ELEKTRIK ARK FIRINI REFRAKTERLERI

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
• Cürufun agresif doğasından ötürü
burada aşınma çok olacaktır. Bu
bölgede magnezya ve büyük kristal
ölçütlü sıvı magnezya tercih
edilmektedir.
Cüruf kapısı ve Yanma
noktaları
• 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