TMMOB Metalurj i ve Malzeme Mühendisleri Odas ıBildir i ler Kitab ı

89318. Uluslararas ı Metalurj i ve Malzeme Kongresi | IMMC 2016

3.Yüksek Fırın Hazne Tamiratı • Blast Furnace #3 Hearth Repair

Gökhan Baki, Ahmet Serter Karabıyık, Fatih Şatır, Memduh Kırcan

İskenderun Demir Çelik Fabrikaları A.Ş. - Türkiye

Abstract

In this study Blast Furnace #3 hearth repair that was

performed in January 2015 at Iskenderun Iron and

Steel Co. (ISDEMIR) is examined.

Campaign life of blast furnaces are strongly related

with the condition of the hearth which is lined with

different types of carbon blocks. To achieve up to

12-15 years of projected BF campaign life is relevant

with resistance of these carbon blocks lined at hearth

that is expose to hot metal and slag penetration.

After the necessity of a hearth repair emerged at

Blast Furnace #3 that has been taken into operation

in 2007, for selecting a suitable repair method

meetings were organised with expert refractory

suppliers and companies that made hearth repair

before. The decision of hearth repair had been taken

after the feasibility studies for calculation of the

production loss during hearth repair, necessary repair

budget and life expectancy of repair has done. First

time in Turkey it is planned to do such a hearth

repair.

During the hearth repair not all of the carbon blocks

were demolished. Towards the problems that was

faced at the working period of blast furnace, only the

carbon blocks around 120 degree area of iron

notches were demolished and changed completely as

predicted. For increasing the existing refractory

thickness of repair, moulding was done inside hearth

of blast furnace and a highly conductive refractory

concrete was casted between the new carbon blocks

and moulds.

In parallel to this job a total 59 of damaged cooling

staves both at hearth and shaft were replaced.

Özet

Bu çal mada; skenderun Demir ve Çelik A.

( SDEM R) 3.Yüksek F r n’da 2015 y l nda yap lm

olan “Hazne Tamiri” incelenmi tir.

Yüksek F r nlar n kampanya ömürleri çe itli

kalitelerde karbon bloklar ile örülü haznenin ömrü ile

do rudan ilgilidir. Yüksek f r nlar n 12-15 y ll k

kampanya dizayn ömürlerine ula abilmesi haznede

yeralan karbon bloklar n s v metal ve curuf

penatrasyonuna olan direncine ba l d r.

2007 y l nda devreye al nm olan SDEM R

3.Yüksek F r n’da bir hazne tamiri gereksinimi

ortaya ç kmas ile birlikte ilgili tamir metodunun

belirlenebilmesi amac yla konusunda uzman

refrakter üreticileri ve daha önce hazne tamiri yapm

firmalar ile toplant lar düzenlenmi tir. Tamirat

esnas ndaki duru tan kaynaklanacak üretim kayb ,

tamirata ayr lacak bütçe ve tamirat sonras beklenen

f r n ömrü hususlar n fizibilitesi sonras bu tamirat n

yap lmas na karar verilmi tir. Al nan karar sonras

Türkiye’de ilk defa hazne tamirat yap lmas

planlanm t r.

F r n n çal ma sürecinde ya anan s k nt lar

do rultusunda öngörüldü ü gibi döküm delikleri

bölgesinde (yakla k 120 derecelik alan ) karbon

bloklar tamamen sökülerek yeni karbon tu lalar ile

örümü gerçekle tirilmi tir. Mevcut refrakter

kal nl n art rmak amac yla hazne içerisine

kal plama yap larak, iletkenli i yüksek refrakter

beton kal p ile örümü yap lan bloklar aras na

dökülmü tür.

Yap lan tamirata paralel olarak yüksek f r n hazne ve

gövdesinde hasarlanm , so utma fonksiyonunu

UCTEA Chamber of Metallurgical & Materials Engineers Proceedings Book

894 IMMC 2016 | 18th International Metallurgy & Materials Congress

yerine getiremez duruma gelmi toplam 59 adet stave

de i tirilmi tir.

