15
1 ATIK ALFASET KUMUNUN, YAŞ KALIPLAMA PROSESİNDE KULLANILABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ Emre ÇAYLAN*, Onur ER*, Samet ŞAHİNER*, Erkan DALAY*, İlhan ERKUL** * EKU Fren Kampana ve Döküm Sanayi AŞ, Kocaeli, Türkiye ** ERKUL Danışmanlık, Ankara, Türkiye ÖZET Döküm işletmelerinin ana girdilerinden birisi olan silis kumunun artan maliyeti ve çevresel etkiler nedeni ile yeniden kullanma çalışmaları önem kazanmıştır. Türkiye’de 2011 senesi üretim rakamlarına göre 1.433.050 ton döküm üretimi yapılmıştır. Buna karşılık, döküm prosesinden kaynaklı 292.500 ton atık döküm kumu oluşmuştur. Atık döküm kumunun çevreye olan etkisini bertaraf etmek döküm işletmelerinde nispeten yüksek maliyet oluşturmaktadır. Diğer taraftan, Türkiye’de bulunan silis kumu rezervi 720.610.648 tondur. Özelikle döküm sektöründe iddialı Avrupa ülkeleri ile eşit konumda bulunmak için çevreyi koruyucu ve ortaya çıkan atık ürünleri değerlendirici çalışmaları planlamak ve hayata geçirmek teknolojik ve ekonomik bir zorunluluk haline gelmiştir. Bu çalışmada, genellikle alfaset sistem kumu ile çalışan çelik döküm işletmelerinin atık kumunu gri ve sfero döküm işletmelerinde kullanılan yaş kalıp kumunda yeni silis kumu yerine kullanılabilirliği değerlendirilmiştir. Anahtar kelimeler: Alfaset sistem kumu, yaş kalıplama kumu, atık döküm kumu.

ATIK ALFASET KUMUNUN, YAŞ KALIPLAMA PROSESİNDE ... · 1 ATIK ALFASET KUMUNUN, YAŞ KALIPLAMA PROSESİNDE KULLANILABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ Emre ÇAYLAN*, Onur ER*, Samet

  • Upload
    others

  • View
    7

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: ATIK ALFASET KUMUNUN, YAŞ KALIPLAMA PROSESİNDE ... · 1 ATIK ALFASET KUMUNUN, YAŞ KALIPLAMA PROSESİNDE KULLANILABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ Emre ÇAYLAN*, Onur ER*, Samet

1

ATIK ALFASET KUMUNUN, YAŞ KALIPLAMA PROSESİNDE

KULLANILABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ

Emre ÇAYLAN*, Onur ER*, Samet ŞAHİNER*, Erkan DALAY*, İlhan ERKUL**

* EKU Fren Kampana ve Döküm Sanayi AŞ, Kocaeli, Türkiye

** ERKUL Danışmanlık, Ankara, Türkiye

ÖZET

Döküm işletmelerinin ana girdilerinden birisi olan silis kumunun artan maliyeti ve çevresel etkiler nedeni ile yeniden kullanma çalışmaları önem kazanmıştır. Türkiye’de 2011 senesi üretim rakamlarına göre 1.433.050 ton döküm üretimi yapılmıştır. Buna karşılık, döküm prosesinden kaynaklı 292.500 ton atık döküm kumu oluşmuştur. Atık döküm kumunun çevreye olan etkisini bertaraf etmek döküm işletmelerinde nispeten yüksek maliyet oluşturmaktadır. Diğer taraftan, Türkiye’de bulunan silis kumu rezervi 720.610.648 tondur.

Özelikle döküm sektöründe iddialı Avrupa ülkeleri ile eşit konumda bulunmak için çevreyi koruyucu ve ortaya çıkan atık ürünleri değerlendirici çalışmaları planlamak ve hayata geçirmek teknolojik ve ekonomik bir zorunluluk haline gelmiştir.

Bu çalışmada, genellikle alfaset sistem kumu ile çalışan çelik döküm işletmelerinin atık kumunu gri ve sfero döküm işletmelerinde kullanılan yaş kalıp kumunda yeni silis kumu yerine kullanılabilirliği değerlendirilmiştir.

Anahtar kelimeler: Alfaset sistem kumu, yaş kalıplama kumu, atık döküm kumu.

