6
379 TANDİŞ TASARIMININ ÇELİK TEMİZLİĞİNE ETKİSİ Lütfullah Mete ÜNAL Özet: Çeliğin üretimi,rafinasyonu ve sürekli dökümü esnasında çelik içerisine karışan inklüzyon çeliğin mekanik özelliklerini olumsuz yönde etkilemektedir. Çeliğin sürekli dökümünde kullanılan tandiş, kapasitesine ve geometrisine bağlı olarak inklüzyonun sıvı çelikten ayrılmasına yardımcı olmaktadır. Tandiş kapasitesi ve tipi her işletme üretim şartlarına göre değişebilmektedir.Tandiş kapasitesi ve tipi ile ilgili olarak tandiş tasarımları inklüzyonları direkt ve dolaylı olarak çelik üzerindeki curufa ayıracak veya temas edecek şekilde yapılırlar. Anahtar Sözcükler: Tandiş, Sürekli Döküm, İnklüzyon. 1.GİRİŞ Çeliğin katılaşması ile çelik içerisinde kalan inküzyonlar çelik mamulün yüzey ve mekanik özelliklerini olumsuz etkilemektedirler.Çeliğin üretimi, rafinasyonu ve sürekli dökümü esnasında çelik içerisine farklı kaynaklardan gelen inklüzyonlar karışmaktadır. Sıvı çelikteki oksitli ve sülfitli inklüzyonlar deoksidant elementin oksijenle birleşmesinden oksitli inklüzyonlar ve kükürt giderme elementlerinin kükürt ile reaksiyonu sonucu sülfürlü inklüzyonlar oluşur. İnklüzyonlar genel olarak iç ve dış kaynaklı olmak üzere iki büyük gruba ayrılırlar. Dış kaynaklı inklüzyonlar pota ve tandiş refrakterinin aşınması ve sıkışması sonucu çelik içinde kalırlar. İç kaynaklı inklüzyonlar çeliğin yeniden oksitlenme sonucu ve deoksidasyon ürünlerinin çelik içinde kalması sonucu oluşan inklüzyonlardır. Çeliğin sürekli dökümünde kullanılan tandiş , kapasitesine ve geometrisine bağlı olarak inklüzyonun çelikten ayrılmasına yardımcı olmaktadır. Çelik içerisindeki inklüzyonların hareket edebilmesi tandişteki çelik sıcaklığı , çeliğin tandişte bekleme süresi, tandiş kapasitesi ve geometrisi ile ilgilidir. Tandiş kapasitesi ve tipi her işletmenin kendi çalışma şartları ve üretim kapasitesine göre değişebilmektedir. Tandiş kapasitesi ve tipi ile ilgili olarak tandiş tasarımları inklüzyonları direkt veya dolaylı olarak çelik üzerindeki curufa ayıracak veya temas edecek şekilde yapılırlar. Tandiş çeliğin sürekli dökümünde potadan kalıp veya kalıplara dağıtıcı olarak rol oynar. İyi tasarlanmış bir tandişin kullanılması ile her bir kalıp üzerinde sabit ferrostatik basıncta sıvı çelik rezervinin olması nedeniyle döküm hızının nisbeten sabit tutulması mümkün olur. İnce şeritler ve levhalar için kullanılan bir slabta maksimum kabul edilebilir inklüzyon büyüklüğü genellikle 50 m ile sınırlıdır. İç kaynaklı inklüzyonların boyutu çok sıkı kontrol edilebilir. Sıvı çelikten hafif olan inklüzyonlar yüzerek curufa çıkabilir. Curufun curuf-metal arayüzeyine ulaşan inklüzyonları yakalama kapasitesi vardır. Tandişe akan çeliğin türbülansı küçük boyutlu inklüzyonların birleşerek ve topaklanarak yüzeye daha kolay çıkan büyük boyutlu inlüzyonların oluşumuna yardım eder. İnklüzyonlar sıvı akışının düşük olduğu tandiş duvarlarına yapışabilir veya curufa çıkarlar ve dolayısıyla sistemden ayrılırlar. Gözenekli refrakter, filtre, set(dam) ve bent(weirs) gibi akış kontrol ekipmanlarının kombinezonları inklüzyonların yüzeye çıkarılmasına yardımcı olmaktadır. Bu ekipmanlar aşağıdaki fonksiyonları yerine getirir. a) Akışı yüzeye doğru yönlendirirler. Böylece inklüzyonların yüzeye çıkmaları kolaylaşır. b) Küçük boyutlu inklüzyonların birleşerek ve topaklanarak yüzeye daha kolay çıkan büyük boyutlu inlüzyonların oluşumuna sebep olan türbülansı yaratırlar. Bu bölgenin dışında ,hareketsiz banyo bu inklüzyonların yüzeye çıkmasına yardım eder. c) Çelik akışı ile birlikte tandişe ilk gelen ve kalıba doğru ilerleyen çeliğin pota curufunu tutarlar. d) İnklüzyonun tandiş içindeki hareket mesafesinin artırılmasıyla tandiş içindeki kalma süresi artmaktadır[1] 2. TANDİŞ KAPASİTESİ ve BOYUTLARININ TASARIMI Slab döküm uygulamasından bu yana tandiş kapasiteleri sürekli artmaktadır. 1980' lerde inşaa edilen tandişlerin

