Günümüze gelene dek çelik üretmek için birçok yöntem geliştirilmiştir. Bu yöntemlerden en yaygın olan üç yöntem aşağıda verilmiştir.
Bessemer Yöntemi
Bessemer yöntemi 1855 yılında Henry Bessemer ve William Kelly tarafından birbirinden habersiz geliştirilmiştir. Çelik üretiminde kullanılan Bessemer konverteri çelik sacdan yapılmıştır. Konverter içi yüksek sıcaklığa dayanıklı refrakter malzeme ile kaplanmıştır. Malzeme cinsine göre asidik veya bazik konverter kullanılır.
Asidik konverterin duvar kalınlığı 25-40 cm’dir. 15 mm çapında hava üfleme kanalları bulunur. Konverter yüksekliği 6 m’dir. İç çapı ise 3 m olup 30-40 ton pik demir alabilecek kapasitededir. Bu yöntemde şarj malzemesi olarak yüksek fırından alınan silisyum içeren sıvı pik kullanılır. Ayrıca şarja fazla miktarda çelik veya pik hurdası katılmaz. Silisyum bu yöntemin ısı üreticisidir ve asidik cüruf olan SiO2 bileşiğini oluşturur. Bu sebepten dolayı kükürt ve fosforu bağlayamaz. Geriye kalan oksijeni gidermek için sıvı metala oksijen giderici madde katılır.
Avantajları
- Bessemer yöntemi ile kısa sürede çok fazla çelik üretilebilir.
- Pik içerisinde bulunan yabancı maddeler hızla yok edilebilir.
Dezavantajları
- Kükürt ve fosfor yüksek oranda bulunduğunda pikten bu yöntemle çelik üretilemez.
- Bu yöntem yüksek ergime sıcaklığından dolayı hurda kullanımına uygun değildir.
Thomas Yöntemi
1876 yılında Thomas Gillahrist tarafından ham demirdeki kükürt ve fosforun yakılmasını sağlayan bir fırın geliştirildi. Bessemer konverterinden tek farkı asidik silika tuğlalar yerine, bazik dolomit tuğlalar ile kaplanmasıdır.
Yüksekliği 8 m ve iç çapı 5 m’dir. 100 tona kadar ham demir alabilir. Thomas konverterinde çeliğin fosfor oranı %0,06-0,08 değerine düşürülünceye dek üflemeye devam edilir. Yanma ve hava verilme esnasında çelik sürekli olarak %79 oranında azot içeren gaz ile temas halindedir. Bu sebeple çelik içerisinde yüksek miktarda azot bulunur. Azot ve fosfor miktarının yüksek olmasından dolayı Thomas çeliğinin plastik şekil değiştirme kabiliyeti sınırlıdır.
Avantajları
- Fosfor oksitlenip ayrıldığı için çelikte gevrekleşme olmaz.
- Sisteme enerji verilmeden çok fazla çelik üretilebilir.
Dezavantajları
- Yöntem hurda kullanımına uygun değildir.
- Üretilen çeliğin şekillenme kabiliyeti çok sınırlıdır.
Siemens- Martin Yöntemi
Bu yöntem Siemens adında bir Alman ve Martin adında bir Fransız araştırmacı tarafından bulunmuştur. Yöntemde kapasitesi 100-300 ton arasında sabit veya devrilebilen fırınlar kullanılır. Farklı çeşitte refrakter malzemelerden yapılan bu fırınlar büyük bir yüzeye sahiptir ve küçük bir banyo derinliği bulunur. Tabanı krom-manyezit veya manyezit tuğlalar ile döşendikten sonra yanmış manyezit ile kaplanır.
Siemens-Martin fırınında çelik üretimi için kullanılan malzemeler ham demir hurdası, kır dökme demir, dökme çelik hurdası ve demir cevheri içermektedir. Bu yöntemle üretilen çeliğin fosfor oranı Thomas yöntemiyle üretilen çeliğin fosfor oranından düşüktür. Kükürdün uzaklaştırılması zor olduğundan fırın şarjında ve yakıt içerisinde kükürdün olmaması gerekir. Bu yöntemle alaşımlı çelikler de ergitilebilir.
Avantajları
- Yöntem ile sıvı pikten fosfor kolayca uzaklaştırılabilir.
- Fosfor ve azot oranı düşük olduğundan soğuk şekillendirmeye müsaittir.
- Çelik hurdası kullanılabilir.
- İşlem yavaş olduğundan çeliğin bileşimi kontrol edilebilir.
Dezavantajları
- Yöntemin üretim hızı reaksiyon süresinin uzun olması sebebiyle düşüktür.
- Tesis kurulumu ve işletilmesi pahalıdır.
Mühendislik kategorisindeki diğer makaleleri de okumanızı tavsiye ederiz!
