I. DEMİR-ÇELİK SEMPOZYUM BİLDİRİLERİ / 59
tmmob
makina mühendisleri odası
tmmob
metalürji mühendisleri odası
ı 00 M 00 0 0<| 0
Kok özelliklerinin yüksek fırın prosesine etkileri ve önemi"
Hasan AKBULUT
KOK ÖZELLİKLERİNİN
YÜKSEK FIRIN PROSESİNE ETKİLERİ VE ÖNEMİ
Hasan AKBULUT
Özet: Kok, Yüksek Fırın şarj malzemeleri içinde en önemli ve pahalı hammadde girdilerinden biridir. Aynı zamanda kok, fırın çalışması ve üretime etkisi bakımından en önemli malzemedir. Genel olarak yüksek fırın problemlerinin % 75'inin koktan kaynaklandığına inanılmaktadır.
Anahtar sözcükler: Kok, Kok Özellikleri, Yüksek Fırın.
1. GİRİŞ
Kok, yüksek fırın şarj malzemeleri içinde en önemli ve pahalı hammadde girdilerinden biridir. Aynı zamanda kok, fırın çalışması ve üretime etkisi bakımından en önemli malzemedir. Kokun kimyasal ve fiziksel özellikleri yüksek fırın çalışma şartlarını, sıcak maden kalitesini ve yakıt oranını etkiler. Genel olarak yüksek fırın problemlerinin
% 75'inin koktan kaynaklandığına inanılmaktadır. Kok, yüksek fırın toplam hacminin % 55'ini, reaksiyon bölgesinin % 75'ini oluşturmaktadır.
Yüksek fırınlar, refrakter ile kaplanmış silindirik yapılardır ve bu silindirik yapı içinde değişik sıcaklıklarda değişik mekanik, ısıl ve kimyasal reaksiyonlar sırasıyla meydana gelmektedir. Reaksiyon boşluğunda demirli malzemelerin ızgara veya benzer şekilde desteklenmesini sağlayan hiç bir mekanizma yoktur. Yüksek Fırın karşılıklı etkileşimli bir prosestir. Demirli malzemeler (pelet, cevher, sinter, vs.) kok tarafından desteklenir, fırın tepesinden tabanına gelinceye kadar ısıtılır ve pik demir olarak ergitilir (Şekil 1 ve 2).
Yüksek Fırın dizaynı ne kadar basit olursa olsun çalışması bir çok faktöre bağlı karmaşık bir sistemdir. Çalışma parametrelerinde hiç bir değişiklik olmamasına rağmen fırın performansı değişebilir. Bu nedenle fırın operatörlerinin sürekli olarak prosesi kontrol etmeleri gerekmektedir.
Sekili. Yüksek Fırın Kesiti (a-boğaz, b-üst gövde, c-alt gövde, d-hava simiti, e-bosh ve tüyerler, f-hazne)
GRAIMULAR ZONE COHESIVE
ZONE ACTIVE COKE ZONE
RACEWAY HEARTH
-ORE LAYER COKE LAYER
COHESIVE LAYER COKE SLIT [TÜYERE]
'. SLAG BATH 'ITAP-HOLE!
" METAL BATH Şekil 2. Yüksek Fırın'da Bölgeler
533
Japonya ve Avrupa'da söndürülen Yüksek Fırınların inceleme amaçlı kesilmesi sonucunda nitelik ve nicelik olarak, fırının belirli bölgelerinde kok davranışı açıklanabilmiştir. Verimli bir yüksek fırın prosesi açısından mekanik dayanımın kok kalite parametrelerinden en önemlisi olduğu kabul edilmiştir.
Kok, fırında tüyer bölgesinde oksit bir atmosfere tabi tutulmadan önce değişik sıcaklıklarda ağır mekanik yükleri kaldırmak zorundadır.
Çok yüksek yakıt enjeksiyonu olduğu durumlarda kokun önemi daha da artar ve daha yüksek kalorilik değere sahip olmak zorundadır. Kok özellikleri, özellikle fırının alt bölgelerindeki mekanik mukavemeti, yüksek fırının maksimum teknik kapasitesini belirleyen etkendir.
TOP CAS i IOO-250-C
1 0 - 2 0 ' / . C O } * 2O-3OV. CO * REST H2
AND MELTING ZONE, SLAS \ COj» C • 2C0 ANO .RON NM n 0 . C - . Mn . CO
SİO2 » 2C = Si • 2CO "*
S*C»0 •'t e CaS *CO 6
TÜYERE 500 1000
TEMPERATURE,*C
Şekil 3. Yüksek Fırın'da Reaksiyonlar ve Sıcaklık Dağılımı Yüksek Fırın prosesi iki temel fonksiyona sahiptir.
Bunlardan ilki, demirli hammadde girdisinde demirle birleşik halde bulunan oksijeni ayırmaktır. İlk amaç, demir oksitlerinin karbon monoksit, karbon dioksit ve metalik demir oluşturacak şekilde, kok içerisinde bulunan karbon ile kimyasal reaksiyonları sonucu gerçekleşir (Şekil 3).
İkinci olarak proses, kimyasal reaksiyonların ürünü olan metali, cevher gang'ı ve kok külü artıklarının oluşturduğu cüruftan ayırmalıdır. Bu amaca hem metali hem cürufu ergiterek, yoğunluklarında farklılıklar meydana getirerek;
istenmeyen cürufun sıvı metal tabakası üzerinde yüzmesinin sağlanmasıyla ulaşılır. '3'
2. YÜKSEK FIRINDA KOKUN ROLÜ
Temel olarak kok, Yüksek Fırınlarda üç önemli rol oynar:
1. Kimyasal reaksiyonların endotermik ısı gereksinimlerini, cüruf ve metalin erime ve kızdırma sıcaklığını sağlayan yakıttır.
2. Demir oksitlerin indirgenmesi için indirgeyici gazların çoğunu sağlar.
3. Geçirgen bir yatak sağlayarak maden ve cürufun hazneye ve sıcak gazların fırın tepesine geçişini sağlar.
Başka hiç bir malzeme, yüksek fırın prosesinde bu görevleri yerine getiremez ( Şekil 4).
Şekil 4. Fırının Değişik Bölgelerinde Gerekli Kok Özellikleri Önceki iki rol için kokun karbon miktarının maksimum olması yani kül, kükürt ve uçucu madde miktarının minimum olması gerekmektedir. Sondaki rol için kok, dar boyut dağılımıyla yeterli boyutta olmalı ve fırın kesiti boyunca geçişi süresince kırılmasını minimuma indirmek için yeterli mekanik mukavemete sahip olmalıdır.
3. FİZİKSEL ÖZELLİKLER
Kok koheziv, tüyer raceway ve hazne bölgelerinde katı halde kalabilen tek malzemedir. Bu nedenle kokun fiziksel özellikleri (boyut, mukavemet, boşluk oranı, yüzey alanı) koheziv ve hazne bölgesinde gaz / sıvı dağılımını ve geçirgenliğini belirleyen en önemli etkendir.
3.1 Kok Boyutu
Kok fabrikasında proses yeterliliği varsa büyük boyutlu ve yüksek mukavemetli kok üretimi istenmektedir. Büyük kok parçacıkları arasındaki boşlukları dolduran küçük boyutlu kok ve demirli malzeme tozlarının geçirgenlik üzerine ters etkisi vardır.
Bunu önlemek için dar bir boyut aralığının sağlanması önemlidir. Fırın kok boyutu, operatörlerin anlayış ve tecrübelerine göre üç yolla belirlenir.
1. Ortalama kok boyutu : tipik olarak 55 mm ± 2 2. Kok boyut aralığı : tipik olarak -75 +19 mm 3. Belirli bir boyuttan daha büyük olanlar :
tipik olarak + 50 mm boyut % 35-40
Fırın geçirgenliği önemli bir proses parametresi olduğu için, kok boyutunun en önemli etkisi fırına üflenen hava miktarı üzerine, başka bir deyişle üretim üzerine olmaktadır. Eğer kok boyutu çok ufaksa kok oranı da ters yönde etkilenmektedir.
Küçük boyutlu kokun doğuracağı sonuçlar :
1. Doğrudan sıvı ve gaz geçirgenliğini ve alt bölgelerdeki dağılımlarını etkiler. Haznedeki ısı transferini azaltır ve duvar ısı yükünü artırır. Sıvı seviyesinin etkilenmesi ve sıvı akışının zorlaşması düzgün olmayan gaz akışına ve gaz dağılımının bozulmasına neden olur.
2. Dolaylı olarak gaz geçirgenliğini öyle bir noktaya düşürebilir ki, işletmecinin cevher/kok oranını azaltmaktan (kok oranını artırmak) veya hava sıcaklığını düşürmekten veya hava rutubet oranını artırmaktan başka bir seçeneği kalmayabilir. Bunlar da yine cevher / kok oranının azaltılmasına, yakıt oranının ve maliyetin artmasına neden olacaktır.
Kok üretildikten sonraki başlangıç boyutları yüksek fırına ulaşacak kokun durumunu belirleyen en önemli faktördür.
Bu aynı zamanda tüyer seviyesindeki kokun boyutuna da doğrudan etki etmektedir. Verimli bir fırın çalışması için büyük boyutlu (ortalama 55 mm) ve dar boyut dağılımına (± 10 mm) sahip koklar tercih edilmektedir. Normal şartlarda kok boyutları 19-75 mm arasında ve ortalama boyut 55 mm civarında tutulmaya çalışılmaktadır.
ERDEMİR üretim kokunun +50,8 mm üzerindeki miktarı ortalama % 64 civarındadır. Koklar yüksek fırına şarj edilmeden önce şarj besleme sisteminde 1" eleklerde elenmektedir. Genel olarak +37 mm (1 !4") kok boyutundaki % 10 artışın kok oranını 5 kg/TSM düşürdüğü ve üretimi % 1 artırdığı kabul edilmiştir.[3]
3.2 Kok Mukavemeti
Yüksek fırın kokunun mekanik mukavemetini tesbit etmek için değişik metotlar kullanılmaktadır. ASTM Stabilite İndeksi Kuzey Amerika'da, Micum/Irsid Avrupa'da ve JIS Tambur İndeksi Japonya' da yaygındır.