TANDİŞ TASARIMININ ÇELİK TEMİZLİĞİNE ETKİSİShroud ve SEN kullanılmadan yapılan açık döküm süresince tandiş curufu çelik içerisinde hapsolabilmektedir ve düşük

  • Upload
    others

  • View
    4

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: TANDİŞ TASARIMININ ÇELİK TEMİZLİĞİNE ETKİSİShroud ve SEN kullanılmadan yapılan açık döküm süresince tandiş curufu çelik içerisinde hapsolabilmektedir ve düşük

379

TANDİŞ TASARIMININ ÇELİK TEMİZLİĞİNE ETKİSİ

Lütfullah Mete ÜNAL

Özet: Çeliğin üretimi,rafinasyonu ve sürekli dökümü esnasında çelik içerisine karışan inklüzyon çeliğin mekanik özelliklerini olumsuz yönde etkilemektedir. Çeliğin sürekli dökümünde kullanılan tandiş, kapasitesine ve geometrisine bağlı olarak inklüzyonun sıvı çelikten ayrılmasına yardımcı olmaktadır. Tandiş kapasitesi ve tipi her işletme üretim şartlarına göre değişebilmektedir.Tandiş kapasitesi ve tipi ile ilgili olarak tandiş tasarımları inklüzyonları direkt ve dolaylı olarak çelik üzerindeki curufa ayıracak veya temas edecek şekilde yapılırlar. Anahtar Sözcükler: Tandiş, Sürekli Döküm, İnklüzyon. 1.GİRİŞ Çeliğin katılaşması ile çelik içerisinde kalan inküzyonlar çelik mamulün yüzey ve mekanik özelliklerini olumsuz etkilemektedirler.Çeliğin üretimi, rafinasyonu ve sürekli dökümü esnasında çelik içerisine farklı kaynaklardan gelen inklüzyonlar karışmaktadır. Sıvı çelikteki oksitli ve sülfitli inklüzyonlar deoksidant elementin oksijenle birleşmesinden oksitli inklüzyonlar ve kükürt giderme elementlerinin kükürt ile reaksiyonu sonucu sülfürlü inklüzyonlar oluşur. İnklüzyonlar genel olarak iç ve dış kaynaklı olmak üzere iki büyük gruba ayrılırlar. Dış kaynaklı inklüzyonlar pota ve tandiş refrakterinin aşınması ve sıkışması sonucu çelik içinde kalırlar. İç kaynaklı inklüzyonlar çeliğin yeniden oksitlenme sonucu ve deoksidasyon ürünlerinin çelik içinde kalması sonucu oluşan inklüzyonlardır. Çeliğin sürekli dökümünde kullanılan tandiş , kapasitesine ve geometrisine bağlı olarak inklüzyonun çelikten ayrılmasına yardımcı olmaktadır. Çelik içerisindeki inklüzyonların hareket edebilmesi tandişteki çelik sıcaklığı , çeliğin tandişte bekleme süresi, tandiş kapasitesi ve geometrisi ile ilgilidir. Tandiş kapasitesi ve tipi her işletmenin kendi çalışma şartları ve üretim kapasitesine göre değişebilmektedir. Tandiş kapasitesi ve tipi ile ilgili olarak tandiş tasarımları inklüzyonları direkt veya dolaylı olarak çelik üzerindeki curufa ayıracak veya temas edecek şekilde yapılırlar. Tandiş çeliğin sürekli dökümünde potadan kalıp veya kalıplara dağıtıcı olarak rol oynar. İyi tasarlanmış bir tandişin kullanılması ile her bir kalıp üzerinde sabit ferrostatik basıncta sıvı çelik rezervinin olması nedeniyle döküm hızının nisbeten sabit tutulması mümkün olur. İnce şeritler ve levhalar için kullanılan bir slabta maksimum kabul edilebilir inklüzyon büyüklüğü genellikle

