temiz çelik üretiminde bazik refrakter kullanımı

TEMİZ ÇELİK ÜRETİMİNDE BAZİK REFRAKTER KULLANIMI
Muammer BİLGİÇ
Son yıllarda çelik üretim teknolojisinde, üretim araçlarında , kalite güvence sistemlerinde ve
proses modellemelerindeki ilerlemelerin sonucunda, çelik üretim ve kontrol sistemleri artık
“State of the art” tanımlamasını hak eder hale gelmiştir. Böylesine gelişmelere paralel olarak
çelik kalitesindeki tanımlamalarda radikal değişimlere uğramıştır. “ Temiz çelik” kavramı da bu
değişimlerden payını almıştır. Çelik temizliğini etkileyen faktörlerin araştırılması, kirliliği
artıran kaynakların azaltılması ve bunun gerekiyor ise proses yöntemleri veya konumuzu
oluşturan refrakterde olduğu gibi kullanılan malzemenin seçimi yolu ile gerçekleştirilmesi, çelik
dünyasının tartıştığı temel konulardan olmuşlardır. Çalışmamızın amacı refrakterin, çelik
temizliğine veya daraltılmış kapsamı ile çeliğin oksit ve sülfit olarak temizliğine etkilerinin
irdelenmesidir.
TEMİZ ÇELİK NEDİR ?
Temiz çelikten ne anlıyoruz ? Temiz çelik öncelikle çeliğin oksit ve sülfit olarak düşük düzeyde
safsızlıklar içermesi , yani yüksek oksit ve sülfit temizliğine sahip olmasıdır. Temiz çelik kavramı
son zamanlarda daha da genişletilerek , çok düşük azot , hidrojen ve bazı durumlarda düşük
karbon içeriğini de tanımlar hale gelmiştir. Göreceli bir söylem olan çok düşük , kullanım yerinin
gerektirdiği kadar düşük veya genel olarak öncekilerden daha düşük olarak anlaşılabilir .
Kiessling ‘in temiz çelik tanımı da aynı doğrultudadır. “Temiz çelik güzellik gibidir , ona sahip
olanın gözünde bir değer ifade eder” Yani temiz çelik tanımı , çeliğin kullanım amacına göre
değişir. Kullanımdaki değişmeler ile birlikte dünün temiz çeliği, bugünün kirli çeliği haline
gelmiştir. Temiz çeliğin başka bir tanımlaması da ; kritik enklüzyon boyutundan daha büyük
enklüzyonun bulunma olasılığının çok düşük olduğu çelik şeklindedir.
Çelik üretim sürecinde temiz çelik daha çok sekonder yada pota metalurjisi işlemleri ile
şekillenir , daha sonraki sürekli döküm aşamasında ise elde edilmiş olan yüksek temizlik düzeyi
korunmaya çalışılır. Çok düşük oksijen düzeyleri elde edilebilmesine rağmen pota metalurjisi ve
döküm aşamasında çelik çeşitli etkiler ile yeniden oksijen alabilmektedir. Sıvı çelik transfer
süreçlerinde sadece oksijen almaz, aynı zamanda azot ve bazı durumlarda hidrojen de kapar.
Metalik olmayan enklüzyonların nihai miktarı bir çok faktör tarafından belirlenir. Bu faktörlerden
bazıları, çeliğe enklüzyon katkısı yaparak etkili olur , bazıları da çeliğin enklüzyonlardan
arındırılması aşamasında rol alırlar.



Yeniden oksitlenme veya deoksidasyon prosesleri sonucunda ,
Refrakterden veya cüruf tan aşınma ve mekanik karışma sonucunda ve
Kalıpta katılaşma sürecinde oluşmuş
enklüzyonlar nedeni ile kirlenmiş olan bir çelik , kirliliğe neden olan prosesler öncesinde
yapılmış olan tüm çalışmalar ne kadar mükemmel olur ise olsun kalite açısından uygun olmayan
bir çeliktir. Bu nedenle , transfer süreçlerinin çeliği kirletmeyecek bir şekilde gerçekleştirilmesi ,
çelik üretim proseslerinde büyük öneme sahiptir.
Konunun çelik kalitesine olan etkisi nedeni ile çelik temizliği günümüz çelik dünyasında en çok
tartışılan konulardan biri haline gelmiştir. Çelik temizliği , genel olarak çeliğin oksit ve sülfit
düzeyi bağlamında değerlendirilir.
