Mg ile yapılan küreselleştirme işleminin verimi hakkında
Mg ile yapılan küreselleştirme işleminin verimini hesaplamak için teknik literatürde verilen bazı eşitlikler olduğunu biliyoruz. Fakat küresel grafitli dökme demir üreten çoğu dökümcünün bildiği üzere, küreselleştirme işlemi için aynı ferroalyajı aynı miktarda kullansak da, zaman zaman işlemin verimi beklentimizden oldukça farklı olabiliyor.
Bu farkın nedeni, Mg işleminin veriminin aslında çok fazla sayıda parametreye bağlı olması. Bu yazıda kısaca, Mg ile yapılan küreselleştirme işleminin verimini etkileyen ve dökümcüler tarafından zaman zaman gözden kaçırılabilen bazı parametreler üzerinde duracağız.
Potadaki sıvı metalin ağırlığı
Ele almamız gereken ilk parametre, potadaki sıvı metalin ağırlığı: Dökümhaneler küreselleştirme işlemi için potaya verecekleri FeSiMg miktarını dikkatli bir şekilde tartsalar da, aynı hassasiyeti ocaktan tretman potasına aldıkları sıvı metalin ağırlığına göstermediklerini görebiliyoruz. Örneğin bir dökümhane, yaklaşık %0.040 oranında kalan Mg elde etmek için FeSiMg miktarını %1,3 magnezyuma denk gelecek şeklile ayarlıyor ve ona göre tartıp tretman potasının altına yerleştiriyor diyelim. Eğer bu hassasiyet sıvı dökme demir ocaktan tretman potasına alınırken gösterilmiyor ve göz kararı bir şekilde pota dolduruluyorsa, ister istemez Mg işleminin veriminde değişik sonuçlar görebiliyoruz. Bu nedenle küreselleştirme işlemi ister tel besleme sistemiyle, ister sandviç yöntemiyle, ister konvertör işlemiyle yapılıyor olsun, potadaki sıvı metalin ağırlığına da aynı hassasiyeti göstermek gerekiyor.
Ferroalyajdaki %Mg miktarı
Verimi etkileyen bir diğer faktör de, ferroalyaj içindeki %Mg miktarı: Tedarikçi firmalardan alınan ferroalyajdaki magnezyum miktarı için tedarikçiniz her ne kadar size bir değer veriyor olsa da (örneğin %5,6 gibi), ferroalyajın gerçek magnezyum içeriğinde %1’e varan derecelerde sapmalar görebiliyoruz. Bu ilk bakışta önemli bir fark gibi görünmese de, örneğin bir ferroalyajdaki Mg miktarının %5 civarında olduğu düşünülürse, %1’lik bir farkın ne kadar önemli bir etki ortaya çıkartacağı anlaşılabilir.
Oksijen aktivitesi
Dökümhaneler tarafından çoğu zaman gözden kaçırılan, fakat dikkate alınması gereken en önemli faktörlerden bir diğeri de sıvıdaki oksijen aktivitesi. Çoğu dökümhane Mg verimini hesaplarken öncelikli olarak kükürtü dikkate alıyor. Fakat aslında oksijen, bu işlemin verimi üzerinde kükürte kıyasla daha baskın bir etkiye sahip. Bunun nedeni, metalurji kökenli olan okuyucularımızın iyi bildiği üzere, oksitlerin oluşum enerjisinin sülfitlere göre daha düşük olması: Yani oksitlerin Ellingham diyagramında sülfitlere kıyasla daha aşağıda yer almaları. Diğer bir deyişle, magnezyumun oksijenle bileşik oluşturma eğiliminin, kükürtle bileşik oluşturma eğiliminden daha yüksek olması. Bu nedenle sıvıdaki oksijen aktivitesini tamamen göz ardı ederek sadece kükürt miktarı üzerinden bir değerlendirme yapmak, Mg verimi hesabı için verilen çoğu eşitliğin en zayıf noktasını oluşturuyor.