50 m ile sınırlıdır. İç kaynaklı inklüzyonların boyutu çok sıkı kontrol edilebilir. Sıvı çelikten hafif olan inklüzyonlar yüzerek curufa çıkabilir. Curufun curuf-metal arayüzeyine ulaşan inklüzyonları yakalama kapasitesi vardır. Tandişe akan çeliğin türbülansı küçük boyutlu inklüzyonların birleşerek ve topaklanarak yüzeye daha kolay çıkan büyük boyutlu inlüzyonların oluşumuna yardım eder. İnklüzyonlar sıvı akışının düşük olduğu tandiş duvarlarına yapışabilir veya curufa çıkarlar ve dolayısıyla sistemden ayrılırlar. Gözenekli refrakter, filtre, set(dam) ve bent(weirs) gibi akış kontrol ekipmanlarının kombinezonları inklüzyonların yüzeye çıkarılmasına yardımcı olmaktadır. Bu ekipmanlar aşağıdaki fonksiyonları yerine getirir. a) Akışı yüzeye doğru yönlendirirler. Böylece

inklüzyonların yüzeye çıkmaları kolaylaşır. b) Küçük boyutlu inklüzyonların birleşerek ve

topaklanarak yüzeye daha kolay çıkan büyük boyutlu inlüzyonların oluşumuna sebep olan türbülansı yaratırlar. Bu bölgenin dışında ,hareketsiz banyo bu inklüzyonların yüzeye çıkmasına yardım eder.

c) Çelik akışı ile birlikte tandişe ilk gelen ve kalıba doğru ilerleyen çeliğin pota curufunu tutarlar.

d) İnklüzyonun tandiş içindeki hareket mesafesinin artırılmasıyla tandiş içindeki kalma süresi artmaktadır[1]

2. TANDİŞ KAPASİTESİ ve BOYUTLARININ

TASARIMI Slab döküm uygulamasından bu yana tandiş kapasiteleri sürekli artmaktadır. 1980' lerde inşaa edilen tandişlerin

Page 2: TANDİŞ TASARIMININ ÇELİK TEMİZLİĞİNE ETKİSİShroud ve SEN kullanılmadan yapılan açık döküm süresince tandiş curufu çelik içerisinde hapsolabilmektedir ve düşük

380

çoğunluğu 40 ton' un üzerindeydi ve derinliği 101 cm.'den fazlaydı. Kapasite artırmanın en büyük sebebi bindirme döküm süresince, çelik kalitesini artırmak ve pota değişimi süresince döküm şartlarını sabit tutmaktır. Tandişteki çelik kritik bir seviyenin altına düştüğünde girdap oluşur ve curuf kalıbın içerisine sürüklenir. Tandiş curufunun sıkışması nedeniyle dökümdeki artan yüzey hatalarını önlemek için, minimum tandiş çalışma derinliğine ihtiyaç vardır. Slab döküm makinası için minimum değerler tandiş nozul bloku (nozzle well) üzerinden 40-50 cm. veya yaklaşık 20 ton' dur. Sabit döküm hızını sağlayan minimum tandiş derinliği daha büyük hacimli tandişlerin yapılmasını gerektirir. Örneğin, tandiş değişimlerinin %95 'i, 5 dk. 'dan az süre alıyorsa, 5 ton/dk.döküm hızında ,minimum tandiş derinliğini karşılamak için gerekli olan miktarın üzerinde 25 ton çelik bulundurulmalıdır.Dolayısı ile son yapılan tandişlerin kapasitesi 45 tonun üzerindedir. Tandiş kapasitesi ve konfigürasyonunun çelik temizliği üzerine etkisi Tablo 1' de görülmektedir. Büyük tandiş, stabil olmayan döküm şartlarında çelik temizliğini artırmaktadır. Aynı zamanda döküm hızını azaltmaksızın veya ürün kalitesini bozan tandiş curufunun hapsolması olmaksızın sabit döküm hızında döküm yapmaya imkan verir. [3] Derin çekilmiş çeliklerin kalitesini artırmak için yapılan tandiş tonajının kalite üzerine etkisi Tablo 2' de verilmektedir. Tablo 1. Tandiş Kapasitesi ve Konfigürasyonunun Çelik Temizliği

Üzerine Etkisi Tandiş Slab

Divert Oranı%

Hata Tekrarı

6 ton 1.2 0.82/m 12 ton 0.7 0.51/m 12 ton(setve bent) 0 0.04/m

Tablo 2. Tandiş Kapasitesi İnklüzyon Boyutu ve Sıklığı

Tandiş Slab Sülfür

Print(Alümüna) İnklüzyon boyutu

Toplam oksijen(ppm)