OKSİT TEMİZLİĞİ :
Genel olarak ve bazı yanlışları da içerir bir şekilde oksit açısından temizliğin kriteri olarak,
çeliğin toplam oksijen düzeyi değerlendirilir. Toplam oksijen çeliğin serbest ve bağlı durumdaki
tüm oksijen düzeyini temsil eder. Fakat bir çelik düşük toplam oksijen düzeyine sahip olsa bile,
yine de temiz sayılmayabilir. Çünkü enklüzyonların sayısı , boyutu, geometrisi, kompozisyonu ve
dağılımı da en az toplam oksijen değeri kadar çelik kalitesini belirleyici öneme sahiptir. Bu
faktörler büyük ölçüde üretim yapılan tesisin teknolojik düzeyine ve uygulanan metalurjik
prosese bağlıdır. Tüm bu gerçeklere rağmen,
genelde ölçüt olarak toplam oksijen düzeyi
alınarak, oksidik temizliğin ne olduğu açıklanmaya çalışılır.
Çelikteki oksijenin kaynağı olarak iki ana kaynak grup tanımlanır ; İçsel (indigenous) ve dışsal
(exogenous) oksijen kaynakları . İçsel kaynaklar deoksidasyon , yeniden oksitlenme ve bununla
ilgili kaynaklardır. Dışsal kaynaklar ise genel olarak oksijen içeren bileşiklerin, mekanik etkiler
ve/veya direkt olarak çeliğe karışması sonucu,
çeliğin toplam oksijen miktarını arttıran
kaynaklardır. Yeniden oksitlenme ürünleri çoğunlukla büyük enklüzyonlar şeklinde oluşurlar.
Özellikle üretimin son aşamalarında oluşmuş ise çelikteki kirliliğin en büyük nedeni olurlar. Bir
çok çalışma çelikteki enklüzyonların çoğunluğunun yeniden oksitlenme sonucu oluşan
enklüzyonlar olduğunu göstermiştir.
YENİDEN OKSİTLENME:
Konumuzun refrakter ve çelik temizliği ilişkileri olması ve buna etki eden başlıca oksijen
kaynağı tipinin yeniden oksitlenme olması nedeni ile sadece yeniden oksitlenmeden söz
edilecektir. Yeniden oksitlenme metalurjik işlemler devam eder iken , sıvı çeliğin toplam
oksijen düzeyinin Fe veya çelik içinde çözünmüş bir takım elementlerin atmosfer , refrakter ve
cüruftaki oksitler ile kimyasal reaksiyona girmesi sonucu artmasıdır. Yukarıdaki
tanımlama ile her ne kadar dışsal gibi görünse de, yeniden oksitlenme bir içsel oksijen kaynağı
olarak değerlendirilir. Çünkü bu tanımlama mekanik etkiler ile çeliğin kirlenmesini kapsamaz .
Yeniden oksitlenme aşağıdaki şekillerde meydana gelir.



Transfer operasyonları süresince çelik akışının ve transfer edildiği yerdeki yüzeyin direkt
hava etkisi ile oksitlenmesi,
Çeliğin varış havuzunda akışın ve türbülansın etkisi ile içeriye nüfuz eden hava tarafından
oksitlenmesi .
Refrakter ve cüruf gibi katı veya sıvı oksit fazların çelikteki bir takım elementler ile
kimyasal kombinasyona girmesi.
Şekil 1) Oksitlerin oksijen kısmi basınçları ve oluşum potansiyelleri.
Yeniden oksitlenme; yarattığı büyük boyutlu metalik olmayan enklüzyonlar ve bunun getirdiği
kirlilik artışına ilaveten ,





Alaşım ve deoksidasyon elementlerinin kaybına ,
Enklüzyon şekil kontrolünün kalmamasına,
Kütükte gaz boşluğu oluşumuna ,
Çeliğe oksijen transferinin aynı zamanda refrakterin de bozunması anlamına gelmesi nedeni
ile pota veya tandiş refrakterinin ömrünün azalmasına ve
Akış kontrol sistemi nozullarının tıkanmasına da neden olur.
