Elektrik Ark Ocağı Nedir ? Yapılan İşlemler Nelerdir ?

Çok yüksek güç kullanımı gerektiren elektrik ark ocağı (EAO) temel olarak; su soğutmalı duvar ve kapak panelleri, süpersonik lanslar, oksijen-karbon enjeksiyon lansları, elektrod soğutma, otomatik malzeme besleme ve EBT sistemleri ile donatılmıştır.

Elektrik ark ocağının asıl işlevi, hurda ergitme ile “P” tasfiyesidir. “P”, son mamulde uzama ile darbe mukavemetini azaltması ve soğuk şekil vermeyi zorlaştırması nedeniyle çelik içinde arzu edilmemektedir. “P” tasfiyesi ile ilgili reaksiyon aşağıda verilmektedir.

 2P + 5 (FeO) + 3 (CaO)         =            (3 CaO.P₂O₅) + 5 Fe + ISI

Elektrik ark ocağının üretkenliğinin iyileştirilmesinde en önemli nokta; cinsine ve kalitesine bağlı olarak ocağa belirli sayıda şarjla yüklenen hurdanın ergitilme hızıdır. Bu durum; çok yüksek güç kullanımı yanı sıra, ergitmeye yardımcı olan süpersonik lans sistemi, oksijen lansları, karbon enjekte gibi ekipmanların kullanımına da bağlıdır.

–  Oksijen Kullanımı

Oksijen tesislerimizde üretilen ve dışarıdan sıvı halde de temin edilebilen oksijenin elektrik ark ocağında kullanımı, ergitme hızına paralel olarak üretkenliğin artmasını ve elektrik tüketiminin azalmasını sağlamaktadır. 32 – 39 Nm³/ton oksijen kullanımı ile 112-136 kwh/ton enerji tasarrufu ve döküm süresinde 14-16 dakika tasarruf sağlanabilmektedir.

 –  Karbon Enjeksiyonu

Hurdanın ocakta ergimeye başlamasına yakın, curuf kapısından curuf-metal ara yüzeyine toz karbon enjeksiyonu ile oluşturulan CO gazı, curufun kabarmasını sağlamaktadır. Böylece ark’ın curuf içine gömülmesi ile;

• Elektrik ark ocağı yan duvarlarına binen ısısal yük azalarak refrakter tasarrufu
• Uzun ark ile çalışma devam ettiğinden yüksek ısıtma hızı
• Kabaran cüruf ile (“C” kaynaması) etkin gaz ve “P” gideriminin sağlanması
• Oksitlenme reaksiyonunun sonunda açığa çıkan ısının, banyonun ısınmasına yardımcı olması sağlanmış olur.

Bu uygulama ile sağlanan bir başka kolaylık ise; kabarık cürufun, cüruf kapısından akıtılma kolaylığıdır. Akan cüruf,  cüruf potasına alınmaktadır.

Kısaca açıklanan bu uygulamalar ile elektrik ark ocağı devirme sıcaklığına kısa sürede ulaşılarak, dökümler potalara curufsuz olarak alınmaktadır. Boşaltma sonrası, elektrik ark ocağında yaklaşık 5 ton sıvı çelik bırakılmaktadır. Bu durum;

• Bir sonraki şarjda elektrik ark ocağı tabanını korumakta (Taban refrakter ömrü açısından önemlidir)
• Takip eden dökümün ergime hızını arttırmakta
• Hurdalar arasında kararlı ark oluşumunu sağlayarak enerji verimliliğini arttırmakta,
• Üzerindeki baziklik ve oksijen potansiyeli yüksek curuf ile bir sonraki dökümde “P” tasfiyesi için gerekli koşulların oluşmasını sağlamaktadır.

Yukarıda belirtildiği gibi çelikhanemizde elektrik ark ocakları sadece ergitme ve fosfor giderme ünitesi olarak kullanılmaktadır. Metalurjik arıtma ile ilgili diğer işlemler “Pota Metalurjisi” veya “İkincil Metalurji” adı altında pota ocağında gerçekleştirilmektedir. Bu uygulama açısından çelikhanemizin asıl özelliği elektrik ark ocaklarında “Dipten Döküm Alma – EBT ”sistemidir.

EBT (Eccentric Bottom Tapping) sisteminin sağladığı olanaklar;

– Dökümlerin curufsuz alınabilmesi ki böyle bir durumda “Mn” verimi % 95, “Si” verimi  % 75-80 seviyelerine çıkmaktadır

– Kısa ve yoğun çelik akışı ile ocaktan döküm alma süresi kısalmakta ve klasik ocaklardaki  yolluk soğumalarının olmaması nedeniyle döküm devirme sıcaklıkları (tapping temperature) düşmektedir. Bunun sonucunda;

1. Aşırı ısıtma enerjisinden,
2. Elektrot tüketiminden,
3. Proses süresinden tasarruf elde edilmektedir.

Akış geometrisinin sonucu olan kısa ve yoğun akış ile;

1. Sıcaklık kaybında büyük azalma,
2. Atmosferden gaz absorbsiyonunda azalma,
3. Gaz ve deoksidasyon ürünü kalıntılarının azalmasıyla çelik temizliğinde iyileşme,
4. Döküm potalarında duvar erozyonu olmadığından daha yüksek pota ömürleri elde edilmektedir.

 EAO devirme açısı maximum 13⁰ dir. Bu,

1. Ocağa enerji ileten su soğutmalı kabloların kısalmasını,
2. Mekanik tahrik elemanlarının daha düşük kapasitede seçilebilmesini,
3. EAO içindeki su soğutmalı panellerin daha yüksek oranda kullanılmasını ve dolayısıyla refrakter malzeme sarfının azalmasını sağlamaktadır.