25 (ton) % 10 273 m 31 45 (ton) %2 110 m 24

Son yıllarda yapılan tandişlerde çeliğin tandişte geçen dinlenme süresini artırmak için derinliği büyük tonajlı tandişler yapılmaktadır. Buna uygun ölü bölgeleri olmayan tandiş konfigürasyonlarının modelleri yapılmaktadır. Bazı japon tesislerinde 70 ton' luk tandişler kullanılmaktadır.[2] Uygun iç tandiş tasarımı ile tandişteki inklüzyon ayırımı optimize edilebilir ve daha temiz çelik yapmak için döküm yapılabilir. Büyük tandiş kullanımının iki büyük dezavantajı vardır.Dökümde sorun çıktığında ve kısa bindirme sayılarında verim kaybı problem olmaktadır. Fakat tandiş nozulunun alümüna ile tıkanması sık karşılaşılan bir olaydır ve dökümün son bulmasına sebep

olur. Bindirmenin dördüncü dökümünden sonra verim kaybı %5 'tir. Planlı duruşlarda bile büyük tandişlerden kaynaklanan verim kaybı önemli bir faktördür. Büyük tandişleri optimize edebilmek için tandiş hazırlama maliyetlerini düşürerek tandiş ömrünü artıran kuralları ve çelik temizliğini artırmak için tandiş tasarımını geliştirmek gereklidir. Yapılacak çalışmalardaki hedef, 1) Çelik temizliğini optimize etmek için doğru iç tandiş

boyutlandırması yapmak. 2) Tandiş panelerini aşındırmayan fakat alümünayı

absorbe eden tandiş örtü tozunun geliştirilmesi ile tandiş panel ömrünü artırmak.

3) Dökümün son bulmasına sebep olan alümüna

tıkanmasını en aza indirmektir. Uygun denklemler kullanarak, spesifik tandiş tasarımı için tandişte kalma süresi -dağılım eğrileri (residence time-distribution (RTD) çıkartılmıştır. Geliştirilen teknikle amaç,çeliğin tandişte minimum kalma süresini maksimize ederken, tandişteki ölü hacmi minimize ve akış oranını maksimize etmektir. Akış oranının maksimize edilmesiyle ,inklüzyonların yüzmesi için gerekli süre maksimize edilir. Tandişi etkili kullanabilmek için tandişin ölü bölgeleri minimize edilmelidir. Tandiş tasarımları ,inklüzyonların direkt veya dolaylı olarak çelik üzerindeki curufa ayrılacak veya temas edecek şekilde yapılır. Tandişte çeliğin kalma süresi, inklüzyonların etkin şekilde azalmasını sağladığı için önemlidir. Bindirme döküm süresince periyodik olarak yaklaşan pota değişimi süresince ferrostatik seviyeyi sürekli devam ettirebilmek için çeliğin iki potadan dökülmesine imkan veren H-tipi tandiş kullanılmaktadır. Bu tandişle yapılan çalışmada ,konvektif akış etkilerinin tandişte kalma süresini artırma potansiyeli vardır. Kawasaki tarafından geliştirilen "H" tipi tandiş veya "Centrifugal Flow Tundish" (CF) gibi daha kompleks teknikler kullanılmaktadır. Bu proseste tandiş içindeki elektromağnetik karıştırıcı sıvı metali döndürmektedir. Chiba tesisindeki endüstriyel denemeler, potadaki mevcut inklüzyonların % 50 'sini yüzdürebilmenin mümkün olduğunu ve pota değişimlerinde santrifüj etkisinin daha büyük olduğunu göstermiştir. [3] 3.TANDİŞ İÇİ EKİPMANLAR Tandiş kapasitesinin artışı çelik temizliğini artırır fakat kısa devre olma potansiyeli olur. Tandişteki çeliğin temizliğini daha da artırmak için çeliğin tandişte kalma süresini artırmak gereklidir. Bunun için tandişte Şekil 1 'de görülen set ve bentler (dam ,bubling weirs) kullanılabilir.

