ELEKTRİK ARK FIRINI REFRAKTERLERİ

Elektrik Ark Fırını Elektrik ark fırını hurda gibi soğuk metallerden çelik üretilmesini sağayan fırınlardır.Üretimdeki enerji tüketimi diğer üretim yöntemlerinin yaklaşık yarısı kadardır. Bu durum için gerekli bir elektrik arkı vardır ve bu fırınlarda gerekli ark fırının kapağında bulunan grafit elektrodlar yardımıyla oluşturulur. Bu yolla açığa çıkan ısı ocağa şarj edilmiş metali eritir.

Elektrik Ark Fırını Bu proseste gerekli kimyasal karışımı elde etmek için diğer metal alaşımlar ilave edilir. Çeliği saflaştırmak için oksijen üflenir. Kimyasal karışımın doğruluğunda nemin olunduktan sonra ark fırını yana yatırılarak erimiş çeliğin üzerindeki cüruf tabakası dökülür.Hemen ardından ark fırını diğer tarafa yatırılarak sıvı çelik potaya dökülür ve üretim tamamlanmış olur.

Elektrik Ark Fırını Elektik ark fırınının içerisindeki grafit elektrodlar

Elektrik Ark Fırını Üretim aşaması biten çeliğin potaya dökümü

Elektrik Ark Fırını Refrakterleri Elektrik ark fırınlarında ağırlıklı olarak Magnezit ve Magnezit Karbon refrakterler kullanılır. Magnezya refrakter malzeme olarak önemli bir yere sahiptir. Magnezyanın önemi kabul edilebilir seviyedeki hidrasyon direncinden,yüksek sıcaklık ve bazik ortamdaki kimyasal kararlılığından kaynaklanır.

Magnezya (Tarihçe) Magnezya ilk defa 1860 lı yıllarda çelik üretimi astar malzemesi olarak önerilmiş ve 1877 de Avrupa’da ilk defa refrakter malzeme olarak kullanılmıştır.1880 li yıllardan itibaren de açık ocak tipi fırınlarda bazik astar malzemesi olarak sıkça kullanılmıştır. Türkiye’de ise ilk magnezya üretimi 1929 da başlamış ve 1962 yılına kadar düşük seviyelerde devam etmiş,1962 den sonra ise üretimi hızla artmıştır.

Magnezya Magnezya malzeme olarak üç ana kaynaktan elde edilebilir. Doğal Magnezya Deniz Suyundan Elde Edilen Magnezya Karadaki tuzlu su kaynaklarından elde edilen magnezya. Yer kabuğunda en sık rastlanan 8’inci element olarak, karaların % 2,1’ini, deniz suyunun ise yaklaşık %0,14 ’ünü magnezya oluşturur.

Magnezya Refrakter amaçlı magnezya üretimi, hangi kaynaktan elde edilmiş olursa olsun üç temel aşamadan oluşur. Hammade kaynağından çıkarımı ve zenginleştirilmesi Kalsinasyon Pişirilmesi veya ergitilmesi Genelde hangi kaynaktan elde edilmiş olursa olsun magnezya zenginleştirme işlemine ihtiyaç duyar.

Magnezya Kalsinasyon, karbonatları ve hidroksitleri ayrıştıran bir ısıl işlemdir.Genellikle 1000 °C civarında dikey şaft fırınlarında veya yatar döner fırınlarda gerçekleştirilir. Bu proses sonucunda oluşan ürün son derece aktiftir. Bu yüksek aktivite yüzey alanının fazla olmasından ve düşük tane yoğunluğundan kaynaklanır. Bu nedenle, daha kararlı ve refrakter malzeme olarak kullanılabilecek ürün üretimi için yüksek sıcaklıkta pişirme işlemi ile yoğunluğunun artırılması gerekir.Bu prosese tam pişirme adı verilir.

Magnezya Refrakter amaçlı magnezyanın kritik özellikleri; MgO İçeriği ve diğer oksitlerin birbirleri arasındaki oranları Yoğunluğu Kristal çapı Kritik uygulamalar için üretilecek, refrakter amaçlı Magnezya, içinde safsızlıkları minimum miktarda içeren bir malzemedir. Bu yüksek saflılık temel olarak kullanılan hammadeye bağlıdır.