Page 2: ATIK ALFASET KUMUNUN, YAŞ KALIPLAMA PROSESİNDE ... · 1 ATIK ALFASET KUMUNUN, YAŞ KALIPLAMA PROSESİNDE KULLANILABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ Emre ÇAYLAN*, Onur ER*, Samet

2

ABSTRACT

Reusability of silica sand, which is one of the main input of foundries, became crucial due to increasing costs and environmental impacts of silica sand. According to the figures of 2011, 1.433.050 tons of casted parts were produced in Turkey. As a result of this volüme 292.500 tonnes of waste foundry sand was produced. In order to eliminate environmental impact of the waste foundry sand high cost process must be introduced. Another aspect is that the total silica sand reserves in Turkey is only 720.610.648 tons.

In order to decrease the environmental impact and to be in an equal position with European countries that are very assertive in casting, it became necessary and crucial to plan and apply the recycling processes of waste products.

In this study, Usage of waste sand of steel foundries with Alphaset binder resine system will be evaluated in lue of make-up slica of green molding sand in grey and ductile iron foundries

Keywords: Alphaset system sand, green molding sand, waste foundry sand.

1. GİRİŞ

Yaş kalıp kumunun esas görevi, eriyik metal içerisine dökülüp katılaşıncaya kadar kalıbın deformasyona uğramasını önlemektir [1]. Kalıp kumu; döndü kumu, yeni kum, bentonit, su ve kömür tozundan oluşmaktadır [2, 3].

Yeni kum, genelde silis kumu olarak da ifade edilen kuvarstır [3]. Döküm sanayi için kullanılan kuvars kumuna ait özellikler Tablo 1’de verilmiştir. Bağlayıcı olarak ise doğal bir kil olan bentonit kullanılmaktadır. Su, bentoniti aktif hale geçirmek için ilave edilmektedir. Yaş kalıplama kumu içerisine, taş kömüründen elde edilen kömür tozu da eklenmektedir. Kömür tozu, eriyik metalin kalıp boşluğuna doldurulması esnasında yanarak bir gaz filmi oluşturmaktadır. Böylece, kumun döküm yüzeyine yapışması engellenerek döküm parça yüzeyinin temiz çıkması sağlanmaktadır [2-5].

Tablo 1. Döküm sanayinde kullanılan kuvars kumunun özellikleri [4].

Fiziksel özellikler Kimyasal özellikler

Sinterleşme sıcaklığı (°C) Min. 1.500 °C SiO2 (%) 97 - 99

Yanma kaybı (%) 0,01 – 0,3 Al2O3 (%) 0,05 – 1,2

Kil oranı (%) 0,16 – 1,27 Fe2O3 (%) 0,18 – 1,4

Doğada çeşitli şekillerde bulunan silis üç belirli kristal şekli ile tanımlanmaktadır. Bunlar; kuvars, tridimit ve kristobalittir. Her üç şekilde kristal yapıdadır ve birden

Page 3: ATIK ALFASET KUMUNUN, YAŞ KALIPLAMA PROSESİNDE ... · 1 ATIK ALFASET KUMUNUN, YAŞ KALIPLAMA PROSESİNDE KULLANILABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ Emre ÇAYLAN*, Onur ER*, Samet

3

fazla modifikasyonlara sahiptir [6]. Silisin değişik modifikasyonlarının dönüşüm sıcaklıkları ve hacimsel genleşme oranları Şekil 1’de verilmiştir

tKristobaliTridimitKuvarsKuvars000 1470870573 CCC

TridimitTridimitTridimit00 117163 CC

tKristobalitKristobali0230 C

Şekil 1. Silis kumunun modifikasyonları [7].

Oda sıcaklığında stabil olan β-Kuvars 573°C’da, α-Kuvarsa 0,86% oranında hacimsel bir genleşme ile ani ve tersinir olarak dönüşmektedir. α-Kuvars 870°C’a kadar stabil olup, dönüşüm, bu sıcaklık 14,4% oranında hacimsel bir genleşme ile yine ani bir şekilde meydana gelmektedir. Soğuma esnasında ise α-Kristobalit ve α-Tridmit modifikasyonları stabil olup, α-Kuvars dönüşümü meydana gelmemektedir. Görüldüğü üzere, sıcaklığa bağlı olarak değişik hacimsel genleşmeler meydana gelmektedir. Bu durum ise döküm parçada kum genleşme hatalarına ve genellikle maça yüzeyinde çapak oluşumuna sebebiyet vermektedir. Bunun bir sonucu olarak, döküm işletmelerinde temizleme ve taşlama işçiliğinde artış gözlenmektedir.

