I. DEMİR-ÇELİK SEMPOZYUM BİLDİRİLERİ/ 112

tmmob

m a kin a mühendisleri

odası

tmmob

metalürji mühendisleri

odası

"Erdemir'de çevre yatırımları ve ISO 14001

uygulamaları"

Gülay YILDIRIMAygül ÖZSU

Ereğli Demir ve Çelik Fabrikaları T.A.Ş.

ERDEMİR'DE ÇEVRE YATIRIMLARI VE ISO 14001 UYGULAMALARI

Gülay YILDIRIM

Aygül ÖZSU

Özet: Hem ülkemizde hem de dünyada son otuz yılı çevresel sorunların ve çözüm arayışlarının yoğun olarak yaşandığı birdönem olarak tarif edebiliriz. Bu kapsamda günümüzde çevre sorunları yerellikten ziyade küresel ölçekte etkilergöstermekte ve günlük yaşamımıza giderek çevre daha çok damgasını vurmaktadır. Toksik maddelerin havaya, suya,toprağa karışması sonucu yaşanan kirlilik, biyolojik kaynak ve çeşitliliğin yok olması tehlikesi, toprakların yok olmasıve/veya kullanılamaz hale gelmesi, insan faaliyetlerinin küresel ekosistem dengesini bozması, nüfus artışı, küresel ölçekteyaygınlaşan yoksulluk gibi nedenlerden dolayı dünya bugün çok önemli ve karmaşık sorunlarla karşı karşıyadır. Güngeçmiyor ki dünyanın herhangi bir yöresinden insanoğlunun çevreye karşı olan duyarsızlığı sonucu yaşanan bir felakethaberi gelmesin.

Çevresel sorunların ve üzerine düşen sorumluluğun bilincinde olan ERDEMİR, bugüne kadar yapmış olduğu çevreyatırımlarıyla "Sürdürülebilir Kalkınma" ilkesini destekleyen bir kuruluş olma özelliği göstermiştir. ERDEMİR yaptığıyatırımları sonucu gelecek kuşakların ihtiyaçlarını dikkate alarak bir taraftan çevreyi korurken; diğer taraftan ürün,hammadde ve doğal kaynakların geri kazanımını sağlamıştır.

ERDEMİR, çevre ile ilgili yapmış olduğu yoğun yatırımlarını bir sistematik çerçevesinde yürütmek ve sosyal paydaşlarının(müşteriler, çalışanlar, tedarikçiler, hissedarlar ve toplum) beklentilerini karşılamak amacıyla ISO 14001 standardıçerçevesinde "Çevre Yönetim Sistemi (ÇYS)" çalışmalarını başlatmıştır. Bu çalışmalar kapsamında Çevre Politikası, ÇevreTemel Kitabı, Prosedürler, İş Talimatları ve Çevre Boyut ve Etki Değerlendirme tablolarını içeren yaklaşık 2.000 sayfalıkbir doküman alt yapısı oluşturulmuş ve uygulama çalışmalarına başlanmıştır.

Mevzuata uyumun temelde yer alındığı Çevre Yönetim Sistemiyle, atığı kaynağında azaltmak, geri kazanıma önem vererekdoğal kaynak ve enerji tasarrufu yapılmasını teşvik etmek gibi politikalar ve uygulamalar geliştirilmiştir.

Bu bildirinin birinci bölümünde, ERDEMİR'de yapılan çevre yatırımları (mevcut arıtım ve geri kazanım tesisleri)tanıtılmaktadır. İkinci bölümde ise, ISO 14001 Çevre Yönetim Sistemi kapsamında yapılan çalışmalardan ve bu çalışmalarçerçevesinde geliştirilen projeler ve düzenlemelerden örnekler sunulmaktadır.

Anahtar Sözcükler: Erdemir Çevre Yatırımları, ISO 14001 Çevre Yönetim Sistemi, Çevre Boyutlarının Saptanması veEtkilerinin Değerlendirilmesi Çalışmaları.

1. ERDEMİR ÇEVRE YATIRIMLARI ERDEMİR'de şimdiye kadar kurulmuş olan arıtımsistemleri aşağıda ele alınmıştır.

ERDEMİR, çevre kirliliğinin insan sağlığına ve doğalyapıya zarar vereceği bilincinde olarak, kurulduğu yıllardan ARITIM TESİSLERİberi bu konuya gerekli duyarlılığı göstermektedir. Su, havave toprağa verilecek kirliliği en az düzeyde tutacak tesisler K o k Fabrikası Atıksu Biyolojik Tesisikurmakta, izleme ve ölçme alt yapısını geliştirip kirlilikönleme konusunda daha sistematik yaklaşımlar Kok Fabrikası katran dekanterlerinden, Amonyum Sülfat vegeliştirmektedir. ISO 14001 Çevre Yönetim Sistemi (ÇYS) Benzol tesislerinden gelen fenol, amonyak, siyanür içerende bu yaklaşımın sonucu olarak gündeme gelmiştir. atıksular biyolojik olarak arıtılmaktadır. Atıksular önce

dinlendirme tanklarında yağ, tortu ve katı maddelerinden

997

temizlenir, nötralizasyon işleminden sonra kokfiltrelerinden geçirilip, seyreltme havuzuna alınır. Fenol vediğer bileşiklerin yoğunluğunu azaltmak ve bakteriler içinuygun çalışma ortamı sağlamak amacıyla buhar ve fosforikasit ilavesi yapılır. Atıksu daha sonra havalandırmahavuzuna alınarak hava verilir ve bakterilerin fenolüparçalaması sağlanır. Oluşan çamurlu su çökeltmehavuzuna geçerek çamur sudan ayrılır. Arıtılan su deşarjkanalına, çamur ise kekleştirme sistemine gönderilir.Tesis kapasitesi 56 mVsaat'tir.

Soğuk Haddehaneler Kimyasal Atıksu Arıtma Tesisi

Soğuk Haddehane tandem, temizleme ve teneke hatlarındançıkan asitli, deterjanlı, yağlı atıksular bu sistemdearıtılmaktadır. Yağlı atıksular ön ayırma tanklarında,yağların büyük bir kısmını bırakarak flotasyon ünitesinegeçerler. Burada hava, kireç, demirsülfat ve polielektrolitgibi kimyasallar verilerek yağ ve çöken maddeler ayrılır.Geri kazanılan yağlar yakıt olarak değerlendirilirken çökençamur ise çamur kurutma yataklarına verilerek suyundanayrılır. Flotasyon tankından çıkan yarı arıtılmış atıksu, asitlive alkali atıksularla beraber karıştırma tankında kireç vedemir sülfat ile işleme sokulur. Polielektrolit ilavesiyle katımaddelerinden ayrılan su denize, çamur ise çamur kurutmayataklarına verilir. Tesis kapasitesi 523 mVsaat'tir.

2. Soğuk Haddehane Kromlu Su Arıtma Tesisi

Tesis, krom kaplama ünitesinden Cr+3'e indirgenmiş olarakgelen kromlu atıksuyun sudan uzaklaştırılması içinkurulmuştur. Kapasitesi 40 mVsaat'tir.

Sosyal Tesisler Atıksu Biyolojik Arıtma Tesisi

Sosyal tesislerden gelen atıksular bu tesiste arıtılıp, "SuKirliliği Kontrolü Yönetmeliği'nde" belirtilen parametrelersağlandıktan sonra alıcı ortama verilmektedir. Sistemegelen kirli sular, havalandırma havuzundan sonra çökeltmehavuzuna geçer. Suya, çökeltme verimini arttırmak içinpolielektrolit ilavesi yapılır. Çökeltme havuzundan alınansulu çamura kireç eklenerek koyulaştırma havuzundadinlendirilir ve buradan da kurutma yataklarına verilerekgübre olarak değerlendirilir. Atıksu ise klor eklenerekdrenaja verilir. Tesis kapasitesi 2830 mVgün'dür.

Sıcak Haddehane ve Sürekli Dökümler Atıksu Arıtmve Su Resirkülasyon Tesisi

Yassı mamul üretiminin haddeleme işlemi sırasında yüzeytemizleme ve soğutma proseslerinde kullanılan sular butesiste arıtılmaktadır. Katı madde ve yağ içeren bu sularönce tufal çukurlarına alınarak tufalın dibe çökmesi, üsttekalan yağların ise sıyrılarak sudan ayrılmasısağlanmaktadır. Tufal havuzlarından geçen su basınçlıkum-çakıl ve antrasit filtrelerinden geçirilerek kalan tufalve yağlarından arıtılmakta, daha sonra soğutma kulesindesoğutulduktan sonra tekrar sisteme verilmektedir.

Kazanılan yağlar yakıt olarak değerlendirilirken tufal iseSinter üretim prosesinde kullanılmaktadır.Tesis kapasitesi 17.600 m3/saat'tir.

1. Soğuk Haddehane Asit Rejenerasyon ve Demir SülfatÜretim Tesisi

Soğuk Haddehanede üretilen sacların sülfürik asitle yüzeytemizleme işlemi sırasında oluşan, demir ve seyrettik asitiçeren banyo çözeltileri bu sistemde değerlendirilir. Çözeltiönce vakum altında soğutularak demir sülfat kristallerioluşturulur. Daha sonra santrifüj ayırıcıda asitli çözeltidenayrılan demir sülfat kristalleri (FeSO4. 7 H2O) satılmaküzere paketleme ünitesine gönderilir. Çıkan demir sülfat,fabrika içerisinde su arıtım sistemlerinde de koagulantolarak kullanılmaktadır. Santrifüjden çıkan seyreltik asitçözeltisi ise buharlaştırma işlemi ile konsantrasyonuarttırılır ve geri kazanılarak aynı sistemde geri kullanılır.Tesis kapasitesi 31 m3/saat'tir.

2. Soğuk Haddehane Asit Rejenerasyon ve FeO ÜretimSistemi

Yine soğuk haddehanede üretilen sacların hidroklorik asitleyüzey temizleme işlemi sırasında oluşan demir klorürçözeltisi önce akışkan yataklı reaktörden geçirilerek ısı850°C'ye çıkartılır. Yüksek sıcaklıkta FeO taneciklerioluşarak alttan sistemden ayrılırken, HC1 asiti ise buharolarak asit buharı yıkama sistemine verilir. Suyla yıkamaişlemi ile sıcaklık 100 °C'ye indirildikten sonra asit, asitdepo tankına, kalan demir oksit ise değerlendirilmek üzereSinter Fabrikası'na gönderilir.Tesis kapasitesi 7.3 m7saat'tir.

Sinter Fabrikası Elektrostatik Toz Tutma Sistemi veDiğer Toz Tutucuları

Sinter Fabrikası'nın çeşitli yerlerinden toplanan tozlu gazlaratmosfere verilmeden önce elektro statik toz tutucudangeçirilir. Sistem, çıkış toz konsantrasyonu en fazla 50mg/m3 olacak şekilde tasarlanmış, baca gazı debisi972.000 nrVsaat'tir.Diğer toz tutucular ise aşağıda verilmektedir.

Sinter Tarafı Toz Toplama Sistemi : 8.200 nr/dakCevher Tarafı Toz Toplama Sistemi : 900 m7dak

1. ve 2. Yüksek Fırın Hammadde Besleme Toz TutmaSistemi

Yüksek fırınların cevher, pelet, kok gibi beslemesistemlerindeki tozlan tutan toz tutma sistemlerininkapasiteleri;

1. Yüksek Fırın Kapasite2. Yüksek Fırın Kapasite

2.500 m7dak4.000 mVdak

998

1. ve 2. Yüksek Fırın Döküm Holü Toz Tutma Sistemi 2. ERDEMİR'DE ISO 14001 KURMA ÇALIŞMALARI

Döküm alma esnasında çıkan tozların tutulması içinkurulmuştur.Kapasite : 8.000 mVdak

Yüksek Fırın Baca Gazı Temizleme ve Su ResirkülasyonTesisi

Yüksek fırın bacalarından çıkan kirli gaz geri kazanımamacıyla temizlenerek yakıt olarak kullanılmaktadır.Yüksek fırın gazı önce gaz yıkama kolonlarında su ileyıkanır. Su içinde kalan katı maddelerden ağır olanlar önayırıcıda tutulmakta buradan da çamur havuzlarınagönderilmektedir. Su ise çökeltme havuzlarındadinlendirilerek askıdaki katı maddeleri alınmakta, soğutmakulesinde soğutulduktan sonra tekrar sisteme verilmektedir.Gaz yıkayıcılardan çıkan yüksek fırın gazı elektro filtredengeçirilerek kalan tozundan arındırılır ve yakıt gazı olarakkullanılır.Tesisin kapasitesi : 680 mVsaat'tir.

Çelikhane Baca Gazı Temizleme ve Su ResirkülasyonTesisi

Çelik üretimi sırasında konvertörlerden çıkan gazlar yoğunbiçimde katı madde sürüklerler. Bu gazlar konvertörlerüzerinde bulunan davlumbazlar ile toplanmakta, su ileyıkanarak içerisindeki katı maddeleri tutulmaktadır. Katımadde içeren su önce çökeltme havuzuna, sonra soğutmakulesinde soğutulduktan sonra sisteme geri verilir.Çökeltme havuzunda dibe çöken çamurlar ise kurutulmaküzere çamur kurutma yataklarına gönderilir. Temizlenengaz yakıt olarak kullanılır.Tesisin kapasitesi: 75.000 mVsaat'tir.

Çelikhane Gaz Temizleme Sistemi

Çelikhanenin değişik kısımlarından kaynaklanan tozlarıntutulması amacıyla kuru tip torbalı toz tutucularkurulmuştur.

• Kimyasal Isıtma ve Pota Alaşımlama Sistemi:Kapasite : 1.500 nrVdak

• Otomatik Flux Toz Toplama Sistemi:Çelikhanenin flux sistem konveyörlerine ait transfernoktalarından çıkan tozlar tutulmaktadır.Tesis Kapasitesi: 1.167 m3/dak

• İkincil Toz Tutma Sistemi:Kapasite : 18.084 mVdak

• Pota Fırını ve Pota Karıştırma Tesisi Toz Tutma Tesisi:Kapasite : 1.667 m3/dak

Kireç Fabrikaları Toz Tutma Sistemleri

Torbalı tip toz tutma sistemlerine sahiptir.3.Kireç Fabrikası kapasite : 800 m3/dak4.Kireç Fabrikası kapasite : 2.000 nrVdak

Globalleşen dünyada, çevrenin korunması, enerjidentasarruf sağlanması, maliyetlerin düşürülmesi ve pazarpayının arttırılmasını sağlayan en önemli unsurlarından birtanesi ISO 14000 Çevre Yönetim Standardlannınuygulanmaya başlamasıdır. Günümüzde bu ve diğeryönetim standardlannın yaptırım gücü, yasal yaptırımlardançok daha etkili olmaya başlamıştır. Bu anlayışla,13.01.1999 tarihli Toplam Kalite Konseyinin kararıylaERDEMİR'de İSO 14001 ÇYS kurma çalışmalarıbaşlatılmıştır. 28.06.1999 tarihinde ise ERDEMİR ÇevrePolitikası Genel Müdürlük Makamı tarafından yayınlanarakyürürlüğe girmiştir. ISO 14001 ÇYS nin uygulanmasıylageçmişten günümüze sürdürülmekte olan çevre faaliyetlerisistematik yapıya oturtulacak, sürekli gelişim ilkesiyleçevre konusunda önemli çalışmalar ortaya konulacaktır.

ERDEMİR'de Yapının Oluşturulması, SorumluluklarınTanımlanması

ÇYS'nin ilk aşaması olan üst yönetim taahhüdününalınması ve çevre politikasının yayınlanarak, yürürlüğegirmesinden sonra, ÇYS nin kurulması ve uygulanmasındansorumlu personel belirlenerek, görev tanımları yapılmıştır.

Toplam Kalite Konseyi tarafından ISO 14001 ÇYS'ninERDEMİR'de kurulmasından sorumlu Çevre ÇalışmaGrubu, ÇYS'nin tüm gerekliliklerinin yerine getirilmesindeÇevre Çalışma Grubuna destek sağlamak ve üst yönetimerapor sunmaktan sorumlu Çevre Yönetim Temsilcisi. ÇYSnin ünitelerde uygulanması ve sürekliliğininsağlanmasından sorumlu Ünite Çevre Sorumluları ve ÜniteÇevre Temsilcileri atanmıştır.

Eğitim Faaliyetleri

Eğitim faaliyetleri ERDEMİR'de ISO 14001 ÇYSçalışmalarının önemli adımlarından birini oluşturmaktadır.

Eğitim faaliyetleri, Çevre Çalışma Grubunun ve ÜniteÇevre Temsilcilerinin ISO 14001 ÇYS Bilinçlendirme veISO 14001 ÇYS Tetkikçi eğitimlerinin alınması ilebaşlatılmıştır.

Çevre Çalışma Grubu tarafından tüm işletme genelindesürdürülen diğer eğitimlerin konuları;

a- ISO 14001 Çevre Yönetim Sistemi Bilgilendirme,b- Çevre Boyutlarının Saptanması ve Etkilerinin

Değerlendirilmesi Metodolojisi,c- Çevresel Proses Kontrol ve Kayıt Sistematiğinin

Oluşturulması ve Acil Durum PlanlarınınHazırlanmasıdır.

ÇYS kapsamındaki mesleki eğitimler ise ihtiyaçdoğrultusunda üniteler tarafından yürütülmektedir.

999

ERDEMIR ÇYSOluşturulması

Dokümantasyon Sisteminin

ISO 14001 ÇYS çalışmaları kapsamındaki faaliyetlerinsistematiğini oluşturan ERDEMİR Çevre Yönetim Sistemidokümanları aşağıda verildiği biçimde oluşturulmuştur.

a- Çevre Temel Kitabı : ERDEMİR'de Çevre YönetimSisteminin her kademedeki çalışanlar ve yöneticilertarafından anlaşılmasını sağlamak ve ÇYS sistemininkuruluş ve işleyişinin temel prensiplerini belirlemekamacıyla hazırlanmıştır.

b- Prosedürler : Standardın herbir maddesine karşılıkÇYS Prosedürleri hazırlanmış ve KGS Prosedürleri ileentegrasyonu sağlanmıştır.ÇYS kapsamındaki prosedürler;Çevre Boyutlarının Saptanması ve Çevre EtkilerininDeğerlendirmesi ProsedürüÇevre Amaç ve Hedeflerinin Belirlenmesi ProsedürüÇevre Yönetim Programı Hazırlama ve UygulamaProsedürüÇevre Mevzuatı ProsedürüÇevresel Proses Kontrol ProsedürüÖlçüm ve Kontrol ProsedürüÇevresel Acil Durum ProsedürüYatırımların Çevresel Etki DeğerlendirilmesiProsedürüİletişim Prosedürüdür,

c- İş Talimatlarıd- Destek Dokümanlar (raporlar, akım şemaları gibi)

Çevre Boyutlarının Saptanması ve EtkilerininDeğerlendirmesi Çalışmaları

ERDEMİR faaliyet, ürün ve hizmetlerinden doğan çevreselrisklerini saptamak için Çevre Boyutlarının Saptanması veÇevre Etkilerinin Değerlendirmesi Metodolojisinigeliştirmiştir.

Çevresel etki envanterinin hazırlanması amacıyla tümproseslerde hammadde, yardımcı madde girdilerini, ürün,yan ürün ve atık çıktılarını gösteren çevresel proses akımşemaları oluşturulmuştur. Bu akım şemalarındanyararlanılarak, proseslerde herbir faaliyetin çevresel etkiyaratma olasılığı ve oluşan etkinin derecesinin belirlenmesiiçin risk puanları hesaplanarak, tablolar oluşturulmuştur.

Çevresel Proses Kontrol Altyapısının Oluşturulması

Çevresel Etki Değerlendirmesi çalışmaları sonucundaçevresel riski yüksek bulunan tüm etkileri kontrol altınaalmak için çevresel proses kontrol altyapısıoluşturulmuştur. Bu kontrol sisteminin işlerliği veuygulamasını sağlamak amacıyla daha önceki çalışmadabelirlenen çevre prosesleriyle ilgili iş talimatlarıhazırlanmıştır. İş talimatları hazırlanırken çevre mevzuatı,geçmişte yaşanan olağanüstü haller ve kazalar ve çevreboyutlarının değerlendirilmesi ve etkilerinin belirlenmesiçalışmalarının sonuçları dikkate alınmıştır.

Bu iş talimatlarında:• Kapsam ve uygulama alanı,• İşi yapmakla yükümlü personelin veya birimin

sorumlulukları,• Prosesin çevrede olumsuz etki yaratmaması için

çalışma işlem kriterleri,• Bu işlem kriterlerinden olası sapmalar sonucunda

çevreye verilen etkiler ve bu etkilerin giderilmesi içinalınacak önlem ve tedbirler,

• Sürekli izlenen parametreler ve yapılan ölçümler,belirtilmiştir.

Çevresel Acil Durum Planlarının Hazırlanması

Çevresel Acil Durum çalışmasının amacı : ERDEMİR'dedoğal afet, sabotaj ile üretim faaliyetleri esnasındamevzuata uygunsuzluk ve kontrol parametrelerindensapmalar gibi beklenmedik durumların meydanagelmemesi, meydana gelmesi halinde çevrede olabilecekolumsuz etkilerin önlenmesi ve en aza indirilmesidir.

Çevre Amaç ve Hedeflerinin Tesbit Edilmesi veYönetim Programlarının Oluşturulması

Ünitelerde yapılan çevre boyutlarının saptanması veetkilerinin değerlendirilmesi çalışmaları sonucunda önemliolarak tesbit edilen boyutlar, yönetim programına amaç vehedef olarak dahil edilmiştir.

Kuruluş İçi Çevre Tetkiklerinin Yapılması

ERDEMİR, TSE tarafından bir ön tetkikten geçmiştir. Öntetkik sonrası tespit edilen eksiklikler bir uygulama planıdahilinde giderilmeye çalışılmaktadır. Özellikle mevzuataaykırı olan uygulamaya dönük sorunlar için uygulamaprojeleri geliştirilmiştir.

Çevre Yönetiminin Gözden Geçirilmesi

Yılda bir defa düzenlenecek "Çevre Yönetiminin GözdenGeçirilmesi" toplantısında, iç denetim sonuçlandeğerlendirilerek, uygulanan çevre yönetim sistemininstandartta istenen şartları karşılayıp karşılamadığı,verimliliği ve sürekliliği kontrol edilecektir.

3. ISO 14001 KAPSAMINDA GELİŞTİRİLMİŞPROJELER

Ön tetkik sonrası eksik olarak karşımıza çıkan uygulamayadönük sorunlardan bir kısmı ERDEMİR'in kendiimkanlarıyla çözümlenmiş, bir kısmı ise yakın gelecekteçözüm bulacaktır. Bu projeler şunlardır:

• Yağların tüketimi ile ilgili envanter oluşturulmuş,üniteler bazında tüketimin en aza indirilmesi içinçalışmalar başlatılmıştır.

• Çıkan atık yağların açık sahaya gelişigüzel atılmasıönlenmiş, Su tesisleri sahasına yapılan ilave atık yağ

1000

depolama tankları ile yağların suları alınmakta, satışısağlanmaktadır.

• Kullanım yağlarının depolanmasına ilişkin tip projegeliştirilmiş, Standard depolama şekli ile yağlarındökülerek çevreyi kirletmesi veya bozularak atık halinedönüştürülmesi önlenmiştir. Yaygınlaştırılması devametmektedir.

• Kok Fabrikası'ndan çıkan ve önceleri açık sahayadökülen atık yıkama yağları kendi tesisleri içindesusuzlaştırılmakta, suyu arıtma tesisine giderken yağlarise satışa sunulmaktadır.

• Yine Kok Fabrikası katran dekanterlerinden çıkantortular kok tozu ve diğer bağlayıcılar kullanılarakbriket haline getirilerek bataryalara şarj edilecektir. Bukonuda araştırma ve deneme çalışmaları yapılarakolumlu sonuç alınmış, henüz uygulamayabaşlanılmamıştır.

• ERDEMİR'in atık envanteri oluşturulmuş, atıkmalzemelerin bertaraf edilme şekline göresınıflandırmaları yapılıp bertarafı sağlanacaktır.

• ERDEMİR'de kullanım dışı kalmış atık malzemelerinsatışından 2001 yılının ilk dört ayında yaklaşık 500Milyar TL gelir elde edilmiştir.

• Ünitelerde üretim sonucu açığa çıkan bakım, ambalaj,ofis ve diğer atık malzemelerin bertarafı için birprosedür geliştirilmiş, uygulanması sağlanacaktır.

Atık pillerin ambarlarda toplandıktan sonra yüksekfırınlara verilmesi sağlanmıştır.

Atık kağıtların ayrı ayrı toplanarak, Seka'ya verilmesisağlanmıştır.

Atığın kaynağındayaygınlaştırılmaktadır.

azaltılması bilinci

• Bütün çalışanlara çevre kirliliğini önleme ve atıklarıdeğerlendirme konularında bilinçlendirme eğitimleriverilecektir.

• Üretim sonucu açığa çıkan katı atıkların gerikazanımını sağlamak üzere oluşturulan bir komisyonmarifetiyle fizibilite çalışmaları sürdürülmektedir. Buatık geri kazanım tesisinin kurulması ile hemhammadde tasarrufu sağlanmış hem de bu atıklarınyaratmış olduğu çevre kirliliği önlenmiş olacaktır.

4. SONUÇ

ERDEMİR çapında çevresel sorunlara çözüm bulmadasistematik bir yaklaşım olan Çevre Yönetim Sistemleriuygulaması sonucu kuruluşumuzda önemli ilerlemelerkaydedilmiş bulunmaktadır. Özellikle çevreselperformansın iyileştirilmesi, sosyal paydaşlarınbeklentilerinin karşılanması, daha az çevresel kaza,çalışanların katılımı, konu ile ilgili ulusal, uluslararası vesektörel yasa ve yönetmeliklere uyum ile maliyetlerdesağlanan azalma bu ilerlemelere ilişkin örnekler olarakverilebilir.

