XIX. yüzyılın ortalarına kadar çelik, yalnızca küçük miktarlarda üretilen ve ancak kılıç ve yay gibi eşyaların yapımında kullanılan pahalı bir metaldi. Bu yüzyılda KÖPRÜ, kule ve YAPI'larda, daha çok, dökme demir kullanılmaktaydı. Yapıların daha büyük ölçülerde yapılmaya başlamasıyla, ağır yük altında kolayca kınlabilen dökme demir yerine, çelik kullanılması gerekli oldu. Öte yandan, demiryollarının gelişmesi de yüksek nitelikli çelik talebini artırdı.
1840'ların sonlarında, Atlas Okyanusu'nun iki yakasında, iki ayrı kişi tarafından, çelik yapımında ö-nemli gelişmeler gerçekleştirilmiştir. 1847'de William Kelly, Kentucky'deiA.B.D.),pik demiri dövme (İşlenmiş) demir haline dönüştürerek rafine etmede kullanılan fırındaki erimiş demirin, üstünden hava akımı geçirilince, akkor hale gelmeğe başladığını farketti. Demirdeki* karbon, ısı vererek karbon monokside dönüşüyor ve aynı zamanda karbon içeriği azalıyordu. Hava akımıyla karbon giderme işlemini denetim altında gerçekleştiren Kelly, daha önce olduğundan çok daha ucuza çelik üretmeyi başardı.
İngiltere'de ise Henry Bessemer, aynı yöntem ü-zerinde çalışıyordu. Kelly, daha düşük sıcaklıklarda metali tümüyle sıvılaştırmaksızın işlerken, Bessemer metali çok yüksek sıcaklıklarda sıvı halde tutuyordu.
11 Ağustos 1856'da Bessemer, yöntemini, İngiliz
Bilimsel Araştırma Birliği'nin toplantısında açıkladı. Çalışmalarını geliştirerek, büyük miktarda çelik üretimini gerçekleştirmek için, önemli parasal destek sağladı. Ne var ki Bessemer, deneysel çalışmalarını düşük fosfor oranlı pik demir (YÜKSEK FIRIN'da üretilen ham demir) kullanarak yürütmekteydi. Oysa, Avrupa'da çıkarılan demir filizlerinin çoğunda fosfor bulunmaktaydı ve bu filizler, çelik yapımında kullanıldığında fosfor, metali kırılgan kılıyordu. Bu nedenle, Bessemer bu filizleri kullanarak büyük oranla üretime başladığında, elde ettiği çelik, düşük nitelikli oldu. Bessemer, bu yüzden, dönüşüm yönteminin sonuçlarını «çok kötü» olarak tanımladı. Başarısızlık„pa-rasal kaynağın çekilmesine yolaçtı ve Bessemer,, demiryolu endüstrisi için büyük miktarda üretim yapan Sheffield'deki çelik işletmelerine para yatırarak, çalışmaları için gerekli olan parayı kazanmaya karar verdi.
Dönüşüm yöntemi: Bessemer değiştirgecinin dayandığı temel ilke,yabancı maddelerin erimiş pik demir içinden basınçlı hava akımı geçirerek, uzaklaştırılmasıdır. Daha sonra saflaştırılmış demir, istenen miktarlarda karbon ya da başka katkı maddelerinin ek
lenmesiyle çeliğe dönüşür Pik demirdeki başlıca yabancı maddeler, havadaki oksijenle oksit vermek için birleşen karbon, silisyum, manganez, kükürt ve fosfordur. Bu oksitler, ya karbonun karbon monoksit ve karbon dioksit vererek yanmasında olduğu gibi,yanarak uzaklaşırlar ya da silisyum ve manganezin erimiş metal Üstünde cüruf oluşturmasında olduğu gibi soğurulurlar. Sözkonusu kimyasal tepkimeler sırasında, metalin erimiş halde kalmasını sağlayacak ölçüde ısı üretildiğinden, herhangi bir dış ısı kaynağı kullanmak gerekmez.
