İçeriğe atla

Yüksek fırın

Bir yüksek fırın kompleksi. Fırının kendisi çelik konstrüksiyonun içinde yer almaktadır. (Sestao, İspanya)

Yüksek fırın, metal cevherlerini (çoğunlukla demir cevheri) işlemekte kullanılan dikey izabe fırını.

Bir yüksek fırında; demirli malzemeler (demir cevheri, sinter ve pelet), yakıt malzemeleri (metalurjik kok) ve cüruflaştırıcı malzemeler (kireçtaşı) fırının tepesinden kesintisiz bir şekilde şarj edilirken sıcak hava[1] ise fırının alt kısmından (tüyer bölgesinden) üflenir. Bu sayede demir cevheri ergiyerek aşağı doğru akış sağlarken, yüksek fırın gazı yukarı akış ile bir karşı akım süreci ile kimyasal tepkimeler gerçekleşir. Fırındaki işlemin ürünü fırının alt kısmında toplanan sıvı ham demirin yanında yan ürün olarak curuf ve yüksek fırın gazı da elde edilir.

En geniş tanımı ile yüksek fırınlar cevherin yakıtla doğrudan temas halinde olduğu izabe üniteleridir. Bu tanıma göre yansımalı fırınlar (İng: reveberatory furnace) haricinde kalan bütün demirci ocakları (İng: bloomery), kalay üfleme ocakları (İng: blowing house) ve tarihte kurşun izabesinde kullanılan izabe değirmenleri (İng: smeltmill) bir yüksek fırındır. Ancak günümüzde yüksek fırın terimi çelik üretiminde bir ara ürün olan pik demir elde edilen fırınlar için kullanılmaktadır.

Yüksek fırınların 1900 ve 2015 yılları arasında küresel sera gazı emisyonlarının %4'ünden fazlasından sorumlu olduğu tahmin edilmektedir, ancak bu işlemin karbondan arındırılması zordur.

Tarihçe

MÖ 5. yüzyıldan itibaren Çin'de kullanılan yüksek fırınların Avrupa'da kullanımı ise Orta Çağ’ın Zirve Dönemine rastlar. Valonya'nın (Belçika) Namur bölgesinde 15. yüzyılda görülen metodun İngiltere'de yerini alması 1491 yılındadır. Bu dönemde tüm yüksek fırınlarda yakıt olarak odun kömürü kullanılmıştır. Daha verimli bir yakıt olan kokun, Abraham Darby'nin araştırmaları sonucunda, odun kömürünün yerini alması 1709 yılını bulmuştur. 1828 yılında James Beaumont Neilson'un geliştirdiği basınçlı üfleme havasını (İng: blast) önısıtma yöntemi yüksek fırınların verimi arttıran çalışmalardandır.

Türkiye

Türkiye'de 9 adet yüksek fırın bulunur. Yüksek fırınlara üretimlerinin artması için doğurganlık özelliği nedeniyle kadın isimleri verilir. İskenderun Demir-Çelik Fabrikası'nda Cemile, Ayfer, Gönül, Dilek isimlerinde 4 adet, Ereğli Demir-Çelik Fabrikası'nda Ayşe ve Atatürk'ün annesinin adının verildiği Zübeyde olmak üzere iki adet, Karabük Demir-Çelik Fabrikası'nda ise Fatma (1939-Türkiye'nin ilk Yüksek Fırını), Zeynep (1950) ve Ülkü (1962) fırınlarına ek olarak 10 Ocak 2015 tarihinde hizmete giren yeni fırın ile5 adet ve toplam 11 adet yüksek fırın mevcuttur.[2]

Kardemir 4. Yüksek Fırın projesine 2007 Ocak ayında başlamış olup bir Çin firması ile ortak yürüttüğü bu projeyi 2008 Şubat ayında bitirmeyi planlamaktadır. İsdemir 4. Yüksek Fırın projesini bir Çin firmasına vermiş ve inşaatını başlatmıştır. Erdemir 2007 Ayşe'nin yerini alacak yeni bir yüksek fırın yapımına başlamış ve 6 Mayıs 2008'de tekrar devreye alınmıştır. Bu fırının en önemli özelliği mühendislik, imalat ve montajının tamamen yerli imkânlarla yapılmış olmasıdır. Türkiye deki ilk şarj konveyörü beslemeli Yüksek Fırın olacaktır.

