Oksijen neden sorun
1600 °C'deki sıvı çelik yaklaşık 0,05-0,08 oranında oksijen çözebilirken, katı demirde bu değer binde birin altına iner. Aradaki fark katılaşma sırasında bir yere gitmek zorundadır.
- Karbonla birleşip karbon monoksit kabarcığı oluşturur: ingotta gözenek ve boşluk demektir.
- Demirle birleşip FeO oluşturur: tane sınırlarında sıcak kırılganlık yaratır.
- Oksit inklüzyonları kalır: yorulma ömrünü kısaltır, yüzey kalitesini ve işlenebilirliği bozar.
Bu yüzden oksijen, kendisine demirden daha güçlü bağlanan bir elementle yakalanır ve oluşan oksit cürufa alınır.
Sakin, yarı sakin ve kaynar çelik
- Sakin çelik (killed steel)
- Tam deoksidasyon yapılır; katılaşma sırasında gaz çıkışı olmaz, yüzey sakin kalır. Yapısal çelikler, basınçlı kap çelikleri, dövme ve derin çekme kaliteleri sakin çelik olmak zorundadır.
- Yarı sakin çelik (semi-killed)
- Kısmi deoksidasyon; sınırlı gaz çıkışı çekme boşluğunu dengeler. Bazı yapısal profillerde ekonomik bir orta yoldur.
- Kaynar çelik (rimmed)
- Deoksidasyon yapılmaz; kenarda temiz bir kabuk oluşur, merkez gözeneklidir. Bugün yalnızca sınırlı uygulamalarda kullanılır.
Deoksidanlar ve etkinlikleri
| Malzeme | Etken element | Özelliği |
|---|---|---|
| Ferrosilisyum (FeSi) | Si | En yaygın deoksidan. Oluşan silika cürufa kolay geçer; aynı zamanda çeliğe silisyum kazandırır. |
| Silikomangan (SiMn) | Si + Mn | Silisyum ve manganı tek seferde verir. Oluşan manganlı silikat sıvı kalır ve cürufa daha kolay yükselir; yapısal çelikte çok yaygındır. |
| Ferromangan (FeMn) | Mn | Zayıf deoksidandır ama kükürdü bağlayarak sıcak kırılganlığı önler; genellikle silisyumla birlikte kullanılır. |
| Alüminyum | Al | En güçlü pratik deoksidan. Çok düşük oksijen seviyesine iner ve tane inceltme sağlar; ancak oluşan alümina katıdır ve döküm ağzını tıkayabilir. |
| Kalsiyum-silisyum (CaSi) | Ca + Si | Deoksidasyon ve desülfürizasyonun yanı sıra inklüzyon modifikasyonu yapar; katı alüminayı sıvı kalsiyum alüminata çevirir. |
Alümina sorunu ve kalsiyum ilavesi
Alüminyumla deoksidasyon çok düşük oksijen seviyesi verir, ama bir yan etkisi vardır: oluşan alümina (Al₂O₃) çelik sıcaklığında katıdır ve kümelenme eğilimindedir. Sürekli dökümde bu kümeler daldırma borusunun iç yüzeyine yapışarak akışı daraltır; buna tıkanma (nozzle clogging) denir.
Kalsiyum ilavesi bu sorunu çözer. Kalsiyum, alüminayı sıvı kalsiyum alüminata dönüştürür; inklüzyon küreselleşir, akışla birlikte sürüklenir ve döküm ağzını tıkamaz. Aynı işlem sülfürleri de küreselleştirerek haddeleme yönündeki anizotropiyi azaltır.
Kalsiyum ilavesi dar bir pencerede çalışır. Yetersiz kalsiyum tıkanmayı önlemez; aşırı kalsiyum ise yeni inklüzyon türleri yaratır. Ca/Al oranı genellikle şartnamede belirtilir.
İlave sırası ve verim
- Önce zayıf deoksidanlar (mangan, silisyum) verilir; banyodaki oksijenin büyük bölümü burada bağlanır ve güçlü deoksidanın boşa yanması önlenir.
- Ardından alüminyum eklenir; kalan oksijen çok düşük seviyeye indirilir.
- Pota ocağında cüruf ayarlanır, desülfürizasyon yapılır.
- En son kalsiyum verilerek inklüzyonlar modifiye edilir; bu aşamadan sonra uzun bekleme istenmez.
Verimi belirleyen başlıca etkenler banyo sıcaklığı, cürufun oksitliliği, ilave malzemenin tane boyutu ve karıştırma yoğunluğudur. İnce malzeme hızlı çözünür ama yanma kaybı yüksektir; çok iri malzeme ise banyoda tam çözünmeden kalabilir.
Malzeme seçerken
- Ferrosilisyumda silisyum aralığını, alüminyum ve karbon üst sınırlarını yazın.
- Silikomanganda hem silisyum hem mangan aralığını, ayrıca karbon ve fosfor sınırlarını belirtin.
- Kalsiyum-silisyumda kalsiyum içeriğini ve uygulama biçimini (tel, parça, toz) netleştirin.
- Tane boyutunu ilave yönteminize göre isteyin; pota ilavesi ile tel besleme aynı boyutu kullanmaz.
- Nem ve ince malzeme oranını sınırlayın: nem hem verim kaybı hem güvenlik riskidir.
Sık sorulan sorular
Deoksidasyon nedir ve neden yapılır?
Deoksidasyon, ergimiş çelikte çözünmüş oksijenin katılaşmadan önce bağlanması işlemidir. Yapılmazsa oksijen karbonla birleşerek gaz boşluğu oluşturur ya da oksit inklüzyonu olarak malzemede kalır; her iki durumda da mekanik özellikler ve yüzey kalitesi bozulur.
Ferrosilisyum ile silikomangan arasındaki fark nedir?
Ferrosilisyum yalnızca silisyum sağlar. Silikomangan ise silisyum ve manganı birlikte verir; oluşan manganlı silikat çelik sıcaklığında sıvı kaldığı için cürufa daha kolay yükselir. Mangan aynı zamanda kükürdü bağlayarak sıcak kırılganlığı önler, bu yüzden yapısal çelikte çok yaygındır.
Alüminyumla deoksidasyonda neden kalsiyum da kullanılır?
Alüminyumun oluşturduğu alümina çelik sıcaklığında katıdır, kümelenir ve sürekli dökümde döküm ağzını tıkayabilir. Kalsiyum, alüminayı sıvı kalsiyum alüminata dönüştürerek inklüzyonu küreselleştirir ve tıkanmayı önler; ayrıca sülfürleri modifiye ederek haddeleme yönündeki anizotropiyi azaltır.
Sakin çelik ne demek?
Tam deoksidasyon yapılmış, katılaşma sırasında gaz çıkışı olmayan çeliktir. Yapısal çelikler, basınçlı kap çelikleri ve derin çekme kaliteleri sakin çelik olarak üretilir.
Bu yazıda geçen kalemler
Katalogdan açıp kendi şartnamenizi girerek teklif isteyebilirsiniz.
Bu yazı genel bilgilendirme amaçlıdır. Malzeme seçimi ve şartname, kullanım koşullarınıza göre değişir. Aradığınız kalem için katalogdan teklif isteyebilir ya da özel talep açabilirsiniz; teklifiniz en geç 72 saat içinde iletilir.