Elektrik Ark Fırınlarında Çelik Üretimi

Transkript

1 Elektrik Ark Fırınlarında Çelik Üretimi Elektrik Ark Fırınları (E.A.F.) BOF da oksijen metalin içine enjekte edilir ve orada çözünür. EAF da, oksitleyici şartlar curuf fazıyla sağlanır. Oksitleyici bir curuf yapılır (yüksek oranda FeO içerir) ve oksijen metale curuf-metal ara yüzeyinden transfer olur. Elektrik arkı kullanılarak yüksek sıcaklıklar elde edilir ve bu da metal katılaşması olmaksızın önemli miktarlarda alaşım elementleri ilavesini mümkün kılar. Elektrik Ark Fırınlarında Çelik Üretimi Elektrik ark fırınlarının endüstride ve özellikle çelik üretiminde kullanılmasını sağlayan faktörler: Elektrik enerjisi üretim ve temin olanaklarının artması, Elektrot üretim ve kalitelerinin geliştirilmesi, Elektrik kontrol sistemlerindeki gelişmeler, Refrakter malzemelerinin cins ve kalitelerindeki gelişmeler, Mekanik, hidrolik, elektronik konularındaki endüstriyel gelişmeler. Kükürt giderilmesi redükleyici şartlarda sağlanır. 1

2 Geleneksel elektrik ark fırınları alternatif akım, direkt ark teşkil ettirilen 3 elektrod, genellikle dairesel kesitli gövde ve kapak Elektrodlar ile haznedeki metal arasında normal volt, yüksek akım dolayısı ile meydana gelen yüksek güçler sayesinde yüksek sıcaklık elde edilir (ark bölgesinde 3200oC). Elektrik ark fırınları konvansiyonel astarlama pratiğine göre asit ve bazik olmak üzere ikiye ayrılabilir. Asit elektrik ark fırınlarında asit curufla çalışılarak tam ve kısmi oksidasyon yöntemleri ile çelik üretimi yapılabilir. Bu tip fırınlarda curuf tipi dolayısı ile fosfor ve kükürt gidermek mümkün olmadığından hammaddelerin seçilmiş olarak kullanılması zorunluluğu vardır. Bazik astarlanmış fırınlarda bazik curuflarla çalışıldığından, özellikle elektrik ark fırınlarında oksitleyici ve redükleyici çift curuf uygulaması rahatlıkla yapılabilir. Böylece P ve S giderilmesi mümkündür. Bazik astarlanmış ocaklarda; kapakta krom-magnezit veya silika tuğla (son yıllarda yüksek alüminalı tuğlada kullanılmaya başlanmıştır), tabanda ise yüksek kaliteli şamot tuğla ve magnezit tuğla döşenir, üstüne ise dolomitle astarlama yapılır. Curuf seviyesinde ve onun üzerinde ise krom-magnezit veya silika tuğla döşenir. 2

3 Girdiler Hammadde (Hurda) Elektrik Enerjisi Elektrod Tüketimi Refrakter tüketimi ve tamir masraflar!!! çilik Genel Giderler Maliyetteki % Dönen hurda; kimyasal analizi çok iyi bilinen çelikhane, dökümhane, haddehane gibi birimlerden gelen yüksek kaliteli hurdalardır. Piyasa hurdası; çok az kükürt ve fosfor içeriği olan ve özellikle otomobil kaportalarından gelen hurdalardır. 3

4 Refrakter malzeme sarfiyatı çalışma koşulları (şarj şekli, sıcaklık, yüksek sıcaklıkta kalma süresi, sıcaklık değişimlerinin sıklığı, çelik ve curuf bileşimi vb.) ile yakından ilgilidir. Genel olarak ark fırınlarında refrakter tüketimi; 515 kg/ton çelik olabilmektedir. Hurdalarda dikkat edilmesi gereken yabancı maddeler demirden daha düşük oksijen afinitesine sahip olan maddelerdir. Bunlardan özellikle dikkat edilmesi gerekenler bakır ve kalaydır. Elektrik ark fırınlarında elektrot tüketimi elektrot uçlarından, yüzeylerin oksidasyonu yoluyla ve mekanik kırılmalar sebebiyle olmaktadır. Değişik koşullarda 1 ton çelik üretimi için 3,5-9,0 kg lık elektrot tüketimi olabilmektedir. Elektrot tüketiminin minimize edilmesi, elektrotların özelliklerinin yanı sıra çalışma koşulları ve fırın yapısı ile yakından ilgilidir. 4

