon, hidrojen, azot, oksijen,

kül, alkali elementler, kükürt, fosfor, su ve uçucu elementlerin miktarları

K kl K kt i tik Ö llikl i


66/190

Kokların Karakteristik Özellikleri Çarpma, basma, aşınma, parçalanma

dayanımı Tane boyutu

Isıl ve sıcaklık iletkenlikleri.

Por hacmi, boyutları ve dağılımları. Çatlak boyut ve dağılımları.

K kl K kt i tik Ö llikl i


67/190

Kokların Karakteristik Özellikleri(devam)

Farklı optik özelliklerin dağılım ve miktarları. Nem oranı.

Uçucu elementlerin oranları.

Kül miktarı ve bileşimi. Alkali, çinko ve kurşun miktarları.

Element analizleri (C, H, O, N, S).

Isıl değeri. Reaksiyon kabiliyeti.


68/190

Kok ve yüksek fırında davranışları


69/190

K k Gö l i


70/190

Kok Görevleri Destek ve taşıma

Redüksiyon gazının oluşturulması Enerji taşıyıcı

Karbürizasyon

Toz filtresi

T l k k iki ö i


71/190

Taşıma amaçlı kokun iki görevibulunmaktadır.

Bunlardan biri homojen gaz sirkülasyonunuyüksek fırının üfleme (tüyere) bölgesindesağlamak

Diğeri de ergiyen demir cevherinin, hazneyedüzenli olarak akmasını sağlamaktır.

Bu görevler, yüksek fırının verimliliğiaçısından büyük önem taşımaktadır

Kok kömürü bu nedenle alternatifsiz birhammaddeyi oluşturmaktadır.

R dük i l t l l


72/190

Redüksiyon gazının oluşturulması amacıylakok, kısmen başka yanıcı maddeler ile

(örneğin petrol yada kömür tozu ile) yerdeğiştirilerek denenmiştir

Buna rağmen kok, redüksiyon gazının ana

üreticisidir. Kok, ısıl taşıyıcı olarak önemini

kaybetmiştir, buna alternatif olarak

tüyerelerden yanıcı gaz üflenmesi veüflenen hava sıcaklığını arttırmak gibiönlemler alınmış ve uygulanmıştır.

Kok kalitesi ve yüksek fırın verimliliğine etkisi


73/190

Yüksek fırınların verimlerindeki artışa


74/190

Yüksek fırınların verimlerindeki artışaparalel olarak fırına şarj edilen demir

cevherlerinden beklentiler de artmıştır. Bu nedenle II. Dünya savaşından sonra

İki aglomerasyon yöntemi

peletleme ve sinterleme.

P l tl


75/190

Peletleme

Tambur peletlemenin temeli üzerine ilk


76/190

Tambur peletlemenin temeli üzerine ilkpatent,

1912 yılında İsveç’te von Anderson tarafından 1913 yılında Almanya’da Brakelsberg

tarafından yazılmıştır.

Peletleme anlam olarak


77/190

Peletleme anlam olarak,

çok ince taneli demir cevherinin veya benzeri

malzemenin tambur veya platform gibi eğimli bir yüzeyde

ve sulu bir ortamda yuvarlanarak

küre şeklinde topaklanması ve bunu izleyen pişirme işlemiyle yeterli dayanıma

kadar sertleştirilmesidir.

Pelet malzemesi olarak


78/190

Pelet malzemesi olarak

manyetit, hematit,

hematit-manyetit karışımları veya doğal hematit- ve limonit

ince cevherler ve cevher-konsantre karışımları

kullanılmaktadır.

Üretilen peletlerde aranan özellikler


79/190

Üretilen peletlerde aranan özellikler Ezme dayanımı

Aşınma dayanımı Porozite

Redüklenebilirlik

Redüklenme sırasında şişme durumu Redüksiyon sonrası basma dayanımı

Yüksek fırının kohezif bölgesindekidavranışları.

