1. ÜRETİM TEKNOLOJİSİ Paslanmaz çelik üretimi büyük yatırım ve uzmanlık gerektiren bir teknolojidir. Bu çeliklerin ergitme ve arıtma işlemleri genellikle ‘Elektrik ark ocağı/Argon oksijen karbon giderme’ yöntemleriyle yapılır (EAF/AOD: Electric Arc Furnace/ Argon Oxygen Decarburization). 1970’li yıllarda geliştirilen ve dünyada paslanmaz çelik üretiminin % 80’inin gerçekleştirildiği yöntem sayesinde, üretim maliyetlerinin düşürülmesi ve kalitenin yükseltilmesi mümkün olmuştur. Daha farklı üretim teknikleri de mevcut olmasına rağmen, bu çalışmada sadece EAF/AOD yöntemi ana hatlarıyla açıklanacaktır.
Çelikhane (Ergitme/Arıtma) Ergitme işleminin yapılacağı bazik astarlı elektrik ark ocağına uygun paslanmaz çelik hurdası, karbon çelik hurdası, ferrokrom alaşımları ve gerektiğinde nikel ve molibden gibi alaşım elementleri yüklenir. Dikkatlice tartılan ve özel kasalarda çelikhaneye taşınan malzemeler, ergitme ocağına konmadan önce belirli bir süre kurutma fırınında tutulur. Ardından malzemeler alaşımlanmanın yapıldığı elektrik ark ocağında ergitilir. Bu üretimde en önemli adım “Argon Oksijen Karbür Gidericisi”nde yapılan işlemdir (AOD). Burada paslanmaz çelik, adım adım istenen kimyasal bileşime ulaştırılır. Önce oksijen ve argon gazları eriyiğe yan memelerden ve üstten üflenir. Bu aşamada alaşımın bileşimindeki karbon yakılarak gerekiyorsa %0,02’ye kadar düşürülebilir. Krom oksitlenmeye hassas olduğundan, bu sırada bileşimdeki kromun bir kısmı da cürufa geçer. Bu nedenle alaşıma kromun katılması büyük oranda karbür gidermenin tamamlanmasından sonra yapılır. Üçüncü aşamada ise alaşımdaki kükürt oranı düşürülür. Bileşim ve sıcaklık istenilen seviyeye ulaştığında, eriyik döküm potasına aktarılır ve son ayarlamalar yapılır. Bu aşamada da alaşıma bazı elementler ilave edilir ve eriyiğin homojenleştirilmesi argon gazı üflenerek sağlanır.
Sürekli Döküm Hazırlanan alaşım potadan bir tava aracılığıyla katılaşmanın başladığı su soğutmalı bir bakır kalıp içine dökülür. Katılaşan yassı kütük (slab), bükme ve düzeltme merdanelerinin bulunduğu kısma aktarılır ve bu işlem sonunda malzeme alev ile istenen boya kesilir. Bu teknoloji ile çeliğin slab halinde kesintisiz olarak dökülmesi mümkündür.
Taşlama Döküm sırasında slab yüzeylerinde çeşitli kusurlar ortaya çıkabilir. Bekletilerek soğutulan yassı kütüklerin yüzey kusurları değişik ebatlardaki taşlama tezgahlarında yerel olarak veya yüzey tamamen taşlanarak giderilir.
Sıcak Haddeleme Sıcak haddeleme öncesinde ilk işlem yassı kütüklerin konveyörlü fırında ve koruyucu atmosferde 1250˚C sıcaklığa ısıtılmasıdır. Kaba haddeleme ile malzeme kalınlığı yaklaşık 25mm’ye indirilir. Bu işlem sonrası malzemenin sıcaklığı 1100˚C civarındadır.
Şekil 1: Çelikhane
Kaba haddeleme sonucunda uzunluğu artan yassı ürün, bobin halinde sarılır ve ileri-geri haddeleme işlemleri ile malzeme kademeli olarak inceltilir. Rulo sarıcılar 950˚C sıcaklıkta bulunan özel fırınlar içine yerleştirilmişlerdir. Dörtlü ve altılı merdane grupları yardımıyla yapılan bu haddelemede kalınlık hassas olarak kontrol edilir. Malzemenin istenilen kalınlığa ulaştığı son pasodan sonra sıcak sac bir soğutucu içinden geçirilerek rulo sarıcıya beslenir. Paslanmaz çeliklerin sıcak haddeleme sonrasında pazarlandıkları enderdir, dolayısıyla sıcak haddelenmiş bu yarı mamul genellikle bir sonraki işlemler dizisi için soğuk haddeleme ünitesine aktarılır.