1001

I. DEMİR-ÇELİK SEMPOZYUM BİLDİRİLERİ/ 113

tmmob

makina mühendisleri

odası

tmmob

metalürji mühendisleri

odası

"Çelıkhane cürufu içerisindeki hurdaların

değerlendirilmesi"

Erem ALT AN

Ereğli Demir ve Çelik Fabrikaları T.A.Ş.

ÇELİKHANE CÜRUFU İÇERİSİNDEKİ HURDALARINDEĞERLENDİRİLMESİ

Erem ALTAN

Özet: Bu çalışmada, 1981 yılından itibaren Erdemir'de biriktirilen çelikhane cüruflarını katma değer yaratacak yanürünlere dönüştürmek üzere Erdemir özkaynakları ile yapılan 250 t/saat kapasiteli "Çelikhane Cürufu DeğerlendirmeTesisi" hakkında bilgiler verilmiştir.1996 yılında proje çalışmalarına başlanan ve 1998'de devreye alınan tesisin projelendirilmesinden önce cürufdeğerlendirme konusunda yapılan denemeler, tesis yeri ve kapasitesinin seçimi, tesisin yapım aşamaları, uygulamaçalışmaları özetlenmiş, ayrıca halen faal durumdaki tesisin üretim teknolojisinden de bahsedilmiştir.

Anahtar sözcükler: Çelikhane Cürufu, Cüruf Değerlendirme, Manyetik Hurda.

1. ÇELİKHANE CÜRUFUNUN YAPISI VE OLUŞUMU:

Yüksek fırında üretilen pik demiri, içinde fazla miktarda C,Si, P ve S bulunduğundan sert ve kırılgandır. Pik demirdendaha mukavemetli, daha kolay işlenebilen çelik malzemeelde etmek için Çelikhanede konvertör içine alınan sıvı pikdemir (sıcak metal) içindeki istenmeyen elementlerinoksitlenme yoluyla giderilmesi gerekir. Konvertörehammadde olarak sıcak metal ve hurdanın yanısırayardımcı hammadde olarak da yanmış kireç (CaO),kireçtaşı (CaCO3), dolomit [CaMg(CC>3)2] gibi cüruf yapıcıflux malzemeleri ilave edilir. Konvertör içine oksijenüflenerek çelik kompozisyonunda istenmeyen elementlerinoksitlenerek giderilmesi sağlanır. Meydana gelen oksitlerflux malzemelerle birleşerek ergimiş haldeki cürufuoluştururlar ve yoğunluk farkından dolayı konvertöriçindeki sıvı çeliğin üstünde yeralırlar. Bu arada demirindebir kısmı oksitlenerek demiroksit halinde cürufa karışarakcürufa akıcılık sağlar. Kaliteli bir çelik, iyi bir cürufla eldeedilir. Bu nedenle çelikhanelerde pratiğe uygun cürufbileşimiyle çalışılmalıdır.

Çelikhane cürufunun, literatürde verilen tipik kimyasalkompozisyonu şöyledir:

%10,9 SiO2, % 42,9 CaO, %1,5 A12O3, %20,7 FeO, %7,2MgO, %0,09 S, %5,2 MnO, %1,4 TiO2

BOF (Basic oxygen furnace) teknolojisi ile Çelik üretentesislerde literatüre göre 1 ton çelik üretimi için gereklicüruf miktarı yaklaşık olarak 150 kg.dır.

BOF cürufunun kimyasal kompozisyonu ve miktarı;konvertöre şarj edilen hammaddeye, elde edilecek çeliğincinsine ve işletme pratiğine göre değişiklik gösterir.

Yüksek fosforlu sıcak metal kullanımında %8-12 SiO2

bulunurken, düşük fosforlu çalışmada %15-20 SiO2

bulunur. Cüruf içerisindeki silisyum miktarının artışıyanmış kireç kullanımını da artırır.

MnO miktarının artışı, cüruf akışkanlığını ve cüruf hacminiartırır; buna bağlı olarak akışkan cürufla çalışılması fırıntaşmasına ve verimliliğin düşmesine neden olur. DüşükManganlı çalışmanın mahsuru ise metal banyosundansıçrayan parçacıkların oksijen lansına yapışmasıdır. BOF'taManganın %80'i, Fosforun %90'ı oksitlenerek cürufageçer.

Cürufun iki özelliği, reaksiyonlar ve çelik yapımındaönemlidir:

a) Baziklik: Özellikle düşük fosforlu sıcak metal, BOF içintercih edildiğinden fosfor ve kükürdü gidermeninbaşarılı olabilmesi için baziklik minimum %3,5 (teorik)olmalıdır.

b) Cüruf oksitlenme düzeyi: Cüruftaki FeO oranı çelikyapımı için çok önemlidir. Metal banyosuna oksijenverir. Ancak cüruftaki demir oksitin fazla artışıkonvertör astarının aşınmasında önemli bir etkendir.Konvertörde yüksekten Oksijen üflenmesi cürufta FeOseviyesini artırır.

1005

2. ÇELİKHANE CÜRUFUNUN KULLANIM YERLERİ:

Çelikhane cürufuna uygulanan çeşitli işlemlerden sonra:

a) Elde edilen parça ve granüle haldeki metalikler,(manyetik hurdalar) çelikhanede hurda girdisi olarak;

b) Toz haldeki metalik ürünler ve ince kırılmış cüruflar,sinter harmanına şarj malzemesi olarak;

c) Metalikleri ayıklanmış çeşitli ebatlarda sınıflandırılmışcüruflar ise:

el) Karayollarında asfalt kaplama malzemesi olarak;(yüzey, temel ve dolgu malzemesi)

c2) Tarım toprağını iyileştirme malzemesi olarak;

c3) Çimento klinkeri için hammadde olarak;

c4) Betonarme için ince agrega olarak; (Cürufun hızlısoğutulması halinde)

c5) Çeşitli amaçlarla dolgu malzemesi olarak

kullanılmaktadır.

Çelikhane cürufu, dayanımı yüksek olduğu için altyapımalzemesi olarak, arazide tesviye işlemlerinde, yol yapımı,su yapıları için dolgu ve balast malzemesi olarakdeğerlendiri lmektedir.

Yol yapımında uygulamaya etkisi olan özellikleri; kireçdağılımı, demir dağılımı, serbest kirece bağlı genleşme,gözenekler, yetersiz kristalleşmedir. Bu özelliklerdolayısıyla uygulamada serbest kirece bağlı genleşmegözlenebilir. Bunun önüne geçilmesi ve cürufun yapısındadoğal olarak mevcut olan serbest kirecin özelliklerinikaybetmesi için yola serilmeden önce uzun sürebekletilmelidir. Kırılma dayanımı, yol yapımında kullanılanbalast malzemeleri ile mukayese edilecek kadar iyidir.(TRÖGER'e göre sıradışı aşınma direnci: 19 cm3, normalaşınma direnci: 25-31 cm3, yetersiz aşınma direnci: 37 cm3

iken, çelikhane cürufu için bu değer: 18—27,7 cm3 dür.)

Cüruf, yol kaplama malzemesi olarak 1980'de Linz'dekullanılmış, ~5 cm kalınlığındaki kaplama üzerinden90-140 tonluk ağır ekipmanlar geçirilerek yapılandenemelerde bir deformasyon gözlenmemiştir.

3. ERDEMİR'DE CÜRUF MANİPLASYONU:

Erdemir'de konvertörlerde meydana gelen cüruf, yaklaşık1500 °C sıcaklıkta sıvı fazda iken cüruf potasınaalınmaktadır. Cüruf potaları 12,6 m3 hacmında ve yaklaşık30 ton cüruf alabilecek kapasitedir. 2 dökümde 1 potadoldurulmakta ve dolaşımda 14 adet pota bulunmaktadır.

Çelikhanede günlük ortalama 70 döküm yapılmakta veburada potalara alınan cüruflar, demiryolu vasıtasıyla"Cüruf Tumba Tesisi"ne taşınmaktadır. Çelik konstrüksiyonaçık bir hol şeklindeki bu tesiste, potaları devirebileceközellikte 2 adet tavan vinci bulunmaktadır.

Cüruf Tumba Tesisinde aşağıdaki işlemler yapılmaktadır:

a) Tavan vinçleri yardımıyla pota içindeki sıvı cüruf,cüruf soğutma yatağına boşalması,

b) Soğutma yatağına dökülen sıvı cürufun soğutulması,

c) Boşaltılmış cüruf potalarının tekrar kullanılmak üzerehazırlanarak çelikhaneye gönderilmesi.

Cüruf potasından sahaya dökülen sıvı haldeki cüruf, üzerinekontrollü olarak verilen soğutma suyu ile karşılaştığındakatılaşır ve kristalleşip gri ve az gözenekli bir malzemehalini alır.

Erdemir'de 1995 yılında tamamlanan Çelikhane KapasiteArtırımı ve Modernizasyonu sonrası Çelikhane cürufununyaklaşık özellikleri aşağıda verilmiştir:

Kimyasal kompozisyon: %10,68 SiO2, %50,17 CaO,%2,81 A12O3, %17,84 FeO, %1,44 MgO, %0,05 S,% 4,68 MnO, % 1,28 P2O5 ,%0,29 TiO2 ve % 10,72 FeSertlik: 6,5 - 7 moh's scale,Yığın Ağırlığı: 2 ~ 2,8 ton/m3,Nem Miktarı = - %5

Modernizasyon öncesi Çelikhaneden çıkan cürufunkimyasal kompozisyonu ile yukarıda verilen yenikompozisyon arasındaki en önemli fark demiroksitmiktarındadır. Modernizasyon öncesi %20-25 olan FeOoranı, modernizasyondan sonra %15-20'ye düşmüştür.Bunun nedeni de yeni konvertörlerde tesis edilen alttankarıştırma sistemidir.

Cüruf içerisinde, cürufa kaçan ve süngerimsi yapıda serbestdemir de yeralmaktadır. Yazının sonraki bölümlerindemetalik oranı yüksek olan bu malzeme, "manyetik hurda"veya kısaca "hurda" olarak anılacaktır.

Halihazırda Erdemir'de 1 ton sıcak madenin işlenmesisırasında yaklaşık olarak: 45 kg skal, 125 kg BOF cürufu,12.5 kg taşan cüruf, 18 kg çelik potasında kalan cüruf, 15kg desülfürizasyon cürufu oluşmaktadır.

4. ERDEMİR'DE CÜRUF DEĞERLENDİRMEÇALIŞMALARI:

Erdemir'de Çelikhane Cürufu, katma değer sağlayacakürünlere dönüştürülebilmesi ve içerisindeki hurdanın çeliküretiminde iki temel girdiden biri olarak değerlendirilmeimkanı bulunması, başka bir deyişle ithal hurda yerineikame edilebilmesi nedeniyle 1981 yılından itibaren limantarafında açık sahada Cüruf Tumba Tesisi yanındabiriktirilmeye başlanmıştır.

Muhtelif skallar, desülfürizasyon cürufları, çelik potasıcürufları ve refrakter artıkları ile karışık olarak sahadabiriktirilen çelikhane cürufları; 1994 yılında yapılanölçümlere göre, yaklaşık 2.100.000 m3 hacım ve 5.000.000ton ağırlığında bir tepe halini almıştır.

I:

1006

1986 yılında özellikle çelikhane cürufu içindeki hurdalarıayırmak ve ebatlandırılmış cürufu değerlendirmek üzere birdeneme tesisi yapılmıştır. Önceleri 25 t/saat kapasite ileçalışan tesis, 1991 yılında yapılan revizyonlarla 100 t/saatcüruf işleyecek hale getirilmiştir. Bu tesiste 1 adet grizzlyelek ve besleyici, 5 adet konveyör, 2 adet elek, 1 adetdarbeli kırıcı ve 2 adet bantlı manyetik seperatörbulunmaktadır.

Bu tesis ile başlayan deneme çalışmaları ile paralel olarakbiriktirilmiş olan cürufun; entegre çelik fabrikalarındacürufların maniplasyonu ve işlenip değerlendirilmesi işi ileuğraşan uluslararası müteahhit firmalar vasıtası ileişlettirilmesi alternatifleri üzerinde de çalışılmıştır. Yapılanaraştırmalar ve fizibilite çalışmaları sonucu Erdemir'inkendi şartlarına uygun bir tesisin yine Erdemir tarafındandizayn edilip işletmeye alınmasının hem mali açıdan hemdeişletme pratikleri açısından daha uygun olacağına kararverilmiştir.

Cüruf Değerlendirme Tesisinin dizaynından önce; DenemeTesisinde işlenen cürufun içerisindeki manyetik hurdaoranının ve manyetik hurdaların içindeki metalik demiroranının tespiti ile ilgili çalışmalar ve sözkonusu oranınyükseltilmesi için denemeler yapılmıştır.

4.1 Metalik Demir Oranının Tespiti ve Yükseltilmesi İçinYapılan Denemeler

Manyetik hurdaların içindeki metalik demir oranının tespitiiçin 1995 yılında yapılan ilk denemede, üniform bir yapıyasahip olmayan cüruf tepesinin muhtelif bölgelerindenalınan cüruflar tartılarak deneme tesisindeki hopereyüklenmiş, kırılmak ve elenmek suretiyle işlenmiştir. Hoperızgarasından ayrılan parçaların içindeki manyetik hurdalarseyyar magnet ile ayıklanmıştır. Izgaradan veseperatörlerden elde edilen manyetik hurdalar, ayrı ayrıtartılmış, bunlardan alınan numuneler içindeki metalikdemir oranı laboratuarda tespit edilmiştir.

496 ton cüruf işlenerek yapılan bu ilk denemede ağırlıkbazında aşağıdaki sonuçlar elde edilmiştir:

Manyetik hurdaların cüruf içindeki oranı : % 11Hurdalardaki metalik demir oranı : % 65,28 ortalama

% 39,18 minimum% 75,08 maksimum

Çelikhanede kullanılabilecek hurdaların metalik demiroranının ağırlıkça en az % 80 olması istenmektedir. Bubakımdan elde edilen hurda içindeki metalik oranınıartırmak üzere denemelere devam edilmiştir. Cüruftan eldeedilen manyetik hurdaların üzerinde ve gözeneklerinde yinecüruf parçacıkları bulunmakta ve metalik oranınınyükseltilmesi için bu cüruf parçacıklarının hurdadanmümkün olduğu kadar ayırılması gerekmektedir.

Bu işlemin yöntemini tespit için yapılan ikinci denemedeseperatörlerden alınan ve ortalama metalik yüzdesi % 55,48

olarak tespit edilen 12.120 kg hurda, Kireç Taşı KırmaEleme Tesisindeki Yıkama Tamburundan geçirilmiştir.

Yıkama Tamburu silindirik, yatay konumda dönen veiçerisinde malzemelerin vida hareketi yaparak ve aynızamanda birbiri üzerine düşerek ilerlemesini temin edenkanatlar bulunan bir ekipmandır. Bu işlemin sonucundayıkama tamburundan geçtikten sonra toplanan manyetikhurdanın 10.995 kg olduğu ve ortalama metalik demiryüzdesinin % 76,16 değerine yükseldiği görülmüştür.

Yine 1995 yılında yapılan üçüncü denemede ise manyetikseperatörlerde tutulan 12.465 kg hurda kamyona alınıptekrar deneme tesisinin rampasından giriş hoperineyüklenmiş ve sistem çalıştırılarak manyetik hurdalarseperatörlerde tekrar yakalanmıştır. Bu denemedeseperatörlerde tekrar yakalanan hurda 10.780 kg olmuştur.

Denemelerin sonucunda, manyetik seperatörler ile tutulanhurdaların bir tambur içerisinde kuru olarak çevrilip birbiriüzerine düşürülmesi ile hurdaların yapısındaki cürufparçacıklarından büyük bir bölümünün düşme, çarpma,sürtünme hareketleri ile hurdadan ayrılabileceği ve metalikdemir oranının da Çelikhanenin istediği % 80 değerineulaşabileceği tespit edilmiştir.

4.2 Tesis Yerinin ve Kapasitesinin Seçimi

Tesisin yerleşimi için en uygun yer olarak cüruf tepesininkuzeydoğusunda, cüruf tumba tesisinin de kuzeybatısındataşıma işini en aza indirmek için hemen tepenin yamacındabir yer seçilmiştir.

Deneme tesisinde elde edilen çalışma pratikleri, cüruftanelde edilecek hurdanın çelikhanede tüketilme oranı vebenzeri çeşitli faktörler de dikkate alınarak yapılanhesaplamalar sonucunda; mevcut cüruf tepesini 5,5 yıldaişleyerek bitirmek hedefi ile 2 vardiya çalışma düzeni ve%80 toplam çalışma verimi esasıyla 250 ton/saat kapasitelibir "Cüruf Değerlendirme Tesisi" kurulmasına kararverilmiştir.

Bu tesisten 5,5 yıllık çalışma sonunda elde edilmesihedeflenen malzemeler aşağıda verilmiştir:

a) Manyetik hurdalar: yaklaşık 700.000 ton olacağı tahminedilmiştir. Bunlardan +60mm ebatlı olanları çelikhanedetüketilmesi, daha küçük ebatlardaki parçaların ise sinterharmanına katılması öngörülmüştür.

b) 0-10mm. Ebatlı cüruf : Ağırlıkça %25-30, yaklaşık1.600.000-1.920.000 ton olacağı tahmin edilmiştir. Bumalzemenin sinter harmanına katılması öngörülmüştür.

c) 10-60mm arasında sınıflandırılmış cüruf ile muhtelifebatlı refrakter kırığı ve moloz: yaklaşık 3.775.000 tonolacağı tahmin edilmiştir. Bu malzemeden genellikledolgu malzemesi olarak faydalanılması öngörülmüştür.

1007

CÜRUF 20-60mm CÜRUF

ERDEMIR ÇELİKHANE CÜRUFU DEĞERLENDİRME TESİSİ AKIM SEMASI

5. TESİSİN ÜRETİM TEKNOLOJİSİ (PROSESİNTANITIMI)

Yukarıda verilen akım şemasından da görüleceği üzere:cüruf tepesinden ağır hizmet tipi büyük kapasiteli damperlitaşıyıcılar ile getirilen cüruf, rampa üzerinden hoperlereboşaltılmaktadır. Her hoperin hacmi, 1 taşıyıcı ile gelenmalzemeyi alacak ölçüdedir. Hoperlerin üzerinde,taşıyıcıdan dökülen karışık cürufu hopere istenilen özelliktevermek üzere titreşimli besleyiciler ve grizzly eleklerbulunmaktadır.

< * •

Resim 1. Rampa ve Yükleme Hoperleri

Cüruf, besleyici ve grizzly eleklerden hopere boşalırken300 mm.den daha iri cüruflar ve metalik parçalar, grizzlyeleğin ızgarası üzerinden hoperin yan tarafına dökülerekayrılmaktadır. (Resim-1) Bu bölümde biriken +300mmmalzeme içindeki metalik hurdalar, magnet ataşmam

takılmış ekskavatör vasıtasıyla ayıklanarak ayrılmakta vedoğrudan çelikhane hurda hazırlama tesisinegönderilmektedir.

Hoperlerin altından Paletli Besleyici ile alınan 0-300mmkarışık malzeme, CD-1 konveyörü ile TE-1 eleğinegiderken bu konveyör üzerine yerleştirilmiş MS-1 manyetikseperatörü ile manyetik hurdaların bir bölümüyakalanmaktadır. Kalan malzeme ise TE-1 eleğinde kalınve ince olmak üzere 2 ebada ayrılmaktadır.

Elek üstü kalın malzeme, eleğin hemen çıkışınayerleştirilmiş Çeneli Kırıcıda işletme pratiğine görebelirlenen çene açıklığında kırılmakta ve CD-2 konveyörüyardımıyla Darbeli Kırıcıya taşınmaktadır.

Darbeli Kırıcı'nın yerleşimi, ihtiyaç halinde devreyealınabilecek veya devre dışı bırakılabilecek şekildetasarlanmıştır. Kırıcının devreye alınmasını sistemden eldeedilecek ince cürufun kullanım oranı belirlemektedir. Kırıcıçalıştırılmadığı zaman CD-2 konveyörü çıkışınayerleştirilmiş pantolon oluk yardımıyla malzeme doğrudanCD-4 konveyörüne yönlendirilmektedir.

CD-4 konveyörüne alınan ince veya orta kalınlıktamalzeme, TE-2 eleğine taşınırken bu konveyör üzerineyerleştirilmiş MS-2 manyetik seperatörü ile cürufta kalmışmanyetik hurdaların bir bölümü daha yakalanmaktadır.Kalan malzeme ise TE-2 eleğinde elenmektedir. Bu eleğingöz açıklığı, darbeli kırıcının devrede olup olmamasınagöre belirli ölçüye değiştirilmektedir. Elek üstü cüruf CD-5konveyörü ile, elek altı cüruf ise CD-6 konveyörü ilesahaya yığılmaktadır. (Resim 2.)

/;

1008

/ •

TE-1 eleğinde, elek altından alınan malzeme, CD-3konveyörü ile TE-3 eleğine taşınırken bu konveyör üzerineyerleştirilmiş olan MS-3 manyetik seperatörü ile bubölümdeki manyetik hurdalar da yakalanmaktadır. Kalancüruflar ise TE-3 eleğinde elenerek benzer şekilde CD-7 veCD-8 konveyörleri ile sahaya yığılmaktadır.

Resim 2. İşlenmiş Cürufun Sahaya Yığılması

Kırıcı ve elekler arasındaki taşıma esnasında MS-1, MS-2,MS-3 bantlı manyetik seperatörler ile toplanan manyetikhurdalar, CD-10 konveyörüne verilmekte, bu konveyörvasıtasıyla bütün manyetikler cüruf ayırma tamburunagönderilmektedir. (Resim-3) Tambur içindeki kanatlardönme hareketiyle birlikte malzemeyi ilerletmekte vebirbiri üzerine düşürmektedir. Ard arda tekrarlanan düşmeve çarpma hareketleri ile gözenekli yapıdaki metaliklerinüzerinde bulunan cüruf parçalan, manyetiklerdenayrılmakta ve hurda olarak kullanılacak malzemeninmetalik oranı yükselmektedir.

Resim 3. Cüruf Ayırma Tamburu

Cüruf ayırma tamburundan çıkan malzeme, CD-11konveyörü ile taşınırken bu konveyör üzerine yerleştirilmişMS-4 ve MS-5 seperatörleri ile ayıklanan manyetikparçalar, oluklar ile CD-13 konveyörüne aktarılmakta,kalan cüruf ise CD-12 konveyörü ile elenmek üzere TE-2eleğine nakledilmektedir.

CD-13 konveyörü üzerindeki metalik hurdalar, TE-4 no.luiki katlı elek ile elenmekte ve yıkanmaktadır. Bu elekte 3ayrı ebada sınıflandırılmış hurdalar, CD-14 ve CD-15konveyörleri ile sahaya yığılmaktadır.

sistem3

Resim 4. Cüruf Değerlendirme Tesisi Genel Görünüş

Tesis, kumanda binasından PLC ile otomatik olarakçalıştırılmaktadır. Tesis işletmesi ve kumandası, ayrıcasoyunma-yıkanma yeri olarak iki katlı bir bina inşaedilmiştir. (Resim-4)

Tesiste kullanılan mobil ekipmanlar, her biri yeterli sayıdave kapasitede olmak üzere ağır hizmet tipi damperlitaşıyıcı, shovel, ekskavatör, traxcavator, loader ve dozerdenibarettir.

Tesiste yaklaşık 600 ton çelik konstrüksıyon ve 250 tonteknolojik ekipman ve elektrik aksamı kullanılmıştır.Tesisin toplam enerji ihtiyacı yaklaşık 700 kw-saattir.

Tesiste bir vardiyadaki çalışan sayısı; 1 formen, 1 sisteoperatörü, 4 düz işçi ve sürekli çalışan iş makinalarınınoperatörü olmak üzere 9 kişidir.

6. TESİSİN YAPIM AŞAMALARI VE UYGULAMAÇALIŞMALARI

Tamamı Erdemir özkaynakları ile gerçekleştirilen tesisinana mühendislik, proje yönetimi ve uygulama çalışmaları;Etüd Proje Daire Bşk.lığı, Etüd Planlama Md.lüğününkoordinatörlüğünde yürütülmüştür.

1995 yılı son aylarında yapım kararı alınan tesisin avanprojelerinin çizimi 1996 yılı ilk yarısında tamamlanmış;inşaat, aydınlatma, topraklama ve genel hizmet projeleriErdemir'ce yapılmış, diğer detay projeler ise Erdemirkontrolunda bir mühendislik firmasına çizdirilmiştir.

Tesiste kullanılacak teknolojik ekipmanlar, denemetesisinden ve diğer maniplasyon sistemlerinden elde edilmiştecrübelerin ışığında özenle seçilmiş, özel ekipmanlarınprojeleri ise Erdemirde hazırlanmıştır. Cüruf ayırmatamburu ile 3 adet elek, bu projelere göre Erdemir'in kendiatelyelerinde imal edilmiştir. Diğer teknolojik ekipmanlar,hazırlanan teknik şartnameler ile yurtdışı ve yurtiçifirmalardan satın alınmıştır.

Sahanın tesviyesi, tesisin temel inşaatı ve saha betonlaması,ana enerji hattının, içme ve servis suyu hatlarının çekilmesigibi alt yapı çalışmaları Erdemir tarafından yapılmıştır.Çelik konstrüksiyon imalat ve montajı ile teknolojikekipmanların montajı bir firmaya, elektrik-otomasyonişlerinin proje, malzeme temini ve montaj işleri de diğer bir

1009

I

Jfirmaya ihale yoluyla yaptırılmıştır. 1997 yılı sonunda yaklaşık 4 ton. olmak üzere Çelikhanede hammadde girdisi tteknik kabule hazır hale gelen tesisin test çalışmaları da olarak kullanılmıştır. f-tamamlanarak 1998 yılı ilk çeyreğinde işletmeye alınmıştır.