Yeşil Pelet Üretimi


80/190

Yeşil Pelet Üretimi

Endüstriyel uygulama bulmuş üç peletleme


81/190

Endüstriyel uygulama bulmuş üç peletlememakinası var:

Tambur (en fazla üretim) Konik. (artık çok kullanılmıyor)

Tepsi (en düşük üretim)

Tambur: Pelet tane boyutu çok geniş


82/190

Tambur: Pelet tane boyutu çok genişaralıkta

Bu nedenle, pelet pişirme sonrası tamburpeletlerinde eleme yapmak gerekmektedir.

Tepsi: Peletleme ve tane boyutuna göre

peletlerin sınıflandırılması aynı anda peletleme sonrası eleme işlemine gerek yok


83/190

Peletleme


84/190

Peletleme

Tepsinin pelet boyutunu sınıflandırması:


85/190

Tepsinin pelet boyutunu sınıflandırması: Tepsi yüzeyinin yaklaşık % 90’ı peletlenecek

malzeme ile kaplıdır. Tepsi cevherin yuvarlanması ve tepsiye

yapışmaması için yeterli bir eğime sahip

Pelet tepsinin dönmesi ile en aşağıdan en üstpozisyona taşınıyor Sonra tekrar aşağıya yuvarlanır ve çapı da artar

Sınıflama etkisi ise tepsi üzerinde bulunanengellerin peletleri boyutlarına ve dolayısı ileağırlıklarına göre farklı şekilde yönlendirilmesisayesindedir.


86/190


87/190

Yeşil peletlerde parçalanmadan


88/190

Yeşil peletlerde parçalanmadantaşınabilme, depolanma ve işlenebilme için

20-50 N/pelet bir basma dayanımı aranır.

Yeşil pelet özelliklerini etkileyen faktörler:


89/190

Yeşil pelet özelliklerini etkileyen faktörler: Cevher taneciklerinin yüzeylerinin bağlanması

Kullanılan sıvının tanecik üzerindeki yüzeygerilimi

Kohezyon ve adhezyon kuvvetleri

Mekanik kuvvetler, sıkıştırılabilirlik Kimyasal kuvvetler, jel oluşumu (bağlayıcı)

Peletlenecek cevher tipi ve tane boyutu

Peletleme taneciklerin bir su filmi ile


90/190

Peletleme, taneciklerin bir su filmi ilekaplanması ile başlar.

Taneciklerin hızlı hareketleri ile diğertanecikler birbirlerine yaklaşır ve yapışır.

Yüzey gerilimine göre tanecikler arasında

su köprücükleri oluşur. Peletleme makinasında tanecikler diğer

taneler ile sürekli temas halinde

olduklarından ilk aglomerasyonlar(topaklanmalar) meydana gelir.


91/190

Pelet küreleri içerisinde diğer su köprüleri


92/190

Pelet küreleri içerisinde diğer su köprülerioluşur ve bunlar tanecikleri bir ağ gibi bir

arada tutar. Daha fazla su köprüsü oluşması ile

aglomerat, daha da yoğun bir hale gelir.

Bu kademeden sonra tek tek su köprüleribirleşerek aralarında kapilar kuvvetoluştururlar ve bu kuvvet de peletin

gerçek yeşil mukavemetini oluşturur.

Optimal durum suyun, topak yüzeyini


93/190

Optimal durum suyun, topak yüzeyinitamamen sarması ile kaybolur.

Bu durumda yeşil dayanımdaki düşme, sufilmi tarafından oluşturulan kapilarkuvvetlerin yerini, su damlalarının alması

ile açıklanır.


94/190

Kapilar kuvvet:


95/190

Kapilar kuvvet:

tanecikler arasında oluşan

bağlantı kuvveti (kohezyon) yapışma kuvvetinin (adhezyon)

oluşturdukları toplam kuvvettir.

Topaklanma için su-tanecik arası adhezyon kuvveti > kohezyon kuvveti


96/190

Pişirme


97/190

Pişirme

Yeşil pelet dayanımı, redüksiyon prosesi

için yetersiz Bu amaçla, aglomerasyondan sonra

sertleştirme uygulanır.