Cevherden üretim yapmanın bir metodu olan Yüksek Fırın prosesi, maliyetleri düşürerek daha ucuza çelik elde etmeyi mümkün kılmaktadır. Yüksek fırın adetlerinin artması durumunda çelik fiyatları düşeceğinden ülke sanayisinin rekabet gücü artar. İsdemir 2006 da 3 nolu yüksek fırınında büyük bir modernizasyon yapmıştır. Bu modernizasyonla fırına çansız tepe ekipmanı monte edilmiş, soğutma plakaları ve tuğlaları yenilenmiş, otomasyon sistemi modernize edilmiştir. Diğer fırınların yenilenmesi için bir deneme olan bu proje başarı ile 13 Şubat 2007'de tamamlanmıştır.

Dipnotlar

  1. ^ Bazı durumlarda verimi arttırmak için oksijenle zengileştirilmiş hava kullanılır
  2. ^ "Arşivlenmiş kopya". 12 Ocak 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 11 Ocak 2015. 

Ayrıca bakınız

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Kömür</span> katmanlı tortul çökellerin arasında bulunan katı, koyu renkli, karbon ve yanıcı gazlar bakımından zengin kayaç

Kömür, katmanlı tortul çökellerin arasında bulunan katı, koyu renkli, karbon ve yanıcı gazlar bakımından zengin kayaçtır. Taşkömürü torkugillerden oluşur. Kömür çoğunlukla diğer elementlerin değişken miktarlarda bulunmasıyla oluşur. Asıl bileşeni karbondur; bunun yanında değişken miktarda hidrojen, kükürt, oksijen ve azot içerir. Isı için yakılan bir fosil yakıt olan kömür dünyanın birincil enerjisinin yaklaşık dörtte birini ve elektriğinin beşte ikisini sağlar. Bazı demir ve çelik üretimi yapan işletmeler ve diğer endüstriyel faaliyetler kömürü yakar. Kömürün ekstraksiyonu ve kullanımı birçok erken ölüme ve çok fazla hastalığa neden olur. Kömür'den her yıl binlerce kişi erken ölüyor.

<span class="mw-page-title-main">Kardemir</span> Karabük ilinde bulunan demir-çelik işletmesi ve Türkiyenin ilk ağır sanayi fabrikası

Karabük Demir-Çelik Fabrikaları veya kısaca Kardemir, Karabük ilinde bulunan demir-çelik fabrikası. Türkiye'nin ilk ağır sanayi fabrikası olan Kardemir'in temelleri 3 Nisan 1937'de Mustafa Kemal Atatürk'ün talimatı ile dönemin Başbakanı İsmet İnönü tarafından atılmıştır.

<span class="mw-page-title-main">Demir</span> sembolü Fe ve atom numarası 26 olan kimyasal element

Demir, simgesi Fe ve atom numarası 26 olan kimyasal bir elementtir.

<span class="mw-page-title-main">Çinko</span> Element

Çinko, sembolü Zn, atom numarası 30 olan kimyasal bir elementtir. Oda sıcaklığında hafif kırılgan bir metaldir ve oksidasyon giderildiğinde parlak gri bir görünüme kavuşur. Periyodik tablonun 12. (IIB) grubunun ilk elementidir. Bazı açılardan çinko kimyasal olarak magnezyuma benzer: her iki element de yalnızca bir normal oksidasyon durumu (+2) gösterir ve Zn2+ ve Mg2+ iyonları benzer boyuttadır. Çinko, Dünya kabuğundaki en bol bulunan 24. element olup beş kararlı izotopu vardır. En yaygın çinko cevheri, bir çinko sülfür minerali olan sfalerittir.

<span class="mw-page-title-main">Molibden</span>

Molibden, periyodik cetvelde atom numarası 42 ve simgesi Mo olan elementtir..

<span class="mw-page-title-main">Tuğla</span> yapı malzemesi

Tuğla, harç gibi karışımlar ile birbirine tutturularak duvar inşasında kullanılan, pişmiş veya kurutulmuş kil bazlı topraktan elde edilen ses ve ısı yalıtımı için ana yapı malzemelerindendir. Çoğunlukla dikdörtgenler prizması şeklinde yapılmaktadır. Ev ve iş yeri yapımında, birden fazla alanda kullanılır. Örnek: Duvar oluşturma, havalandırma, soba ve ocak bacaları.