Yeniden oksitlenmeyi çok kritik hale getiren bir diğer özelliği de, bu oluşumun prosesin son
zamanlarında meydana gelmesi ve müdahale için zamanın kalmamış olmasıdır. Pota , tandiş ve
diğer akış kontrol refrakterlerinin kimyasal aşınması sonucu çeliğin yeniden oksitlenmesi
mangan ve/veya alümina silikat ve alumina enklüzyonlarının oluşumunda ciddi bir kaynaktır ve
bu olay hem mangan – silis hemde aluminyum ile deokside edilmiş çelikler için söz konusudur.
Silika esaslı refrakterlerin çok bilinen yüksek manganlı çelikler tarafından aşındırılması buna bir
örnektir.
Yeniden oksitlenmenin önüne geçilmesi için gerekli önlemler özet olarak aşağıdaki gibidir.









Döküm alma sistemlerinin cüruf suz döküm alma doğrultusunda geliştirilmesi ,
Her aşamadaki sıvı çelik transfer operasyonunda kullanılan nozulların ve akış kontrol
sistemlerinin kompakt bir çelik akışını sağlayacak biçimde geliştirilmesi ,
Her aşamada sıvı çelik akışının gaz veya fiziksel sistemler yardımıyla hava ile temasının
kesilmesi ,
Prosesteki tüm cüruf ların çeliğe tekrar oksijen vermeyecek düzeyde deokside edilmesi ,
Kullanılan örtü malzemelerinin yeniden oksitlenmeye neden olmayacak düzeyde oksijen
potansiyeline sahip olması ,
Eğer kullanılıyor ise , yine aynı prensibe uygun kalıp içi döküm tozu kullanımı
Gaz ile veya elektriksel olarak yapılan karıştırma işlemlerinin çeliğe yeniden oksijen ve /
veya N2 , H2 vermeyecek düzeyde yapılması ,
Refrakter tamir ve kullanım pratiğinin mekanik kirlenmeye neden olmayacak düzeyde
olması ,
Kullanılan refrakterlerin çeliğe yeniden oksijen vermeyecek nitelikte olması .
REFRAKTER NEDENLİ YENİDEN OKSİTLENME:
Bazı istisnalar haricinde , sıvı metalin üretimi , işlenmesi ve taşınmasında metalurjik proses
mühendisliği refrakter malzemelerin kullanımı ile çok yakından ilişkilidir. Refrakterlerin metal
ve cüruf a karşı fiziksel ve kimyasal direnci çok önemlidir. Fakat her açıdan mükemmel bir
malzeme yoktur, bu nedenle malzeme seçer iken koşullara en uygun, optimum malzemenin
seçimi çok önemlidir. Bu nedenle öncelikle refrakterlerin hangi koşullarda nasıl davranış
gösterdiğinin bilinmesi gerekir. Geçmiş yıllarda potalar, daha çok çelik yapım ünitesinden ,
döküm ünitesine sıvı çelik transfer kabı işlevi görmüş iken , son yıllarda fonksiyonları ciddi bir
şekilde değişmiştir. Pota metalurjisinin gelişmesi ile potalar artık bir metalurjik reaktör işlevini
yüklenmiştir. Bu durum çelik kalitesini belirleme anlamında sekonder metalurji işlemlerini ,
primer çelik yapım işlemlerinden daha önemli bir hale getirmiştir. Potaların bu artan önemi
refrakterlerin de temiz çelik parametrelerinin elde edilmesine uygun bir şekilde dizaynını
gündeme getirmiştir.
Potaların sadece bir taşıma kabı işlevi gördüğü dönemlerde ,
refrakterlerden beklenen birinci özellik çeliğin potada kaldığı süre içinde sıcaklığının
korunması idi . Pota metalurjisi ve sentetik cüruf yapımının yaygınlaşması ile birlikte
refrakterlerden , cüruf seviyesinde dozu artmış olan cüruf atağına karşı dayanacak ve çelik
seviyesinde ise çelik temizliğine katkıda bulunacak özelliklere sahip olması istenir olmuştur.
Cüruf atağına ve çelik seviyesinde aşınmaya karşı dayanç ömür ve maliyet ilişkisinin ötesine
geçmiş ve çelik temizliğine etkileri kapsamında da ele alınmaya başlanmıştır.
Refrakterin oksijen potansiyeli çeliğin toplam oksijen ve oksidik temizlik düzeyini nasıl etkiler?
Çeliğin özellikle refrakter ile ilişkide olduğu sürece diğer kaynaklardan ve refrakterden oksijen
almaması gerekir . Yani refrakterin termodinamik olarak kararlı olması gerekir.