Bu sertleştirme işlemi, demir cevherlerindeçoğunlukla yumuşama sıcaklığının altındakiyüksek sıcaklıklarda pişirme ile

gerçekleştirilir.


98/190

Şaft fırını:

ters akım prensibine göre çalışır düşük yakıt sarfiyatı var

Manyetit için 500.000 kJ/ton pelet

Fırında dikey ve yatay kesitte düzgün bir ısıldağılımı yok (özellikle büyük fırınlardaproblem)

Normal bir şaft fırınının yıllık üretim kapasitesi

500.000 ton pelet/yıl civarındadır.


99/190

Konveyör bant-döner fırın kombinasyonu


100/190

y y

Yakıt sarfiyatı manyetit cevherler için 250.000-300.000

kJ/ton pelet

hematit cevherler için ise 850.000-1.000.000kJ/ton pelet

Şaft fırınına göre daha uygun ve esneküretim mümkün

Lurgi-Dravo’ya göre avantajları sınırlı

Döner fırın prosesinin kontrolü, diğer


101/190

p , ğfırınlara göre daha kompleks

cevherin fırın duvarlarına yapışarakçember şeklinde tortu oluşturma tehlikesivar

400 m2

’lik bant yüzeyinde ve 2200 m3

’lükdöner fırın hacmindeki bir sisteminkapasitesi 5.000.000 ton pelet/yıl’dır.


102/190

Lurgi-Dravo Fırını


103/190

g

rekuperasyon prensibi ile oldukça düşük yakıt

sarfiyatı var Rahatlıkla kontrol edilebilen palet hızları ve

ayarlanabilen üfleme debileri nedeniyle bu tipfırınlarda çok farklı özelliklerde peletlerin

pişirilmesi mümkündür. 5 m eninde ve 1000 m2’lik toplam yüzey

alanına sahip bir fırınının yıllık kapasitesi9.000.000 ton pelet/yıl civarındadır


104/190

Peletleme için manyetit cevher seçilir


105/190

ç y ç

Zira pişirme sırasında Fe3O4 (manyetit) Fe2O3 (hematit) şekline

oksitlenir.

Bu oksitlenme sırasında 55 kcal/mol ısı açığaçıkar

Açığa çıkan bu fazla ısı nedeniyle, peletüretiminde % 55’i manyetit cevher kullanılır

Manyetit cevherler için pişirme sırasında 4 ana


106/190

bağlantı mekanizması vardır


107/190


108/190

2 l h tit b ğ


109/190

2 numaralı hematit bağı

1100-1200 °C arasında

Ortamda yeterli oksijen olması halinde Fe3O4 Fe2O3’e tamamen okside olur

Kristaller arasında rekristalizasyon

Hematit taneleri büyür

Çok güçlü bağlar oluşur


110/190

3 l tit b ğ


111/190

3 numaralı manyetit bağı

900 °C’den sonra

Ortamda yetersiz hava varsa (yada redükte edici katkılar ile)

doğrudan manyetit rekristalizasyonu olur

cevher taneleri birleşir


112/190

4 l f b ğ


113/190

4 numaralı curuf bağı

1000 °C’dan sonra

Ortamda SiO2 ve FeO varsa

curuf bağları ortaya çıkar. Ancak curuf bağları, cevher kristalizasyonu

ile sağlanan bağ kuvvetlerine göre daha

zayıf ve kırılgandır.


114/190

Pelet redüksiyonunun büyük bir kısmı


115/190

yüksek fırında yada direkt redüksiyon

prosesinde gerçekleşir. Hematit peletlerde şişme iki kademede

oluşur.

Birincisi hematitin manyetite redüksiyonusırasında meydana gelen hacimseldeğişimden kaynaklanır.

Burada hegzagonal olan hematit kristalkafesi, kübik manyetit kristal kafesinedönüşür.

Buradaki hacimsel değişim % 15


116/190

civarındadır.

