Bülent ŞENLİYİM Makine Mühendisi ODTÜ, 1983
Çelik;
Çelik;
Hematit
Manyetit
Siderit
Limonit
Demir cevherinin çıkartıldığı bir maden ocağı….
Demir elementi ile genelde %0,2 - %2,1 oranlarında değişen KARBON bileşiminden meydana gelen bir alaşımdır. Krom, Nikel, Mangan vb elementlerin ilavesi ile çeşitli mekanik ve görsel özellikler kazandırılır. Kullanım amacına göre işlenip değerlendirilir. Çeliğin tasarımı ve kullanım alanları hayal gücümüzün yaratıcılığına bağlıdır.
Küçük bir düzeltme !! Halk arasında " İnşaat Demiri " olarak adlandırılan malzemenin doğru ismi " İnşaat Çeliği " dir.
Günümüzde kitlesel çelik üretiminde yaygın olan farklı iki yöntem vardır;
Hammaddeler
Toz Demir Cevheri
Sıvı Ham Demir Üretimi
Kömür / Kok
Ürün
Yüksek Fırın
Sıvı Ham Demir Zenginleştirme Parça Demir Cevheri
Hazırlama
FINEX®
Toz Demir Cevheri
HBI COREX®
Peletleme Tesisi Pelet
DRI MIDREX®
Sinter Tesisi
Sinter
Çelik Üretimi / Satış
İşlenmiş demir cevherinin, koklaşmış kömür ile Yüksek Fırında eritilmesinden (@2200°C) elde edilen sıcak metal çeliğe dönüştürülmek üzere Konvertöre yüklenerek %20 oranında çelik hurdası ilave edilir. Bu karışıma yüksek debi ve basınçta oksijen üflenerek sıvı çelik elde edilir. Bu aşamada sıvı çeliğin sıcaklığı 1630°C tır. Daha sonra istenilen alaşımı hazırlamak için ikincil metalürji yöntemleri ile uygun katkı malzemeleri ilave edilerek rafinasyon işlemi tamamlanır ve sürekli döküm makinasına gönderilir.
Konvansiyonel Yüksek Fırın Akışı Sıvı Çelik
Ham Demir Cevher
Yarı-ürün
Kok Kömürü
Sinter tesisi Kok Tesisi
Desulphurizatio n
Pig Iron Casting Pota Ocağı
Hurda
Sürekli Döküm Makinası
Kütük Blum Slab
LD (BOF) Plant RH RH PLANT Plant
İnce Slab Döküm ve Haddeleme
Sıcak Blast
Sıvı metal Curuf
Türkiyede Yüksek fırınlı üç tesis vardır.
Sıcak Rulo Sac
Y羹ksek F覺r覺n
Konverter
Çelik hurdası, Pik demir, Sünger demir kullanılarak Elektrik Ark Ocağında elektrik arkı ile elde edilen 1630°C sıcaklığındaki sıvı çelik, kimyasal kompozisyonunun istenilen analize getirilmesi için Pota Ocağı ve/veya Vakum Ünitelerinde rafine edilir. Amaçlanan alaşıma ulaşıldıktan sonra sürekli döküm makinasında kütük veya blum olarak dökülerek gereken boyda alevli kesiciler ile kesilir. Sürekli Döküm Makinasından çıkan ürünler Haddehaneler için yarı mamüldür.
Konvansiyonel Elektrik Ark Ocaklı Tesis Akışı Hurda 1 Katkılar Pota Ocağı
Hurda 2
Kireç
Sürekli Döküm Makinası
Kütük Blum Slab
Elektrik Ark Ocağı
İnce Slab Döküm ve Haddeleme
Türkiye’de faaliyet gösteren 24 EAO’lı tesis vardır.
Sıcak Rulo Sac
Pota Ocağı
Elektrik Ark Ocağı
Kütük/Blum Sürekli Döküm Makinası
Yarı Ürün Kütükler
Sıcak Haddelenmiş Rulolar
Çelikhanelerde üretilen kütük, blum ve slab şeklindeki yarıürünlerin mekanik özelliği yoktur. İstenilen şekil, kalite ve ölçülere haddehanelerde çekilirler. Haddeleme öncesi yarı ürünler 1200ºC sıcaklıkta tavlanır hadde tezgahlarında ezilerek uygun görülen mekanik özellikler (mukavemet, sertlik vb.), şekil ( yuvarlak, nervür, I-Profil, U-Profil, H-Profil, köşebent, sac, çelik çekme boru vb.) ve ölçülerde üretilirler. İnşaat sektöründe kullanılan düz ve nervürlü çelik ürünler çubuk veya kangal ambalajı ile sevk edilirler. İmalat sektöründe kullanılan yuvarlak, profil çelik ürünler ise sipariş boyuna göre kesilerek açık veya ambalajlı olarak sevk edilir. Sac ürünler ise levha veya rulo halinde kullanıma sunulur.
