Dünya çelik üretimi her yıl 700 milyon ton civarında gerçekleşmektedir. Bu üretimin yaklaşık % 60'ı yüksek fırınlar ve çelikhane vasıtası ile geriye kalan % 40'ı hurdaların eritilmesi ile elde edilmektedir. Hurda kaynağının da yüksek fırın olduğu göz önüne alınırsa çelik üretiminin % 99'u yüksek fırınlardan elde edilmektedir.
Yüksek fırınlarda sıvı pik elde etmek amacı ile demir içerikli hammaddeler (cevher, pelet, sinter gibi), curuf elde etmek ve oluşacak curufun özelliklerini ayarlamak için oksit içerikli hammaddeler (flux malzemeleri; kireç taşı, çakmak taşı, dolomit, olivin gibi), ısı elde etmek amacı ile karbon içerikli hammaddeler (kok, kömür, katran, fuel oil gibi) kullanılmaktadır.
Fırın üst bölgesinde çan sistemi veya daha modern bir sistem olan çansız tepe sistemi bulunmaktadır. Hammaddeler fırın üst bölgesinden bu sistemler vasıtası ile içeriye gönderilmektedir. Bu bölgeden itibaren dikey eksende aşağı doğru bir kaç metre uzunluğuda boğaz kısmı bulunur. Bogazdan itibaren fırının toplam uzunluğunun yaklaşık 3/5’lik kısmında gövde bulunmaktadır. Malzmelerin ve gazın ısınması sonucu hacimlerinin artması nedeni ile rahat bir şekilde hareket edebilmeleri için gövde çapı aşağıya doğru genişlemektedir. Gövdenin bittiği yerde başlayan ve dikey eksende çapı sabit olan bel (Belly) bölgesi fırının en geniş bölgesidir. Curufun ve metalin erimesi ve sonuç olarak hacimlerinin azalması bu bölgede başlar. Karın (Bosh) bölgesi ters koni şeklindedir. Üst kısmı bel, alt kısmı hazne ile birleşmektedir. Karın bölgesinde erime işlemi ve son curuf oluşma işlemi tamamlanır. Eriyen metal ve curuf, karın bölgesinin altında bulunan ve dikey eksende çapı sabit olan hazne bölgesinde birikir Fırın şekil ve bölümlerinin ölçüleri çalışma metodu, hava sıcaklığı ve kullanılacak malzeme cinsine göre değişmektedir. Malzemenin rahat hareketi ve yukarıya çıkan gazın malzeme ile fırın çapı boyunca temasının çok iyi ve düzenli olabilmesi için bu ölçülerin dikkatli belirlenmesi gerekmektedir.
2- Yüksek Fırın yardımcı birimleri
2.1- Hammadde besleme sistemi
2.2- Fırın üstü şarj sistemi
2.3- Kömür enjeksiyon sistemi
2.4- Sobalar
2.5- Dökümhane
2.6- Kontrol odası
2.7- Soğutma sistemi ve refrakterler
2.1- Hammadde besleme sistemi
Fırında kullanılacak hammaddelerin stoklandığı, hazırlandığı ve fırına gönderildiği ünitedir. Bu ünitede;
a- Hammadde siloları
b- Besleyiciler
c- Taşıycı bantlar
d- Tartı hazneleri
e- Malzeme kovaları bulunmaktadır.
Hammadde besleme sisteminde hidrolik;
Hammadde besleme sisteminde hoper kapak silindirinin hareketi hidrolik olarak yapılmaktadır.
2.2- Fırın üstü şarj sistemi
2.2.1- Çan Sistemi
Büyük çan, küçük çan ve döner oluk çan sisteminin önemli bölümlerini oluşturmaktadır. Sistemin çalışma prensibi basitçe şu şekildedir: Fırına şarj edilecek malzeme taşıyıcı kovalar ile fırın üstüne getirilir ve küçük çan üzerindeki yönlendiriciye dökülür. Bu yönlendiricinin altında bulunan döner oluk vasıtası ile malzeme küçük çan üzerine homojen bir şekilde yayılır.
2.2.2- Çansız tepe (Paul Wurth) sistemi
Bu sistem dünyada kullanılmakta olan en son şarj sistemidir. Fırın üstü siloları (1-3 adet), sızdırmaz vafleri (alt-üst), eşitleme ve tahliye valfleri, dişli kutusu, malzeme kapısı ve döner oluk bu sistemin önemli bölümlerini oluştururlar. Fırın üzerine skip kovaları ile taşınan malzemeler uygulanacak şarj proğramına göre sıra ile silolara boşaltılır. Hazır olan silo içerisindeki malzeme fırın içerisine boşaltılmadan önce üst sızdırmazlık valfi kapanır ve silo iç basıncı fırın iç basıncına eşitlenir. Eşitleme işlemi bittikten sonra alt sızdırmazlık valfi ve malzeme kapısı sıra ile açılırlar. Silo içerisindeki malzeme döner oluk vasıtası ile fırın içerisine dökülür.
