TUNDİSH POTA İLE DÖKÜM YÖNTEMİ VE DİĞER

TUNDİSH POTA İLE DÖKÜM YÖNTEMİ VE DİĞER DÖKÜM
YÖNTEMLERİYLE KARŞILAŞTIRILMASI
Kübra KARAKUZULU, Yalçın BADEM, Burç ARAL
Erkunt Sanayi A.Ş, Ankara,
E-mail: [email protected]
[email protected]
[email protected]
ÖZET
Döküm proseslerinde kalıp dolumu “Tundish Pota”, “Otomatik Döküm Ocağı” , “manuel ve
devirmeli döküm arabası" “vs” gibi yöntemler kullanılarak yapılmaktadır. Bu araştırmada üç
yöntem karşılaştırılarak; enerji boyutu, hat duruşları ve zaman kayıpları, izolasyon ve ısı
kayıpları, analiz geçişleri, yüksek hızda çalışan hatlara uyum, astarlama yöntemleri ve
malzemelerinin karşılaştırılması, alyaj malzemesi kullanımlarının kıyaslanması, cüruf hataları
oranı, döküm süreleri değişkenlikleri ve teach-in (parçaya adapte edilmiş döküm) özelliği ele
alınmıştır. Bu kıyaslamalar yapılırken üretim verimliliği, maliyet ve iş güvenliği açısından
değerlendirilmiştir.
Bu çalışma, Erkunt Sanayi A.Ş.’nin 2013 yılından itibaren kullandığı Tundish pota ile döküm
yöntemine geçiş yapma sebepleri ve kullanıma başladığı günden bu yana tecrübe ettiği
avantajları ve dezavantajları ortaya koymayı hedeflemektedir.
Anahtar Kelimeler: Erkunt, Tundish Pota, Döküm Yöntemleri, Üretim Verimliliği, Maliyet,
İş güvenliği
POURING METHOD WITH TUNDISH LADLE AND COMPARING WITH OTHER
METHODS
ABSTRACT
In melting casting processes ,some methods are used in pouring such as ‘tundish ladle’,
’automatic pouring furnace’ and ‘manual pouring car’.
3 mentioned methods are compared at this study in point of energy usage, line stoppage, time
losses, isolation and loss of heat, changing of chemical analysis, adapting to high speed of
lines, coating methods and comparing of materials, ratio of slag defects, changing in timing of
pouring and teach in (specialized pouring to castings).These comparisons have been
investigated from the view of efficiency of production, cost and operational safety.
This research is about tundish ladle system which has been ran in Erkunt since 2013 and the
reasons why Erkunt choose using tundish ladle system and also determine advantages and
disadvantages.
Key words: Tundish Ladle System, Pouring Methods, Efficience of production, cost,
operational safety.
1.GİRİŞ
İlerleyen teknolojilere paralel olarak döküm yöntemlerinde tercih edilen yöntemler de
değişmektedir. Sektördeki rekabetle birlikte kaynakların iyi kullanılması daha da önem
kazanmaktadır. Dökümhanelerde yapılan işlerin standart hale getirilmesi için çeşitli sistemler
geliştirilmiştir. Kalıp doldurma yöntemini standart hale getiren yöntemlerden biri Tundish
pota ile döküm yöntemidir. Tundish pota ile döküm yöntemi sürece katkı sağlayarak önemli
rol oynamaktadır.
Kullanılan kalıp doldurma yönteminin standart hale getirilmesi,hat hızına uygun şekilde kalıbı
doldurması hat verimini,kaliteyi etkilemektedir.
Tundish pota ile döküm yöntemi;enerji boyutu,maden beklemeleri,astarlama açısından diğer
kalıp doldurma yöntemleriyle kıyaslanarak avantaj ve dezavantajları ortaya çıkarılmaktadır.
2. ENERJİ BOYUTU
Bilindiği gibi döküm sektöründe en önemli maaliyetlerin başında enerji boyutu
gelmektedir.Tundish pota ile döküm;pota refrakter malzemeleriyle birlikte ısı kaybını en aza
indirgeyerek ocaktan alınan maden sıcaklığını düşürmekte böylelikle enerjiye büyük katkı
sağlamaktadır.
1510
1500
1490
1480
1470
1460
Sıcaklık 1450
OCAK °C
1440
TUNDISH °C
1430
1420
1410
1400
1390
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Ocaktan alınan pota sayısı
Grafik 1: Ocakta Ölçülen Sıcaklık-Tundish Potada Ölçülen Sıcaklık İlişki Grafiği
Yukarıdaki grafikte görüldüğü üzere ocaktan alınan madenle tundish potada ölçülen sıcaklık
arasında ortalama 60°Csıcaklık düşüşü gözlemlenmektedir.