Bu testlerin hepsi kırılma ve aşınmayı, maniplasyon mukavemetinin simulasyonunu ve fırın içinde kok üzerine gelen fiziksel yükleri tespite yöneliktir.
Fırın performansı üzerine kok mukavemetinin etkisi kok boyutuyla aynıdır. Çünkü kok mukavemetinin düşmesi kokun daha küçük boyutlara kırılması anlamına
gelmektedir. Belli bir fırın boyutu ve kullanılan malzeme kompozisyonu için kok mukavemetinin optimum bir değeri vardır. Kok mukavemeti bu optimum değerden daha düşük olursa doğrudan kok oranını ve dolaylı olarak ta üretimi ve fırının verimliliğini etkiler.
Kok mukavemetinin kok oranı ve üretim üzerine etkisinin dışında fırından sıcak maden ve cürufun alınması üzerine de çok önemli etkileri vardır. Yakın yıllarda yapılan çok önemli çalışmalar sonucu dökümün rahat alınmasının kok boyutu ve boşluk oranı ile doğru orantılı fırın çapı ile ters orantılı olduğu tespit edilmiştir. Bu nedenle kokun fiziksel özellikleri fırın çapı büyüdükçe daha kritik hale gelmektedir. Kuzey Amerika'daki fırın işletmecilerinin tecrübesine göre kok ASTM stabilitesindeki % 1 artış stabilite % 55-59 arasında ise kok oranını 7,5 kg/TSM azaltmaktadır. Eğer stabilite % 59-62 arasında ise stabilitenin kok oranına etkisi 2,3 kg/TSM seviyesine düşmektedir.[3'
ERDEMİR kok stabilite değerlerinde yıllara göre değişim Şekil 5'te verilmiştir.
Şekil 5. ERDEMİR'de Yıllara Göre Stabilite Değerlerinde Değişim 3.3 Reaksiyon Sonrası Kok Mukavemeti (CSR)
Yakın yıllarda soğuk tambur indeksleri, boyut ve kimyasal özelliklerin yanında reaksiyon sonrası kok mukavemetide yüksek fırın işletmecileri tarafından kritik bir parametre olarak kabul edilmiştir. Bu test 1970'li yıllarda fırın prosesini daha iyi simule etmek için Nippon Steel tarafından geliştirilmiştir.
Reaksiyon sonrası mukavemetin temeli kok bozunum reaksiyonu (solution loss reaction) sonrasında oluşan mekanik yüklere karşı kokun mukavemetini ölçmektir.
CSR/CRI testi fırının tüyer (raceway) bölgesine girmeden önce kok bozunum reaksiyonu sebebiyle kokun kısmi gazlaşmasının simulasyonuna dayanmaktadır.
Bu test, bütün dünyada yaygın olarak kullanılmasına rağmen bu değerlerin kok oranı ve yüksek fırın performansı üzerine etkilerinin ölçülmesi konusunda uluslararası ortak
535
karara varılamamıştır. Japon yüksek fırın işletmecileri CSR/CRI değerlerinin fırınlardaki etkilerini belirlemişlerdir. Nippon Steel tarafından bildirilen eşik CSR değeri % 57,5'dur Bu değerin altındaki her birim için kok oranı 1,45 kg/TSM artmakta ve eşik değeri üzerindeki her birim için kok oranı 0,3 kg/TSM azalmaktadır.[3]
CSR değerinin yakıt oranı, fırın geçirgenliği, raceway boyutu, üretim üzerine etkisi vardır.
e?»
C!
"O
•X»
5 5 0 530 510 4 9 0 4 7 0 4 6 0 4 0 0 350 300
180 14Ü
• before 1995 * arter 1995 Coai
100
6O 5 5 6 0
CSR, *,
Şekil 6. CSR değerinin Yakıt Oranı üzerine Etkisiı J
ERDEMİR üretim kokunun CSR ve CRI değerleri yıllar itibariyle şu şekildedir:
Yıllar 1999 2000
2001* (5 aylık) 3.4 Kok Rutubeti
CSR66,44 67,70 68,55
CRI22,35 20,20 20,20
Kokun rutubet miktarı da verimli yüksek fırın çalışmasını belirleyen önemli bir kalite parametresidir. Kok rutubetindeki % 1 artış eşdeğerinin 10 kg/ton kok veya 5 kg/TSM kok olduğu söylenebilir. Bu ise tepe sıcaklığının yaklaşık 7 °C (500 kg/TSM kok oranında) azalması anlamına gelmektedir.[3'
Kok rutubetinin sabit bir değerde olması yakıt girdisi dengesi ve fırının ısıl dengesi bakımından çok önemlidir.
Kok rutubetinin çok fazla değişkenlik göstermesi ve bunun zamanında tespit edilerek tedbir alınmaması durumunda fırın çalışması ve sıcak maden kalitesi üzerine etkisi büyük
olmaktadır. Yüksek değerlerdeki rutubet fırında aşırı soğumalara neden olmaktadır.
4. KİMYASAL ÖZELLİKLER
Kaliteli bir kokta kül, alkaliler, fosfor ve çinko gibi problemli maddeler az miktarda olmalı ve kükürt gideriminin bir maliyeti olması nedeniyle kok içinde kükürt oranı düşük olmalıdır. Kokun kimyasal özellikleri bu nedenle önemlidir.
4.1 Kok Külü
Yüksek fırında düşük cüruf oranı istendiğinden kok külü oranının düşük olması çok önemlidir. Kok külünün yüksek fırın ısı balansı üzerine önemli iki negatif etkisi vardır.
1. Yüksek kül miktarı daha düşük karbon miktarı yani daha düşük kalorifık değer demektir. Külün % 1 artışıyla racevvay' de 25 Kcal/ kg-kok enerji girdisinde azalma meydana gelmektedir.
2. Kül miktarının artmasıyla bu külü ergitmek için ilave enerji gereksinimi ortaya çıkmaktadır.
i 12 i 11 - 10-
Şekil 7. ERDEMİR'de Yıllara Göre Kül Değerlerinde Değişim Kok külü genelde % 50 SiO2 ve % 30 Al2O3'dan (asit bileşenler) oluşmaktadır. Bu nedenle gerekli flaks malzemeleri (CaO veya CaCOs) eklenmesi gerekebilir. Bu ise sonuçta cüruf hacminin ve kok oranının artmasına neden olmaktadır. Kül miktarının her % 1 kg/ton artışı yaklaşık 6 kg CaO veya 10 kg CaCO3 gerektirmektedir. Bunun sonucunda ton kok başına cüruf hacmi 16 kg artmaktadır.
Bu ise her % 1 kok külü artışı için 10 kg/TSM kok oranının artması demektir. '3'
Kok külünün artması aynı zamanda sıcak madendeki silisyum ve kükürdünde yükselmesine neden olmaktadır.
ERDEMİR üretim kokunda yıllara göre kül miktarındaki değişim Şekil T de verilmiştir.
4.2 Kok Kükürdü
Kok kükürdünün her % 0,1 artışı sonucu kok oranı 2,5 - 4,0 kg/TSM artmaktadır. Kokta kükürdün yüksek olması cüruf
bazitesinin artmasına veya başka bir deyişle daha fazla kireçtaşı kullanılması anlamına gelmektedir. Bu ise kok oranının artmasına neden olmaktadır. '31
Kükürt çelikte zararlı bir element olduğundan sıcak madende kükürdü % 0,02-0,06 oranlarına düşürmek için mutlaka kükürt giderme işlemi yapılmak zorundadır.
Kaliteli ve ekonomik sıcak maden üretmek için düşük kül ve kükürt miktarına sahip kok kullanımı gerekmektedir.
ERJDEMİR üretim kokunda yıllara göre kükürt miktarındaki değişim Şekil 8'de verilmiştir.
0,6 ı 0,55
0,5 — — 0,45 j - —
0,4 0,35 - - -
0,3 0,25
— -
- -
m --
m
î Ş
—
m
H I.f,
- -
-
J- f
Şekil 8. ERDEMİR'de Yıllara Göre Kok Kükürt Değerlerinde Değişim
4.3 Kok Alkalileri
Fırın çalışması üzerine negatif etkileri nedeniyle kok alkalileri (K2O, Na2O) düzgün bir fırın çalışması için çok önemlidir. Genel politika demirli malzeme ve kömürlerin dikkatli seçimi yoluyla düşük toplam alkali girdisini (2 kg/TSM) sağlamaktır. Yüksek fırın kokları içinde toplam alkali % 0,2 olmalıdır.
Alkaliler yüksek fırına cevher gangının veya kok külünün bir kısmını oluşturan kompleks silikatlar şeklinde girerler.
Yüksek fırını terk edişleri ise refraktere yapışanları (skafold) dışında cüruf ve tepe gazı yoluyla olur. Yüksek sıcaklık nedeniyle yüksek fırının alt bölgelerinde alkali oksitleri (K2O, Na2O) indirgenerek buharlaşır ve diğer gazlarla birlikte yukarıya doğru çıkar. Fırının üst bölgelerinde sıcaklığın düşmesiyle tekrar yoğuşur. Fırın içindeki bu sirkülasyon tüyer-raceway alanına yakın kısımlarda ağır alkali birikmesine neden olur. Tüyer seviyesinden alınan kok numunelerinde alkali miktarı normalin 10 katı fazla çıkmıştır.
Genelde alkaliler fırın çalışmasını üç yolla etkiler :
1. Kok içindeki izotropik karbonun tercihli olarak bozunumunun hızlanması. Bu kokun fırının alt bölgelerindeki mekanik mukavemetinin azalmasına neden olur.
2. Alkalilerin bir kısmı fırının üst bölgelerinde fırın astarına skafolt veya skab olarak yapışır. Sonuç olarak
malzeme hareketini engeller,kayma ve askılanmaya neden olur.