5 Ocağın çalışması elektrotlara uygulanan normal volt, yüksek akımın şarja iletilmesi ile olur. Ocağın tamiri, elektrotların ayarı ve gerekli hazırlıklar yapıldıktan sonra ocağa şarj yapılır. Şarj için gerekli hammaddelerin başında hurda gelir. Eğer üretilecek çelik alaşımlı çelik ise hurda bileşiminin üretilecek çelik cinsine benzemesine dikkat edilir. Diğer hammaddeler ise ; Curuflaştırıcı : Kireç, kireçtaşı ve fluşpat Tamir malzemesi : Dolomit ve magnezit, Alaşımlama ve deoksidasyon : Fe-Mn, Fe-Si, Fe-Cr vb. İlave malzemeler : Karbon vermek için kok kömür tozu, ergitmeyi hızlandırmak için sıvı oksijen, ayrıca karbon tasfiyesi için demir cevheri (hematit) kullanılır. 5

6 Ocağa gerekli ilaveler genellikle curuf kapısından yapılır. Çift curuf yönteminde ergitme ve arıtma olarak iki kademe vardır: Kullanılan hammaddeler, hurda şarjından sonra gerekli kademelerde ve belli oranlarda ilave edilirler. 1. Ergitme kademesinde şarjı kolayca ergitebilmek için şarja oksijen üflenir. Bu kademede yüksek güçle çalışılır. Ergitmenin tamamlanmasıyla güç düşürülür. Ocağa hurda şarjı ocak kapağı açılarak üstten yapılır ve kapak kapatılarak elektrotlar şarj üzerine indirilir ve akım tatbik edilerek ark oluşturulur. Elde edilen ark, elektrotlardan şarja elektrik akımının iletilmesini sağlar. Ark; metal ile elektrot arasında meydana gelir. Elektrotlar ile haznedeki şarj arasında tatbik edilen normal volt, yüksek akım nedeniyle meydana gelen yüksek sıcaklık şarjı ergitir. Ocakta çalışma şartlarına göre baziklik oranı çok iyi ayarlanmalıdır. En iyi kükürt tasfiyesi için ve curufun akışkanlığının maksimum olabilmesi için bu oran 2,5 olmalıdır. Bu nedenle bu periyotta bol miktarda kireç kullanılarak hem baziklik oranı arttırılır, hem de daha iyi kükürt tasfiyesi sağlanır. Böylece curufta kükürtlü bileşikler halinde toplanan kükürt, periyot sonunda curuf çekme işlemi ile banyodan uzaklaştırılır. Bu kademede sık sık sıcaklık ölçümü yapılır ve ocaktan numune alınarak bileşim kontrol altında tutulur. Eksik olan element ilave edilir, fazla olan elementlerin ise tasfiyesine çalışır. Buraya kadar sırasıyla fosfor, kükürt, mangan, silisyum ve karbon ayarlanır. İstenen sınırlara gelinmiş ise son olarak sıvı çelik banyosundaki oksitleri almak ve oksijen seviyesini minimuma indirmek için banyoya, deoksidanlar ilave edilerek deoksidasyon yapılır. Son olarak sıcaklık ve bileşim kontrolü yapıldıktan sonra güç düşürülür ve gerekirse bazı ilaveler yapıldıktan sonra, yeterli sıcaklığa ulaşılmışsa döküm alınır. Döküm alma sıcaklığı çelik kalitesine ve karbon miktarına bağlıdır. Genel kural olarak çeliğin ergime sıcaklığının 100oC üzerinde bir sıcaklıkta döküm alınır. 2. Arıtma kademesinde ise iki ayrı periyot vardır: oksidasyon ve redüksiyon periyotları. Oksidasyon periyodunda çelik banyosu içinde istenmeyen bazı elementler oksit halinde curufa geçirilerek banyo arıtılır. Bu arada silisyum, mangan, fosfor ve demir gibi bazı elementlerde kısmen oksidasyona uğrarlar ve banyodaki karbonda biraz azalır. Sıvı metal banyosu oluşur oluşmaz curuf çekilerek fosfor tasfiyesi yapılır. Redüksiyon periyodunda ise metal banyo sıcaklığı artırılır ve kükürt tasfiyesi yapılarak, gerekli ilavelerle çelik istenen bileşime getirilir. Bazik Proses Bazik curufun esası kireç atılarak oluşturulan kalsiyum silikatlar ve silisyumun oksitlenmesiyle oluşan veya şarjdan gelen SiO2 dir. % CaO / % SiO2 oranı genellikle 2,5-4,5 arasındadır. Oksitleyici curuf %10-45 civarında FeO ile az miktarda MnO ve şarjdan gelen diğer oksitlenebilir elementleri içerir. Redükleyici elemanlar oksit curuf (1. curuf) alındıktan sonraki yeni curuf karışımına ilave edilir (çift curuf sistemi). 6

