TUNDISH
ISITMA & KURUTMA
FIRINI
Sürekli döküm tesisleri için refrakter kurutma ve ön ısıtma sistemleri — oransal kontrollü brülör, reküperatif ısı geri kazanımı ve PLC otomasyon ile maksimum verim ve güvenlik.
Tundish Nedir ve Neden Isıtılmalıdır?
Tundish; sürekli döküm makinelerinde potanın sıvı çeliği, kalıplara (mold) aktarılmadan önce geçici olarak tuttuğu, akışı dengeleyen ve çok dişli döküm için dağıtan refrakter astarlı çelik kaplandır.
Sürekli döküm öncesinde tundish, içindeki refrakter astar kesinlikle kuru ve belirlenen sıcaklığa getirilmiş olmalıdır. Islak veya soğuk tundish’e dökülen sıvı çelik; su buharı kaynaklı hidrojen absorbsiyonuna, nozul donmasına ve erken katılaşma kaynaklı döküm duraksatmalarına neden olur. Her döküm duraksaması yeni tundish gerektirir, bu da maliyeti dramatik biçimde artırır.
Tundish kurutma ve ısıtma sistemi iki kritik prosesi kapsar: refrakter kurutma (uzun, yavaş) ve döküm öncesi hızlı ön ısıtma. Her iki prosesin farklı brülör karakteristiği ve sıcaklık profili gereksinimleri vardır.
Tundish refrakter astarının her 300–500°C artan ön ısıtma sıcaklığı; tundish’e dökülen sıvı çeliğin sıcaklık düşüşünü %20–25 azaltır. Bu doğrudan çelik kalitesi ve döküm stabilitesi anlamına gelir.
Kurutma & Ön Isıtma: Farklı Hedefler, Farklı Brülörler
Tundish’te iki ayrı ısıl proses uygulanır. Bu iki prosesin gereksinimleri birbirinden tamamen farklıdır; doğru brülör ve sıcaklık profili seçimi refrakter ömrünü ve döküm kalitesini doğrudan belirler.
Yeni döşenmiş veya soğuk onarım yapılmış refrakter astardaki serbest suyu ve kristal suyu uzaklaştırmak için yapılan yavaş, kontrollü ısıtma prosesidir. Ani ısıtma termal şoka, çatlamaya ve refrakter ömrünün kısalmasına yol açar.
Döküm başlamadan hemen önce tundish refrakter astarının 1.000–1.100°C’ye getirilmesi prosesidir. Yüksek yoğunluklu brülörler kısa yoğun alev üreterek refraktere maksimum ısı transferi sağlar.
Hem kurutma hem ön ısıtma sırasında brülör alevinin refrakter yüzeye doğrudan çarpması kesinlikle yasaktır. Doğrudan alev teması lokal aşırı ısınmaya (hot spot), refrakterde termal gerilim çatlağına ve yüzey bozulmasına yol açar. Brülör yerleşimi her zaman alevi tundish iç atmosferine yönlendirecek şekilde tasarlanmalı, gerektiğinde deflektör plaka veya kaldıraç düzeneği kullanılmalıdır.
Oransal Kontrollü Brülör Sistemi
Tundish sisteminin en kritik tasarım kararı, brülörün nasıl kontrol edileceğidir. Sabit kapasiteli (ON/OFF) sistemler rampa profilini tutturamaz; oransal kontrollü sistemler ise geniş güç aralığında hassas sıcaklık profili izler.
Oransal kontrol, hava debisine bağlı olarak gazı da orantılı biçimde düzenleyen oran kontrol vanası ile çalışır. Brülör kapasitesi maksimumun %5’inden %100’üne kadar kesintisiz ayarlanabilir (1:20 turndown). Bu sayede yavaş kurutma rampasında da tam ön ısıtmada da tek sistem aynı doğrulukla çalışır.