0-1 Omm ebatlı cüruflar, fosfor oranının elverdiği ölçüde7. SONUÇ sinter harmanına karıştırılarak şarj malzemesi olarak

kullanılmaktadır. Halen kullanım miktarı yaklaşık 650Tesisin devreye alındığı 1998 yılından bu yana tesiste ton/gün dür. 1998 yılından bu yana Sinter Fabrikasında /3.904.095 ton cüruf işlenmiştir. 352.990 ton cüruf, şarj malzemesine karıştırılarak {

kullanılmıştır.

İşlenen cüruf içerisinden 483.060 ton hurda geri Sonuç olarak Tesis, kendini çok kısa sürede amorti etmiş,kazanılmıştır. (Toplam hurdanın işlenen cüruf içindeki biriken çelikhane cürufunu da planlandığı gibi 5,5 yıl içindeoranı %12,4 dür.) Geri kazanılan hurdalar her şarjda işleyebileceği görülmüştür. ,

i

1010 ,

t:

I. DEMİR-ÇELİK SEMPOZYUM BİLDİRİLERİ/ 114

tmmob

makina mühendisleri

odası

tmmob

metalürji mühendisleri

odası

"Çevre ve enerji stratejisi açısından çelik

bilimi ve teknolojisinde yeni eğilimler"

M. Kelamı ŞEŞEN

İstanbul Teknik Üniversitesi,Metalürji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

Çevre ve Enerji Stratejisi Açısından Çelik Bilimi ve Teknolojisinde Yeni Eğilimler

M. Kelamı ŞEŞEN

Özet

Küresel çevrenin ve enerji kaynaklarının korunmasının malzeme bilimi ve teknolojileri ile önemli ilişkisi vardır. "DünyaDostu Teknoloji"; mantıklı duyarlılık gösterilmeden ve kullanılan teknoloji sorgulanmadan geliştirilemez. Çelik, gerekdünya üzerinde yaygın olarak büyük miktarlarda üretilmesinden dolayı, üretiminde kullanıldığı teknolojiler nedeniyle vegerekse üstün teknolojik malzeme olması nedeniyle, enerji kullanımı ve çevre açısından stratejik bir malzemedir. Çelikbilimi ve teknolojisinin; enerji tüketimi, çevre ve yeniden kazanma konularında katkı oluşturacak birçok örnek vardır.Corex prosesinin etkili kulanımını sağlayan entegre bir sistem çelik üretiminde yeni teknolojidir. Mühendislik malzemesiolarak çelikler için daha az ile daha çok iş yapmak şeklindeki uygulamalar ile, istenilen fonksiyonlar, enerji ve hammaddedaha az kullanılarak ve çevre daha az kirletilerek yerine getirilebilir. Çelik kalitelerindeki gelişmelerle insan ve toplumayarar sağlanır.

Anahtar kelimeler: Enerji ve çevre, çelik üretim teknolojisi, Corex prosesi, çelik kaliteleri.

1-GİRİŞ VE AMAÇ

Çağdaş kültürün ve uygarlığın gelişmesi; insan yaşamı,doğa ve teknoloji zincir halkasında, dünyanın ekolojisi ilearmonisini bozar. Bu nedenle, küresel çevrenin ve enerjikaynaklarının korunmasının malzeme üretimi ile ilgisigözden geçirilmelidir. Bilimin gelişmesi teknolojiyi büyükölçüde değiştirmiştir. Bu olanak insan ve toplum yararınadeğerlendirilmelidir.

Çağdaş bilim ve teknolojinin gelişmesinin tarihi, bize, insanuygarlığının gelişmesinin; alet ve olanakların üretilmesiiçin gerekli olan malzemelerin üretimine ve bilimine büyükölçüde bağlı olduğunu göstermektedir[l]. Şekil 1 'de, insanetkinlikleri ve dünyanın çevre ve kaynakları arasındakiilişkiler şematik olarak gösterilmiştir. İnsanlar doğalkaynaklardan malzeme üretirken ve bu malzemelerdenmakine ve ekipmanları üretirken ve bunları kullanırkenenerji kullanırlar, atık üretirler. İnsanlık tarihinden çok dahafazla süredir depolanan enerji kaynaklarıyla doğalhammaddelerden işlenen çeşitli malzemelerin kullanılmasıile çağdaş konforlar meydana getirilmektedir. İnsanuygarlığının sanayi devriminden beri olan hızlıbüyümesinin bir sonucu olarak, iki yüzyıl gibi oldukça kısabir sürede, korkunç miktarlarda enerji ve kaynaktüketilmiştir. Malzeme akışının her durumunda, bu büyüktüketim, dünyanın ekolojisine (çoğunlukla dünyanındoğasına zararlı olmak üzere) ileri ölçülerde etkileryapmıştır.

"Dünya Dostu Teknoloji"; mantıklı duyarlılıkgösterilmeden ve kullanılan teknoloji sorgulanmadangeliştirilemez. İnsan hayatına zenginlik getiren bilim veteknoloji, gelişmeler sonucunda karşılaşılan sorunlarınışığında, gerekli sınırlamalarla dengelenmelidir. Sadecekazanılan değerlerin geniş yelpazesinde elde edilenürünlerin verdiği memnuniyet değil, CO2 emisyonu, üretimsırasında ortaya çıkan zararlı atıklar, makine ve ekipmanınkullanılmasının etkileri, diğer faktörler vb. etraflıcadeğerlendirilmelidir ve özellikle atık atılmasınınsınırlanması ve son atık miktarının azaltılması konusundayoğun çaba gösterilmelidir. Gösterilen çabalardan kısa, ortave uzun vadede beklenen yararların sağlanabilmesi için,yeni teknolojileri geliştirmek üzere, ulusal ve uluslararasıişbirliği gereklidir.

2- ÇELİK ÜRETİM TEKNOLOJİLERİNİN VE ÇELİKÜRÜNLERİN ENERJİ VE ÇEVRE İLE İLİŞKİSİ

Çelik, gerek dünya üzerinde yaygın olarak büyükmiktarlarda üretilmesinden dolayı, üretiminde kullanıldığıteknolojiler nedeniyle ve gerekse üstün teknolojik malzemeolması nedeniyle, enerji kullanımı ve çevre açısındanstratejik bir malzemedir. Atık duruma gelmiş veya kullanımömürlerini tamamlamış çelik malzemelerin yani hurdalarınçelik ergitme proseslerinde yeniden işlenip kullanılabilmeside, enerji tüketimini ve çevresel sorunları azaltır.

1013

Makina veEkipmanKullanma

Makina veEkipmanÜretme

Şekil 1- İnsan aktiviteleri ile çevre ve dünyanın kaynakları arasındaki ilişki[2].

Dolayısıyla, çelik üretim teknolojilerinin ve çelik ürünlerinçevre ve enerji ile ilişkisi önemlidir. Konu ile ilgiliaktiviteler insan ve toplum yararı gözetilerek yapılmalıdır.Aşağıdaki bazı örnekler bu konu ile ilgilidir[2].

Enerji ile ilişkili örnekler:• Enerji kullanma etkinliğini arttıran malzemelerin

geliştirilmesi.• Otomobillerin ağırlığını azaltan malzemelerin

geliştirilmesi.• Üretim proseslerinde enerji tutumluluğunu sağlayan

teknolojilerin geliştirilmesi.

Çevre ile ilişkili örnekler:'• Çevreyi koruyan sistemlerde kullanılmak üzere

malzemelerin geliştirilmesi.• Otomobil eksoz gazlarını temizlemeye yönelik

malzemelerin geliştirilmesi.

Yeniden kazanma ile ilişkili örnekler:• Hurdayı geri kazanma ve yeniden kullanma

teknolojilerinin geliştirilmesi.• Yan ürünleri geri kazanma ve yeniden kullanma

teknolojilerinin geliştirilmesi.• Uzun ömürlü ürünlerin üretilmesine olanak sağlayan

malzemelerin geliştirilmesi.

1014

Çeliğin enerji ve çevre ile ilişkilerinde ilk akla gelebilecekbazı ürün ve uygulamalar aşağıdaki gibi sıralanabilir[2]:

1-

2-

3-

4-

Enerji tutumluluğuna katkı sağlayan yüksekperformanslı elektrik çelikleri.Çevreyi kontrol eden sistemlerde paslanmaz çeliklerinyaygın kullanılması.Yüksek etkinlikli ısısal güç tesislerinin oluşturulmasınayönelik olarak çok yüksek basınç kazanı yapımı içinyüksek sıcaklığa dirençli çelik boruların üretimi.Taşıma vasıtalarının ve çelik ürünlerin geliştirilmesi.

1-

2-

3-

ağırlık

5-

İhtiyaç duyulan taşıma vasıtalarınıngeliştirilmesi.Yakıt tüketimini düşürmek içinazaltacak yüksek dayançlı çelikler.Yüksek hızlı trenler için yüksek performanslıuzun ömürlü raylar.

Hurda kaynakların ve çelik üretim malzemelerinin

yeniden kazanılması.

Hurda kaynaklarla yapılan üretimler, birincil kaynakkullanılma durumuna göre, genel olarak, daha az enerjitüketirler, çevre kirliliğini azaltırlar veya çevreyi daha azkirletirler, üretim süreçleri kısadır, dolayısıyla daha azyatırımı gerektirirler ve maliyetleri daha düşüktür. Tablo 1ve Tablo 2 'de bu konularda bazı bilgiler verilmektedir.

Tablo 1- Çeşitli malzemelerin üretiminde ton başına tüketilenenerji[3].

MalzemeCevherden birincil üretim çelik, sıcak haddeürünü şeritHurdadan üretilen çelik, çubukYüksek alaşınlı takım çeliği, çubukAlüminyum, birincil üretim metal, levhaAlüminyum, ikincil üretim metal, ingotPlastik, polietilen

KWh/t6351

1412405823300200015500

Tablo 2- Geri dönüşümlerin çevreye etkileri[2].

Enerji kullanmadaazalma, %Çöp ve katı atıktaazalma; %Hava kirliliğindeazalma, %

Kağıt

30-35

130

95

Alüminyum

90-95

100

95

Demirve çelik60-70

95

30

Genel olarak atık ve/veya hurda durumuna gelmişhammaddelerin geri dönüştürülmesi kullanılan enerjinin veçevresel sorunların büyük oranlarda azalmasınısağlamaktadır. Atıkları ve hurdaları ayırma teknikleriningelişmesiyle ve atıkları ayırma kurallarının yasal halegetirilmesi ile gelecekte, metal üreticisinden satılan her birürünün zamanla metal üretim proseslerine geri döneceğibeklenmelidir.

Demir çelik üretiminde kullanılan hammaddelerin vehammaddelere göre seçilen üretim teknolojilerin; enerjitüketimi ve çevre ile ilişkileri farklılıklar gösterir. Tablo 3'de farklı yöntemlerle yapılan çelik üretimlerinde ton sıvıçelik üretimi için oluşan CO 2 emisyonları verilmiştir.

Tablo 3- Farklı yöntemlerle yapılan çelik üretimlerinde ton sıvıçelik üretimi için oluşan CO2 emisyonları[4].

PROSES

Cevher - pelet + kok - BF -BOF (%25 hurda)cevher - pelet - Corex - BOFcevher - pelet - Midrex - EAF%100 hurda-EAF%60 hurda + (cevher - %40demir karbür) - EAF%50 hurda + (cevher - %50Fastmet) - EAFcevher - %100 demir karbür -EAF

TOPLAMKg CO2/ton sıvı çelik

2010

3 0891 874

641982

1 872

1 089

Tablodan görüleceği gibi günümüzün yeni teknolojisiindirgeyici ergitme (smelting reduction) prosesi Corex 'intemel proses olduğu üretim şeklinde en fazla CO2 emisyonuvardır. İndirgeyici ergitme prosesi, Corex prosesi ilekazanılan sıvı metal %2.5 gibi düşük oranda C içerir vedolayısıyla çelik üretim prosesinde (BOF 'da) daha azhurda kullanılır. Ancak günümüzde indirgeyici ergitmeproseslerinin tercih edilmesini sağlayan üstün özelliklerivardır.

İndirgeyici ergitme prosesinde kokun kullanılmaması,cevherin aglomerasyon işlemine tabi tutulmaması gibiavantajlardan dolayı geleneksel demir çelik üretimiylerekabet edebilecek durumdadır. Kokun kullanılmaması vebaca gazlarının fırına şarj edilebilmesi, bu prosesin çevreyeduyarlığını ortaya çıkarır. Prosesde hava yerine oksijeninkullanılması, zararlı gazlar olarak, azot oksitlerinin ve alkalisiyanürlerin oluşmasını önler. İndirgeyici ergitme prosesigazı ile sünger demir üretimi yapılabilir. İndirgeyiciergitme prosesinin baca gazları temizlendikten sonrayüksek basınç sistemine ve ısıtıcılardan geçirilerek direktindirgeme proseslerinin indirgeme şaftına üflenir (Şekil 2).

Şekil 2. Corex prosesinin direkt indirgeme prosesi ileentegre çelışmasi[5].

1015

İndirgeyici ergitme yöntemi ile elde edilen sıcak metalin,direkt indirgeme şaft fırınında indirgeyici ergitmeprosesinden çıkan baca gazı kullanılarak elde edilen süngerdemirin ve hurdanın karıştırılıp elektrik ark fırınına şarjı ilehem kaliteli çelik elde edilir, hem de enerjide büyüktutumluluk sağlanır (Şekil 3). Sıcak metalle birlikte süngerdemirin sıcak şarjı, istenen kalitede daha çok hurda şarjınaolanak sağlar. Doğal gazın uzun yıllardır kullanıldığıülkemizde sünger demir üretim tesisi, birçok kerelergündeme getirildiği halde, günümüze kadar kurulamamıştır.Bunda doğal gaz konusunda dışa bağımlı olmamızın büyükpayı olabilir. Aynı şekilde günümüzün alternatif prosesiolan indirgeyici ergitme prosesinin de ülkemizdekurulmasının zaman zaman sözü edildiği de bir gerçektir.Dolayısıyla Şekil 3 'de şematik olarak gösterilen"indirgeyici ergitme + direkt indirgeme -> EAF" veyabenzeri bir entegre tesisin ülkemize kazandırılması uygunolabilir.

Coal

ı •

Additives r*

Corexplant

J — "£T7-

H ıtf1 Hol melal

650 000 l/a

Twin ShellAC Conarc

a n d L F

Thin slab oasiingand lolling

Lump ore

DR plant

Şekil 3. Corex indirgeyici ergitme ve direkt indirgemeproseslerinin elektrik ark fırını ile entegre çalışması[5].

3- ÇELİK MALZEMELERİN OPTİMİZASYONU VEÖZELLİKLERİNİN GELİŞTİRİLMESİ

Diğer bir konu, üretilen malzemelerin optimum fiziksel vekimyasal özelliklerini çok yakın değerlerle elde etmeningerekliliğidir. Malzemelerin özelliklerinin çok iyi bilinmesiile, örneğin, daha güçlü: belirli yük için daha az gerekli,veya daha fazla elektrik ileten: verilen elektrik akımınıiletmesi için daha az gerekli vb. gibi ilişkiler sağlanabilir.Genel olarak daha az ile daha çok is yapmak şeklindeki buuygulama, istenilen fonksiyonlar, enerji ve hammadde dahaaz kullanılarak ve çevre daha az kirletilerek yerinegetirilebilir. Şekil 1 'i izlersek, daha az ile daha çok işyapabilirsek, daha az kaynak kullanılacak, daha az taşımayapılacak, daha az malzeme-makina-ekipman üretilecek,daha az makina-ekipman kullanılacak ve dolayısıyla dahaaz enerji tüketilecek ve daha az atık atılacak.

Çok iyi mekanik dayanımı ve tokluğu, şekillendirilebilirlikve kaynaklanabilirlik gibi imalat sanayiindeki performansıve düşük fiyatı ile stratejik bir malzeme olan çeliğin kalitesisürekli geliştirilmektedir. Geçen on yıllar içerisinde i) sıcakhaddelenmiş levha ve şerit çeliklerinde, ii) soğuk

haddelenmiş şerit çeliklerde, iii) paslanmaz çeliklerdeönemli gelişmeler olmuştur. Çelik üretiminde gelişmiştekniklerin kullanılmasıyla; empürite oranları önemliölçülerde düşürülmüş, inklüzyonların giderilmesietkinleştirilmiş ve çelik kalitelerinin kimyasal bileşimaralıkları daraltılmıştır. Yakın geçmişten bu güne oksijen,kükürt, azot, fosfor ve bazı durumlarda da karbon gibiönemli empüriteler, en az 10 faktörle düşürülmüştür.Alaşımlı çelik kalitelerinde ve paslanmaz çelik kalitelerindealaşım elementlerinin içeriğinin dağılımı son 20 yılda 2faktörden fazla azalmıştır. Günümüzde paslanmaz çelikkalitelerindeki gelişmeler olarak i) çok yüksek alaşımlıostenitik paslanmaz çelikler, ii) azot alaşımlanmış ostenitikpaslanmaz çelikler, iii) dublex paslanmaz çelikler dikkatiçekmektedir. Sayısız örnekler verilebilecek bu gelişmelerinçok az kısmının görülebileceği Tablo 4 yüksek dayançlıçelik levhalarınla ilgilidir. Çelik kalitelerinde sağlanan hertürlü gelişmelerle yukarıda belirtilen amaçlara yanıtverilmektedir.

4- SONUÇLAR

Küresel çevrenin ve enerji kaynaklarının korunmasınınmalzeme bilimi ve teknolojileri ile önemli ilişkileri vardır.İnsanlar doğal kaynaklardan malzeme üretirken ve bumalzemelerden makine ve ekipmanları üretirken ve bunlarıkullanırken enerji kullanırlar, atık üretirler. "Dünya DostuTeknoloji"; mantıklı duyarlılık gösterilmeden ve kullanılanteknoloji sorgulanmadan geliştirilemez. İnsan hayatınazenginlik getiren bilim ve teknoloji, gelişmeler sonucundakarşılaşılan sorunların ışığında, gerekli sınırlamalarladengelenmelidir. İnsan ve toplum yararına gösterilençabalardan kısa, orta ve uzun vadede beklenen yararlarınsağlanabilmesi için, yeni teknolojileri geliştirmek üzere,ulusal ve uluslararası işbirliği gereklidir. Çelik, gerek dünyaüzerinde yaygın olarak büyük miktarlarda üretilmesindendolayı, üretiminde kullanıldığı teknolojiler nedeniyle vegerekse üstün teknolojik malzeme olması nedeniyle, enerjikullanımı ve çevre açısından stratejik bir malzemedir. Çelikbilimi ve teknolojisinin; enerji tüketimi, çevre ve yenidenkazanma konularında katkı oluşturacak birçok örnek vardır.Bunlardan üretim teknolojileri ile ilgili olarak, Çorexprosesinin etkili kulanımını sağlayan direkt indirgeme veelektrik ark fırını ile tümleşik bir uygulama günümüzünyeni teknolojisine bir örnektir. Mühendislik malzemesiolarak çelikler için daha az ile daha çok iş yapmakşeklindeki uygulamalar ile, istenilen fonksiyonlar, enerji vehammadde daha az kullanılarak ve çevre daha azkirletilerek yerine getirilebilir. Son yıllarda sıcak vehaddelenmiş levha ve şerit çeliklerinde va paslanmazçeliklerde önemli gelişmeler olmuştur. Paslanmazçeliklerdeki gelişmeler daha çok çok yüksek alaşımlıostenitik paslanmaz çeliklerde, azot alaşımlanmış ostenitikpaslanmaz çeliklerde ve dublex paslanmaz çeliklerdeolmuştur. Çelik kalitelerindeki her gelişme ile insan vetopluma yarar sağlanır.

1016

Tablo 4- Geliştirilen ve geliştirilmekte olan yüksek dayançh çelik levhaların performansları ve karakteristikleri[2].

Sınıflandırma

Temel tip(1970'lerde)

Yüksekşekillendirilebilirtip(1980 Merde)

YenisertleştirilebilirTip(şimdilerde)

Fosfor ilaveliÇelikler

Komposit yapılıÇelikler

Çökelme sertleşmeliÇelikler

Süper derinçekilebilir kaliteçelikler

Yüksek bölgeseldeforme edilebilirçeliklerYüksek kalıntıöstenitli çelikler

Çok düşük karbonlubakır ilaveli çelikler

ÇekmeDayanımı,MPa350-450

500-1000

500-800

350-450

400-600

600-1000

yaklaşık 400

Şekillendirilebilirliği

Genellikle iyi

Uzama ve n değeriyüksek

Uzama ve n değeridüşük

r değeri çok yüksek

Bölgesel genişletmeoranı yüksek

Uzama çok yüksek

r değeri ve uzamayüksek

Açıklama

Yüksek P katı çözeltili ve önemsiz C katı çözeltili, fırın ısılişlemi ile sertleştirilebilir, üretimi görece kolay.

Ferrit-martensit çift fazlı çelik, yüksek yorulma dayanımlı,tekerlek disklerinde kullanıma uygun.

Ti ve Nb karbür/nitrür ile sertleştirilmiş, yüksek akmagerilmesine sahip, tercihli olarak şekillendirilerekkuvvetlendirme gereken kullanmalarına uygun, üretimikolay.Çok düşük C, Ti ve Nb ile C ve N sabitlenmiş, Si, Mn, veP ile sertleştirilmiş, düşük akma gerilmesine sahip, iyibiçim sabitliğine sahip, fırın ısıl işlemi ile sertleştirilebilir.

Düşük MnS tipi inklüzyonlu karbür kontrollü sıcakhaddellenmiş çelik şeritler.

C-Si-Mn bazlı, martensit içindeki kalıntı ostenitin (%5)deformasyon tranformasyonunun yapıldığı çelik.

Çok düşük C 'lu, aşırı doymuş Cu katı çözeltili çelik, fırınısıl işlemi ile yüksek sertleştirilebilir.

5- KAYNAKLAR

[1] A. Kelly, The modern place of materials science andengineering , Materials Science and Engineering, A272(1999), 1-4[2] K. Nakajima, Recent trends of steel science andtechnology for environmental stategy, J. MaterialsProcessing Technology, 59,(1995), 221-232[3] R. Lagneborg, Steel development review and prospectsfor future, Scandinavian Journal of Metalurgy, 1997, 26,255-265.[4] T. Emi, S. Seetharaman, Future steelmaking plant withminimized energy consumption and waste evolution,Scandinavian Journal of Metalurgy, 2000, 29, 185-193.[5] E. Eichberger, H. Freydorfer, F. Brauer, P. Holaschke,Firs operational results of the Corex plant at JindalVijayanagar Steel, MPT Int., 3, June 2000, 56-60.

I

i

1018

I. DEMİR-ÇELİK SEMPOZYUM BİLDİRİLERİ/ 115

tmmob

makina mühendisleri

odası

tmmob

metalürji mühendisleri

odası

0 04 0

"Metal hurdalarının geri kazanılması"

M. Kelami ŞEŞENGökhan BAŞMAN

Necip ÜNLÜ

İstanbul Teknik Üniversitesi,Metalürji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

METAL HURDALARININ GERİ KAZANILMASI

M. Kelamı ŞEŞEN

Gökhan BAŞAdAN

Necip Ünlü

Özet

Enerji ve hammaddelerin tutumluluğu ve çevre açısından atık duruma gelmiş maddelerin, özellikle demir çelik hurdalarınıngeri dönüştürülmesinin birçok yararı vardır. Hurda kaynakları esas olarak kullanım ömürlerini tamamlamış araç ve gereçlerve sanayi ürünleridir. Bunların dışında, bir hurda kaynağı da, yerel belediyeleri ilgilendiren atıklardır. Bu hurdakaynaklarının geri kazanılmasında ve işlenmesinde uygulanabilecek birçok yöntem vardır.

Anahtar kelimeler: Metal hurdaları, belediye atıkları, hurda geri kazanma, çevre

1. GİRİŞ VE AMAÇ

Küresel çevrenin ve enerji kaynaklarının korunmasındamalzeme üretiminin ve üretim teknolojilerinin ilgisibüyüktür. Şekil 1 'de, insan etkinlikleri ve dünyanın çevreve kaynaklan arasındaki ilişkiler şematik olarakgösterilmiştir. İnsanlık tarihinden çok daha fazla süredirdepolanan enerji kaynaklarıyla doğal hammaddelerdenüretilen çeşitli malzemelerin kullanılması ile çağdaşkonforlar meydana getirilmektedir. İnsan uygarlığınınsanayi devriminden beri olan hızlı büyümesinin bir sonucuolarak, iki yüzyıl gibi oldukça kısa bir sürede, korkunçmiktarlarda enerji ve kaynak tüketilmiştir. Malzemeakışının her durumunda, bu büyük tüketim, dünyanınekolojisine (çoğunlukla dünyanın doğasına zararlı olmaküzere) ileri ölçülerde etkiler yapmıştır.

"Dünya Dostu Teknoloji"; mantıklı duyarlılıkgösterilmeden ve kullanılan teknoloji sorgulanmadangeliştirilemez. İnsan hayatına zenginlik getiren bilim veteknoloji, gelişmeler sonucunda karşılaşılan sorunlarınışığında, gerekli sınırlamalarla dengelenmelidir. Sadecekazanılan değerlerin geniş yelpazesinde elde edilenürünlerin verdiği memnuniyet değil, CO2 emisyonu, üretimsırasında ortaya çıkan zararlı atıklar, makine ve ekipmanınkullanılmasının etkileri, diğer faktörler vb. etraflıcadeğerlendirilmelidir ve özellikle atık atılmasınınsınırlanması ve son atık miktarının azaltılması konusundayoğun çaba gösterilmelidir.