7 Bazik Oksitleyici Curuflar Ergime sırasında sıvı banyo içine oksijen enjekte edilmekte ve bu sırada silisyum, mangan gibi elementlerin yanında demirde oksitlenmektedir. Bazik İndirgeyici Curuflar Bazik curuf içinde %FeO + %MnO < %5 ise bu tür curuflara indirgeyici curuf denilmektedir. Eğer bazik curuf içinde %FeO> %10 ise bu curufa oksitleyici curuf denilmektedir. Oksitleyici curuflarda %FeO = arasında yer almaktadır ve oksijen potansiyeli açısından zengindir. Bu tür curufla çalışılan proseslerde ferro-alyaj ilave edilirse silisyum ve manganez gibi elementler önce curuf içindeki oksijen eğilimi daha zayıf olan FeO ile reaksiyona girmekte ve bunun sonucunda da sıvı banyo içinde çözünen Si ve Mn miktarı daha az olmaktadır. Bu curuflar alüminyum ve ferro alyajları oksitlediği için oksitleyici curuf denilmektedir. Fosfor rafinasyonunda bazik oksitleyici curuf kullanılmaktadır. Fosfor Rafinasyonu Ayrıca pota ocağında kireç ilavesi ile oluşturulan curufta iyi bir indirgeyici curuftur. Fosfor Rafinasyonu Çelik içinde bulunan fosfor, çeliğin uzama, darbe mukavemeti gibi fiziksel özelliklerini olumsuz yönde etkiler, soğuk çekilebilirliği azaltır. Bu nedenle istenmeyen bir elementtir ve çelik içindeki miktarı çeşitli çelik cinslerinde değişmekle birlikte %0,05 ile sınırlanmıştır. Bazı kaliteli çelik cinslerinde ise en fazla % 0,015 olmalıdır. Ancak hurda içinde daha fazla fosfor bulunmaktadır ve fosforun oksijen eğilimi demirden daha fazladır. Bu nedenle ergitme sırasında oksijen ile rafine edilir ve kireç ile de curufa bağlanır. Temel olarak fosfor rafinasyonu ; (1) 2P + 5O = (P2O5) + ısı Fosfor rafinasyonundan sonra E.A.F. dan curuf çekilmesi, ferro alyaj ve yeni kireç ilavesinden sonra oluşturulan curuf, bazik indirgeyici curufa iyi bir örnektir. T< 1570oC eşitliği ile sağlanır ancak curufa bağlanabilmesi için kirece ihtiyaç vardır ve gerçek rafinasyon reaksiyonu; (2) 2P + (5FeO) + 3 (CaO) = 3CaO.P2O5 + 5Fe + ısı şeklindedir. Curuf içinde bol miktarda FeO ve CaO bulunması reaksiyonu hızlandırmaktadır. Bu nedenle fosfor rafinasyonu için bazik oksitleyici curufa ihtiyaç vardır. Reaksiyon sonunda ısı açığa çıktığı için fosfor tasfiyesi 1570oC nin altındaki sıcaklıklarda çok hızlı olur. Bu sıcaklığın üzerinde reaksiyon ters yönde oluşur. Fosfor rafinasyonunu etkileyen bir diğer önemli noktada curuf içindeki (%MnO) değeridir. %MnO+%MgO+%CaO = % 65 seviyelerindedir ve sabittir. Eğer %MnO artarsa diğer fazların miktarı azalacağından fosfor tasfiyesi daha yavaş olur. 7

