Nervürlü, Nervürsüz İnşaat Çeliği Üretimi

I, T, U, L Profillerinin Üretimi

Duran TUNCELYüksek Metalurji ve Malzeme Mühendisi

İnşaat Çelikleri İnşaat çelikleri nervürlü ve nervürsüz olmak üzere iki gruba ayrılır.

İnşaat çelikleri, kütük adı verilen yarı mamüllerin haddelenerek plastik şekil verilmesi ile elde edilmektedir.

a) Nervürlü Çelik b) Nervürsüz Çelik

Kütük Kesitleri: 100x100 mm115x115 mm120x120 mm130x130 mm140x140 mm150x150 mm180x180 mm 

Kütük Uzunluğu : 4,5-14 m 

Çelik Cinsi : Düşük ve Orta Karbonlu Çelik (%0,06 - %0,6 C) 

Üretim Aşaması

Çelik üretimi iki şekilde yapılmaktadır. Bunlardan birincisi cevherden üretim olan Yüksek fırınlar ile yapılır. Böyle tesislere Entegre Tesisler adı verilir. İkincisi ise Hurdadan üretim ile Elektrik ark ocaklı sistemler ile yapılır. Böyle tesislere ise Yarı Entegre Tesis adı verilir.

Çelik Üretim Yöntemleri

a)Yüksek Fırın (Entegre Tesis)

b) Elektrik Ark Ocakları (Yarı Entegre Tesis)

a) Entegre Tesiste Üretim Aşamaları

Şekil 1. Yüksek Fırın

Yüksek fırınlarda sıvı pik elde etmek amacı ile demir içerikli hammaddeler (cevher, pelet, sinter gibi ), curuf elde etmek ve oluşan curufun özelliklerini ayarlamak için oksit içerikli hammaddeler (flux malzemeleri; kireç taşı, dolomit gibi ), ısı elde etmek amacı ile karbon içerikli maddeler (kok , kömür, katran, fuel oil gibi ) kullanılır. Pratikte daha çok kok kullanılmaktadır. Yüksek fırında elde edilen ürün pik demir adını alır bu ürünün karbon değeri % 4,3 civarındadır.

Yüksek fırından alınan pik karbonca yaklaşık %4,3 – 4,6 içeriğine sahip olup çelik niteliği taşımamaktadır. Pik demir içerisindeki istenmeyen elementlerin elimine edilerek istenilen nihaî bileşime ulaşması çelikhanede yapılmaktadır. Üretilen ham demir (pik demir) torpido arabalarına alınarak içerdiği kükürdü düşürmek amacıyla desülfürizasyon tesisine gönderilir.

Şekil 2. Torpido Arabası

Desülfürizasyon işlemi, yüksek fırından alınan ham demirin yüksek olan kükürt oranının düşürülmesi amacıyla yapılır. Desülfürizasyon işlemi sonrası torpido arabalarında bulunan sıcak maden Bazik Oksijen Fırınlarına (BOF) alınır. Burda çelik üretimi yapılır.

Şekil 3. Yüksek fırından gelen pik demirinin BOF’na dökümesi

Şekil 4. Bazik Oksijen Fırını (BOF) Akım Şeması

b)Yarı Entegre Tesiste Üretim Aşamaları

Şekil 6. Elektrik Ark Fırını

Fırına hurda çelik ile alaşım elementleri ve kireçtaşı şarj edilir. Bunlar elektrik arkı ile ısıtılır. Ark elektrotlar ve metal arasında oluşur ve ergime sağlanır. Ergiyen metal potaya alınır. Potaya alınan ergimiş metal istenilen kimyasal bileşim doğrultusunda alaşımlandırılarak nihaî çelik haline getirilir.

Çelik istenilen bileşime ulaştırıldıktan sonra sürekli döküm işlemine tabî tutulur. Sürekli döküm işleminde sıvı çelik potadan hazneye dökülür. Haznedeki bir veya daha fazla sayıda sürekli döküm kalıbına dağıtılır. Çelik su soğutmalı kalıptan aşağıya doğru inerken dış kısımlardan hemen katılaşmaya başlar. Su püskürtülmesi soğuma işlemini hızlandırır. Metal henüz sıcak ve esnek haldeyken dikeyden yataya doğru kolayca bükülür. Daha sonra şaloma ile kesilerek hadde tezgahına gönderilir.