Brülör ya tam açık ya tam kapalıdır. Ortalama sıcaklık setpointe yakın görünse de anlık sıcaklık sürekli salınım yapar. Düşük güç gerektiren kurutma rampasında brülör kısa döngülerle çalışır; refrakter lokal sıcaklık dalgalanmalarına maruz kalır. Termik şok riski yüksektir.
Brülör kapasitesi anlık ihtiyaca göre %5–100 arasında sürekli ayarlanır. Rampa eğrisini piksel hassasiyetiyle izler. Hem yavaş kurutma aşamasında hem hızlı ön ısıtmada aynı brülör ve sistem kullanılır. Termik şok riski minimize edilir, refrakter ömrü uzar.
Oransal kontrolün kalbi oran kontrol vanasıdır. Hava kelebeğinin açısı (veya debisi) esas alınarak gaz vanası bunu orantılı olarak takip eder. λ (hava fazlalığı) sabit kalır; hem %5’lik hem %100’lük kapasitede aynı yanma kalitesi elde edilir. DUNGS ve Elektrogas marka oran kontrol ekipmanı bu sistemi destekler.
PLC, farklı tundish tipleri ve refrakter malzemeleri için ayrı kurutma/ön ısıtma programları depolar. Operatör tek tuşla doğru profili seçer; sistem otomatik başlar, tüm geçişleri (tutma, rampa, alarm) yönetir ve döküm öncesi hazır sinyali verir. Tüm profil verisi kayıt altına alınır.
Tundish kurutmada gerekli güç: 5–20 kW. Tundish ön ısıtmada gerekli güç: 50–200 kW. Tek bir brülörün her iki ihtiyacı karşılaması için en az 1:10 turndown oranı gereklidir. SGM, Santin ve DUNGS marka brülörlerle 1:20 turndown oranına kadar ulaşan sistemler kurar.
%15–20 yakıt tasarrufu (verimli yanma profili sayesinde). Refrakter termik şok hasarında %40–60 azalma. PLC programı sayesinde operatör bağımsız tekrarlanabilir proses. Tüm veriler kayıtlı — kalite izlenebilirliği sağlanır.
Reküperatör ile %25-30 Yakıt Tasarrufu
Flü Gazı Boşa Harcamayın: Yanma Havasını Isıtın
Tundish ön ısıtma sırasında baca gazı (flü gaz) 900–1.100°C sıcaklıkta atmosfere atılır. Bu yüksek enerjili gaz akışına bir metalik reküperatör yerleştirerek yanma havasını 300–500°C’ye ön ısıtmak mümkündür. Sonuç: aynı tundish sıcaklığına ulaşmak için %25-30 daha az doğal gaz harcanır.
Tundish ön ısıtmasında 1.000–1.100°C’ye çıkan flü gaz, burner bacasına bağlı metalik tüp desteli reküperatörden geçer. Soğuk yanma havası tüpler içinden akarken tüp dışından geçen sıcak flü gaz ısısını havaya aktarır. 300–500°C’ye ön ısıtılmış hava brülöre gönderilir; yakıtın teorik alev sıcaklığı yükselir, aynı ısı çıkışı için daha az yakıt harcanır.
Teorik tasarruf: flü gaz sıcaklığı 1.050°C, hava ön ısıtma 400°C → ~%28 yakıt azalması. Aynı brülör kapasitesiyle daha kısa ön ısıtma süresi veya aynı sürede daha yüksek sıcaklık elde edilir.
Tundish uygulamalarının yüksek flü gaz sıcaklığı (900–1.100°C) nedeniyle yüksek sıcaklık dayanımlı paslanmaz çelik veya Inconel tüp desteli metalik reküperatörler tercih edilir. Kompakt tasarım, düşük basınç kaybı ve uzun servis ömrü kritik seçim kriterleridir. SGM, tundish geometrisine ve flü gaz debisine göre reküperatör boyutlandırması yapar.
Harici reküperatör yerine, ısı değiştiricisi brülör bünyesinde entegre edilmiş reküperatif brülör (Santin BFSR) de kullanılabilir. Kompakt, daha az boru hattı, kolay retrofit.