8 Fosfor Rafinasyonu Fosfor Rafinasyonu Fosfor curufa bağlayabilmek için CaO ya ihtiyaç vardır ve CaO kireç ilavesi ile sağlanabileceği gibi kireçtaşı (CaCO3) ilavesinden sonra curufa aşağıdaki reaksiyon ile geçmektedir. CaCO3 + ısı = CaO + CO2 (T ~ 900oC) Isı alan bir reaksiyon olması nedeniyle kireçtaşı ilavesi enerji tüketimini arttırmaktadır. Ancak CO2 gazı banyonun karışmasını sağlayarak reaksiyonu hızlandırmaktadır. Fosfor tasfiyesinin olması için sıcaklık 1570oC ye gelmesine rağmen yeterli fosfor tasfiyesi olmamış ise kireçtaşı ilave edilir. Böylece; Sıcaklık düşürülerek reaksiyon hızlandırılır. Fazladan CaO eklenmesi nedeniyle baziklik artar ve fosfor tasfiyesi hızlandırılır. Kükürt Rafinasyonu Kükürt çeliğin mekanik özelliklerini olumsuz yönde etkileyen ve darbe mukavemetini azaltan zararlı bir elementtir. Bu nedenle çelik içinde istenmemektedir ve miktarı sınırlanmıştır. Kükürt tasfiyesi aşağıdaki eşitlikle gerçekleşir : (FeS) + (CaO) = (CaS) + (FeO) Ancak sıvı banyo içinde FeO miktarının yüksekliği S giderimini yavaşlatacak veya durduracaktır. Bu nedenle banyodaki FeO in C, Al, Si, Ca gibi deoksidan maddelerle deokside edilmesi gerekmektedir. Belirtilen deoksidasyon ile birlikte S giderimi reaksiyonu şu şekildedir: (FeS) + (CaO) + C + ısı = (CaS) + Fe + CO Fosfor rafinasyonu için gerekli şartlar özetlenecek olursa : 1. Bazik curuf (CaO/SiO2>2,5) gereklidir. Bunun için yeterli miktarda kireç veya kireçtaşı verilmelidir. 2. Oksitleyici curuf (%FeO>15) gereklidir. Bu şart oksijen enjeksiyonu ile sağlanır ve banyo karbonu düşürülür. 3. Fosfor tasfiyesi 1570oC ye çıkmadan tamamlanmalıdır. 4. Etkin bir karbon kaynaması yapılarak banyo içindeki karbon miktarı düşürülmelidir. 5. Curuf akışkan ve sıvı olmalıdır. Bu koşulu sağlamak için gerekirse fluşpat ilave edilebilir. 6. Reaksiyonun hızlandırılması için etkin bir karıştırma gereklidir. Karbon ve oksijen enjeksiyonuna, ayrıca EAF dipten karıştırma sistemine ihtiyaç duyulmaktadır. 7. Curuf içinde %MnO ve %MgO minimumda tutulmalıdır. Kükürt Rafinasyonu İyi bir kükürt (S) tasfiyesi için gerekli şartlar: 1. Bazik Curuf Yeterli miktar kireç ilavesi sonunda CaO/SiO2 oranı 2,5 un üzerinde olmalıdır. 2. İndirgeyici Curuf Bazik curuf içinde %FeO+%MnO toplamı %3 ün altında olmalıdır. Bu koşul iyi bir oksijen giderme (deoksidasyon) ve curufsuz döküm alma ile mümkündür. Döküm alma sırasında akışa verilen silisyum, alüminyum deoksidasyon amacıyla ilave edilir. 3. Yüksek Sıcaklık Kükürt rafinasyonu ısı alan bir reaksiyon olduğu için sıcaklık arttıkça reaksiyon hızlanır. 1570oC nin üzerinde iyi bir rafinasyon sağlanabilir. 4. Akışkan ve Sıvı bir Curuf Kükürt rafinasyonu curuf-metal reaksiyonu sonunda olmaktadır. Curufun sıvı ve akışkan olması gereklidir. Curufu akışkan hale getirmek için fluşpat ilave edilmektedir. 8

