METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ · Fiziksel Yöntemler Boyuta göre sınıflandırma ve zenginleştirme ... tanecikler veya elektromanyetik ışımalar yayarak kendiliğinden parçalanmasıdır,

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



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


F. Nair A. Cerit

Doğal cevherlerin doğada bulunuş şekilleri • Oksitler: Oksijen bileşikleri • Sülfürler: Kükürt bileşikleridir • Karbonatlar: Karbon oksiti bileşikleridir



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



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



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



F. Nair A. Cerit

Fiziksel Özellikler • Sertlik • Gevreklik • Yapı ve Kırılış şekli

• Renk ve Parlaklık • Özgül ağırlık • Manyetik duyarlılık • Elektrik iletkenliği

• Flouresans,Fosforesans • Radyoaktivite





F. Nair A. Cerit

Fiziksel Özellikler • Sertlik • Gevreklik • Yapı ve Kırılış şekli • Renk ve Parlaklık

• Özgül ağırlık • Manyetik duyarlılık • Elektrik iletkenliği • Flouresans,Fosforesans • Radyoaktivite





F. Nair A. Cerit

Fiziksel Özellikler • Sertlik • Gevreklik • Yapı ve Kırılış şekli • Renk ve Parlaklık • Özgül ağırlık

• Manyetik duyarlılık • Elektrik iletkenliği • Flouresans,Fosforesans • Radyoaktivite





F. Nair A. Cerit

Fiziksel Özellikler • Sertlik • Gevreklik • Yapı ve Kırılış şekli • Renk ve Parlaklık • Özgül ağırlık • Manyetik duyarlılık

• Elektrik iletkenliği • Flouresans,Fosforesans • Radyoaktivite





F. Nair A. Cerit

Fiziksel Özellikler • Sertlik • Gevreklik • Yapı ve Kırılış şekli • Renk ve Parlaklık • Özgül ağırlık • Manyetik duyarlılık • Elektrik iletkenliği • Flouresans,Fosforesans

• Radyoaktivite



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



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




F. Nair A. Cerit



Kimyasal Özellikler

• Isıl özellikler • Farklı çözünürlük



F. Nair A. Cerit



Kimyasal Özellikler • Isıl özellikler

• Farklı çözünürlük



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



F. Nair A. Cerit



F. Nair A. Cerit

Yüksek Fırında Ham Demir Üretimi

Demir Cevheri Ham demir (pik demir)

Çelik



F. Nair A. Cerit



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



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



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



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



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



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.



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.

Documents

METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ · Fiziksel Yöntemler Boyuta göre sınıflandırma ve zenginleştirme ... tanecikler veya elektromanyetik ışımalar yayarak kendiliğinden parçalanmasıdır,