Yüksek fırında scaffold (skaffold) önleme metotlarının analizi
Prevention methods analysis of blast furnace scaffold
Yazar: MUSTAFA YILDIRIM
Danışman: YRD. DOÇ. DR. FATİH HAYAT ; YRD. DOÇ. DR. SADETTİN ŞAHİN
Karabük Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Alkali metallerden sodyum ve potasyum yüksek fırına; cevher, pelet, sinter, flaks ve kok ile birlikte girerken, baca gazları ve curuf ile terkederler. Alkali yükünün sirkülâsyonu hazne, bosh ve gövde bölgesinde gerçekleşir. Bu bölgelerde sodyum ve potasyumun yoğunluğu giren miktardan çok daha fazladır. Bu metallerin yoğunluğunun fazla olması şarj malzemelerinin düzensiz hareketine, çeşitli işletme problemlerine ve fırın duvarına yapışarak oluşan skaffold refrakterin zarar görmesine neden olarak fırının kampanya ömrünü azaltabilir. Genel şartlar altında şarj malzemeleri ile birlikte giren alkali metallerin çok düşük yoğunlukta olsa dahi yüksek curuf bazitesi ve yüksek hazne sıcaklığı fırın içerisinde alkalilelrin çok hızlı şekilde birikmesine neden olur. İşletme şartların da güvenli bir alkali aralığı belirlemek için çok ciddi çalışmalar yapılmaktadır. Aynı zamanda bir fırın için uygun olan aralık diğer bir fırın için uygun olmadığı anlaşılmıştır. Skaffold askılanmaya neden olabilir. Bu durum olduğunda aşağı doğru şarj malzemesinin hareketinde durma olacak kadar büyük bir direnç meydana gelir. Askılanma, altında bir delik oluşunca malzeme aşağı kayacaktır. Kayma meydana geldiğinde genellikle çok büyük miktarda malzeme hareketi olur. Bu kayıntılar fırını düzensiz çalışmasına aynı zamanda gaz dağılımının ve sıcak metal analizinin düzensiz olmasına neden olur. Ayrıca verimin azalmasına, yakıt tüketiminin artmasına ve bazen fırın alt bölgesinde sıcaklık düşmesine neden olur. Bununla birlikte tüyerler zarar görebilir. Bu çalışmada skaffold oluşumunun önlenmesi için alkalilerin curufla tasfiye metotları ve skaffold oluşumunu tetikleyen diğer faktörler incelenmiştir. Şimdiye kadar skaffold ile ilgili yapılan tüm çalışmalarda genellikle alkali metallerin curufla tasfiyesi üzerinde olmuştur. Bu çalışmada farklı olarak kullanılan hammaddelerin (cevher+metalurjik kok) fiziksel özellikleri ve fırın içindeki malzeme dağılımının (gaz dağılımı) da skaffold oluşumuna etkisi incelenmiştir. Kardemir A.Ş. Yüksek Fırınlarında toplam alkali girdisi ton sıvı metal başına 5-6 kg'dır. Yüksek Fırınlarda kabul edilen toplam alkali girdisinin azami değeri 2 kg'dır. Türkiyede bulunan Yüksek Fırınlardan en çok skaffoldlanmaya maruz kalmış ve hatta çoğu kez oluşmuş skaffoldu dinamit patlatma yöntemiyle temizlenmiş olan Kardemir 3 no'lu yüksek fırında skaffold oluşum nedenleri irdelenmiş ve mücadele yöntemleri ele alınmıştır.

Abstract:
The alkali metals sodium and potassium enter the blast furnace with the charge, which consist of ore, pellets, sinter, flux, and coke, and leave with the flue gases and slag. A circulating load of alkalis is present in the heart, bosh, and stack of the furnace, and the concentration of sodium and potassium in these regions is consequently much higher than would be expected from the amounts introduced. The high concentration of these metals may lead to erratic movement of the burden, causing severe operating problems and reducing the length of a furnace campaign by promoting failure of refractories and formation of scaffolds on the furnace walls. Under the prevailing conditions, with high slag basicity and high heart temperature, compounds of alkali metals, even existing in charge metarials in low concentrations, can accumulate in the blast furnace very quickly. A lot of effort has been made to establish a ?safe? range of alkali loading for a set of operational conditions. It has also been noticed that one range found suitable for one blast furnace might not be suştable for another. Scaffolds can cause hanging that originates when the burden, on its way down, meets a ressistance so great that the movement of the burden stops. The hanging can burst, and the material will then fall down, since a hole has been created below the hanging. When slipping occurs, it is usually large quantities of material that falls down. These slips causes the furnace to work irregular, and it also results in a irregular gas distribution and pig iron analysis, as well as lowered productivity, increased coal consumption and sometimes a substantially lowered temperature in the lower parts of the furnace. Further, tuyeres can be damaged. In this study, preventing methods of the scaffolding by removal of alkalis through the slag are analyzed and the other scaffold inducing factors are studied. Also with this study, the effects of the physical properties of the raw materials (sinter ore, metallurgical coke etc.) and gas distribution in the furnace are investigated. Morover, a comparison of the Kardemir A.Ş. blast furnaces is made in respect of scaffold formation where No 3. furnace is the worst in suffering scaffolding where sometimes, dynamites are used to remove them. It should be noted that, total alkali entrance to Kardemir A.Ş. is about 5-6 kg which is too high and over the common allowable rate of 2 kg.