9 Ark Fırınlarında Yalın Karbonlu ve Az Alaşımlı Çeliklerin Üretimi Şarjın seçimi, hazırlanması ve şarj etme: Şarjın seçiminde dikkat edilecek en önemli nokta metalin analizinde elde edilebilecek değerlere uygun bir hurda ile çalışmaktadır. Burada hurda bileşiminde bulunabilen Cu, Ni, Mo gibi oksidasyon ile ayrılmayan elementlere dikkat edilmelidir. Şarj seçiminde dikkate alınması gereken diğer bir nokta da hurdanın temizliği ve boyutudur. Ergitmeyi hızlı yapabilmek için şarjın büyük bir kısmı ağır hurdadan seçilmelidir. Şarj, şarj arabalarının her vagonu ayrı ayrı tartılarak, sıraya konularak hazırlanmalıdır. İdeal şarj genelde % 35 ağır, % 40 orta ve % 25 hafif hurdadan oluşur. Ark Fırınlarında Yalın Karbonlu ve Az Alaşımlı Çeliklerin Üretimi Ergitme Elektrotlar hurdanın üstüne kadar indirildikten sonra devre kapatılıp orta bir voltaj seçilip otomatik kontrole ayarlanır. Elektrotların hurdaya girişi tamamlanınca maksimum voltaj ve akım verilir. 9

10 Ark Fırınlarında Yalın Karbonlu ve Az Alaşımlı Çeliklerin Üretimi Oksidasyon periyodu, curuf çekme ve redüksiyon periyodu Ark Fırınlarında Yalın Karbonlu ve Az Alaşımlı Çeliklerin Üretimi Boşaltma (Döküm alma) Oksidasyon aşaması sıvı metal oluşumu ile başlar. Pratik olarak oksidasyon bütün hurdanın ergimesiyle başlar. Si, P, Mn, C elementleri bu periyot ile oksitlenir. Metalimsi maddeler C dahil olmak üzere istenen oksit seviyesine getirildikten sonra eriyik banyosu kısmen tekrar oksitlenir. Sıvı çelik son deoksidasyon işleminden dakika sonra potaya alınmalıdır. Oksitlenen eriyik curuf, elektrotlar yükseltilerek fırından dışarıya atılır. Redüksiyon periyodunda curuflaştırıcı olarak yanmış kireç, fluşpat, silis kısmen kullanılır. Redüksiyon periyodunda S tasfiyesi üzerine çalışılır. Fırın devrilmeye hazır olduğunda önceden ısıtılmış ve kuru bir pota vinç vasıtasıyla fırının döküm alma ağzının altına getirilir. Operatör kontrolü yapar ve döküm alma ağzı temizlendikten sonra metalin önce akmasını sağlayacak pratik önlemden sonra fırın devrilir. 10

11 E.A.F. nın Geleneksel Yöntemle Karşılaştırılması İlk yatırım masrafları entegre çelik üretim yöntemine göre daha ucuz olmaktadır. Seçilecek kuruluş kapasiteleri entegre sistemlere göre daha küçük olabilir. Sürekli döküm yoluyla yarı ürün üretim tekniğinin uygulanması ile tesis verimliliği artışları mümkün hale gelebilmektedir. Metalurjik kok ve demir cevheri gibi belirli spesifikasyonlara sahip olması gereken hammaddelere bağımlı değildir. Esnek çalışma koşullarından dolayı piyasa şartlarına göre üretim ayarlanabilir. E.A.F. daki Teknolojik Gelişmeler E.A.F.nın tarihsel gelişimi içinde en belirgin değişiklikler: Fırın boyut ve kapasitelerinin büyütülmesi, Trafo güçlerinin arttırılması, Ergitme ve arıtma evrelerinde oksijen kullanılması, Hurdanın seçilip hazırlanması, Hurdanın ön ısıtılması Hurda ile beraber ön redüklenmiş demir (sünger demir) şarjı, Fırın gazlarından yararlanabilme imkanları, Refrakterler yerine su soğutma panelleri kullanılması, Oksi-brülör tertibatları ile donatılma, Dipten döküm alma yönteminin uygulanması Pota metalurjisi Doğru akımlı tek elektrodlu elektrik ark fırınları (DC-EAF) Birim çelik üretim başına sarf edilen enerji daha azdır. 11