1.Giri

3. Yüksek F r nda Tamirat Öncesi Ya anan

Sorunlar

Dünyada yüksek f r n literatüründe de belirtildi i

gibi yüksek f r nlar n ömrü f r n n hazne

refrakterlerinin performans na ba l d r. 3.Yüksek

f r nda tamamlanan hazne tamiri i i, 2008 y l ndan

2013 y l na kadar ya anan vakalar sonucunda

hayata geçirilmi bir projedir.

3.Yüksek F r n Temmuz 2006- ubat 2007 tarihleri

aras nda gerçekle tirilen reline’ n ard ndan ubat

2007 tarihinde devreye al nm t r. 3. Yüksek

F r n’da kampanya süreci içerisinde döküm deli i

ve hazne bölgelerinde z rh delinmesi olaylar

ya anm t r. Meydana gelen bu olaylar sonras

çe itli tamiratlar yap lm , bu esnada döküm deli i

so utucular n n baz lar de i tirilmi ve f r n bo

durdurulmadan, mevcut hasarl z rh kesilerek

karbon tu lalar kontrol edilmi tir. Orijinal kal nl

azalm olan karbon tu lalar d ar dan müdahale ile

tamir edilmi tir.

F r n z rh nda ya anan en son problemin ard ndan

hazne tamirine kadarki süreçte f r n çal ma

parametreleri de i tirilerek daha dü ük tempoda

sadece 1 no’lu döküm deli i kullan larak toplam

20/24 tüyer ile çal lmas na karar verilmi tir.

Günlük üretim hedefi 5.000 ton s v ham demirden

3.800 tona çekilmi tir.

Yap lan tamiratlar sonras 2019 y l nda yap lmas

öngörülen re-line’a kadar 3. Yüksek F r n n bu

durumda çal amayaca tespit edilmi tir. Bu

nedenle f r n n hazne refrakter durumu ve olas

yar m re-line ihtiyac n n (hazne tamiri)

de erlendirilmesi amac yla konusunda uzman

firmalar n i letmemize davet edilmesi karar

verilmi tir. letmemize davet edilen uzmanlar ile

yap lan görü meler neticesinde son yap lan

tamirat n 6-12 ay gidebilece i belirtilmi tir. ubat

2014’de al nan karar ile;

a) Gövdedeki yan k so utucular n de i tirilmesi ve

tüyer üstü k sma shot-crete yap lmas , döküm

deli ini kapsayacak karbon bloklar n de i imi,

haznenin geri kalan k sm nda ise karbon bloklar n

önüne tu la örülüp refrakter beton dökülmesi

b) Hazne yan duvarlar ve taban ilk s ras n

kapsayacak ekilde karbon tu lalar n de i tirilmesi

alternatifleri görü ülmü ve tamir yap lmas na karar

verilmi tir.

Tamir karar n n al nmas n n ard ndan hazne tamiri

için gerekli tüm haz rl klar 10 Ekim 2014 tarihinde

bitirilmi tir. sdemir bünyesinde olu turulan

ekiplerin haz rlad projeler ile birlikte hizmet

al mlar da yap larak proje 53 günde sonuca

ula m t r.

2. Hazne Tamiri Kapsam ve Haz rl klar

Hazne tamir projesi daha önce dünyada benzer

çal malar ile referanslar bulunan Magneco-Metrel

firmas ndan refrakter malzeme ve hizmet al m

yap larak gerçekle tirilmi tir. Çal malar Refrakter

Müdürlü ü koordinatörlü ünde yürütülmü tür.

Proje kapsam olarak; tüyer band na kadar iki

döküm deli ini kapsayacak ekilde +6700 - +12307

kotlar aras nda yakla k 5,6m yüksekli indeki

120o’lik alana küçük karbon bloklar n örülmesi,

örülen karbon bloklar kapsayacak ve f r n içi

çal ma astar kal nl n art rarak ekilde 5,44m

yüksekli inde ve 360o’lik alana kademeli olarak

refrakter beton dökümü ile tüyer band ve üstü dahil

olacak ekilde gövde shot-crete i lemini

içermektedir.