Otomatik döküm ocağı kapasitesi 6 ton olup, 3 ton maden sürekli içinde bulunmak
zorundadır.ODO da stokta bulunan maden ısıtıldığı için enerji tüketimi;manuel döküm arabası
ve tundish pota ile döküm yöntemine kıyasla daha fazladır.
ODO BRÜT ÖZGÜL TÜKETİMİ
100
UCL=99,66
90
80
_
X=72,59 kWh
70
60
50
LCL=45,53
40
1
4
7
10
13
16
19
Observation
22
25
28
Grafik 2: Otomatik Döküm Ocağı Brüt Özgül Tüketim Grafiği
Grafik 2. de otomatik döküm ocağının ortalama 72,59 kwh/ton eneri harcadığı
gözlemlenmektedir.
Tundish pota ile döküm yönteminde;kendinden ısıtmalı bir sistem bulunmadığı için enerjiden
tasarruf sağlanmaktadır.Kullanılan refrakter malzemelerle birlikte pota astarı ısıya dayanımlı
olup; ısıtmalı bir sistem gerekliliğini ortadan kaldırmaktadır.
3.HAT DURUŞLARI VE ZAMAN KAYIPLARI
Gustav Zimmerman kalıplama hattındaki parçaların ortalama ağırlığı 100-150 kg arasındadır.
Parça ağırlığı 120 kg ve üstü olan ağır tonajlı ve hat hızı yüksek olan döküm partilerinde,
döküm arabası hat hızına yetişememektedir. Bu nedenle maden bekleme duruşları
yaşanmaktadır.
Tundish pota ile döküm yönteminde; kalıplama hattı üzerindeki tundish pota; parça ağırlığına
göre gri dökümlerde 1 ile 1,5 ton arasında madenle hat sürekli olarak beslenmekte; böylelikle
hattın hızlı olmasından dolayı meydana gelen maden bekleme duruşlarında üretim planı
uygunluğuyla birlikte hedef değere yaklaşmaktadır.
Grafik 3: 2012-2014 Maden Bekleme Duruş (%)
Yukarıdaki grafikte 2012 yılı ve 2014 yılları arasındaki maden bekleme duruş yüzdeleri
görülmektedir. Grafikten de görüldüğü gibi tundish pota ile dökümde hat hızı kaynaklı maden
bekleme duruşları azalmıştır.
Otomatik döküm ocağı içerisinde min.3 ton maden olması gerektiğinden hattın hızına
yetişememek gibi bir maden bekleme nedeni yaşanmamaktadır.
4. TUNDİSH POTA VE DİĞER DÖKÜM YÖNTEMLERİ İLE GRİ VE SFERO
DÖKME DEMİR DÖKÜMÜ
4.1. Tundish Potada Döküm
Döküm yöntemlerinin iş kalite ve güvenliğini arttırması aynı zamanda da standart bir prosesi
yakalaması istenir.
Resim 1: Tundish Pota İle Döküm Sistemi
4.1.1. Tundish Pota İle Gri Döküm
Tundish pota ile gri döküm, kalıplama hat hızına uyum ve döküm süresini stabilize etmek için
oldukça avantajlıdır. Gri dökme demirde bilindiği gibi GG20,GG25,GG30 baz metal analizli
parçalar dökülmektedir. Bu döküm yöntemiyle maksimum verimi yakalayabilmek için analiz
geçişleri ve aralıkları oldukça önemlidir. Tundish pota ile döküm yöntemine geçildikten sonra
bütün parça analizleri tekrar incelenmiş ve müşteri şartnameleri doğrultusunda analiz
aralıkları genişletilmiştir. Üretim planının uygunluğu ise tundish pota ile dökümde verimli ve
duruşsuz çalışabilmek için en önemli etkendir. Vardiya bazında yapılan üretim planında
analizler GG20 den başlayarak GG30 a doğru gitmektedir. Böylelikle tundish pota
boşaltılmadan 1 vardiya boyunca çalışması hedeflenmektedir. Hat durumuna göre tundish
potaya 1200 kg maden ilavesi yapılmaktadır.
Tundish pota operatör kabininde pota içindeki maden miktarı, parça döküm ağırlığı ve
döküm süresini takip edebilecek otomasyon sistem bulunmaktadır. Tundish potadaki maden
seviyesi maden sıcaklığı, hat hızı ve parça ağırlığı düşünülerek operatör tarafından
ayarlanmaktadır. Gri maden analizi öncelikli olarak ocak analizi ile takip edilmekte potadan
parti analizi için numune alınmaktadır.