Refrakterden çeliğe tekrar oksijen transferinin olmaması için kullanılan refrakterin oksijen
potansiyelinin çeliğin oksijen düzeyine eşit veya ondan daha düşük olması gerekir. Richardson
–Jeffes diyagramı (Şekil 1) oksitlerin oluşum reaksiyonlarının , Gibbs serbest oluşum
entalpilerinin sıcaklığa bağlı olarak değişimlerini vermektedir. Bu diyagramda oksitlerin herhangi
bir sıcaklıktaki oksijen kısmi basınçlarını okumak da mümkündür. Örneğin aluminyum ile
deokside edilmiş ve 0.04%Al içeren bir çeliğin oksijen düzeyi 2 ppm dolayındadır. Bunun
oksijen kısmi basınç olarak değeri 10 –14 dir. Bu düzeyde deoksidasyon işlemi gören bir çeliğe
refrakterden tekrar oksijen transferi olmaması için
kullanılacak refrakterin oksijen
potansiyelinin çeliğin oksijen potansiyeline eşit veya onun altında olması gerekir. Günümüzde
ticari olarak kullanılan refrakterleri oluşturan oksitler 10-15 in altında oksijen potansiyeline
sahiplerdir. Bu oksitler Titanyum oksit , aluminyum oksit , magnezyum oksit ve kalsiyum
oksittir. Bu oksitler daha büyük negatif Serbest enerji değerine sahiplerdir yani oksijene karşı
ilgileri daha fazladır. Fakat örneğin geçmişte en yaygın bir şekilde kullanılan silika refrakterler ,
söz konusu enerji değerlerinden daha yüksek enerjiye sahiptir ve bu nedenle yüksek düzeyde
deoksidasyona uğramış çelikler ile refrakterin ilişkiye girmesi durumunda refrakterden çeliğe
oksijen transferi mümkün olabilmektedir. Çelikle refrakterin bu oksijen alışverişine ilişkin az
sayıda çalışma vardır. Şekil 2 ve Tablo 1 bu çalışmalardan birini özetlemektedir.
Tablo 1) Şekil 2 yi kapsayan çalışmada kullanılan refrakterler.
Şekil 2) Elde edilebilecek oksijen değerlerine refrakter cinsinin etkileri.
Şekil 3) Toplam oksijen ve refrakterin oksijen potansiyeli arasındaki ilişki.
Grafikte , kullanılan refrakterler ile çelikteki oksijen düzeyi arasındaki ilişki verilmektedir.
Şekil 3, yapılan bir diğer çalışmayı özetlemektedir. Bu çalışmada refrakterin oksijen potansiyeli
ile çelikte elde edilebilecek en düşük oksijen seviyeleri arasındaki ilişki verilmektedir. Eğer
refrakterden çeliğe bir oksijen transferi söz konusu ise , bu oksijen çelikteki deoksidasyon veya
alaşım amaçlı çözünmüş aluminyum ile reaksiyona girer ve alumina oluşturur. Bu reaksiyonun
diğer sonucu da çeliğin toplam oksijen düzeyinin ve aluminyum tüketiminin artmasıdır. Şekil 2
ve 3 teki en düşük oksijen potansiyeline sahip iki refrakter en düşük aluminyum
oksidasyonuna neden olan refrakterlerdir. Şekil 4 bu iki refrakterin en düşük aluminyum
oksidasyonuna sahip refrakterler olduğunu göstermektedir. Yüksek SiO2 ve Cr2O3 içeren
refrakterler, yüksek oksijen potansiyelleri sonucu , önemli miktarda aluminyum oksidasyonuna
neden olurlar ve bunun sonucunda oluşan alumina nedeni ile çeliğin toplam oksijen düzeyini
arttırırlar. SiO2 ve Cr2O3 en yüksek oksijen potansiyeline sahip oksitlerdir , çünkü Si ve Cr
düşük deoksidasyon etkisine sahiptirler ve oksitleri daha yüksek deoksidasyon etkisine sahip
aluminyum tarafından redüklenmeye açıktır. CSM İtalya’da refrakter malzemelerin çelik
temizliğine etkisini konu alan geniş bir çalışma yapmıştır. Bu çalışmada 7 kg lik bir endüksiyon
ocağında , laboratuvarda üretilen çok saf malzemelere ilaveten bir çok ticari malzeme
denenmiştir. Şekil 5 bu çalışmanın sonuçlarını irdelemektedir.
