Upload
others
View
11
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
ÜRETİM YÖNTEMLERİ VE İMALAT TEKNOLOJİLERİ
Doç. Dr. Fehmi Nair Erciyes Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü
Yrd. Doç. Dr. Afşın Alper Cerit
Erciyes Üniversitesi Endüstriyel Tasarım Mühendisliği Bölümü
F. Nair A. Cerit
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
Giriş • Metaller reaktifliklerine bağlı olarak => oksijen, sülfür, karbondioksitle reaksiyona girer • Altın-platin gibi metaller doğal ve metal formda bulunur • Gümüş, bakır ve civa sülfat-karbonat-klorat formlarda bulunur. • Mineraller: doğal olarak oluşmuş bileşikler (ZnS, PbS, SnO2, => ayrıştırılıp zenginleştirilir) • Cevher: içerdiği minerallerden bir yada birkaçı ekonomik özellik taşıyan kaya • Cevher zenginleştirme: doğadan elde edilen bir cevherdeki çeşitli mineralleri endüstrinin
gereksinimine en uygun hammadde haline getirme ve ekonomik değer taşıyanları taşımayanlardan ayırmak için yapılan işlemler
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
F. Nair A. Cerit
Doğal cevherlerin doğada bulunuş şekilleri • Oksitler: Oksijen bileşikleri • Sülfürler: Kükürt bileşikleridir • Karbonatlar: Karbon oksiti bileşikleridir
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
F. Nair A. Cerit
Zenginleştirme Yönteminin Seçimi • Cevherin İçerdiği Minerallerin Tanımı • Tanımlanan Minerallerin Özelliklerinin Saptanması • Zenginleştirmede Yararlanılacak Özellik Farklarının Belirlenmesi • Tane Serbestleşme Boyutunun Saptanması • Uygun Yöntem veya Yöntemlerin Belirlenmesi
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
F. Nair A. Cerit
Cevher Hazırlama ve Zenginleştirme Fiziksel Yöntemler Boyuta göre sınıflandırma ve zenginleştirme Özgül ağırlık farkı ile zenginleştirme Manyetik ayırma ile zenginleştirme Elektrostatik ayırma ile zenginleştirme Kimyasal Zenginleştirme Farklı çözünürlük-Liç yöntemi Isıl işlemlerle zenginleştirme Fiziko-Kimyasal Yöntemlerle Zenginleştirme Flotasyon (yüzdürme) ile zenginleştirme
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
F. Nair A. Cerit
Fiziksel Özellikler
• Sertlik • Gevreklik • Yapı ve Kırılış şekli • Renk ve Parlaklık • Özgül ağırlık • Manyetik duyarlılık • Elektrik iletkenliği • Flouresans,Fosforesans • Radyoaktivite
Fiziko-Kimyasal Özellikler • Yüzey ve Ara yüzey
Kimyasal Özellikler • Isıl özellikler • Farklı çözünürlük
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
F. Nair A. Cerit
Fiziksel Özellikler • Sertlik • Gevreklik • Yapı ve Kırılış şekli
• Renk ve Parlaklık • Özgül ağırlık • Manyetik duyarlılık • Elektrik iletkenliği
• Flouresans,Fosforesans • Radyoaktivite
Fiziko-Kimyasal Özellikler • Yüzey ve Ara yüzey
Kimyasal Özellikler • Isıl özellikler • Farklı çözünürlük
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
F. Nair A. Cerit
Fiziksel Özellikler • Sertlik • Gevreklik • Yapı ve Kırılış şekli • Renk ve Parlaklık
• Özgül ağırlık • Manyetik duyarlılık • Elektrik iletkenliği • Flouresans,Fosforesans • Radyoaktivite
Fiziko-Kimyasal Özellikler • Yüzey ve Ara yüzey
Kimyasal Özellikler • Isıl özellikler • Farklı çözünürlük
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
F. Nair A. Cerit
Fiziksel Özellikler • Sertlik • Gevreklik • Yapı ve Kırılış şekli • Renk ve Parlaklık • Özgül ağırlık
• Manyetik duyarlılık • Elektrik iletkenliği • Flouresans,Fosforesans • Radyoaktivite
Fiziko-Kimyasal Özellikler • Yüzey ve Ara yüzey
