SÜREKLİ DÖKÜM TESİSLERİNDE 7514 K EMAYE ÇELİK KALİTESİNİN DÖKÜLEBİLİRLİĞİ

Transkript

1 SÜREKLİ DÖKÜM TESİSLERİNDE 7514 K EMAYE ÇELİK KALİTESİNİN DÖKÜLEBİLİRLİĞİ Lütfullah Mete ÜNAL Ereğli Demir ve Çelik Fabrikaları T.A.Ş Kdz Eregli/Zonguldak Tel: (372) E-posta: lunal@erdemir.com.tr Özet: Sürekli döküm makinelerinde 7514K kalite çeliğin dökümünü yaparken pota nozulunda, tandiş üfleme nozulunda, tandiş daldırma nozullarının (SEN) iç yüzeyinde ve tabanında çeşitli sebeplerle tortular ve birikintiler oluşmaktadır ve oluşan tortular çeliğin tandişten akışını azaltmakta veya durdurmaktadır. Bu çalışmada sürekli döküm makinelerinde 7514K kalite emaye çeliğinin dökümünü yaparken çeliğin dökülme sırasında akışın düşme sebepleri ve muhtemel çözüm yöntemleri ele alınmaktadır. Bu amaçla döküm numaraları ve olan iki bindirme dökümün sürekli döküm makinalarında takibi yapılarak bu dökümlere ait döküm verileri, pota daldırma nozulları, tandiş daldırma nozulları(sen), tandiş üfleme nozulu, tandiş iç nozulu ve kalıp tozu curufu incelemeye alınmıştır. Akışın düşmesine sebep olduğu düşünülen nozullardan birden çok noktadan alınan kalıntıların SEM-EDS analizi yapılarak tıkanmaya neden çözüm yolları ortaya konmaktadır. Anahtar Sözcükler: SEN, Tıkanma, İnklüzyon,ULC,Shroud, döküm tozu 1) GİRİŞ Bu çalışmada sürekli döküm makinelerinde 7514K kalite emaye çeliğinin dökümünü yaparken çeliğin dökülme sırasında akışın düşme sebepleri ve muhtemel çözüm yöntemleri ele alınmaktadır. Bu amaçla döküm numaraları ve olan iki bindirme dökümün takibi yapılarak bu dökümlere ait döküm verileri, pota daldırma nozulları, tandiş daldırma nozulları(sen), tandiş üfleme nozulu, tandiş iç nozulu ve kalıp tozu curufu incelemeye alınmıştır. Akışın düşmesine sebep olduğu düşünülen nozullardan birden çok noktadan alınan kalıntıların SEM-EDS analizi yapılmıştır. Nozulda birikinti oranını düşürmek için uygun strateji, çelik içerisinde inklüzyon miktarını azaltmak için temiz çelik uygulamaları, nozulun termal etkisini azaltmak için nozulun ön ısıtılması ve yalıtım ile ısı akışını kontrol etmek için uygun nozul tasarımının yapılmasıdır. Termal ve inklüzyon kaynaklı olmak üzere iki sebepli tıkanma vardır.tıkanmada oluşan birikinti malzemelerinin analizinde metalik %Fe' si büyük bir oranda ise bu tür sorunlar nozulun izolasyonu ile ısı kaybının azaltılması, ısı akışını kontrol etmek için uygun nozul tasarımının seçilmesi ve nozul refrakter kalitesi, süper ısının veya ön ısıtmanın artırılması ile çözülebilir. Sonuç olarak temiz çelik uygulamaları uzun süreli bindirme döküm yapmak için gerekli fakat yeterli şart değildir. İnklüzyon sebepli nozul tıkanmasının çözümü döküm süresince katı inklüzyonları sıvı hale dönüştürmek ve sıvı kalmasını sağlamaktır. İnklüzyonları sıvı halde tutmak için alimüna ile reaksiyona giren nozul seramiklerinin özellikleri, nozul tasarımı geliştirilmeli ve Al ile söndürülmüş çelikler Ca prosesine tabi tutulmalıdır.(8) Al ile söndürülmüş çeliğin Ca prosesine tabi tutulmasıyla sıvı inklüzyonlar proses süresince sıvı olarak kalır. Al/Si ile söndürülmüş çeliklerde Al ile söndürülmüş çeliklere göre birikinti miktarı ve birikinti oranının büyük çapta azaldığı gözlenmektedir. Bu durum birikintilerin oluşumunu önlemede çok etkilidir. Aslında bu sistemlerde inklüzyon tamamen sıvı olduğunda nozul erozyonu ile sık karşılaşılır ve birikinti sorunundan ziyade erozyon sorunu ile uğraşılır. Diğer yaklaşımda, katı inklüzyonları içeren çeliklerin dökümündeki problem, çelik/refrakter arayüzeyinde sıvı oluşturması için çelik içerisindeki katı inklüzyonların reaksiyona girdiği reaktif nozulun değiştirilmesidir. Nozul /çelik ara yüzeyindeki termal şartlar ve çelik temizliği çok sıkı kontrol edilmelidir.

