Divriği peletlerinin katı redükleyicilerle ön redüksiyonu ve ön redüklenmiş demirin ergitme şartlarının optimizasyonu

Abstract

Demir-çelik sanayiinde özellikle ülkemizde yaşanan hurda sorunu gözönüne alınarak yapılan bu çalışmada, yerli hammadde kaynaklarımız kullanılarak sünger demir (direkt redüklenmiş demir-DRI) üretimi ve Elektrik Ark Fırını'nda kullanımının gerçekleştirilmesi ve etkili parametrelerin incelenmesi amaçlanmıştır. Bunun için laboratuvar tipi bir döner fırın ve doğru akımlı Elektrik Ark Fırını (DC-E.A.F.) dizayn edilmiş ve yapımı gerçekleştirilmiştir. Yapılan deneysel çalışmalar, 2 kısımdan oluşmaktadır: Birinci kısımda, dizayn edilen laboratuvar tipi döner fırında Divriği peletleri Soma linyit kömürü kullanılarak redüklenmiştir. Redüksiyon işlemlerinde, 15, 30, 45, 60, 75, 90 dakikalık süreler, 700 - 850 - 950 - 1000 - 1050°C'lık sıcaklıklar ve 0,4 - 0,5 Cf/Fe oranları değişkenler olarak kullanılmıştır. Redüksiyon deneyleri sonunda sıcaklık, süre ve C/Fe oranının arttırılmasıyla metalizasyon derecesinin arttığı bulunmuştur. Redüksiyonun topokimyasal modele uygun olarak ilerlemesi sonucu, belli bir süreden sonra metalizasyondaki artış yavaşlamış ve sabit kalmıştır. Yapılan kinetik incelemelerde, redüksiyonun başlangıçta kimyasal reaksiyon ile belli bir süre sonra ise difüzyon mekanizmasıyla kontrol edildiği görülmüştür. Deneyler sonunda, 0,5 C/Fe oranı, 1000°C sıcaklık ve 60dk. süre optimum şartlar olarak belirlenmiştir. Bu şartlarda elde edilen sünger demirin metalizasyon derecesi %95,32'dir. İkinci kısımda sünger demirin E.A.F.'da kullanımı laboratuvar boyutlu kurulan DC- E.A.F.'da incelenmiştir. Ergitme işlemi ve iyi bir ark oluşumu için uygun elektrod ve pota boyutları ile gerekli gerilim ve akım değerleri (37,5V - 240A) belirlenmiştir. Daha sonra hurda ve sünger demir farklı oranlarda karıştırılarak ergitilmiştir. Şarj içindeki sünger demir oranının artmasına bağlı olarak üretilen çelik içindeki iz elementlerin oranları düşmüştür. Buna paralel olarak, elementlerin curuf/metal dağılım oranları artmıştır. Hiçbir katkı malzemesi kullanılmaması sonucu oluşan asit karakterli cürufta demir miktarı yüksek çıkmış ve sıvı metalden kükürt giderimi yeterince sağlanamamıştır.