Kum kalıplar her döküm prosesinden sonra bozularak (kalıp bozma prosesi) döküm parça ve kalıp kumu ayrılmaktadır. Kalıp bozma prosesi esnasında kaybedilen kalıp kumunu sağlamak ve kalıp kumu özelliklerini düzenlemek amacı ile kum sistemine yeni kum ilavesi yapılmaktadır. Bu ilaveler atık döküm kumu oluşmasına neden olduğundan fazla kalıp kumu döküm işletmesinden uzaklaştırılmaktadır [5, 8-10].

Türkiye’de çelik döküm işletmelerinin ve atölyelerinin büyük çoğunluğu kalıp ve maça yapımında alfaset sistemi kullanmaktadır. Alfaset sistemde kum yenileme veriminin düşük olması nedeni ile her kullanımda 20-30% yeni kum ilavesi (silis kumu) yapılmaktadır. Bu ilave, sistemde fazla kum oluşmasına sebebiyet verdiğinden dolayı atık döküm kumu miktarının artmasına neden olmaktadır.

Alfaset sistemde, yeni kum ilave edilmemesi durumunda alkali miktarının artmasından dolayı mevcut alfaset kumu ile maksimum 5 defa çalışmak mümkün olmaktadır. Ayrıca, sistemde alkali miktarının artması ise alfaset reçineli kumun kürleşmemesine neden olmaktadır.

+ 0.86% Hacim + 14.4% Hacim + 3.0% Hacim

- 2.8% Hacim

- 0.25% Hacim - 0.25% Hacim

Page 4: ATIK ALFASET KUMUNUN, YAŞ KALIPLAMA PROSESİNDE ... · 1 ATIK ALFASET KUMUNUN, YAŞ KALIPLAMA PROSESİNDE KULLANILABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ Emre ÇAYLAN*, Onur ER*, Samet

4

Bu çalışmanın amacı, alfaset sistem kumunun bazik karakteristiğe sahip olması nedeni ile yaş kalıp kumunda kullanılabileceği fikrinden yola çıkılarak silis kumu geri kazanımının sağlanmasıdır. Atık döküm kumunun tekrar kullanılması döküm işletmelerinde maliyetlerin düşmesine neden olacaktır. Ayrıca, tekrar kullanılan silis kumunda genleşme olmayacağı için başta kum genleşmesinden kaynaklı döküm hataları önlenebilecektir.

2. DENEYSEL ÇALIŞMALAR

Alfaset sistem kumunun yaş kalıplama kumunda kullanımı için aşağıda belirtilen planlı çalışma/deneyler yapılmıştır. Bunlar;

1. Elek analiz çalışmaları, 2. İdeal karıştırma süresinin tayini, 3. Kalıplama ve döküm proses çalışmaları.

2.1. Elek Analiz Çalışmaları

Yaş kalıp kumu, silis kumu (yeni kum) ve atık alfaset sistem kumu kullanılarak gerçekleştirilen elek analizleri sonucu elde edilen elek dağılımı ve AFS değerleri sırasıyla Şekil 2,3 ve 4’de verilmiştir.

Şekil 2. Yaş kalıp kumu elek dağılımı.

0 0 0,322 3,804

24,604

44,228

21,94

3,638 0,99 0,34 0,134

0

10

20

30

40

50

60

70

1,4 1 0,71 0,5 0,355 0,25 0,18 0,125 0,09 0,063 TAVA

EL

EK

ÜS

%

ELEK EBADI (mm)

KALIP KUMU ELEK DAĞILIMI - AFS: 47,72

Seri1

Page 5: ATIK ALFASET KUMUNUN, YAŞ KALIPLAMA PROSESİNDE ... · 1 ATIK ALFASET KUMUNUN, YAŞ KALIPLAMA PROSESİNDE KULLANILABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ Emre ÇAYLAN*, Onur ER*, Samet

5

Şekil 3. Silis kumu (yeni kum) elek dağılımı.