Yoğun çalışan bir çelik tesisinde (günde 10+ ön ısıtma) merkezi reküperatör yatırımının geri ödeme süresi tipik olarak 6–18 ay aralığındadır. SGM, sisteminizin mevcut gaz tüketim verisine dayanarak ücretsiz enerji tasarruf hesabı yapar.
Tundish Sistemi Temel Bileşenler
SGM Isı Enerji, tundish kurutma ve ön ısıtma sistemlerinin tüm ekipmanını yetkili distribütörü olduğu markalardan temin eder. Her bileşen sisteme ve prosese özgü seçilir.
| Ekipman | Fonksiyon | Teknik Detay |
|---|---|---|
| Tundish BrülörüSantin BFN · MXS · BFSR | Kurutma: kısa hafif alev. Ön ısıtma: yüksek yoğunluk kısa yoğun alev. Tek brülör her iki fazı karşılar. | 50–500 kW kapasite. 1:20 turndown. Doğal gaz ve LPG uyumlu. Alev doğrudan refraktere çarpmamalı.✓ Reküperatif versiyon mevcut |
| Oran Kontrol VanasıDUNGS · Elektrogas · Cofi | Hava debisine orantılı gaz kontrolü. Tüm kapasite aralığında λ sabit tutar. Oransal sistemin temel bileşeni. | Pnömatik veya motorlu aktüatör. 4–20 mA giriş uyumlu. Geniş DN aralığı.✓ Yakıt tasarrufunun ilk adımı |
| Metalik ReküperatörÖzel Tasarım · SS316Ti / Inconel | Flü gaz ısısını yanma havasına aktarır. 300–500°C hava ön ısıtması ile %25-30 yakıt tasarrufu sağlar. | Tüp desteli karşı akışlı tasarım. 900–1.100°C flü gaz toleranslı. Bypass damperiyle güvenli çalışma.✓ %25-30 yakıt azaltımı |
| Gaz Train & Emniyet GrubuDUNGS · Elektrogas | EN 746-2 uyumlu tam emniyet grubu. Alev gözetleme, sızdırmazlık testi, çift selenoid vana. | Filtre, basınç regülatörü, çift selenoid, LDT. Yüksek sıcaklık ortamı için uygun malzeme seçimi. |
| PLC Kontrol SistemiSiemens · Allen-Bradley | Rampa programı yönetimi, brülör sıralama otomasyonu, alarm ve güvenli kapanma. Tüm kurutma/ön ısıtma programlarını depolar. | Dokunmatik HMI. Her tundish tipi için ayrı program kaydı. Sıcaklık ve süre trend kaydı. Üretim raporlama çıkışı.✓ Operatör bağımsız otomatik çalışma |
| Sıcaklık Ölçüm SistemiGaylen · Tersid · Pirometri | Tundish iç atmosfer sıcaklığı sürekli izleme. PLC geri besleme sinyali kaynağı. | S/R tip termokupl veya kızılötesi pirometresi. Yüksek sıcaklık dayanımlı seramik kılıf. Refrakter penetrasyon aksesuarları. |
| Kaldırma/Kapak MekanizmasıHidrolik · Pnömatik | Brülör kafasının tundish üzerine oturtulması ve kaldırılması. Sızdırmaz kapak tasarımı flü gaz kayıplarını azaltır. | Hidrolik silindir veya pnömatik kaldırma kolu. Refrakter astarlı kapak iç yüzeyi. Hızlı bağlantı kuplajları. |
Anahtar Teslim Proje Adımları
SGM Isı Enerji, tundish ısıtma ve kurutma sistemlerini ihtiyaç analizinden devreye almaya kadar eksiksiz yürütür.
Mevcut tundish tipi (boyut, refrakter malzeme), günlük ön ısıtma sayısı, mevcut gaz tüketimi ve operasyonel gereksinimler değerlendirilir. Reküperatör yatırımı için geri ödeme hesabı yapılır.