Şekil 4) Refrakter cinsinin çözünebilir aluminyuma etkisi.
Şekil 5) Değişik refrakterler ile ilişkiye giren çeliklerdeki aluminyum kayıplarına ilişkin
laboratuar çalışmasının sonuçları .
Bu çalışmada aluminyumun oksidasyonu refrakter malzemenin yeniden oksitleme kapasitesi
açısından değerlendirilmiştir. Aluminyum kaybı ilk aluminyum değerini temel alarak
belirtilmektedir. En iyi sonucu sentetik malzemeler vermiştir.(1,2 ve 3 nolu eğriler) Ticari
malzemelerden manyezit (4 ve 5 nolu eğriler )en düşük aluminyum kaybına sahiptir. Bunları
dolomit ( 6 nolu eğri) ve boksit (7 ve 8 nolu eğriler) takip etmektedir . İki farklı boksitten SiO2
içeriği fazla olanın daha fazla aluminyum kaybına yol açtığı açıklıkla görülmektedir. En kötü
sonuçlar MgO - Cr2O3 ( 9 nolu eğri ) ve zirkon silikat (10 nolu eğri ) refrakterler ile elde
edilmiştir. Burada krom oksitin ve silikanın yüksek oksijen potansiyeli , kötü sonucun
nedenleridir. Ayrıca oksit temizliği açısından MgO-C tuğlanın Dolomit tuğlaya göre daha iyi
sonuç vermesi dikkate değer bir noktadır. Şekil 6 asit ve bazik çalışmada aluminyum değerine
bağlı olarak oksijen aktivitesindeki değişimi vermektedir.
Bu noktada SiO2 içeren refrakterler
ile ilgili bir noktayı açmakta fayda vardır. Aluminyum ile SiO2 reaksiyonu sonucu oluşan Al2O3
, SiO2 üzerinde bir film tabakası oluşturur ve refrakter malzemeden daha fazla oksijen transferini
engeller. Benzer görünüm MgO - SiO2 tandiş püskürtme malzemelerinde de görülmektedir.
Oluşan MgO + Al2O3 bariyeri refrakterin daha fazla çözünmesini ve alumina oluşumunu
engeller. Benzer olay Mn’ ın SiO2 içeren refrakterlerde yaratığı aşınmada da vardır.
Şekil 6) Pota refrakterinin deoksidasyon dengesine etkisi.
Şekil 7) Tandiş refrakterinin SiO2 ve Al2O3 kompozisyonunda meydana gelen değişiklik.
Şekil 7, SiO2 içeren tandiş refrakterinin zamanla Al2O3 açısından zenginleşmesini yani kabuk
oluşumunu vermektedir.
Şekil 8) Farklı çelik kompozisyonlarında , farklı refrakterler ile gerçekleştirilen oksijen düzeyleri.
Tekrar eder isek , eğer düşük serbest oksijen ve toplam oksijen seviyesi elde edilmek
isteniyor ise refrakter malzemenin oksijen potansiyeli çeliğin oksijen seviyesine eşit veya ondan
düşük olmalıdır. Bu nedenle SiO2 ve Cr2O3 ve Fe2O3 içeren refrakterler ile işleme giren
çelikler bazik refrakterler ile olduğundan daha fazla oksijen içerirler.
Çeliğin yeniden oksitlenmesi , refrakter cinsine ve çeliğin oksijen düzeyine bağlı olduğu gibi
oksijen düzeyinin bir başka göstergesi olan çelik kompozisyonu ile de ilgilidir.
Şekil 8 farklı çelik kompozisyonlarında farklı refrakterler ile gerçekleştirilen bir çalışmada
oksijen konsantrasyonundaki değişimi vermektedir.
Tablo 2 de ise söz konusu çalışmadaki çeliklerin kimyasal kompozisyonunu verilmektedir.
C
Si
Mn
Al
1
0.10
0.40
1. 30
0.030
2
0.35
0.22
0.70
0.003
3
0.80
0.25
0.70
0.004
4
0.20
0.40
1.10
0.030
Tablo 2 ) Çalışmada irdelenen çeliklerin kimyasal kompozisyonları.
Yeniden oksitlenmenin şiddetindeki bir diğer değişkende refrakterin birim çelik miktarı başına
düşen yüzey alanıdır.
