Sac, nasıl üretilir?

Çelik saclar, ingot dökümü veya ingot dökümünden daha üstün teknolojiyi bünyesinde barındıran sürekli döküm tesislerinden elde edilen dikdörtgen kesite sahip, slab adı verilen ara mamul çeliğin haddelenmesi ile üretilir. Üretim, demir cevherinden çelik saca kadar çok aşamalı olup sayıları oldukça fazla olan, birbirlerinden farklı üretim yapan tesislerin organizasyonlarının yardımıyla gerçekleştirilir ve bununiçin devasa büyüklükte bir fabrikaya ihtiyaç duyulmaktadır.

Yüksek fırın ürünü olan pik, 4 ila 6 saatte bir uygun yükseklikte açılan delikten kuru kum yatağına kaba ingot olarak dökülür veya sıvı metal taşıyan özel arabalar (torpido) ile çelik tazeleme fırınlarına gönderilir. Pik, saf demir değildir, zira redükleme sırasında cevherden, katkılardan ve koktan; doymaya yakın oranda karbon, yüksek oranlarda kükürt, fosfor, mangan ve silisyum gibi elementler içerir.

Çelik eldesinin esası, bahsedilmiş olan bu yabancı elementlerin ham demirden arındırılmasıdır. Bu işleme tazeleme adı verilir. Bu tazeleme, Bessemer-Thomas konverterlerinde, Siemens-Martin ocaklarında, oksijen konverterlerinde ve elektrik ark-endüksiyon ocaklarında yapılır. Ancak günümüzde çelik eldesi, daha kaliteli ürün verdiklerinden ve verimli çalıştıklarından dolayı genellikle, iki tip çelik tazeleme ocağında (oksijen konverteri ve elektrik ocağı) gerçekleştirilir. Konverterde veya ocakta üretilen çelik, potalara alınır ve bu potalarda ikincil metalürji işlemlerinden geçer. İkincil çelik yapımı da denilebilen bu yöntem, gaz giderme, dekarbürizasyon, deoksidasyon, alaşımlama, kükürt giderme, sıcaklık ayarlama ve çeliği homojen hale getirme işlevlerini barındırır. Bu işlemlerde, çeliğe istenen kimyasal alaşım elementleri katılır ve böylece çeliğin kimyasal içeriği ayarlanarak, satın alınacak nihai yassı çelik mamulün kalite standardı özelliklerinden birinin ortaya çıkarılmasında ilk adım atılmış olunur.


Slabların elde edilmesinde kullanılan iki yöntemden biri olan sürekli dökümün temel prensibi, ergimiş metali dipsiz, alt kısmından soğutulan bakır bir kalıba dökerek, kalıp cidarlarında kuvvetli bir kabuk oluşturmak ve bu kabuk içersinde katılaşma tamamlanana kadar sıvı metali muhafaza eder. İşlem adından da anlaşılacağı gibi sürekli yani kesintisiz devam eder. İkinci ve yıllardır süregelen yöntem olan ingot dökümünde ise slab, blok halinde parça parça dökülen ara ürünlerden haddelenerek elde edilir. Uygulamada ingot içinde katılaşma sonucu ortaya çıkan segregasyon ve baş kısmında görülen kendini çekme lunkeri, kalitesiz çeliğin oluşmasına sebebiyet verir. Kaliteli çeliklerin eldesi için ise ayrıca sakinleştirme işlemlerine gereksinim duyulması, işlemde ek maliyet teşkil eder. Aynı zamanda yüksek kapasiteli, büyük yatırım gerektiren blok haddeleri kullanılmaktadır ki bu sürekli döküme göre dezavantajdır. Zaman tasarrufu ve işçilik de sürekli dökümün diğer bir avantajıdır. Bunlara ek olarak, ingot dökümünde her işlem kademesinde yeni kayıplar ve ıskartalar oluşumu, üreticileri, daha verimli olan sürekli dökümle slab üretimine yönlendirmiştir. Dolayısıyla bugün slab üretimi yapan büyük firmaların neredeyse tamamı, sürekli döküm yöntemini tercih eder.

Sürekli döküm esnasında kesilerek alınan veya ingot dökümünden sonra blok haddelerinden elde edilen slablar, sıcak olarak haddelenmeden önce bir takım hazırlık işlemlerinden geçirilir. Haddelemenin her safhasında yüzey şartlarının önemi büyüktür. Bu nedenle haddelenecek malzeme yüzey kusurlarından tamamen arındırılmış olmalıdır. Genellikle ingotlar blok haddesinden önce ısıtılmak amacıyla tav çukurlarına yerleştirilmek üzere zaten sıcak durumda sevk edilir. Bu nedenle çoğu zaman ingotlara herhangi bir yüzey temizleme işlemi uygulanmaz. Yüzey kusurları, blok hadde tezgahlarında üretilen ve yan mamul niteliğinde olan slablara uygulanan yüzey temizleme işlemleri ile giderilir. İngotlar, nadir olarak, bazı özel çelikler için, sıcak durumda veya soğuduktan sonra yüzey temizleme işlemine tabi tutulabilmektedir. Ayrıca ingotların katılaşması sırasında sıvı seviyesinin düşmesiyle oluşan kafa lunkerinin kesildiği de belirtilmelidir.