Şekil 4. Atık alfaset sistem kumu elek dağılımı.

Şekil 4’den görüleceği üzere, kalıplamada kullanılacak ideal silis kumu elek analizinin 90% dağılımının birbirini takip eden 4 elekte olması bilgisinden [2] yola çıkılarak atık alfaset sistem kumunun yaş kalıplama kumunda kullanılmasının uygun olduğu tespit edilmiştir.

Atık alfaset sistem kumu kullanılarak toplam 4 çevrim gerçekleştirilmiştir. Atık alfaset sistem kumunun ilk ve son çevrimlerinden (1. ve 4.) sonra elde edilen elek dağılımlarını sırasıyla Şekil 5 ve 6’da yer verilmiştir.

0 0 0,008 0,12 1,892

23,286

48,288

23,116

2,456 0,648 0,186 0

10

20

30

40

50

60

70

1,4 1 0,71 0,5 0,355 0,25 0,18 0,125 0,09 0,063 TAVA

EL

EK

ÜS

%

ELEK EBADI (mm)

SİLİS KUMU ELEK DAĞILIMI - AFS: 63,34

Seri1

0 0 0,286

6,08

33,524

47,922

10,724

1,326 0,134 0,004 0 0

10

20

30

40

50

60

70

1,4 1 0,71 0,5 0,355 0,25 0,18 0,125 0,09 0,063 TAVA

EL

EK

ÜS

%

ELEK EBADI (mm)

ATIK ALFASET SİSTEM KUMU ELEK DAĞILIMI - AFS: 42,53

Seri1

Page 6: ATIK ALFASET KUMUNUN, YAŞ KALIPLAMA PROSESİNDE ... · 1 ATIK ALFASET KUMUNUN, YAŞ KALIPLAMA PROSESİNDE KULLANILABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ Emre ÇAYLAN*, Onur ER*, Samet

6

Şekil 5. Atık alfaset sistem kumu 1. çevrim sonrası elek dağılımı.

Şekil 6. Atık alfaset sistem kumu 4. çevrim sonrası elek dağılımı.

Şekil 5 ve 6’dan görüleceği üzere, atık alfaset sistem kumuna bentonit ve kömür tozu ilave edilmesi ile elek dağılımı birbirini takip eden 4 elekte 90% oranında ve normal dağılım ile kümelenmektedir. Bunun bir sonucu olarak, optimum gaz geçirgenliği seviyesi ve homojen bir dağılım elde edilmektedir.

0 0,874 3,126

14,4

33,28 33,4

11,3

2,64 0,6 0,26 0,12

0

10

20

30

40

50

60

70

1,4 1 0,71 0,5 0,355 0,25 0,18 0,125 0,09 0,063 TAVA

EL

EK

ÜS

%

ELEK EBADI (mm)

ATIK ALFASET SİSTEM KUMU 1. ÇEVRİM SONRASI ELEK DAĞILIMI - AFS: 41,21

Seri1

0 0,902 3,29

14,794

34,536 31,872

10,502

2,472 1,096 0,286 0,036 0

10

20

30

40

50

60

70

1,4 1 0,71 0,5 0,355 0,25 0,18 0,125 0,09 0,063 TAVA

EL

EK

ÜS

%

ELEK EBADI (mm)

ATIK ALFASET SİSTEM KUMU 4. ÇEVRİM SONRASI ELEK DAĞILIMI - AFS: 40,87

Seri1

Page 7: ATIK ALFASET KUMUNUN, YAŞ KALIPLAMA PROSESİNDE ... · 1 ATIK ALFASET KUMUNUN, YAŞ KALIPLAMA PROSESİNDE KULLANILABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ Emre ÇAYLAN*, Onur ER*, Samet

7

2.2. Yaş Kalıplama Kumu Deney ve Ölçüm Çalışmaları

Deneylerde, Şekil 7’de verilen tambur tipi kum mikseri kullanılmıştır. Mikserin istenilen düzeyde karıştırma performansına sahip olup olmadığını tespit etmek için ideal karıştırma süresi tayin edilmiştir.

Şekil 7. Tambur tipi kum mikseri.