Sac Haddeleme Tesisi
Çubuk-Kangal Haddehanesi
I - Profiller
Kangal Ambalajlı Çelik Ürünler
Raylar
Türkiye'nin Ürünlere ve Yöntemlere Göre Ham Çelik Üretimi (1.000 ton)
Kütük Slab TOPLAM EO * BOF ** TOPLAM
2006
2007
2008
2009
2010
2011
% pay 2011
20.302 3.135 23.437 17.252 6.185 23.437
22.028 3.726 25.754 19.362 6.392 25.754
22.650 4.156 26.806 19.772 7.034 26.806
20.524 4.779 25.303 17.741 7.562 25.303
21.827 7.316 29.143 20.905 8.238 29.143
24.400 9.707 34.107 25.275 8.832 34.107
71,5 28,5 100 74,1 25,9 100
*EO: Elektrik Ocakları ( Elektrik Ark Ocağı-EAO ve İndüksiyon Ocağı-İO)
**Entegre Tesisler - BOF
Grafik-1: Türkiye'nin Yöntemlere Göre Ham Çelik Üretimi (2006 - 2012-8 ay) EO / EF
1.000 ton
BOF
40.000
24.101
22.061
25.275
29.143
16.314
18.088
34.107
17.741
20.905
25.303
25.754 19.772
17.252
19.362
23.437
30.000
25.000
26.806
35.000
20.000
Toplam/ Total
7.562
8.238
8.832
2007
2008
2009
2010
2011
6.013
7.034
2006
5.747
6.392
10.000
6.185
15.000
2011-8ay
2012-8ay
5.000
0
1930
Demir-çelik sanayinin temeli atıldı. Bu yıllarda modern anlamda üretim Kırıkkale’de Askeri Fabrikalar Müdürlüğü’ne bağlı olarak başladı.
1937
Türkiye’nin ilk entegre demir-çelik tesisi KARABÜK KARDEMİR kuruldu.
1939
KARABÜK KARDEMİR, 150 bin ton çelik üretim kapasitesi ile üretime başladı.
1960
Özel mülkiyetli ilk elektrik ark ocaklı tesis olan METAŞ, 20 bin ton kapasite ile İZMİR’ de üretime başladı.
1965
EREĞLİ ERDEMİR 470 bin ton üretim kapasitesi ile yassı ürün üretimine başladı.
1977
Türkiye’nin üçüncü entegre tesisi olan İSDEMİR faaliyete geçti.
2011
Ham çelik üretimi 34 milyon tonu, ihracatta 16 milyar doları aştı.
Türkiye'nin Nihai Mamul Üretimi / Tüketimi (1000 ton)
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2011-8 ay
2012-8 ay *
% değişim (12/11)
%pay12
Uzun Üretim
15.825
19.237
21.810
22.141
20.712
19.671
22.868
14.720
16.743
13,7
42,6
Uzun Tüketim
9.077
10.536
12.110
10.272
9.699
11.660
13.722
8.889
9.667
8,8
51,9
Fark
6.748
8.701
9.700
11.869
11.013
8.011
9.146
5.831
7.076
5
-9
Yassı Üretim
3.768
4.122
4.257
4.543
4.421
6.629
9.075
5.873
5.798
-1,3
14,8
Yassı Tüketim
9.363
10.686
11.661
11.182
8.349
11.944
13.209
8.379
8.944
6,7
48,1
Fark
-5.595
-6.564
-7.404
-6.639
-3.928
-5.315
-4.134
-2.506
-3.146
-8
-33
2011 ve 2012 Yılları 8 Aylık Demir Çelik İhracat ve İthalatı İHRACAT
2011-8 ay
İTHALAT
2012- 8 ay *
% değişim 12/11
1000$
1.692.096
1.106.992
2.080.640
1.305.976
23,0
1.637.595
1.069.751
2.064.574
1.295.477
54.501
37.241
16.066
969.211
1.821.152 1.141.949
27,4
17,8
114
114
26,1
21,1
1.358.129
919.939
1.499.112
957.301
10,4
4,1
116
135
10.499
-70,5
-71,8
71.732
49.272
322.040
184.648
348,9
274,8
76
6
990.901
-34,1
