Topraktan Çeliğe "Ateşte Saflaşma"

Doç. Dr. M. Karlıdağ

Gözleri bir vincin yukarılara havalandırdığı otobüse takıldı.. zihni de.. Büyük kısmı çelik; önde camdan, ampullerden farlar, altında lastik tekerlekler. İçeride kumaş, döşeme, lastik, kauçuk; kaportanın altında motor, buji, akü... kablolar ve daha bir sürü malzeme. Çelik demirden, demir topraktan; cam silisten, silis topraktan; lastikler petrolden, petrol bitki ve canlılardan, bitki ve canlılar topraktan; aküdeki asit kükürt dioksit-ten, kükürt dioksit kükürtten, kükürt yine topraktan. Hiç ilgisi yokmuş gibi görünen bütün bu malzemelerin menşeinin hep toprağa dayandığını düşündü.. Şekli, rengi ve fonksiyonu itibariyle hiç benzemese de biri diğerine, çıkış noktaları aynı idi. Birden, gözleri üç tona yakın ağırlığı askıda tutan vincin halatına kaydı. Halatın bu incecik haliyle, hangi tür değişimlerle bu ağır yükü emniyetle çeker hale geldiğini düşünmeye başladı.. "ATEŞTE BULUŞMA", dedi içinden. O güne kadar bu mevzuda bütün bildikleri, gördükleri ve duydukları bir bir, renkli bir film şeridi halinde geçmeye başladı gözlerinin önünden:

TOPRAK MI DEMİR Mİ?

....Yüzlerce işçinin çalıştığı bir maden sahası.. Dinamitlerle yerinden koparılan, daha sonra parçalanan ve kamyonlara yüklenerek kırma tesislerine gönderilen kaya parçaları.. Bilinen toprağın ta kendisi, ama yine de ancak uzmanı tarafından tarla toprağından, bahçe toprağından ayırt edilebilen. Açık, bazen de siyaha yakın kahverenkli. Esas olarak silis (SiO₂), kireç taşı (CaCo₃) ve kil (AIO₃) ile birlikte hematit (FeO₃) veya manyetit (Fe₃O₄) adı verilen demir minerallerinden ibaret bir karışım. Ağırlıkça yarıya yakın demir (Fe) ihtiva eden bu karışımda bir miktar da kükürt ve fosfor mevcut. Çok kademeli, zorlu değişimlerden geçmesi gerekiyor saf demir olabilmesi için. Hatta saf hâle gelmesi de yetmiyor, yerine göre, bazı ilavelerle birlikte daha başka çetin muamelelere maruz kalacaktır ağır yükleri kaldıran çelik halat, paslanmaya mukavim bir alet, basınca ve darbelere dayanıklı bir makina parçası olabilmesi için. Ama, herşeyden önce fiziki olarak birlikte bulunduğu silis, kil ve kireç gibi yabancı maddelerden temizlenmesi, yani demir mineralleri itibariyle zenginleşmesi gerek. Bir anlamda, "ATEŞTE BULUŞMA", yani bazı özel yardımcı maddelerle içtimâ yeri olan "Yüksek Fırın'a ehil hâle gelmesi şart. İşte orada kimyevî temizlenme, daha sonra saflaşma, onu takiben bazı yeni ilaveler, şekillendirme, yeniden ateşte ıslah ve sonunda görevine has özelliği kazanıp kazanmadığının ciddi bir şekilde kontrolü... İnsan da öyle değil mi? Yüceltilen, zenginlikler üstü değerlerle donatılan insan.. Kendisinden beklenilenleri tam verebilmesi için hiç bir şeyin esirgenmediği insan.. Demir minerallerinde olduğu gibi, teferruatlarından kurtulamadığı sürece saflaşamayacak olan insan.. Onun da önce kendisini zayıf düşüren bazı fiziki ortamlardan ayrılması, sonra kendi içinde saflaşması, yani kendisiyle sımsıkı olan nefsî ve şeytanî haletlerden kurtulması ve sonra da bunların yerine ruhunu yüceltecek, onu âdeta "çe-likleştirecek" ulvî değerler alması gerekmiyor mu?

MUHTEŞEM RANDEVU İÇİN FİZİKİ HAZIRLIK

... Tonlarla taşlı-topraklı iri cevher taşıyan kamyonlar yüklerini dev ağızlı, cüssesi ve gürültüsü ile ürküntü veren kırıcılara teslim ediyorlar. İki çenesi arasına sıkıştırmak suretiyle iri parçaları birkaç saniyede ufalayan bu ağır makinalardan günde binlerce ton demir cevheri gövde iriliğinden ceviz iriliğine küçülmekte. Sonra bandlarla silolara, oradan da daha ince kırma üniteleri olan bilyalı veya çubuklu değirmenlere gelmekte. Artık milimetrenin onda birine kadar ufalanmış olan cevher, asıl özünü teşkil eden demir minerallerince (Fe₂O₃ veya Fe₃O₄) zenginleştirilerek "Demir Konsantresi" elde edilebilir. Cevher bu suretle bir kademe kendi içinde zenginleşmiş, fiziki ağırlıklarının bir kısmından kurtulmuştur. Ama henüz adı "Demir" değildir; bunun için ön şart yerine getirilmiş ama daha henüz sıkıca bağlı oksijeninden henüz kurtulamamıştır. Bu ise daha zorlu bir ortamda, yani "Ateşte buluşma" yeri olan yüksek fırında mümkündür.