Metal içerikli atık malzemeler, metallerin, metalik malzemeve gereçlerin üretimleri sırasında ve bu malzeme vegereçlerin kullanım ömürlerinin tamamlanmasıyla ortayaçıkarlar. Çevresel sorun da göz önüne alındığında, metalüretim endüstrisinde atık malzemelerin geridönüştürülmesinin önemi gittikçe artmaktadır.

Metal içerikli atık malzemelerin geri dönüştürülmesiesasına dayanan üretimler, birincil kaynakların kullanıldığıdurumlara göre, genel olarak, daha az enerji tüketirler,çevre kirliliğini azaltırlar veya çevreyi daha az kirletirler,üretim süreçleri kısadır, dolayısıyla daha az yatırımgerektirirler ve maliyetleri daha düşüktür. Tablo 1 ve Tablo2 'de bu konularda bazı bilgiler verilmektedir. Tablo 3 'dede, çevre koruma örgütlerinin bir çalışmasında verilen;demir çelik üretiminde hammaddelerin yerine hurdakullanılması ile sağlanan 7 ana yarar belirtilmektedir.

Tablo 1. Çeşitli malzemelerin üretiminde ton başına tüketilenenerji [1].

MalzemeCevherden birincil üretim çelik, sıcak haddeürünüHurdadan üretilen çelik, uzun ürünAlüminyum, birincil üretim metal, levhaAlüminyum, ikincil üretim metal, ingot

KWh/t6351

1412233002000

1021

Tablo 3. Demir çelik üretiminde hammaddelerin yerine hurdakullanılmasının sağladığı yararlar[2].

Şekil 1. İnsan aktiviteleri ile çevre ve dünyanın kaynaklarıarasındaki ilişki [2].

Tablo 2. Geri dönüşümlerin çevreye etkileri[2].

Etkinin Konusu

Enerji kullanmadaazalma, %Çöp ve katı atıktaazalma; %Hava kirliliğindeazalma, %

Kağıt

30-35

130

95

Alüminyum

90-95

100

95

Demir veçelik60-70

95

30

Tablolardan anlaşılacağı gibi atık ve hurda durumunagelmiş hammaddelerin geri dönüştürülmesi kullanılanenerjinin ve çevresel sorunların büyük oranlarda azalmasınısağlamaktadır. Atık duruma gelmiş çeliklerin geridönüştürülmesi ile sağlanan enerji tutumluluğunun, yalnızbaşına, çevre üzerinde büyük pozitif bir etkisi vardır. Şöyleki, hurdadan çelik üretmek, ham demirden çelik üretmekten4 kez daha az enerji gerektirir. Ayrıca geri kazanılan çelikatık hacmini azaltır. Atıkları ve hurdaları ayırmatekniklerinin gelişmesiyle ve atıkları ayırma kurallarınınyasal hale getirilmesi ile gelecekte, metal üreticisindensatılan her bir ürünün zamanla metal üretim proseslerinegeri döneceği beklenmelidir.

Yararın KonusuEnerji tutumluluğuHammadde kullanmada tutumlulukHava kirliliğinde azalmaSu kullanmada azalmaSu kirliliğinde azalmaMaden atıklarında azalmaTüketici atıklarında azalma

%' 74

9086407697105

2. METAL HURDA KAYNAKLARI

Kullanım ömürlerini tamamlamış otomobiller, ev aletleri,çiftlik, ofis ve endüstriyel tesis ve ekipmanlar, gemi vedemiryolu taşıtları, hurda metal ve özellikle demirli hurdaolarak önemli kaynaklardır. Demir ve çelik malzemeler,birbirine benzer şekilde endüstriler tarafından yenidenkullanılmak amacıyla hemen hemen sınırsız sayıda tekrarlışekilde ergitilebilir ve işlenebilir. Demirli hurdalar; demirlimalzemelerin imalatları sırasında kullanılamayan kısımlarıve kalitesi bozuk ürünler ve kullanım ömürlerinitamamlamış yukarıda sıralanan diğer kaynaklardır. İmalattesislerinde ortaya çıkan demirli hurdalar, endüstriyelhurdalar olarak bilinirler ve uygun şekillerde ayrılaraksınıflandırılırlar. Yukarıda sıralanan kullanım ömürlerinitamamlamış otomobiller, ev aletleri, çiftlik, ofis veendüstriyel tesis ve ekipmanlar, gemi ve demiryolu taşıtlarıda uygun tesislerde ayrılırlar ve sınıflandırılırlar. Buhurdalar fırında tekrar ergitilerek geriye kazanılırlar.

Bunların dışında, miktar olarak belki bunlar kadar fazlaolmayan, ancak Tablo 2 'den de anlaşılacağı gibi çevreselaçıdan önemli olan, hurda rezervlerinin bir kaynağı da,yerel belediyeleri ilgilendiren atıklardır. Bu kaynakAmerika Birleşik Devletlerinde yıllık 135 milyon ton olaraktahmin edilmektedir. Demirli hurdaların miktarı için en iyitahminler 9.45 milyon ton seviyesinde olduğubelirtilmektedir. Bu hurdaların her yıl ancak 1 milyontondan azı ferro alaşım ve bakır üretiminde kullanılmaküzere geri kazanıldığı ifade edilmektedir. Çevresel açıdanbu dengenin gelecekte daha fazla kullanıma doğrudeğişmesi beklenmelidir.

Ülkemizde belediye çöplerindeki geri kazanılabilenkaynaklar, belli ölçülerde, sokak aralarında ayrılmakta veyeniden kullanıma katılmaktadır. Ancak bu konudaistatistiksel bilgiler yoktur. Dolayısıyla konunun bilimselaçıdan ele alınmasında yarar vardır. Belediye çöplerindeyer alan önemli hurdaların geri kazanılmasında yapılacakaktif araştırmalarla; bileşim, kalite ve bulunabilirlikkonularında sağlıklı bilgiler sağlanmalıdır.

Demir ve çelik hurdalarının pazarları dökümhane ve demirve çelik endüstrileridir. En önemlisi EAF 'li mini çeliktesisleridir. Dolayısıyla hurda kaliteleri bu kullanımyerlerindeki üretimlere uygun özelliklerde olmalıdır.

1022

3. BELEDİYE ATIĞI KAYNAKLI HURDALARIKAZANMA

Yerel belediyeleri ilgilendiren, belediye atığı kaynaklıhurdaların dağılımları Tablo 4 'de verilmiştir. Bazı yerlerdebu hurdalar yakılır. Böylece hacim azalır ve sonuçtaatıkların bileşim oranlan değişir. Bu hurdaların yakılmışdurumlarındaki oransal dağılımları Tablo 5 'degösterilmiştir.

Tablo 4. Belediyeleri ilgilendiren hurdaların oransaldağılımları[4].

Hurda CinsiKağıtYiyecekMetal (kutu)CamÇimen ve Bahçe atıklarıOdunPaçavra / KauçukPlastik

%55149(5)95431

Tablo 5. Belediyeleri ilgilendiren hurdaların yakıldıktan sonrakioransal dağılımları [4].

Hurda CinsiDemirli Hurda (Metal kutu)CamKülYanmamış kağıtDemirdışı metal

%30(17)431782

Belediye atığı hurda kaynaklarının geri kazanılmasında veişlenmesinde kullanılan çok sayıda yöntem vardır. Buyöntemlerdeki temel prensipler, başlıca;

a) Yakma ve geri kazanma,b) Parçalama-manyetik ayırma ve geri kazanma,c) Yaş hamur haline getirme ve geri kazanma,

Hurda geri dönüşümünde seçilecek bir sistem, sonuçürünlerin özellikleri üzerinde etkilidir. Şekil 2 'debelediyeleri ilgilendiren hurda kaynakların gerikazanılmasının akım şemasını göstermektedir. Bu yöntem,demirli hurdalarda kalayı giderme çalışmaları ile veya ilaveişlemler ile ürünün kalitesini geliştirme potansiyelinesahiptir. Ayrıca çift manyetik ayırma sistemine sahiptir.

Yakarak hurdayı geri kazanma sisteminin tipik akım şemasıda Şekil 3 'de gösterilmektedir. Şekil 2 'den farklı olarakişlem sırasında buhardan enerji elde edilebilir.

Kullanıcılara sağlanan hurdanın fiziksel kalitesi, yenikaynakların geri kazanılması alanında geliştirilenbirbirlerini takip eden proses adımlarıyla iyileştirilebilir.Hurda kaynağından demirli kütleler manyetik olarakayrılabilir. Eğer manyetik sistem zayıfsa arzu edilmeyensonuçlar doğabilir.

Manyetik ayırıcıda ayrılan hurdanın parçalanması, hurdanınyığın yoğunluğunu arttırılır. Üst ve alt boyutlar içinbelirlenen spesifıkasyonlar, arzu edilen boyut dağılımınıgarantileyebilir.

HURDAKAYNAĞI

PARÇALAYICI

ENERJİÜRETİMİ

HAVA İLESIN1FLANDİR1C1

MANYETİKAYIRICI

AĞIR ORTAMAYIRICISI

DEMİRLİHURDA

Al

DİĞERDEMİRDIŞIMETALLER

PARÇALAYICI

İKİNCİMANYETİK

AYIRICI

Sn AYIRMA TAŞIMA

Şeki l 2 . Y e r e l b e l e d i y e l e r i i l g i l e n d i r e n h u r d a l a r ı n geridönüştürülmesinde demirli hurdaların çift manyetik ayırmasistemiyle hurdaları geri kazanmanın akım şeması[4]

Hurdanın kimyasal bileşimi, kendi içinde bir bütünsellikgösterir, ancak kullanılan geri kazanma prosesinin tipi ilede ilgilidir. Yakılmamış hurdanın bileşimi yakılan hurdanınbileşiminden farklıdır. Yakılmayan hurdanın bileşimi ilaveproseslerle değiştirilebilir. Tablo 6 'de; Şekil 2 'de ve Şekil3 'de verilen sistemlerden elde edilen hurdanın bileşimigösterilmektedir.

İki farklı bileşimi karşılaştırdığımızda, yakılan hurdanın Cuseviyesinde farklılıklar vardır. Cu seviyesi yakılan hurdadaçok daha yüksektir. Yakılmayan hurdada bulunan Cu 'inçoğu manyetik ayırıcı ile ayrılır. Sn seviyesi her iki durumiçin benzer seviyededir. Al seviyesi yakılmayan hurdadadaha yüksektir.

ASTM E-38.02 standardında, hurdalar için belirli kimyasalkalite kriterler verilmektedir. Tablo 7 'de, demir ve çelik vedökümhanelerde kullanıma uygun geri kazanılmışhurdaların istenilen kimyasal bileşimler verilmiştir.

1023

HURDAKAYNAĞI

FIRIN

BUHAR

KALINTILAR

YIKAMA

MANYETİKAYIRMA

KÜL-CAMDEMİRLİ HURDA

ÖĞÜTÜCÜ

KOMMTLAMAVEYADOĞRUDAN

TAŞIMA

Tablo 7. Demir ve çelik üretimi ve dökümhanelerde kullanımauygun geri kazanılmış hurdanın kimyasal bileşimleri [4].

Şekil 3. Yakılan hurdadan geri kazanma sisteminin tipik akımşeması[4].

Tablo 6. Yakılmadan çift manyetik ayırma sistemi kullanılarak veyakılarak tek manyetik ayırma sistemi kullanılarak elde edilenhurdanın tipik kimyasal bileşimi [4].

Elementler

CSMnPSnCuCrNiMoAlPb

Hurdanın Üretim YöntemiYakmadan ÇiftManyetikSistemle Ayırma0,100,040,150,020,250,050,040,040,010,10,06

Yakarak TekManyetikSistemle Ayırma0,050,050,200,030,250,350,030,050,02-0,08

HurdaKaynağı

Element

SSiP

SnCuNiMoCrAlPb

Çift ManyetikAyırma İleKazanılmış

Yakarak TekManyetik Ayırma İle

KazanılmışYüzde (%) Maksimum

Demirve

Çelik0,040,100,030,300,100,08

0,0250,100,150,15

Dökümhane

0,040,100,030,300,200,120,040,150,150,03

Demirve

Çelik

0,040,100,030,300,100,08

0,0250,100,150,15

Dökümhane

0,040,100,030,300,200,120,040,150,150,03

4. SONUÇLAR

Enerji ve hammaddelerin tutumluluğu ve çevre açısındanatık duruma gelmiş maddelerin, özellikle demir çelikhurdalarının geri dönüştürülmesinin birçok yararı vardır.

Hurda kaynakları esas olarak kullanım ömürlerinitamamlamış otomobiller, ev aletleri, çiftlik, ofis veendüstriyel tesis ve ekipmanlar, gemi ve demiryolutaşıtlarıdır. Ayrıca demirli hurdalar olarak, demirlimalzemelerin imalatları sırasında kullanılamayan kısımlarıve kalitesi bozuk ürünler olabilir. Bunlar uygun tesislerdeayrılırlar ve sınıflandırılırlar. Bu hurdalar fırında tekrarergitilerek geriye kazanılırlar.

Bunların dışında, hurda rezervlerinin bir kaynağı da, yerelbelediyeleri ilgilendiren atıklardır. Bu hurda kaynaklarınıngeri kazanılmasında ve işlenmesinde (a) Yakma ve gerikazanma, (b) Parçalama-manyetik ayırma ve geri kazanma,(c) Yaş hamur haline getirme ve geri kazanma, şeklindeözetlenebilecek yöntemler uygulanabilir. Hurda geridönüşümünde seçilecek yöntem, sonuç ürünlerin özellikleriüzerinde etkilidir.

5. KAYNAKLAR

[1] R.Lagneborg, "Steel Development Revievv andProspects for the Future", Scandinavian Journal ofMetallurgy, 1997, s:255-265

[2] K. Nakajima, "Recent Trends of Steel Science andTechnology for Environmental Strategy",Journal ofMaterial Processing Technolgy, 1995, s:221 -232

[3] "Serap Iron and Steel", Institute of Serap RecyclingIndustries, Inc., 1993, s:l-9.

[4] E.J. Ostrovvski, "Recovery and Use of Ferrous SerapFrom Municipal Refuse" AFS Transactions, 1990, s: 111 -116, 1;

1024

I. DEMİR-ÇELİK SEMPOZYUM BİLDİRİLERİ/ 116

tmmobmakina mühendisleri

odası

tmmob

metalürji mühendisleri

odası

"Yüksek fırın ve çelikhane cüruflarının grit

malzemesi olarak kullanımı"

Doç. Dr. Ercan CANDANZonguldak Karaelmas Üniversitesi,Karabük Teknik Eğitim Fakültesi

Hikmet OCAKLIMustafa TURASAhmet AYÇAN

Doç. Dr. Sencer İMERKardemir A.Ş.

YÜKSEK FIRIN VE ÇELİKHANE CÜRUFLARININ GRİTMALZEMESİ OLARAK KULLANIMI

Ercan CANDAN

Hikmet OCAKLI

Mustafa TURAS

Ahmet AYÇAN

Sencer İMER

Özet: Boya ve benzeri uygulamalar öncesi yüzey hazırlama işlemlerinde kum raspalama için kullanılan SiO2

kumunun nefes darlığına ve kansere yol açtığını çalışmalar göstermiş ve bu yüzden birçok ülkede ve Türkiye'dekullanımı yasaklanmıştır. Bu çalışmada, SİO2 kumuna alternatif olarak serbest silis içermeyen ayrıca çevreyikoruma açısından Kardemir demir ve çelik cüruflarından rasplama gritlerinin üretilebilirliliği araştırılmıştır. İlkdeneysel sonuçlar, Kardemir çelikhane ve yüksek fırın gritlerinin gemi malzemesi yüzeylerini temizlediğinigöstermiştir. Ancak, temizlenen yüzeylerin temizlilik kalitesi açısından bazı önlemler alınmalıdır.

Abstract: Recent research showed that SiO2 sand, which is used in abrasive blasting for the preparation ofsurfaces prior to painting or related applications, causes breathing and cancer problems. Therefore, its usage hasbeen banned in many countries including Türkiye, in this study, as an alternative to SiO2 sand, production ofabrasive grits from Kardemir iron and steel slags, which do not contain free silica and environmentally friendly,has been investigated. Preliminary results showed that Kardemir's both steel and blast furnace slags successfullycleaned the surface of ship body. Hovvever, from the surface cleanness point of view, some precautions shouldbe taken.

Anahtar sözcükler: Abrasif grit, Demir-çelik cürufları geri dönüşümü, Raspalama

1. GİRİŞ

Bir çok malzeme yüzeyinin temizlenmesindekigeleneksel yollardan biri de basınçlı hava ve aşındırıcıpartikül (grit) karışımı ile temizlemedir. Kısaca buişleme kum raspası adı verilir [1]. Özellikle, boyaöncesi çelik konstrüksiyonların ve tersanelerdeki yeniyapılan veya bakımdaki gemi gövdelerininyüzeylerindeki oksitlerin veya eski boyalarıntemizlenmesi için kum raspalama en ekonomik ve hızlımetottur [2-8]. Raspalama işlemi için aşındırıcı tozlariki kısma ayrılmaktadır. Bunlar; metal esaslı [9,10] vemetal dışı esaslı aşındırıcılardır [4,7,11-20]. Belli biryüzeyin hazırlanması için en önemli aşama, doğru tip veölçüdeki aşındırıcının seçimidir [4,10,14,20-25]. Birçokraspalama işlemleri yanlış aşındırıcı seçimi yüzündenkaçınılmaz zararlara sebep olabilir. Örneğin, yeni birçelik yüzeyi temizlemek için kaba aşındırıcıseçildiğinde, yüzeyde kaba profile neden olur. Budurumda ince bir astar, kaba profilin tepe noktalarınıkapatmayacaktır ki bu iğne ucu şeklindeki korozyonuntemel nedenidir. Diğer bir taraftan, ince aşındırıcıkullanılmasıyla kalın bir kaplama öncesi az bir profilelde edilir bu da yapışma problemine neden olabilir[26].

Yakın zamana kadar, boya ve benzeri uygulamalar öncesiyüzey hazırlama işlemlerinde kum raspalama için SiO2

kumu kullanılıyordu. Ancak ~5 |j.m'dan küçük solunumyoluyla alınabilen kristalin silis partiküllerinin nefesdarlığına yol açtığını çalışmalar göstermiş ve bu yüzdenbirçok ülkede kullanımı yasaklanmıştır. Türkiye'de deraspalama işlemleri için SiO2 kumu kullanımıyasaklanmıştır. Bu bağlamda, SiO2 kumuna alternatifolarak serbest silis içermeyen ayrıca çevreyi korumaaçısından cüruf bazlı aşındırıcıların kullanımı daha caziphale gelmiştir. Bu çalışmanın amacı Kardemir demir-çelik cüruflarından abrasiv grit malzemesiüretilebilirliliğinin araştırılmasıdır.

2. DENEYSEL ÇALIŞMALAR

2.1 Numunelerin Hazırlanması

2.1.1 Grit Numunelerinin Hazırlanması

Çelikhane (Ç:H) ve Yüksek Fırın (Y.F) cürufları, cürufhazırlama sahasında sırasıyla; Ayrıştırma, Kırma, Eleme,Yıkama ve Depolama işlemine tabi tutulmuşlardır. Cüruf,kırma işlemine girmeden önce el yardımı ile mümkün

1027

olduğunca içerisindeki taş ve refrakter malzemelertemizlenmeye çalışıldı. Kırma işleminden cüruf 0-lOmm aralıkta elendi. Özel bir kum-çakıl tesisindeyıkama-eleme işleminden geçirilip tekrar elenerek 0-3mm'ye düşürüldü. Yıkanmış grit kuruması için 15 günbekletildi. Kardemir hammadde labaratuvarıimkanlarından yararlanılarak yıkanmış ve kurutulmuşÇ.H ve Y.F gritleri üç ayrı elek fraksiyonlarında kurueleme yöntemi ile elendi. Her bir elek fraksiyonundan 1varil hazırlandı. Bu fraksiyonlar sırasıyla;

0,2< X <2.8 mm,0,2<X<l,4mmve,

1,4< X <2.8 mm arasıdır.

Gritlerin performanslarının karşılaştırılması açısındanYunanistan'dan ithal edilmekte olan aynı elekfraksiyonlarındaki gritler de kullanılmıştır.

2.1.2 Cürufların Fiziksel Özelliklerinin Tayini

ISO 11126'da [27] belirtilen "Boya ve benzeriuygulamlar öncesi yüzeylerin işlemlerinde kullanılangritlerin taşıması gereken özellikler" ve bunların tayiniiçin uygulanması gereken testler ISO11127'de [28]belirtilmiştir. Söz konusu testler, Y.F ve Ç.Hcüruflarından elde edilen gritlere Kardemir KaliteGüvence laboratuvarında ISO 11127'deki açıklamalardoğrultusunda uygulanmıştır. Deneylerden sağlıklısonuç alabilmek için grit numuneleri 10-30mm kırılmışmalzemelerden hazırlanmıştır.

2.1.3 Temizlenecek Malzemenin Hazırlanması

Temizlenecek malzeme yüzeyleri uzun süre denizdeçalışma şartlarında kalmış, büyük oranda korozyonauğramış ve boyanmasına ihtiyaç duyulan gemimalzemeleridir. Temizlenecek malzemenin yüzeydurumu Şekil l 'de gösterilmektedir. Temizleme işlemiGEMAK A.Ş, Tuzla, İstanbul, tersanesinde gerçekşartlarda yapılmıştır.

2.1.4 Yüzey Temizleme Aleti

Abrasiv Yüzey Temizleme (Raspalama) işlemi içinGEMAK A.Ş'de bulunan grit püskürtme aletikullanılmıştır.

Raspalama işlemi için uygulanan parametreleraşağıdaki gibidir;

Püskürtme uzaklığı :Püskürtme açısı :Hava basıncı :Nozul çapı :

~40cm-60-90°

8 atmlOmm

3. DENEYSEL SONUÇLAR VE TARTIŞMA

Gritlerin taşıması gereken özellikler ve test prosedürleriISO 11126 ve 11127'de detaylı olarak anlatılmıştır.Tablo l'de söz konusu özellikler ve değerlerigösterilmektedir.

Tablo 1 Kardemir Çelikhane, BOF ve Yüksek Fırıncüruflarından elde edilen gritlerin özellikleri (0,5-2,8mm grit)

ISONo

11127-3

11127-4

11127-5

11127-6

11127-7

Analiz Cinsi

Yoğunluk(kg/dm3)

Sertlik(Moh 's)Rutubet

Kondüktans(mS/m)

Klor (Cl)

Ç.H

3,58

>6

0,24

2660

0,0034

Y.F

2,92

>6

0,01

205

0,0018

istenenISO 11126-6

3,0-3,3

>6

Max. 0,20

Max.25

0,0025

Tablo 1 'de görüldüğü gibi Ç.H cürufu standardın birmiktar üstünde, Y.F cürufu standardın biraz altındakalmaktadır. Yoğunluğun ÇH cüruflarında biraz yüksekçıkmasının sebebi grit taneleri içerisinde ayrıştırılamamışdemir fazlarınm bulunması olabilir. Her ne kadarnumunelerdeki demir içeren gritler mıknatısla ayrıştırılmışolsa da büyük grit partikülleri (l-2.8mm) içinde çok düşükboyutta da olsa bir miktar demir bulunma olasılığı vardır.Doğal olarak bu durum yoğunluğun yüksek çıkmasınasebep olabilir. Ç.H cürufu 0,2mm altındaki (büyükçoğunluğu toz) malzemeden tekrar yoğunluk testi yapılmışve yoğunluk 3,15 kg/dm3 (standarta uygun) olarakbulunmuştur ki bu yukarıda bahsedilen daha iri gritlerindemir fazı içerdiği tezini desteklemektedir. Bu durumuönlemek için yüksek gauslu mıknatıslar önerilebilir.Seçilen grit partiküllerinin, ISO11127-4'de açıklandığıgibi mikroskop camlan üzerinde kaydırılarak testleriyapıldı ve gritler istenilen performansı gösterdi. Yıkanmışnumuneler 48 saat oda şartlarında bekletildikten sonraTablo l'de görüldüğü gibi büyük oranda rutubet şartlarıkarşılanmaktadır. Standarda göre max. 25 mS/m olmasıgerekirken Kardemir cüruf numunelerinin tümü için cürufçeşidine göre bu değer 2660 ile 205 arasındadeğişmektedir (bakınız Tablo 1). Bu durumun büyükihtimalle yüzey kontaminasyonundan kaynaklandığıvarsayılmaktadır. Bu açıdan numuneler 3 değişik şartlardayıkanmış ve deneyler tekrar edilmiştir. Yıkama şartları vesonuçları aşağıdaki Tablo 2'de verilmiştir. Tablo 2'dengörüldüğü üzere kondüktans ile pH arasında sıkı birbağıntı görülmektedir. pH'ın yüksek olması durumundakondüktans'da yüksek değerler vermektedir. Yıkama ilepH azalmakta ve kondüktans şiddetli bir biçimdedüşmektedir. Konduktansın yüksek çıkmasının sebebimalzemenin yüzey kontaminasyonuna uğradığı sonucu ileaçıklanabilir. İstenilen kondüktans oranları pH'ın nötrolması durumunda karşılanabildiği görülmekte. En iyiyıkama sonucu numunelerin akan su altında yıkanmasıolarak tesbit edilmiştir. Dolayısı ile ISO 11127-6'daki

1028

kondüktans değerlerine ulaşabilmek için üretilecekgritin su ile yıkanması gerekecektir.

Tablo 2 Değişik şartlarda yıkanmış Kardemir gritnumunelerinin kondüktans ve pH değerleri

Numune

A

B

C

Analiz Cinsi

KondüktanspH

KondüktansPH

KondüktanspH

Ç.H

212,110,64205

10,57207,8

Y.FCürufu

9,126,746,726,71

A 25 gr. numune 2 litre su ile yıkanmış ve 2 saat su içerisindebekletilmiş,B 25 gr. numune 3 litre su ile yıkanmış ve 3,5 saat su içerisindebekletilmiş,C 25 gr. numune çeşme suyu ile yıkanmış, su içerisindebekletilmemiş.