İdeal karıştırma süresinin tayininde, yaş kalıplama kumu alınmış ve gerekli olan ilaveler yapıldıktan sonra 30 s’de bir numune alınarak basma mukavemeti ölçülmüştür. Ölçülen basma mukavemet değerleri ve zamandan yola çıkılarak bir grafik oluşturulmuştur. Bu grafik Şekil 8’de verilmiştir. Eğrinin maksimum basma mukavemeti değerine karşılık gelen zaman değeri 0,9 ile çarpılarak ideal karıştırma zamanı elde edilmiştir.

Şekil 8. Yaş kalıplama kumu basma mukavemeti – zaman grafiği.

19,5 19,7 19,7

22,5

20,2

20,8

20,2

19,8

19

19,5

20

20,5

21

21,5

22

22,5

23

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270

Ba

sm

a M

uk

av

em

eti

(N

/cm

^2

)

Zaman (s)

Yaş Kum ile Basma Mukavemeti-Zaman Grafiği

Page 8: ATIK ALFASET KUMUNUN, YAŞ KALIPLAMA PROSESİNDE ... · 1 ATIK ALFASET KUMUNUN, YAŞ KALIPLAMA PROSESİNDE KULLANILABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ Emre ÇAYLAN*, Onur ER*, Samet

8

Şekil 8’den görüleceği üzere, ideal karıştırma süresi 120 X 0,9 = 108 s olarak tayin edilmiştir. Böylece, mikserin istenilen seviyede karıştırma performansına sahip olduğunu sonucuna varılmıştır.

2.3. Kalıplama ve Döküm Proses Çalışmaları

Çalışmada 4 adet deneme döküm (çevrim) yapılmıştır. Bu denemelerin amacı kumun yakılarak sonraki aşamada yeni kalıp kum/kumları oluştururken mekanik mukavemetlerdeki değişimi değerlendirmektir. Deneme dökümlerde, kalıplama hattında kalıplanan disk numuneleri üretilmiştir.

Kalıp kumu olarak, mekanik reklamasyon görmüş atık alfaset sistem kumu 100% kullanılmıştır. 1. ve 2. denemelerde atık alfaset sistem kumuna bentonit, kömür tozu ve su ilave edilmiştir. 3. ve 4. denemelerde ise bunlara ek olarak kum tesisi toz filtreleme sisteminde toplanan toz(lar) ilave edilmiştir. Filtre tozunun kullanılmasındaki amaç bentonit ve kömür tozunu geri kazanarak mekanik mukavemeti arttırmaktır.

İlk denemede, atık alfaset sistem kumuna 9-10% oranında bentonit, 5,5-6,5% oranında kömür tozu ve yaklaşık 4% seviyesinde su ilave edilmiştir. Hazırlanan kum tambur tipi mikserde karıştırıldıktan sonra kalıplanarak döküm yapılmıştır. Hazırlanan kalıp kumunun test sonuçları Tablo 2’de gösterilmiştir.

Tablo 2. 1. deneme kalıp kumu test sonuçları.

NEM

% BASMA N/cm2

KESME N/cm2

KALIP %

GAZ gr/cm3

TEST NUM.

gr

BENTONİT %

K.TOZU %

TOPLAM KİL %

1.DENEME 3.92 13.3 5.9 45 160 157 9.65 5,55 9,87

Kalıplama sırasında 45% kalıplanabilirlik değeri ile çalışılmıştır. Basma ve kesme değerlerinin düşük olduğu ve gaz geçirgenliğinin ise yüksek olduğu görülmüştür. Atık alfaset sistem kumuna ilk bentonit ilavesi bu denemede yapıldığından dolayı bir sonraki denemede de bentonit, kömür tozu ve nem değerlerini aynı hedef değerlerde tutma kararı verilmiştir.

Çıkan ürünlerde yüzey temizleme işlemi sonrası görsel kontrolleri yapılmış ve yüzeyde herhangi bir kum kaynaklı döküm sakatı ile karşılaşılmamıştır. Şekil 9 ve 10’da sırasıyla 1. denemenin kalıp ve ürün yüzey görüntüleri verilmiştir.

Page 9: ATIK ALFASET KUMUNUN, YAŞ KALIPLAMA PROSESİNDE ... · 1 ATIK ALFASET KUMUNUN, YAŞ KALIPLAMA PROSESİNDE KULLANILABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ Emre ÇAYLAN*, Onur ER*, Samet

9

Şekil 9. 1. denemede kullanılan kalıpların görüntüsü.