Şekil 7. Sürekli Döküm

Şekil 8. Sürekli Dökümle Elde Edilen Kütükler

Sürekli döküm ile elde edilen kütükler soğuk yada sıcak şarj olarak tav fırınlarına gönderilir ve yaklaşık 1100-1150 oC’ye çıkarılarak plastik şekil vermeye uygun hale getirilirler.

Şekil 9. Tav Fırını

Şekil 10. Ostenitleştirilen Kütüğün Tav Fırınından Çıkışı

Tav fırınında istenilen sıcaklık değerine ulaşan kütükler haddelenmek üzere hadde tezgahına gönderilirler. Hadde tezgahları, gelen mamulün boyunun merdaneler yardımıyla plastik şekil değişimi ile kalınlık olarak azaltıldığı, bununla birlikte boy olarak uzatıldığı, gerektiğinde de nervür adı verilen yapıların işlenebildiği, temel olarak karşılıklı iki merdanenin dönerek sıkıştırılması prensibine bağlı olarak çalışan sistemlerdir.

Şekil 11. Hadde Tezgahları

Şekil 12. Hadde Tezgahları

Hadde merdaneleri ard arda sıralanmıştır. Her bir merdane kütüğü bir önceki merdaneye kıyasla daha fazla deforme etmektedir.

İnşaat çeliği üretiminde kalibreli merdaneler kullanılmaktadır. Nervürlü inşaat çelik üretiminde kalibrelere nervür deseni işlenir ve haddeler arasından geçen mamül nervürlerin şeklini alır.

Şekil 13. Hadde Merdaneleri

Daha sonra hadde tezgahından çıkan inşaat çelikleri tempcore adı verilen kontrollü soğutma haznesinden geçerek nihaî halini almış olur. Hadde yolunda 900 oC’e kadar soğuyan kütük tempcore prosesi ile 270 oC’lere kadar soğutulmaktadır. Tempcore prosesinin amacı; yüksek kaynak kabiliyetine sahip düşük karbonlu mamülün mukavemetlendirilmesidir.

Şekil 14. Tempcore Prosesi Sonrası İnşaat Çeliğinin Yapısı

I, T, L ve U Profillerinin Üretimi

Nervürlü ve Nervürsüz İnşaat çeliklerinin üretimi Kütükler ile yapılırken, Profillerin üretimi ise sürekli dökümden elde edilen Bloom ile yapılır.Profil çeşitleri;

(a) (b) (c)Şekil 15. Profil Çeşitleri (a) I Profil (c) L (Köşebent) Profil (b) T Profil (d) U Profil

(d)

Şekil 16. ASTM Standartlarına Göre Yapı Çelikleri

A514 dışında kalan bütün mamüller sıcak hadde mamülüdür. Ancak, A514 tavlanmış ve temperlenmiştir.

Şekil 17. Slab, Blum ve Kütüklerin Haddelenmesi İle Elde Edilen Çeşitli Ürünler

Sürekli dökümden elde edilen bloom hadde merdaneleri arasından geçirilerek profiller elde edilir.

Şekil 18. Profil Üretiminde Kullanılan Hadde Türleri

Profil haddehanesi kaba, orta ve son hadde tezgahlarından ve bunlardan önce bloom ısıtma fırını ile kaba hadde arasında bulunan tufal giderme bölümlerinden oluşur. ‘H’ ve ‘I’ profillerinin üretimini yapan üniversal tezgahlı ağır profil haddesinin genel yerleşim planı gösterilmektedir. Burada malzemenın iç yapısında en optimal dayanıklılık ve süneklik elde etmek için hat üzerinde ısıl işlem (QST-Su verme ve Tavlama) uygulamasıda yapılmaktadır.

Şekil 19. Ağır Profil Haddesinin Genel Yerleşim Planı

Şekil 19.’a göre tesiste; 1 adet ikili yüksek tersinir kaba hadde tezgahı 2 adet tersinir üniversal orta hadde tezgahı 1 adet üniversal son hadde tezgahı bulunmaktadır.

(a) İkili Tersinir Hadde Tezgahı (b) Üniversal Hadde Tezgahı

Kaba, orta ve son hadde tezgahından çıkan mamüle son olarak QST (su verme ve tavlama ) işlemi uygulanır. Elde edilen son ürün sıcak testereler ile istenilen boyutlarda kesilerek hazır hale getirilmiş olur.

Dinlediğiniz İçin Teşekkürler