Sürekli Döküm Yöntemi ile Slab Üretimi

 

 

Sürekli döküm yöntemi, ingot içinde katılaşma sonucu ortaya çıkan segregasyon ve baş kısmında oluşan kendini çekme lunkerini ortadan kaldırmak suretiyle, gerek hadde verimim ve gerekse de çeliğin kalitesini arttırmak amacıyla geliştirilmiş yöntemdir.

Özellikle 1970'li yılların öncesine kadar, yassı çelikler, 500 mm civarındaki kalınlıklarda ingot olarak dökülürlerdi. Soğutma işleminden ve kalıplardan alınma işlemlerinden sonra ingotlar, 1250°C sıcaklıklara kadar ısıtılırlar ve tekrar soğuyana kadar 200-250 mm kalınlıklarda olan slablara haddelenirlerdi. Ancak 1970'lerden sonra sürekli dökümün gelişimiyle beraber, ingot haddeleme işlemi önemini yitirdi ve slablar doğrudan, 200-250 mm kalınlıklara kadar sürekli işlem olarak dökülmeye başlandı.

Sürekli dökümün temelinde, sıvı haldeki çeliğin, alt kısmı su ile soğutulan bakır bir kalıba dökülmesi işlemi yatar. Katılaşma hızına paralel olarak alt kısım aşağı doğru hareket eder. Kalıbın altından dışına çıkan ingot sürekli olarak soğutulur ve tam katılaştıktan sonra istenen boylarda kesilir. Bu şekilde üretilen slabda katılaşma lunkeri, gözenek oluşmaz, segregasyon yok denecek kadar azdır.

Önerilen Makale: Çelik çubuk malzemeler ve uygulamaları hakkında detaylı bilgi almak için altıgen çelik çubuk fiyatları sayfamızı ziyaret etmenizi tavsiye ederiz.
 

İçleri refrakter malzeme ile döşenmiş potalar, çeliğin, çelik üretim ocaklarından alınarak, sürekli döküm bölümünde tandişlere boşaltılması amacıyla kullanılırlar. Bölmeli, ibrik şekilli veya silindirik olmak üzere başlıca üç yapıda bulunurlar. Üstten ve alttan döküm yapan çeşitleri vardır. Alttan dökmenin avantajları, cürufun sıçrama yoluyla metale karışmasını önlemesi, dolayısıyla mamul kalitesini iyi yönde etkilemesi ve döküm hızının kontrolünü kolaylaştırmasıdır. Potalar, ray üzerinde, vinçle veya kaldıraçla taşınabilirler.

Pota tareti üzerinde iki pota kullanımı oldukça yaygındır. Pota tareti karşılıklı olarak iki pota taşıyabilmekte, kendi çevresinde dönebilmekte ve sahip olduğu hidrolik sistem sayesinde potaları indirip kaldırabilmektedir. Birinci pota, altındaki nozul sayesinde tandişi sıvı çelikle beslerken, sıvıyla dolu ikinci pota döküme hazırlanmaktadır. Bu sayede tandişin sıvı çelikle sürekli dolumu sağlanmaktadır.

Tandişin görevleri, sıcak metalin, slab kalıbına kesintisiz olarak girebilmesini mümkün kılmak, kalıba giren çelik miktarım ayarlamak Ve cüruf ile metalik olmayan kalıntıların ve malzemelerin slab kalıbına geçmesini engellemektir. Bu görevlerini yerine getirirken, çeliğin ısısının tandişten geçerkenki kaybının en aza; indirgenmesi ön koşuldur. Bu nedenle, dökümden önce tandiş, 1050-1250°C sıcaklıkları arasında üç saat gibi bir süre gazla yada mazotla ısıtılır.

Tandişlerin iç duvarları sağlamlık bakımından büyük önem teşkil etmektedirler. Bu yüzden, tuğla yerine, refrakter çamurlarının basınç altında sıkıştırılmasıyla elde edilen, 80-100 mm'lik duvarlar kullanılır.

Döküm sırasında tandişten kaynaklanan aksaklıklar şöyle sıralanabilir. Tutucunun hatalı üretilmiş olması, yerinden sapması ve tutucu borusunun sıcakta dayanımının yetersiz olması sonucu, döküm başlangıcında tutucu, nozul ağzını tamamen tıkamayabilir. Tıkacın aşınmasının ve refrakter özelliğinin kötü oluşu nedeniyle, döküm bitiminde de tutucu, nozul kanalını kapamayabilir. Nozul yerleştirmedeki hatalar da istenmeyen hallerde metal sızmasına neden olabilir.

Slab kalıpları, slablara ilk şeklini vererek ve yüzeylerinde kabuk oluşumuna yardımcı olarak sürekli döküm yönteminde mühim bir yer teşkil ederler. Örneğin bu kısımda oluşabilecek bir hata, döküm sisteminin ilerleyen kısımlarında artarak devam eder.

Kalıptan geçerek aşağı doğru akan çelik dökümün dağılmaması için, dış kısmının çabuk soğuyarak bir kabuk oluşturması gerekir. Bu nedenle, kalıbın çalışma bölgesinin, yani çelikle temas eden bölgenin ısıl geçirgenliği mümkün olduğu kadar yüksek olmalıdır. Dolayısıyla, kalıp cidarları daha çok bakırdan imal edilir. Fakat nikel-krom alaşımları da kalıp malzemesi olarak denenmiştir. Kalıp duvarlarının arka tarafı, yeterli mukavemeti sağlamak amacıyla, çelik ceketlerle desteklenir. Kalıp yüksekliği 1200 mm civarında, bakır duvarlar ise 50 –70 mm et kalınlıklarındadır. Dökümün başlangıcında oluşan kabuğun bakır duvarlara 8 yapışmaması ve döküm sürekliliğinin muhafaza edilmesi için bir titreşim mekanizması uygulanır ve kalıp cidarları oksidasyonu azaltmak için yağlanır. Ayrıca elektromanyetik kalıp karıştırma düzenekleri de sürekli döküm kalıplarının donanımlarından biridir. Homojen bir içyapı elde etmede bu karıştırma düzeneklerinin önemi büyüktür.
 