Tundish hacmi, refrakter malzeme özgül ısısı, hedef sıcaklık ve süre kısıtları dikkate alınarak brülör ısıl kapasitesi hesaplanır. Oransal kontrol mimarisi, reküperatör boyutlandırması ve PLC kontrol programı tasarlanır.
Brülör, oran kontrol vanası, reküperatör, gaz train, PLC ve kaldırma mekanizması yetkili markalardan temin edilir. Giriş kalite kontrolü yapılır.
Brülör kaldırma mekanizması, gaz tesisatı, reküperatör bağlantıları, sıcaklık sensörleri ve PLC kablolaması SGM ekibince sahaya kurulur. Sızdırmazlık ve güvenlik testleri tamamlanır.
Tesis-spesifik kurutma ve ön ısıtma rampa profilleri PLC’ye yüklenir. Gerçek tundish ile ilk denemeler yapılır; sıcaklık profili ve reküperatör verimi ölçülerek optimizasyon tamamlanır.
Operatörler ve bakım ekibi eğitilir. PLC program değiştirme, reküperatör temizlik prosedürü ve olağan bakım kılavuzu teslim edilir. Devreye alma sonrası teknik destek sağlanır.
Tundish Sistemi Hakkında
Kurutma; yeni döşenmiş veya uzun süre bekletilmiş refrakterdeki serbest ve kristal suyu yavaş ve kontrollü bir sıcaklık rampasıyla (tipik 24–32 saat) uzaklaştırmak amacıyla yapılır. Ani ısıtma buharın ani genleşmesiyle refrakterde çatlak oluşturur. Ön ısıtma ise döküm öncesi tundish’in 1.000–1.100°C’ye mümkün olan en kısa sürede (60–90 dakika) getirilmesidir. Bu iki prosesin brülör karakteristiği, güç ve süre gereksinimleri birbirinden tamamen farklıdır.
Evet. Mevcut tundish ısıtma sistemlerine reküperatör retrofiti oldukça yaygın bir uygulamadır. Flü gaz baca hattına metalik reküperatör inline olarak bağlanır; reküperatörden çıkan ön ısıtılmış hava mevcut brülörün hava girişine yönlendirilir. Küçük boru hattı değişiklikleri dışında mevcut sisteme müdahale gerekmez. SGM mevcut sistem analizi yaparak retrofit fizibilitesi raporlar.
Bu tamamen kullanılan PLC platformuna bağlıdır. Siemens S7 tabanlı sistemlerde pratikte sınırsız program kaydı mümkündür. Tipik bir çelik tesisinde; yeni astarlı tundish kurutma programı, turnover (soğuk onarım) tundish programı, sıcak tundish hızlı ön ısıtma programı ve yedek ısıtma programı olmak üzere 4–8 farklı profil saklanır. Her programa farklı rampa hızları, tutma süreleri ve alarm sınırları tanımlanabilir.
Tundish uygulamalarında flü gaz görece temizdir; bu nedenle metalik reküperatörler yılda 1–2 kez basınçlı hava veya buharla temizleme ile uzun servis ömrü sağlar. Tüp yüzeyinde toz birikimi veya oksit tabakası oluşursa ısı transfer verimi düşer; bu durum reküperatör giriş/çıkış sıcaklık farkının izlenmesiyle erken tespit edilir. SGM, devreye alma sonrası reküperatör performans izleme protokolünü sağlar.
Temel standartlar: EN 746-2 (endüstriyel ısıl işlem ekipmanları için güvenlik gereksinimleri — yanma sistemi) ve EN 13611 (gaz armatürleri). Gaz train tasarımı, alev gözetleme sistemi ve otomatik güvenli kapanma (burner management system) bu standartlara uygun seçilmelidir. SGM, tüm ekipmanın CE belgeli ve ilgili standartlara uygun olduğunu proje belgesiyle teslim eder.
Tundish Sisteminiz için Enerji Analizi Yapalım
Mevcut gaz tüketiminizi ve ön ısıtma döngü sayınızı paylaşın; SGM mühendisleri reküperatör geri ödeme hesabı ile birlikte sistem teklifini sunar.