-32,8 4.284.992 4.231.192 4.317.634 3.799.076
0,8
-10,2
35
26
5.349.900
18,4
14,2
-0,4
-7,7
448
554
Çelik Ürünleri 10.210.949 7.268.608 11.233.900 7.646.777 Toplamı
10,0
5,2
6,4
-5,4
116
129
Borular
1.052.447
1.058.272
1.154.513
1.081.125
9,7
2,2
246.719
438.506
239.379
399.187
-3,0
-9,0
241
271
Diğer
1.072.501
2.654.273
1.196.012
2.801.105
11,5
5,5
248.282
1.206.421
229.536
1.029.942
-7,6
-14,6
220
272
TOPLAM
12.335.897 10.981.153 13.584.425 11.529.007 10,1
5,0
7.118.570 7.891.972 7.513.145 7.336.346
5,5
-7,0
139
157
Uzun Ürünler
6.739.200
4.686.073
7.981.338
908.716
1.046.642
ton
905.444
1000$
966.192
6.623.569 6.247.045 7.044.230 5.907.217
miktar
değer
1.429.861
Yassı Ürünler 1.779.653 1.475.543 1.171.922
miktar değer
İhracatın İthalatı Karşılama Oranı (%)
18,0
Slab
ton
% değişim 12/11
1000$
Kütük
1000$
2012- 8 ay *
ton
Yarı Ürünler
ton
2011-8 ay
2011 2012
2012 yılı 8 aylık geçici rakamlara göre demirçelik ihracatı, bir önceki yılın aynı dönemine göre, miktar bazında %10,1 oranında artarak, 13.58 milyon ton, değer bazında ise %5 oranında artarak, 11.53 milyar USD olmuştur. 8 aylık dönemde, demir-çelik ithalatı miktar bazında %5,5 oranında artarak, 7.51 milyon ton, değer bazında ise %7 oranında azalarak, 7.34 milyar USD olmuştur.
Türkiye, çelik ürünlerinde en çok i h r a ca t ını Orta-Doğu, Körfez Bölgesi ve Avrupa Birliği ülkelerine, en çok i t h a l a t ı da Avrupa Birliği ve Birleşik
Devletler
yapmaktadır.
Topluluğu
ülkelerinden
Ülkemizdeki çelik üretim tesislerinde 2011 yılında yaklaşık 30 milyon ton hurda kullanılmış olup, bunun 21 milyon tonu ithal edilerek 10 milyar USD ödeme yapılmıştır.
HURDA İTHAL EDEN ÜLKELER – 2010 ENDONEZYA TAYLAND 2% KANADA 3% 4% MALEZYA 4% HİNDİSTAN 6%
TÜRKİYE 35%
ABD 6%
ABD 7%
TAYVAN 9% ÇİN 10%
GÜNEY KORE 14%
ÇELİK SEKTÖRÜNDE İSTİHDAMDAKİ GELİŞİM (KİŞİ) % pay 2011 10.525 9.239 13.153 14.505 16.187 16.205 14.834 17.216 18.293 52,6 33.145 17.459 17.293 16.264 17.328 16.831 14.948 16.170 16.517 47,4 43.670 26.698 30.446 30.769 33.515 33.036 29.782 33.386 34.810 100
1990
EO BOF Toplam
2000
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
Kaynak: Türkiye Demir Çelik Üreticileri Derneği
Dünya Çelik Haritası
Dünyada Çelik Üretimi 1,5 Milyar ton’dan fazla (2012)
Dünya Ham Çelik Üretimi (1000 ton) 2006
2007
2008
2009
2010
2011
Fransa 19.852 19.250 17.879 12.840 15.414 15.777 .Almanya 47.224 48.550 45.833 32.670 43.830 44.288 İtalya 31.624 31.553 30.590 19.848 25.750 28.662 İspanya 18.391 18.999 18.640 14.358 16.343 15.591 İngiltere 13.871 14.317 13.521 10.079 9.709 9.478 Polonya 10.008 10.632 9.728 7.128 7.993 8.779 AB (27) 206.903 210.179 198.195 139.366 172.630 177.376 Türkiye 23.315 25.754 26.806 25.304 29.143 34.107 Diğer