3. Alkaliler şiliko-aluminyum bazlı refrakterlere nüfuz ederler ve fırın astarının zarar görmesine neden olurlar. Belli durumlarda eğer alkali girdisi çok yüksekse haznedeki karbon tuğlalara ve kenar duvarlarına da zarar verebilir.
ERDEMİR'de yıllara göre yüksek fırınlara alkali (K2O) girdisindeki değişim Şekil 9'da verilmiştir.
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 YILLAR
Şekil 9. ERDEMİR'de Yıllara Göre Alkali (K2O) Girdisindeki Değişim
5. YÜKSEK FIRINDA KOK HAREKETİ
Yüksek fırına kok şarjı yapıldığında şarj kolonunun yüzeyinde belirli bir boyut segregasyonu meydana gelmektedir. Daha büyük parçalar fırın merkezine doğru küçük parçalar ise fırın kenarlarına doğru hareket etmektedir. Başlangıç aşamasında, şarj kolonunun tepesindeki kok yükselen gazlarla ısıtılıp kurutulmaktadır.
Bu alan içindeki kok hareketi 60 mm/dakika mertebesindedir. Isıl korunum bölgesinde (thermal reserve zone) kokun çok az bir bölümü yükselen indirgeyici gazların içindeki CO gazıyla gazlaşır. (Şekil 3 ve Şekil 10) Daha sonrasında kok, 60 mm/dakika hızla kohesiv bölge içinde kok katmanları oluşturacak şekilde aşağıya doğru iner. Temel olarak kohesiv bölge katmanları gaz akışı için geçirgen değildir. Bu nedenle 1.000 °C üzerindeki sıcaklıklarda gazların tümü kok katmanları içinden yukarılara çıkar. Daha sonra 1.200 °C üzerindeki sıcaklıklarda kok "aktif kok bölgesinin" üst bölümüne iner ve burada damlayan ergimiş malzemelerle (sıcak maden ve cüruf) temasa geçer. Kokun aktif kok bölgesi içindeki aşağıya yatay hareketinin hızı yaklaşık 100 mm/dakikadır.
Kokun önemli bölümü tüyer önündeki hava boşluğuna (racevvay) doğru hareket eder. Burada kok tüyerlerden üflenen havanın kinetik enerjisi tarafından oluşturulan
537
türbülans nedeniyle (yaklaşık 50 m/saniye) yanar. Sadece kokun çok az bir bölümü fırın haznesine ulaşabilir. Fırın haznesine ulaşan kok ergimiş sıcak maden banyosu içinde yavaşça erir. Deadman bölgesinden hazneye kokun hareketi çok yavaştır ve 0,1 mm/dakika hızla hareket etmektedir.
GRANULAR ZONE
COHESİVE ZONE ACTIVE COKE ZONE
RACEWAY - HEARTH
DOWNWARD 60mm/nıin D0WNWARD SOmm/min OBLIQUE
D0WNWARD I OOmm/min C1RCULATION
5Om ,'sec DOVVNVVARD
O. I mm min
Şekil 10- Yüksek Fırında Kok Hareketi
Kok, ergimiş cüruf ve sıcak maden aşağıya doğru hareket ederken indirgeyici gazlar yukarıya doğru hareket etmektedir. Normalde demirli malzemelerin fırın içindeki hareketi 5 saat kadar sürerken kokun tüyer bölgesine ulaşması daha uzun zaman alır. Genel olarak haznedeki kokun 2-3 hafta kalabildiğine inanılmaktadır. Bunun yanında racevvay'den ayrılan indirgeyici gazlar fırını yaklaşık 10 saniye içinde terk etmektedir.
6. YÜKSEK FIRINDA KOK KIRILMASI
Maniplasyon sisteminden başlayarak tüyer bölgesine kadar yüksek fırında kok boyutundaki azalma iki ayrı kırılma aşaması sonucudur.
a) Kok fabrikası ile yüksek fırında malzeme seviyesi arasındaki kokun mekanik etkileşimler nedeniyle kırılması.
(Malzeme seviyesine kadar olan mekanik kırılmanın simülasyon neticesinde 1,2-12,5 mm arasında değiştiği ve bunun toplam kırılmanın
% 30'unu oluşturduğu tespit edilmiştir.)[3)
b) Fırın malzeme seviyesi ile tüyerler arasında meydana gelen kimyasal,ısıl ve mekanik değişimler sonucunda kokun kırılması. Malzeme seviyesi ile tüyerler arasındaki kırılma malzeme seviyesine kadar olan kırılmadan çok daha değişkendir ve önemli seviyededir. Bu kırılma 3,3-24,0 mm arasında değişmektedir ve toplam boyut değişiminin ortalama % 70'ini oluşturmaktadır. '3'
Yüksek fırındaki kok kırılma bölgeleri ve kırılma nedenleri şu şekildedir : (Detaylar için ve malzeme seviyesi-tüyerler arası hareketi süresince her kok kırılma aşamasındaki sıcaklıkları görmek için Şekil 11, Şekil 12 ve Şekil 13'e bakınız.)
6.1 Kırılma
Malzeme seviyesine ulaşıncaya kadar mekanik etkiler nedeniyle toplam boyut küçülmesi yaklaşık 5 mm'dir. Bu toplam kırılmanın % 9'unu oluşturmaktadır.
6.2. Aşınma
Aşınma demir içeren malzemelerin kok üzerine yüklenmesi,daha ağır ve yoğun malzemeler arasında sandviç katmanlar şeklindeki kokun aşağıya hareketi sebebiyle oluşmaktadır. Bu kırılma malzeme seviyesinde (-200 °C) başlamakta ve sıcaklıkların 1.300 °C'lere ulaştığı gövde, koheziv bölge ve aktif kok bölgeleri boyunca devam etmektedir. Aşınma nedeniyle kok boyutu yaklaşık 2 mm düşmektedir.
soıurıON lass
• OXV0ATlON
• THtBMALSHOCK
LIMÎ64CTSD COIÎE
Şekil 11. Yüksek Fırında Kok Bozunumu
6.3. Kok Bozunum Reaksiyonu (Solution Loss Reaction) 800-850 °C civarında alkali karbonatlar kok yüzeyine birikirler. Alkali karbonatlar kok reaktivitesini artırırlar fakat boyut ve mukavemete etki etmezler. Karbon çözünümü 900-950 °C sıcaklıklarda başlar. Alkalilerin zararlı etkilerinin başlaması kok reaktivitesi ve yüksek fırın çalışma şartlan tarafından kontrol edilir. Bu reaksiyon sonucu 900-1.300 °C arasındaki sıcaklıklarda kok boyutu 2- 3 mm (toplam kırılmanın % 3,6'si) azalmaktadır.
5HAT7ZSINC
, . „ „ , SİZE HEDUCTİON
CAUSeS (mm)
5OLUTION LO55 REACTICN
I
1UCAUNE
•TTAtt I|
THEHMAL 3HOCX
9 0 C O
1100* C-
1400'C-
\
V
1
— STOCKUNE
\
\ı
-i 1 ı ~ *
ss
41 5S 25 1!Şekil 12. Yüksek Fırında Kok Kırılması 6.4. Alkali Etkisi
1.100-1.450 °C arasındaki sıcaklıklarda aktif kok bölgesinde alkali buharları kok karbonu ile reaksiyona girerler. Kokun aşınma mukavemetini (ASTM Sertlik/Micum 10 vs.) düşürür ve mekanik etki nedeniyle boyut küçülmesine karşı hassas hale getirirler. Alkali etkisi nedeniyle kok boyutu 15-20 mm azalır ve bu toplam boyut küçülmesinin % 36'sına karşılık gelmektedir.
6.5. Isıl Şok ve Yüksek Hızlı Sıcak Hava
1.100-1.500 °C arasında oluşan yüksek sıcaklık etkisi direkt olarak kok boyutunu 1-3 mm düşürmektedir. Bu ısıl şok nedeniyle kok aşınma mukavemetini kaybetmekte, mekanik etki nedeniyle boyut azalmasından çabuk etkilenir hale gelmektedir. Kok boyutu, bu etki nedeniyle 5-7 mm azalmaktadır. Isıl şok ve yüksek hızda sıcak hava toplam olarak 7-10 mm'lik kok boyutu azalmasına sebep olmaktadır bu ise toplam kok kırılmasının % 18'i demektir.
CAUSES (1) SHATTEHING
(2) ABRASION
(3) SOLUTION LOSS REACTION
(4) ALKALİNE ATTACK f , , . 1 '__' 2 0 - (5) HIGH _ t *
TSMPERATURE ATTACK { 22 - (S) BREAKAGE BY HIGH S P I Ğ D
2 4 -
900"C
Şekil 13. Yüksek Fırında Kok Kırılma Nedenleri 7. İYİ VE KALİTESİZ KOK KARŞILAŞTIRMASI Şekil 14'de de gösterildiği şekilde, kokun kalitesinin bozulması durumunda yüksek fırında yaşanacak ana işletme problemleri şu şekildedir :
1. Gazla birlikte taşınan baca tozu miktarı artacaktır.
2. Gaz geçirgenliği azalacak ve fırında basınç yükselecektir. Bu nedenle üretim azalacaktır.
3. Racevvay şekli ve racevvayden çıkan gazların yönü değişecektir.
4. Fırın duvarlarında ısı yükü artacaktır.
5. Isıl denge bozulacak ve fırında dengesiz çalışma görülecektir.
6. Sıvı geçirgenliği bozulduğu için tüyer üzerlerine maden ve cüruf gelme olasılığı artacak ve tüyer yanmaları artacaktır.
7. Deadman koku içinden sıvı geçişi zorlaşacağından cüruf ve maden hazneye sadece çevresel olarak ulaşabilecek, bu ise haznede türbülans nedeniyle aşınma hızını artıracaktır. Fil ayağı oluşumu olasılığı artacak ve hazne delinmeleri meydana gelebilecektir.