2 a)termal Problemler Sadece çelik veya refrakter ara yüzeyinde sıcaklığın azalması sebebiyle çökelen inklüzyonları içeren birikintiler oluşur. Bu tür sorunlar izolasyon ile ısı kaybının azaltılması, süper ısı veya ön ısıtmanın artırılması ile çözülebilir. b) İnklüzyonun Taşınması ve Topaklanma İnklüzyonun taşınma ve topaklanmasının sebep olduğu tıkanma öncelikle geçici veya sürekli bir problemden mi kaynaklandığı tespit edilmelidir. Dolayısıyla birikinti oranı veya tıkanma sıklığı belirlenmelidir. En sık çok karşılaşılan problemler tandişte çeliğin yeniden oksitlenmesi, sürgülere hava girişi, çelik temizliğini etkileyen çeşitli pota metalurjisi uygulamaları ve nozulun refrakter kalitesi ile ilgidir. Al ile söndürülmüş Ca prosesine tabi tutulmuş çeliklerin dökümünde yeniden oksitlenme ile ilgili problemler daha çok görülmektedir. Stoper çubuğunun konumunun soldan sağa zamanla değişmesi tamamen sıvı inklüzyonun yarı/katı inklüzyona dönüştüğünün en iyi göstergesidir. Dolayısıyla Ca prosesine tabi tutulmuş çelikleri dökerken tıkanma sebepleri kolayca belirlenebilir. İç kaynaklı inklüzyonların azaltılması kesin bir çözüm değildir. Sadece tıkanmada birikinti oranı azaltılabilir ve tıkanma problemiyle karşılaşılmadan döküm süresi artırılabilir. Dolayısıyla bindirme döküm süresi artırılabilir fakat temiz çelik kullanılsa bile tıkanma problemiyle her zaman karşılaşılabilir. Sonuç olarak temiz çelik uygulamaları uzun süreli bindirme döküm yapmak için gerekli fakat yeterli şart değildir.(12) Tıkanmanın başlaması, çelik ve refrakter arasında direkt reaksiyonlar, refraktere inklüzyonun taşınması veya refraktere çökelmesiyle oluşabilir. Dolayısıyla tıkanmanın başlamasında bir çok faktör etkilidir. Bunlardan başlıcaları, b1) Refrakter Uygunluğu Çelik ile temas eden nozul yüzeyi inert olmalıdır. Al ile söndürülmüş çeliklerde nozul ve nozul yüzeyine uygulanan sır arasındaki reaksiyon her zaman birikinti başlatabilir. b2) Refrakter Kalitesi Tandiş SEN nozulları şiddetli termal şartlara kırılmadan dayanabilmelidir. Bütün refrakter bağlantı yerleri gaz geçirmemelidir ve farklı refrakterler arasındaki bağlantılardan gaz girişi olmamalıdır. (4,11).Çelikten çelik /refrakter ara yüzeye gelen inklüzyonlar tıkanmanın başlamasına sebep olabilir. Ara yüzeye yakın yerde düzgün akış sağlayan refrakter tasarımı tıkanma süresinin başlamasını uzatır.(4) 2) NOZULLARDA (SEN,tandiş iç veya üfleme nozulunda) GÖRÜLEN KALINTILAR Nozul tıkanmaları çeşitli şekillerde ürün kalitesini olumsuz etkiler. Birincisi, tıkanma kalıpta akış paternini değiştirebilir. Kalıpta kalıp seviye oynamaları ve stabl olmayan akış çok şiddetli tıkanmaya sebep olur. İkincisi nozul iç kalıntısının kırılıp çelik akışına karıştığında son ürünün iç kalitesi önemli derecede bozulur. Katılaşan çelik içerisinde kalan tortular mukavemet ve tokluğu büyük oranda düşüren inklüzyon hatalarını oluştururlar. Tortular katılaşan çelik içerisinde kalmasalar bile curuf tabakasına aniden çıkarsa yine zararlı olurlar. Tortudan gelen alümüna o bölgenin curuf bileşimi değiştirir, curuf viskositesini artırır, menisküs seviyesinde curufa geçişini zorlaştırır ve enine yüzey çatlağı gibi yüzey hatalarına sebep olur. Enjekte edilen Ar gazları nozulda ve dolayısıyla kalıpta akış paternini etkiler. Bazen gaz kabarcıkları küçük inklüzyonlara tutunup katılaşan kabuk içerisinde sıkışarak son üründe uzunlamasına yüzey altı gaz boşluğu pencil pipe ve küresel yüzey altı gaz boşluğu blister hatalarına neden olurlar. Ar gaz enjeksiyonunun başka bir dezavantajı menisküs oynamalarının artması sebebiyle nozul curuf bölgelerinin