Kimyasal Özellikler • Isıl özellikler • Farklı çözünürlük
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
F. Nair A. Cerit
Fiziksel Özellikler • Sertlik • Gevreklik • Yapı ve Kırılış şekli • Renk ve Parlaklık • Özgül ağırlık • Manyetik duyarlılık
• Elektrik iletkenliği • Flouresans,Fosforesans • Radyoaktivite
Fiziko-Kimyasal Özellikler • Yüzey ve Ara yüzey
Kimyasal Özellikler • Isıl özellikler • Farklı çözünürlük
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
F. Nair A. Cerit
Fiziksel Özellikler • Sertlik • Gevreklik • Yapı ve Kırılış şekli • Renk ve Parlaklık • Özgül ağırlık • Manyetik duyarlılık • Elektrik iletkenliği • Flouresans,Fosforesans
• Radyoaktivite
Fiziko-Kimyasal Özellikler • Yüzey ve Ara yüzey
Kimyasal Özellikler • Isıl özellikler • Farklı çözünürlük
Radyoaktivite , atom çekirdeğinin, tanecikler veya elektromanyetik ışımalar yayarak kendiliğinden parçalanmasıdır, bir enerji türüdür. Çekirdek tepkimesi sırasında ortaya çıkar. İnsan vücudunun da, birçok nesnenin de içinden geçebilir. Yalnızca toprağın, kayaların ve özellikle kurşunun içinden rahatça geçemez. Radyasyon yayan nesneler, radyoaktif olarak adlandırılır.
Doğada kendiliğinden radyoaktif olan bazı elementler vardır, bunlar dört grupta ele alınır: Radyum grubu: Bu grup uranyum 238 ile başlar ve art arda parçalanmalarla kararlı kurşun 206'ya dönüşür. Aktinyum serisi: Bu seri uranyum 235 ile başlar ve kurşun 207'ye dönüşerek biter. Toryum serisi: Adını aldığı toryum 232 ile başlar ve kurşun 208 ile son bulur. Neptünyum serisi: Neptünyum 237 ile başlayıp, bizmut 209 ile biter
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
F. Nair A. Cerit
Fiziksel Özellikler • Sertlik • Gevreklik • Yapı ve Kırılış şekli • Renk ve Parlaklık • Özgül ağırlık • Manyetik duyarlılık • Elektrik iletkenliği • Flouresans,Fosforesans • Radyoaktivite
Fiziko-Kimyasal Özellikler
• Yüzey ve Ara yüzey
Kimyasal Özellikler • Isıl özellikler • Farklı çözünürlük
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
F. Nair A. Cerit
Fiziksel Özellikler • Sertlik • Gevreklik • Yapı ve Kırılış şekli • Renk ve Parlaklık • Özgül ağırlık • Manyetik duyarlılık • Elektrik iletkenliği • Flouresans,Fosforesans • Radyoaktivite
Fiziko-Kimyasal Özellikler • Yüzey ve Ara yüzey
Kimyasal Özellikler
• Isıl özellikler • Farklı çözünürlük
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
F. Nair A. Cerit
Fiziksel Özellikler • Sertlik • Gevreklik • Yapı ve Kırılış şekli • Renk ve Parlaklık • Özgül ağırlık • Manyetik duyarlılık • Elektrik iletkenliği • Flouresans,Fosforesans • Radyoaktivite
Fiziko-Kimyasal Özellikler • Yüzey ve Ara yüzey
Kimyasal Özellikler • Isıl özellikler
• Farklı çözünürlük
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
F. Nair A. Cerit
Demir Cevherinden ham demirin üretimi • Yer kabuğunda %5.4 • Ergime sıcaklığı 1535 °C • Kaynama noktası 2750 °C • Yoğunluk 7.84 gr/cm3
Demir Cevherinden ham demirin üretimi • Öğütme • Kavurma • Eleme • Peletleme • Sinterleme
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
F. Nair A. Cerit
Yüksek Fırında Ham Demir Üretimi
Demir Cevheri Ham demir (pik demir)
Çelik
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
F. Nair A. Cerit
Kapasite 2000 ton ise • Yükseklik 26 m • Taban çapı 9 m • Kalın çelik saclar • Isıya dayanıklı refrakter tuğla • Su soğutmalı • Çelik dış kaplama • Sıcak hava, yükleme gazı
Fırın şarjı