Page 3: TANDİŞ TASARIMININ ÇELİK TEMİZLİĞİNE ETKİSİShroud ve SEN kullanılmadan yapılan açık döküm süresince tandiş curufu çelik içerisinde hapsolabilmektedir ve düşük

381

Şekil 1. Farklı Tandiş Konfigürasyonları İçindeki Set ve Bentler

(dam ,bubling weirs) Su modeline dayanarak yapılan sonuçlara göre, yüksek akış oranlı iki set ve iki bentli tandiş, inklüzyonların ayrılmasında daha etkili olmaktadır ve daha temiz ürün elde edilmektedir. Şekil 2'de 45 tonluk iki set ve bentli tandişte akış çizgileri görülmektedir.[3]

Şekil 2. 45 tonluk bir Tandişte Akış Çizgileri

Lowry ve Sahai, Kansas City Armco tesislerinde, altı yolluklu blum makinasında çok delikli levha (filtre) kullanmanın etkisini denemiş ve çeliğin tandişte kalma süresinin çeliğin temizliğini artırdığını bulmuşlardır. Bent ve setlere ilaveten Şekil 3 'de görüldüğü şekli ile inklüzyonların yüzmesini hızlandırmak için tandiş tabanından Ar üfleme yöntemi de uygulanmaktadır.

Şekil 3. Tandiş Tabanından Farklı Yöntemlerle Ar Üflenmesi

Page 4: TANDİŞ TASARIMININ ÇELİK TEMİZLİĞİNE ETKİSİShroud ve SEN kullanılmadan yapılan açık döküm süresince tandiş curufu çelik içerisinde hapsolabilmektedir ve düşük

382

Shroud ve SEN kullanılmadan yapılan açık döküm süresince tandiş curufu çelik içerisinde hapsolabilmektedir ve düşük tandiş seviyelerinde bu problem büyümektedir. Genellikle düşük tandiş seviyeleri, pota değişimi süresince veya sürekli döküm makinası ve BOF arasındaki ilişkinin zayıfladığı durumlarda olmaktadır. Büyük tandişlerle çalışırken iki pota arasındaki geçen süre daha uzun olmaktadır ve zamanlama fazla problem değildir. Fakat, günümüzde tandiş seviyesi hala problem olmaktadır. Minimum tandiş seviyesini belirlemek için yapılan kalıntı (izci,eser) element deneylerinde,Sprarrow Point tandişini 3ton/dk. hızda boşaltırken girdap nedeni ile curuf sıkışması olmazken, tandişin yeniden doldurulmasında curuf hapsolması nedeni ile kalıp curufundaki alümüna miktarının artmıştır. Tandiş tabanı ile pota arasındaki mesafenin artması nedeni ile shroud çeliğe yüzeysel bir dalış yapar ve çelik akarken curuf -metal arayüzeyinde aşırı türbülans nedeni ile curuf hapsolması olur. Her zaman sıvı çelik seviyesi üst bendin (weirs) alt köşesinin altındadır. Üst bendin alt köşesi tandişin çalışma seviyesini belirler ve iki veya daha fazla bent varsa, tandiş, bütün bentlerin etkili olduğu seviyede çalıştırılmalıdır. Tandişler çelik akışının direkt veya dolaylı olarak yüzeye çıkacak şekilde tasarlanırlar. Böylece yüzeye çıkabilen inklüzyon curuf örtüsüne temas eder ve absorblanır. Çelik seviyesi çok düşük olduğu için akışı yönlendirmede üst bentlerin rolü yok ise, akan çelik kütlesi tandiş boyunca kısa devre yaptığından ,inklüzyonlar curuf örtüsüne temas etmeyebilir. 150 m'den büyük silikatlı inklüzyonlar, tandiş içinde yukarıya doğru yüzebilir. Yapılan çalışmalar, 80 m'den büyük inklüzyonların yüzeye çıkabileceğini göstermektedir. Silikatlı inklüzyonların kaynağı,kalıp, tandiş, pota curufu değil,öncelikle pirinç kabuğu izolasyon örtüsüdür. Dolayısı ile düşük tandiş seviyelerinde, sıvı curuf örtüsünün yanında, sıvı curufu örten katı düşük yoğunluklu izolasyon astarının da çeliğe karışması mümkündür. [3] Yapılan matematiksel modelleme ve sonradan uygulamaya konulan deneysel çalışmalarda optimum tandiş tasarımında tandiş iki bölgeye ayrılmaktadır. Küçük inklüzyonların birleştiği ve topaklaştığı çeliğin tandişe aktığı çok yüksek türbülanslı bölge ve inküzyonların yüzeye çıktığı ve duvara yapıştığı gözenekli refrakter (baffle) ve tandiş çıkışı arasındaki üniform akış çizgisi arasındaki bölgedir. [1] Çok yolluklu döküm makinasında sıvı çelik faklı kalıplara dağılmaktadır. Tandişin kalıplara yaklaşık uniform sıcaklık ve oranda sıvı çelik dağıtacağı beklenmesine rağmen tandişteki sıvı çeliğin bekleme süresi ve sıcaklığı nozulların uzaklığına bağlı olarak nozuldan nozula değişmektedir. Sıcaklığın ve dinlenme süresinin homojen olmaması çeliğin kalitesini ve dökülebilirliğini etkilemektedir. Çeliğin sürekli dökümünde çeliğin temizliği, termal homojenlik ve stabl çalışma şartları sağlamada tandişin büyük önemi vardır. Bunların hepsi sıvı akış hareketi ile yakından ilgilidir. Tandişteki uygun sıvı çelik hareketi sabit çalışma şartlarının devamını sağlamak için ön şarttır. Uniform yolluk performansı için farklı nozullardaki bekleme süresi ve sıcaklık üniform olmalıdır. Çok kısa bekleme süresi sıcak metalin kanamasına , curufun çelikte hapis olmasına ve