erozyonuna, çelik yüzeyinin açığa çıkmasına ve sonuç olarak çeliğin yeniden oksitlenmesine ve kalıp tozunun sıkışmasına sebep olur. Büyük Ar gaz enjeksiyon akış oranları proses şartlarını olumsuz etkiler. Dolayısıyla, Ar enjeksiyonun faydalarından yaralanmak için ihtiyaç duyulan minimum miktarı optimize etmek çok önemlidir. Çatlaklar, bağlantılar veya poroz refrakterler nedeniyle nozula giren hava aspirasyonu, inklüzyonların önemli kaynağı ve tıkanmanın bir sebebi olan yeniden oksitlenmeye sebep olur. Nozul içerisindeki basınç, atmosferik basınç altına düşerse bu durum kısmi vakum oluşturarak hava aspirasyonunu gerçekleştirir.3) Sıvı çeliğin dökümü süresince refrakter yüzeyinde kalıntıların büyümesi ve topaklanması tıkanma olayını artırır. Bu durum sürekli dökümde kalite problemlerine ve verimliliğin düşmesine sebep olur. Tıkanmada, sıvı çelik içerisinde katı veya yarı katı inklüzyon refrakter ara yüzeyine taşınır veya çökelir. Tıkanma akış dinamiğini etkiler, akış oranını düşürür ve bazen sıvı çelik akışına büyük topaklanmış parçaların düşmesine sebep olur. Çelik üretim sıcaklığında tıkanan nozullarda karşılaşılan katı çökeltilerden aşağıda bahsedilmektedir. Tıkanmada katı çeliğin varlığı, ısı transferi yani termal tıkanma probleminin olduğunun açık kanıtıdır. Termal ve inklüzyon kaynaklı tıkanmanın toplamı her zaman mümkündür ve tıkanmaların çoğusu katı metal içerir. 2.1) Al 2 O 3 : Al 2 O 3, çelik üretim sıcaklığında katıdır. Al ile deokside edilmiş çeliklerin dökümünde her zaman karşılaşılır. (4,8).İnklüzyonların topaklanması, çökelme, çelik ve nozul arasındaki reaksiyon veya nozulda aspirasyon sebebiyle oluşur. Çelik içerisindeki Sol

3 Al ve O nin reaksiyonu sonucu oluşan Al 2 O 3 refrakter yüzeyinde çökelir ve büyür ) Refraktere Havanın Difüzyonu :Refrakter gözeneklerine havanın difüzyonu veya gaz enjeksiyon deliklerindeki veya bağlantı noktalarındaki sızıntı nedeniyle gelen oksijen çelik içerisindeki Sol Al un oksidasyonuna ve Al 2 O 3 oluşumuna sebep olur.(8,11) 2.1.2) Refrakterden Gelen Oksijen: Döküm ilerlerken sıvı çelik refraktere sızdığında çelik içerisindeki Sol Al, katı ve gaz oksitleri redükleyerek Al 2 O 3 ya dönüşürken nozul duvarında yığılmaya başlar. Refrakterden gelen O refrakter /çelik arayüzeyine taşınır ve Al u oksitler. Çelik/refrakter ara yüzeyindeki reaksiyonda oluşan Al 2 O 3 nın çekirdeklenmesiyle tortulaşma başlar. Dolayısıyla, çelik tamamen temiz dahi olsa tıkanma yine de olur. Sol Al, refrakterden gelen Si ile reaksiyona girerek, SiO 2 (s)+4/3 Al=2/3 Al 2 O 3 +Si (2.1) Al 2 O 3 oluşturur.(5,8) 2.1.3) Nozulda Sıcaklık Düşmesiyle Çökelme : Nozuldan atmosfere doğru bir ısı kaybı olduğu için ısı nozula doğru geçtiğinde çelik sıcaklığı düşer. Sıcaklıktaki bu düşme çeliği Al ve O ce doygun hale getirir ve sonuç olarak Al 2 O 3 çökelir. Ayrıca, düşük bölgesel sıcaklık nedeniyle çelik küçük çatlak ve boşluklarda katılaşabilir ve tıkanmayı teşvik eder. Fakat bu mekanizma ancak küçük tıkanma durumlarını açıklayabilir ) Aşırı Oksitleme Nedeniyle Sıvı Çelikte Oksijenin Zenginleşmesi :Bu mekanizmada yeniden oksitlenme oranı Al 2 O 3 nın büyüme oranından büyüktür. Yeniden oksitlenme sonucu refrakter veya tortu yüzeyinde heterojen ve yoğun olarak O bulunur. Al 2 O 3 tortusu üzerine yapılan çalışmaların çoğunluğunda iç kaynaklı inklüzyonların taşınması ve topaklanması hızlı tortulaşma oranının en büyük sebebidir. Pota curufunda bulunan yüksek miktardaki FeO+MnO yeniden oksitlenmenin en önemli kaynağıdır. Sol Al ile bu oksitler reaksiyona girerek Al 2 O 3 oluştururlar. 