12 Fırının Kapasitelerinin ve Güçlerinin Arttırılması, Süre Kısaltıcı İşlemler Elektrik ark fırınlarının hazne boyutları arttırılarak kapasiteleri arttırılabilmektedir. Ancak fırın kapasiteleri büyüyünce normal güçlü fırınlarda ergime zamanının uzaması fırın verimliliğini azaltacağından özellikle ergime süresi boyunca daha büyük güçler kullanarak ergime süresini kısaltmak için yüksek güçlü hatta çok yüksek güçlü (U.H.P.) elektrik ark fırınları kurulmuştur. Elektrik ark fırınlarında gerek üretim süresini azaltmak ve gerekse harcanan elektrik enerjisinden tasarruf etmek amacı ile ergitme periyodu ve arıtma (oksidasyon) evrelerinde şarj üzerine veya ergimiş metal banyosuna oksijen üfleme pratikleri geliştirilmiştir. Ergitme safhasında hurdadaki özellikle Si ve Mn ın üflenen oksijen ile ekzotermik reaksiyonlar sonucunda oksitlenmelerini sağlamak ve özellikle arıtma evresini kısaltıp karbon azalmasını hızlı bir şekilde başarmak amacıyla fırına dışarıdan borularla veya tüyerler vasıtasıyla 8-10 atmosfer basınçta istenen seviyede karbon azalmasına yetecek miktarda ve yeteri süre içerisinde oksijen ilavesi yapılabilmektedir. Hurda Ön Isıtma Elektrik ark fırınlarında yine süreyi kısaltmak ve enerji tasarrufu amacı ile hurdaların ön ısıtılarak şarjı, şarjın kısa sürede yapılabilmesi için seçilmiş hurdaların hazırlanması ve uygun şarj için mekanikteki gelişmelerin kullanılması yöntemleri uygulanmaktadır. EAF ile çelik üretiminde, kullanılan toplam enerjinin % si baca gazlarından ısı enerjisi olarak kaçmaktadır. Hurda ön ısıtma sistemi bu enerjiyi hurda ısıtmada kullanmaktadır. 100 o C ile 500 o C arasında sıcaklığa ulaşan hurdanın EAF a şarjı ile; kwh/ton enerji tasarrufu 3-4 dakika dökümden döküme geçen sürede azalma 0,2 kg/ton elektrod tüketiminden tasarruf Çelikte hidrojen kontrolünün sağlanması. 12

13 Pota Ocağı Temel görevi metalurjik arıtma işlemlerini gerçekleştirmektir: Kükürt giderme Karbon giderme Oksijen giderme Alttan üfleme sistemi ile kısmi gaz giderme ve çelik temizliği Sıcaklık ve kimyasal analiz homojenizasyonu ve ayarı EAO ile sürekli döküm makinesi arasındaki tampon görevi ile proses akışının kontrolüdür. Pota Ocağı Su Soğutmalı Paneller Su soğutmalı panel uygulamasında fırında curuf seviyesi üzerindeki fırın duvarları refrakter malzeme yerine tamamıyla su soğutmalı panellerle donatılmış durumdadır. Paneller mm lik yüksek kaliteli levhalardan kaynaklanarak ve 15 atmosferlik hidrostatik test basıncına dayanıklı olacak şekilde imal edilirler. Besleme suyunun sıcaklığı devamlı kaydedilerek kontrol edilmektedir. 1 panelin 1 m 2 si için 9 m 3 /saat hızla su girişi, 3-5 atmosfer basınç ve 200 o C ideal koşullar olarak tanımlanmaktadır. Su soğutmalı paneller ile donatılmış elektrik ark fırınlarında refrakter sarfiyatı oldukça azaltılmış olmaktadır. Tabandan Boşaltmalı E.A.F. (E.B.T.) Bu tip fırınlar yapı itibariyle geleneksel fırınlara benzemekle beraber, metal fırın tabanındaki döküm alma deliğinden alınabilecek şekilde dizayn edilmişlerdir. Bu tip fırınların yatırım masrafları eğilmeli fırınlardan daha ucuz olmaktadır. Tabandan boşaltmalı E.A.F. da özellikle metal boşaltma sırasında %30 a varan bir ısı tasarrufu sağlanır ki bunun sonucu olarak 8-10 kw saat/ton çelik elektrik enerjisi tasarrufu yapılabilmektedir. Mekanik sebeplerden dolayı elektrot kırılmaları şeklindeki sarfiyatlar minimuma inmekte ve tüm elektrot sarfiyatında %6 gibi bir oranda azalma olmaktadır. Tabandan boşaltmalı sistemlerde, eğilebilir fırınlara nazaran su soğutma panelleri uygulaması daha etkili olmaktadır. Bu sebeple bu tip fırınlarda refrakter sarfiyatı da oldukça azaltılmış durumdadır. 13