Redüksiyon hızı hegzagonal kafesin c-eksenine dik yönde diğer yönlere göredaha hızlı olduğundan hacim değişimi de

anizotrop olur. Anizotropik redüksiyon, belli kristal

yönlerinde çatlamaları da beraberindegetirir

Böylece peletlerde redüksiyon sırasındadayanç kaybı oluşur


117/190


118/190

Sinterleme

Sinterleme aglomerasyon yöntemidir.


119/190

Bu yöntem

19. yy’nın son yarısında peletleme yönteminden 20 yıl önce

geliştirilmiş.

Günümüzde sinterleme, demircevherlerinin aglomerasyonunda en çokkullanılan yöntemdir.

Dünya ortalaması


120/190

demir cevherlerinin % 50’si sinterleme ile

hazırlanmaktadır. Avrupa’da yüksek fırınlarda kullanılabilen

türdeki cevherin % 70’i sinterleme

% 16’sı peletleme

% 14’ü ise parça cevher türündedir.

Sinterleme karışımı


121/190

Fe taşıyıcılar (cevher, baca tozu, tufal vb.)

katı yanıcı maddeler (kok tozu) Su (nem)

katkı maddeleri (curuf, kireçtaşı)

geri dönen sinter (tane boyutu küçük).

sinter karışımı


122/190

Sinter Ham Karışımının Bileşenleri (%) Cevher DolaşımMaddeleri

KatkıMaddeleri

Artıklar Toplam

55.5 4.8 12.7 27.0 100

Sinter Karışımı (%) Sinter Ham

Karışımı Kok

Tanecikleri

Nem

92.1 2.3 5.6

Cevher


123/190

Cevher

Ham Karışımın yaklaşık % 50-60’ınıoluşturur

Tane boyutu 0-10 mm gibi geniş bir

aralıktadır Sinter karışımlarında hematit veya

manyetit demir cevherlerinin her ikisi de

kullanılır. Manyetit kullanımında oksidasyon ısısı var

yakıt miktarı (kok tozu) azalır.

Dolaşım Maddeleri


124/190

Dolaşım Maddeleri demir çelik tesisinde üretim sırasında açığaçıkan yan maddeler % 4.5-5.0 oranındadır

yüksek fırın ve çelikhane tozları çelikhane tozları Zn ve Pb içerir

Döngü elementleri

hadde tufalı yağ içerir.

elektro filtreleri kirletir

Sinter baca tozları

Avantajları


125/190

yüksek fırın baca tozu C içerir

Yakıt azalır Hadde tufalı da yüksek oranda Fe++ içerir

oksidasyon ısısı verir.

İlaveler


126/190

İlaveler

Sinterin % 10-15’ini oluşturur kalk, dolamit ve olivin.

Yüksek fırın curufunun bileşimini ayarlar

Sinter sıcaklığını düşürür (CaO ile)

Sinter verimini arttırır

Sinter artığı


127/190

Sinter artığı

6.3 mm boyutunun altındaki sinter

yüksek fırında kullanılamaz (çok küçük)

Geri döner, sinter karışımına katılır

ham sinter karışımının % 25-30’unu

oluşturur.

Sinter artığı


128/190

Pişirme

yüksek fırına taşıma Tamamlanmamış sinter işlemi ile oluşur

Sinterlenmiş ve sinterlenmemiş sinter

artığını birbirinden ayırmak gerekir. sinterlenmemiş sinter artığı

gaz geçirgenliği düşük

yetersiz yanıcı madde yetersiz hava olduğu durumlarda oluşur.

Bu tip artık sinterin ham karışıma katılmasınınetkisi yoktur.

Sinterlenmiş sinter artığı etkileri i li i i ki d k ö i ö ü


129/190

Kristalizasyon için çekirdek görevi görür veergime sıcaklığını düşürür

Yakıt miktarını azaltır

Sinter karışımının gaz geçirgenliğini arttırır

Redüklenebilirliği, por oluşumunu veoksidasyon derecesini arttırır.