539
guod erte I £W c o k <
tüyere
tap holt
. lap tcntper«tur« Jistribulion
Incuasa ol tlue dust
•dderloratton ol <ıas parntaıbillty
tharmal tost
«-thermal unbalance and mstabilit)
"*i-concenlrale<l flow of molten mat*
dıtariorrtion ol llquid permeabi!11- .caused by the Increase ol ıTUI'T
coke GoodCok» i PoorCokt
mollcn iran tüyere
w
o dclormalion o( rac«way o grduth Ot eompJCt coke zone o chang» ot gj$ llcw o deterloratlon of Mguld
pormeability of coke zone o attack of molıert tron on m e
tııyort
Şekil-14. İyi ve Kalitesiz Kötü Kok Karşılaştırması
8. SONUÇLAR
Kok yüksek fırında üç temel rol oynamaktadır:
- Fiziksel rol (gaz ve sıvı geçirgenliği), - Kimyasal rol (indirgeyici gaz), - Termal rol (ısı girdisi).
Bu fonksiyonların yerine getirebilmesi için kok özelliklerinin belirli standartlar içinde olması zorunludur.
1. Yüksek Fırında indirgenme ve ergime proseslerinde demirli malzemeler kok tarafından desteklenmektedir.
Şarj malzemelerini desteklemek için kokun yerini alabilecek malzeme yoktur.
2. Tüyer önünde (racevvay'de) kok indergeyici gazlan ve yüksek ısıyı sağlamaktadır.
3. Fırının alt bölgelerinde parçalar arasında boşluk bulunması yüksek fırının stabıl çalışması açısından çok önemlidir. Kokun en önemli özelliği fırın içindeki değişen atmosfer ve sıcaklığa karşı mekanik dayanımıdır. Boyut, oda sıcaklığındaki mukavemet ve yüksek sıcaklık mukavemeti, kokun en önemli üç kalite özelliğidir.
4. Kimyasal analizin istikrarlı olması ve düşük rutubet miktarları da önemli kalite parametrelerindendir.
5. Kokun kimyasal ve fiziksel özellikleri fırın gövdesindeki geçirgenliği, ısı kayıplarını, haznenin boşalması ve döküm şartlarını, sıcak maden silisyum miktarını (% Si), ısı tüketimini ve indirgenme verimliliğini doğrudan etkilemektedir.
6. Kokun tüyer bölgesindeki davranışı, şarj malzemeleri ile gazların etkileşimini ve fırının normal boşalmasını etkiler. Sonuç olarak kok özellikleri yüksek fırın prosesinin teknik sınırlarını belirler.
Özellikle kömür enjeksiyon miktarının yüksek olduğu durumlarda, kok çok daha uzun süre haznede kalmak zorundadır. Bu ise, kok mukavemetinin yüksek olması zorunluluğunu doğurmaktadır.
9. KAYNAKLAR
[1] E.Beppler, K.-H.GroBpietsch, G.Louis and L.Nelles
"Impact of Coke Quality on the Operating Performance of Blast Furnace" Cokemaking International 2/99, s-32-39 [2] O.N.Özgen "Yüksek Fırında Kok Kalitesi", ERDEMİR Eğitim Yayınları 106
[3] S.Hashimoto, S.Sasaki "Coke in the Blast Furnace- Property Requirements and How to Realize Them"
McMaster Symposium No. 17 May, 1989, Coke Properties Required by the Blast Furnace for Stable Operation s-1-
I. DEMİR-ÇELİK SEMPOZYUM BİLDİRİLERİ/ 60
tmmob
makina mühendisleri odası
tmmob
metalürji mühendisleri odası
"Erdemir 2. yüksek fırın şarj kovaları (Skip Hoist) hız kontrol sisteminin iyileştirilmesi"
Himmet YAKAY
Ereğli Demir ve Çelik Fabrikaları A.Ş.
ERDEMİR 2. YÜKSEK FIRIN ŞARJ KOVALARI (SKİP HOİST) HIZ KONTROL SİSTEMİNİN İYİLEŞTİRİLMESİ
Himmet YAKAY
Özet: 1978 Yılında üretime başlamış olan 2.Yüksek Fırın, Japon NKK firması tarafından yapılmıştır. Eski skip hoist hız kontrol sistemi, 2 adet motor-generatör ve 2 adet DC motordan oluşan Ward-Leonard sistemi ve bu sistemi kontrol eden analog hız kontrol devrelerinden oluşturulmuş idi. İlk yıllarda iyi çalışan bu sistem, zamanla elektronik devre elemanlarının özelliklerini değiştirmesi, bozulması ile arızalar sıklaşmıştır. 1995 yılında 2.Yüksek Fırın iyileştirme çalışmaları esnasında, analog hız kontrol devreleri sökülüp atılmış ve yerine kendi tasarımımız olan, PLC ve dijital hız kontrol ünitelerinden oluşan yeni bir sistemin montajı yapılmıştır. Bu yapılırken Ward Leonard sistemi bozulmamış, dijital hız kontrol üniteleri, motorları sürmek yerine generatör ikaz sargılarını sürmek için kullanılmıştır. Bu çalışma dijital hız kontrol ünitelerinin amaç dışı kullanımı ile gerçekleştirilmiş ilginç bir uygulamadır. Bu uygulama ile son derece az masrafla güvenilir ve modem bir hız kontrol sistemi kazanılmıştır. Sistem 1995 yılından beri arızasız olarak çalışmaktadır.
Anahtar sözcükler: Digital Hız Kontrol Sistemi, Skip Hoist, Ward-Leonard 1. SİSTEMİN TANITIMI
Yüksek fırınların karakteristik özelliği olarak sistemin duruşa tahammülü yoktur. Bu yüzden skip-hoist sistemleri çift motorla, eşit yük paylaşımlı olarak sürülürler, motorların birisinin arıza yapması halinde sistem tek motorla % 75 yükle çalışmasına devam edebilmektedir.
Erdemir 2.Yüksek Fırın skip-hoist sisteminde 2 adet 400 kw gücünde doğru akım şönt motoru vardır. Bu motorları ayrı ayrı besleyen 2 adet şönt generatör ve bu generatörleri tahrik eden 2 adet 450 kw asenkron motor bulunmaktadır.
Skip-hoist tahrik sistemi tam anlamıyla bir Ward Leonard sistemi uygulamasıdır ve Ward Leonard sisteminin sağladığı tüm avantajları kullanmaktadır.(Darbeli yük, sık sık yön değiştirme, regeneratif çalışma vb) DC motorlar aynı dişli kutusuna bağlı olduklarından mekanik olarak senkron çalışmak zorundadırlar. Dişli kutusu çıkışında büyük bir halat tamburu bulunmaktadır. Bu halat tamburuna bağlı halatlara iki adet şarj kovası bağlıdır.
Kovaların boş ağırlıkları 17 ton, yüklü ağırlıkları ise 36 ton dur. Şarj kovaları ile yüksek fırının tepesine demir cevheri, kok kömürü gibi hammaddeler taşınmaktadır. Şarj kovasının biri yüklü olarak yukarıya giderken diğeri boş olarak aşağıya iner. Yüksek fırının çalışma kapasitesine bağlı olarak şarj kovaları günde 600-700 sefer yapmaktadırlar. Her seferde 19 ton yük 74 m yukarıya taşınmaktadır. Bu durumda hız kontrol sistemi DC motorlara günde 350 defa sağ yönde 350 defa sol yönde start vermekte, hızlandırma ve yavaşlatma işlemlerini yapmaktadır. Start anında yükün aşağıya kaymaması için
frenler kapalı iken start verilmekte ve yükü taşıyabilecek akım oluştuktan sonra frenler açılmaktadır.
2. ESKİ HIZ KONTROL SİSTEMİ
Eski skip-hoist hız kontrol sistemi, Japon Mitsubishi firmasının tasarladığı ve imal ettiği analog hız kontrol sistemi idi. Bu kontrol sisteminde birçok elektronik kart ve bu kartlar üzerinde onlarca ayar potansiyometresi vardı.
Zamanla elektronik komponentlerin değer değiştirmesi sebebiyle ayar değerlerinde sapmalar ve bundan dolayı sık ve uzun süren arızalar yaşandı. Daha önce bahsedildiği gibi skip-hoist sistemi yüksek fırınlar için çok önemli ekipmanlar olup arızası halinde büyük üretim kayıplarına neden olmaktadır. Bu sebeple skip-hoist hız kontrol sisteminin iyileştirilmesi ihtiyacı doğmuştur.
3. YENİ HIZ KONTROL SİSTEMİ TASARJM1
Skip hoist hız kontrol sisteminin iyileştirilmesi işini Erdemir olarak kendimizin yapmamız, maliyet, mesleki motivasyon, mesleki eğitim ve kendimize olan güvenimizin tazelenmesi açısından önemli bir uygulama olacağı düşünülmüştür. İşe bu heyecanla başlanmıştır. Öncelikle, mevcut Ward Leonard sisteminden vazgeçerek Direct Drive sistemine geçmek için araştırmalar yapıldı. Bu durumda 2 adet 750 kva gücünde transformatör , 2000 Amper'lik 3 adet Direct Drive hız kontrol ünitesi (Birisi stand by yedek olarak) ile bunların ara bağlantılarını gerçekleştirecek yüksek akımlı DC ve AC kontaktörler maliyeti oluşturan ana kalemler olarak karşımıza çıktı.
380V 2400 V 50Hz 2400 V 50Hz 380 V
DIGITAL HıZ KONTROL
CİHAZI
450kw 450 kw
-\AM
DIGITAL HıZ KONTROL
CİHAZI
\AM
FREN
DİŞLİ KUTUSU
HALAT TAMBURU
544
Ayrıca, problemsiz olarak çalışır durumda olan 2 adet M-G set sökülüp atılacaktı, bu M-G setin başka yerde kullanılabilmesi mümkün değildi. Kaba bir hesapla Direct Drive esaslı bir hız kontrol sisteminin malzeme maliyeti 500 000 $ dan daha fazla olacaktı. Bunun üzerine Ward Leonard sistemi bozulmadan DC generatorlerin alan akımlarının kontrol sisteminin iyileştirilmesine karar verildi. Bu kontrol sisteminde 2000 amper yerine 5 amperlik bir drive ünitesi kullanılmaktadır. Maliyet mukayesesi yapıldığında 500,000 $ yerine 25,000 $ ile hız kontrol sisteminin iyileştirilmesinin mümkün olduğu görüldü. Ancak kullanılacak olan hız kontrol cihazı ile DC motor armatürü sürülmeyecek, generatör şönt alan devresi sürülecektir. Generatör şönt alan akımı 5 A.
civarındadır, yani 5 A ile 1400 Amperlik bir yük kontrol edilecektir. Hız kontrol sisteminin amaç dışı kullanılmasının başarılı olup olmayacağının anlaşılabilmesi için simülasyon testleri yapılmıştır.
