Demir Nedir?
Demir, doğada oksijen ile birleşmiş halde bulunan bir madendir. Saf demir yumuşak, grimsi beyaz bir metaldir. Demir bir element olmasına rağmen, saf olarak doğada neredeyse hiç bulunmaz. Demir, dünyadaki en bol bulunan elementlerden biridir ve cevherleri genellikle oksijen, silikon, manganez, fosfor ve kükürt içerir. Demir aynı zamanda ferromanyetik bir metaldir, yani manyetiktir ve diğer ferromanyetik metalleri çeker.
Dünyada, demir cevheri rezervlerinin büyük çoğunluğu Avustralya, Brezilya, Çin, Hindistan, Rusya ve ABD’de bulunmaktadır.
Ülkemizde ise entegre demir-çelik fabrikalarında kullanılabilecek özellikteki demir cevheri rezervleri; Sivas-Erzincan-Malatya, Kayseri-Adana, Kırşehir-Kırıkkale-Ankara ve Balıkesir bölgelerinde yer almaktadır.
Demir Üretim Adımları Nelerdir?
Demir üretimi için öncelikle yüksek fırında beslenecek hammaddeler hazırlanır. Bunlar; demir cevheri, kok kömürü ve kireçtaşıdır.
Cevherin Hazırlanması: Cevherler % 60’tan fazla demir içerir ve maden hallerinde yüksek fırında eritilir. Bundan daha azını içeren cevher önce ezilir ve bir toz haline getirilir ve yüzdürme ile konsantre edilir. Daha sonra bilyeler halinde yuvarlanır ve bir fırında ısıtılır.
Koklaştırma: Taş kömürü, oksijensiz ortamda yüksek sıcaklıkta pişirilerek kok elde edilir. Kok, indirgeme işleminde yakıt ve indirgeyici olarak kullanılır.
Yüksek Fırın İşlemi: Demir cevheri, kireçtaşı ve kok karışımı yüksek fırına yüklenir. Fırının alt kısmına hava üflenir ve bu, kokun yanmasını sağlar. Bu yanma sonucu oluşan yüksek sıcaklık, demir cevherini eritir ve indirgeme reaksiyonunu başlatır. Demir oksit, koku indirgenerek sıvı demire dönüşür.
Sıvı Demirin Alınması: Yüksek fırının alt kısmından, sıvı haldeki demir ve cüruf (atık malzeme) ayrı ayrı dökülür. Sıvı demir, istenilen şekil ve boyutlarda kalıplara dökülerek soğutulur ve katılaşır.
İşleme ve Döküm: Elde edilen demir, döküm için kullanılabilir veya daha fazla işleme tabi tutularak farklı ürünlerin üretiminde kullanılabilir.
Bu süreç sonucunda ham demir elde edilir. Daha sonraki işlemlerle bu demir, çeşitli alaşımlarla birleştirilerek çelik veya diğer demir alaşımları haline getirilebilir.
Demir Hangi Alanlarda Kullanılır?
Demir, geniş bir kullanım yelpazesine sahiptir. En yaygın kullanım alanı, çeliğin ana bileşeni olarak çelik üretimidir. Çelik, demirin özelliklerini geliştirmek amacıyla karbon ve diğer elementlerle alaşım halinde kullanılmasından elde edilir.
Pik demir, karbon içeriği yüksek olan bir demir türü olup, döküm uygulamalarında sıklıkla tercih edilir. Pik demirin mükemmel dökülebilirliği sayesinde, karmaşık şekillere sahip makine parçaları, motor blokları, borular ve radyatörler üretilir.
İnşaat sektöründe demir, genellikle betonarme yapılarda kullanılan çelik donatıların üretiminde tercih edilir. Ayrıca, köprüler, raylar ve yapısal elemanlar gibi taşıyıcı sistemlerin üretiminde de kullanılır.
Demir, mıknatısların üretiminde de önemli bir rol oynar, zira doğal olarak manyetik özelliklere sahip bir metaldir. Otomotiv endüstrisinde, bazı motor parçaları ve şasi elemanlarının üretimi için de demir tercih edilir.
Dökme Demir vs Ferforje Arasındaki Fark Nedir?
Kütle bakımından demir, Dünya’da en yaygın bulunan elementtir. Araştırmalar demirin Dünya’nın toplam kütlesinin %35’ini oluşturduğunu, bunu %30’unu oksijenin ve %15’ini silikonun takip ettiğini gösteriyor.
Demir, çıkarıldıktan ve işlendikten sonra genellikle dökme demir veya ferforje olarak kullanılır. Her iki demir türü de saf demirden oluşsa da aynı değillerdir.
Dökme Demir Nedir?
Dökme demir, eser miktarda silikon, manganez ve diğer elementlerin yanı sıra yaklaşık %2 ila %4 oranında karbondan oluşan bir demir alaşımıdır. Döküm yoluyla yapıldığı için “dökme demir” olarak adlandırılmıştır.
Dökme demir üretmek için ham demir veya pik demiri eritilir. Daha sonra erimiş demir, karbon ve diğer alaşımlarla karıştırılır. Oluşturulan bu demir çözeltisi daha sonra farklı şekillerdeki kalıplara aktarılır. Demir çözeltisi soğuduktan sonra dökme demir olarak kullanılmak üzere kalıptan çıkarılır.
Dökme demir/döküm demir genelde; ısıtma radyatörleri, şömineler, oluklar, direkler ve lamba direkleri gibi ürünler için kullanılır. Bununla birlikte, kırılganlığı ve paslanma eğilimi nedeniyle, bu kullanımların çoğunun yerini başka malzemeler almıştır, ancak yine de estetik nitelikleri için dökme demir nesneler üretilmektedir.
Ferforje Nedir?
Ferforje ise %1 ila %2 cüruf içeren birincil demirden oluşur. Demir eritildiğinde yan ürün olarak cüruf oluşur. Demir cürufunun kesin bileşimi değişmekle birlikte, tipik olarak silikon, fosfor ve kükürt gibi elementlerden oluşur.
Ferforje üretmek için demir birçok kez ısıtılır, bükülür ve şekillendirilir.
Dökme Demir ve Ferforje Arasındaki Farklar Nelerdir?
Malzeme bileşimlerinin yanı sıra, dökme demir ile ferforje arasında başka farklılıklar da vardır. Başlıca farklılığı farklı şekillerde üretilmesidir. Dökme demir döküm yoluyla yapılırken, ferforje ısıtılarak ve bükülerek veya demirin birden çok kez işlenmesiyle yapılır.
Ferforje ayrıca dökme demirden daha güçlüdür. Ferforje her ısıtılıp işlendiğinde biraz daha güçlenir. Dayanıklılığı nedeniyle ferforje genellikle ticari uygulamalarda kullanılır.
Ferforje daha güçlü iken dökme demir muadillerine göre daha serttir. Basınç veya stres altında deformasyona ferforje demirden daha kolay direnç gösterebilir.