akışa yakın nozullarda türbülansa sebep olur. Diğer taraftan tek nozul yanında çeliğin uzun iki katı süre beklemesi tandişte sonuç olarak ısı kaybına ve skallanmaya sebep olan ölü bölgelerin oluşmasına sebep olur. Tandiş uçlarındaki ölü bölge tandiş nozullarının tıkanmasına sebep olur. [4] Pota ve tandiş arasındaki yeniden oksitlenme oksitli inklüzyonların en büyük kaynağı olarak tanımlanmaktadır. Bu bölgedeki problemi azaltmak ve kontrol etmek için büyük çaba sarf edilmektedir. [2] Tandiş içerisine konan ekipmanların iki önemli görevi vardır.

1) Tandiş içindeki dinamik akış şartlarını değiştirerek kılavuz rolü oynamak. Böylece inklüzyonların birleşerek topaklaşmasını sağlamak ve yüzeye çıkarmak.

2) Tandiş içerisine konan kalsiyum veya seramik esaslı refrakter malzemeler kullanarak çok ince inklüzyonları yakalamaktır.

Irsıd (Fransa) tesislerinde ø >10 mm delikli filtreler kullanılarak inklüzyonların filtrasyonu yapılmaktadır. Karşılaştırması ve böyle bir tandişte yapılan su modeli denemelerinin sonucunda set ve bentlerin konumunun akış üzerine etkinliği Şekil 1.’de verilmektedir. Kalitenin artışını özellikle çeliğin iç temizliğini kontrol etmek çeşitli veri kaynakları kullanılmaktadır. Kükürt print testi ile slabın 1/4 derinliğindeki alümünaların varlığı ortaya çıkarılmaktadır. Slabın kalınlığı boyunca alümünanın yerini tesbit etmek için metaloğrafik olarak inceleme yapılmaktadır. Ayrıca slabın 1/4 derinliğinden alınan numunelerden toplam oksijen ölçümü de yapılmaktadır.[2] Bir tandişte akış hareketi iyi karışmış, akışın durduğu ve ölü bölgelerden meydana gelmektedir. Üç bölgedeki inklüzyonların hareketi farklıdır. Karışık bölgedeki hareket çoğunlukla atalet (viskozite) ağırlıklıdır. İnklüzyonların hareketi farklı büyüklükteki girdaplara bağlıdır. Akışın durduğu bölgede baskın kuvvet viskozitedir ve inklüzyonların hareketi Stoks kanuna göre olmaktadır. Ölü bölgede ise inklüzyonlar hareket edemez. Buradan hareketle, tandiş ve diğer kontrol devrelerinin (set,dam; bent,weirs) ideal yapısını elde etmenin yolu tandişte ölü bölgeleri minimize etmek ve akış hareketinin durduğu hacmi maksimize etmektir. Tandişteki akış hareketi karışık bölge modeliyle açıklanabilir. Bazı araştırmacılar bu modeli kullanarak tandişteki sıvı akışının kalma (dinlenme) zaman dağılımını (Resident Time Distribution,RTD) analiz etmektedir. Buna göre, set yerleştirilen bir tandişte inklüzyonun tandişte geçireceği süre daha fazla olduğundan yüzeye çıkma şansı da daha fazladır.[5] Farklı proses şartları altında ısıtılmış fitrelerin inküzyonları tutma etkinliği denenmiştir. Sıvı çeliğin aniden soğumasının önlenmesi için filtreler daha önceden ısıtılmaktadır.

