ATABB

Oğuzboyu

Çelik Nedir
Çeliğin üretiminde kullanılan değiştirme işlemi, İngiliz bilgini Sir Henry Bessemer’in bir düşüncesinden geliştirilmiştir. Bessemer, demirin içindeki silikon, manganez, karbon gibi maddelerin oksijen ile hızla birleşip oksitler ve çok miktarda ısı oluşturduğunu biliyordu. İki nedenle, bu ilkeden yararlanan bir yöntem geliştirmek istedi: (1) O zamanlar çelik üretimi için yalnızca tavlama fırınları olduğundan, çelik banyosunu ergitmek için ısı üretmek; (2) demiri yükseltgenmeyle, içindeki istenmeyen maddelerden arıtmak. Çözümü, sıvı demir üstünden basınçlı hava geçirmekte buldu.
Başlangıçta Bessemer, bu düşüncesini normal büyüklükte bir potada erimiş demir üstünde uyguladı. Bu pota, metali uzun süre ergimiş tutmak için, ısıya dayanıklı, maddeyle kaplanmıştı. Bessemer bu potada delikler açarak deliklerden içeri hava bastı. (Hava o zamanlar tek ucuz oksijen kaynağıydı.) Sonradan, değiştirgece (konvertisör) günümüzdeki armutsu biçimini verdi. Bu biçim, büyütülmesi dışında, günümüzde de hâlâ kullanılmaktadır. Bessemer ısıya dayanıklı kaplama olarak, asit özelliği bilinen silikonlu bir madde kullanmıştı. Bu nedenle, Bessemer tipi değiştirme işlemi, asit özelliklidir ve yalnızca yüksek silikon ve sınırlı fosfor kapsamlı demiri değiştirir. Fosforlu demir için kullanılmaz.
Bessemer usulü, başlangıçta yaygın olarak kullanılmadı. Çünkü sonuçta elde edilen çelikte belli bir oranda demir oksit kalıyor, bu da haddeleme ve dövülebilme üstünde ters etki yapıyordu. Bununla birlikte, modern yöntemlerle sıvı demir şpiegel eriyiği içine katılırsa, yumuşak çelik elde edilmektedir. Şpiegelde yüksek oranda manganez vardır; manganez de, yükselt-genmeyi giderici özelliği yüksek bir elementtir.
1879′da iki İngiliz bilgini (Sidney G. Thomas ve Perry C. Gilchrist) Bessemer değiştirgecinin asit kaplamasını dolomi ve magnezit kullanarak baz kaplama biçimine getirmeyi düşündüler. Böylece, fazla fosfor içeren demir filizi kullanılabilecekti. Bu filiz türündeki fosfor, oksijenle tepkimeye girer ve büyük miktarda sıcaklık oluşturur (silikonun Bessemer değiştirgecinde yaptığı gibi.) Fosforun oksijenle tepkimeye girmesinden oluşan bu yüksek sıcaklık, karbon tepkimesini, dolayısıyla da karbon giderilmesini başlatır ve demirdeki karbon yüzdesini azaltır. Bu yöntemle elde edilen cüruf, fosfor yönünden öylesine zengindir ki, tarımda iyi bir gübre olarak kullanılır.
Değiştirme yöntemi kısa sürede çok geniş bir alanda kullanılmaya başlandı. Arıtma çok çabuk (25 – 30 dakikada) olduğundan ve yakıt gerekmediğinden, Thomas yöntemi günümüzde en yaygın olanıdır. Elde edilen çelik, yapılarda yaygın biçimde kullanılan çelik türüdür. Daha ileri ikili ve üçlü yöntemlerle, daha da arıtılabilir.
OKSİJEN DEĞİŞTİRGEÇLERİ
Hava üflemeli değiştirgeçlerde oksijenle karıştırma deneyleriyle, daha hızlı ve daha etkili tepkime elde edilmiştir. Ama bu zenginleştirme işlemi, fırındaki ateşe dayanıklı kaplamanın direnciyle sınırlıdır. Bu deneyler, demir içinde kesinlikle ısı yaratıcı bir madde (Bessemer yönteminde silikon, Thomas yönteminde fosfor) bulunması gerektiğini göstermiştir.
Son yıllarda araştırmacılar, eskilerinden biçim olarak biraz farklı yeni değiştirgeç tipleri üstünde çalışmaktadırlar. Yeni değiştirgeçlerde, ergimiş demir üstüne arı oksijen üflenmektedir. Bu oksijen değiştirgeçleri, eski modellere oranla demiri çeliğe daha çabuk dönüştürmekte, üstelik demirin içerdiği maddeler konusunda katı bir sınırlama koymamaktadırlar. Oksijen kullanımı, ısı yaratıcı maddeler fazla olmasa bile (bunların fazla miktarda olması aşırı miktarda cüruf oluşmasına yol açar), gereken sıcaklığı sağlar. Değiştirgecin belli bir oranda demir talaşıyla doldurulmasıyla, önemli ölçüde ekonomi yapılmış olur.
Bu yöntemler arasında L-D (Linz - Donawitz) oksijen yöntemi, çok yaygın olarak kullanılır. Avusturya’da 1952′de geliştirilen bu yöntemde sıvı demir son olarak yüzde 30–35 demir talaşı eklenmesiyle, çeliğe dönüştürülür. Bu sistemde, ses üstü hızla su soğutmalı bir kanaldan geçen çok arı oksijen, ergimiş demir üstüne üflenir ve yüksek nitelikli çelik üretilir. Sistemin otomatikleştirilmesinin, günümüze kadar ulaşılamamış nicelik ve nitelikte çelik üretimini sağlaması beklenmektedir.