Tamir kapsam çal an thermocouplerdan al nan

s cakl k verilerden f r n içerisinde hangi bölgelerin

a nd ve a nma profili tahmin edilerek

belirlenmi tir. Tamirat projesi kapsam nda f r n

TMMOB Metalurj i ve Malzeme Mühendisleri Odas ıBildir i ler Kitab ı

89518. Uluslararas ı Metalurj i ve Malzeme Kongresi | IMMC 2016

içerisinde döküm deli i etraf nda kullan lmas

planlanan küçük karbon bloklar n dizayn sdemir

taraf ndan yap larak, Avrupa ürettirilmi tir. Gerek

Avrupa’da ürettirilen karbon bloklar n, gerekse de

Çin’de üretilen bütün refrakter beton, shot-crete ve

proje kapsam ndaki malzemelerin Yüksek F r nlar

Müdürlü ü ve Refrakter Müdürlü ünce yerinde

ilgili kontrol ve incelemeleri üretici tesisinde

yerinde yap lm t r.

Kullan lacak malzemelerin üretiminin tamamlan p,

yerinde kontrol edilerek sdemir’e gelmesinin

ard ndan bütün haz rl klar tamamlanm ve 3.

Yüksek F r n bo durdurma operasyonu ile

16.01.2015 tarihinde saat 18.00’da durdurulmu tur.

Salamanderin al nmas için, gerekli kanal ve

ta y c aya duru öncesi f r n alt na monte

edilmi tir.

Salamander alma i leminin tamamlanmas n n

ard ndan planland ekilde ikinci döküm

deli inden pencere aç lma çal mas ba lat lm t r.

kinci döküm deli inden aç lan pencere ölçüleri i

makinelerinin rahatça f r n içerisine girebilmeleri

amac ile 4x4.4 metre olarak belirlenmi tir.

Resim 1. Temizlik öncesi f r n haznesi

Resim 2. Hazne içi yap lan temizlik çal mas

Resim 3. Hazne içi yan duvar refrakterlerinde

dökülecek beton için uygun temas yüzeyi

olu turulmas amac yla yap lan t ra lama

D haz rl klar n tamamlanmas n n ard ndan, f r n

içinde gerekli temizlik çal malar yap lm t r. 2

döküm deli i etraf nda örülecek refrakter karbon

bloklar n montaj na haz rl k için mevcut karbon

refrakterde uygun derz yüzeyi ve yüksekli i

bulunarak temizlik yap lm t r. Karbon bloklar

arkas 360o’lik alanda uygulanacak refrakter

betonun eski refraktere olan tutunmas n art rmak

için mevcut refrakter yüzeyi t ra lanm t r. Ayr ca

beton dökümü öncesi tutunmay art r c , ara yüzey

aktifle tirici Metbond-A uygulamas yap lm t r.

UCTEA Chamber of Metallurgical & Materials Engineers Proceedings Book

896 IMMC 2016 | 18th International Metallurgy & Materials Congress

Resim 4. Temizlik sonras f r n haznesi 2. döküm

deli inden aç lan kap y kapsayacak ekilde

görünüm

Resim 5. Temizlik ve t ra lama sonras f r n

haznesi genel görünüm

3. Hazne Karbon Tu la Örümü, Beton Dökümü

ve Tüyer Band Shot-Crete

Hazne içi temizli i ve karbon tu la örümünün

yap laca +6700 kotunda uygun derz yüzeyinin

bulunarak örüme haz r hale getirilmesinin ard ndan,

iki döküm deli ini de kapsayacak 120°‘lik alanda,

5,6m yüksekli inde ve dikeyde 28 s ra olacak

ekilde SGL firmas ndan temin edilen toplam 1030

adet 400mm kal nl nda RDN-7 kalite küçük

refrakter bloklar n montaj yap lm t r. Refrakter

tu la montaj n n tamamlanmas n n ard ndan karbon

tu lalar ile so utucular aras na yüksek s

iletkenli ine sahip Metpump XSR malzeme ile

dolgu yap lm t r.

