Çelik, bileşiminde % 1,8’den daha az karbon bulunan, demir karbon alaşımıdır. Çelik üretimi ekonomilerin gelişme göstergelerinden biridir ve çelik üretimi basit madencilik ve çiftçiliğin tersine teknolojiye ihtiyaç duyar. Çelik; demiryollar, motorlu araçlar, uçak ve diğer modern makinalar için esastır. Peki çeliği kim buldu?
Yüksek fırından elde edilen ham demir % 2-4,5 karbon ve önemli miktarda fosfor, kükürt gibi yabancı maddeler içerir. Bu maddeler gevrekleştirici etki yapar ve özellikle darbelere karşı dayanımı çok düşürür. Büyük bir ham demir parça, insan elinden düşüp sert bir zemine çarpsa, kolaylıkla ikiye ayrılabilir. İlk defa 1856’da Henry Bessemer, ham demiri ergiterek içinden hava geçirdi ve bu kırılganlık yapıcı maddeleri yakmayı başardı. Yanan maddelerden ortaya çıkan enerji, çeliği sıvı halde tutmaya yetmektedir. Böylece çelik üretiminde Bessemer yöntemi doğdu.
Eskiden çelik üretimi çok zaman alıyordu ve çok pahalıydı. Bu işlemler çok kısaldığından çelik üretimi hem kolaylaştı, hem de
ekonomik duruma geldi. Bessemer yöntemi ile elde edilen çelikte bir miktar fosfor ve kükürt yanmadan kalıyordu. Bunlar da çeliği
gevrekleştiriyordu. Bunun üzerine 1876’da Thomas Gillchrist, Bessemer’in, kullandığı asit astar yerine bazik dolomit astar kullanarak sıvı çeliği büyük ölçüde yakmayı başardı. Böylece iyi kaliteli çelik elde edildi. Fakat bu usûlde endüstriyel üretimin % 5’i veya daha fazlası fire olarak atılıyordu. Her yıl milyonlarca ton makina parçasının hurdaya çıkması hurdaların kullanılmasını mecburi kıldı.
1865’te geliştirilen Siemens Martin yöntemi, saydığımız bu iki olumsuzluğu ortadan kaldırtacak nitelikteydi. Bu yöntemde
% 100’e kadar istenilen her oranda hurda kullanılabilir. Fırınlar 300-500 ton kapasitededir. Fırın önce üçte bir kapasite hurda malzeme ile doldurulur, kireçtaşı ilâve edilerek 3 saat üstten ısıtılır. Daha sonra sıvı ham demir ilâve edilerek fırın kapasitesine çıkılır. İstenilen analize erişildikten sonra fırından alınır. Bessemer ve Thomas usüllerine göre daha kaliteli çelik üretilebilir. Alaşımlı çelik üretmek de mümkündür. Fakat alev sıvı metalle temas ettiği için alaşım elemanlarının yanma yoluyla azalması sözkonusu olur.
Oksijen üfleme yönteminde, Thomas ve Siemens Martin usüllerinin üstünlükleri bir arada toplanmıştır. Ham demir içindeki istenmeyen elemanları yakarak uzaklaştırmak için teknik saflıkta oksijen kullanılmaktadır. Bu sebepten reaksiyonlar daha çabuk meydana gelmektedir. Hava içinde % 79 oranında bulunan azot lüzumsuz yere ısıtılmamaktadır. Fakat daha önemlisi azotu düşük çelik
üretilebilmektedir.
Çelik üretiminde, LD, LDAC, Kaldo, Elektro-Çelik gibi birbirinden farklı değişik isimler sayılabilir. Fakat temelde prensip açıklanan şekildedir, bâzı küçük farklılıklar mevcuttur. Alaşımsız çelikler genelde ihtivâ ettikleri karbona göre sınıflandırılır. % 0,8 karbon ihtivâ edenlere ötektoit, daha az oranda karbon ihtivâ edenlere ötektoit-altı, % 0,8’den daha fazla karbon ihtivâ edenlere ötektoit-üstü çelik denir. Karbon durumuna göre bir başka sınıflama şöyledir: % 0,1-0,2 karbon ihtivâ edenlere yumuşak çelik, % 0,2-0,3 karbon ihtivâ edenlere az karbonlu çelik, % 0,3-0,85 karbon ihtivâ edenlere orta karbonlu çelikler denir.