Yapılan raspalama deneyleri sonucunda gritnumunelerin kullanılan tüm çelik malzeme yüzeylerinikabul edilebilecek zaman aralığında temizlediğigözlenmiştir. Ç.H, Y.F ve Yunanistan gritinin sabitmiktarda temizleme alanı ve zamanı Tablo 3'degösterilmektedir. Tablo 3, Y.F gritinin yüzeytemizlemedeki hem sarfiyatının hemde süresinin yüksekolduğunu göstermektedir. Ç.H griti ise Yunanistangritinden biraz daha iyi sonuç vermesine karşılıktemizleme süresi açısından daha düşük performansgöstermektedir.

Tablo 3. Ç.H, Y.F ve Yunanistan gritinin gemi malzemesi

Miktar (kg)

Boyut (mm)

Süre (dak.)Temizlenenalan (m2)Sarfiyat(kg/m2)

Y.F

960,2<

X<2.820

1.50

64.0

Ç.H

960,2<

X<2.8

141.72

55.8

Ç.H

960,2<

X<1.4

181.75

54.8

Yunanistan

960,2< X <2.8

121.60

60.0

Numunelerin temizlenmemiş ve temizlenmişyüzeylerinin detayı sırasıyla Şekil 1-4'te verilmiştir.Çalışmalar, Ç.H gritinin Y.F gritinden daha iyi yüzeytemizleme performansının olduğunu göstermiştir(bakınız Şekil 2 ve 3). Bunun nedeninin Ç.H cürufununY.F cürufundan daha yüksek sertliğe sahip olmasınadayandırılmıştır. Ç.H ve Y.F cüruflarının sertlikdeğerleri 6 Moh's değerinin üstünde çıkmasına rağmenISO 11127-4 deki cam çizdirme metodu iki değerarasındaki farkı göstermemektedir. Dolayısıyla mikrosertlik ölçümleri yapılmıştır. Yapılan mikro sertlikölçümleri Ç.H cürufunun 315 ve Y.F cürufunun 290Vickers sertliğinde olduğunu göstermiştir ki bu da Ç.H

gritinin neden daha iyi yüzey temizleme performansıgösterdiğinin kanıtıdır.

Her nekadar, Ç.H cürufunun temizleme performansıkabul edilebilir değerlerde ise de yüzeylerde beyaznoktaların varlığı göze çarpmaktadır (bakınız Şekil 3,mark X). Bu beyaz kalıntıların cüruf içinde bulunanserbest CaO'den meydana geldiğine inanılmaktadır. Ç.Hgritinin kullanılabilmesi için beyaz kalıntıların tamamenortadan kalkması gerektiği yine uluslar arası expertlercebelirtilmiştir. Yapılan literatür taramasında Japonya'daÇ.H gritinin serbest CaO içerdiği ve bunun da temizlenenmalzeme yüzeyinde beyaz kalıntılara neden olduğu raporedilmiştir [18]. Ç.H cürufundan yapılan gritlerle yapılantemizleme sonucu beyaz kalıntıların olduğu Ukrayna'dayapılan bir çalışma ile de rapor edilmiştir [17].

Ç.H gritinin yüzey temizleme hızı Yunanistan griti kadarperformans göstermesine karşılık yüzey pürüzlendirmekabiliyeti oldukça düşük olduğu gözlenmiştir. Yunanistangritinin -50 yüzey pürüzlülük kalitesi sağlarken bu oranÇ.H cürufu için -35 değerini vermiştir. Uluslararasıstandartlara göre geminin su altında kalan bölümleri içinkabul edilebilir minimum yüzey prüzlülüğü -50olmalıdır. Bununla beraber expertlerin yorumu, gemininsu altında kalan gövde kısmının haricinde Ç.H gritininkullanılabileceği yönündedir.

Ç.H gritinin 0,2< X <1,4 mm arlığındaki boyutları ilesüpürme (boyanın raspalama yardımı ile kat katkaldırılması) performansı da denendi. Sonuçlar, Şekil 5ve 6'da gösterilmiştir. Ç.H gritinin süpürmeperformansının Yunanistan griti ile aynı değerde olduğugörüldü.

Şekil 1. Ağır korozyona uğramış gemi gövdesinin raspalamaişlemi öncesi görünümünden bir kesit.

1029

Şekil 2. Şekil l'dekı yüzeyin 0,2< X <2.8 aralığındaki Y.Fgriti ile temizlenmiş durumu.

Yapılan çalışmalar, 0,2< X <2.8 mm grit aralığındakioranların temizleme performansı üzerinde çok etkiliolduğunu göstermiştir. Dolayısıyla yapılacak gritinISO1126 da verilen elek aralıklarında ayrı ayrı elenipdaha sonra bunların belirlenen optimum karışımlardapaketlenmesi gerekliliği ortaya çıkmaktadır.

4. SONUÇLAR

Yapılan deneysel sonuçlar, Kardemir Ç.H ve Y.Fgritlerinin gemi malzemesi yüzeylerini temizlediğinigöstermiştir. Ancak, temizlenen yüzeylerin temizlilikkalitesi açısından aşağıdaki önlemler alınmalıdır:

• Cüruf, kırma işlemine girmeden önce taş,refrakter tuğla vb. yabancı maddelerden mutlakaayrıştırılmalıdır.

• Tozlanmanın azaltılaması açısından grit mutlakayıkama işlemine tabi tutulmalıdır.

• Ç.H cürufunda bulunan serbest CaO'ingiderilmesi için uygun bir yöntem bulunmalıdır.

• Y.F cürufunun katılaşma şartlarına bağlı olaraksertliğinin yükseltilmesi için optimum şartlararaştırılmalıdır.

• Optimum karışım için gritler ISO11126 daverilen elek aralıklarında ayrı ayrı elenmeli vedaha sonra kullanım yerine göre karışımyapılarak paketlenmelidir.

Şekil 3. Şekil l'deki yüzeyin 0,2< X <2.8 aralığındaki Ç.Hgriti ile temizlenmiş durumu (beyaz nokta, X = serbest CaOkalıntısı).

Şekil 5. Şekil l'deki yüzeyin 0,2< X <1,4 aralığındakiYunanistan griti ile süpürülmüş (boyanın kat raspalama yardımıile kat kat kaldırılması) durumu.

Şekil 4. Şekil l'deki yüzeyin 0,2< X <2.8 aralığındakiYunanistan griti ile temizlenmiş durumu (Beyaz noktalar ışığınyansıması sonucu meydana gelen parlaklıklar).

1030

Şekil 6. Şekil l'deki yüzeyin 0,2< X <1,4 aralığındaki Ç.Hgriti ile süpürülmüş (boyanın kat raspalama yardımı ile kat katkaldırılması) durumu.

AÇIKLAMABu çalışma, Tübitak-Tideb 980245-3 "Katı MetalurjikAtıkların Geri Kazanımı" projesi kapsamında KardemirA.Ş ve Zonguldak Karaelmas Üniversitesi tarafındanyürütülmüştür. Yazarlar, bu çalışmalar sırasındayardımlarını esirgemeyen Sn. Hikmet Kayacı'yateşekkürlerini sunarlar.

KAYNAKÇA

DeGarmo E. P., Black J. T. ve Kohser R. A.,"Materials and processes in manufacturing" 8. edn.,Prentice-Hall, New York, 1997, p 1083-1090Simpson S.A, "Abrassive flow machining wipes outburrs, improves surfaces, maintain tolerances",Machine and Tool Blue Book v 71 n 2 Feb 1976 p80-87Carlson G. A. Jr, "New applications in abrassivedescaling and oxide rentoval processes" SMETechnical Paper (Series) MR Jun 7-9 1977 1977SME p 1-11Anon J., "Tentative specifıcation for mineral slagabrassive", Journal of Protective Coatings &Linings v 1 n 6 Nov 1984 p 34-40Seavey M., "Abrassive blasting above 100 Psi", U.K. Corrosion '85. Corrosion and Preparation,Corrosion Monitoring, Materials Selection. 1985Sponsored by: Inst of Corrosion Science &Technology, Birmingham, Engl; NACE, Houston,TX, USA Inst of Corrosion Science & Technology p81-99

6. Hedrick H. M. II. ve Peart J., "Abrassive reclamationin shipyards", Journal of Protective Coatings &Linings v 2 n 1 Jan 1985 p 12-15

7. Bennet P. J., "Non-rnetallic abrassives for surfacepreperations", Journal of Protective Coatings &Linings v 3 n 4 Apr 1986 p 32-39

8. Anon J., "25 years ofblast cleaning", Finishing v 14 n3 Mar 1990 p 45

9. Borch E. A., "Metal abrassives. All-purpose variablein blast cleaning", Abrassive Eng v 15 n 11 Nov 1969p20-2

10. Aston A. J., ve Dyer D., "Metallic and non-metaüicabrassives and their selection", Foundry TradeJournal v 161 n 3356 Sep 24 1987 p 764, 766, 768

11. Stettler L. E., Groth D. H., Platek S. F. ve DonaldsonH. M., "Fibrogenic effects and chemicalcharecterization of coal and mineral slags used assand substitutes", Health Issues Related to Metal andNonmetallic Mining. Papers presented at the 4thAnnual RMCOEH Occupational and EnvironmentalHealth Conference,1983, Sponsored by: Univ of Utah.Rocky Mountain Cent for Occupational andEnvironmental Health, Salt Lake City, Utah, USA p135-160

12. Wozniak K., "Cutting property assessment of copperslag grains", Metal Finishing v 86 n 11 Nov 1988 p37-40

13. Wozniak K. ve Herman D., "Glass binder-bondedcopper slag grains toform abrassive tools", Journal ofMaterials Science v 23 n 1 Jan 1988 p 223-228

14. Peart J. ve Fultz B., "Performance characteristics ofcopper and coal slag abrassives", Journal ofProtective Coatings & Linings v 7 n 9 Sep 1990 p 21-29

15. Sleppy W. C, Pearson A., Misra C. ve Maczura G.,"Non-metallurgical use of alumina and baıaite",Proceedings of the 120th TMS Annual Meeting Feb17-21 1991 1990 Publ by Minerals, Metals &Materials Soc (TMS) p 117-124

16. Aganval G. ve Speyer R. F., ''Devitrifying cupola slagfor use in abrassive producls", JOM v 44 n 3 Mar1992 p 32-37 1047-4838

17. Demin B. L. ve Sorokin Y. V., "Application ofmetallurgical slags as abrassive material for spraysurface treatment" Stal' n 10 Oct 1993 p 82-84

18. Cen Y., "Development of disposal and application ofiron and steel slag", Kang T'ieh/Iron and Steel(Peking) v 29 n 5 May 1994 p 71-74

19. Kaliampakos D., "New expendable blast-cleaningabrassive material. A comparative study of the Stefanıdolomite", Plating and Surface Finishing v 81 n 9 Sept1994 American Electroplaters & Surface Finishers SocInc p 69-73

20. Militanı C. ve Humphrey H. J., "Use of coalcombustion by-products in infrastructure projects-atotal benefit option", Proceedings of the Air & WasteManagement Association's Annual Meeting &Exhibition Jun 23-28 1996 1996 Air & WasteManagement Assoc 12pp

21. McKelvie A. N., "Monitoring cleanlines and profileof blast cleaned steeF', Materials Performance v 13 n10 Oct 1974 p 9-11

1031

22. Borchers J., "Production research observations onabrassive flow deburring", SME Technical Paper(Series) MR Jun 7-9 1977 1977 SME 20p

23. Rhoades L. J., "Abrassive flow fınishing", SME jTechnical Paper (Series) MR Dec 30 1977 SME, fDearborn 00001500 14p

24. Wallis G. R., "Mechanical fınishing by impacttreatmenf, Prod fınish (London) v 35 n 10 Oct1982 p 31-32

25. Vincent L. D., "Abrassive blast media additives - auser's perspective", Materials Performance 34 7 Jul1995 Natl Assoc of Corrosion Engineers p 31-33

26. Brevvis D. M. ve Brigs D., Industrial adhesionproblems, Orbital press, Oxford, 1985

27. ISO Standartları, 1112628. ISO Standartları, 11127

i

I

i

1032

I. DEMİR-ÇELİK SEMPOZYUM BİLDİRİLERİ/ 117

tmmob

makina mühendisleri

odası

tmmob

metalürji mühendisleri

odası

"Çelikhane cürufunun sinter, yüksek fırın ve

çelikhanede değerlendirilmesi"

Aydemir GÜNAYDINProf. Dr. Naci SEVİNÇ

Prof. Dr. Yavuz TOPKAYAODTÜ

Doç. Dr. Sencer İMERKardemir A.Ş.

ÇELİKHANE CÜRUFUNUN SİNTER, YÜKSEK FIRIN VEÇELİKHANEDE DEĞERLENDİRİLMESİ

Aydemir GÜNAYDIN

Naci SEVİNÇ

Yavuz TOP KAYA

Sencer İMER

Özet: Bu araştırma kapsamında Kardemir cüruf değerlendirme tesisinde stoklanmış çelik cüruflarının işlenmesi ile üretilen0-10 mm, 10-50 mm ve +50 mm boyutundaki ürünlerin Kardemir'de kullanımı olasılıkları araştırılmıştır. Bu amaçla 0-10mm cüruf ürünü sinterlik demir cevher harmanına değişik oranlarda karıştırılarak sinter üretimine etkileri incelenmiştir.Diğer taraftan manyetik nitelikte olan 10-50 mm'lik hurda vasıflı ürün ise Kardemir 3.nolu yüksek fırınına beslenmiştir.Cüruf değerlendirme tesisinde manyetik ayırma sonucu elde edilen +50 mm boyutundaki manyetik özellikli malzeme ilebirlikte, OMS Şirketi tarafından çelik cüruflarına top atma ve manyetik ayırma ile elde edilen skalların çelikhanede hurdaamaçlı kullanımı da ayrıca araştırılmış bulunmaktadır. Yapılan çalışmalar sonucu sinter harmanına %4 oranında 0-10 mmcüruf ürününün fazla sorun yaratmadan katılabileceği görülmüştür. Hurda vasıflı ve manyetik nitelikli 10-50 mm cürufürününün ise yüksek fırın sıvı ham demir üretimini olumlu yönde etkilediği gözlenmiştir. Diğer taraftan OMS skalı ve +50mm manyetik cüruf değerlendirme tesisi hurdasının belirli oranlarda normal hurda ile karıştırılarak çelik konverterlerinebeslenebileceği görülmüştür. Kardemir'de uzun yıllar Siemens-Martin ve BOF fırınlarından çelik üretimi sırasında oluşancüruf stoklarının, bu araştırma sonuçlarına göre değerlendirilebileceği ortaya konulmuş olup, ayrıca birikmiş çelikhanecüruflarının yaratmış olduğu çevre sorunlarına kısmen de olsa bir çözüm getirilmiş bulunmaktadır.

Anahtar sözcükler: Cüruf, Sinter, Yüksek Fırın, Çelikhane, Hurda

1. GİRİŞ

Entegre demir çelik tesisleri büyük miktarlarda katı atıküretirler. Bu alanda yapılan bir çok çalışmanın da gösterdiğigibi bir ton çelik üretimi sırasında yaklaşık 420 kg katı atıküretilmektedir. Bu katı atıklar genelde yüksek fırın veçelikhane cürufları, tozlan, çamurları, haddehane tufali,kullanılmış refrakterler, vs dir. ı'"6J

Bu çalışma yaklaşık 50 yıldan beri Kardemir cüruf stoksahasında biriktirilen, tahmini tonajı 5 milyon tonu bulançelikhane cüruf birikintisi üzerinde yapılmıştır. Bu cürufbirikintisinin büyük kısmı 1999 yılına kadar çalıştırılmışolan Siemens-Martin çelik ocakları tarafından üretilmiştir.Son yıllarda bazik oksijen fırınları (BOF) devreye alınmışolup, bu fırınların cürufları da ayrı olarak biriktirilmektedir.

1999 yılında Kardemir'de bir cüruf değerlendirme tesisikurulmuştur. Bu tesisin yıllık cüruf işleme kapasitesi250000 ton'dur. Bu tesisde gülle düşürülerek skalparçaların ayrılmasından sonra cüruf kırılıp,sınıflandırılmakta ve mıknatıslarla ayırma işlemine tabitutulmaktadır. 10-50 mm ve 50-500 mm aralığındakimanyetik parçalar sırasıyla Kardemir yüksek fırınlarına vekonvertere şarj edilmektedir. Siemens-Martin cüruflarındanayrılan manyetik parçaların miktarı işlenen cürufun %5 ile%8'i kadar tutmaktadır. 0-10 mm'lik çelikhane cürufu ise

sinter harmanına katılmaktadır. Diğer taraftan manyetikolmayan iri parçaların demiryolu balastı olarak satışıyapılmaya çalışılırken, yol yapı ve dolgu malzemesi olarakda pazar imkanları araştırılmaktadır. 0-10 mm'lik kısmınçimento yapımı yanı sıra gemicilikteki grid malzemesiyapımı imkanları da araştırılmaktadır. Kardemir demir veçelik işletmelerindeki cüruf değerlendirme tesisi ürünlerininsinter malzemesi , yüksek fırın şarj malzemesi vekonverterlere hurda yerine şarj malzemesi olarakkullanımına ilişkin detaylar aşağıda verilmiştir.

2. KARDEMİR CÜRUF DEĞERLENDİRME TESİSİÜRÜNLERİNİN KULLANIMI

2.1 Sinter Katkısı

Kardemir'deki cüruf değerlendirme tesisi ürünü 0-10mm'lik cüruf sinter katkısı olarak kullanılmaktadır.Manyetik ayırma uygulanmayan bu cüruf ürünününkalsiyum silikatlar, vüstit, spinel ve diğer ferritlerin yanısıra metalik demir parçacıklarını da içerdiği gözlenmiştir.Optik mikroskop yardımıyla yapılan mineralojik incelemeve x-ışınları kırınımı analizlerinden alınan verilere görevüstit genelde 50-60 mikron boyut aralığında olup hacimce%15 kadar yer tutmaktadır. Vüstitin yapısında ayrıca birmiktar mangan oksit ve magnezyum oksit debulunmaktadır. 0-10 mm'lik cürufun kimyasal analizleri şu

1035

değerler aralığında değişmektedir: 25-30% Fe2O3, 17-22%SiO2, 5-8% Mn, 2.5-4.5% A12O3, 31-35% CaO, and 7.5-9%MgO. Kimyasal analizlerinden de anlaşılacağı üzere cürufFe, Mn, CaO, MgO gibi büyük oranda yararlı elementleriveya flaks bileşiklerini içermektedir. Bu yararlıbileşiklerden yararlanabilmek için cürufun 0-10 mm'likkısmı Kardemir'deki sinter harmanının içerisinekatılmaktadır. Sinter harmanına ilave edilen cüruf, sinterlikdemir cevherinin %4'üne gelecek miktarlara kadareklenmiştir. Cüruf eklendikçe mamul sinter Fe, Mn, CaO,MgO, P2O5 yüzdelerindeki değişim ve sinterin baziklğiŞekil 1-6 'da verilmiştir. Şekillerden görüldüğü üzere ilaveedilen 0-10 mm'lik cürufun yüzdesi sıfırdan %4'e kadar

her seferinde %1 olarak artırılmıştır. Mamul sinterin Feyüzdesinde azalma görülürken CaO, MgO, Mn, P2O5

yüzdeleri de artmıştır. Ayrıca mamul sinterin bazitesi de birmiktar artmıştır.

Sinterin shatter testleri ile belirlenen mukavemeti cürufkatkısından etkilenmemiştir Ayrıca kok tozu tüketiminde ,sinter yatağının geçirgenliğinde veya sinter üretim hızındabelirgin bir değişiklik görülmemiştir. Sinterin fosformiktarında gözlenen artış sebebiyle sinter harmanınayapılan cüruf katkısı %4 ile sınırlandırılmıştır. Bir diğerpozitif etki de sinterdeki mangan ve magnezyum oksitmiktarlarındaki artıştır.

53.5-,

53

<D 52.5 -

S? 52

51.5

51C

Sinterdeki % Fe

) 1 2 3 4 !

% Cüruf Eklenen

Şekil 1. Sinterdeki Fe miktarı değişimi

% C

aO

13 -i

12.5 -

12 -

11.5 -

1 1 •

in ^

^ — '

1 1

Sinterdeki %

2

% Cüruf

CaO

3

Eklenen

4 i

Şekil 3. Sinterdeki CaO miktarı değişimi

0"M

a.

0.05 -i

0.04 -

0.03

0.02 i

0.01 -

0-C

Sinterdeki %P2O5

) 1 2 3

% Cüruf Eklenen

4 !

1.35

c 1.30 -Sss 1.25

1.20 <

1.15 -C

Sinterdeki %Mn

5 1 2 3 4

% Cüruf Eklenen

'.:!

s.

5

Şekil 2. Sinterdeki Mn miktarı değişimi

OO)

SS?

3 -,2.5

2i

1.51

0.5f i

Sinterdeki %

• •• "

U T 1 1

0 1 2

% Cüruf

MgO

•-

3

Eklenen

4 5

Şekil 4. Sinterdeki MgO miktarı değişimi

«•4

0

ü

Si

&

1.55 1

1.5

1.45-

1.4-

1.35 <C

Sinterin Bazitesi

>

) 1 2 3

% Cüruf Eklenen

•

4

|

\I

5

Şekil 5. Sinterdeki P2O5 miktarı değişimi Şekil 6. Sinterinin baziklik değişimi

1036

Cüruf katkısız normal sinter ile maksimum katkı :niktarıolan %4 cüruf içeren sinterleri indirgenebilirlikleriaçısından mukayese edebilmek için 500 gramlık temsilinumuneler, Gakushin indirgenebilirlik testi ile %30 CO ve%70 N2 gazlarını içeren indirgeyici gaz karışımına 900°C'de 3 saat boyunca tabi tutularak indirgenmişlerdir. Eldeedilen sonuçlar Şekil 7'de verilmiştir. Şekilden degörüleceği üzere cüruf katkısız normal sinterinindirgenebilirliği %4 cüruf katkılı sinterden bir miktar dahaiyidir.

Şu anda yaklaşık bir ay sürecek olan üçüncü testleriyapmak için 10-50 mm'lik manyetik konsantreden cürufdeğerlendirme tesisinde stok yapılmaktadır. Bu ürününüçüncü testlerde yüksek fırına toplam demirli şarjın %4 ve%8'ine karşılık gelecek miktarlarda beslenmesiplanlanmaktadır. Bu ürünün kullanımının kok tüketimi,tepe gazı kompozisyonu, vb. gibi diğer yüksek fırın işletimparametrelerine etkilerinin belirlenmesi planlanmaktadır.

2.3 Konvertere Beslenmesi

80 -

7 0 -

6 0 -

| 5 0 -

ce 40-

| 3 0 -

2 0 -

10 -

(f

—•—% 0 Cüruf Katkılı

- * — % 4 Cüruf Katkılı

1 30 60 90 120 150 180 210

Süre (dakika)

Şekil 7. Demir cevheri sinterinin 900°C'de indirgenebilirliktestleri (Gakushin Tests)

Sonuç olarak Kardemir'de 0-10 mm'lik cürufun sinterharmanına beslenmesinin, sinterlik demir cevherinin %4'üile sınırlandırılmasına karar verilmiştir. Bu limitinaşılmadığı durumlarda herhangi bir zararlı etkiningörülmediği gözlenmiştir.

2.2 Yüksek Fırına Beslenmesi

Diğer taraftan 10-50 mm'lik boyut aralığındaki cürufdeğerlendirme ürünü manyetik konsantre Kardemir'de 3no'lu yüksek fırına şarj edilmiştir. Kimyasal analizlerdenbu ürünün %75 ile %90 arasında Fe içerdiği tespitedilmiştir. Bir ay süren ilk testlerde bu üründenKardemir'deki 3 no'lu yüksek fırına her gün 25 ton olmaküzere besleme yapılmıştır. Bu besleme yüksek fırınındemirli şarjının ( sinter + pelet + parça cevher) yaklaşık%1'ine tekabül etmektedir. Bu sayede bu fırının günlüksıcak maden üretiminde yaklaşık 12 ton/gün Mük bir artışgözlenmiştir. İki hafta süren ikinci testlerde, bu üründentoplam 900 ton tüketilmiştir ve günde yaklaşık 60 tonbesleme yapılmıştır ki bu da günlük şarj edilen demirlimalzemenin % 2.7'sine tekabül etmektedir. Bu sürezarfında sıcak maden üretimi 1500 ton/gün'den yaklaşık1525 ton/gün'e çıkmıştır. Sinter, pelet veya parça cevheregöre daha yüksek Fe tenörüne sahip olması sebebiyle 10-50mm'lik boyut aralığındaki cüruf değerlendirme ürünümanyetik konsantrenin 3 no'lu yüksek fırına beslenmesi ilegünlük sıcak maden üretimindeki artış beklenen birdurumdur. Bu testler sırasında fırının işletimi ile ilgiliolarak herhangi bir sorunla karşılaşılmamıştır.