4. SİMÜLASYON TESTLERİ
Simülasyon testleri için 5 KW gücünde M-G set kullanılmıştır. Yapılan simülasyon testlerinde Direct Drive amacıyla tasarlanan digital hız kontrol ünitesinin generatör şönt alan sargısını sürerken karşılaştığı yüksek endüktans nedeniyle kararsız salınımlar yapması, generatörler üzerinde kalan artık mıknatısiyet nedeniyle stoptan sonra devrede akım kalması, generatörler arasında yük dengelenmesi gibi bazı problemlerle karşılaşılmıştır. Kararsız salınımlar problemi, hız kontrol sistemi current loop parametrelerinin ayarlanması ve şönt alan devresine paralel omik rezistansların bağlanması ile çözülmüştür.
Artık mıknatısiyet problemi, PLC de artık mıknatısiyet öldürme programı yazılarak ve sistem durduktan sonra fren altında, ters yönde akım darbesi uygulayarak halledilmiştir. Generatörler arasında eşit yük paylaşımı için ana akım bilgileri PLC ye aktarılmış, PLC bu akım bilgilerinin karşılaştırmasını yaparak her iki drive ünitesine ayrı ayrı referans sinyalleri üretmiştir, halen çalışan sistemde yük paylaşımı iyi bir şekilde gerçekleşmektedir. Testlerde kullanılan 5 kW lık yük ile gerçek yük arasında olan büyük farktan dolayı gerçek yüklerle çalışırken özellikle yük dengelemede bazı uyum problemleri yaşanmış ancak PLC yazılımında bazı değişiklikler yapılarak bu sorun halledilmiştir. Bu çalışma, halen bazı işletmelerde kullanılmakta olan Ward-Leonard sistemli uygulamaların çok küçük bir masrafla, digital hız kontrol sistemi esaslı modern ve güvenilir şekle dönüştürülebileceğini göstermiştir. Ancak, yeni yapılacak sistemlerde Direct Drive sistemi tercih edilmelidir çünkü Ward-Leonard sistemlerinin enerji verimi Direct Drive sistemlerinden düşüktür. Erdemir 2. Yüksek Fırın uygulamasında, mevcut olan M-G set'ler sökülüp atılarak direct drive sistemi kurulsa idi yapılacak olan 500000 USD masrafın enerji tasarrufu ile geri ödeme süresi 12-15 yıl olacaktı.
5. DONANIM
M-G Set Mot. (2 ad.) :Güç : 450 kW Voltaj : 2300 V 50 Hz Akım : 135 A Hız : 980 Rpm M-G Set Gen. (2 ad) :Güç : 400 kW
Voltaj : 330 V Akım : 1212 A Hız : 980 Rpm Sargılar : Şönt DC Motor (2 adet) :Güç :280/560 kW
Voltaj :220/440 V.
Akım : 1400 A.
Hız : 360/720 Rpm Sargılar : Şönt
Manyetik fren : Voltaj :DC 220 V Sargı :Şönt Tip :SB-76A Frenleme torku : 1200 kgm PLC :Tip :SimaticS5 100-U
Digital giriş :48 Digital çıkış :24 Analogl/O :8
Digital Drive Üniteleri :Tip : Control Tech. Mentor II Model: M25R
Güç : 7.5 kW Akım :DC 25 A
Motor alanı akım kaynağı :Tip :Control Technique.
Model: FXM5 Giriş : 380 V Akım :0-20 A.
Arka sayfada, Erdemir 2. Yüksek Fırında çalışan sistemin genel konfıgurasyonu görülmektedir. Sistemde kullanılan PLC, şartlara göre gereken referans sinyallerini üreterek dengeli bir şekilde hız kontrol cihazlarını sürmekte ve sistemin bütün kilitleme ve emniyet devrelerini denetlemektedir.
6. SONUÇ
Bu çalışma, halen bazı işletmelerde kullanılmakta olan Ward-Leonard sistemli uygulamaların çok küçük bir masrafla, digital hız kontrol sistemi esaslı modern ve güvenilir şekle dönüştürülebileceğini göstermiştir. Ancak, yeni yapılacak sistemlerde Direct Drive sistemi tercih edilmelidir çünkü Ward-Leonard sistemlerinin enerji verimi Direct Drive sistemlerinden düşüktür. Erdemir 2. Yüksek Fırın uygulamasında, mevcut olan M-G set'ler sökülüp atılarak direct drive sistemi kurulsa idi yapılacak olan 500000 USD masrafın enerji tasarrufu ile geri ödeme süresi 12-15 yıl olacaktı. Arka sayfada, Erdemir 2. Yüksek Fırında çalışan sistemin genel konfıgurasyonu görülmektedir. Sistemde kullanılan PLC, şartlara göre gereken referans sinyallerini üreterek dengeli bir şekilde hız kontrol cihazlarını sürmekte ve sistemin bütün kilitleme ve emniyet devrelerini denetlemektedir.
I. DEMİR-ÇELİK SEMPOZYUM BİLDİRİLERİ / 62
tmmob
makina mühendisleri odası
tmmob
metalürji mühendisleri odası
"Yüksek fırınlar toz tutucu boşaltma valfleri"
Hüseyin ERKMEN
Ereğli Demir ve Çelik Fabrikaları A.Ş.
YÜKSEK FIRINLAR TOZ TUTUCU BOŞALTMA VALFLERİ
Hüseyin ERKMEN
Özet: Şirketimiz evsahipliğinde düzenlenenen "l.Ulusal Demir-Çelik sempozyumu" kapsamında yer alması düşünülen bildiri kitabında aşağıda açıklamaya çalıştığımız konunun yer almasını uygun gördük. Konumuz,yüksek fırın gazı içindeki tozun ayrıştırılarak boşaltılmasını sağlayan valflerde yaptığımız iyileştirme olarak özetlenebilir. Konu, 452 No.lu EROS (ERDEMİR ÖNERİ SİSTEMİ) önerisi ile gündeme gelmiş ve vakit geçirilmeden sisteme uygulanmıştır.
Anahtar sözcükler: Toz Tutucu Valfı.
1. YÜKSEK FIRINLAR TOZ TUTUCU SİSTEMİ
Yüksek Fırınlarda sıcak havanın kokla reaksiyonu sonucu oluşan yüksek fırın gazı .fabrikamızın çeşitli birimlerince kullanılmaktadır.Bu yüzden Yüksek Fırın gazının içindeki tozun tutularak yıkanması gerekir.Yüksek Fırınlarda gazın basınç düşüşü sonucu çöktürüldüğü büyük tanka "Toz tutucu" adı verilmektedir.Toz tutucunun genel görünüşü ŞEKİL NO.l'de gösterilmiştir.
Burada tutulan tozun miktarı seviye dedektörleri sayesinde tespit edilir ve yaklaşık 8 saatte bir toz tutucu altındaki valf grubları açılarak toz ,tankın altındaki vagonlara alınır.
Toz boşaltma valflerinin iyileştirilmesi adı altında başlatılan projenin amacı 3 ana başlıkta toplanabilir;
1-Sistemin otomatik olarak (İstenilene uygun) çalıştırılmasıyla insan insiyatifi ortadan kaldırılacak ve kullanıma bağlı olan sistem arızaları da bu sayede azalacaktır.
2-Hidrolik silindirler valflerle komple edildiklerinden atölye çalışması ile ayarlar tam yapılabilecektir.
3-Valf grubunun sistemden sökülmesi,tekrar yerine takılması çok kolay hale gelecektir.
Bu amaçlarla başlatılan proje,
a) Hidrolik devre ve ekipmanlarını, b) Valflerde yapılan değişiklikleri,
c) Hydraulic Silindirlerde yapılan değişiklikleri kapsamaktadır.
2.. YÜKSEK FIRINLAR TOZ TUTUCU BOŞALTMA VALFLERİ
Yüksek Fırınlar Toz Toplama Sisteminde kullanılmakta olan valfler rotary ve swing valf gruplarından
oluşmaktadır.( Şekil 2.) Şekil 1. Toz Tutucu Genel Görünüşü
Şekil 2. Toz Tutucu Valf Grubu
2.1 Hidrolik Devre Ve Ekipmanları
Toz tutucu valfıne ait hidrolik devre şeması şekil 3'de verilmiştir.Hidrolik devrenin tank ünitesinin yapımı (Seviye switch'i,hava fıltresi,seviye göstergesi vs.) ambardan alınan bazı malzemeler kullanılarak yüksek fırın bakım personeli tarafından gerçekleştirildi.
(4.1)Pompa, (9.1)akü, (9.2 ve 9.3) akü valfleri ile sistem basınçlarını ayar layan (8, 8.1) basınç switchleri,ve ( 6 ) basınç emniyet valfı, eski fırın üstü hidrolik ünitesinden alınarak sisteme uyarlandı.
Sistemdeki yön ve hız ayar valflerini üzerinde bulunduran manifold blok 229-2124 / 62400 No.lu iş emri ile ERDEMİR merkez bakım atelyelerinde imal edildi. Eski sistemde tahrik elemanı olan Q 200 / Str.450 ve Q 250 / Str.500 hava silindirleri kaldırılarak, yerine gaz valflerinden sökülen Q 80 olan hydraulic silindirler bağlandı.
Silindirlerin bağlantısı valf şaftlarına açılan spline ile geçme sağlandı Komple hale getirilen hidrolik sistem toz tutucu valfleri platformuna yerleştirildi.Daha sonra güç ünitesi ile valfler arasına 80 sch paslanmaz boru çekilerek sistem tamamlandı.