Sisu 3s 2v Kafa KW Sıc.-Süre
1420
1200
kg
1380
1618
1200
1067
1310
908
Sıcaklık
1410
1460
848
823
1200
1400
1166
584
1390
729
480
894
580
1380
2 16 20 23 26 30 36 40 42 44 47 49 51 54 56 59 02
:1
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 14
Süre
Grafik 4 : Tundish pota içerisindeki maden miktarına göre Sıcaklık-Süre İlişkisi
KW hattındaki tundish potada dökülen bir parçanın analizi yukarıdaki grafikte gösterilmiştir.
Yukarıdaki grafikte de görüldüğü gibi hat üzerindeki birçok parçanın ağırlığına göre analizler
yapılmış ve böylelikle potaya alınacak olan maden miktarı belirlenmiştir.
4.1.2 Tundish pota ile sfero döküm
Tundish pota ile sfero madeni döküm yöntemi birçok farklı deneme çalışmaları yapıldıktan
sonra seri üretime alınmıştır. Tundish pota ile döküm yönteminde edinilen çalışma ve döküm
pratiğiyle tuındish pota çalışma pratiği ve diğer koşullar göz önünde döküm sırasında pota
içinde minimum 250 kg maden bulundurmak zorunludur.
Sfero dökme demir prosesi parti bazında kontrol gerektirir. Pota içinde en az seviyede maden
bırakılarak bir diğer pota transferi gerçekleştirilmektedir.
Aynı zamanda önceden sfero parti analiz takibi döküm arabası ile dökülürken parti başından
yapılırken tundish potaya geçildiğinde parti sonlarından analiz takibi yapılmaya
başlanılmıştır.
Çizelge 1: Tundish potada gri ve sfero döküm akış şeması
4.2. Otomatik Döküm Ocağı İle Döküm
Otomatik döküm ocağında sürekli olarak maden bulunması gerektiğinden analiz ayarı çok
önemlidir.
Ocakta alaşımlandırılan maden sonraki alınacak olan analizin parça karakteristiğine uygun
olarak planlanması gerekmektedir. Otomatik döküm ocağında sfero şarjı yapılmamaktadır.
Resim 2: Otomatik Döküm Ocağı
4.3. Döküm arabası ile döküm
Döküm arabası ile dökme yönteminde gri dökme demir için hat hızına yetişebildiği takdirde
herhangi bir sorun yaşanmamaktadır.
Sfero dökümde ise treatman zamanından başlayarak aşı etkinliği olarak çalışma pratiğine göre
baz alınan 7 dk süresini geçmemesi önemlidir. Buna karşın döküm arabasında hangi pota
hangi partiler arasında döküm yapıldığı net olarak bilindiğinden parça bazında dökümü
kontrollü olarak yapmak döküm sonrası kontrolü sağlamak açısından daha avantajlıdır.
5. STOPPER NOZZLE ETKİN KULLANIMI
Şekil 1: Stopper ve nozzle
GZ 3 ton kapasiteli tundish potada Grafit esaslı stopper ve nozzle malzeme kullanılmaktadır.
Aparata bağlı stopper nozzle ü kavrayarak kalıba maden akışını kesmektedir. Bu işlem
tundish pota operatör kabininden otomatik olarak yürütülmektedir Tundish potada iç çapı 40
mm çapındaki nozzle ve 120 mm uzunluğundaki stopperin uygulamalar sonucunda 3
vardiyada bir değiştirilmesi gerektiği tecrübesi edinilmiştir.
Daha uyumlu ve daha uzun ömürlü stopper ve nozzle için; farklı boyut ve çaplardaki stopper
ve nozzle ile denemeler yapılmıştır. . Stopper ve nozzle uyumunu yakalamak için 40,50 ve 60
cm çapındaki nozzle ile 117 cm,115 cm ve 120 cm uzunluğunda çeşitli radyüs değerlerine
sahip stopperler ile denemeler yapılmıştır. Yapılan denemeler sonucunda en uyumlu ve uzun
ömürlü stopper nozzle ün 50 cm çapındaki nozzle ve 117 cm uzunluğundaki stopper ile
sağlandığı görülmüştür. Stopper,nozzle 4 vardiyada bir takım halinde değiştirilir.
Tundish potaya takılı stopper ve nozzle ün termal şoka uğramaması, maden alındığı ilk esnada
kırılmaması için potanın üretime başlamadan önce 100 C den başlayarak 600 C ye kadar
ısıtılması gerekir. Stopper ve nozzle ün kullanım ömrünü uzatmak için yüksek sıcaklıkta
kullanıma hazır halde bekletilmesi gerekmektedir.