Siemens-Martin cürufunun cüruf değerlendirme tesisindeişlenmesi sonucu 50-500 mm'lik boyut aralığında metalikparçalar da elde edilmektedir. Bu metalik parçalar skal ilebirlikte kullanılmaktadır. Bu metalik malzemeKardemir'deki konverterlerde değişik miktarlardakullanılmıştır. Kardemir'deki 100 ton kapasitelikonverterlere normalde 20 ton hurda yüksek fırından gelensıcak madenle birlikte şarjedilir. Çelikhanede yapılan birseri testlerde değişik miktarlarda 50-500 mm'lik boyutaralığındaki cüruf değerlendirme tesisi hurdası (CDH) veskal (OMS), normal hurda (H) ile birlikte konvertere şarjedilmiştir. Bu testlerin sonuçları Şekil 8'de verilmiştir. Buşekilde üretilen sıvı çelik ağırlığının konvertere şarj edilenmetalik malzemelerin (sıcak maden+H+CDH+OMS)toplam ağırlığına oranı olarak tanımlanan konverterverimliliğinin şarj edilen hurda türü ile değişimigösterilmektedir. Denemelerde H+CDH+OMS hurdalarınıntoplam ağırlığı 20 ton/şarj olarak sabit tutulmuştur.Şekilden de görüleceği üzere Kardenrr'deki BOFkonverterlerinin verimlilikleri skal ve/veya cürufdeğerlendirme hurdası eklenince düşmüştür. Sonuçlarşaşırtıcı olmamıştır; çünkü hem skal hem de cürufdeğerlendirme hurdası üzerlerindeki cüruf tanecikleri, buhurdalar işleme tabi tutulurken tamamenuzaklaştırılamadıklarından normal hurdalar kadar kalitelideğillerdir. Fakat oldukça düşük olan maliyetleri nedeniyleher şarj başına, bu iki hurdadan toplam 5 ton kullanımuygun görülmüştür

87.5

87

•| 86.5EO)

\. 86

« 85.5 -(—cS 85

84.5ic7)

I

o S S D O

I

o İ,D o

Şarj edilen hurda türü

Şekil 8 . Farklı hurda şarjlarıyla BOF konverter verimleri

1037

3. SONUÇLAR

Şu an Kardemir demir ve çelik tesislerinde 0-10 mm'likcürufun sinter harmanında %4 oranında kullanımı Standardbir uygulama haline gelmiştir. Cürufun %4'den fazlakullanımı çelikhanede fosfordan kaynaklanan sorunlaryaratabilir. 10-50 mm'lik manyetik ürünün yüksek fırındakullanımı sıcak maden üretiminde artış ilesonuçlanmaktadır ; bu ürününün tek problemi cürufdeğerlendirme tesisindeki sınırlı üretim miktarıdır. Sonolarak Siemens-Martin cüruflarından elde edilen 50-500mm'lik boyut aralığındaki cüruf değerlendirme hurdasıBOF konverterlerinde sınırlı miktarlarda kullanılabilir.Böylece Kardemirde cüruf değerlendirme tesisininkurulması ve bu tesisin ürünlerinin sinter, yüksek fırın vekonverterde kullanımı ile sağlanan ekonomik yararlarlabirlikte, cüruf birikintisinin yarattığı çevresel sorunlarkısmen de olsa önlenebilecek ve el değmemiş doğalkaynakların tüketilmesi azaltılabilecektir.

4. KAYNAKLAR

[1]. A. Bondar, V. Pavlov, et. al. "Use of Open-Hearth Slag inSintering and Blast-Furnace Processes" Steel in Translation,çilt.25,No.lO, 1995, s.1-4[2]. A. Ciocan, G. Popoiu, et. al. "Revaluation of RecoveredMaterials in Iron Making Process", Bildiriler Kitabı 10.Uluslararası Metalürji ve Malzeme Kongresi, İstanbul, Mayıs2000, s. 195-199[3]. M. Fenton "Iron and Steel Serap" USGS, Mineral IndustrySurveys, 1999 Annual Review, Ağustos 2000[4]. H.Motz, J. Geiseler "Production of Steel Slags an Opportunityto Save Natural Resources" Waste Management, cilt 21, 2001,s.285-293[5]. A. Mumcu "Sinter Üretiminde Bazik Oksijen Fırını (BOF)Cürufunun Kullanılmasının Etkileri" Yüksek Lisans Tezi, İstanbulTeknik Üniversitesi, 1992[6]. U.S.Yadav, B.K. Das "Recovery of Mineral Value fromIntegrated Steel Plant Waste" Proceedings of VI. SouthernHemisphere Meeting on Mineral Technology, Rio, Brezilya,Mayıs 2001, s.719-725

t:

1038

I. DEMİR-ÇELİK SEMPOZYUM BİLDİRİLERİ/ 118

tmmob

nıakina mühendisleri

odası

tmmob

metalürji mühendisleri

odası

1. soğuk haddehane aydınlatma

sisteminin modernizasyonu"

Hakkı ÖZEN

Ereğli Demir ve Çelik Fabrikaları T.A.Ş.

l.SOĞUK HADDEHANEAYDINLATMA SİSTEMİNİN MODERNİZASYONU

Hakkı ÖZEN

Özet: 1.Soğuk Haddehane aydınlatmasında kullanılan yaklaşık 950 adet, 1000 W.'lık civa buharlı ampullerin yarısı, yeniteknoloji ürünü olan ve 1000 W.İık civalı ampullerin sağladığı aydınlatma seviyesini, 400 W enerji harcayarak sağlayanampullerle değiştirilmiştir. Ayrıca sistemdeki 1000 W.'lık civalı ampuller elden geçirilerek verimliliğini kaybetmiş olanlaryenileriyle değiştirilmiştir. Bu yolla hem haddehane genelinde 4-5 kat daha iyi aydınlatma elde edilmiş, hemde yıllık245.000 dolar tutarında 3,9 milyon Kwh elektrik enerjisi tasarrufu sağlanmıştır.

GİRİŞ:

I) 1. Soğuk Haddehane sonradan yapılan ilavelerlebirlikte 950 adet 1000 W. lık civa buharlı ampullerleaydınlatılmıştır. Her bir civalı lamba 55.000 lümenışık şiddeti vermektedir. Günümüzde 400 W güçte54000 lümen ışık şiddeti veren sodyum buharlıampuller geliştirilmiştir. Görüleceği gibi 600 W dahaaz elektrik enerjisi harcanarak aynı ışık şiddetindeaydınlatma elde etmek mümkündür.

Civa buharlı ampuller beyaz ışık, sodyum buharlı ampullersarı ışık vermektedir. Sanayi tesislerinde, işçi çalıştıranyerlerde, tamamen sarı ışıklı ortam oluşturmak, çalışanaçısından uygun değildir. Bu nedenle sodyumlu ampullerle,civalı ampullerin yarıyarıya karışık kullanılması, geneldekabul edilmiş bir uygulama olmaktadır.

II) Diğer taraftan haddehane aydınlatma sistemindekicivalı ampuller 35 yıldır sürekli çalışmaktadır.Zamanla emisyondan düşmüş ve randımanınıkaybetmişlerdir. Bu durumda hem daha az ışıkvermekte ve hem de normalden %13 daha fazlaelektrik enerjisi çekmektedir. Nitekim modernizasyonesnasında, sistemdeki 950 adet civalı ampulün%65'inin %20 ila % 83 arasında randımanıkaybettiği ve verimli çalışmadığı anlaşılmıştır.

III) Ampullerin ve armatürlerin kirlilik nedeniyle ışıkşiddetini tam yansıtamamaları da enerji kaybınasebep olan bir başka husus olmuştur. Modernizasyonesnasında tüm armatürler tek tek çatıdan sökülerekyere indirilmiş ve yıkanmış, ampuller silinmiş, ışıkşiddetleri ölçülerek verimlilik kontrolü yapılmış,verimliliği %80' in altında olanlar ayıklanmış vekullanılmamıştır. Sökülen armatürlerin kabloları

kavrulmuş olduğundan silikon izoleli, ısıya mukavimkablolarla değiştirilmiş, fiş-priz bağlantıları duylar vediğer aksam da elden geçirilmiştir.

IV) 950 Armatürün yaklaşık %10'u, çeşitli sebeplerdendolayı çalışmaz durumda iken modernizasyonesnasında bunlarda faal hale getirilmiştir.

V) Modernizasyon öncesinde ve sonrasında haddehaneiçinde aydınlık şiddeti haritası çıkartılmıştır. Yapılanölçümler sonunda, aydınlık şiddetinin lokal olarak 2ila 10 kat, ortalama olarak 4-5 kat arttığı tespitedilmiştir. Aydınlık şiddetinin artması, gün ışığınınbulunduğu zamanda haddehane genelinde mevcutlamba sayısının %25'i oranında lambayı söndürmeimkanı sağlamıştır. Bu yolla da ayrıca elektrik enerjisitasarrufu sağlanmıştır.

İŞİN YAPILIŞI:

Yaklaşık 20 mt. yükseklikte asılı duran 950 adet lambanıntek tek aşağı indirilmesi, elden geçirildikten sonra tekraryerine takılması, 475 adet balast kutusunun çatıda sac parçakaynatılarak üzerine montajı, çatıda nötr hattıoluşturulması, uzun yıllar problemsiz bir şekilde çalışacakmalzeme seçimi ve bütün bunların tavan vinçleri ve hatlarınçalışırken, iş güvenliğine dikkat edilerek iş makinasıkullanmadan kazasız bir şekilde yapılacak olması, işi çokiyi düşünüp planlamayı gerektirmiştir.

Civalı ampullerin sodyumluya çevrilmesi, sadece ampulüdeğiştirmekle olmamaktadır. Balastları da değiştirmekgerekmektedir. Mevcut civalıların balastları 380 V. ileçalışırken, sodyumluların balastları ancak 220 V. ileçalışmaktadır. Zorunlu olarak çatıdaki elektrik tesisatındanötr hattı oluşturmak gereği doğmuştur. Ayrıca her bir

1041

sodyumlu lamba için balast, ateşleyici, kondansatör vesigortadan oluşan elemanlar grubu, bir kutu içineyerleştirilerek sodyumlu lamba balastı meydana getirilmişve bu balastlar sodyumlu lamba armatürünün yanına sacparça kaynatılarak, üzerine monte edilmiştir.

Çatıya yerleştirilen elektrik malzemelerinin yıllarcaproblemsiz bir şekilde çalışması için malzeme seçimindetitiz davranılmıştır. Önce piyasada bulunabilenmalzemelerden numune temin edilerek 4 ay çeşitlitestlerden geçirilmiştir. Bu malzemeler haddehane de pilotbölge seçilerek buranın aydınlatmasında kullanılmıştır.Fiili test neticesi de görüldükten sonra diğer kısımlar bukalite malzemelerle modernize edilmiştir. Böylece işinyapılabilirliği, karşılaşılan zorluklar, tespit edilmiş diğertaraftan da meydana gelen aydınlatma şekli işletmepersoneline gösterilmiş ve haddehanenin geri kalankısmının bu şekilde aydınlatılacağı gösterilerek kabulettirilmiştir. Seçilen aydınlatma malzemelerinin pilotbölgede daha geniş kapsamlı test edilmesi yaklaşık 6 aylıksüre almıştır.

Bilahare ihtiyaç duyulan bütün malzemeler sipariş edilerektamamlandıktan sonra işçilik ihalesine çıkılmıştır.

İşçilik dosyası 3 kalem altında toplanarak hazırlanmıştır.

1) Çatıdaki armatürün aşağı indirilmesi, aşağıda hazırolanın yukarı çıkartılması.

2) Sac parçanın çatıda kaynak edilmesi ve balastkutusunun üzerine montajı.

3) Arızalı 1000 W balastın aşağı indirilmesi vesağlamının yukarı çıkartılması.

Bütün bu kalemlere, elektriki irtibatların sökülmesi, tekrarbağlanması işçiliği de dahil edilmiştir.

Yerde yapılacak her türlü tamirat ve montaj işleri üniteimkanları ile gerçekleştirilmiştir. Karşılaşılan bir başkazorluk nötr hattına ihtiyaç duyulması olmuştur. Civa buharlıarmatürler 380 V. dur ve çatıdaki tesisat 3 faz esasına göreyapılmıştır. Sodyum buharlı armatürlerin 380 V. olanıyoktur. 220 V. ile çalışmaktadır. Bu nedenle ilave nötr hattızarureti ortaya çıkmıştır. Bununda çözümü ilave hatçekmeden şöyle bulunmuştur. Her sıradaki 3 fazın ortasırasına isabet eden faz bağlantısı iptal edilerek trafoçıkışında nötr bağlantısı haline getirilmiştir. Hem fazakımları dengesi bozulmamış, hem ek bir hat çekmeyegerek kalmadan problem halledilmiştir.

ENERJİ TASARRUFU HESAPLARI

1) 950 Adet civalı lambanın yarısının sodyumlu lambayaçevrilmesi ile tasarruf edilen güç;

(1000W - 400W) x950 = 285 000 W = 285 KW2

Bu lambalar yılda 365 gün sürekli yanmaktadır. Yıldatasarruf edilen elektrik enerjisi;

285 KW x 8760 saat =2 496 600 Kwh.

2) Haddehanede elde edilecek iyi seviyede aydınlatmasonucu gündüzleri haddehane aydınlatmasının % 25'isöndürülecektir.

Bu durumda tasarruf edilen yıllık enerji miktarı;

Civalıda: 475 Adet x 1000 W x 0,25 x 8760 saat = 520.125 Kwh.2

Sodyumluda: 475 Adet x 400W x 0,25 x 8760 saat= 208.050 Kwh.

2

728.175 Kwh

3) Emisyondan düşmüş ampullerin ayaklanması iletasarruf edilen elektrik enerjisi;

[(950-95) Ad x 0,65] x 1000W x 0,13 x 8760 saat= 632.888 Kwh.

4) Balastların yarısının 1000 W dan 400 W adüşürülmesiyle sağlanan enerji tasarrufu (Balast kaybı%3 alınmıştır.)

475 Adet x 600 W x 0,03 x 8760 = 74898 Kwh.

Toplam elektrik enerjisi tasarrufu ;TET = 1 + 2 + 3 + 4

= 2496600+728175+632888+74898= 3932561 Kwh.

Bunun parasal karşılığı: (Yıllık)

TEAŞ'dan Nisan ayında satın alınan 25.009.000 Kwhelektrik enerjisine 966.381.941.000 TL. bedel ödenmiştir.Dolar 620.000 TL' den hesaplandığında 1 Kwh elektrikenerjisi ERDEMİR'e

966.381.941.000 = 0.0623 Dolara mal olmaktadır.620.000x25.009.000

Yıllık TOPLAMtasarruf maliyeti = 3932561 x 0,0623= 245.093Dolar/yıl'dır.

SONUÇ:

1 .Soğuk Haddehane tavan lambalarının modernizasyonusonucunda;

1) Yılda yaklaşık 3,9 milyon Kwh (245.000 Dolar)elektrik enerjisi tasarrufu sağlanmıştır. Bu rakam tümERDEMİR lojmanlarının sarfettiği elektrikenerjisinden fazladır.

2) Haddehane de bölgesel olarak 2-10 kat, genelde 4-5 kataydınlatma şiddeti artmıştır.

3) Haddehanenin daha iyi aydınlatılmış olması, iş kazasıve bobin hasarlanma riskini azaltmıştır. Ayrıcahaddehanede çalışanlar üzerinde psikolojik yöndenmoral olarak olumlu etkiler meydana getirmiştir.

4) Armatürlerin çatıdan sökülmesi, takılması, balastmontajı, hizmet alımı şeklinde müteahhite yaptırılmış,yer hizmetleri ünite imkanlarıyla gerçekleştirilmiştir.

5) Bu iş için yaklaşık 11 Milyar TL. (20.000 Dolar)müteahhit işçiliği. 16 Milyar TL. (29.000 Dolar)malzeme olmak üzere 27 Milyar Tl. (49.000 Dolar )harcanmış ve 1,5 ayda bitirilmiştir.

1042

I. DEMİR-ÇELİK SEMPOZYUM BİLDİRİLERİ/ 119

tmmob

makina mühendisleri

odası

tmmob

metalürji mühendisleri

odası

"Erdemir back-up yük atma sistemi

(EBYAS)

Tamer ADANIROkay GÜNERMesut KÜÇÜK

Ereğli Demir ve Çelik Fabrikaları T.A.Ş.

ERDEMİR BACK-UP YÜK ATMA SİSTEMİ (EBYAS)

Tamer ADANIR

Okay GÜNER

Mesut KÜÇÜK

Özet: ERDEMİR Back-up Yük Atma Sistemi (EBYAS), EDMS (Electrical Energy Distribution Management System)projesinin bir parçası olarak düşünülmüş ve tamamen ünite kaynakları ile inşa edilmiş, Türkiye'nin en büyük Yük Atmaprojesidir. Sistem, PLC kontrollü tam otomatik çalışan , genişleyebilir ve esnek bir sistemdir. EBYAS'ın temel görevi ;ERDEMİR'in kesintisiz ve kaliteli elektrik enerjisi ile üretim yapmasına yardımcı olmaktır. Temel işlevi ise; ulusal şebekeile paralel çalışırken, TEAŞ'da oluşan arızalarda, ERDEMİR'i en kısa zamanda TEAŞ'dan ayırmak ve o andan itibarenüretimi tüketime eşitleyebilecek şekilde otomatik yük atmayı gerçekleştirmektir.

Anahtar sözcükler: Yük Atma Sistemi, Proaktif Yük Atma, Düşük Frekans, Gerilim Çökmeleri.

1. GİRİŞ

Türkiye'deki ağır sanayinin öncüsü konumunda olanERDEMİR 120 trafo merkezi ve bu trafo merkezlerininbeslediği fabrikaları ile entegre bir tesistir. ERDEMİR 'dekifabrikalara ait genel bir bilgi aşağıda verilmiştir;

Yüksek Fırın 1 -2Kok, SinterCevher Stok, Cevher harmanlama, Kömür HarmanlamaLiman, KireçTatlı Su, Resirkülasyon, Tuzlu Su

- Çelikhane, 18MVA Pota IsıtmaSlap Döküm 1-2-3-4

- Oksijen 1-2-3-4-5Sıcak Haddehane 1-2Soğuk Haddehane 1 -2

ERDEMİR ihtiyacı olan 170 MW'lık (15 dakikalıkdemand) elektrik enerjisini TEAŞ trafoları ve kendijeneratörlerinden karşılamaktadır. ERDEMİR 155 MWüretim yapabilecek kapasitede olmasına rağmen 40 MW'açıkabilen haddehane darbelerini karşılayamadığı içinTEAŞ'la paralel çalışmak zorundadır. ERDEMİR'in genelüretim kaynaklarını içeren b,asit tek hat şeması Şekil-1 deverilmiştir. En kritik yükleri Yüksek Fırınlar, KokFabrikası, ve Su Tesisleridir. Çelikhane ve SürekliDökümler tesisleri onları izlemektedir. Diğer tüm tesisler(Oksijen fabrikaları, Sinter, Sıcak ve Soğuk Haddehaneler)daha az kritik tesislerdir.

TEAŞ arızaları esnasında en kritik yüklerden daha az kritikyüklere kadar tüm sistemin ayakta kalabilmesi, ancak veancak, en kısa zamanda TEAŞ'dan ayrılıp, üretimi tüketime

eşitleyecek şekilde yük atılması ile sağlanabilmektedir. Bunedenle EBYAS sadece klasik düşük frekans koruması ileyük atma yapmaz aynı zamanda Ulusal Şebekeden (TEAŞ)ayrılma sinyali üreterek 'Proaktif olarak da yük atmagerçekleştirir. Proaktif yük atma sistemi, Türkiye AğırSanayisinde bir ilk olması açısından çok önem taşımaktadır.

2. ENDÜSTRİDE AKILLI, HIZLI VE PROAKTİFATMA SİSTEMİ;

YUK

Erdemir bünyesinde çok çeşitli proses ve otomasyonmevcuttur. Bu proseslerden bazıları sürekli çalışmayıgerektirmekte ve her türlü enerji kesintisinde insan sağlığınıda tehdit edebilecek çok büyük maddi zararlaroluşabilmektedir. ERDEMİR geçmişte kendisindenkaynaklanmayan TEAŞ kısa devre arızalarındanenterkonnekte olduğu için etkilenmiş ve ciddi üretimkayıplarına uğramıştır. Bu kayıpları minimize edebilmek vekesintisiz elektrik enerjisini sağlayabilmek için çalışmalarbaşlatılmış ve EBYAS projesi, ERDEMİR Elektrik Sistemiiyileştirme çalışmalarının merkezi konumuna gelmiştir.

2.1 EBYAS Projesi Öncesi Yapılan Çalışmalar

EBYAS Projesi öncesi yapılan çalışmaların özeti aşağıdaverilmiştir;

ERDEMİR'de bulunan bütün fabrikalar incelenerekhassas ve kritik yüklerinin neler olduğu ünitesorumlularıyla tartışılarak belirlenmiştir. Buna göreişletmelerin minimum çalışmalarını sürdürebilmeleriiçin gerekli olan elektrik enerjisi miktarlarıçıkarılmıştır.

1045

•«i

[~]V512B |~]VS15B [JVS6«12Br]'

2.SICAK HADDEH

|1O2 P'01 Û1I2 Û12B • X [V

ÇİVS4B :UWET SANTRAU

tOJENERASYON

G) ™.(G

211 p21'

-ö-

Şekil 1. Erdemir 13.8kV Genel Tekhat Şeması

TEAŞ iletim hatları çevresel ve atmosferik olaylardanetkilenmektedir. Bunun sonucu olarak da TEAŞhatlarında sık sık anlık kısa devre olaylarıyaşanmaktadır. Bu arızalar genel olarak 150-200milisaniye içerisinde TEAŞ tarafındantemizlenmektedir. Ama bazı durumlarda süreERDEMİR'in dayanabileceği sınırların üzerineçıkmaktadır. ERDEMİR, TEAŞ'da oluşan bir kısadevre arızasında ciddi biçimde TEAŞ'ı beslemekte vebunun sonucu olarak da gerilim çökmeleri meydanagelmektedir. (Şekil 2) Gerilim çökmelerinin süresineve seviyesine bağlı olarak hassas prosesler devre dışıkalmaktadır. TEAŞ'la bağlantı noktalarına çokfonksiyonlu mikroişlemci tabanlı koruma rölelerikonarak sistem uzunca bir müddet gözlenmiş,arızaların analizleri çıkarılmış ve bu arızalardaERDEMİR'in tepkisinin nasıl olduğu saptanmıştır.Yapılan bu çalışmalar TEAŞ kaynaklı kısa devrearızalarında frekansın, frekans rölelerini çalıştıracakkadar düşmediğini göstermiştir. Ayrıca gerilimçökmesinin belli bir süreden sonra kendi üretimkaynaklarımızı da devreden çıkarttığı ve sisteminkomple sıfırlanmasına sebep olduğu anlaşılmıştır.Sonuç olarak tüketimimizi kendi üretimkaynaklarımızla karşılamak için bir kısa devre anındaTEAŞ'dan hangi zamanda kopmamız gerektiğibelirlenmiştir.

ERDEMİR'de bulunan bütün büyük motorlar kısadevre anında arıza noktasını beslemektedir. Bu etkimotorların eylemsizlik momenti ile ilgilidir. Bütünbüyük motorların arızalardaki davranışlarıincelenmiştir.

GERİLİM ÇÖKMELERİ

60

50

S? 30

20

10

• ••

*

• t$ •

•

••

• .

•

200 400 600

Z/W\N (ms)

800

Şekil 2. TEAŞ Arızaları Anında Oluşan Gerilim Çökmeleri

ERDEMİR çok büyük ve iç içe geçmiş bir şebekeyapısına sahiptir. Bu yapı içerisinde oluşabilecek bütünada ve yanmada alternatifleri incelenmiştir. Buna göresistem topolojisinin dört ayrı yarım ada olabileceği vebunların da 24 =16 ayrı alternatif oluşturacağıgörülmüştür. Toplam 16 adet tie hattı ile de216 =65536 ayrı çalışma durumunun oluşabileceğitespit edilmiştir. Aşağıda detayı anlatılan algoritma iletüm bu çalışma durumlarını otomatik fark edebilecekve yük atma mantığını ona göre değiştirecek biryazılım geliştirilmiş ve uygulanmıştır.

1046

ERDEMİR sisteminin herhangi bir adasında veyayarımadasında TEAŞ'dan ayrıldıktan sonraki frekansdeğişim hızları hesaplanmış ve düşük frekans ile yükatma için gerekli frekans seviyeleri tespit edilmiştir.

Herhangi bir yük atma kararının oluşması ile sahadakikesicilerin açması arasındaki zamanın minimumseviyede olması sistemin güvenilirliği ve emniyetiiçin çok önemlidir. Bu kriteri sağlayacak en uygunçözüm araştırılmıştır. Buna göre kullanılan CPU'nun4 milisaniye içerisinde yük atma sinyali üretebilecekşekilde hızlı olanı seçilmiştir.

Herhangi bir yük atma sisteminin tam otomatik olsadahi operatör ile sürekli iletişim halinde olmasıgerekmektedir. Bu nedenle, dijital, renkli ve kullanımıkolay bir operatör paneli Arayüz olarak seçilmiştir.Arayüz , EBYAS ile operatör arasındaki her türlü bilgialışverişini sağlamaktadır.

Yapılan tüm bu çalışmalar EBYAS'ın nasıl bir mantıkçerçevesi içerisinde çalışması gerektiğini göstermiştir.

2.2 EBYAS'ın Çalışma Mantığı

ERDEMİR normal çalışma koşullarında darbeli yüklerinikaldıramayacağı için TEAŞ ile paralel çalışmayazorunludur. Paralel çalışan bir şebekede frekans her yerdeaynı olacaktır. Buna göre, dört türlü yük atmagerçekleşecektir:

TEAŞ kaynaklı kısa devre arızasının Erdemir'indayanabileceği seviyeyi ve süreyi geçmesidurumunda,

TEAŞ ile paralel çalışan ERDEMİR'in şebekefrekansının limit değerden aşağı düşmesi durumunda,

ERDEMİR şebekesi içerisinde oluşabilecek herhangibir adada (TEAŞ'dan ayrı çalışamaya devam ederken)frekansın limit değerden aşağı düşmesi durumunda,

Herhangi bir sebepten dolayı TEAŞ'dan ayrılmasıdurumunda,

Yukarıda anlatılan durumların gerçekleşmesi halinde yükatma şu işlevleri yerine getirecektir: TEAŞ ile bağlantınoktalarındaki kesicilere aç sinyali gönderecek ve kuvvetsantralı operatörleri tarafından daha önceden belirlenmişilk frekans kademesindeki yükleri atacaktır. Aynı andaalarm ve raporlama işlemleri de başlayacaktır.