Şekil 3. Toz Tutucu Boşaltma Valfleri Hidrolik Devresi
2.2 Valilerde Yapılan Değişiklikler
2.2.1 -Rotary Valilerde Yapılan Değişiklikler a-Klepe Aralıklarının Azaltılması;
Rotary valf merdane çaplan kaynakla doldurulup işlenerek 348 mm'den 349 mm'ye çıkartılarak,montajda 2mm olan merdaneler arası mesafe 0'a yaklaştırıldı.
b-Salmastra Kutusu Ve Yan Kapak Eksenlerinin Kaçırılması:
Rotary valf merdanelerinin .aşındıkça kullanılabilir olması bakımından ayarlanması için salmastra kutusu ve yan kapaklar tadil edilerek gövde üzerindeki kutunun ve yan kapağın eksenleri birbirine göre kaçınıldı. Yan kapaklar ve salmastra kutusu YFB-247 No.lu resimde gösterilmiştir.
550
c-Rotary Valf Şaftına Spline Açılması
Valf şaftının silindir bağlanan tarafına diş üstü çapı Q 79.6mm olan evolvent spline açıldı.AB-041343 No.7 'de değişiklik yapılarak Mühendislik şubesine "Mühendislik hizmet formu" ile bildirildi.
Şekil 4a. Toz Tutucu Rotary Valf 2.2.2-Swing Valfte Yapılan Değişiklikler;
a-Seat Boyunun Uzatılması
Daha önce 50mm olan seat boyu toplam 220 mm'ye çıkartılarak gövdenin aşınması minimuma indirilirken klepenin de toz boşaltma esnasında seat arkasına saklanarak aşınması önlendi.Bu değişiklikte AB-041343 No.l'de revize edildi.
Şekil 4b. Toz Tutucu Rotary Valf a- Svving Valf Şaftına Spline Açılması
Valf şaftının silindir bağlanan tarafına diş üstü çapı 79.6mm olan evolvent spline açıldı.AB-041343 No.7 'de değişiklik
yapılarak Mühendislik formu" ile bildirildi.
şubesine "Mühendislik hizmet
2.3 Hidrolik Silindirlerde Yapılan Değişiklikler a-Hidrolik Silindir Stroklarının Arttırılması
Silindir strokları 50 mm arttırıldı ve kramayer diş sayısı 7'den 8'e çıkartildı.Bu sayede klepenin daha fazla dönerek toz akışı esnasında seat arkasına saklanması sağlandı.Bu değişiklikler YFB-218.A ve YFB-218.B No.lu resimlere işlendi.
3. SONUÇ
Bundan sonra gerek atelyeye gerekse piyasaya verilen imalatlar tadil edilmiş resim ve krokilere göre yapılmaktadır.
Sistemde yapılan,yukarıda sıraladığımız değişikliklerle valf ömürleri uzamıştır.Buna bağlı olarak bakım işçiliği azalmış,bazı hallerde fırın duruşuna sebep olan toz tutucu valfleri,üretimi etkileyen etken olmaktan çıkmıştır.
4. VALFLERİNOTOMATİK ÇALIŞTIRILMASI İLE İLGİLİ TALİMAT
SİSTİM ARIZA
N0.1MÖİRMEN ÇAUJM»
NO.IDCOİRMEN STOPPB
NO J DEĞİRMEN ÇALIŞIYOR
SİSTEM HAZIR
BASINÇ ARTIRMA NO2 DEĞİRMEN
m
STOP PB
NoiDEOiRMeN Msmmmmmmmm NO.2 DEĞIRMEN AUTO START PB ' SECİM ANAHTARI AUTO START PB
ROTARY VALF KULLANIMA HAZİR
«O4KOTMTVMJI HM mil NO.2 RÖTAR Y VALF POBİ«YOMOÖ«TOXW1İ IKJT.VALfAÇ ROT.VALfKAM POZİSYON 0OSTER0E3İ
TOZ TUTUCU VALFLERİ KUMANDA PANELİ ÖN KAPAK GÖRÜNÜŞÜ
Şekil 5. Toz Boşaltma Valfleri Kumanda Paneli
Sistemin "Toz tutucu valfleri otomatik çalıştırma prosedürü" aşağıdaki gibidir;
1-Hidrolik üniteye çalıştırma için start ver.Hidrolik ünite de herhangi bir arıza durumu yoksa alçak ve yüksek basınç switch kontrollü devreye girip.çıkacaktır.Bu durumda panelde "SİSTEM HAZIR" lambası yanar.
2-Toz Boşaltma oluğuna kumanda eden hava motorunu çalıştır ve oluğu vagona göre ayarla.
3-Valf grubu,toz değirmeni seçimini No.l veya No.2 olarak seç.
4-"OTOMATİK AÇ " butonuna bas.Bu durumda sırasıyla aşağıdaki işlemlerin olduğunu gör;
a-Seçilmiş olan motor değirmeni çalışır.
b-Değirmen çalıştıktan sonra alttaki swing valf açar.
c-Daha sonra üstteki svving valf açar ve kumanda masasındaki "ROTARY VALF İŞLEME HAZIR"
lambası yanar.
5-Lambanın yandığını gördükten sonra,masadaki "AÇ"
ve "KAPA" butonlarını kullanarak, toz akışını gözleyerek ve masadaki indikatörden takip ederek baca tozunu boşalt.
6-Rotary valf kapalı switch'inden kurtulduktan belirli bir müddet sonra su nozuluna ait yön valfı enerjilenerek boşaltmakta olan tozun üzerine ,tozmayı önlemek üzere su püskürtecektir.
7-Toz boşaltma işlemi bittikten sonra,"OTOMATİK KAPAT" butnuna bas ve aşağıdaki işlemlerin olduğunu gör;
a-Su nozul yön valfınin enerjisi kesilerek su püskürtme işlemi durur.
b-Belli bir süre sonra,rotary valf kapatır.
c-Rotary valfın kapatmasından 4 saniye sonra üst svving valf kapatır.
d-Hemen peşinden alt swing valf kapatır ve toz değirmeni motoru durur.
8-Bu işlemlerin ardından toz oluğunu hava motorunu kullanarak uygun konuma al.
Toz tutucu toz boşaltma valfterine ait kumanda paneli Şekil 5.'te gösterilmiştir.
552
I. DEMİR-ÇELİK SEMPOZYUM BİLDİRİLERİ/ 61
tmmob
makina mühendisleri odası
tmmob
metalürji mühendisleri odası
"Tüyer burunlarındaki aşınma sorunu ve çözüm önerileri"
ilker UYSAL
TÜYER BURUNLARINDAKİ AŞINMA SORUNU VE ÇÖZÜM ÖNERİLERİ
İlker UYSAL
Özet: Bu makale No:l Yüksek Fırın tüyerlerinin büyük çoğunluğunda meydana gelen burun aşınmasının sebebleri ve bu aşınma problemine çözüm olabilecek önerileri içerir. Makale iki kısımdan oluşmaktadır , birinci kısım tüyer burunlarındaki aşınma sorununun nedenlerini inceler, ikinci kısım bu nedenler doğrultusunda çözüm önerilerini içermektedir
Anahtar sözcükler: Yüksek Fırın, Tüyer, Aşınma, Kaplama.
1. TÜYER BURUNLARINDAKİ AŞINMA
25.11.1998 tarihinde No:l Yüksek Fırın reline'ı bitmiş ve fırın devreye alınmıştır. 1999 yılı ile birlikte No:l Yüksek Fırın 80 kg/TSM üzerinde yüksek kömür enjeksiyon oranlan ile çalışmaya başlamış ve bunun la bağlantılı olarak sıcak hava sıcaklığı HOOoC civarında tutulmuş tüyer alev sıcaklığı da 2200°C ve üstünde gerçeklşemiştir. Bu çalışma Bosh bölgesinde problemler yaşanmaya başlaması ile birlikte Temmuz ayında 50 kg/TSM'nin altına çekilmiştir. Daha sonra bosh bölgesinde yapılan iyileştirmeler sonrası 2000 yılı Nisan ayından itibaren enjekte edilen kömür miktarı 80 kg/TSM seviyelerine ve üstüne ulaşmıştır. 1999 yılı içerisinde sadece 6 adet tüyer aşınma sonucu delinme nedeni ile değiştirilmiştir.
2000 yılı içerisinde 22 adet tüyer aşınma sonucu delinerek değiştirilmiştir, bu delinmelerin 4'ü hariç diğer 18 adedi yılın ikinci yarısında ve özellikle 8. aydan sonra meydana gelmiştir.
Aşınarak delinen tüyerler arasında en karakteristik ve dikkat çekici olanları 2,3,10,17,18,19 numaralı tüyerlerdir. Bu tüyerler fırında bulundukları yer itiban ile fınnın duvar oluşturan doğu ve batı yönleri ile çakıştıkları görülmektedir.
Bununla birlikte 16 numaralı tüyer de sık, sık aşınma sebebi ile delinmektedirler.6,8,11,13,15,1 ve 20 numaralı tüyerler aşınma sebebi ile hiç delinmemiştir ), bunlardan 11 ve 13 numaralı tüyerler hiç bir şekilde delinmemiş veya yanmamıştır. 20 ve 1 numaralı tüyerlerden kömür enjeksiyonu yapılmamaktadır.
Burun aşınması ile delinen tüyerlerin hemen hepsi burun üst kısmının aşınması ile delinmiştir ve bu aşınma sonrası Resim. 1 ve Resim.2 de görüldüğü gibi tüyer burun kısmındaki cidar incelerek delinmektedir.
Resim 1 de burun üst kısmında aşınmadan kalan bir kısım vardır. Bu kısım da yapılan iletkenlik ölçümlerinde bu kısmın aşınan kısma göre iletkenliğinin düşük olduğu
tesbit edilmiştir (30 IACS). Tüyer iletkenlikeri burun kısmında 80 IACS ve üzerindedir.
Resim
Aşağıdaki resimde tipik tüyer burun aşıması görülmektedir.