3FeO+2Al= Al 2 O 3 +3Fe (2.2) 3MnO+2Al= Al 2 O 3 +Mn (2.3) İnklüzyonlar, deoksidasyon ürünleri, tandiş,pota curufu, pota curufu (SiO2, FeO, MnO nin yeniden oksitlenmesi nedeniyle) nozul sızıntılarından havanın difüzyonu sonucu oluşan yeniden oksitlenme ürünleridir.(5) Al ile söndürülmüş çeliklerde, Al ile söndürülmüş çeliğin SEN ile reaksiyonu sonucu 5SiO 2 (s)+5c (s)+4 [Al]= 2 Al 2 O 3 (s)+3 [Si]+5 C (2.4) Al 2 O 3 sıvı olarak çeliğe geçer.(7) Kalsiyum prosesi ile alimünatlar kalsiyum alimünatlara, mangansülfitler kalsiyum sülfitlere dönüşür. Kalsiyum prosesi ile döküm sıcaklığında katı olan alimünalar sıvı kalsiyum alimünatlara (CA2 ve CA6) dönüşürler. Bu durumda nozul tıkanmaları ile karşılaşılmaz. Eğer inklüzyonların modifikasyonu mümkün değilse tıkanmanın başlamasının geciktirilmesi ve birikinti büyüme oranın en aza indirilmesi için çelik temizliği, süper ısı, nozul refrakteri ve dizaynı gibi faktörler gözden geçirilmelidir.(3,10) 2.2) Al 2 O 3 -Ti 2 O 3 : Sonradan Ti ilavesinin yapıldığı Al ile söndürülmüş çeliklerin dökümünde karşılaşılır. Titanatın varlığı genellikle titanyum ilavesinden sonra çeliğin yeniden oksitlendiğini göstermektedir. 2.3) MgO- Al 2 O 3 (Spinel): Metalurjik proseslerin uygulanmasından sonra çelik içerisindeki sol Mg içeriği artar ve çelik içerisindeki spinel fazın oluşumuna sebep olur. 2.4) CaO- Al 2 O 3 (Katı veya yarı-katı): Al ile söndürülmüş çeliklerde yetersiz Ca ilavesi veya Ca ilavesinden sonra yeniden oksitlenme olduğu durumlarda Ca ilavesi süresince görülür. Kalıp tozundaki Si, Al tarafından redüklenir, 3 SiO2 +4 [Al]= 2 Al 2 O 3 +3 Si reaksiyonu sonucu kalsiyum alimünatlar oluşur.(12) 2.5) CaO. Al 2 O 3 -MgO. Al 2 O 3 (katı veya yarı katı) : Sol Mg seviyesi aşırı yükseldiğinde Ca enjekte edilen çeliklerde görülen tipik tıkanmadır. 2.6) CaO- Al 2 O 3 -CaS (katı veya yarı katı): Ca enjekte edilen Al ile söndürülmüş çeliklerde yüksek S içeren çeliklerde görülür. 2.7) TiN: Ti+N= TiN reaksiyonu gereğince sıvı çeliklere Ti ilavesi Titanyum Nitrür oluşumuna sebep olabilir. TiN, sıvı çelik ve çelik üretiminde karşılaşılan curuflarla ıslanabilmektedir. TiN ler curuf / metal ara yüzeyinde sıvı çelikten kolayca ayrılır. Ti ve N seviyesindeki azalma ve proses sıcaklığındaki artış TiN çökelmesiyle ilgili problemleri azaltacaktır.(12) Dökümü yapılan çeliklerde N u stabilize etmek için sıvı çeliğe Ti ilavesi daha yaygın hale gelmiştir. Fakat Ti sürekli döküm tandiş veya kalıbında sıvı çelikteki çözünmüş N ile reaksiyona girerek sarı renkli katı TiN oluşturur. Proses süresince bu katı malzemenin çökelmesi nozul tıkanmasına, kalıpta yapışmalara ve döküm yüzeyinde yüzey hatalarına sebep olur. (1) Çeliğe Ti ilave edildiğinde, nozul yüzeyinde TiN 'ün çökelmesi ve nozul refrakteri ve titanatın reaksiyonu sonucu tıkanma olmaktadır. TiN, çelik tarafından ıslatılır. TiN, çelik ve nozul arasında temas direncinin olmamasına ve çelik ve nozul arasında ısı transferinin artmasına sebep olur. Bu da birikintinin büyümesine sebep olur. Titanyumun reaksiyonu çeliğin refraktere sızmasını ve büyük bir alana ısı yayılmasını artırır. Dolayısıyla termal tıkanma görülür. Sıcaklığın düşük olduğu bölgeler TiN' ın çökelmesine sebep olduğu için SEN