130/190

İyi bir sinter yakıtının özellikleri şunlarolmalıdır:


131/190

olmalıdır:

Düşük miktarda uçucu maddeler Düşük kül ve kükürt oranı

Yüksek yanma ısısı (yani baca gazındakiCO/CO2 oranı düşük –yüksek CO2 – olmalıdır)

Yeterli reaksiyon kabiliyeti

0.5 mm’nin altındaki tane boyutu mümkünolduğu kadar az olmalıdır

yanıcı ilaveler optimum olmalı

B ik k d f l l


132/190

Bu miktarın gerekenden fazla olması

halinde sinter karışımında ergimeler olur gaz geçişini engeller

sinter verimi

oksidasyon derecesi sinter dayanımı düşer.

Yetersiz yakıt kullanılması halinde de

istenilen sinter sıcaklıklarınaulaşılamayacaktır.

Nem

Si t k kl k % 5 10’


133/190

Sinter karışımının yaklaşık % 5-10’u

nemdir cevherin bağlanma (topaklanma) özellikleri

arttırılır

sinter karışımının gaz geçirgenliği artar sinterlenme hızı

Fazla miktarda kullanılan nem ise çamur

oluşumuna ve sinter karışımının özelliklealt tarafında gaz geçişini engeller.

Sinter bandı Si t k b d il d ö


134/190

Sinter karışımı banda verilmeden önce

bant üzerine yaklaşık 3 cm kalınlığında ve15-25 mm tane boyutunda sinterlenmiş birtabaka şarj edilir.

Bu tabakanın görevleri şunlardır: Sinter bant malzemesinin oksitlenmesini

önlemek

Baca gazlarındaki toz oranını azaltmak

Sinterin banda yapışmasını önlemek

Sinter tabakasında homojen gaz dağılımınısağlamak

Sinter makinasının teknik özellikleri


135/190

BandGenişliği (m)

BandUzunluğu (m)

Emme Alanı(m

2)

Sinter Verimi(ton/m

2 · gün)

Üretim Miktarı (tonSinter/gün)

Band Hızı(m/dak)

4 100 400 40 16.000 5-9

katı yakıt,t t t m f n ile nm b l


136/190

tutuşturma fırını ile yanmaya başlar

Sinterleme boyunca ayrıca karışımıniçinden geçen hava emilir.

Bu hava ve oluşan gazlar elektro filtrelerde

temizlendikten sonra bacaya verilerekatılır.

Sinter bandının sonunda banttan boşaltılırve 250 mm tane boyutuna kaba olarak


137/190

ve 250 mm tane boyutuna kaba olarak

kırılır sıcak halde iken elenir ve soğumaya

bırakılır.

Soğumuş sinter, 50 mm tane boyutunaelenir,

elek üstü kalibre kırıcılarda 50 mm tane

boyutuna kırılır.

Üretilen tüm sinter 6.3 mm’e elenir.

A d 15 25 ’lik h i t


138/190

Aynı zamanda 15-25 mm’lik ham sinter

altına yerleştirilecek sinter ayrılır. Eleme işlemi bittiğinde sinter için aşağıdaki

tablodaki tane boyutları ve kullanım yerleri

ortaya çıkar: Geri Dönen Sinter

(mm)

Sinter Altı(mm)

Yüksek Fırın Sinteri(mm)

0-6.3 15-25 6.3-50


139/190


140/190

Sinter sonu ayrıca gaz bileşimine göre debelirlenebilir


141/190

belirlenebilir.

Proses sonunda O2 oranı artarken CO2 veCO oranları sıfır’a doğru düşüş gösterir.


142/190

Sinter karışımı yüzeyden yakıldıktan sonraoluşan alev bölgesi havanın akış yönüne


143/190

oluşan alev bölgesi havanın akış yönüneparalel olarak ilerler.

Yaklaşık 5-6 dakika sonra karakteristik birsıcaklık dağılımı ortaya çıkar.