Tavlama ve Asit Banyosu Sıcak haddeleme sonrasındaki yapılan ilk işlemler: malzemenin kontrolü, küçük rulolarda sarılı olan malzemelerin uçlarından kaynakla birleştirilerek daha büyük ruloların oluşturulması ve gerekirse şerit kenarlarının tıraşlanarak tesviyesidir. Ardından; tavlama ısıl işlemi ile çeliğin yumuşatılması ve iç yapısının homojenleştirilmesi, asit banyosu ile yüzeylerin temizlenmesi işlemleri gerçekleştirilir.
Bu işlemler ardışık sürekli hatlar üstünde yapılır. Bu hatlar üstünde fırınlar, kumlama ve asit banyosu üniteleri mevcuttur. Asit banyosunda malzeme yüzeyinin temizlenmesi ve istenen yüzey özelliklerinin kazandırılması işlemi, soğuk haddeleme öncesinde olduğu gibi, sıcak haddelenmiş olarak satışa sunulacak malzeme üzerinde de uygulanır. Soğuk haddeleme öncesinde yapılan en son işlem, sıcak haddeleme ve diğer işlemlerden kalma yüzey kusurlarının taşlama hattında giderilmesidir. Ayrıca, satışa sunulacak sıcak haddelenmiş bu ürünün müşteri istekleri doğrultusunda yüzey özelliklerini kazandırmak üzere parlatılması da yapılabilir.
Şekil 2 : Üretim aşamalarından bazı görüntüler
Soğuk Haddeleme ve Son İşlemler Soğuk haddeleme sürecinde paslanmaz çelik sac, ileri-geri hareket özelliğine sahip hadde tezgahında birbiri ardına uygulanan pasolar ile inceltilerek, kalınlıkta %80’e varan azalmalar sağlanabilir. Haddelenmeye devam etmek, yani parçayı daha fazla inceltmek gerekiyorsa, bir ara tav yapılması, yüzeyin tekrar asit banyosunda temizlenmesi ve ancak daha sonra yeniden haddelemeye devam edilmesi gerekir. Soğuk haddelenme tamamlandığında, sıcak haddelemede olduğu gibi yeniden tavlama ve asit banyosu işlemleri gerekir. Asit banyosunu takiben ikili merdane düzenine sahip bir tezgahta çok küçük bir paso ile son haddeleme işlemi yapılır. Burada amaç şeridin yassılığını ve yüzey özelliklerini istenen seviyeye getirmektir. Bazı türlerde, özellikle 0,5-2,0 mm gibi saclarda özel tezgahlarda gerdirmeli kalınlık ayarı (tension leveling) yapılarak kalite daha da iyileştirilir. Satışa sunulan paslanmaz çelik, rulo halinde veya servis merkezlerinden özel tezgahlarda dar boyut toleranslarında, istenen boy ve genişlikte kesilmiş/dilinmiş olarak temin edilebilir. Servis merkezleri aynı zamanda talep edilen yüzey kalitesini de sağlamak üzere özel tezgahlarla donatılmışlardır.