4 içindeki termal şartlar TiN' ın çökelme nedenini anlamaya yardım eder. IF çeliklerinde TiN, sıvı çelikte mevcuttur ve çelik katılaşırken katı olarak çökelir. Katı TiN likidüs sıcaklığına yakın tandiş çalışma sıcaklıklarında oluşur, kalıp veya tandişte çökelir. (3,9,12) ULC çeliklerinde 1535 C o de %0.2 Ti yaklaşık 70 ppm N ile %0.3 Ti yaklaşık 50 ppm N ile denge halindedir. Dolayısıyla, ULC çelikleri dökerken 0.2 Ti ve 70 ppm N ve yukarı durumlarda TiN katı olarak kalıpta çökelir. (1,2) TiN ın SiO 2,CaO ve Al 2 O 3 curufuyla çok iyi ıslanması TiN ın curuf / metal ara yüzeyine ayrılacağını ve kalıp flaksı tarafından absorbe edileceğini göstermektedir. TiN ün çökelmesi sıvı çeliğin bileşimi ve sıcaklığı ile kontrol edilir. TiN, curuflarda kendi başına çözünebilir ve fakat oksit bazlı curuflar TiN ü ıslatarak viskositesi daha yüksek katı TiN lü sıvı curufları oluştururlar. TiN, curuflarla ve TiN/curuf ara fazındaki çekirdeklenme yapan serbest N ile reaksiyona girer ve sıvı curuf fazında gaz çıkışına sebep olur. 2.8) TiO 2 :Ti ilaveli çelikler yeniden oksitlenmeye çok hassastırlar ve sürekli yeniden oksitlenme süresince metastabl titanyum oksit oluşumu devam eder. Titanyumun oksit fazları TiO,TiO 2,Ti 2 O 3 ve Ti 3 O 5 şeklinde görülür. Çelik üretim sıcaklığında Al ile söndürülmüş çeliklerde 10 Al+3 TiO 3 O 5 =9Ti+5 Al 2 O 3 (2.5) reaksiyonu gerçekleşir. Bir çeliğin mikroskop numunesinde inklüzyon olarak TiO 2 varlığı, proseste muhtemelen SEN veya tandişte genellikle büyük oranda yeniden oksitlenmenin göstergesidir. Ti,SiO 2 yi indirgeyebilir. Bu yüzden Ti içeren çelikler kalıp veya tandiş curufu gibi yüksek silikat içeren curuflarla reaksiyona girerek kalıp curufunda çözünen TiO 2 yi oluştururlar.(2) Ti ilave edilen çeliklerde Ti 2 O 3 e ilaveten Al 2 O 3 ve MnO den oluşan kompleks oksitler bulunur. Ti ilave edilen çeliklerde süper ısının düşmesi nedeniyle TiO 2 çökelebilir.(5) Ti içeren IF çeliklerinde Ti oranı arttıkça nozul tıkanması nedeniyle zorluklar yaşanır. (6) Ti ilave edilen çeliğin SEN ile reaksiyonu sonucu, (düşük C ve yüksek Ti bölgesi) 5SiO 2 (s)+5c (s)+6 [Ti]= 2 Ti 2 O 3 +5 [Si]+5 C (2.6) (yüksek C ve düşük Ti bölgesi) 5SiO 2 (s)+5c(s)+6 [Ti]= Ti 2 O 3 +5[Si]+5 CO(g) (2.7) Ti 2 O 3 kalıntıları ve gaz boşlukları oluşur.(7) Mikroboşluklar,genellikle inklüzyonlar (Al 2 O 3 <10µm, MnS <10µm ve MnO <10µm ) ve çökeltilerle (TiN <10µm, TiC <0,1µm,TiS <1µm, AlN <1µm, Fe 3 C<10µm,BN <0,10µm, Nb(C,N) <0,10µm,V(C,N) <0,10µm ) birlikte bulunurlar ve matriks malzemesinden daha serttirler. Matriksin plastik deformasyonu veya haddeleme süresince ikinci fazın etrafında mikroboşluklar oluşur. Bu boşluklar hidrojenin yerleşmesi için uygun alanlardır.(13) 2.9) Katı Çelik: Nozula doğru aşırı ısı transferi sonucunda görülür.(4) Katı inklüzyon içeren çelikleri dökerken inklüzyonların nozul tıkanmasına sebep olması tamamen doğal olaydır. Titanat hariç bütün katı inklüzyonlar sıvı çelikle ıslanmazlar ve dolayısıyla diğer katı inklüzyonlarla veya refrakter yüzeyiyle temasa geldiklerinde topaklaşırlar. Bütün sıvı curuflar oksitli yüzeyleri ıslattıkları için sıvı inklüzyonlar refrakter yüzeyiyle temasa geldiklerinde yüzeyde yayınırlar. Sıvı inklüzyon, refraktere göre doygun değilse refrakterle reaksiyona girer ve refraktere doğru ısı transferi nedeniyle soğumaya başlar. Sıvı film refrakter yüzeyinde sıvı olarak kalırsa ya nozulun erozyonuna sebep olur ve çelik akışının etkisiyle aşağıya iner veya refrakter yüzeyine temas ettiğinde sıcaklıktaki azalma nedeniyle sıvı inklüzyon katı olarak çökelmeye başlayarak tortu oluşturur. Rerfakter yüzeyinde malzeme kalıntısının oluşması, nozula doğru ısı transferi, çelik sıcaklığı, çelik bileşimi, nozulun kimyasal bileşimi ve nozulun tasarımının bir fonksiyonudur. Çelik her bir bölümde deoksidasyona uğradığından tıkanma potansiyeli her zaman vardır. Çökelme için termodinamik şartlara ilaveten inklüzyonun nerede çökeldiği ve refrakter ara yüzeyine nasıl ulaştığı konusu düşünülmelidir. Bu durumda akış dinamiği önemli hale gelir ve taşınan