Sinterleme bölgesinin üzerinde bulunansıcak sinter emilen hava ile soğur


144/190

sıcak sinter emilen hava ile soğur

bu hava da aynı zamanda ısınır. böylece alt taraf ısınır


145/190


146/190


147/190

Yüksek Fırın

Teknolojisi

Sinter, pelet veya parça demir cevherleriyüksek fırınlarda redüklenir ve ham demir


148/190

yüksek fırınlarda redüklenir ve ham demirhaline getirilmektedir.


149/190

Şarj edilen ve cevher, kok ve katkımaddelerinden oluşan hammaddeler


150/190

maddelerinden oluşan hammaddeleryukarıdan aşağıya doğru inerken, aşağıdanüflenen hava ile yanan kok ile oluşanredükleyici gaz aşağıdan yukarı doğruçıkar.


151/190

Yüksek Fırın Şarjı

Yüksek fırın prosesinin verimi ve ham


152/190

Yüksek fırın prosesinin verimi ve ham

demirde istenmeyen elementler açısındanS, Pb, Zn, ve alkali elementlerin miktarımümkün olduğu kadar düşük olmalıdır.

Proses sürecinde oluşan curuf mümkün olduğu kadar düşük ergime


153/190

mümkün olduğu kadar düşük ergimesıcaklığına,

yeterli bir viskoziteye ve

proses dışında kullanımı için (örneğin çimentohammaddesi) uygun bileşime sahip olmalıdır.


154/190

Yüksek fırın kok’u (metalurjik kok) yaklaşık28000 kJ/kg civarında bir ısıl değere


155/190

8000 / g c a da b s değe esahiptir, içeriğinde % 80 C,

% 10 kül

ve % 6 nem (H2O)

40-60 mm’lik homojen tane boyutu,

yüksek dayanım ve yüksek aşınma direnci.

Kok tane boyutu cevherin 4 veya 2 katı

olmalıdır.

Yüksek fırın şarj bölgesinde değişmeliolarak kok ve cevher ile beslenir.


156/190

Kenarlarda kısmen karışma olsa da cevherergiyene kadar şarj katmanlı yapısınıkorur.

Şarjın yüksek fırında toplam kalma süresi6-8 saattir.

Yüksek fırın aşağıdan yukarıya aşağıdakibölümlere sahiptir


157/190

p hazne

tüyere

karın

gövde

Hazne çapı yüksek fırın yapısını belirleyenönemli kriterlerdendir ve refrakter ile örülü


158/190

haznenin iç çapı olarak tanımlanır.

Hazne çapı yüksek fırının üretim kapasitesinibelirler.


159/190

Günümüzde kullanılan yüksek fırınlarda hazne

çapları 14 m’ye kadar ulaşmaktadır.

Hazne yüksekliği iç tabandan tüyere bölgesine kadar yükseklik


160/190

ç y g y

Oksijen ve farklı yakıt karışımlarının fırıniçerisine üflendiği tüyere bölgesinin


161/190

ç ğ y gyüksekliği ve genelde karın çapı olarakverilen tüyere çapı belirli bir hazne çapıiçin üfleme açısını belirler.

Tüyere ve gövdeyi birbirine birleştirenkarın silindirik bir bağlantı bölgesidir.


162/190

ğ g

Gövdenin en önemli boyutları yüksekliği vegövde açısıdır.


163/190

g ç

Gövdenin en dar bölgesi baca ile bağlantıbölgesidir ve baca çapını belirler.

Fırın sızdırmazlığını sağlamak ve homojen

şarj dağılımını sağlamak amacı ile bacaçapı mümkün olduğu kadar küçükseçilmelidir.

Yüksek Fırın Profili

Şarjın ve gazların düzgün hareketinin


164/190

Şarjın ve gazların düzgün hareketinin

sağlanması hatasız bir proses akışı

yüksek fırın profilinin seçimi önemli.

profile etki eden kriterler

ısınan ve aşağıya doğru hareket eden şarj


165/190

ş ğ y ğ ş j

meydana gelen reaksiyonlar yumuşama ve ergime sırasında meydana

gelen hacım değişimleri

kok’un yanması

sıvılaşan bileşenlerin haznede toplanması

artan sıcaklık ile artan gaz hacmi baca bölgesinde soğuma ile tekrar azalması

boş bölgenin (ölü adam bölgesi) biçimi


166/190

ısı ve madde taşınımı gaz akışkanlığınabağlı


167/190

Redüksiyon sürecine cevherin redüksiyonbölgesinde kalma süresi etki eder.