Fırın üstü şarj sisteminde hidrolik;
Malzeme kapısı açma ve kapama hareketi,
Alt ve Üst Seal açma – kapama hareketi,
Beşiğin sağa-sola hareketi,
Gear Box tilting ve rotation hareketleri hidrolik olarak gerçekleşmektedir.
2.3- Kömür enjeksiyon sistemi
Ebatı 200 mesh'in altıda ve rutubeti % 1'den az kömürlerin yüksek fırınlara enjekte edilmesi işlemine Pulverize Kömür Enjeksiyonu (PCI), denir.
Kömür enjeksiyon sisteminde Hidrolik;
Roller pres silindirleri ve roller swıng-out silindirlerinin hareketleri hidrolik olarak gerçekleşmektedir.
Redüktörün sıvı yağlama sistemi hidrolik sistem ile yapılmaktadır.
2.4- Sobalar
Sobalar, yüksek fırınlarda kokun yanmasını sağlayan sıcak havanın elde edilmesinde kullanılan bir tür ısı eşanjörleridir.
Sobalar Sisteminde Hidrolik;
Soba valflerinin açma kapama silindirlerinin hareketi hidrolik olarak yapılmaktadır,
2.5- Dökümhane
Dökümhanelerr sıvı pik ve curufun fırından alındığı yerlerdir. Yüksek fırın üretim kapasitesine göre sayıları 1 ila 4 arasında değişir. Dökümhanelerde bulunan ana sistem ve ekipmanlar şunlardır.
2.5.1- Döküm ve cüruf delikleri
2.5.2- Pik ve curuf kanalları
2.5.3- Dökümhane vinci
2.5.4- Döküm açma matkabı
2.5.5- Döküm kapatma çamur topu
2.5.4- Döküm açma matkabı
Haznede biriken pik ve curufun tahliye edilmesinden sonra döküm deliği kapatılarak sıvıların tekrar birikmesi için belirli bir süre beklenir. Bu süre dolduğu zaman döküm deliğinin tekrar açılması gerekir. Bu işlemi döküm açma matkapı yapar.
Elektrik ve havalı çalışma sistemine sahip olan bu ekipmana çapı 32 – 40 mm arasında olan ucu sivri çelik çubuklar takılır (rod olarak adlandırılan bu çubukların ucuna gerektiği zaman elmas uçlu matkap da takılabilir). Takılan bu rod, matkabın dönerli ve darbeli etkisi sonucu döküm deliğini deler. Delme işlemi bittikten sonra matkap geri çekilerek park pozisyonuna gelir. Böylece fırından pik ve curufun tahliye işlemi başlamış olur.
Döküm Açma Matkabında hidrolik;
Matkabın ileri-geri, darbe ve dönme hareketi hidrolik olarak gerçekleşmektedir.
2.5.4- Döküm kapatma çamur topu
Haznede biriken pik ve cüruf tahliye edildikten sonra fırın iç basıncı etkisi ile döküm deliğinden sıvı pik ve cüruf püskürmeye başlar ve bir müddet sonra püskürme şiddetlenir. Bu, haznedeki sıvıların tahliye işleminin bittiğine işarettir ve döküm deliğinin kapatılması gerektiğinin göstergesidir. Döküm deliği, plastik yapıdaki sıcaklıkla sertleşme özelliğine sahip reçine bazlı bir refrakter vasıtası ile kapatılır. Bu refrakter malzeme çamur topu haznesine doldurulur. Çamur topu döküm deliğine yanaştırılır ve topun haznesi içerisindeki piston refrakter malzemeyi deliğe enjekte eder. Enjekte edilecek miktar malzemenin kalitesi ve döküm deliğinin yapısına göre değişir. İstenilen miktarda malzeme enjekte edildikten sonra bu malzemenin kuruması için çamur topu döküm deliğinde bir müddet bekletilir (bu süre refrakter malzeme kalitesine bağlı olarak 2 -10 dk arasında değişir.) Böylece döküm deliği kapatılmış olur.
Döküm Kapatma Çamur Topunda hidrolik;
Çamur topunun çamur basma silindirinin ileri geri hareketi hidrolik olarak gerçekleşmektedir.
Döküm Kanal Kapağında hidrolik;
Kanal kapağının ileri geri hareketi hidrolik olarak gerçekleşmektedir.
Firmamız ERDEMİR ve KARDEMİR’de Oransal ve On-Of Valflerle ilgili sistem uygulamalarını otomason ve borulama dahil olarak gerçekleştirerek devreye almıştır.