Kılavuz merdaneleri, döküm esnasında ürünü sabit bir hızla aşağıya doğru çekmek ve yatay doğrulamak üzere tasarlanmışlardır. Dikey tip sürekli döküm makinelerinde bu kısmın yalnız çekme görevi vardır.

Çekme merdaneleri büyük yüke maruz kaldıklarından dolayı, dayanıklı bir konstrüksiyona sahip olmalıdırlar. Ancak merdaneler arası uzaklığın azalması ve segmanlar arası bırakılan küçük mesafeler, merdane basma düşen gerilmeleri azaltmaktadır ve işlemin daha iyi şekilde gerçekleşmesini sağlamaktadır. Makinenin ağır ana gövdesi tüm kuvvetleri doğrudan temele aktarır.

Dökülen çelik kalitesine bağlı olarak, slabın soğutulma işlemleri, optimum bir sıcaklık grafiğine uymalıdır. Bu amaçla, ayarlanabilir ve hassas bir su püskürtme kontrolüne gereksinim vardır. Döküm hızı, katılaşma zamanı, kalite ve boyut gibi döküm parametreleri proses bilgisayarı tarafından işlenir ve bağımsız kontrol çevrimlerine iletilen kumanda sinyallerine dönüştürülür.

Slab haline gelen çelik, belli bir uzunluğa ulaştığı zaman kesilerek yarı ürün olarak slab bekletme depolarına yada slab ısıtma fırınlarına gönderilir. Belli boyutlarda yapılan bu kesme işlemini, hidrolik veya gazla kesme esaslı çalışan mekanizmalar gerçekleştirir.
 

Çelik sacların şekillendirilebilirliğini etkileyen malzeme parametrelerinden mekanik özelliklerinin aynı rulo içindeki değişimlerinin nedenleri hususunda, malzeme iç temizliği seviyesinin önemi büyüktür. Nihai ürün iç temizliğinden kasıt, kalıntıların mevcudiyeti, boşluklar, çatlaklar ve segregasyonlardır.

Bu tip kusurların oluşum nedenleri araştırılacak olursa, yassı ürünün imalatının ilk aşamalarına, yani sürekli döküm prosesinde döküm sırasındaki işlemlerin incelenmesine odaklanılır. Çünkü slabda başlayan bir kusur, denetlenip yok edilemezse, takip eden 9 haddeleme operasyonlarında artarak devam eder. Bu nedenle, sürekli döküm esnasında yapılan kontroller çelik sacların kalitelerim belirlerler.

Slablarda mevcut bulunan kusurlar, yüzey ve içyapı kusurları olarak ikiye ayrılır. Yüzey bozukluklarından gözle görülür olanların, elle idare edilen gazlı kesicilerle slabtan koparılmaları, uygulanan alışılagelmiş yöntemdir. Gaz alevi ile ergitme işlemi, öncelikle şüpheli görünen yüzeylerde yapılır. Söz konusu işlem sonucunda yüzeyin hemen altına kadar etki etmiş hatalar ortaya çıkarılmaktadır. Sonuçta 10 ila 40 mm derinliğe kadar değişen kontrolde bozukluk bulunmazsa o bölge sağlam kabul edilir. Operasyonların sürekliliği nedeniyle denetimler sıcak olarak sürdürülmektedir ve burada tespit edilen hatalar geri beslemeli olarak sürekli döküm prosesine bildirilir. Kontrollerin otomatik olanlarının en uygunu "Eddy-akımı" testidir. Duyargaların uygun yerleştirilmesi ile 1 mm derinliğinde, slab boyuna ve enine göre 50 ila 100 mm uzunluğunda çatlaklar belirlenir. Ancak bu gibi yöntemlerde teknik uygulama zorluklarının varlığı, yöntemlerin endüstriyel kullanımlar için yeterince hazır olmaması sonucunu doğurur.

Sürekli döküm yönteminde kalıntı (inklüzyon) miktarları, potadan tandişe ve tandişten kalıba döküm sırasında değişmektedir. Metal kirliliğinin önlenmesi ve kalıntıların yüzdürülerek sistemden uzaklaştırılması gereklidir.

Metal kirliliğini azaltmak ya da yok etmek için yapılması gerekenler aşağıdaki gibidir.

• Metal atomlarıyla tepkimeye girmeyen ısıl dayanımlı pota, tandiş, kalıp malzemeleri kullanımı,
• Cüruf algılayıcıları ile cürufun potadan tandişe taşınımını sınırlandırmak,
• İnert cüruf örtüleri kullanarak tandişteki ve kalıptaki metal yüzeyinin dış etkenlere kapatılması,
• Tandiş donanımları içinde kalıntı yüzdürülmesine yardım edecek cihazlar kullanımı,
• Derin ve çok bölmeli tandiş tasarımları kullanarak cürufun kalıba geçmesinin önlenmesi.

Slabda oluşan kalıntıların belirlenmesinde en uygun yöntem, Mannesmann tarafından geliştirilen ve akustik tarama esaslı olan "Midas" tekniğidir. 20 MHz'lik çevirici için kusur tespit sınırları 60 mikron, 50 MHz'lik çevirici için ise 30 mikrondur. Tüm testler, nihai slablardan alınan rutin örnekler üzerinde yapılır.