<span class="mw-page-title-main">Fırın</span>

Fırın, malzemeleri sıcak bir ortama maruz bırakmak için kullanılan bir araçtır. Fırının içi boş bir bölümü vardır ve bu bölüm kontrollü şekilde ısıtılır. Antik çağlardan beri kontrollü ısıtma gerektiren çeşitli işlerde fırın kullanılır.

Bazik oksijen fırınları, (BOF) ya da diğer adıyla LD konverterleri yüksek fırında üretilen sıvı ham demirin çeliğe dönüştürülmesinde kullanılan fırınlardır. L-D konverterleri adını Avusturya'nın Linz ve Donawitz (Leoben) şehirlerinin baş harflerinden almaktadır. Yöntem, bu şehirlerin yakınındaki Voest-Alpine firması tarafından bulunmuş olmakla birlikte, sistemi Bessemer Konverterinin modernleştirilmiş şekli olarak tanımlamak daha doğrudur. Kullanılan refrakterin türünden ötürü "bazik" adını alan konverterde curuf bazikliği 3-3,5 civarındadır. Yüksek fırından alınan sıvı ham demire, uygulanan yüksek fırın sonrası-çelikhane öncesi işlemlerden sonra, bazik oksijen fırınlarında saf oksijen üflenerek bünyedeki karbonun uzaklaştırılması sağlanır. İşlem esnasında çıkan aşırı ısıdan refrakerleri korumak için şarjın yaklaşık %20'si kadar da hurda eklenir. Herhangi bir ilave ısının verilmediği konverterlerde üfleme süresi 18 dakika civarında olup dökümden döküme geçen süre 40 dakikanın altındadır.

Pirometalurji ekstraktif metalurji dallarından biridir. Temel amacı; kıymetli metalleri kazanmak için, cevhere bir dizi ısıl işlem uygulamak ve malzemenin bu işlemler sonucu fiziksel ve kimyasal olarak değişime uğramasını sağlamaktır. Bu şekilde kıymetli metallerin kazanılması hedeflenir.

İzabe, maden cevherinin metal içeriğini yüksek sıcaklıkta indirgenme tepkimesi yardımıyla cevherin geri kalanından ayırma süreci. Pirometalurjinin yöntemlerinden biridir. Kimi metal oksitlerin indirgenmesi için yüksek sıcaklık yeterliyken pek çoğu için süreçte ısının yanında indirgeyici madde kullanılması da gerekir. Karbon genellikle kullanılan indirgeyicilerdendir.

<span class="mw-page-title-main">Bessemer ve Thomas Çeliği</span>

Bessemer ve Thomas Çeliği, çeliğin elde ediliş yöntemlerine göre sınıflandırılmış hallerinden birisidir. İlk defa 1856 yılında Henry Bessemer tarafından bulunan çelik elde ediliş yöntemi ardından Thomas Gillchrist tarafından 1876 yılında geliştirilmiş ve bu yöntem ile elde edilen tüm çeliklere Bessemer ve Thomas Çeliği adı verilmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Blaenavon</span>

Blaenavon Galler Ülkesi güney-doğusunda bulunan Torfaen "kontluk beldesi "ne dahil bir küçük köy. Pontypool kentinin kuzeyinde bulunan köy Afon Llwyd Irmağı'nın kaynağı yakınındadır. Koyun nüfusu 6.349 kişidir.

<span class="mw-page-title-main">Engelsberg Demir Fabrikası</span>

Engelsberg Demir Fabrikası, İsveç'in Västmanland bölgesinin Fagersta Belediyesi'nde bulunan bir köy olan Ängelsberg 'de bulunan demir fabrikasıdır. Per Larsson Gyllenhöök (1645-1706) tarafından 1681 yılında kurulmuş ve 1700-1800 yıllarında dünyanın en modern demir fabrikası haline gelmiştir. 1993 yılında UNESCO Dünya Mirası listesine dahil edilmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Elektrik ark ocağı</span> yüklü malzemeyi bir elektrik arkıyla ısıtan fırın

Elektrik ark ocağı, yüklü malzemeyi bir elektrik arkıyla ısıtan bir fırındır.

