Endüstriyel Malzemeler 2 Demir esaslı malzemeler Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir 2013-2014 Güz Yarıyılı
2. Demir esaslı malzemeler 2.1. Çelikler ve çeliklerin üretimi 2.2. Çelikler ile ilgili çevresel faktörler 2.3. Uygulama yönelik bazı örnekler 2
Dünya cevher rezervleri (milyon ton): Sustainability Australia 18,000 of iron ore Brazil 7,600 Canada 1,700 China 25,000 India 2,800 Kazakhstan 8,300 Mauritania 800 Russia 20,000 South Africa 1,000 Sweden 3,500 Ukraine 22,000 USA 10,000 Other Countries 17,000 World total 140,000 (rounded) average Fe content: 55% 2001 yılı demir cevheri ihtiyacı: 577 Mil. t 120 yıllık rezerv Dünyada demir cevherlerinin sürdürebilirliği Kaynak: U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries 2002 3
IWT, Bremen 4 Demir madeni (Brezilya, Companhia Vale Rio Doce)
Demir cevheri taşınması (Brezilya, İskandinav ülkeleri, Rusya ve Ukrayna) IWT, Bremen 5
Nufüs ve CO2-emisyonu 6
Madenden üretim Geri dönüşüm Enerji girdisi, Mcal/m 3 Çelik Aluminyum Titanyum Polipropilen 7 Çeşitli malzemelerden 1 ton üretmek için gereken enerji
Çelik ve Aluminyum otomobil karoseri üretimi için enerji tüketimi 8
Mio. t 900 800 108 700 600 Hamdemir İç hurda 72 500 Endüstriyel hurda 400 300 Çelik tüketimi 200 100 Geridönüşen hurda 0 1950 60 70 80 90 2000 10 15 Year Kaynak: Jahrbuch Stahl 1992 9 Dünya çelik hurda kapasitesi
Çelik üretimden gelen sera gazı çoğunlukla CO2 dir. Ortalama 1 ton çelik üretmek için 1.9 ton CO2 salınımı gerekir. Ulusal Enerji Ajansına göre demir-çelik endüstrisi dünya CO2 salınımının % 4-5 ini oluşturmaktadir. Kaynak: www.worldsteel.org 10 Dünya çelik tüketimi
Kaynak: www.worldsteel.org 11 Enerji tüketimini azaltmak
Karbon emisyonunu azaltabilecek 3 eğilim Kaynak: www.worldsteel.org 12
Çeliğin döngüsü Çelik üretimi Hammadde çıkarılması Son kullanıcı hurdası İlk kullanıcı hurdası Şekillendirme ve diğer üretim yöntemleri Kullanım ömrü sonu/geri dönüşüm Geri dönüşüm Kullanım aşaması Kaynak: www.worldsteel.org 13
Demir-çelik yan ürünlerinin kullanılması Örn: Yüksek fırın curuflarını çimento katkısı olarak kullanmak Yan ürünlerin kullanımı http://www.flickr.com Kaynak: www.worldsteel.org 14
Elektrik çelikleri örneği Trafo ve elektrik motorlarında elektrik çeliği kullanılması ile daha uzun ömürlü cihazlar üretilebilir. Böylece çeliğe ait karbon ayak izi azaltılmış olur. Karbon ayak izi Kaynak: www.worldsteel.org 15
Climate Action programına üye olan demir çelik firmaları Kaynak: www.worldsteel.org 16
1. Enerji kullanımını daha etkin hale getirmek için yeni çelikler geliştirilmeli ve kullanılmalı. 2. CO2 salınımını azaltan yeni çelik üretim teknolojileri geliştirilmeli yada var olan yöntemler bu yönde geliştirilmeli 3. Çalışmakta olan çelik tesisleri en iyi performanslarına taşımak için sürekli olarak teknoloji transferi yapılmalı. 4. Tüm tesislerde süreli ölçümler yapılarak bu tesislerin CO2 salınımlarını belirli sınırlar içinde tutmaları sağlanmalı. Ne yapmalı? Kaynak: www.worldsteel.org 17
Uygulama örnekleri; Yüksek mukavemetli çeliklerden yapılan otomobiller Kaynak: www.worldsteel.org 18
Uygulama örnekleri; Gıdaların daha sağlıklı ve daha uzun süreli dayanımı Kaynak: www.worldsteel.org 19
2. Demir esaslı malzemeler 2.1. Çelikler ve çeliklerin üretimi 2.2. Çelikler ile ilgili çevresel faktörler 2.3. Uygulama yönelik bazı örnekler 20
Çelik Kafes C Cr Mn Si Ni 16MnCr5 Sementasyon çeliği Hmk 0,16 0,95 1,15 0,25-100Cr6 Sertleşebilir çelik Hmk 1,00 1,5 0,35 0,25 - X5CrNi1810 Östenitik çelik Ymk 0,05 18 - - 10 Çelikler ve uygulamaları WZL, Fraunhofer IPT 21
1959 ve 2012 model Mini Cooper karşılaştırması 22
Austin Mini 1959 BMW Mini 2012 Değişim, % Length overall, m 3.05 3.72 +22 Width overall, m 1.41 1.68 +19 Kerb weigth, kg 587 1150 +96 Engine 4 cylinder,8v,petrol 4 cylinder,16v,petrol - Engine displacement, ml 848 1598 +88 Max. power, bhp 37 122 +229 Compression ratio 8.5:1 10.6:1 +25 Max. torque, Nm 59.6 160 +168 Gearbox (manual) 4 speed 6 speed - Power assisted steering No Yes - Seat belts No Yes - Max. speed. Km/h 115 203 +76 Acceleration 0-100 Km/h, s 28.7 9.1-68 Fuel consumption, mpg 45 (touring) 42.2 (EU cycle) -6 CO 2 emissions Not required in 1959 136 g/km - Power/weight ratio, bhp/kg 0.063 0.106 +59 Crash requirements Not required in 1959 EuroNCAP - 1959 ve 2012 model Mini Cooper karşılaştırması 23
Farklı çeliklerin kullanımı Sonderausgabe ATZ/MTZ Der neue Audi A6 März 2004, p. 183 24
WZL, Fraunhofer IPT İçecek kutusu üretimi PtU, TU Darmstadt 25
Øresund köprüsü 82.000 t mikroalaşımlı çelik kullanımı Çelik tipi : S460 Ağırlık kazancı : 15.000 t Maliyet kazancı : 25 Milyon $ Dünyanın en büyük köprü tüneli Kopenhag (Danimarka) ile Malmö (İsveç) arasında Toplam uzunluk : 7845 m Çelik kullanımı IWT, Bremen 26