Aşınan kısım tüyer burun üst kısmıdır, görüldüğü gibi alt kısımda aşınma görülmemektedir.
Resim 2.
555
Resim.3 deki tüyer de aşınma ile delinmiş olmasına rağmen burun yan kısımlarında kısmi erimeler meydana geldiği görülmektedir. Yapılan ölçümlerde tüyerin burun iletkenliği 80 IACS'nin üzerinde gelmiştir.
Resim 3.
Daha önce belirttimiz aşınma probleminin en fazla görüldüğü tüyerler özellikle fırının bosh bölgesi tuğlalarının aşındığı ve pleytlerin fırın içerisinde kaldığı bölgelere rast gelmektedir. Bu bölgelerde tuğla çok inceldiği için pleytler fırın içerisinde kalmakta ve bu pleytlerin etrafında ve önünde duvar oluşmakta zaman ,zaman bu duvarlar parça, parça aşağı inmektedirler. Burada dikkat çekici olan 20 ve 1 numaralı tüyerlerin de bu bölgede olmasına rağmen aşınma sebebi ile hiç delinmiş olmamaları ve iki sene zarfında sadece birer kez yanma sebebi ile değiştirilmiş olmalarıdır.
Bilindiği gibi 20 ve 1 numaralı tüyerler 100 mm çapındadırlar ve bu tüyerlerden kömür enjeksiyonu yapılmamaktadır.
2000 yılında aşınma dolayısı ile tüyer delinmelerinin büyük çoğunluğu (22 adetten 18'i) Ağustos ayından sonra meydana geldiği bilinmektedir. Özellikle bu tüyer delinmelerinin 11 adedi son üç ayda meydana gelmiştir, bu aylarda No:l Yüksek Fırın' da yüksek sinter yüzdesi ile çalışmalar denenmiş ve fırın çalışmasında dengesizlikler, kaymalar, askılanmalar gözlenmiş .Bu süre içerisinde fırın doğu ve batı bölgeleri duvar oluşmuş ve uygulanan şarj programı ile bu duvarlar indirilmiştir. Ayrıca bu aylarda 2.
Yüksek Fırın re-line'da olduğu için Sobalar sıcak hava valfleri tüyer hattından beslenmiş ve tüyerlere giden su miktarı 70 mVsaat azalmıştır.
Tüm bu bilgiler ışığında tüyer aşınmaları ile ; 1- Yüksek kömür enjeksiyonu, 2- Yüksek tüyer önü sıcaklığı, 3- Tüyer soğutma suyu yetersizliği, 4- Fırındaki duvar inmeleri ve
5- Tuğla aşıması dolayısı ile skaffolt oluşması ve inmesine müsait olan bölgeler
Arasında bir ilişki olduğu görülmektedir.
Yüksek kömür enjeksiyon miktarları ile çalışıldığı durumda, fırın içerisinde duvar inmeleri meydana geldiği zaman, duvar inmesi meydana gelen bölgedeki tüyerlerin önü bir müddet kapalı kalmaktadır bu esnada bu tüyerlerden kömür enjeksiyonu devam ettiği için kömür tüyer burnu ile duvar arasından geçmeye çalışmakta ve bu
esnada özellikle burun üst kısmını aşındırmaktadır. Enjekte edilen kömürün yüksek oranda aşındırma özelliğine sahip olduğu, enjeksiyon lanslarının eğrilmesi sonucu kömürün direk olarak tüyer cidarına çarptığı durumlarda ,çok kısa sürede, çarptığı bölgeyi delmesi ile bilinmektedir. Ayrıca tüyer önüne duvar indiği zaman kömür yanamamakta ve tüyer önündeki alev sıcaklığı yükselmektedir, buda tüyerin aşınmasının hızlandıran bir faktör olabilir.
Tüyerlerin burun üst kısımları yukarıdan aşağı doğru inen malzeme ile ilk karşılaşan nokta olmaktadır. Fakat aşınan tüyerler incelendiğinde aşınmanın sadece burun uç kısmında meydana geldiği görülmekte tüyer gövdesi üst kısmında herhangi bir malzeme sürtünmesi ve aşınma izi ile karşılaşılmamaktadır. Aynı zaman da Kömür enjeksiyonu yapılmayan ve 100 mm'lik olduğu için tüyer hızı daha yüksek olan 20 ve 1 numaralı tüyerlerde re-line'dan sonraki iki sene zarfında aşırı miktarda aşınma izine rastlanmamıştır.
Aşınma dolayısı ile delinen tüyerlerin bir kısmında ve 1 ile 20 numaralı tüyerlerde (yanma sebebi ile değiştirildiğinde) burun yan kısımlarında kısmı erime (Resim-3'de görüldüğü gibi) ile karşılaşılmıştır. Bu da tüyerlerin soğutmasında bazı zamanlarda kısmen sorunlar olduğunu göstermektedir. Dikkat edilirse 1 ve 20 numaralı tüyerlerden kömür enjeksiyonu yapılmamaktadır, ve bu tüyerlerin alev sıcaklıkları diğer tüyerlerden yaklaşık 200 oC yüksektir. Tüyer burunlarının yetersiz soğutma ile ısınarak yumuşaması, aşınmaya neden olan önemli bir faktör olarak karşımıza çıkmaktadır.
Sonuç olarak yukarıda sayılan sebebler tek başlarına olmasa bile hep birlikte tüyerlerin burunlarında görülen hızlı aşınma probleminin sebebleri olarak karşımıza çıkmaktadır.
2. ÇÖZÜM ÖNERİLERİ
2.1 Aşınmaya Mukavemetli Kaplama
Tüyer burunlarındaki aşınmaya karşı tüyer burunlarının, özellikle üst kısımlarının aşınmaya mukavemetli bir malzeme ile kaplanarak korunabilir. Daha önce tüyerin üst bölgesi aşınmaya mukavemetli DİN 8556 BLATT 1 S6X5 CrNiMo 1311 elektrot ile 3 mm kalınlığında ve 100 mm genişliğinde koruyucu gaz altında MIG kaynağı yapılarak kaplanmıştır. Bu uygulamanın aşınmaya karşı çok iyi neticeler verdiği gözlenmiş fakat bu kaynağın oluklu yapısı ve çok düşük elektrik iletkenliği nedeni ile bu kaynağın üst yüzeylerinin eridiği ve/veya buraya hücum eden maden tarafından eritilerek tüyerin delinmesine sebeb olduğu gözlenmiş ve bu tüyerler üretimden kaldırılmıştır. Bu uygulama yerine tüyer burunlarına 6 değişik kaplama ve kaynak alternatifi uygulanmış ve performansları gözlenmektedir.
Kaplama malzemesinin seçiminde önemli olan unsurlar şöyle sıralanabilir;
-Seçilen kaplama aşınmaya mukavemetli olmalıdır -Yüksek sıcaklık özellikleri iyi olmalıdır
-Termal şok dayanımı iyi olmalıdır
-Kaplama sonrası oluşan yüzey mümkün olduğunca az pürüzlü olmalıdır
-Sıcak Metal yapışma eğilimi az olmalıdır.
2.2 Tüyer Soğutmasının İyileştirilmesi
Tüyer burunlarındaki aşınmanın bir sebebi veya aşınma işlemini hızlandıran bir etken olarak yetersiz soğutma karşımıza çıkmaktadır. Bu ya tüyer iletkenliklerinin yetersizliğinden ya da soğutma su miktar ve basıncının düşüklüğünden meydana gelmektedir. Tüyerlerin iletkenlikleri çok sıkı olarak test edilmekte ve ayrıca radyografık test uygulanarak hava boşlukları sebebi ile oluşabilecek iletkenlik yetersizliği olup olmadığı kontrol edilmektedir, dolayısı ile bu yönden bir sorun yoktur. Tüyer soğutma suları ise deniz suyudur ve saatte 20 adet tüyere 360 m3/saat miktarında ve 4,5 kg/cm2 basınçla soğutma yapmaktadır. Bu miktardaki soğutma suyunun tüyerler gibi fırın ısı yükünün en fazla olduğu bölgede yetersiz olabileceği düşüncesi ile bu suyun miktarını artırmak amacı ile bir problem çözme takımı kurulmuş ve yapılan çalışmalar sonrasında tüyer su miktarları 500 m3/saat artrılmıştır. Yapılan bu iyileştirme sonrası tüyer giriş ve çıkış su sıcaklığı farkının 8-10 °C 'den 4-5 °C 'ye düştüğü görülmüştür. Bununla birlikte tüyerlerin en fazla ısı yüküne maruz kalan bölgesi burun kısmıdır ve eğer çift hücreli tüyer kullanılırsa bu bölgeye giden soğutma suyunun hızı ve basıncı artacağı için soğutma performansı performansı daha iyi olmaktadır.
2.3 Burun Kısmı Değiştirilebilen Tüyer İmali
Aşınma dolayısı ile delinme problemi ile karşılaşılan tüyerlerin burun kısımlarından gövdeye doğru 50 mm'lik bölge içerisinde aşınma görülmekte gövdede hiç bir sorunla karşılaşılmamaktadır. Burun kısımlarının aşınmaya mukavemetli farklı bir malzemeden (mesela dövülerek döküm boşlukları alınmış veya çeşitli alaşım elemanları
katılarak sertliği iyileştririlmiş malzemeler) imal edilmesi ve gövdeye kaynakla birleştirilmesi ve delinme durumunda sadece bu kısmın kesilerek yenisinin gövdeye kaynatılarak tekrar kullanılması hem pratik hemde ekonomik bir çözüm olabilir.