Yüksek fırın profilinin tasarımında belirli

hazne çapı için yeterli bir profil yüksekliğive çapı gereklidir bu aynı zamanda fırının efektif olarak

kullanılan hacmini belirler.

Bu profile yeterli hazne ve tüyereyüksekliklerinin yanında çok eğimli


168/190

olmayan tüyere bölgesi

mümkün olduğu kadar büyük karın çapı

bu çapa uygun karın yüksekliği

hazne ve karın çaplarının oranına bağlıolarak yeterli çapta bir baca bölgesi ileulaşılabilir.

Profil dizaynında ayrıca gaz akışkanlığıönemli


169/190

gazların yukarı çıktığı ve genelde tıkanmalarınoluştuğu

ters yönden gelen sıvı curuf ve ham demir

bölgelerdeki kritik gaz akış hızları kontrollü

olmalı Yüksek verim için fırın kesiti önemli

fırın kesitinde redüksiyon gazının cevherinendirekt redüksiyonu yeterli reaksiyon


170/190

süresi

Bu da fırın yüksekliğine bağlı

Redüksiyon gazının ve şarjın hızlarıhomojen değildir


171/190

Fırın kesitine bağlı olarak değişir Fırın çapı ile artar

Bu yüzden fırın çapı ile fırın yüksekliği dearttırılmalıdır.

Sınır hazne çapının üzerine çıkmamak kaydı ilefırın yüksekliğinin fırın çapına göre artışı çokazdır.

Fırın yüksekliğini belirleyen diğer faktörler şarjın özellikleri


172/190

kok, sinter, pelet ve parça cevherin mukavemetleri

artan sıcaklık ile şarj ağırlığında meydana gelendeğişimlerdir.

Bunun dışında gövdenin konikliği yanikoniklik açısı da özellikle gaz geçişi


173/190

açısından önemli bir parametredir.

Bu açının küçülmesi ile şarj daha yavaş hareket eder


174/190

fırın duvarları arasındaki sürtünme kuvvetleriartar

toplam şarj basıncı azalır.

Koniklik açısı küçüldükçe fırın duvarlarına

basınç daha yüksek olur şarj kendisini daha kolay taşıyabilir.

cevher tane boyutu ne kadar küçük

oluşturulan curufun spesifik miktarı ne kadarfazla

ise koniklik açısı o kadar küçük seçilmelidir.

Ancak bu açı çok küçük seçilirse

fırın duvarlarında gaz kanalları oluşur


175/190

g ş

basınç, sıcaklık dengesizliklerine yol açar.

Yüksek fırın gelişimi sol 2000t/gün

Sağ 12000 t /gün


176/190

Fırın gelişimi hacim yönünde(hazne 1 metreden 14 metreye gelişiyor)


177/190

Yüksek fırın parametre ölçümleri


178/190


179/190

Yüksek Fırın Konstrüksiyonları Prensip olarak iki farklı yüksek fırın


180/190

konstrüksiyonu vardır. Taşıyıcılı (Alman Konstrüksiyonu)

Taşıyıcısız (Amerikan – İngiliz-Konstrüksiyonu)


181/190

Taşıyıcılı Yüksek Fırın Konstrüksiyonu

fırının kaplama sacı taşıyıcı çember veya


182/190

gövde taşıyıcı kirişleri olmaksızın tamamenserbest inşa edilir.

Fırın gövdesi ile baca arasında birleştiricilerbulunmaktadır.

Ayrıca taşıyıcı gövdeye kontrol platformu,baca platformu ve vinçler ile bunkerler vecevher ve kok taşıyıcı bantlar da ilaveedilmiştir.