• Demir cevheri • Kok kömürü (indirgeyici ve yakıt) • Kireç taşı (curuf yapıcı) CaCO3, CaO • Sıcak ve basınçlı hava
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
F. Nair A. Cerit
Çelik Üretimi • Fe, en fazla %2 C alaşımı • Dökme demire göre Si (silisyum), P
(fosfor), S (kükürt) oranı düşüktür • Cr, Mn, V, Mo, W elementleri üretim
esnasında ilave edilir
Üretim Yöntemleri • Oksijen üfleme • Elektrik ark ocağı • Potada arıtma (indirgeme)
• Bessemer-Thomas • Siemens-Martin
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
F. Nair A. Cerit
Oksijen üfleme Yöntemi • Güçlü-etkili yöntem • Su soğutmalı borudan oksijen üflenir • İlave yakıt gerekmez • Si,C, Mn, P yakıt görevi görür • Kapasite 40-400 ton/dak
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
F. Nair A. Cerit
Oksijen üfleme Yöntemi • Çelik hurda sarjı • Yüksek fırından ergiyik ham demirin
konvertöre dökülmesi • Curuf yapıcı maddelerin sarjı • Oksijen üfleme ( yaklaşık 20 dak) • Numune alma ve sıcaklık ölçümü • Çeliğin bir potaya alınması • Curuf giderme işlemi
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
F. Nair A. Cerit
Elektrik ark ocağı • Grafit elektrot • Harici enerji (elektrik) kullanır • %100 hurda çelik kullanılabilir • Hurdalar yeniden yüksek kalite çeliğe
dönüştürülebilir • 3500 °C’ sıcaklık elde edilebilir.
Aşamalar • Hurda metal, pik demir, kireç taşı sarj edilir • Eletrot indirilir çalıştırılır • Oksitleme ( ısı Si,Mn, P oksit curufları
oluşturur • Curuf giderme • İndirgeme • Metali dışarı alma • Fırın astarı (refrakter) bakımı ve onarımı
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
F. Nair A. Cerit
Pota Arıtma İşlemleri • Atmosfer basıncı altında
yada vakum altında, ısıtma, gaz indirgeme, ısıtma ve karıştırma.
• Potada kükürt (sülfür) giderme işleminde, CaO, CaF2 vb flakslar ilave edilir, sıvı çelik ile kükürdü kendine bağlamış curuf karıştırılır.
• Yüksek kalite çelik üretiminde vakum kullanılır, reaksiyonları hızlandırır. • RH (recirculation Degassing vacuum degasser), yeniden sirküleli gaz giderme, sıvı metale
argon verilir, kükürt giderici flakslar ilave edilir, argon baloncukları kükürtle birlikte vakum yardımıyla yukarı hareket eder.
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ
F. Nair A. Cerit
Çeliğin deoksidasyonu • Oksijen konvertörü • Oksitli veya yaş hurda şarjları • Oksitleyici curuflar • Döküm esnasında havadan • Fırın ve pota içerisindeki oksitleyici
refrakterler
• Çeliğin oksijen çözünürlüğü 1700°C’de %0,23. • Çeliğin katı durumda oksijen çözünürlüğü
%0,003
• Giderilmedikleri takdirde katılaşma sonrasında, çelik ingot bünyelerinde gaz boşluklarına ve metal olmayan safsızlıklara neden olmaktadır. çelik kalitesi bozulur.
• En çok kullanılan oksit giderme yöntemi, metalik oksit gidericilerle deoksidasyon işlemidir. Oksit giderme için genellikle alüminyum (Al), silisyum (Si), manganez (Mn), seryum (Ce) ve kalsiyum (Ca) elementleri kullanılmalıdır. Bu elementler serbest kalan oksijeni kendilerine bağlarlar
• Kaynar çelikler (U):sadece mangan verilir, kükürt MnS, oksijen MnO olarak bağlanır. İç kısımların kaynak kabiliyeti kötüdür.
• Durgun çelikler (R): mn ve si katılır, MnS, SiO2 oluşur. CO gaz çıkışı engellenmiş olur. İç yapısı ve kaynak kabiliyeti U’ya göre iyidir.
• Özel durgun çelikler (RR): mn ve si ek olarak Al katılır. Kalan oksijen Al2O3, azot ise AlN’e dönüşür. Akma gerilmeleri, çentik darbe dayanımı, kaynak kabiliyeti yüksek çelik elde edilir.