Resim 6. Döküm deli i çevresi refrakter tu la

örümü

Resim 7. Yeni örülen küçük karbon bloklar ile

mevcut karbon bloklar n birle imi

Karbon tu la montaj ve arka dolgunun

yap lmas n n ard ndan, 1,8m, 1,6m ve 2,04m

yüksekli inde 3 boy kal p ile toplamda 5,04m

yüksekli inde ve 360°’lik alanda olacak ekilde

yüksek iletkenli e sahip Metpump 10 kalite refrakter

beton ile dökülmü tür.

1,8m’lik 1. kal p ile karbon tu la aras 600-700mm

kal nl nda olacak ekilde 119,5 ton, 1,6m’lik 2.

kal p arkas 81,5 ton ve 2,04m’lik 3. kal p arkas 86

ton, toplamda 3 boy kal p arkas 287 ton Metpump

TMMOB Metalurj i ve Malzeme Mühendisleri Odas ıBildir i ler Kitab ı

89718. Uluslararas ı Metalurj i ve Malzeme Kongresi | IMMC 2016

10 kalite refrakter beton ile 5 gün sürede

dökülmü tür.

Refrakter beton tek bir seferde dökülmeyerek, her

bir döküm sonu donma için 6-12 saat aras

beklenilip, kademeli olarak dökülmü tür.

Resim 8. 1,8m’lik 1. kal b n beton dökümü

Resim 9. 1,6m’lik 2. kal b n beton dökümü

Resim 10. 2,04m’lik 3. kal b n beton dökümü

Hazne yan duvarlar ndaki beton dökme i lemi özet

bilgileri a a daki tablodaki gibidir.

Tablo 1. Hazne beton dökümü özet bilgileri

Beton döküm i leminin bitirilmesinin ard ndan

tüyer alt seviyesinden bosh bölgesi B1 stave

so utucu alt hizas na kadar beton dökümünde

kullan lan Metpump 10 ile 14 saat sürede tüyer

band Shot-Crete i lemi 111 ton malzeme

UCTEA Chamber of Metallurgical & Materials Engineers Proceedings Book

898 IMMC 2016 | 18th International Metallurgy & Materials Congress

kullan larak tamamlanm t r.

Resim 11. Tüyer band shot-crete öncesi haz rl klar

Tüyer band na yap lan shot-crete i leminin

tamamlanmas n n ard ndan 1 no’lu kal p ile 2 no’lu

kal p ke i im bölgesinde kö eli geçi e (yataydaki

kal nl k fark na) 10 ton Metpump 10 ile shot-crete

yap lm t r.

Resim 12. Shot-crete sonras tüyer band

Resim 13. Kal p al m sonras hazne yeni montaj

yap lan karbon bloklar arkas na dökülen refrakter

betona ait görüntü

ekil 1. Hazne ve tüyer band refrakter tamiri

(mavi: betonlu bölge, turuncu: shot-crete’li bölge)

4. Hazne ve Gövde Stave (So utucu) De i imi

3.Yüksek F r n’ n yol verildi i ubat 2007’den

Ocak 2015’e geçen sürede hasarlanan bak r ve

dökme demir stave (so utucu) hazne tamiri

projesine paralel olarak de i tirilmi tir.

So utucu de i imi hazne ve gövde olmak üzere iki

k s mda yap lm t r. Hazne k sm nda döküm deli i

etraf nda bulunan toplam 15 adet ve f r n üst

k sm nda bulunan toplam 44 adet so utucu

de i tirilmi tir. Hazne tamirat projesi kapsam nda

genel toplamda 59 adet so utucu de i tirilmi tir.