Kükürtün etkisi
Tabii, bu noktada kükürtün etkisi üzerinde de durmamız lazım: Kükürt de tıpkı oksijen gibi Mg ile bileşik oluşturma eğiliminde olan bir element. Bu nedenle Mg verimini doğru hesaplayabilmek için, tretman öncesinde sıvı alaşımda bulunan kükürt oranını bilmek büyük önem kazanıyor. Küreselleştirme işlemi sonrasında sıvıdaki oksijen aktivitesinin 0,1 ppm’in altına düştüğü düşünülürse, kükürt miktarını ölçmek için oksijen aktivitesi kadar hassas bir ölçüm yöntemi gerekmeyeceğini anlayabiliriz. Fakat yine de, kükürtü doğru bir şekilde analiz etmek de çoğu zaman kolay olmuyor. Spektrometre analizi bize kükürt miktarı hakkında ortalama bir değer veriyor. Fakat daha hassas bir ölçüm yapmak için, mutlaka yakma temelli (LECO gibi) yöntemlerden yardım almak gerekiyor.
Bekleme süresi
Son olarak sıvı alaşımın sıcaklığı ve tretman sonrasındaki bekleme süresini de küreselleştirme işleminin verimini etkileyen faktörler arasında saymamız gerekiyor. İlk olarak bekleme süresiyle başlayalım: Mg verimini hassas bir şekilde kontrol edebilmek için sıvı metalin magnezyum ile ilk temasından sonra döküme kadar geçen sürenin mümkün olduğunca sabit tutulması gerekiyor. Tabii bu süre zarfında birçok işlem birden yapmak gerekiyor: küreselleştirme işlemi, ardından sıvı alaşımın tretman potasından döküm potasına alınması, cüruf temizliği ve kalıplama hattındaki farklı kalıplara döküm yapılması gibi. O nedenle bu süreyi sabitlemek her zaman söylendiği kadar kolay olmuyor elbette. Ama bu süreyi mümkün olduğunca belli bir aralıkta tutmanız, Mg verimi konusunda tekrarlanabilir sonuçlar elde etmenize yardımcı olacaktır.
Sıcaklık
Sıvı alaşımın sıcaklığı da zaman zaman dikkatimizden kaçabilen parametrelerde bir tanesi. Sıvı alaşım ne kadar sıcaksa, magnezyumun sıvıyla ilk temasında o derece şiddetli bir tepkime gerçekleştiğini görüyoruz. Bunun sonucu olarak da, işlemin veriminin azaldığını gözlemliyoruz. Dolayısıyla, tıpkı döküm süresi gibi, tretman sırasında sıvı alaşımın sıcaklığını da kontrol etmek ve tretmanı benzer sıcaklıklarda gerçekleştirmek, küreselleştirme işleminin aynı verimde tekrarlanabilmesi için öne çıkan etkenlerden bir tanesi olarak karşımıza çıkıyor.
Sonuç
Her ne kadar teknik literatürde Mg verimini hesaplamak için verilen çeşitli eşitlikler olsa da, biz bu yazıda böyle bir eşitlik vermekten kaçınacağız. Bunun nedeni, Mg işleminin bu eşitliklerde verilmeyen pota temizliği ve küreselleştirme yöntemi (sandviç, açık pota, tel ya da konvertör) gibi parametrelerden de etkileniyor olması. Aynı zamanda, yukarda en önemli parametrelerden biri olarak saydığımız oksijen aktivitesinin çoğu zaman bu eşitliklerde yer almadığını görüyoruz. O nedenle bu yazıda bir eşitlik vermek yerine, yukarıda saydığımız parametreleri tekrarlanabilir seviyede tutmanın önemini vurgulamakla yetineceğiz. Çünkü tüm bu değişkenleri kontrol altına almadan, sadece belli başlı bazı parametreleri dikkate alan eşitlikler üzerinden verim hesaplamaya çalışmanın pek bir anlamı olacağını söyleyemeyiz.
Kaynaklar ve ek bilgiler
İçerik hazırlığında kullanılan tüm kaynakların listesi için bu bağlantıyı takip edebilirsiniz.
Yazan: Dr. Arda Çetin. (Dökümhane Akademi ekibi hakkında ayrıntılı bilgi için bu bağlantıyı takip edebilirsiniz.)