Avrupa 28.205 30.608 31.710 29.076 33.585 38.966 Rusya 70.830 72.387 68.510 60.011 66.942 68.743 Ukrayna 40.891 42.830 37.279 29.855 33.432 35.332 BDT 119.906 124.169 114.345 97.645 108.200 112.554 Meksika 16.447 17.573 17.209 14.132 16.870 18.502 ABD 98.557 98.102 91.350 58.196 80.495 86.398 Kuzey Amerika 131.789 132.618 124.494 82.578 111.565 119.434 Brezilya 30.901 33.782 33.716 26.506 32.928 35.162 Güney Amerika 45.298 48.232 47.354 37.776 43.873 48.312 Afrika 18.695 18.675 16.997 15.326 16.621 14.326 Orta Doğu 15.376 16.452 16.646 17.656 19.590 20.935 Çin 421.024 489.712 512.339 577.070 638.743 695.500 Hindistan 49.450 53.468 57.791 63.527 68.321 72.200 Asya 674.126 757.285 783.040 810.405 915.839 988.170 Okyanusya 8.691 8.783 8.424 6.014 8.149 7.248 Dünya 1.248.991 1.347.002 1.341.205 1.235.841 1.430.052 1.527.323
%değişim 11/10
%pay 2011
2,4 1,0 11,3 -4,6 -2,4 9,8 2,7 17,0 16,0 2,7 5,7 4,0 9,7 7,3 7,1 6,8 10,1 -13,8 6,9 8,9 5,7 7,9 -11,1 6,8
1,0 2,9 1,9 1,0 0,6 0,6 11,6 2,2 2,6 4,5 2,3 7,4 1,2 5,7 7,8 2,3 3,2 0,9 1,4 45,5 4,7 64,7 0,5 100,0
Dünya Ham Çelik Üretimi Dağılımı – 2011 Japonya 7%
Diğer 3,10%
AB(27) 11,60%
Diğer Asya 12,20%
TÜRKİYE 2,20%
BDT 7,40%
Kuzey Amerika 7,80%
Çin 45,50% Güney Amerika 3,20%
Elektrik Ark Ocakları & Yüksek Fırınlar 91
EAO % 78
Yüksek Fırın % 70
70 64
62
30
63 58
38
70
68
42
36 30
57 43 33
32
30 22 9
Dünya da üretilen çeliğin kullanım alanları
Ülkemizde 2012 yılı kişi başına düşen nihai çelik tüketiminin yıllık %12 artışla 375-380kg
seviyesine çıkması beklenmekte olup, bu rakamın
Avrupa
ortalama
nihai
360kg)
fazla,
Birliği'nde
çelik dünya
(250kg) %50 üzerindedir.
kaydedilen
tüketiminden ortalamasının
(355ise
KİŞİ BAŞINA ÇELİK TÜKETİMİ (Kg/Kişi) 218 208
DÜNYA ORTALAMASI HİNDİSTAN BREZİLYA TÜRKİYE
59 55 123 130 342 303 460 436
ÇİN
416 418
KANADA AVRUPA BİRLİĞİ
485 467 428 401
İSVEÇ
323 322 464 428
İTALYA
507 501
JAPONYA A.B.D GÜNEY KORE
2011
313 299
ALMANYA
İSPANYA
2010
285 258 1077
1157
Ülkemizde toplam elektrik tüketiminin %5’i, tüm sektörlerinde %20’sini Çelik fabrikaları tüketmektedir. Bir ton çelik ürün üretmek için 550-600 kWh elektrik tüketilmektedir. Yıllık üretimi 1.2 Milyon ton olan bir çelik üretim tesisinin aylık elektrik faturası 7.500.000 USD civarındadır. Bir ton çelik üretmek için yaklaşık 1400 litre su, 50 metreküp saf oksijen tüketilmektedir.
Hurdadan üretilen 1 ton çelik ile - 1400kg. Demir cevheri - 740kg kömür - 120 kg kireç tasarruf edilmektedir.
1937 yılında 83.000 ton çelik ile inşa edilen San Francisco’daki Golden Gate Köprüsü, bugünkü teknolojilerle üretilen "yüksek mukavemetli hafif çelik"lerle 40.000 ton çelikle inşa edilebilir.
Bülent ŞENLİYİM Makine Mühendisi ODTÜ, 1983