Sıcak haddelemeden önce malzemenin ısıtılması da önemli bir üretim aşamasıdır ve çeliğe en iyi plastik özelliklerin kazandırılması ve hadde mamulünün istenen kaliteye sahip olması amaçlarını taşır. Isıtma işleminin başlıca iki parametresi vardır, bunlar; sıcaklık ve süredir. Malzemeye bağlı olmak üzere gerek sıcaklık aralığının seçilmesi, gerek bu sıcaklıkta tutma süresi doğrudan doğruya mamule yansıyan sonuçlar doğurur. En yüksek ısıtma sıcaklığı solidüsün 100 – 150°C altında olmalıdır. Tutma süresinin gereğinden uzun olması ise yakıt harcamasını arttırdığı gibi örneğin çelik malzemede demir kaybına ve dekarbürizasyona yol açar.

Haddeleme işleminin başlıca parametrelerinden biri sıcaklıktır. Haddelemenin başlangıcında sıcaklık malzemeye bağlı olmak üzere olabildiğince yüksek seçilmelidir. Bu sıcaklık solidüsün 100 – 200°C altındadır. Haddeleme sonundaki sıcaklık ise, ötektoid altı çelikler için A3 sıcaklığının 50 – 100°C, ötektoid üstü çelikler için de Aı sıcaklığının biraz üstünde olmalıdır. Genel olarak, haddeleme sonundaki sıcaklığın mamulden istenen özelliklere göre seçildiği söylenebilir.

Haddelenen malzeme, kalite kontrol amacıyla bir seri tamamlama işleminden geçirilir. Bu işlemlere örnek olarak doğrultma, yüzey temizleme, Ultrasonik ve yüzey çatlak test cihazlarından geçirme gösterilebilir. Yüzeylerdeki oksit tabakalarının temizlenmesi, sıklıkla asitleme işlemi olarak karşımıza çıkmaktadır. Malzemede iç kusuru bulunan kısımlar kesilerek ayrılır. Yüzey çatlakları ise kabuk soyma veya taşlama ile giderilir.

Bu işlemlerden sonra, mamuller sıcak haddelenmiş olarak piyasaya sunulacaksa bobin hazırlama hattına gönderilir. Sıcak bobin hazırlama hattı, sıcak haddelenmiş ruloların baş ve sonlarındaki tolerans harici kısımların kesildiği ve yüzey düzgünlüğü için temperleme işleminin yapıldığı yerdir. Daha sonra saclar, makaslarda istenilen boylarda kesilirler, ya da dilme hatlarında bölünerek bant rulo şeklinde tüketicilere sunulurlar.

Diğer taraftan soğuk haddelenmiş sacların eldesi için işlem devam etmektedir. Dekapaj hatlarında yüzeylerindeki oksit tabakası temizlenip yağlanan sıcak haddelenmiş rulolar, tandem hatlarında soğuk olarak istenilen kalınlıklara haddelenir ve yeniden sarılırlar. Soğuk haddeleme sonucu oluşan oldukça gevrek yapının giderilmesi amacıyla soğuk haddelenmiş rulolar, tavlama hattındaki fırınlarda belirlenen tavlama sıcaklığına kadar ısıtılıp bekletilirler.

Bu yöntem rulo tavlama yöntemidir. Ayrıca aynı işlemlerin, soğuk haddehanede sürekli asitleme, tandem hattında soğuk haddeleme ve hemen ardından sürekli tavlama hattında kesintisiz olarak tavlama şeklinde ardı ardına yapılabildiği düzenekler de mevcuttur. Çelik saclara son yüzey özelliklerini kazandırmak amacıyla, tavlanıp soğurulan rulolar temperleme hattında temperlenirler. Son olarak, soğuk haddelenmiş çelik saclar; kalay, krom, çinko veya çinko-demir alaşımı gibi kaplama malzemeleri ile kaplanmak amacıyla kaplama hatlarına sevk edilirler ve makaslarda istenilen ebatlarda kesilir ya da dilme hatlarında dilimlenip paketlenirler.

Bir entegre tesiste imal edilip piyasaya sunulan yassı çelik ürünler, kesit geometrilerine göre, slab, levha, sac ve bant olmak üzere dört genel gruba ayrılırlar. Haddelenen slabların yada slabtan haddelenerek elde edilen daha küçük kesitli diğer grup yassı ara ürünlerin tanımlanmasında kesit boyutları ile ilgili değerlerin kesin sınırları olmamasıyla birlikte bir genellemenin yapılması mümkündür.