SULFİT TEMİZLİĞİ:
Giderek yaygınlaşan bir şekilde temiz çelik sadece oksitçe temiz olarak değil , aynı zamanda
sülfitçe de temiz olarak da değerlendirilmeye başlandı . Sülfit temizliği düşük kükürt değeri ile
eş anlamlı olarak kullanılmaktadır. Aşağıda kükürt gidermenin temel
formülasyonu
bulunmaktadır.
CaO + S
= CaS + O
O + Xi = XiO
CaO + S + Xi
= CaS + XiO
Kükürt giderme için optimum koşullar aşağıdaki gibidir ;







Cüruf ta yüksek CaO aktivitesi , yani CaO‘ e doymuş bir cüruf ,
Çelikte düşük çözünmüş oksijen ,
Redükleyici ortam ,
Çelikte güçlü bir deoksidant malzemenin varlığı ,
Akışkan bir cüruf ,
Mekanik kirlenme yaratmayacak düzeyde banyo hareketi ,
Refrakterden kaynaklanabilecek minimum miktarda yeniden oksitlenme .
Görüldüğü gibi kükürt gidermenin koşullarından biride , aynen düşük oksijen elde etmede yada
oksitçe temiz çelik üretmede olduğu gibi refrakterden çeliğe yeniden oksijen aktarımına engel
olmaktır. Yani düşük oksijen potansiyeline sahip refrakter kullanmaktır.
Refrakter cinsinin kükürt giderme hızına etkileri konusunda yapılmış olan çalışmanın sonuçları
Şekil 9 da verilmektedir. Bu çalışmada laboratuar koşullarında yüksek bazikliğe sahip bir cüruf
ile kükürt giderme koşullarının yaratılmasındaki güçlük nedeni ile çok düşük kükürt değerine
sahip bir çelik yüksek kükürde sahip bir cüruf ile işleme sokulmuş ve refrakter cinsine bağlı
olarak çeliğin cüruf tan kükürt kapma hızı irdelenmiştir. Şekilde görüldüğü gibi , işlem
süresince çeliğin kükürt değerinin başlangıç değerinde olduğu gibi 10 ppm de tutulması veya
refraktere bağlı olarak 100 ppm e kadar çıkışı da mümkündür. Bu yeniden kükürt kapma çeliğin
oksijen potansiyelindeki artış ve cüruf ile metal arasındaki kükürt dağılım dengesinin metale
doğru yönlenmesi ile açıklanmaktadır. Sentetik malzemelerden saf CaO (1Nolu eğri ) en iyi
değeri vermektedir.
Şekil 9 ) Değişik refrakterler ile ilişkiye giren çeliklerdeki kükürt kapma oranlarına ilişkin
laboratuar çalışmasının sonuçları.
Şekil 10) Değişik MgO ilavelerinde CaO refrakteri ile çalışan potalarda kükürt giderme hızındaki
değişim.
Saf Al2O3 bir miktar kükürt kapma eğilimi göstermiştir. Ticari refrakterlerden Dolomit (6
nolu eğri ) en iyi sonucu vermiştir. Dolomit ile hemen hemen hiç kükürt kapılmamıştır. Bundan
sonraki sıralama manyezit (4 Nolu eğri) , Boksit (7 ve 8 nolu eğri) ,manyezit krom (9 Nolu
eğri ) ve zirkon silikat ( 10 Nolu eğri ) şeklindedir. Son dört malzemede önemli kükürt artışları
gözlenmiştir. Bu sonuçlar göstermektedir ki kükürt giderme açısından en iyi sonucu Dolomit
refrakterler vermektedir. Saf CaO nun Dolomite göre daha kötü sonuç vermesinin nedeni ,
yüksek redükleyici özelliğe sahip ortamda MgO nun da Mg ye redüklenmesi ve ortamda
bulunan Mg nin kükürt giderme hızına katkıda bulunmasıdır. Bilindiği gibi Mg güçlü bir
kükürt giderme elementidir. CaO’ e MgO ilavesinin kükürt giderme hızını nasıl değiştirdiği Şekil
10 da verilmektedir. Şekilden görüldüğü gibi Dolomit analizine denk gelen %40 MgO civarı
kükürt gidermenin en hızlı olduğu kompozisyonu işaret etmektedir. Bu sonucun başka bir
anlamı da , MgO refraktere dolomit analizinin içerdiği CaO miktarının dışında CaO ilavesi veya
doğal olarak MgO’ nun yüksek CaO içermesi ile refrakter Dolomit haline gelmemekte ve bu tür
bir refrakter metalurjik olarak dolomitin fonksiyonlarına sahip olamamaktadır.