Magnezya Tablodan da görüleceği üzere magnezya yüksek ergime sıcaklığı,termal genleşme ve iletkenliğe sahiptir. Ancak refrakter amaçlı magnezyaların kalitelerinde içerdikleri safsızlıklar nedeniyle bu özelliklerden fazlasıyla uzaklaşma durumu söz konusu olabilmektedir.Bu nedenle safsızlıkların tipi,miktarı ve dağılımının kontrolü refrakter performansını ciddi şekilde etkilemektedir.

Magnezya Genellikle şekilli refrakter için %95-99 MgO içeren magnezyalar kullanılır. Hangi tür Magnezya’nın belirli bir amaç için üretilecek ürüne uygunluğunu saptamak için bir çok parametre değerlendirmeye alınır. Temel parametreler; MgO, CaO, Al2O3, Fe2O3 ve B2O3 içeriği, periklas kristal çapı, yoğunluk ve CaOSiO2 oranıdır. Bu Magnezya seçim kriterleri, nihai ürünün fiziksel, termal, kimyasal özelliklerini belirler.En önemli kriter cüruf direncidir.

Refrakter Uygulamaları Elektrik ark fırının astarında kullanılacak malzeme seçimi üretim performansını en üst seviyeye çıkarmak için daima kaliteli malzeme ve tuğla boyutu üzerine olur. Sıcak noktalardaki ve cüruf hattındaki aşınmalar yine kaliteli malzeme seçimi ile minimuma düşürülmeye çalışılır.

Alt Ocak Elektrik ark fırınının alt ocak zarının diğer bileşenleri ile karşılaştırıldığında uzun bir yaşam süresi vardır ve sadece çalışan ocağın aracılığıyla veya büyük su kaçağı sonrası ağır metal penetrasyonu sonra değiştirilir.

Çalışan Ocak (Working Hearth) Ç.O.nun aşırı sıcaklıktan sıcaklık döngüsünün ve hurda çarpmasının verdiği hasar ve aşınmaya karşın dayanıklı olması gerekir. Güncel fırın tasarımları yüksek MgO içeren monolitik refrakterlerin yan duvarlara sıkıştırılması ve çevrelemesi ile ocağın korunması hedefine dayanır. Ancak bazı fırınlarda içine yüksek miktarda yanık magnezit tuğla refrakter kullanılmaktadır.

Duvarlar Duvar kısmında üç önemli zon bulunmaktadır. Sıcak noktalar,cüruf hattı ve kalıntılar. Fırın performansını maksimize etmek için kullanılan malzemelerin son derece kaliteli ve kalın olması esastır. Fırın performansı kristal boyutlarında eriyik magnezya kullanılarak çok üst seviyelere çıkarılabilir. Aynı zamanda grafit miktarının arttırılması da aynı sonucu verecektir.

Cüruf Hattı Cüruf kapısı ve Yanma noktaları Cürufun agresif doğasından ötürü burada aşınma çok olacaktır. Bu bölgede magnezya ve büyük kristal ölçütlü sıvı magnezya tercih edilmektedir. Bu kısımlar kapının pervazına bağlı olarak çok kritik değerde oksidasyona mağruz kalmaktadır. Metal eklentilli magnezya karbür tercih edilir.

Çatı Çatı çok yüksek derecede su buharına maruz kalır. Ancak çatı için az miktarda magnezya kulanılır. Elektrotların arasında bulunan Delta bölgesi çok yüksek termal şok ve aşınmaya maruz kalır. Yüksek miktarda alümina kullanılması tavsiye edilir.

Yüksek Alüminalı Refrakter Yüksek Alüminalı refrakterler üç çeşide ayrılır; Silimanit (%55.4-59 Al2O3) , Müllit (%74.2 Al2O3) , Boksit (%82.5-88.2 Al2O3). %71.4 Al2O3 miktarının üzerinde, Al2O3 – SiO2 sisteminde 1810°C ye kadar ergime olayı görülmez ve saflığı yüksek hammadde kullanımında çok yüksek ateşe dayanıklılık değerine ulaşılır.

Yüksek Alüminalı Refrakter Alüminalı refrakterler Elektrik Ark Fırın’ında sadece elektrodların etrafında ve aralarında kalan, termal şoka maruz kalan bölgede kullanılır. Alüminalı refrakterler yüksek ısıl dayanıma,termal şok dayanımına, yüksek aşınma dayanımına ve korozyon dayanımına sahiptir.Bu yüzden de Elektrik Ark fırınlarında en zorlu bölgede kullanılırlar.

Muhammet Recep Soran 1311110044 Rıza Deniz Ütine 1311110031