Page 5: TANDİŞ TASARIMININ ÇELİK TEMİZLİĞİNE ETKİSİShroud ve SEN kullanılmadan yapılan açık döküm süresince tandiş curufu çelik içerisinde hapsolabilmektedir ve düşük

383

Büyük curuf parçaları, çelik sürekli döküm makinasına varmadan yüzeye çıkarlar fakat küçük curuf parçacıkları, çelik en son katılaşıncaya kadar süspansiyon halinde kalırlar ve ürün hatasına sebep olurlar. Son birkaç yıldır, tandişte çelik filtrasyon sisteminin kullanımına olan ilgi artmış durumdadır. Genel düşünce, filtre kirli çeliğin temizliğini artıracaktır fakat temiz çeliğin temizliği üzerine sadece marjinal etkisi olacaktır. Bununla birlikte, bir Çin literatürü, filtreler üzerine ilk bulguları sorgulayarak, tandişteki çeliğin akış hareketinin dikkate alınması gerektiğini bahsetmektedir. Bu çalışmaya göre, kalsiyumoksit filtreler inklüzyonları korundum filtrelerden daha iyi yakalayabilmektedir. Buna karşılık, bindirme döküm süresince düzenli olarak filtreyi değiştirme zorunluluğu ortaya çıktığından, gelecekte sürekli döküm prosesinde, filtre kullanımı sınırlıdır. Hoogovens tesislerinde, seramik köpük filtrenin kullanımının faydalı olmadığı görülmüş fakat Gladman, inklüzyon kontrolündeki son gelişmelerle ilgili olarak tonlarca çeliğin filtrasyonu için başlangıçta iyi bir gelişme olduğunu açıklamıştır. [3,6] Çelikten inklüzyonların yüzerek ayrılmasını sağlamak için tandiş kapasitesinin artırılması , H- tipi tandişlerin kullanılması , tandiş içerisinde set ve bentlerin kullanılması veya çeşitli şekillerde Ar inert gazının üflenmesi gibi çeşitli yöntemler izlenmektedir. Bu konuda seramik köpük kullanımı deneme sahasındadır. Uygun iç tandiş tasarımı ile tandişteki inklüzyon ayırımı optimize edilebilir ve daha temiz çeliğin dökümü yapılabilir.[3] 4. SIVI ÇELİĞİN TEMİZLİĞİNİN KORUNMASI 4.1. Sıvı Çeliğin Oksidasyona Karşı Korunması Tandiş içindeki çeliğin Ar ile havanın oksidasyonuna karşı tam olarak korunması tandiş kapağının bozulması ve izolasyonun çok güç olması nedeniyle uygulaması zor olmaktadır. Çelik sıcaklığında eriyen tandiş örtü tozu ile banyo yüzeyi azot difuzyonuna karşı önlenebilir. İşletmede çalışmalardan elde edilen sonuçlara göre, ve 1530 C' de (% 37Al2O3 -%15MgO -48%CaO) tipi bir tandiş örtü tozu ok sijenin çeliğe difüzyon hızını yavaşlatmaktadır. Pota tandiş arası kullanılan shroud ve tandiş kalıp arasında kullanılan SEN baglantılarından oksijen sızması önlenmelidir. 4.2.Uygun Pota Kumunun Kullanılması Pota taban dolgu kumunun kimyasal bileşimi ve çeliğe karışmaması çok önemlidir. %0.05 Al içeren Al ile söndürülmüş çeliğin iki farklı pota kumu ile olan reaksiyonu işletme şartlarında denenmiştir. Aynı şartlarda SiO2 içermeyen pota kumu ile klasik SiO2 esaslı pota kumu arsında serbest açılma oranı birbirine yakındır. Fakat klasik SiO2 esaslı pota kumu kullanıldığında yapılan dökümden 100mm uzunluğunda bir numune alınıp optik mikroskopta parlatılıp incelendiğinde 10 m veya daha büyük alümüna kalıntıları ile karşılaşılmıştır. Tandişteki alümüna

