Ham Demirden Nasıl Çelik Yapılır?

Çelik ham demirden üretilmektedir ancak; doğada demiri ham halde olarak bulmak çok nadir karşılaşılan bir durumdur. Genellikle demir, demir filizlerinin ya da diğer bir deyişle demir cevherlerinin içerisinde yer alır. İçerisinde demir olan birçok demir cevheri bulunmaktadır. Bunlar magnetit, limonit, pirit, siderit ve hematit olarak sıralanabilir. Bahsi geçen demir cevherlerinin her birinin içerik bileşimi ve özellikleri birbirinden farklıdır. Örneğin siderit içerisinde %35 demir bulunurken, hematit cevherinde bu oran %70’tir. İçerisindeki yüksek demir oranı nedeniyle hematit, ham demir üretiminde en çok tercih edilen cevherdir. Çelik üretilebilmesi için, demir cevherlerinin kimyasal çözünmeye maruz bırakılarak ham demirin açığa çıkarılması gerekir.

Ham Demir Nasıl Elde Edilir?

Ham demirin elde edilmesinde yüksek fırınlar kullanılır. Yüksek fırınlar, ateşlendiği ilk andan başlayarak hiç durmaksızın 10-15 yıl boyunca kullanılır. Ham demir elde edilme aşamasında öncelikle, demir cevherinin yüksek fırınlara taşınma işlemi gerçekleşir. Demir cevheri, saf yani kok kömür ve kireç taşı ile karıştırılır. Bu karışım fırının tepesine çıkartılır. Fırının en üst kısmı, ön kurutma bölgesi olarak tanımlanmaktadır. Demir cevheri, kok kömürü ve kireç taşlı karışım ön kurutma bölgesinde 300-360 °C sıcaklıkta kurutulur. Kurutma işlemi için ihtiyaç duyulan sıcak hava, yüksek fırının en altındaki sıcak gaz borusundan püskürtülür. Sıcak hava, yüksek fırının içerisindeki tepkimeleri başlatır. Yüksek fırının ön kurutma bölgesinin altında indirgeme (oksidasyon) bölgesi yer alır. Bu bölgede sıcaklık 900 °C ‘ye kadar çıkar ve demir cevherindeki oksit ayrıştırılır. Karbon, cevherin içeriğindeki oksijeni alır ve karbon monoksit olarak dışarı atılmasını sağlar. Fırının bir alt bölgesine inildiğinde ise, 900-1100 °C sıcaklıklarda demirin karbon alımı gerçekleşir ve demirin yabancı maddelerden ayrıştırılması sağlanır. Ayrışan demir ergiyerek en alttaki hazneye dolar. Yoğunluk farkından dolayı yukarıda kalan cüruf, ayrı bir hazneden dışarı atılır. Haznenin içerisine dolan ergiyen demire, pik yani ham demir denilmektedir. Çelik de bu ham demirden üretilmektedir.

Ham Demir Çeliğe Nasıl Dönüşür?

Fırın tavanından tabanına kadar gerçekleşen tepkimeler neticesinde, ham demir ergimiş vaziyette fırının en alt kısmında yer alan havuzda birikir. Sıvı hâldeki ergimiş demir, doğrudan entegre demir çelik tesislerine taşınır. Demirdeki safsızlığın giderilmesi için, entegre çelik tesislerindeki alevli fırınlar kullanılır. Demirde yüksek oranda bulunan ve demiri kırılgan hâle getiren karbon ve bazı başka bileşikler, safsızlaştırma işlemleri sırasında uzaklaştırılır. Safsızlaştırma işlemi yüksek oranda sağlandığında, ham demir çeliğe dönüşür.

Ham demir çeliğe dönüştürüldükten sonra fırından alınarak külçelere dökülür. Sertleşen ve soğuyan külçeler tekrar ısıtılarak şekillendirme alanına alınır. Büyük bir güçle üzerine baskı uygulanan külçeler, ihtiyaca göre farklı şekillerde üretilir ve firmaların kullanımına sunulur.

Çeliklerin kullanım alanı çok çeşitlidir. Çelikler ullanım alanlarına göre özellikleri farklı alaşımlarla zenginleştirilebilmektedir.