Oksijensiz bakır filmaşin üretimi için Southwire ve Upcast gibi farklı tiplerde döküm prosesleri bulunmaktadır. Southwire döküm prosesinde elde edilen filmaşindeki oksijen miktarı 180-300 ppm değerlerinde olurken Upcast döküm prosesinde bu değer 20 ppm’in altındadır. Southwire döküm yönteminde; döküm tekeri, pinch roll, doğrultucu, uçar makas ve bir dizi hadde grubu bulunurken Upcast döküm yönteminde bu sayılan makine ve teçhizatlar bulunmamaktadır. Upcast döküm yöntemi ise kanallı indüksiyon fırını ve soğutma borularından oluşmaktadır. Her iki döküm yönteminden elde edilen filmaşin çapı 8 mm’dir.
Upcast dökümde kanallı indüksiyon fırın içerisindeki eriyik bakır asidik özelliğe sahip olduğu için fırın duvarlarında ve tabanında kullanılan refrakter malzemeler de asidik özellikte olması gerekir ve bu tip fırınlarda kullanılan refrakter tuğlalar, genellikle Al2O3 ve AL2O3-SiO2 karışımlı refrakter tuğlalardır.
Bu çalışmada; kanallı indüksiyon fırını için iki farklı kompozit duvar tasarımı yapılmıştır. Birinci tasarım dört katmandan oluşmaktadır: İlk katmanda 250x124x64mm ölçülerinde yüksek alüminalı tuğla (Al2O3 %60 - SiO2 %35), ikinci katmanda 250x124x64mm ölçülerinde şamot tuğla (Al2O3 %42 - SiO2 %53), üçüncü katmanda 230x114x64mm ölçülerinde izolasyon tuğlası (Al2O3 %37 - SiO2 %44,4) ve dördüncü katmanda ise kalsiyum silikat levha (%45 SiO2-%42 CaO) kullanılmıştır. Kalsiyum silikat levhanın kalınlığını belirlemek için kalsiyum silikat levhanın dış yüzey sıcaklığı 90°C, ortam sıcaklığı ise 30°C kabul edilmiştir. Dış ortamda havanın ısı taşınım katsayısı 20 W/(m^2 K) alınmıştır. Bu şartlarda birim yüzeyden transfer edilen ısı miktarı 1200 W/m^2 , kalsiyum silikat levhanın kalınlığı ise 6mm olarak hesaplanmış olup, fırının toplam duvar kalınlığı 44cm olarak elde edilmiştir.
Yapılan ikinci tasarımda ise; ilk katmana 250mm kalınlığında precast (Al2O3 %60-SiO2 %35) döküm, ikinci katmanda 230x114x64mm ölçülerinde izolasyon tuğlası (Al2O3 %37, SiO2 %44,4), üçüncü katmanda ise kalsiyum silikat levha (%45 SiO2-%42 CaO) kullanılmıştır. Kalsiyum silikatın kalınlığını belirlemek için birinci tasarımdaki veriler dikkate alındığında kalsiyum silikat levhanın kalınlığı 31mm olarak hesaplanmıştır. Duvar kalınlığı ise 35 cm olarak elde edilmiştir.
Precast döküm yöntemi ile yapılan duvar sisteminde precast olmayan sisteme göre duvar kalınlığında yaklaşık %21’lik bir azalma elde edilmiştir.
Tasarımı yapılan ilk fırının maliyeti m^2 başına 1075 $ iken, precast yönteminde ise 642 $ olarak hesaplanmıştır. Yaklaşık %40’lık bir maliyet açısından tasarruf sağlanmıştır.
Anahtar Kelimeler: İndüksiyon, Fırın, Döküm, Duvar, Bakır
|