<span class="mw-page-title-main">Odun gazı</span>

Odun gazı, benzin, dizel veya diğer yakıtlar yerine fırınlar, sobalar ve araçlar için yakıt olarak kullanılabilen bir sentez gazıdır. Üretim işlemi sırasında biyokütle veya diğer karbon içeren malzemeler, bir odun gazı jeneratörünün oksijenle sınırlı ortamında hidrojen ve karbonmonoksit üretmek için gazlaştırılır. Bu gazlar daha sonra karbondioksit, su ve ısı üretmek için oksijen bakımından zengin bir ortamda yakıt olarak yakılabilir.

<span class="mw-page-title-main">Jeneratör gazı</span>

Jeneratör gazı ya da üretici gaz, doğalgazın aksine, kömür gibi malzemelerden üretilen yakıt gazıdır. Hava ile kısmi yanma yoluyla çeşitli yakıtlardan üretilebilir, genellikle sabit bir sıcaklığı korumak ve hava gazının hidrojen ile zenginleştirilmesi yoluyla daha yüksek bir ısı içeriği gazı elde etmek için aynı anda su veya buhar enjeksiyonu ile modifiye edilebilir. Bu açıdan kömür gazı, kok fırını gazı, su gazı ve karbüratörlü su gazı gibi diğer "üretilmiş" gaz türlerine benzer. Üretici gaz, kok kömürü fırınları ve yüksek fırınlar, çimento ve seramik fırınlar gibi demir ve çelik üretimi için endüstriyel yakıt veya gaz motorları aracılığıyla mekanik güç olarak kullanılmıştır. Isıtma değerinde karakteristik olarak düşüktü, ancak yapım maliyeti ucuz olması nedeniyle büyük miktarlarda üretilmesi ve kullanılması mümkündü.

<span class="mw-page-title-main">Puddling (metalurji)</span>

Puddling, bir pota veya fırında yüksek dereceli demir üretim aşamasındaki bir adımdır. Sanayi Devrimi sırasında Büyük Britanya'da icat edilmiştir. Erimiş pik demir, bir oksitleyici ortamda, bir yankı fırınında karıştırılarak dövme demir elde edilmiştir. Kömür kullanmadan ilk kayda değer miktarda değerli ve kullanışlı çubuk demirin yapılması en önemli süreçlerden birisidir. Sonunda, fırın küçük miktarlarda özel çelikler yapmak için kullanılacaktır.

<span class="mw-page-title-main">Endotermik gaz</span>

Endotermik gaz (endogaz), temas ettiği yüzeylerde oksidasyonu engelleyen veya tersine çeviren bir gazdır. Bu gaz, kontrollü bir ortamda yetersiz yanmanın ürünüdür. Örnek olarak hidrojen gazı (H2), azot gazı (N2) ve karbonmonoksit (CO) verilebilir. Hidrojen ve karbon monoksit indirgeyici maddelerdir, bu nedenle yüzeyi oksidasyondan korumak için birlikte çalışırlar.

Kalsinasyon, katı kimyasal bileşiklerin ısıl işlemine atıfta bulunur; bu sayede bileşik, genellikle safsızlığı veya uçucu maddeleri uzaklaştırmak ve/veya termal ayrışmaya maruz kalmak amacıyla, ortamdaki sınırlı oksijen kaynağı altında erimeden yüksek sıcaklığa yükseltilir.

<span class="mw-page-title-main">Metalurjik fırın</span>

Daha yaygın olarak fırın olarak adlandırılan bir metalürjik fırın, öncelikle demir ve çelik üretiminde gangı çıkarmak için metal cevherini ısıtmak ve eritmek için kullanılan endüstriyel bir fırındır. Bir fırını besleyen ısı enerjisi doğrudan yakıtın yanmasıyla, elektrik ark ocağı gibi elektrikle veya indüksiyon fırınlarında indüksiyonla ısıtma yoluyla sağlanabilir. Metalürjide belirli metal ve cevherlerle çalışmak için kullanılan birkaç farklı fırın türü vardır.