Şekil 10. 1. denemeden sonra elde edilen ürün yüzeyi.

2. deneme dökümünde, 1. deneme dökümü sonrası yanmış olan kuma 9-10% oranında bentonit, 5,5-6,5% oranında kömür tozu ve yaklaşık 4% seviyesinde su elde edilecek şekilde ilaveler yapılmıştır. Ayrıca yeni kum ilavesi olarak atık alfaset sistem kumu kullanılmıştır. Hazırlanan kalıp kumunun test sonuçları Tablo 3’de verilmiştir.

Tablo 3. 2. deneme kalıp kumu test sonuçları.

NEM

% BASMA N/cm2

KESME N/cm2

KALIP %

GAZ gr/cm3

TEST NUM.

gr

BENTONİT %

K.TOZU %

TOPLAM KİL %

2.DENEME 3.94 13.8 6.1 44 158 154 9.1 5,12 9,53

2. deneme dökümü için hazırlanan kumun, 1. denemede kullanılan kum değerleriyle benzer değerlere ulaştığı görülmektedir. 44% Kalıplanabilirlik değerinde basma ve kesme mukavemetleri düşük ve gaz geçirgenliğinin ise yüksek olduğu görülmüştür. Bu değerlerin sonucu olarak, toplam kil değerinin yükseltilmesinin (filtre tozu ilavesi ile) gerektiği anlaşılmıştır.

Page 10: ATIK ALFASET KUMUNUN, YAŞ KALIPLAMA PROSESİNDE ... · 1 ATIK ALFASET KUMUNUN, YAŞ KALIPLAMA PROSESİNDE KULLANILABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ Emre ÇAYLAN*, Onur ER*, Samet

10

2. denemeden elde edilen ürünlerde yüzey temizleme işlemi sonrası görsel kontrolleri yapılmış ve yüzeyde herhangi bir kum kaynaklı döküm sakatı ile karşılaşılmamıştır. Şekil 11 ve 12’de sırasıyla 2. denemenin kalıp ve ürün yüzey görüntüleri verilmiştir.

Şekil 11. 2. denemede kullanılan kalıpların görüntüsü.

Şekil 12. 2. denemeden sonra elde edilen ürün yüzeyi.

İlk 2 deneme dökümünden elde edilen sonuçlara göre gaz geçirgenliğinin yüksek; mekanik mukavemetlerin ise düşük olduğu sonuçlarına varılmıştır. Bu nedenle 3. deneme döküm için hazırlanan kum karışımına, kum sistemine ait filtre tozları ilave edilmiştir. İlave edilen bu tozdaki bentonit ve kömür tozu oranı 20%’şerdir. Hazırlanan kalıp kumunun test sonuçları Tablo 4’de gösterilmiştir.

Tablo 4. 3. deneme kalıp kumu test sonuçları.

Page 11: ATIK ALFASET KUMUNUN, YAŞ KALIPLAMA PROSESİNDE ... · 1 ATIK ALFASET KUMUNUN, YAŞ KALIPLAMA PROSESİNDE KULLANILABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ Emre ÇAYLAN*, Onur ER*, Samet

11

NEM

% BASMA N/cm2

KESME N/cm2

KALIP %

GAZ gr/cm3

TEST NUM.

gr

BENTONİT %

K.TOZU %

TOPLAM KİL %

3.DENEME 4.1 21.09 9.6 40 138 148 9.6 6.05 14.21

Kuma ilave edilen filtre tozu ile birlikte kumun basma, kesme mukavemetlerinde, % bentonit, % kömür tozu ve % toplam kil oranlarında bir artış; gaz geçirgenliği ve kalıplanabilirlikte ise beklenen bir düşüş gözlemlenmiştir. Böylece, istenilen ideal kum özellikleri filtre tozu ilavesi ile sağlanmıştır.

3. denemeden elde edilen ürünlerde yüzey temizleme işlemi sonrası görsel kontrolleri yapılmış ve yüzeyde herhangi bir kum kaynaklı döküm sakatı ile karşılaşılmamıştır. Şekil 13 ve 14’de sırasıyla 2. denemenin kalıp ve ürün yüzey görüntüleri verilmiştir.