malzemenin tortuya dönüşmesini yavaşlatmak için nozul geometrisinin detayları ve olayısıyla sıvı akışındaki türbülans değiştirilebilir. Eğer refrakter malzeme sıvı çelikle reaksiyona giriyorsa bölgesel çelik kimyasının değişmesi sebebiyle çökelme için diğer mekanizmanın devreye girmesi mümkündür. Ayrıca, refrakterin gaz sızdırmazlığı yoksa bölgesel çelik kimyasının değişmesi veya refrakter yüzeyine yakın veya üzerinde çökelmeye neden olan gaz aspirasyonu mümkündür. Kalıp seviye oynamaları veya aşırı yüzey hızları nedeniyle kalıp curufu çeliğe karışabilir.(5) 3) 7514 K EMAYE ÇELİK KALİTESİNİN SÜREKLİ DÖKÜMÜNÜN ANALİZİ Sürekli döküm makinelerinde 7514K kalite emaye çeliğinin dökümünü yaparken çeliğin dökülme sırasında akışın düşme sebepleri döküm no ları ve olan dökümlerde araştırma yapıldı. Bu dökümlere ait alınan numunelerin SEM-EDS de analizleri yapıldı No lu dökümün SMP de tüm alaşım ilaveleri yapıldıktan sonra SMP de %Sol Al=0.046 iken oksitlenerek CCM de %Sol Al= seviyesine düşmüştür. SMP de N,58

5 ppm iken atmosferden çeliğe hava girmesi nedeniyle CCM de N,68 ppm seviyesine yükselmiştir. SMP de en son ilave edilen Fe-Ti dan sonra %Ti= iken Ti un N ile reaksiyonu nedeniyle TiN ve yeniden oksitlenme nedeniyle TixOy bileşikleri yaparak CCM de %Ti= seviyesine düşmüştür. Bu dökümün, 1.Slabında üstte %10((Makro İnklüzyon+Gaz Boşluğu) ve altta %5 (Gaz Boşluğu),BDYYS),döküm başı slabı, 2. Slabında %5 GB,(YYS), 3. Slabında %15 Mİ+GB,(BDYYS), 4.Slabında %15 Mİ+GB,(YYS) dökümün 29.metresinde çubuklama yapıldı, 5.Slabında %15 Mİ+GB, (YYS), 6.Slabında %5 Mİ+GB, (YYS) uygulandı. Tablo1: SEM-EDS analiz sonuçları. 1.Slabında üstte % 5 ((Gaz Boşluğu) ve altta %5(Gaz Boşluğu),BDYYS),döküm başı slabı, dökümün1.metresinde çubuklama yapıldı, 2. Slabında (YYS), 3.Slabında %10GB (BDYYS),dökümün 22.metresinde çubuklama yapıldı, 4.Slabında (BDYYS) dökümün 35.metresinde çubuklama yapıldı, 5.Slabında %15 GB, (YYS), 6. Slabında (YYS), 7.Slabında %5 Mİ+GB, (YYS), döküm sonu slabı işlemi görmüştür ve No lu bindirme dökümlerin dökümün birinci metresinden itibaren incelendiğinde 29.metre,67. metre, 88.metre ve101.metrelerde çubuklama yapılmaktadır yani döküm tonajı artarken nozullarda görülen tıkanmaya neden olan tortu ve kalıntılar artmaktadır ve No lu bindirme dökümleri tamamlandıktan sonra SEN, kalıp tozu curufu, sürgü plakası arasındaki çelik parçasından birden fazla noktadan numune alınarak SEM-EDS Döküm No Fe Al Ca Si Mg Ti Na C O Sürgü plakası 100 arasındaki çelik parçası (1) Sürgü plakası arasındaki çelik parçası (2) SEN(Gövde,1) SEN(Gövde,2) SEN(Gövde,3) SEN(Gövde,4) SEN(Gövde,5) Kalıp tozu curufu (1) Kalıp tozu curufu (2) Kalıp tozu curufu (3) Kalıp tozu curufu (4) No lu dökümün bindirmesi olan No lu döküm SMP de tüm alaşım ilaveleri yapıldıktan sonra SMP de %Sol Al=0.047 iken CCM de oksitlenerek %Sol Al= seviyesine düşmüştür. SMP de N, 66 ppm iken atmosferden çeliğe hava girmesi nedeniyle CCM de N,71 ppm seviyesine yükselmiştir. SMP de en son ilave edilen Fe-Ti dan sonra Ti=0.103 iken Ti un N ile reaksiyonu nedeniyle TiN ve yeniden oksitlenme nedeniyle TixOy bileşikleri yaparak CCM de %Ti= seviyesine düşmüştür. Bu dökümün, analizleri yapılmıştır. Tablo1 de SEM-EDS analiz sonuçları verilmektedir. SEN daldırma nozulunda gövde ve çıkış deliklerinde ince film tabakası halinde iç ve dış yüzeyinde yoğun olarak TiN kalıntıları görülmüştür. Ayrıca SEN den alınan numunelerde ağırlıklı olarak sırasıyla O-Ca-Al-Si-C-Ti-Mg elementlerine rastlanmıştır. Fakat SEN iç yüzeyinde oluşan tortular çok ince tabaka halinde ve çelik akışını düşürecek düzeyde değildir.