TMMOB Metalurj i ve Malzeme Mühendisleri Odas ıBildir i ler Kitab ı

89918. Uluslararas ı Metalurj i ve Malzeme Kongresi | IMMC 2016

Resim 13. Stave de i imi sonras f r n içi görüntü

Stave ile z rh arkas na 60,5 ton Magneco SF-S

malzemesi ile enjeksiyon yap lm t r.

Hazne tamirat ve so utucu de i imine paralel

olarak toplam 477 adet thermocuple dan çal mayan

287 adeti de i tirilmi tir.

So utucu de i imine s ras nda +38500 kotuna

montaj ve demontaj çal malar n n yap labilmesi ve

i güvenli i aç s ndan sabit platform kurulmu tur.

Ayr ca +17010 kotuna haznede gerçekle tirilecek

olan çal malar ve f r n üstü stave de i imi i lerinin

paralel olarak yürütülebilmesi için tüyer üstü

seviyesine gelecek ekilde sabit emniyet platformu

kurulmu tur.

5. Gövde Shot-Crete

Gövde so utucular n n de i tirilmesinin ard ndan

shot-crete i lemi B1 s ra stave so utucundan

ba lat larak, +24.972 kotuna kadar 177,5 ton

Metpump 10 malzemesi kullan larak, kal nl k tamir

projesine uygun olarak 150-200mm kal nl nda

olacak ekilde 13,5 saat sürede tamamlanm t r.

+24.972 ile +35.696 kotlar aras 121 ton Metpump

SX SC kalite malzeme kullan larak (proje göre R2

s ras nda 100mm’ye incelecek ekilde), kal nl k

150mm olacak ekilde 17 saate tamamlanm t r.

Shot-crete i lemi f r n içine kurulan hareketli

platformun yükseltilmesi ile durmaks z n devam

etmi tir.

Biten gövde shot-crete’i sonras f r n içi

platformunun sökülmesinin ard ndan tüyer üstü B1

stave ile sabit platformun kapatt alana 58 ton

Metpump 10 ve 33,5 ton Metpump 10 SC ile shot-

crete yap larak f r n içi shot-crete çal malar

tamamlanm t r.

Resim 14. Devam eden shot-crete i lemi

Resim 15. Gövde bölgesi shot-crete i lemi

F r n gövdesi shot-crete ile tamirinde 346,5 ton

Metpump 10 ile 164,5 ton Metpump SX-SC

kullan larak, toplamda 511 shot-crete malzemesi ile

tamirat tamamlanm t r.

UCTEA Chamber of Metallurgical & Materials Engineers Proceedings Book

900 IMMC 2016 | 18th International Metallurgy & Materials Congress

6. F r n Kurutma lemi ve Devreye Alma

Hazne tamiri ve gövde shot-crete i lerinin

tamamlanmas n n ard ndan f r n kurutma i lemine

geçilmi tir. F r n kurutmas nda izlenilen s cakl k

a a da verilmektedir.

Tablo 2. Hazne kurutma tablosu

09.03.2015 tarihinde 3. Yüksek F r n devreye

al nm t r.

5. Sonuç:

3. Yüksek F r nda 2007 y l ndaki reline ndan 2014

y l na kadar geçen süreçte ya anan s k nt lar

neticesinde 2014 y l ubat ay nda hazne tamiri

karar al narak çal malar ba lat lm t r.

Planlanan hazne tamirat kapsam nda 16.01.2015

tarihinde f r n bo olarak durdurularak,

tamamlanan hazne tamirat sonras 09.03.2015

tarihinde devreye al nm t r. Proje toplamda 53

günde tamamlanm t r.

Hazne tamirat n n tamamlanmas n n ard ndan

09.03.2015 tarihinden 16.04.2015 tarihine kadar 3.

Yüksek F r n’da ~ 2 milyon ton s v maden üretimi

gerçekle mi olup, 3. Yüksek f r n üretimine

sorunsuz olarak devam etmektedir.