Taşıyıcısız Yüksek Fırın Konstrüksiyonu

taşıyıcı bir çember ve gövde taşıyıcı kirişler


183/190

bulunur. Kontrol platformu, baca platformu, baca

üstü konstrüksiyonlar, cevher ve koktaşıyıcı bantlar gibi tüm ilave yükler gövdesacı ve taşıyıcı çember ile taşıyıcı kirişlereiletilir

bu kirişler ayrıca sıcak hava üfleyicipompaları ve çalışma platformununyüklerini de taşımalıdır.

) Al K t ük i b) A ik K t ük i


184/190

a) Alman Konstrüksiyonu b) Amerikan Konstrüksiyonu

Taşıyıcılı Konstrüksiyon. Taşıyıcısız Konstrüksiyon. Fırın Gövdesi ve Fırının Üst Bölümünün YüküTaşıyıcı Tarafından Taşınır.

Fırın Gövdesi (Gövde Sacı) Fırının Üst Bölümü ileBaca Bölümünün Yüklerini Taşır.

Fırının Gövde Yükü Taşıyıcı Çember ile KirişlereAktarılır.

Gövde Sacı Taşıyıcı Çember ile Doğrudan TaşıyıcıKirişlere Dayanır.

Fırın Gövdesi Taşıyıcıya Bağlıdır.

Fırın Gövdesi Alttan Desteklidir.

Hazne ve Tüyere Bölgesi Kendi AğırlıklarınıTemele İletir.

Hazne ve Tüyere Bölgesi Kendi AğırlıklarınıTemele İletir.

Yüksek basınç ile Çalışma

Yüksek Basınç ile Modern yüksek fırınlarda


185/190

verim artışı sağlamak amacı ile yüksekbasınçlar altında üretim yapılır.

Baca bölgesinde 1.5-2.5 bar, tüyerehizasında ise 4-5 bar’lık yüksek basınçlaruygulanır.

Yüksek basınç ile gaz geçiş hızlarıdüşürülerek gaz-cevher arasında dahauzun temas zamanlarına ulaşılarak gazkullanma veriminin artmasına tozmiktarının azalmasına neden olunur.


186/190

Yüksek Fırın Refrakterleri Yüksek fırının içinin refrakter ile


187/190

kaplanması yüksek fırın dış kaplamasacının sıcaklık ve kimyasalreaksiyonlardan koruma amaçlıdır. Ayrıcadış kaplama yüzeyi soğutulduğu için fırın

içeresinde ısı dengesini bozmayacakşekilde yalıtma görevini üstlenmelidir.

Genel olarak yüksek fırın refrakterleri içinaşağıdaki, kriterler geçerlidir:

S bit h i


188/190

Sabit hacim

Aşınma ağırlık ortamda çalışma kabiliyeti

Yüksek yoğunluk, düşük porozite

Termal şoklara karşı yüksek dayanım

Minerolojik bileşime göre farklılık gösterenrefrakter malzemeler şunlardır:

Ş t


189/190

Şamot

Karbon Esaslı Tuğlalar

Grafit Esaslı Tuğlalar

Korund (Al2O3)

Müllit (3Al2O3·2SiO2)

Silimanit (Al2O3·SiO2)

Farklı Şekilde Bağlanmış Silisyum karbür (SiC)

Yüksek Fırın Refrakterlerinin AşınmaNedenleri

Yüksek Fırın Bölgesi Aşınma Türü Taban/Hazne Kimyasal Aşınma


190/190

y ş

Hamdemir

Alkali elementler

Curuf

Termal Şok

Erozif Akış

Tüyere Kimyasal Aşınma

Oksidasyon

Hamdemir

Curuf Alkali Elementler, Zn ve Pb

Termal Şok

Mekanik Aşınma

Kok Kemeri Kimyasal Aşınma

Oksidasyon

Hamdemir

Alkali Elementler, Zn ve Pbl Ş k

Demir Cel i Kurt

Documents

Transcript of Demir Cel i Kurt