6 SEN nozulunda özellikle TixOy ve TiN bulunması şiddetli yeniden oksitlemenin olduğunu göstermektedir No lu dökümün SMP tüm alaşım ilaveleri yapıldıktan sonra SMP de %Sol Al= iken oksitlenerek CCM de %Sol Al=0.038 seviyesine düşmüştür. SMP de N,66 ppm iken çeliğe dışarıdan çok az miktarda hava girdiğinden CCM de N,67 ppm seviyesinde kalmıştır. SMP de en son ilave edilen Fe-Ti dan sonra %Ti= iken Ti un N ile reaksiyonu nedeniyle TiN ve yeniden oksitlenme nedeniyle TixOy bileşikleri yaparak CCM de %Ti=0.089 seviyesine düşmüştür. Kalıp tozu curufundan alınan numunelerde ağırlıklı olarak sırasıyla O-C-Ca-Al-Fe-Si Ti-Mg elementlerine rastlanmıştır. Normal kalıp tozunda FeO=1.17 ve TiO 2 =0.14 bileşikleri vardır. Kalıp tozunun kendi bileşiminden fazla olan FexOy ve TixOy bileşikleri de yeniden oksitlenme sebebidir. Döküm tamamlandıktan sonra tandiş üfleme nozulundan alınan numunede refrakterle çeliğin reaksiyona girmesinden dolayı ara yüzey tabakasının oluştuğu görülmüş fakat metalik olmayan tortu tabakasına rastlanmıştır. Sürgü plakası arasındaki çelik parçasından alınan numunede katı çelik ve katı çelik içerisinde hapis olmuş Al 2 O 3, TixOy kalıntıları ve gaz boşluklarına rastlanmıştır. Yeniden oksitlenme ve termal kaynaklı tıkanmanın her ikisi de mevcuttur. Al,Si, Ca ve Mg un oksitleri çeşitli iç ve dış kaynaklı inklüzyon, yeniden oksitlenme reaksiyonları veya termal kaynaklı sebeplerden dolayı bulunabilirler. Bu dökümün, 1.Slabında (PUYYS),döküm başı slabı, 2. Slabında (YYS), 3. Slabında (YYS), 4.Slabında %5 Mİ+GB,(PUYYS),döküm hızı 0.8 m/dk. dan az. 5.Slabında %5 Mİ+GB, (YYS),normal slab, 6.Slabında %5 Mİ+GB, (YYS) uygulanmıştır No lu dökümün SMP de tüm alaşım ilaveleri yapıldıktan sonra SMP de %Sol Al= iken oksitlenerek CCM de %Sol Al=0.040 seviyesine düşmüştür. SMP de N,86 ppm iken çeliğe dışarıdan hava girmediğinden CCM de N,85 ppm seviyesinde kalmıştır. SMP de en son ilave edilen Fe-Ti dan sonra %Ti= iken Ti un N ile reaksiyonu nedeniyle TiN ve yeniden oksitlenme nedeniyle TixOy bileşikleri yaparak CCM de %Ti=0.092 seviyesine düşmüştür No lu döküme bindirme yapılarak No lu döküme devam edilmiştir. Dökümün başlangıcından itibaren 25.metre, 50.metre ve 63.metrelerde stoper vurdurulmuştur. Yani döküm tonajı artarken stoperde biriken tortuların miktarı da artmaktadır. Bu dökümlerden SEN (gövde ve akış deliği), iç nozul ve kalıp tozu curufundan alınan numunelerin SEM-EDS analiz sonuçları Tablo2 de verilmektedir. Tablo2:SEN, kalıp tozu curufu ve iç nozuldan alınan numunelerin SEM-EDS analiz sonuçları Döküm No Fe Al Ca Si Mg Ti Na C O SEN akış deliği (1) SEN akış deliği (2) SEN akış deliği (3) SEN akış deliği (4) SEN(Gövde,1) SEN(Gövde,2) İç Nozul (1) İç Nozul(2) İç Nozul(3) Kalıp tozu curufu (1) Kalıp tozu curufu (2)

7 SEN daldırma nozulu gövde ve akış deliğinin farklı noktalarından ayrı ayrı numuneler alınarak incelendi. Metalik Fe ile birlikte ağırlık sırasına göre O-Ca-Al-Si-Ti-Na Mg -şeklindedir. Akış deliğinde biriken tortular çelik akışını azaltacak düzeydedir. Metalik Fe varlığı termal kaynaklı tıkanma ve TixOy bulunması çeliğin yeniden oksitlenme sonucu tıkanma olduğunun kanıtı durumundadır. SEN daldırma nozulu gövdesinde bulunan elementler ağırlık sırasıyla O-Ca-Al-Si-C-Fe-Ti-Na şeklindedir. Oluşan tortu ince tabaka halinde olup çelik akışını etkilemeyecek düzeydedir. İç nozuldaki elementler ağırlıkça sırasıyla metalik