Şekil 13. 2. denemede kullanılan kalıpların görüntüsü.

Şekil 14. 3. denemeden sonra elde edilen ürün yüzeyi.

4. deneme döküm öncesi yapılan kum analizlerinde hedeflenen bentonit ve kömür tozu oranına kumun sahip olduğu görülerek nemlendirme işlemi yapılmış ve mikserde kum hazırlanmıştır. Hazırlanan kalıp kumunun test sonuçları Tablo 5’de gösterilmiştir.

Page 12: ATIK ALFASET KUMUNUN, YAŞ KALIPLAMA PROSESİNDE ... · 1 ATIK ALFASET KUMUNUN, YAŞ KALIPLAMA PROSESİNDE KULLANILABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ Emre ÇAYLAN*, Onur ER*, Samet

12

Tablo 5. 3. deneme kalıp kumu test sonuçları.

NEM

% BASMA N/cm2

KESME N/cm2

KALIP %

GAZ gr/cm3

TEST NUM.

gr

BENTONİT %

K.TOZU %

TOPLAM KİL %

4.DENEME 4,33 17,16 7,5 43 156 145 9,3 5,91 13,98

Tablo 5 incelendiğinde hedeflenen mukavemet değerlerine ulaşıldığı görülmektedir.

4. denemeden elde edilen ürünlerde yüzey temizleme işlemi sonrası görsel kontrolleri yapılmış ve yüzeyde herhangi bir kum kaynaklı döküm sakatı ile karşılaşılmamıştır. Şekil 15 ve 16’de sırasıyla 2. denemenin kalıp ve ürün yüzey görüntüleri verilmiştir.

Şekil 15. 4. denemedeki kalıpların görüntüsü

Şekil 16. 4. denemeden sonra ürün yüzeyi

Tablo 5. Atık alfaset kumu test sonuçlarının karşılaştırılması

NEM

% BASMA N/cm2

KESME N/cm2

KALIP %

GAZ Gr./cm3

TEST NUM.

Gr.

BENTONİT %

K.TOZU %

TOPLAM KİL %

Page 13: ATIK ALFASET KUMUNUN, YAŞ KALIPLAMA PROSESİNDE ... · 1 ATIK ALFASET KUMUNUN, YAŞ KALIPLAMA PROSESİNDE KULLANILABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ Emre ÇAYLAN*, Onur ER*, Samet

13

1.DENEME 3.92 13.3 5.9 45 160 157 9.65 5,55 9,87

2.DENEME 3.94 13.8 6.1 44 158 154 9.1 5,12 9,53

3.DENEME 4.1 21.09 9.6 40 138 148 9.6 6.05 14.21

4.DENEME 4,33 17,16 7,5 43 156 145 9,3 5,91 13,98

Şekil 17. Kalıp kumlarının zamana göre nem% kayıpları

Atık alfaset sistem kumunun değerleri, kalıplama parametreleri ve döküm sonrası görsel kontrolü gibi tüm değerlendirmelerde başarılı bir sonuca ulaşıldığı görülmüştür. 50 dakika gibi bir sürede nem içeriğini yüksek oranda koruyan atık alfaset kumu yaş kalıplama kumundan daha etkin bir sonuç vermiştir.

3.BULGULAR

1 saat süre boyunca atık alfaset kumuyla hazırlanan kalıp kumunun, yaş kalıplama kumuna göre nem% kaybının daha düşük olduğu görülmüştür.

Deneme dökümü sonucunda üretilen parçaların hiçbirinde kum genleşme hatasına rastlanmamıştır.

0

1

2

3

4

0 20 40 60 80

NEM

(%

)

ZAMAN (DK)

Kalıp Kumlarının Zamana Göre Nem Kayıplarının Kıyaslanması

ATIK ALFASET

YAŞ KALIP KUMU

Page 14: ATIK ALFASET KUMUNUN, YAŞ KALIPLAMA PROSESİNDE ... · 1 ATIK ALFASET KUMUNUN, YAŞ KALIPLAMA PROSESİNDE KULLANILABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ Emre ÇAYLAN*, Onur ER*, Samet

14

100% atık alfaset kumu kullanılmasına rağmen üretilen parçalarda gaz boşluğu hatası görülmemiştir.