Şekil 3: Genel üretim akışı 2. SERVİS MERKEZLERİ Dünyada paslanmaz çelik tüketimi ve bu çeliğin kullanım alanı sürekli bir artış göstermektedir. Paslanmaz çeliğin tüketimi; uygulama alanları dikkate alındığında, çok küçük miktarlardan büyük tonajlara çok geniş bir aralıkta gerçekleşmektedir. Öte yandan uygulama alanının fazlalığı ve bu ailenin sahip olduğu geniş ürün yelpazesi; paslanmaz çelik ticaretini, klasik satış işleminin ötesine, bir hizmet olgusu ile güçlendirilmiş pazarlama işlevine dönüştürmektedir. Tüketicinin bu denli yoğun hizmet ihtiyacını üretici firmaların doğrudan karşılaması artık mümkün olmamaktadır. Bu nedenle paslanmaz çeliğin üretiminden tüketimine kadar olan süreçte, ‘Servis Merkezi’ olarak adlandırılan bir ara kademe oluşmuştur. Böylece üretici firmalar daha çok üretim fonksiyonuna yoğunlaşmakta, standart ebat ve kalitelerde üretimlerle, üretim maliyetlerini önemli ölçüde düşürmektedirler. Öte yandan paslanmaz çeliklere üretim sonrasında dekoratif uygulamalar amacı ile çeşitli yüzey özellikleri kazandırmak da mümkün olmaktadır. Üretim teknolojisinden tamamen ayrı olan bu işlemler özel merkezlerde gerçekleştirilmektedir. Paslanmaz çelikler standart genişliklerde rulo olarak üretilirler. Bu üretimde genişlik, genellikle standart ölçüden daha büyük gerçekleştirilir. Örneğin 1000mm. standart genişlikte üretilecek bir rulo için üretim sonrasındaki genişlik 1050 mm. olabilir. Bu malzeme ‘Mill Edge’ olarak tanımlanır. Üretilen rulo daha sonra dilme hatlarında standart boyutlara düşürülür. Paslanmaz çeliğin üretiminde piyasada kabul gören standart genişlikler 1000 mm., 1250mm., 1500 mm. ve 2000 mm.’dir. Levha halindeki paslanmaz çeliklerde ise boy standartları ise 2000 mm., 2500 mm. 3000 mm., 4000 mm. ve 6000 mm. şeklindedir. Standart ebatlarda üretilen paslanmaz çeliğin kullanımında çoğunlukla özel ebatlara ihtiyaç duyulmakta, ancak bu işlemler ise genellikle paslanmaz çelik üreticileri tarafından gerçekleştirilmemektedir. Bundaki temel neden üreticilerin kullanıcılara olan coğrafi uzaklıkları ve kendilerini üretim proseslerinde yoğunlaştırmalarıdır. Dolayısıyla üretici firmalar tarafından standart ebat ve yüzey kalitelerinde üretilen paslanmaz çeliklerin tüketicinin ihtiyacı doğrultusunda boyutlandırılması ve yüzey işlemlerinin yapılması Servis Merkezleri tarafından sağlanmaktadır. Servis Merkezleri, müşterinin malzeme üzerindeki bu fiziksel beklentilerini karşılamanın yanında onlara bir çözüm ortağı olarak da hizmet verebilmektedir. Böylece pek çok proje, ortak çalışmalarla daha etkin olarak hayata geçirilebilmektedir. Klasik bir Servis Merkezinde Boy Kesme, Dilme, Yüzey Taşlama ve Fırçalama işlemlerini yapacak özel üretim hatları bulunur. Bunun yanında plazma kesme, laser kesme gibi imkanlar da sunulabilmektedir.
Paslanmaz çelik servis merkezleri ile çalışmanın sanayiciler açısından yararı vardır: • Servis merkezlerinde kalite ve boyut geniş bir stok bulunur ve gerek duyulan malzeme en kısa sürede temin edilir. • Servis merkezleri en uygun ekonomik malzemenin seçimi konusunda ve çıkan sorunların çözümünde destek sağlarlar. • Servis merkezlerinde var olan, boy kesme, dilme, zımparalama, taşlama ve koruyucu film kaplama gibi olanaklar sayesinde, istenilen boy, kalınlık yüzey özelliklerine sahip ürünler hazırlanabilir. • Kalitesi sertifikalarla garanti edilmiş ürünler satın alınabilir. . Satın alınan ürünlerle ilgili en uygun ambalaj ve sevk koşulları sağlanır.
Boy Kesme İşlemi Servis Merkezlerinde bugün için verilen en önemli hizmet, üretici firmalardan temin edilen ruloların müşterinin ihtiyacı doğrultusunda levhalar haline dönüştürülmesi ve istenilen boylarda kesilmesidir. Günümüzde tamamen PLC kontrollü olarak tasarlanan özel üretim hatları ile bu işlemler artık çok hassas bir şekilde gerçekleştirilebilmektedir. Boy kesme hatları esas olarak bir rulo açıcı, düzeltici, giyotin ve istifleme ünitesinden oluşmaktadır. Bunlara ilave olarak kağıt sarıcı, kağıt verici, plastik koruyucu film uygulama ünitesi gibi donanımlar da mevcuttur.