2.4 Tüyer Geometrisinin Değiştirilmesi
Tüyer burunlarındaki aşınmanın özellikle burun üst kısımlarında meydana gelmesi, bu bölgenin fiziksel yapısının fırın çalışma şartlarına uygun olmadığı fikrini doğurmaktadır. Bu bölgeler fırın içerisinde, tüyer burun alt kısmına göre daha ileride durmakta ve üst kısım olduğu için yukarıdan aşağı doğru inen malzeme ile ilk karşılaşan nokta olmaktadır. Bu da yukarıdan aşağı doğru inen malzeme tarafından aşındırılmaya uygun bir yapıdır,ayrıca tüyerin önüne duvar indiği zaman enjekte edilen kömür, doğal akış gereği, üst kısımdan dışarı çıkmaya çalışmakta ve üst kısmı aşındırmaktadır. Bu durum alt kısmı daha geride tutularak imal edilmiş olan açılı tüyerlerde de böyledir yani, alt kısmı açılı tüyerler de üst kısımlarından aşınmaktadır. Bu yapının doğurduğu dezavantajı bertaraf etmek amacı ile Üst tarafı açılı deneme tüyerleri imal ettirilip Yüksek Fırın'da denenebilir ve performansları gözlenerek bir karara varılabilir. Fakat belirtmekte yarar var bu tür tüyer dizaynı denenmemiştir ve doğuracağı avantaj veya dezavantajlar tam olarak bilinmemektedir.
3. SONUÇ
No: 1 Yüksek Fırın tüyerlerinde meydana gelen aşınma problemi, çözüm önerilerinde belirtilen ilk iki önerinin uygulanması ile çözülmüştür. Bununla birlikte uygulanan değişik kaplama malzemelerinin performansları halen test edilmektedir. Beklenen tüyer ömrü bir yıldır.
Denemeler sonrası aşınma problemine çözüm olmakla birlikte diğer herhangi bir sebeble tüyer hasarlanmalarına neden olmayan kaplama malzemesi tesbit edilerek uygulanacaktır.
557
I. DEMİR-ÇELİK SEMPOZYUM BİLDİRİLERİ/ 63
tmmob
makina mühendisleri odası
tmmob
metalürji mühendisleri odası
"Toz tutucu seviye kontrol sistemi"
Kerem DOĞAN
TOZ TUTUCU SEVİYE KONTROL SİSTEMİ
Kerem DOĞAN
Özet: Yüksek fırınlarda baca gazındaki kaba tozlan sistem dışına alan toz tutucu sisteminin termokapıllar yardımıyla seviyesinin ölçülmesi ve böylece sağlanan faydalar.
Anahtar sözcükler: Toz Tutucu, Yüksek Fırın.
1. GİRİŞ
Yüksek fırınlarda ellingahm diyagramlarında görebileceğiniz reaksiyonların çoğu gerçekleşir. Başta demir cevherinin redüklenmesi olmak üzere oksitlenme, kalsinasyon ve oluşum reaksiyonlarının çeşitli örnekleri yüksek fırının çeşitli bölgelerinde gerçekleşmektedir. Bu reaksiyonlar içerisinde, demir üretim aşamasında en başta geleni demir oksitlerin indirgenme reaksiyonudur.
Yüksek fırınlarda demir oksitlerin indirgenmesini sağlayan en önemli redükleyici karbonmonoksit (CO) gazıdır. Bu gaz , tüyerlerden üflenen sıcak havanın oksijeni ile tüyerler önündeki kokun ve tüyerlerden enjekte edilen kömürün reaksiyonu sonucu oluşur. Şarj malzemelerinin içerisinden geçerek üzerinde taşıdığı ısı yükünü şarj malzemelerine bırakır. Diğer taraftan bu gazdaki yüksek karbonmonoksit bileşimi demir oksitlerini redükler. Bu redükyeci gazın fırında oluşumu ve fırını terk etmesi yaklaşık 10 sn'lik bir zaman alır. Bu gaz fırını terk ederken yanında ince boyutlu tozları da sürükler. Bunun yanında Yüksek fırın gazı, % 22 - 25 dolayındaki CO içeriğinden dolayı kalorifik değeri olan ve başta yüksek fırın sobalarında olmak üzere güç üreten ünitelerde ( kuvvet santralinde ), ayrıca kok fabrikasında kok bataryalarının ısıtılmasında kullanılan bir gazdır.
2. TOZ TUTUCU VE GÖREVİ
Toz tutucu, yüksek fırınlarda yüksek fırın gazıyla sürüklenen çeşitli kok ve demirli malzeme tozlarının kalorifik değeri olan yüksek fırın gazından ayrılmasını sağlayan sistemdir. Toz taneciklerinin eylemsizlik ve yerçekimi etkisiyle toz tutucunun konik kısmında yığılması prensibine dayanır. (Şekil 1.)
ŞEKİL 1 5
Şekil 1. No.2 Yüksek Fırın Toz Tutucusu ve Yerleştirilen Termokapılların Şematik Pozisyonu Yüksek fırın gazının yanıcı gaz olarak kullanılabilmesi için toz içeriğinden arındırılması gereklidir. Bu işlem yüksek fırınların hemen yanındaki toz tutucu ve yıkayıcılar sistemiyle sağlanır. Böylece toz içeriği sobalardaki yanma sistemleri ve valfler için problem çıkarmayacak seviyelere indirilir. Ayrıca kok bataryalarına kullanılan yüksek fırın gazı elektrofıltrelerde ayrı bir tozsuzlaştırma işlemine tabi tutulur.
561
Yüksek fırın gazındaki tozun büyük kısmı toz tutucuda tutulur. Erdemir 2 nolu yüksek fırınında 3100 m3/dk hava miktarı ile günde yaklaşık 45 - 50 ton toz tutucuda birikmektedir. Bu toz periyodik olarak toz tutucudan sistem dışına alınmakta ve Erdemir Sinter fabrikasında sarf malzemesi olarak değerlendirilmektedir. Sinter fabrikasındaki tozun sarfı yaklaşık 24 kg/Ton Sinterdir. Toz tutucudaki tutulan tozun ortalama kimyasal analizi tablo-1 ve elek analizi de tablo-2 de verilmiştir.
Tablo 1. Kimyasal Analiz
Bileşik SİO2
Mn AI2O3
CaO MQO P S K2O TİO2 C
% 4,72 0,55 2,53 5,65 0,93 0,06 0,303 0,441 0,196 45,84
Tablo 2. Elek Analizi
Elek no (mm) 3,5
1,7 1 0,8 0,5 0,4 0,25 0,15 0,1 -0,1
üzeri % 0,12
0,6 2,17 2,04 13,65
10,1 24,17 21,77 14,07 11,31
Elek analizinden de net olarak +0,10 mm üzerindeki tozların yaklaşık %90'ı toz tutucuda tutulduğu görülmektedir.
3. TOZ TUTUCUNUN ESKİ İŞLETİMİ
Toz tutucu' ya seviye kontrol sistemi yerleştirilmeden önce, seviye ile ilgili herhangi bir kontrol işlemi yapılmıyordu.
Bu nedenle düzenli olarak her gün toz tutucu açılıyor ve genellikle herhangi bir seviye kontrolü olmadığı için toz tutucudaki tozun bitmesiyle birlikte fırın tepe basıncı etkisiyle yüksek fırın gazı toz alınan valf grubundan kaçmaya başlıyordu.
Toz türü akışkanları sistem dışına almak amacıyla dizayn edilmiş bu valf grubu, sistem gaz kaçırmaya (toz tükenip valilerden basınçlı yüksek fırın gazı gelmeye) yüksek tepe basıncı nedeniyle atmosfere gaz akışını önleyemiyordu. Bu nedenle bu gaz akışını kesmek amacıyla tepe basıncı düşülmek zorunda kalınıyordu.
Bu gaz akışını kesmek amacıyla, bugün tüm otoriteler tarafından kabul gören "stabil çalışma" durumu; bu gibi yüksek fırın için tabi sayılabilecek işlem için bozulmuş olunuyordu. Erdemir 2 no' lu yüksek fırını için 2000 re- line' nından sonra 1,2 kg/cm2 basıncın üzerinde bir tepe basıncı ile çalışılıyor.Bu basıncın düşürülmesi yüksek fırın açısından daha riskli durumların oluşmasına sebep olabilirdi.
3.1 Eski İşletimde Yaşanılan Sorunlar ve Kayıplar
• Eski işletimde, Toz tutucudan toz alınırken, tozun seviyesinin ne olduğunun bilinmemesi sebebiyle toz tutucunun konik haznesindeki tozun bitmesi sonucu yüksek fırın gazının valflerden kaçmaya başlaması (yüksek fırın gazının valf grubunun kapanmasına rağmen gaz ve ince aşındırıcı tozları kaçırmaya devam etmesi) durumu sürekli olarak yaşanıyordu ve bu gazla birlikte gelen ince toz parçacıklarının aşındırıcı etkisi nedeniyle valfler kısa zamanda özelliğini yitiriyordu.
Sonuç olarak da valfler zamanından önce aşınarak kullanım özelliklerini yitiriyorlardı. Bu sebepten dolayı da ömürleri kısa olan valflerin değişimi nedeniyle işçilik ve malzeme maliyetleri artıyordu.
Bir valf grubunun değişimi yaklaşık 500.000.000 TL.'dir.
• Toz tutucunun altındaki bu valf grubundan kaçan gazın durdurulması için önemli işletme parametrelerinden olan tepe basıncının düşülmesi gerekiyordu. Bu nedenle yüksek fırınlar için önemi tartışılmaz "stabil çalışma" durumu bozuluyor ve bunun sonucunda maliyeti tahmin edilmeyecek riskler alınıyordu. ( AP' nin artması ve buna bağlı olarak askılanma, kayma problemleri gibi).
• Çalışma şartlarının herhangi bir nedenle değişmesi sonucu toz tutucuda beklenenden fazla toz birikmesi gerçekleşebilir. Eski sistemde bu gibi anormal durumun tespiti mümkün değildi. Özellikle askılanma sonrası yapılan check işleminde toz tutucunun normalden fazla toz hatta daha iri ( parça kok gibi ) malzemelerin dolması durumunun fark edilmesi zordu.
4. YENİ SEVİYE ÖLÇÜM SİSTEMİ VE ŞİMDİKİ İŞLETME ŞARTLARI
Bütün bu problemlerin toz tutucu içerisindeki toz seviyesinin ölçülememesinden kaynaklandığı görülmektedir. Bu yoldan hareketle toz tutucu seviye ölçümünün yapılması gerektiği görülmüştür. Ölçme işlemi