4. SONUÇ ve ÖNERİLER

Çelik döküm işletmelerinin önemli atığı olan atık alfaset kumunun, yaş kalıplama kumunda kullanılabileceği sonucuna ulaşılmıştır.

Çelik döküm işletmelerinin atığı olan atık alfaset kumu yaş kalıplama kumunda kullanılarak atık maliyetlerinin azaltılacağı düşünülmektedir. Diğer taraftan bu geri dönüşüm ile çevreye daha duyarlı bir üretim sağlanacaktır.

Çalışmada 2. denemeden sonra sisteme ilave edilen filtre tozunun bentonit ve kömür tozu kullanımından tasarruf sağladığı ve mekanik özellikleri geliştirdiği tespit edilmiştir. Ayrıca filtre tozlarının geri kazanımı da sağlanarak atık miktarı azaltılmaktadır.

Denemelerde görülen yüksek gaz geçirgenliği için 2 yol izlenebilir: Bunlardan ilki çelik döküm işletmelerinin atığı olan alfaset kumunun daha yüksek AFS değerinde olması sağlanabilir ya da atık alfaset kumu haricinde yeni kum olarak yüksek AFS’li silis kumu tercih edilebilir.

Çalışmanın hayata geçirilmeden önce maliyet analizinin ileriki çalışma olarak yapılması gerekmektedir.

5. TEŞEKKÜR

Çalışmada kullandığımız atık alfaset sistem kumunu sağladıkları için AKMETAL Metalürji Endüstrisi AŞ’ye teşekkür ederiz.

6. KAYNAKÇA

Page 15: ATIK ALFASET KUMUNUN, YAŞ KALIPLAMA PROSESİNDE ... · 1 ATIK ALFASET KUMUNUN, YAŞ KALIPLAMA PROSESİNDE KULLANILABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ Emre ÇAYLAN*, Onur ER*, Samet

15

1) M. C. Zanetti ve S. Fiore, “Fondry Processes: The Recovery og Green Moulding Sands for Core Operations”, Resources Conservations and Recycling, 38, 2002, P. 243.

2) S. İzgiz, “Yaş Kalıplama Kumu, Özellikleri, Matematiki İlişkiler ve Karıştırma Etki Derecesi”, Metalürji – TMOOB Metalürji Mühendisleri Odası Dergisi, 160, 2011, P. 35.

3) W. Denz, “Türkiye’de Sanayiden Kaynaklanan Tehlikeli Atıkların Yönetiminin İyileştirilmesi – Döküm Sektörü Rehber Dokümanı”, ÇOB – Life Hawaman Projesi, LIFE06 TCY/TR/292, 2009.

4) “Madencilik Özel İhtisas Komisyon Raporu, Endüstriyel Hammaddeler Alt Komisyonu, Toprak Sanayi Hammaddeleri III, Çalışma Grubu Raporu”, DPT Sekizinci Beş Yıllık Kalkınma Planı, 2001.

5) H. M. Başar ve A. N. Deveci, “Recovery Applications of Waste Foundry Sand”, Journal of Engineering and Natural Sciences – SIGMA, 30, 2012, P. 205.

6) W. E. Worrall, “Clays and Ceramic Raw Materials”, Applied Science Publishers Ltd., London, 1975.

7) Erkul, İ., Aral, B. Ve İşkol, E., “Cold-Box Maça Üretiminde Döküm Sonrası Maça Yüzeylerinde Oluşan Damarlaşma Sorununu Önlemek için Ucuz ve Pratik Bir Yöntem”, 66th Dünya Döküm Kongresi Bildiriler Kitabı, P. 515, 2004.

8) R. Siddique, G. Kaur ve A. Rajor, “Waste Foundry Sand and Its Leachate Characteristics”, Resources Conservarions and Recycling, 54, 2010, P. 2027.

9) R. Siddique, G. Schutter ve A. Noumowe, “Effect of Used-Foundry Sand on The Mechanical Properties of Concrete”, Construction and Building Materials, 23, 2009, P. 976.

10) Y. Güney, Y. D. Sari, M. Yalcin ve S. Donmez, “Re-Usage of Waste Foundry Sand in High-Strength Concrete”, Waste Management, 20, 2010, P. 1705.