Şekil 11) Dolomit refraktere Cr2O3 ve Al2O3 ilavelerinin kükürt giderme hızında yarattıkları
değişimler.
Boksit , manyezit krom ve zirkon silikat refrakterler yüksek oksijen potansiyelleri nedeni ile
kötü kükürt giderme sonuçları vermektedirler. Başka bir çalışmada Dolomit
refraktere az miktarda Cr2O3 ve Al2O3 katılımının dolomit refrakterin potadaki kükürt giderme
hızına etkileri incelenmiştir. Sonuçlar Şekil 11 da verilmektedir. En iyi sonucu katıksız Dolomit
vermiştir. %3 Al2O3 ve özellikle %3 Cr2O3 katkısı kükürt gidermenin çok düşük bir düzeyde
gerçekleşmesine neden olmuştur. Bu kadar düşük ilaveler bile çeliğin oksijen potansiyelinin
artmasına ve kükürt giderme hızının düşmesine neden olmuştur.
SONUÇ
Giderek artan temiz çelik talebi , kirliliğe neden olan tüm kaynakların elimine edilmesi
zorunluluğunu gündeme getirmiştir. Bu anlamda refrakterlerin seçiminde belirleyici kriter olarak
yeniden oksitleme potansiyelleri ve kükürt giderme hızına etkileri değerlendirilmeye
başlanmıştır. Refrakterler işlem gördüğü çelikteki deoksidasyon düzeyine bağlı olarak çeliğe
oksijen verebilirler . Bu nedenle refrakterler yüksek oksijen potansiyeline sahip olmamalı veya
yüksek oksijen potansiyeli olan oksitleri mümkün olduğu kadar az içermelidir. Çok düşük
miktarda Cr2O3 , SiO2 ve Al2O3 içeren MgO –C ve Dolomit refrakterlerin söz konusu
amaçlar için en uygun refrakterler olduğu görülmektedir.
KAYNAKLAR:












Reoxidation Caused by Refractory Materials by Jouko Harkki , Raija Rytila Scaninject 5Th
İnternational Conference on Ladle Metallurgy Lulea Sweden 1989
Reoxidation of Al-Killed Steels by MgO Containing Basic Refractories Scaninject 5Th
İnternational Conference on Ladle Metallurgy Lulea Sweden 1989
Calcia and Calcia –Magnesia Refractory Refining for Metal. Alloy and Compound by Tohei
Ototani, Toru Degawa and Seiju Uchida Scaninject 5Th İnternational Conference on Ladle
Metallurgy Lulea Sweden 1989
Interactions of Refractory Material and Steel and their Influence on Steel Cleanliness by
Norbert Bannenberg Ag der Dillinger Hüttenwerke ,Dillingen Stahl und Eisen Special
Clean Steel – a Debatable Concept by R.Kiessling Second İnternational Conference on
Clean Steel 1983 Balatonfüred
Chemical and Physical İnteractions Durıng Transfer Operations Contınuous Castıng Volume
1 ISS
Reactıons Between Tundish Lining and Steel and Their İnfluence on Steel Cleanness. By
Norbert Bannenberg ,Helmuth Lachmund –2nd European Contınuous Castıng Conference
1994
Formation of Inclusions in the MgO Al2O3 System During Vacuum Treatment of Aluminium
Deoxidized Steels in Ladles with MgO Refractory Lınıngs by Bengt Hallberg 5th
International Conference on Clean Steel 1997 Balatonfüred /Hungary
Inclusion Engineering by Olle Wijk Scaninject 7Th İnternational Conference on Ladle
Metallurgy Lulea Sweden 1995
Combined Decrease of Sulphur ,Nitrogen ,Hydrogen and Total Oxygen in only one
Secondary Steelmaking Operation. By N Bannenberg ,B .Bergman and H. Gaye .Steel
Research 63 1992
Non Metallic Inclusıons and Developments in Secondary Steelmaking by A. Nicolson and
T.Gladman Iron Making and Steelmaking Vol 13 1986.
Research on Metallurgical Slags at Glasgow and its Contribution to Refractories Research
by R. I. Robertson ,P.L. Smith and J. White Iron Making and Steelmaking Vol 12 1985.