2.3 EBYAS'ın Bölümleri

EBYAS şu ana başlıklar altında toplanabilir:

Kablolama,

Sistemin gözlemlenip atılacak yüklerin girilebildiğibir arayüz,Sağlıklı bir işletme için koruma sınırları,

- PLCAlgoritma

2.3.1 Kablolama

EBYAS çok hızlı ve güvenli çalışmak zorundadır. Bununiçin, yaklaşık 2,5 kilometre kareye yayılmış olan trafomerkezlerindeki kesici kontaklarının durumlarını en hızlışekilde algılamalıdır. Aynı şekilde bir yük atma durumu sözkonusu olduğunda atılacak yüklerin kesicilerine tripsinyalini de en hızlı ve güvenli şekilde ulaştırılabilmelidir.Yaklaşık olarak 200 input bilgisi sahadan gelmekte ve 120output bilgisi de sahaya gönderilmektedir. Bu işlem ikişekilde yapılabilir:

Belli merkezlere, ana PLC ile bir data kablosuüzerinden haberleşecek uzak I/O modülleri konur. Buuzak I/O modüllerinden de kesicilerin hareket sonukontaklarına ve trip devrelerine birer kablo çekilir.

Kesici hareket sonu kontaklarından ve tripdevrelerinden direk ana PLC'ye birer kablo çekilir.

İlk yöntemin iki sakıncası vardır: Birincisi I/O modüllerlehaberleşmenin belli bir gecikmeye sebebiyet verecekolması, ikincisi ise tek bir haberleşme kablosunun kopmasıdurumunda bile birçok kesici ile bağlantı kurulamayacakolmasıdır. EBYAS'da ikinci yöntem uygulanmış ve herinput ve output için ayrı kablo düşünülmüştür. Bu yönteminde iki sakıncası vardır. Birincisi maliyetleri arttırması,ikincisi ise sahaya gidecek olan kablolar ile ilgili yapılacakprojenin detaylı ve hatasız çalışması gerektiğidir. EDMSprojesi çerçevesindeki ihale bedelinin 500.000 $ olduğuama Erdemir'in kendi imkanları ile 100.000 $'a mal ettiğiEBYAS projesi için kablo fiyatları önemsiz kalmıştır.Kablo bağlantılarının projelendirilmesi elektrik CADprogramı ile gerçekleştirilmiş ve devreye alma sıfır hata ilebaşarılmıştır. Kablo güzergahları ve sahaya konacakbağlantı kutularına ait yerleşim planı için de proje yapılmışve istek belgeleri bu metrajlara göre çıkarılmıştır. İşbitiminde kullanılan kablo metrajı, tahmin edilenle yaklaşıkaynı çıkmıştır

EBYAS projesi kapsamında çektirilen kablolar Yüzde 50yedeklidir ve sahanın her yerine gitmektedir. Yedekkablolar trafo merkezlerine acil telefonların konulmasınaimkan sağlamıştır. Ayrıca hat koruması için kullanılan pilothat devreleri de bu sayede yenilenmiş ve yedeklenmiştir.

EBYAS projesi çerçevesinde sahada kullanılmış olan kablometrajlarına, bağlantı kutularına, rölelere ve klemenslere aitgenel bilgiler aşağıda verilmiştir. (Tablo 1.)

Tablo 1. Kullanılan Kablo, Röle, Pano ve KlemenslerMalzeme

KabloHOVDCröle2'li klemens

500x700x210 pano700x1000x210 pano

miktarı15414

1122000

343

BirimiMetreAdetAdetAdetAdet

1047

2.3.2 Arayüz

Operatörlerin sistemi efektif şekilde kullanabilmesi iyiseçilmiş bir arayüz modülüne ve bu arayüz modülününsahayı en iyi yansıtacak şekilde programlanmasınabağlıdır. Bu yüzden ihtiyacı karşılayabilecek gelişmiş birarayüz alınmıştır. Bu arayüz PLC ile haberleşmekte vePLC içerisindeki input ve outputları görerek ERDEMİR'intek hat şemalarını verebilmektedir. Bu tek hat şemasıkuvvet santralı operatörlerine saha hakkında detaylı bilgivermektedir. Operatörler üç ayrı frekans kademesi içinatılacak yükleri arayüzdeki uygun sayfaya gelerek seçerler.Bu bilgi PLC tarafından algılanıp hafızasına yazılır. Yükatma koşulu gerçekleştiğinde de arayüzden gelen bilgilerdoğrultusunda sahadaki gerekli kesicilere trip sinyaligönderilir.

Sistemde oluşan her türlü değişiklik arayüzde bulunanalarm sayfasına uyarı olarak gelmektedir. Operatörler buuyarılar sayesinde üretim tüketim dengesini sağlayacakyük atma seçimlerini değiştirirler. Arayüze ait örnek şemaaşağıda gösterilmiştir. (Şekil 3.)

2.3.3 Koruma

EBYAS, TEAŞ'da çok ciddi arızaların meydana geldiğidurumlarda çalışacak ve görevini yerine getirecektir. Oarıza anına kadar sessiz bir bekçi gibi sistemi gözetleyecekve operatörlere sistemle ilgili bilgi sunacaktır.

Bu yüzden çok nadiren yük atma görevini yerine getirecekolan EBYAS'in hata yapma şansı yoktur. Hatasızçalışabilmesi için:

TEAŞ'dan nebelirlenmelidir.

zaman kopulması gerektiği

Yük atmanın kademelerini oluşturan frekans röleleriset değerlerinin ne olması gerektiği belirlenmelidir.

Jeneratörlerin koruma değerlerinin sınırları veTEAŞ'dan ayrı iken frekans tutucu modda nasılçalışılması gerektiği belirlenmelidir.

Sistemde bulunan reaktif kaynaklar ve arızadurumunda nasıl etkilerinin olacağı belirlenmelidir.

Ana üretim haralarını birbirlerine bağlayan tiehatlarının koruma eğrilerinin kordinasyonubelirlenmelidir.

Yukarıda konu edilen başlıkların hepsi geniş ve ayrıntılıdır.Burada örnek verme açısından düşük frekans röle setdeğerlerinin nasıl elde edildiği özetlenmiştir.

THB11

112

,131

TRft1 1 1

I_ 10D

TRC99

İ S S

TM10 B

•

TKB119•

2H:HK:SS

1 0 1

2 Al'ft !l~2f3"4S

10 S A 1D9A

106B

t:İVS12B VS1SB VS6H VS4B

6 6 / 3 3 , BJCV

25HVA

303 3 0S • novflCARSîlk

0 5

VSSA VS3B VB2A

• I I306

•1 S)

03

AÜA-2

3 01 2 13 2 03 2 11 2 10

İ i | • •', .-.«2

'-i CB2

F9

*F2

F10

*F3

Fil

*F4

F12

Şekil 3.

«F5

F13

Arayüz

•F6

F14

F7

F15 F16

1048

2.3.3.1 Düşük Frekans Koruma Röleleri Set DeğerlerininHesaplanması

Düşük frekans rölelerinin yük atmada sağlıklıkullanılabilmesi için, sistemde, üretim kapasitesinden fazlayüke maruz kalındığı zaman, frekansın nasıl değiştiğininbilinmesi gerekmektedir. Birçok değişkenin aynı andadüşünülmesi gerektiğinden detaylı bir analiz yapabilmekçoğu zaman imkansız olmaktadır. Fakat düşük frekanskoruma rölesinin uygulanabilmesi için çok hassas frekansdeğişimi hesaplanmasına çoğu zaman gerek yoktur. Buçalışmada, ERDEMİR elektrik şebekesinin maruzkalabileceği en kötü durumlar incelenmiş ve hesaplamalarneticesinde kullanılan frekans rölelerinin set değerleribelirlenmiştir.

Bilindiği üzere, bir elektrik şebekesinde, üretimden fazlatüketim olduğu zaman frekans düşer. Frekans 50Hz denaniden daha düşük bir değere düşmez onun yerine bir eğimile düşer. Frekansın başlangıçtaki düşüş trendi (df/dt) o ankiyükün miktarına ve sistemin toplam eylemsizliğine (inertia)bağlıdır. Bununla beraber, sistem frekansı düşerken,sistemde kalan jeneratörlerin torku frekansın yükselmesine,yük torkları ise düşmesine yardımcı olurlar ve toplam etkifrekansın düşüş trendinde azalma şeklinde meydana gelir.

Sistem frekansındaki düşüş trendi aslında sabit olmayıp,sistemde kalan jeneratörler arasındaki etkileşimlernedeniyle salınım yapan bir yapıdadır. Ayrıca düşüş trendive salınım, sistemin o anki durumuna göre de değişimgösterir. Bu salınımların doğası ancak bu iş için yazılmışözel bilgisayar programları ile tam olarak çıkarılabilir.Fakat, frekanstaki ortalama düşüş trendini kabul edilebilirsınırlar içerisinde hesaplama veya tahmin edebilme imkanıda vardır. Bir sonraki bölümde yükün ve jeneratörtorklarının sabit kabul edilmesi üzerine kurulu frekansdeğişim hesapları ve sonuçlan incelenecektir.

2.3.3.2 Frekans Karakteristiği

Bir elektrik şebekesinin TEAŞ'dan ayrılma sonucunda,birinci kademeden frekans değişim hızı tahmini, aşağıdakiformül ile yaklaşık olarak hesaplanabilir;

dt 2xH

Burada;

—; Frekanstaki değişim hızı (Hz/sn)dt

PYÜK; Sistemdeki toplam yük (pu)

PÛRFT', Sistemdeki toplam üretim (pu)

H; Jeneratörlerin toplam eylemsizlik sabiti (pu)Ayrıca H,

T 6

Burada da;

J; Eylemsizlik Momenti (kg-m )N; Makine hızı (rpm)

ERDEMİR şebekesinde buluna jeneratörlerin eylemsizliksabitleri tablo-2 de verilmiştir.

Tablo 2. Jeneratör Eylemsizlik SabitleriJeneratör

GlG2

G3G4

G5G6

Güç (MVA)12,5

12,533,5

49,32549,32531,25

H (MW-s/MVA)4,5

4,5

21,441,442,2

2.3.3.3 Çeşitli İşletme Koşullarına göre frekans değişimhızının hesaplanması

ERDEMİR elektrik şebekesinin, yarım adalar şeklindeçalışma mantığının kabul edilmesinden sonra, TEAŞkaynaklı bir arıza ile ulusal şebekeden ayrıldığı anda 16ayrı durumda bulabileceğinden daha önce bahsedilmişti.Her bir olası ada durumu için frekans değişim hızlarıhesaplanmış ve bu hesaplar doğrultusunda düşük frekanskoruma set değerleri belirlenmiştir. Buna göreERDEMİR'de düşük frekans koruma röleleri set değerleritablo-3 deki gibidir.

Tablo 3. Düşük Frekans Koruma Röleleri Set Değerleri

Kademe1.2.3.

Frekans (Hz)48,5

4847,5

Süre (milisaniye)Ani

200200

HxMVA = 5,48x1 ( T 6 J J J C N 2 k\V-s, (2)

Sistemin kinetik enerjisi (KE) formülünden gelmektedir.

Şekil 4. Kuvvet Santralı Yarım Adası

Yukarıda, Şekil 4.'de görülen yarım adanın TEAŞ'danayrıldıktan sonraki frekans değişim hızı hesapları, örnekolarak verilmiştir;Kuvvet Santralı adasında jeneratörler tarafından 75MWüretim yapılırken yaklaşık 100MW lık bir tüketim vardır.Tablo 4.'de yükler verilmiştir. Oluşabilecek en kötü

1049

senaryo, Bu adanın normal çalışma durumunda ikenTEAŞ'dan ayrılmasıdır. Bu durumda frekans değişimi;

Tablo 4. Kuvvet Santralı Yarımadası Tüketilen Yükler

YüklerKuvvet Santralı İç İhtiyaçKok FabrikasıTuzlu SuYüksek Fırın-1Yüksek Fırın-2Sürekli Döküm 1 ve 2ÇelikhaneSürekli Döküm 3 ve 4ResirkülasyonTatlı SuRadyal-1 Göztepe SitesiRadyal-3 Bağlık SitesiOksijen 3SinterTemper-1TenekeII. Sıcak Haddehane A barasıII. Sıcak Haddehane B barasıII. Sıcak Haddehane B' barasıOksijen 5TOPLAM

M W6,92,21,93,22,51,47,81,85,61,11,11,83,79,23,33,68,817,38,38,2

99,7

milisaniye içerinde ve frekans 2.51 Hz/sn x 0.124 =0.31Hzdüşmüşken (50-0.31= 49.69 Hz) yük atar.

Eğer proaktif yük atma gerçekleşmez ise bu durumda, 598milisaniye sonra frekans 48.5 Hz' e düşer. Frekansrölelerinin trip zamanı 3 Hz =60 milisaniyedir. PLC frekansrölesinden kontak alıp 4 milisaniye içerisinde yük atmasinyalini oluşturur ve sahadaki yardımcı röleler de 20milisaniye sonra yükleri açtırır. Bu durumda; kesicilerinaçma süresi de hesaba katılınca 598+60+4+20+100 =782milisaniye sonra frekans 2.51 Hz/sn x 0.782 =1.96 Hzdüşmüşken, 48.04 Hz de sistem rahatlar ve frekans tekrar50 Hz' e gelir. 2. kademe frekans set değeri 48 Hz ve3. kademe frekans set değeri 47.5 Hz olduğu için ne2. kademe, ne de 3. kademe yük atma gerçekleşmez.(Bakınız Tablo 5.)

Tablo 5. Toplam Yük Atma Süreleri

Gl: 12,5MVA, H=4,5p.u.=4,5xl2,5=56,25MW-sG2: 12,5MVA, H=4,5p.u.=4,5xl2,5=56,25MW-sG3: 33,5MVA, H=2p.u.=2x33,5=67MW-sG6: 31,25MVA, H=2,2p.u.=2,2x31,25=68,75MW-s

56,25 + 56,25 + 67 + 68,75"sistem = ~ — — = 2 > 7 6 6 >( 3 )

12,5 + 12,5 + 33,5 + 31,25

\00MW

ProaktifTEAŞ dan ayrıldı

PLC Trip ürettiSahadaki yardımcı

röleler çalıştı

Kesiciler açtı.(Proaktif çalıştı)Düşük frekans

Düşük frekans rölesi48.5Hz algıladı

Düşük frekans rölesitrip üretti

PLC Trip üretti

Sahadaki yardımcıröleler çalıştıKesiciler açtı

(düşük frekans ile)

Süre (ms)0

420

100

Süre (ms)598

60

420

100

Toplam Süre (ms)04

24

124 (49.69Hz)

Toplam Süre (ms)598

658

662682

782(48,04Hz)

' ÜRET

dt

= \M4p.u.,(4)S9J5MVA

10MW + 10MW + 30MW + 25MW

S9J5MVA

Yukarıdaki örnekte verildiği gibi tüm ada ve yarımadadurumlarına göre bu hesaplar yapılmış ve Tablo-3 de

= 0.836p.w.,(5) verilen düşük frekans yük atma kademeleri belirlenmiştir.

P - P'" ' K U

1,114-0.836

2xHÜEKL = 5QX-\- —=2,5\HZ/sn,(6)

2x2,766

olarak hesaplanır. Bunun anlamı; frekansın 48.5Hz'edüşmeden önce en az 100-75=25 MW İlk yük ;

50//z-48.5/fe

2.5\Hzlsn= 0.598 saniye

598 milisaniye içerisinde atılmalıdır. Kesicilerin açmasüresi ortalama 100 milisaniye kabul edilirse, 498milisaniye içerisinde ise proaktif yük atma sinyaliüretilmelidir. PLC'nin toplam çalışma süresi (scan time)ortalama 4 milisaniyedir. Sahadaki yük atma gerçekleştirenyardımcı rölelerin kapama süresi ortalama 20 milisaniyedir.Bu durumda PLC, 24+100 (kesici açma süresi) =124

2.3.4 PLC

EBYAS projesinin genişleyebilir ve esnek yapıda olmasıhedeflenmiştir. Belli bir piyasa araştırmasından sonraethernet destekli uygun bir PLC seçilmiştir. PLC ethernetidesteklediği için sistemi fabrikadaki herhangi bir yerdenkontrol etmek , yeni program yüklemek, "başka PLC veyaDCS sistemleri ile haberleştirmek, arızalarda çok çabukmüdahale etmek vs. mümkündür. Ayrıca PLC ilehaberleşen program DDE (Dynamic Data Exchange)destekli olduğu için Erdemir tek hat şemalarına, Erdemirethernet ağında bulunan herhangi bir bilgisayardan dakolayca ulaşılabilmektedir. PLC Bölüm 2.3.2'de anlatılanbir arayüzle haberleşmekte ve yük atma için gerekli bilgialışverişini sağlamaktadır. PLC yaklaşık olarak 4msn'debir içindeki programı taramakta ve yük atma koşullarıoluşması halinde aynı sürede trip sinyallerini üretebilmektedir.Şekil-5 EBYAS'ın temel yapısını göstermektedir.

1050 t:

ETHERNET (TCP/IP)

ty JU JLııııU JU

BACKUP PLC Cby Erdenir)

HUumIEC-870-5-T101

!İ D

D O maJ\ iDo04 DIGITAL FREOUENCY RELAYS «oy Erdenir)

HARDVIRC tCGNTRDL CABLES)

BACKUP LDAD ShODING PANEL<by îfrdenir)

OPERATÖR INTERFACE STATIDNCby Erdenir)

DIGITAL I/O'S

TQ S İ T E

Şekil 5. EBYAS'ın Temel Yapısı

2.3.5 Algoritma

EBYAS , klasik düşük frekans röleleri ile yük atmagerçekleştirebildiği gibi Türkiye'de ilk defa uygulananproaktif yük atma işlemini de gerçekleştirmektedir. Proaktifyük atma işlemi kısaca, Ulusal şebeke ile paralel çalışırken,Ulusal şebekenin olmadığının bir şekilde algılanması ileTEAŞ'dan otomatik ayrılmak ve aynı anda üretimi tüketimeeşitleyecek şekilde yük atmayı gerçekleştirmektir. Böylecefrekansın düşük frekans koruma değerlerine düşmeden50Hz ile TEAŞ'dan sağlıklı bir şekilde kopabilmek ve50Hz'de ayakta kalabilmek gerçekleşir. Frekansın tehlikeliseviyelere düşmesi veya yükselmesi özellikle buhartürbinleri başta olmak üzere tüm elektrik ekipmanlarınıolumsuz yönde etkilediği aşikardır. Bu nedenle Proaktifyük atma oldukça önemlidir.

EBYAS projesi çerçevesinde, 13.8 ve 2.4 kV kesicilerinyaklaşık 200 adedinden kesici açık/kapalı bilgisigelmektedir. Bu bilginin hızı sistemin hızını daetkilemektedir. Kesicinin açma süresi, her ne kadarkesicinin markasına göre değişse de normal şartlarda 100msn civarındadır. Bu kayıp süreyi minimize etmek içinkesicinin trip bobinine paralel bir donanım eklenebilir. Busayede daha kesici açmadan kesicinin açacağı bilinebilir ve100 msn kazanılabilir. Ama Tablo-5 den de görülebileceğigibi yapılan hesaplamalar çok hızlı işlem kapasitesi olanEBYAS için bu sürenin çok önemli olmadığını göstermiştir.

ERDEMİR için en önemli kesiciler ERDEMİR'i TEAŞ154kV ve 66kV sistemlerine bağlayan kesicilerdir.

TEAŞ'da oluşan arızalardan ERDEMİR'in etkilenmesiniönlemek için bu kesicilere çok fonksiyonlu mikro işlemcitabanlı koruma röleleri konulmuştur. Bu rölelerin birer tripkontakları EBYAS'a da input olarak girmiş ve proaktif yükatma prosesinin başlangıç anı olarak kabul edilmiştir.Böylece kesicinin açması için geçecek olan sürekazanılmıştır. Frekansın düşmesini beklemeden direkTEAŞ'dan ayrılma anına bakılarak proaktif yük atmayapılmaktadır. Ayrıca, Şekil-1 de verilen basit tek hatşemasında görülen tüm tie hatlarının açık veya kapalıolduğu sürekli izlenmekte ve eğer bir tie hattı durumdeğiştirmiş ve bunun neticesinde ada durumu oluşmuş isebu durumlarda da poraktif yük atma gerçekleşmektedir.

Sekil 6.'da EBYAS'ın algoritmasını açıklayan akış şemasıverilmiştir.

EBYAS projesi kapsamında kullanılan PLC'nin içerisindesistemi kontrol eden beş ayrı program koşmaktadır. Buprogramlar toplam 1100 ranktan oluşup tamamı ERDEMİRbünyesinde yazılmıştır. Programla şu sonuçlar eldeedilmektedir:

Sahadaki yaklaşık 200 kesicinin hareket sonukontakları, ERDEMİR-TEAŞ bağlantısını kontrol edenrölenin trip kontakları ve frekans rölelerinin tripkontakları PLC tarafından gözlenmekte ve bu sayedealtı Erdemir jeneratörü ve altı TEAŞ trafosunubirbirine bağlayan kesicilerin oluşturduğu yaklaşık65536 kombinasyon taranıp oluşan bütün ada veyarımada durumları tespit edilmektedir. Sistemde

1051

değişen her durum için arayüz ve yazıcıdanoperatörlere uyarı verilmektedir.

Ada durumlarına göre generatörler için frekans tutucumod sinyalleri üretilmektedir.

Dört ayrı ada için konmuş olan dört dijital frekansrölesinden, belirlenmiş frekans kademelerinedüşülmesi halinde trip sinyalleri gelmektedir. Hangifrekans kademesinde hangi yüklerin atılması gerektiğiarayüzden gelen bilgiler doğrultusunda kontroledilmektedir.

Birinci kademe yük atma gerçekleşip TEAŞ'danayrıldıktan sonra ada durumunda kalan kısım içindüşük frekans koruma değerleri otomatik olarak oadaya uygun olacak şekilde değişmektedir. Böyleceada durumuna geçen kısımda jeneratör kaybı ileoluşacak frekans düşmeleri için yeni yük atma mantığıaktif olmaktadır.

OTOMATİK M3DDAİKENSİSTEM SADECE "EDMS"İLEHABERLEŞEREK ATILACAKYÜKLERİ OTOMATİK OLARAKEDMS' DEN ALIR PROAKTİFYÜK ATMA YAPMAZ VE BACKUPOLARAK SADECE DÜŞÜKFREKANS İLE YÜK ATAR

TÜM TIE HATLARININDURUMUNA BAKILIR(DEVREDE VEYA DEĞİL)

TIE HATLARINDA

BİR DEĞİŞİKLİK

OLDU MU?

SİSTEMDE KAÇ ADA

OLDUĞU HESAPLANIR

1DARBELÎ YÜKLER TEAŞ'DAN AYRILMAİLE VEYA FREKANS DÜŞMESİ İLE DİREKOLARAK ATILIR.

JENERATÖR G4 VE G5' İN PARALELÇALIŞIP ÇALIŞMADIĞI BELİRLENİR

TEAŞ' DAN AYRILDI SİNYALİ İLE G4 VEG5 JENERATÖRLERİN ISOCHRONOUSMODA GEÇ SİNYALİ ÜRETİLİR

TEAŞ' DAN AYRILMA VE HANGİ ADADAÇALIŞTIĞI HESAPLANARAK G6 NINISOCH MODA GEÇ SİNYALİ ÜRETİLİR

TEAŞ' DAN AYRILDIKTAN SONRADÜŞÜK FREKANS SET DEĞERLERİOTOMATİK OLARAK DEĞİŞİR

SEÇİLEN YÜKLER PROKATİF İLE VEYADÜŞÜK FREKANS RÖLESİ İLE ATILIR

TEAŞ' TAN AYRILDIKTAN SONRAÜRETİM KAYNAKLARI DA DEVRE DIŞIOLURSA 2. VE GEREKİRSE 3. KADEMEPROAKTİF YÜK ATMA fiF.RrF.KI FSSİR

HERHANGİ BİR KESİCİ AÇMASI VEYAPROAKTİF YÜK ATMA OLMASI VEYAFREKANSIN DÜŞMESİ VEYA ADAKONUMLARININ DEĞİŞMESİ HALİNDEALARM ÇALAR.

Şekil 6. Program Akış Şeması

3. SONUÇ

DEĞİŞİK ADALARDAN BESLENEBİLENYÜKLERİN HANGİ ADADAN BESLENDİĞİBELİRLENİR VE OPERATÖR UYARILIR

ERDEMİR' İN TEAŞ' DAN AYRILIP AYRILMADIĞIKONTROL EDİLİR EĞER AYRILDIYSA PROAKTİFYÜK ATMA SİNYALİ ÜRETİLİR

ERDEMİR'deki toplam elektrik tüketimi, Türkiye'detüketilenin yaklaşık olarak yüzde birine denk düşmektedir.ERDEMİR bu derece büyük ve komplike elektriksisteminin en can alıcı noktasını kendi mühendislerineemanet etmiştir. Projenin tamamı belli bir programdahilinde yürütülmüş ve başarı ile bitirilmiştir. ERDEMİRiçin bu proje kapsamında oluşan faydaları şu maddelerleözetleyebiliriz;

Proje ilk önce EMDS (Electrical Energy DistributionManagenment System) projesi içerinde ihale edilmiş vefirmalar tarafından yük atma sistemi için yaklaşık500.000$ teklif verilmiştir. Tasarruf tedbirleri ışığındabu miktar çok bulunmuş ve yük atma projesiERDEMİR bünyesinde yapılmasına karar verilmiştir.