Yüksek fırından elde edilen ham demir % 2-4,5 karbon ve önemli miktarda fosfor, kükürt gibi yabancı maddeler içerir. Bu maddeler gevrekleştirici etki yapar ve özellikle darbelere karşı dayanımı çok düşürür. Büyük bir ham demir parça, insan elinden düşüp sert bir zemine çarpsa, kolaylıkla ikiye ayrılabilir. İlk defa 1856’da Henry Bessemer, ham demiri ergiterek içinden hava geçirdi ve bu kırılganlık yapıcı maddeleri yakmayı başardı. Yanan maddelerden ortaya çıkan enerji, çeliği sıvı halde tutmaya yetmektedir. Böylece çelik üretiminde Bessemer yöntemi doğdu.
Eskiden çelik üretimi çok zaman alıyordu ve çok pahalıydı. Bu işlemler çok kısaldığından çelik üretimi hem kolaylaştı, hem de
ekonomik duruma geldi. Bessemer yöntemi ile elde edilen çelikte bir miktar fosfor ve kükürt yanmadan kalıyordu. Bunlar da çeliği
gevrekleştiriyordu. Bunun üzerine 1876’da Thomas Gillchrist, Bessemer’in, kullandığı asit astar yerine bazik dolomit astar kullanarak sıvı çeliği büyük ölçüde yakmayı başardı. Böylece iyi kaliteli çelik elde edildi. Fakat bu usûlde endüstriyel üretimin % 5’i veya daha fazlası fire olarak atılıyordu. Her yıl milyonlarca ton makina parçasının hurdaya çıkması hurdaların kullanılmasını mecburi kıldı.
1865’te geliştirilen Siemens Martin yöntemi, saydığımız bu iki olumsuzluğu ortadan kaldırtacak nitelikteydi. Bu yöntemde
% 100’e kadar istenilen her oranda hurda kullanılabilir. Fırınlar 300-500 ton kapasitededir. Fırın önce üçte bir kapasite hurda malzeme ile doldurulur, kireçtaşı ilâve edilerek 3 saat üstten ısıtılır. Daha sonra sıvı ham demir ilâve edilerek fırın kapasitesine çıkılır. İstenilen analize erişildikten sonra fırından alınır. Bessemer ve Thomas usüllerine göre daha kaliteli çelik üretilebilir. Alaşımlı çelik üretmek de mümkündür. Fakat alev sıvı metalle temas ettiği için alaşım elemanlarının yanma yoluyla azalması sözkonusu olur.
Oksijen üfleme yönteminde, Thomas ve Siemens Martin usüllerinin üstünlükleri bir arada toplanmıştır. Ham demir içindeki istenmeyen elemanları yakarak uzaklaştırmak için teknik saflıkta oksijen kullanılmaktadır. Bu sebepten reaksiyonlar daha çabuk meydana gelmektedir. Hava içinde % 79 oranında bulunan azot lüzumsuz yere ısıtılmamaktadır. Fakat daha önemlisi azotu düşük çelik
üretilebilmektedir.
Çelik üretiminde, LD, LDAC, Kaldo, Elektro-Çelik gibi birbirinden farklı değişik isimler sayılabilir. Fakat temelde prensip açıklanan şekildedir, bâzı küçük farklılıklar mevcuttur. Alaşımsız çelikler genelde ihtivâ ettikleri karbona göre sınıflandırılır. % 0,8 karbon ihtivâ edenlere ötektoit, daha az oranda karbon ihtivâ edenlere ötektoit-altı, % 0,8’den daha fazla karbon ihtivâ edenlere ötektoit-üstü çelik denir. Karbon durumuna göre bir başka sınıflama şöyledir: % 0,1-0,2 karbon ihtivâ edenlere yumuşak çelik, % 0,2-0,3 karbon ihtivâ edenlere az karbonlu çelik, % 0,3-0,85 karbon ihtivâ edenlere orta karbonlu çelikler denir.