Değiştirgeçler, ticarette «asit» tuğlaları adı verilen refrakter tuğlalarla kaplıdır. Burada, asit, düşük fosforlu pik demirden, Bessemer çeliği denen çelik elde edilir. 1878'de «bazik» Bessemer süreci bulunmuştur. Değiştirgeç, dolomit (magnezyum ve kalsiyum karbon) içeren tuğlalarla kaplıdır. Erimiş demire kireç eklenmesiyle fosfor ve silisyum, kalsiyum fosfat ve kalsiyum silikat olarak yer değiştirip bir cüruf o-luşturduklarından, yüksek oranda fosfor içeren pik demir kullanılabilir. Silisyum kaplı değiştirgeçte kireç kullanılamaz; çünkü kaplamayla kimyasal tepkimeye girebilir. Bu nedenle asit süreci, yüksek oranda fosfor İçeren pik demirin dönüştürülmesine uygun değildir.
Yabancı maddelerin çoğu uzaklaştırılıp.erimiş demir göreceli olarak saf hale gelince, demir oksit ye fazla ok-sijeni uzaklaştırmak içini belirli miktarlarda manganez ve demir alaşımı (spiegel), ferro silisyum ve alüminyum katılır. Sonuçta demiri çeliğe dönüştürmek için ve istenen çelik tipi için doğru karbon oranı sağlama amacıyla,! kok ya da antrasit biçiminde karbon 'katılır.
Değiştirgeç: Bessemer değiştirgeci, yüzyılı aşkın bir süredir çelik endüstrisinin başlıca dayanağıdır. Yaklaşık 40, ton kapasitede beton karıştırıcısına benzeyen değiştirgeç, refrakter tuğlalarla kaplanmış büyük bir demir varilden oluşur. Bu varil, yatık durumdan dikey duruma getirilebilmesi için, üçgen kafes biçimli iki yuva üstüne oturtulur. Hava, hava deliklerinden (tuyere) üflenir. Bu delikler, ya varilin altında ya da erimiş metal düzeyinin hemen üstünde, kenarda bulunurlar. Üstte bulundukları durumda, hava, erimiş metalin üstünden üflenir. Yatay durumdaki varile, artık demir, erimiş pik demir ve (bazik süreçte) kireç yüklenir. Sonra, dikey duruma getirilir ve hava geçirilir. Hava verilmesinden sonra, bir demir alaşımı (spiegel) ve çelik ürününü elde etmek için, potaya dökülen metale, doğru oranda karbon eklenir. Dönüşüm işlemi 15-30 dakika sürer. Cüruf, daha sonra a-lınmak üzere değiştirgeçte bırakılır ve metal kepçeye boşaltılır. Bazik sürecin cürufu, çözünmüş halde fosforik asitçe çok zengindir ve daha sonra, gübre yapımında kullanılmak için öğütülür.
Dönüşüm sürecinin gelişimi, değiştirgecin ağzından gelen gazların ve alevlerin incelenmesiyle denetlenir. Eskiden, alevin rengine ve, tipine göre metalin durumunu anlayan demirci ustasının ustalığına bağlı olan bu denetim, daha sonraları, duyarlı yöntemlerle gerçekleştirilmeye başlanmıştır. Sözgelimi, metal ve alevin sıcaklığını saptamada ve içindeki maddeleri çözümlemede tayfçeker, FOTOSEL ve TBRMOKUPL kullanılır. Bessemer yöntemi, nitelikli çelik yapımı için hızlı bir yöntemdir. Yalnız, öteki yöntemlerle karşılaştırıldığında, büyük bir demir yitimi olduğu (verilen hava tarafından taşınan) ortaya çıkar. Günümüzde bu çelik Üretim yöntemi, yerini, temel oksijen ve açık fırın yöntemine bırakmıştır (Bk. ÇELİK ÜRETİMİ)

Nüve Forum » kütüphane » Bilim ve Teknoloji » Kimya » Metalurji

Kaynak:4
1.cilt / s.230-233