Sfero dökümlerde ise kullanılan stoper ve nozzle etkinliği çok daha önem kazanmaktadır.
Sfero dökümlerde FeSiMg dan ötürü curuf daha fazla olmaktadır .Curuftan dolayı nozzle
çapının daralma olasılığı söz konusudur.Bu nedenle sfero dökümlerde stoper ortasından geçen
mızrak kullanılmaktadır.Aynı zamanda stoperin yatay düzlemde hareketini sağlayarak
ortamda bulunan curuf uzaklaştırılmaktadır.
Otomatik döküm ocağında da stopper nozzle sistemi kullanılır. Burada da stopper nozzle
değişimi 3 vardiya da yapılır. Ancak stopper döküm kanalında olduğundan stopper değişimi
tundish potaya göre daha kolaydır.
Aynı zamanda ODO içerisinde sürekli olarak 3 ton maden buluğundan termal şoka uğrama
durumu Tundish potaya göre daha düşüktür.
Döküm arabası ile kalıp doldurma yönteminde ise araba üzerindeki 1,5 ton maden ilerleyen
hatla birlikte hareket ederek kalıpları doldurur.
6. ASTARLAMA YÖNTEMLERİ
6.1 Tundish Pota Astarlama Ve Kullanım Ömrü
Tundish potada herhangi bir ısıtma olmadığı için astarlama sırasında kullanılan refrakter
malzemelerin ısıya ve termal şoka karşı dayanımlı olması astar ömrü ve iş güvenliği açısından
önemlidir. Tundish pota astar ömrü 4 ile 5 ay arasında değişmektedir. Hafta sonları pota
soğuduğunda astar kontrolü yapılması ve tamir gereken bölgelere tamir yapılması
gerekmektedir. Aynı zamanda pota etrafında oluşan cürufların temizlenmesi gerekmektedir.
Pota astarlandıktan sonra yapılan ölçümlerle tundish potanın soğuk yüzeyindeki sıcaklık
üretimde 163 C olması gerektiği ölçülmüştür.
6.2 Otomatik Döküm Ocağı Astarlanması Ve Kullanım Ömrü
Otomatik döküm ocağı tavsiye edilen ocak astar ömrü 2 yıldır. Otomatik döküm ocağının
içerisinde sürekli maden bulunduğundan dolayı sürekli olarak yapılan astar kontrolleri
önemlidir. Ancak verilen sinter grafiklerine uymak her iki proses için de astar ömrü, kalitesi
ve güvenliği açısından oldukça önemlidir.
6.3 Döküm Arabası Pota Astarı Ve Kullanım Ömrü
Döküm arabasında kullanılan pota astarı Silika bazlı refrakter malzeme ve su karışımından
meydana gelen karışımla yapılır. Döküm arabasının astar ömrü yaklaşık 1 ay dır. Verilen astar
ömürleri üretim şartlarına, kullanılan ocak astar malzemesine göre değişmektedir.
Tundish Potanın
Astarlanması
0,5 mm kalınlığında
izolasyon plakası
döşenmesi
İzolasyon
plakalarının üzerine
Al içerikli tuğlaların
döşenmesi
Şablona betondan
ayrılması için gres
yağı sürülmesi
Şablonun potaya
sabitlenmesi
11,5 cm
kalınlığınnda
mikserde
hazırlanmış betonun
dökülmesi
Şablonun
çıkartılması
Sinter grafiğine
uygun olarak
potanın
sinterlenmesi
Çizelge 2: Tundish potanın astarlanma akış şeması
7.SONUÇ
Kalıp doldurma yöntemleri seçiminde;hat hızına uygunluk,iş güvenliği, maliyet,verimlilik
gibi önemli faktörler göz önünde bulundurulur.
Tundish pota ile döküm yöntemi prosese adapte edilirken; enerji boyutu,hat hızına
uyum,standart döküm süresi gibi önemli etkenler değerlendirilmiştir.Otomatik döküm ocağı
72,59 kwh/ton enerji harcarken;tundish potada enerji tüketimi olmamaktadır.Aynı zamanda
yalıtımı yüksek izolasyon malzemeleriyle pota astarı yapıldığından sıcaklığı 8 dk da 20 C
düşmektedir.Döküm arabası ile hat hızına yetişemezken;tundish pota ile maden bekleme
duruşları tecrübe edinildikçe istenilen hedeflere yakınlaşmaktadır.

Download Report