Elektro curuf ergitme yöntemiyle ferrobor üretimi ve optimizasyonu

Abstract

Demir-bor alaşımı olan ferrobor üretimi için iki temel üretim yöntemi bulunmaktadır. Bunlar; karbotermik yöntem ve alüminotermik yöntemdir. Karbotermik yöntemde ürün karbon, alüminotermik yöntemde ise alüminyum içerir. Bu nedenle ferroborun kullanım alanına bağlı olarak üretim yöntemi seçilmektedir. Ancak redükleyici alüminyumun yüksek maliyeti alüminotermik yöntemin üretim maliyetini arttırmaktadır. Elektro curuf ergitme prosesi yüksek kaliteli malzeme üretimi için kullanılan gelişmiş bir yöntemdir. Yöntemde kullanılan rafinasyon tekniği ve hızlı katılaşma sayesinde üstün özelliklere sahip malzeme üretilir. Üretilen malzemeler havacılık ve nükleer sanayi gibi önemli alanlarda kullanılır. ESR prosesi pek çok bilim alanını ilgilendiren kompleks bir prosestir. İstenen kalitede ürün elde etmek için her bir işlem parametresinin hassas kontrolü gerekmektedir. Bu çalışma, ferroborun yüksek kalite ve düşük maliyetle üretilebilirliğini sağlamak amacıyla ESR prosesinin avantajlarından faydalanmayı hedeflemiştir. ESR yönteminin sağlayacağı faydalar şu şekilde özetlenebilir: elektrik enerjisinin etkin kullanımı, reaksiyonların sınırlı bir alanda gerçekleşmesi, demir cevheri için harcanan redükleyiciye gerek duyulmaması, ESR curuflarının doğal olarak CaO içermesi sebebiyle kolemanit cevherinin yöntemde kullanılabilmesi ve bunların getireceği maliyet düşüşü. Bu amaçla çalışma kapsamında ESR yöntemi ferrobor üretimi için uygun hale getirilmiş ve yeniden tasarlanan proses yapılan ergitme deneyleriyle kontrol edilmiştir. Yapılan deneyler neticesinde ticari alaşım değeri taşıyan % 15,23 B ve % 1,19 Al içeren ferrobor ve % 18,39 B ve % 5,44 Al içeren ferrobor üretilmiştir. Tüketilir elektrot kullanımı sayesinde ESR prosesinde alüminyumun demir cevherini indirgemek için kullanılmaması, Al tüketimini 3,37 g/g B değerine kadar düşürmüştür. Elde edilen sonuçlar, ESR prosesinde yapılan değişiklerle prosesin ferrobor üretimine uygun hale geldiğini göstermektedir. Proseste elde edilen ürün bileşimi proses parametrelerinde yapılacak değişikliklerle geliştirilebilir. ESR prosesinin ferrobor üretimine uyarlanmasıyla, üretim esnasında kontrol edilmesi gereken işlem parametreleri artmıştır. Redüksiyon reaksiyonları, şarj/elektrot ergitme hızı oranı yeni proses parametreleri olarak eklenmiştir.