14 Oksi-Fuel Brülör Uygulaması Elektrik ark fırınlarında kullanılan elektrik enerjisini azaltmak ve üretim hızını arttırmak için kullanılan en önemli yöntemlerden birisi, fırınlarda oksi-fuel brülör tertibatı ilavesidir. Yanma işleminde kullanılan oksijen havadan temin edilirse, oksijenle beraber azot, argon gibi gazlarda gelip ısı alarak yanma gazlarında yer alırlar. Saf oksijen kullanıldığında ise hem alev sıcaklığı yükseltilir hem de yanma gazları miktarı az olduğu için yanma verimi artar. Bu prensipten hareketle elektrik ark fırınlarına saf oksijen ile doğal gaz veya sıvı yakıt yakabilen brülörlerin ilavesine gidilmiştir. Hurda Yerine Sünger Demir Kullanılması Sünger demir (direkt redüklenmiş demir-dri), pelet ya da parça cevher şeklinde ark ocaklarına şarj edilmektedir. Sünger demirdeki toplam demir miktarının % in üstünde olması gerekir. Bu oranın altında olması halinde ark fırınında çelik üretiminde hurdaya göre daha fazla elektrik enerjisi harcanacaktır. Sünger demir daha ziyade kendi başına değil belirli oranlarda hurda ile beraberce şarj edilerek çelik üretiminde kullanılmaktadır. Sünger demirin kimyasal bileşimi enerji tüketimini en fazla etkileyen unsur olmaktadır. Elektrik ark fırınlarındaki işlem koşullarının zorlanmaması açısından sünger demir özelliklerinin çok üstün ve değişmeyen koşullara sahip olması gerekir. Oksi-Fuel Brülör Uygulaması Oksi-fuel brülör uygulamasının en belirgin dezavantajı yüksek sesli çalışma yapmasıdır. Elektrik ark fırınlarında sabit brülörlerden sadece oksijen üflemesi de yapılabilir. Bu uygulamaya paralel olarak elle kumanda edilen seyyar oksijen üfleme tertibatları da geliştirilmiş olup sistem daha ziyade kapaktan fırına oksijen vermeye hatta oksijenle beraber karbon ve kireç te verecek şekilde dizayn edilir. Hurda Yerine Sünger Demir Kullanılması EAF na sünger demir, peletler veya briketler şeklinde şarj edilir. Ancak sünger demirin bu şekildeki şarjı herhangi bir enerji tasarrufu sağlamayıp sadece geleneksel yönteme bir alternatif oluşturur. Hammadde olarak hurda kullanılan bir EAF ile sünger demir kullananı karşılaştırdığımızda sünger demirin, toplam enerji tüketiminin daha fazla olduğu görülür. Bu artış sünger demir üretimi sonucunda metalizasyon derecesinin hurdadan düşük olması ve sünger demirde mevcut oksitlerin giderilmesine harcanan enerji ile sünger demirdeki gangın curufa alınabilmesi için harcanan enerjiden kaynaklanmaktadır. Ancak tüm bunlara karşın bu artışlar eğer kontinü şarj sistemi uygulanıyor ve üretimde buna bağlı olarak artıyorsa kısmen dengelenebilir. 14

15 E.A.F. daki Teknolojik Gelişmeler E.A.F. daki Teknolojik Gelişmeler Dünya da yaklaşık 400 EAF çelik üretimi için kurulu durumdadır. Bunların yaklaşık %25 i 100 tondan daha büyük döküm kapasitesine sahip DC Fırınlardır. Yüksek kapasiteli ergitme tesisleri daha çok DC fırınlarla çalışmaktadır. 140 MW a kadar ergitme gücüne sahip ikiz elektrodlu DC fırınlar artan bir trende sahiptir. DRI şarjı %60 ı aştığında ikiz elektrodlu DC fırınların özellikle daha etkili olacağı görülmüştür. 15