Fe-O-Al-Si-Ti şeklinde sıralanmaktadır. Metalik Fe ile sinterleşmiş halde bulunan tortu çelik akışını etkilemeyecek düzeyde ince tabaka halindedir. Termal ve inklüzyon kaynaklı oluşan tortu yüksek sıcaklık etkisiyle sinterleşmiş durumdadır. Kalıp tozu curufunda bulunan elementler ağırlıkça sırayla O-Ca-Fe-Na-Mg-Al şeklinde sıralanmaktadır. Normal kalıp tozunda %FeO=1.2 düzeyindedir. Bu oranı aşan miktar yeniden oksitlenmenin kanıtı durumundadır. Al,Si, Ca ve Mg un oksitleri sürekli döküm tesisinde veya öncesinden çeşitli şekillerde gelen iç ve dış kaynaklı inklüzyon, refrakter kırıntıları,yeniden oksitlenme reaksiyonları veya termal kaynaklı olabilirler ve yüksek sıcaklık etkisiyle sinterleşmiş vaziyette bulunurlar. 4) SONUÇ VE ÖNERİLER 1) Temiz çelik üretim esasları çok sıkı uygulanmalıdır. SMP de bütün alaşım ilaveleri tamamlandıktan sonra sürekli döküm tesislerinde çelik katılaşıncaya kadar olan proseslerde yeniden oksitlenmeye (çatlaklar, bağlantılar veya poroz refrakterler nedeniyle nozula giren hava aspirasyonu) neden olan tüm tedbirler alınmalıdır. Ayrıca, yeniden oksitlenmenin en büyük kaynağı olan curuftaki % FeO+MnO minimum seviyeye düşürülmelidir. 2) Dökümde tandiş süper ısısı artırılmalıdır. 3) 7514 K kalite çeliğin kimyasal bileşimindeki %Ti oranının emaye özelliğini etkilemeyecek seviyeye kadar azaltılmalıdır. 4) Döküm tonajı artarken tıkanma problemleriyle karşılaşma sıklığı arttığından her bir potaya yeni tandiş kullanılmalıdır. 6) Tandiş üfleme nozulu ve SEN nozullarında ısı yalıtımı çok iyi derecede sağlanmalıdır. 7) SMP de alaşım ilaveleri tamamlandıktan sonra Ca-Si enjeksiyonuyla katı kalsiyum alimünatların ergime noktası düşük (1455 C o ) sıvı kalsiyum alimünatlara (C12A7) dönüştürülmesi sağlanmalıdır. REFERANSLAR 1)Hua Baı,Brain G.Thomas Effects of Clogging,Argon Injection, and Continuous Casting Conditions on Flow and Air Aspiration in Submerged Entry Nozzles Metallurgıcal and Materials Transactions B,Vol32B,August 2001,707 2)Fundamental Aspect of the Casting of Titanium Treated Steels. A.Sharan,I.Jımbo,A.W.Cramb, Carnegie Mellon University, Pittsburgh,PA 3)Continuous Casting,s1-60.,Volume7,1995 4) Nozzle Clogging : The Aglomeration or Growth of Solids on Refractory Surface during the Pouring of Liquid Steels Alan W.Cramb, R.Rastogi and R.Maddelanea,Carnegie Mellon University, Pitstsburg,PA 5) Evaluton and Control of Steel Cleanliness,85 th Steelmaking Conference Proceedings,ISS-AIME, Warrandale, PA,2002, pp )I. Tolleneer., C.Rasschert., F.Hörzenberger., B.C. De Cooman., J.Penning. Investigation of titanium oxides as hydrogen traps in IF steels for enamelling,steel Research 7(2001), 7)K.Sasai,Y.Mızakamı Reaction Mechanism between Alumina Graphite Immersion Nozzle and Low Carbon Steel,ISIJ vol34.,1994,no.10,p )Clogging in SEN's. VermulesY., Coletti. B., Wollants P., Blainpain B.,Haers F.,Steel Research71,2000, s )Continuous Casting,N.A.Mc.Pherson,A.M.Lcan.,Vol6, s 1-30, ) Iron and Steelmaker, s28, April ) Prosess Technologıcal And Metallurgıcal Measures to İmprove the oxide Cleanness of C.C. Strands And Their Evalution By The MIDAS Method., H.Jacobi,.Nilson.,H.J.Ehrenberg.,K.Wünnerberg. s ) N.A. Mc Pherson,S.L. McIntosh Mold Powder Related Defects in Some Continuously Cast Steel Products,june1987, I&SM,19 13) Thorpe M.D. Development of Interstitial Free Porcelain Enamelling Steel, Ceramic Eng. Sci.Proc.15,1994,Canada.