inklüzyonlarındaki bu artış SiO2 içermeyen pota kumu kullanılmasıyla tamamen önlenmiştir. 4.3. Kaliteli Tandiş Refrakterlerinin Kullanılması Başlangıçta, dört dökümde tandiş curufları, yüksek MğO esaslı panellere tamamen sızar. Dolayısı ile tandiş paneli/curuf sistemi tandiş ömrünü artırmak amacıyla geliştirilmelidir. Mevcut paneller düşük yoğunluklu ve yüksek porozitelidir ve porozlara veya tane sınırlarına sızma yoluyla, özellikle curuf aşındırmasına hassastırlar. Bethlehem'de mevcut uygulamada, alümüna inklüzyonlarını absorbe eden bazik curuf yapmak için tandişe özel yapılmış flaks katılır. Ayrıca, izolatör olarak tandişe çeltik (pirinç kabuğu) ilave edilir. Sıvı curufun etkisi ile zamanla asitleşen çeltikler değişikliğe uğramaktadır. Tandişe özel flaks katılmasa bile tandişe kaçan pota curufunun miktarına bağlı olarak öncelikle, az miktarda MğO.CaO'li alümüna silikat sıvı curuf oluşacaktır. [3,7] Tandiş refrakter paneli poroziteli oldukları için curuf aşındırmasına karşı dayanıklı değildirler ve curuf ,tandiş ömrünü azaltır. Curuf bölgesindeki panel kalınlığı artırılarak bu problem azaltılabilir. Eğer tandiş seviyesi curuf bölgesinin altına düşerse curuf arka tabakaya sızabilir. Tandiş içindeki pota curufunun tandiş panel ömrüne zararlı olduğu kesindir. Aşındırıcı curuflar, daha asidiktir ve CaF2 oranı düşüktür ve gözlenen sızıntıdan kısmen sorumludurlar. Çelik üretim curuflarındaki magnezit çözünürlüğü artan curuf asitliği ile artmaktadır. Tandiş refrakterkleri çeliğin tandişe çarpmasından kaynaklanan mekanik aşınmalara ve curufun kimyasal reaksiyonlarına karşı dayanıklı olmalıdır. [3,8] SONUÇLAR Dünyadaki bütün demir-çelik tesislerinin sürekli döküm makinelerinde çelik temizliğini artırmaya yönelik matematik ve su modelleri, deneysel ve pilot tesislerde yapılan çalışmalardan olumlu sonuçlar alındığında işletme şartlarında denemesi yapılmaktadır. Farklı çalışmalardan elde edilen sonuçlar; 1)Tandiş sistemlerinin matematik ve su modellerini kullanmak çelik temizliğinin nasıl geliştirileceğini bulmak açısından önemlidir.

2)Tandiş kapasitesinin artırılması, tandiş boyutlarının uygun seçilmesi ve set ve bentlerin tandiş içerisine yerleştirilmesi çelik temizliğini artırmaktadır.

3)Tandişteki çelik çoğunlukla yeniden oksitlenmeyle ve uygun olmayan pota taban kumu ile kirlenmektedir. Bu yüzden çok iyi sızdırmazlık şartları sağlanmalı, oksijen difüzyonunu engelleyebilen uygun tandiş örtü tozu ve döküm sıcaklığında sinterleşmeyen ve içerisinde SiO2 içermeyen pota kumu kullanılmalıdır.

4)Tandiş çalışma astarı mekanik ve kimyasal etkenlere karşı dayanıklı olmalıdır.

Page 6: TANDİŞ TASARIMININ ÇELİK TEMİZLİĞİNE ETKİSİShroud ve SEN kullanılmadan yapılan açık döküm süresince tandiş curufu çelik içerisinde hapsolabilmektedir ve düşük

384

KAYNAKLAR [1] H.Tanaka, R.Nıshıhara, R.Mıura, R.Tsujına, T.Kımura, T.Nıshı, T.Imoto "Technology For Cleaning of Steel in Tundish" ISIJ International, Vol.43, No.11, s.868-875, 1994, Japan. [2] N.A.Pherson, Ravenscrag, British Steel Corporation, "The Effect of tundish design on the quality of continuously cast steel slabs", Metallurgıcal Plant and Technology No.3, 1986, s.40-51, England. [3] L.Xintian, Z.Yaohe, S.Baolu, J.Weiming, "Flow behaviour and filtration Of steel melt in Continuous Casting Steels", Ironmaking and Seelmaking, Vol.19, No.3, s.221-225, 1992, China. [4] A.K.Sınha, Y.Sahai, "Mathematical Modelling of Inclusion Transport and Removal in Continuous Casting Tundish", ISIJ International, Vol.33, No.5, s.556-566, 1993, USA.

[5] Review of European research work, "Improving steel cleanliness through tundish metallurgy and design" Vol.12, No.2, s.20, May1988, Scotland. [6] N.Mc.Pherson, "Clean Steel and control through refractory component development", Vol.12, No.2, s.39, May 1988, Scotland. [7] S.K.Sahay, T.K.De., D.S.Basu, S.Mazundar, "Strand Performance Improvement Through Use Asymmetric Baffle in Tundish Of Six Strand Billet Caster at DSP", Iron and Steelmaker, July 2001. [8] M.Byrne, A.W.Cramb, T.W.Fenicle, "The Sources of Exogenous İnclusions in Continuous Cast, Aliminum-Killed SteelContinuous Casting", Vol.7, 1995, Betlehem, PA.