1052

Proje maliyetinin 100.000$ civarında gerçekleşmesi ile400.000 $ tasarruf etmiştir.

ERDEMİR konu ile ilgili kendi 'know hovv'ını üretmişve bundan sonra benzer konuda yapılabilecek projeleriçin bilgi birikimi elde etmiştir. Yapılan işlerdökümante edilerek herkesin faydalanabileceği halegetirilmiştir.

EBYAS oluşturulurken, ERDEMİR elektrik sistemimasaya yatırılmış ve kapsamlı bir şekilde etütedilmiştir. Elektrik sisteminin çalışma mantığı yarımadalar şekline getirilmiş, TEAŞ arızalında hızlı veetkili bir şekilde TEAŞ'dan ayrılmagerçekleştirilmiştir. Tüm sistemin rölekoordinasyonları elden geçmiş ve yenidendüzenlenmiştir. Böylece , EBYAS ERDEMİR elektriksistemi iyileştirme çalışmalarında mihenk taşıolmuştur.

ERDEMİR'de, EBYAS'ın devreye girmesinden buyana yaklaşık bir yıldır, ne TEAŞ kaynaklı nede kendi

iç arızalarından dolayı komple elektrik enerjisininkesildiği hiçbir durum yaşanmamıştır.

Erdemir'in yönetim anlayışında çok önemli yer tutantakım çalışmasına güzel bir örnek olmuştu

4. KAYNAKLAR

[1] J. Berdy "Load Shedding - An Application Guide"General Electric Company, Electric Utility EngineeringOperation, 1968,[2] J. Berdy, P.G. Brown, L. E. Goff "Protection of SteamTürbine - Generators During Abnormal FrequencyConditions" General Electric Company, 1974[3] O. Yıldırım "Elektrik Enerji Dağıtım Sistemi Analizi"Erdemir, 1992[4] B. Hoppe, A. Cornette "Reflex!" Industrial LoadShedding System" Power Technologies, Inc., 1999[5] J.S.Czuba, D.J.Lavvrence "Application of An ElectricalLoad Shedding System to a Large Refinery", PowerTechnologies, Inc., 2000

1053

I. DEMİR-ÇELİK SEMPOZYUM BİLDİRİLERİ/ 120

tmmob

makina mühendisleri

odası

tmmob

metalürji mühendisleri

odası

"Demir ve çelik fabrikalarında enerji

yönetim modeli"

Abdülkadir ÖZDABAK

Ereğli Demir ve Çelik Fabrikaları T.A.Ş.

DEMİR VE ÇELİK FABRİKALARINDA ENERJİ YÖNETİM MODELİ

Abdulkadir ÖZDABAK

Özet: Ulusal enerjinin yaklaşık %19'unu tüketen demir ve çelik tesislerinde, enerjinin toplam maliyet içindeki payı da%27-33 arasındadır. Maliyetin yüksek olması ve enerji kaynaklarının da sınırlı olması, enerjinin iyi yönetilmesizorunluluğunu getirmektedir. Çok iyi organize olmuş bir demir-çelik tesisinde enerjinin verimli kullanılmasıyla satın alınanenerji miktarında önemli ölçüde azalma olmakta, maliyetler düşmekte ve karlılık payı artmaktadır. Bu nedenle en üstyöneticinden, en altta çalışanına kadar herkes bu yönetimin içinde yer almalıdır.

Anahtar sözcükler: Enerji Yönetimi, Entegre Demir Çelik Fabrikaları.

1. GİRİŞ

Entegre Demir ve Çelik Fabrikalarında enerji ihtiyacınıkarşılamak için güncel enerji teknolojileri kullanılmaktadır.Bu teknolojiler demir redüklenmesinde kullanılan kömür dedahil olmak üzere tüketim, geri kazanım, iletişim vedağıtımını da kapsamaktadır. Bazen maksimum yüktüketimlerinde dışarıdan elektrik veya doğal gaz satınalınabilmektedir.

Toplam spesifik net enerji tüketimi yaklaşık olarak20 Gj / THÇ (4770 Mcal/THÇ) civarındadır. Net enerjitüketiminin kesin değeri tesisin yapısına, ürünlerine veverimliliğine bağlıdır. ERDEMİR'de bu rakam 1999 yılıiçin 21,59 Gj / THÇ (5160 Mcal/THÇ)'dir. Gelecektekiyatırımlar ve iyileştirme çalışmalarının gerçekleşmesi gözönüne alındığında enerji tasarrufu potansiyelinin yaklaşık3 Gj / THÇ civarında olacağı gözlenmektedir.

Enerji tasarrufu, sürekli proseslerdeki problemlerinçözümlerini bulmakla sağlanır. Enerji tüketimi, gerikazanım ve dağıtımın en iyi şekilde nasıl sağlanacağınaçözüm Enerji Yönetim Sistemidir (EYS). Bu sistemproblemlerin çözümünde, enerji tasarrufu çalışmalarınadanışmanlık, hesaplama ve spesifik kapalı-döngüfonksiyonları ile destek sağlamaktadır.

2. ENERJİ YÖNETİM SİSTEMİ

Üretimde, tüketilecek miktar da göz önüne alınarak,enerjinin ve enerji araçlarının ekonomik kullanımı tamamenenerji yönetimini ilgilendirir. Farklı şekillerdeki enerji vearaçları şunlardır;

• Elektrik,• Gazlar,• Fuel-Oil,• Buhar,• Yan Ürün Gazlar,• Basınçlı Hava,• Su.

Yukarıda bahsedilen enerjiler farklı enerjiyi tüketentüketiciler için tedarik edilir, üretilir, geri kazanıhr,taşınırve dağıtılır. Enerjiyi üreten ünitelerle, üretim ünitelerikapalı bir ilişki içinde çalışırlar. Enerji tasarrufu iki yöndengöz önünde tutulur; üretim programı için en ekonomikenerji tüketimi ve üretim prosesleri esnasında enerjitüketiminin en iyi şekilde kullanılması. Her iki amaç daEYS tarafından desteklenir. EYS'nin kısaca tarifi,fonksiyonları belli ve aşikar yapmaktır. Tipik bir enerji akışşeması Şekil.1'de görülmektedir.

Enerji yönetim sisteminin ana amacı, enerjinin verimlikullanılarak, maliyetlerin azaltılması ve enerji tasarrufudur.Dünyadaki tüm demir ve çelik tesislerinde maliyetinazaltılması için iki amaç hedeflenmiştir:

• Nihai ürün başına enerji tüketiminin azaltılması,

• Ünite enerji maliyetlerinin azaltılması.

Birinci işlem üretim proseslerinde enerji talebininminimize edilmesi hedef görev olmalıdır. İkincisi de,proseslerin modernizasyonu, yeni teknolojilerinuygulanması, malzemelerin ve enerjinin akış kontrolü,planlama, tahmin, analiz ve yönetimdir.

1057

r - Kok Fabrikası

Gaz Karıştırmaİstasyonu

ı

L _

DiğerTüketiciler

Yüksek Fırın

Çelikhane "™

SıcakHaddehane

SoğukHaddehane

KuvvetSantralı

işardanesleme

.Dışardan^Besleme

OksijenFabrikası

=== Yüksek Fırın Gazı— Kok Gazı

ElektrikBuhar

— •" Çelikhane GazıKarışık Gaz

= = Doğal Gaz

Şekil 1. Tipik Bir Enerji Akış Şeması

3. ENERJİ YÖNETİMİNİN FONKSİYONLARI

Enerji yönetim sisteminin kabulü, üretim prosesi, kontrol veölçüm ekipmanlarına bağlıdır. Birinci fonksiyon olarakenerji yönetim sistemi içindeki fonksiyonlar yerinegetirilmiş olmalıdır, onların her biri için özellikle üretimtesisleriyle olan ilişkileri araştırılmalıdır. Bunlar;

• Bilgi Toplama: Ölçüm, tesis şartlan, üretimplanlama bilgilerinin çevrim içi iletilmesi. Tümbilgi kaynaklan ise ;

o Proses kontrol sistemleri,o Proses bilgisayar sistemleri,

o Yüksek seviye sistemleridir. Gelmekte olanbilgiler özel bir veri tabanı içindeetiketlenerek işlenir ve depolanır.

• Enerji Akışının Görüntülenmesi: Ölçümbilgilerinin görüntülenmesi,

• Tahmini Enerji Tüketimi: Olası enerjiyi tahminetmek için istatistiksel metotlar ve uygun modellerkullanılarak hesaplama yapılabilmektedir. Kısa veuzun dönemler için hesaplamalaryapılabilmektedir.

• Enerji Akışının İzlenmesi: Gelişmiş proses kontrolteknikleri ile enerji akışları izlenmektedir.

• Enerji Tüketimini En İyi Şekle Getirmek: Güncelisteklere uygun şekildedir.

• Enerjinin Efektif Kullanımı: Verimlilik vetasarrufu ayrı kavramlardır. Verimlilik enerjininefektif kullanılmasıdır ve enerji tüketimdeğerlerinin azaltılması anlamına dagelmemektedir, verimlilikle birlikte üretimkalitesinin de geliştirilmesi beraberdüşünülmelidir.

• Maliyetlerin Azaltılması: Toplam enerjitüketiminin ton ürün başına düşürülmesi üniteenerji maliyetlerinin azaltılması demektir.

• Çevre Etkilerinin Azaltılması: Enerji tasarrufu,diğer yandan çevre ile ilgili emisyonlarınazaltılması esnasında önemli bir yer tutmaktadır.

4. ENERJİ YÖNETİM PROGRAMI

Bu program 8 önemli maddeyi kapsamaktadır. Bunlar;

• Hassas bir enerji yapısı,

• Doğru enerji ölçümleri,

• Efektif bir enerji izleme,

• Parasal destek,

• Enerjiyi fark etme,

• Prosesin iyileştirilmesi,

• Enerji sistemlerinin iyileştirilmesi,

• Efektif politika ve planlama yapmaktır.

1058

Bu önem arz eden görevleri üstlenecek kişilerin de çokhassas bir şekilde çalışmaları gerekmektedir. Görev alacakkişilerin aşağıda belirtilen sorumlulukları yerine getirmelerigerekir.

• Enerji sistemleri; her bir enerji sistemininoptimizasyon planı,

• Enerji kontrolü; enerji faturaları,envanter ve kalitekontrol olarak sayabilir,

• Raporlama / Özel Projeler; enerji raporları, tesisenerji modelleri, yakıt planı, ofis bilgisayarı vegenel enerji projeksiyonları,

• Prosesin iyileştirilmesi; ana proseslerin en yüksekverime ayarlanmasıdır.

Yukarıda bahsedilen gerekçeler, enerjinin yönetilebilmesive organize edilebilmesi için yerine getirilmelidir. Efektifprogramın en son elemanı enerji politikası ve planlamasıdır.Her fabrika, izleyeceği enerji ve enerjinin verimlikullanılması ile ilgili hususlarda fabrikanın enerjipolitikasını tespit eder ve yazılı hale getirir. Kısa ve uzundönem planlarının her biri, çalışanların izleyeceği planlarhaline getirilir. Bu planlar, yönetim, işletme, pazarlama,maliyet tespitleri, tahmini enerji fiyatları ve özelyönetmeliklere uygun olmalıdır. Bu planlama faaliyetlerienerjiye yönelik geliştirme çalışmaları için fınanssağlamada kritik rol oynar. Yapılması gereken işlemler;

• Sürekli işler; ölçme, bilgisayarda izleme, enerjimerkezi yapısı, dağıtım yapan birim tarafındanişlemlerin düzenlenmesi,

• Günlük işler; günlük dağıtım, enerji sistemleri vekontrol grupları ile yorum yapma, ölçümlerinkontrolü ve enerji mühendisleri ile prosesiniyileştirilmesi,

• Aylık işler; raporlar, tesis ve fabrikalarınperformans analizleri, işletme ünitelerininperformansları, mali departmanlarla ilişkiler,

• Yıllık işler; mevcut model ile enerji kullanımtahmini ve tüm ünitelerin hedeflerinin konulmasıve işletme ünitelerine iletilmesi.

5. ENERJİNİN İZLENMESİ

Yönetim sistemi içinde en önemli amaçlardan birisi deenerjinin izlenmesidir. Bu nedenle aşağıdaki adımlar çokönemlidir.

• Tüm tesiste kullanılan ve kayıp enerjilerin tespitedilmesi,

• Öncelikle, düzeltme faktörlerine yardımcıolunması,

• Yatırımların geri ödeme sürelerinin tespiti,

• Ürün maliyetlerinin tespiti,

• Uzun dönem planlamaya destek verilmesi,

• Çok iyi hazırlanmış yönetim kararlarına destekverilmesi,

• Karlılığı artırmak için alt yapının sağlanması.

Enerjinin izlenmesi ölçümle başlar. Günlük ölçümanalizleri, aylık enerji maliyetleri her bir işletmeünitesine üretim ve tüketim raporlarıyla birliktegönderilir. Bu rapor, enerji izlemenin ana noktasıdır. Buraporda, performans grafikleri, planlanan değerler, çokyönlü yönetim bilgileri ve ürün başına harcanan enerjilerbulunmaktadır. Proses sırasında oluşan enerjilerin, tümtesiste tüketilen enerjiden çıkarılmasıyla net tüketilenenerji değeri bulunur. Bulunan bu değerin üretimebölünmesiyle, ürün başına tüketilen spesifik enerji değeribulunmaktadır.

Ayrıca, her bir ünitenin enerji verimlilik değeri de' saptanmış olur. Bu işlemle ilgili olarak Şekil 2'de birörnek görülmektedir.

Her tesiste enerji hesaplaması yanında enerji envanteride yapılmalıdır. Bunun için LIFO Metodu kullanılır(Last in / First out).Karışık enerji tüketimine sahip biratık ürün envanterinde mevcut ay için envanter seviyesibu orandan başlatılır. Buna örnek Şekil 3'deverilmektedir.

Giren Enerji

Doğal GazKok GazıElektrikBuhar

Proses

SI.AD FIRINI

Çıkan Enerji

Atık Isı

Ünite Enerji Verimliliği =

Net Üretim

Giren Enerji - Çikan Enerji

Net Üretim

Şekil 2. Ürün Başına Enerji Hesaplaması

1059

Tav ÇukuruSlab

HaddelemeÜRETİM(17,11)

SürekliDöküm

(19,86) 11

(16,88) Envanter Başlangıç(17,11) Satın Alınan Slab

15,33)

. Satılan Slab (17,11)Envanteri > Enerji Envanteri (16,93)

Tüketilen(17,ll)

Slab Fırını "Haddeleme Z

Şekil 3. Envanterin Yerleşimi (LIFO)

6. ENERJİ TAHMİNİ

Elde edilen verilerden gidilerek enerji tahmini yapılır. Bumodel uygulamalarında bulunan spesifik enerji akışı içintahmini enerji hesaplaması yapılır, geri kalanı iseistatistiksel yöntemlerle yapılmaktadır. Tahmin, haftalıkve yıllık yapılmaktadır. Bu periyod işletmenin çalışmaşekillerine göre değişmektedir. Genellikle yıllık olarakyapılmaktadır. Kısa zaman aralıkları için tahminyapılırken üretim programının gerçek verileri ilekullanılan enerjinin özellikleri göz önüne alınır. Bu gibitahminler kok fabrikası, sinter, yüksek fırın, çelikhane,sıcak haddehane ve diğerleri için yapılabilir. Gerçekverilerle beraber tahmin edilen değerler detaylandırılır,üretim ve enerji alanındaki enerji akışının bilgileri olarakbir yerde toplanır.

Bu işlem proses gazı geri kazanımı ve Enerji Yöneticisiiçin üretim ünitelerinden gelen enerji taleplerinikarşılamada kolaylık sağlar.

7. ENERJİNİN KONTROLÜ

Bu fonksiyonun ana amacı, enerji tüketimi ve balansıylailgili bilgilerin detaylı bir şekilde tesis müdürlerinesağlanmasıdır. Enerji bilgileri günlük, haftalık, aylık veyıllık olmak üzere raporlanır.

Günlük tesis raporlarında gerçekleşen enerji tüketimi ilebeklenen enerji tüketim değerleri özet olarak mukayeselişekilde verilmelidir. Değerlerin alınmasından sonra,gerçekleşen üretim parametreleri ile enerji modellerininveya spesifik enerji şekillerinin yardımıylahesaplamaktır.

Bu işlemler ünitelere otomatik ortamda elektronik postaile iletilmektedir. Bunun sonucunda enerji tüketiminin

artmasıyla buna bağlı problemlerin çok kısa zamanda tespitedilmesini sağlar.

Maliyet bölümü enerji bilgilerini alır ve iç müşterilerine dahagerçekçi ve güvenilir enerji maliyetlerini hesaplar.

İlave olarak, enerji kontrol fonksiyonları, plan yapmada EnerjiYöneticisine yardımcı olur ve gelecekteki enerji tasarrufprojelerine de destek sağlar.

8. ENERJİ TASARRUFU ÖRGÜTLENMESİ

Bilhassa entegre tesislerde yöneticiler enerji tasarrufukavramına büyük ilgi duymaktadırlar. Ancak, gerçekten enerjitasarrufu isteniyorsa işletmenin bu konudaki politikası vealmayı düşündüğü önlemler açıkça belirtilmeli, personel de buönlemlere uymalıdır. Bu tür bir düzenleme ise aşağıdakiyöntem takip edilerek oluşturulabilir.

• Yeterli bir örgütsel alt yapı oluşturulması,• Personelin eğitimi ve yönlendirilmesi,• Enerji üzerine bilgi toplama ve analiz,• Yönetim tarafından tasarruf hedeflerinin

belirlenmesi.

İşletme enerji tasarrufuna yönelik çalışmaya karar verdiğindeuygulanacak politikaların ve önlemlerin etkinliği kontroledebilmek için "ENERJİ KONTROL MERKEZİ" anlamındabir örgütsel sistem oluşturulmak durumundadır.

Ayrıca, enerji yönetimini desteklemek için bazı kadroların buoluşum içinde olması şarttır.

• Enerji Dispeçerliği,• Enerji Dağıtım Sistem Mühendisliği,• Saha Mühendisliği,• Enerji Kontrol Grubu,• Enerji Strateji Grubudur.

1060

Enerji Dispeçerliği; 24 saat görev yaparak enerjiyiizlemeli ve en verimli şekilde dağıtımını yapmalıdır.

Enerji Dağıtım Sistem Mühendisliği; bu bölümünsorumluluğu ise enerji ve dağıtım sisteminde genelolarak planlama, kontrol ve bakımdır.

Saha Mühendisliği; Mühendis ve teknisyenleri, enerjikullanıcısı üretim departmanları içinde işletmeiyileştirmelerini uygulamakla sorumludurlar.

Enerji Kontrol Grubu; günlük, haftalık, aylık ve yıllıkhesaplamalardan sorumludurlar.

Enerji Strateji Grubu da; kısa ve uzun dönem tesisle ilgiliplan yapmaktan sorumludurlar.

büyük orandaüretilmekte ve

9. ENERJİ MERKEZİ

Entegre demir ve çelik tesislerindeelektrik, fuel-oil, buhar, oksijen v.s.tüketilmektedir. Enerji merkezinin görevi, enerjinintemin edilmesi ve fabrika sahası içinde tüketilmesinimerkezi olarak kontrol etmektir. Enerji maliyetlerininazaltılması için ünitelerin ekonomik çalışmasınayardımcı olmak en önemli katkısıdır. Şekil 4'de mevcut

bir enerji merkezinin yapılanması görülmektedir. Tüm bilgilerüniteler arası on-line olarak taşınır.

Enerji yönetimini 3 grup halindeki bilgisayar sistemidesteklemektedir. Bunlar ;

• Çalışma bilgisayarları,• Proses bilgisayarları,• Direkt Sayısal Kontrol Sistemidir.

Enerji merkezinin özellikleri şunlardır;

• Üretim aktiviteleri ile enerji üretim ve tüketimininkoordineli olarak optimizasyonu,

• Enerjinin üretim-tüketimin kontrolü ve verimlikullanımını merkezden ayarlamak,

• Gündüz ve gece, elektrik fiyat farklarına göre efektifolarak faydalanmayı sağlamak,

• Yan ürün gazlarının kullanımını sağlamak,kullanıcılar arasındaki koordineyi sağlayarakatmosfere atılımı minimize etmek,

• Tesis elektrik tüketimine göre, satın alınan elektriğiayarlamak,

• Ünitelerin duruş ve yavaş çalışmalarına göre enerjiüretim ve dağıtımını koordine etmek,

• Sistemdeki arızaları en kısa zamanda haber vermekve tedbir almaktır.

Yıllık Planlama

Aylık.haftalık.günlttkplanlamaTahmin ve gerçek arasındakifarkın analizi

Real-Time Tahmini

Enerji Besleme veTüketim Kontrolü Enerji Merkezi

Bilgi Kütüğü B C DÜniteleri

izleme ve işletme

İlli

E

ıkT

Ukt

tE

lekt

riz

lem

e

S

vet

San

tK

uvgi

Küt

üB

il

e

İÇve

F.o

ilB

uhar

o

m K

onop

tim

ı en i

çin

Oks

ij

?'c

um

ko

optı

m

atı

oe.

C/5

"3

Plan Yapma Ekipman Organizasyonu

Şekil 4. Enerji Merkezinin Genel Yapısı ve Fonksiyonları

1061

Kurulacak bu donanımla verilerin entegrasyonu birmerkezde toplandıktan sonra bir süre verilerin istatistikanalizi yapılır. Bundan amaç, ünitelerin hangi yakıtkombinasyonları ile enerji yönünden en verimli ve maliyetdüşürücü çalıştığını tespit etmektir. Donanım ve yazılım,istatistik analize yardım edecek, üniteler için gerekliraporlar üretilecektir.

Satın alınan enerjiler entegre demir ve çelik tesislerindemaliyetlerin %27-33 nü teşkil etmektedir. Bu nedenle yanürün gazları ve enerjinin verimli kullanılması tasarruf içinen önemli faktördür.Bunun sağlanması yönetimin en önemligörevidir. Tablol'de satın alınan enerjilerin dağılımıgörülmektedir.

EnerjiKaynakları

KömürKokDoğal GazFuel-OilElektrik

Tablo

SARTID(Yugoslavya)

070,3320,74

08,27

1. Satın Alınan Enerjilerin Yüzde Dağılımı (%)

Rautaruukki(İsveç)57,996,916,50

15,7912,81

Voest-Alpine(Avusturya)

76,90

13,99,20,6

ERDEMIR(Türkiye)

71,55,3

13,15,24,9

ISDEMIR(Türkiye)

6960

223

Tablo l'de görüldüğü gibi, örnekler verilen demir-çeliktesislerinde tüketilen enerjilerin yaklaşık %90'ı fosilkaynaklı enerjilerdir. Dünyada enerji kaynaklarının sınırlıolması ve enerjinin ne kadar kıymetli olduğu, bunun için degelecek nesillere daha temiz bir çevre ile tüketilmemişenerji kaynakları bırakılması için enerjinin verimlikullanılması son derece önem arz etmektedir.

10. SONUÇ

Enerji tasarrufu işletmeler için sürekli gündemde olacak birkonudur. Konu, maliyetler açısından son derece önemlidirve rekabette ana unsurlardan biri olmaya devam edecektir.Diğer taraftan ülke kaynaklarının en verimli bir şekildekullanılması da önem kazanmaktadır. Bu nedenle herkonuda olduğu gibi enerjinin çok iyi yönetilmesigerekmektedir. Enerji kaynakları gittikçe azalmakta vebirim maliyetleri artmaktadır. Burada vurgulanmakistenilen şey, enerji yönetim sisteminin oluşturulmasıdır.Enerji yoğun çalışan entegre tesislerde de sisteminyerleştirilmesi çok önemlidir. Hem teknik yönden hem deinsan yönünden çok önemlidir. Ancak burada vurgulanmakistenen nokta bir disiplin ve örgüt faaliyeti olarak bakılmasıveya mevcut örgütün yeniden yapılandırılması, vesorumluluk alanlarının belirlenmesi, alt yapı donanımı iledonatılması ve bazı yetkilerin verilmesidir. Bu yönetimdeçalışacakların eğitilmesi şarttır. Enerjinin verimlikullanılması, tasarrufu ve maliyetlerin düşürülmesinintemel dayanağı "ENERJİ YÖNETİM SİSTEMİDİR".

Ayrıca, enerji politikası; enerjiyi en ucuz ve çevreciolabilecek şekilde kullanabilmek ve mümkün olan en uygunenerji kullanım teknolojilerini uygulayıp geliştirmektir. Buda şöyle uygulanmıştır;

1. Tüm çalışanlarda, bilinçli enerji kullanmailetişimini geliştirmek,

2. Ana proses operatörlerini enerji kullanımındayetiştirmek ve eğitmek,

3. Efektif bir enerji azalma programı geliştirmek veuygulamak,

4. Yan ürün yakıtların kullanımı ve proses ısılarınıdeğerlendirmek,

5. Ekonomik ve çevreci olan en uygun enerjikullanım teknolojilerini tatbik etmek,

6. Belli işletim dönemleri için enerji kullanımhedefleri koymak,

7. Şirkette enerji kullanımını geliştirecek,uygulayacak ve gözleyecek bilinçli personelbulundurmak.

11. KAYNAKLAR

[1] Chapman,l.R. - Stark.R, "Iron and Steel Engineer"Ağustos 1990[2] VOEST ALPINA-Industrieanlagenbau GmbH.[3] F. Çağlayan, A. Özdabak, Türkiye 7. Enerji Kongresi[4] MILOJKOVIC R-"Energy Management Strategy of anIntegrated Steel Plant" 10. Metalürji Kongresi[5] A.Özdabak, "Entegre Demir ve Çelik TesislerindeEnerji Verimliliğinin Artırılması"

1062