Şekil 4: Boy kesme hattı
Paslanmaz çelikler için kullanılan boy kesme hatları normal karbon çelikler için kullanılanlara şekil olarak bir benzerlik gösterse de, önemli farklılıklar içermektedir. Bu farklılık öncelikle malzeme yüzeyinin korunmasına gösterilen özende yatar. Bu nedenle bu hatlarda bulunan merdaneler ya özel kauçuk veya poliüretan malzemelerle kaplı, ya da krom kaplı yüzeylere sahiptirler. Ayrıca istifleme ünitesinin de malzemeyi çizmeyecek şekilde dizayn edilmiş olması gerekmektedir. Bir boy kesme hattının en hassas bölümlerinden biri, düzeltme işleminin yapıldığı ünitedir. Bu hatlarda straightener, flattener veya leveler adı verilen üniteler yer alabilir. Bunlar içerisinde leveler ünitesi en hassas düzeltme işlemini yapanıdır. Leveler, işlenecek malzemenin kalınlığına göre özel olarak dizayn edilmiş ve üretilmiştir. Leveler ayrıca düzeltme esnasında paslanmaz çelikte üretim sonrasında var olan iç gerilmeleri giderici bir işlemi de uygular. Leveler üniteleri kendi aralarında dört ve altı kademeli olarak iki ayrı tipe sahiptirler. Altı kademeli leveler genellikle 6 mm. ve altındaki soğuk çekme malzemeler için ideal bir düzeltme imkanı sunar. Dört kademeli leveler ise 6-13 mm. kalınlık aralığındaki ve daha ziyade sıcak çekme malzemeler için tercih edilirler. Kesim işleminin yapıldığı giyotin de diğer önemli bir ünitedir. Bu giyotin günümüzde uçar-makas veya dönel-makas olmak üzere iki ayrı tipte olabilir. Paslanmaz çeliğin boy kesme hatlarında kesilmesi esnasında süreklilik önemli bir unsurdur. Zira her duruşunda düzeltme işlemini sağlayan leveler, malzeme üzerinde bazı izlerin kalmasına neden olabilir. Bu nedenle paslanmaz çelik boy kesme hatlarında kesim işlemi bu özel makaslar yardımı ile yapılır.
Dilme İşlemi Servis Merkezlerinin sunduğu bir diğer hizmet de standart genişliklerde üretilen malzemelerin ihtiyaç duyulan ene düşürülmesidir. Dilme hatları genellikle bir açıcı, kesme ünitesi, gergi ünitesi ve sarıcıdan oluşmaktadır. Yine bu hatlarda kağıt sarıcı, kağıt verici ve plastik film uygulama üniteleri de bulunmaktadır. Bu hatlar da yine paslanmaz çeliğin yüzeyinin korunması için özel dizaynlara sahiptirler. Merdaneler yine genellikle kauçuk esaslı veya poliüretan malzemelerle kaplıdır. Dilme işleminde dairesel bıçaklar kullanılır. Kalınlıkları son derecede hassas olarak işlenmiş olan ara parçalar yardımı ile dilme işlemi sonrasında şerit genişliklerinin çok hassas olarak elde edilmesi mümkün olmaktadır. Özellikle kalıp kullanılan imalat prosesleri için malzemenin boyut hassasiyeti önemli avantajlar sağlarlar.
Şekil 5: Dilme hattı
Taşlama ve Fırçalama İşlemleri Paslanmaz çelikler günümüzde dekoratif uygulamalar için de yaygın olarak kullanılmaktadır. Kullanım alanlarına örnek olarak, asansör kapı ve kabinleri, bina dış cephe kaplamaları, sütun giydirmeleri ve mutfak ekipmanları (buzdolabı, fırın vb) verilebilir. Ancak bu tür uygulamalarda standart özelliklerde üretilen paslanmaz çeliklerin sahip oldukları yüzeyler yeterli kalitede bir görünüm sağlayamamaktadır. Bu nedenle paslanmaz çeliklere taşlama ve fırçalama gibi işlemlerle farklı yüzey görünümleri kazandırılabilir. Taşlama, daha çok ostenitik çelikler için uygulanan bir yüzey işlemidir. Bu işlemlerde ıslak ve kuru olmak üzere iki temel proses uygulanabilmektedir. Islak prosesler de kendi içinde kullanılan sıvıya göre farklılıklar göstermektedir. Taşlama işlemi temel olarak malzemenin belirli bir hızla hareketi esnasında yüzeyinin geniş bir zımpara ile üniform bir şekilde zımparalanması işlemidir. Bu işlemi yapan üretim hatlarında genellikle iki taşlama kafası bulunur. Böylece farklı değerlerdeki zımparalar kullanılarak değişik yüzeyler elde edilebilir. Kullanılacak zımparaların aşındırıcılarının demir içermemesi gerekmektedir. Paslanmaz çeliklerin taşlanmasında kullanılan zımparalar genellikle alüminyum oksit, silisyum karbür veya zirkonyum esaslı aşındırıcılara sahiptir. Alüminyum oksit zımparalar kırmızı renkli, silisyum karbür zımparalar ise siyah renkli olarak bilinir.
Alüminyum oksit zımparalar daha mat bir yüzey sağlarken silisyum karbür zımparalarla daha parlak bir yüzey elde etmek mümkündür. Ancak silisyum karbür zımparalarla yapılan taşlama işlemlerinin maliyeti daha fazladır. Zımparaların ek yerlerinin düzgünlüğü ve bir zımparadaki ek yeri sayısının azlığı zımparalama kalitesine etki eden önemli faktörlerdir. Zımparalama işlemi için tercih edilen aşındırıcı numaraları ise 100-320 grid arasındadır. Taşlama işleminde, zımpara tipi, zımpara dönüş hızı, malzeme ilerleme hızı ve zımpara ile yüzey arasındaki sürtünme kuvveti değişik değerlere getirilerek farklı amaçlar için farklı yüzeyler elde edilebilir. Fırçalama işleminde ise aşındırıcı sentetik bir malzeme olup silindirik bir fırça şeklindedir. Fırça kendi ekseni etrafında dönerken aynı zamanda ileri-geri bir hareketle (osilasyon) malzeme yüzeyinde çizgiler oluşmasını sağlar. Bu işlem esnasında malzeme belirli bir hızla hareket ettirilir. Kullanılan fırçalar ise yine alüminyum oksit ve silisyum karbür aşındırıcılara sahip olabilir. Bu fırçalar da taşlamadakine benzer şekilde farklı yüzey parlaklığı sağlarlar. Fırçalama işleminde de malzeme ilerleme hızı, fırça dönüş hızı, osilasyon genliği ve frekansı yüzeydeki izlerin şeklini belirleyen önemli parametrelerdir. Gerek taşlama ve gerekse fırçalama işlemleri sonrasında malzeme yüzeyini korumak amacı ile plastik esaslı bir film(PE, PVC) uygulaması yapılır. Böylece hassas bir şekilde oluşturulmuş yüzeyler, çeşitli üretim prosesleri sırasında oluşabilecek hasarlara karşı korunmuş olurlar.
Şekil 6: Rulo taşlama/fırçalama hattı Şekil 7: Levha taşlama/fırçalama hattı
Yüzey Koruma Paslanmaz çeliklerde kimyasal ve mekanik özellikler yanında yüzey özellikleri de önem taşımaktadırlar. Paslanmaz çeliklerin nihai kullanım yerlerinde, yüzeyleri boya ve macun gibi işlemlerle örtülmez. Ancak yüzeyler çizilmelere karşı önemli bir hassasiyete sahiptir ve taşlanmış, fırçalanmış veya parlak yüzeyli malzemelerin gelişigüzel çizilmesi arzu edilmez. Öte yandan çeşitli üretim prosesleri sırasında yüzeylerin bu tür hasarlara maruz kalma tehlikesi çok yüksektir. Bu nedenle özellikle gıda sektörü ve dekoratif uygulamalarda imalat proseslerindeki olası problemler nedeni ile yüzeyin korunması gerekir. Bunu sağlamak için kullanılan yaygın yöntem yüzeyin kendinden yapışkan bir PE veya PVC folyo ile kaplanmasıdır. Günümüzde bu amaçla üretilen folyolar kauçuk veya akrilik esaslı yapıştırıcılara sahiptir. Bu tür yapıştırıcılar, folyo paslanmaz çelikten söküldüğünde yüzeyde herhangi bir iz veya kalıntı bırakmazlar. Folyolar değişik kalınlıkta özelliklerde temin edilebilirler. Derin çekme uygulamaları, kolay sökülebilme, dış mekan uygulamalarında ultraviyole ışınlara dayanım, laserle kesmeye uygun olma gibi pek çok farklı beklentileri karşılayan değişik folyolar mevcuttur. Yüzeyi koruma amaçlı bu folyolar, belirli bir dayanım süresine sahiptirler ve amaçları üretim prosesleri esnasında oluşabilecek yüzey hasarlarını engellemektir. Bu nedenle imalat işlemleri sonrasında mümkün olan en kısa sürede yüzeyden sökülmeleri gerekmektedir.