ATEŞTE BULUŞMA

... Oldukça geniş bir alan. Bir tarafta kok kömürü, bir tarafta kireç taşı diğer tarafta zenginleşmiş ve irileştirilmiş demir cevheri. Her üçü de rollerine hazır. Herbirisinin cevherdeki demirin saf hale getirilmesinde ayrı bir vazifesi ve özelliği var. Randevu mahalli olan ve 1800°C ye varan sıcaklığı ile ateş soluyan "Yüksek Fırına" doğru yol alıyorlar. Gezer vinçler, lokomotif eşliğinde iri vagonlar, dev potalar ve sayılamayacak kadar ağır iş makinaları bu muhteşem randevuyu gerçekleştirmek üzere harıl harıl çalışıyorlar.. İ!k önce içerisi ateşe ve her çeşit korozyona dayanıklı tuğlalarla örülmüş fırının, aşağı seviyelerinde bulunan tüyerlerden üflenen sıcak hava karşılıyor bunları. Fırını ısıtmanın haricînde, havanın oksijeni ile

C+O₂ --------> CO₂,

CO₂+C --------> 2CO,

reaksiyonları gereği ortaya koyduğu karbon monoksit (CO) sayesinde, denilebilir ki kok, demirin oksijeninden kurtulmasında en önemli vazifelerden birisini üstlenmiş durumda. Aşağıdan yukarıya doğru, cevherle ters istikamette karşılaşan sıcak gazların içerisindeki karbon monoksit ile demir mineralleri arasında, sanki arzu edilen alış veriş, önceden planlanmışcasına aşağıdaki reaksiyon gerçekleşmektedir:

Fe₂O₃ (katı)+3CO₂(gaz) --------> 2Fe(katı) + 3CO(gaz),

Kok, bu görevin dışında, ilerde çelikte mutlaka bulunması gereken karbonu vermek gibi diğer bir görevi üstlenmiş durumda . İnsanoğlunun vazgeçilmez ihtiyacı olan demir ve çeliğin üretiminde, sanki kok'a meydan okurcasına, kireçte kendi vazifelerini hâl lisanı ile ilan etmekte ve etrafına sanki "Ben demir cevheri ile fırına giren yabancı maddeleri ve çelikte istenmeyen kükürtü temizlemeyi üzerime almasam senin ne kıymetin kalır ki" dercesine yüksek fırın teknolojisindeki şerefi paylaşmak ister. Ancak, bunun da ötesinde, fırın içinde dikkat çekici bir program uygulanmaktadır, şöyle ki; "Termodinamik" olarak karbon monoksit (CO) ile demirin redüklendiği (indirgendiği) (3) no.lu reaksiyon, ancak 1000°C sıcaklığın altında mümkündür. Bu sıcaklığın üzerinde bu gaz ile redüklenme mümkün değildir. Sözkonusu reaksiyondan da görüldüğü üzere, cevherlerinden demirin element haline dönüşmesi bir "Katı-Gaz" reaksiyonu ve sağlanmaktadır ve bu türlü reaksiyon, özellikle bu teknoloji için en geçerli olanıdır. Şayet reaksiyon 1000°C nin üzerinde olsa idi fırına giren maddelerin bir kısmı bu sıcaklıkta sıvılaşacak, bunun neticesi olarak istenmeyen topaklanmalar ve dolayısıyla fırın içi gaz geçirgenliğinde aksamalar ortaya çıkacaktı; hatta bu durum fırının donmasına sebebiyet verecekti, burada insanoğlunun elinde olmayan "Termodinamik Şartlar" ile insanoğlunun en kolay sağlayabildiği "Kinetik Şartlar" mutabakatı ve işbirliği âdeta gizli bir elin hâkimiyetini sergilemektedir.

SAFLAŞMAYA DEVAM

...Yukarı katmanlarda açığa çıkan demir ve onu bırakan yabancı maddeler aşağılara, fırının yüksek sıcaklık bölgelerine indikçe sıvılaşıyorlar ve fırın haznesinde (zeytinyağı ile su misali) iki değişik yoğunlukta sıvı şeklinde, birbiri üzerinde toplanıyorlar. Değişik maksatlarla maddelere özellikler derceden sonsuz kudret Sahibi bu iki maddeye de bir daha karışmasınlar, fırından kolaylıkla alınsınlar diye birbiri içerisinde kimyevî olarak çözünmeme ve fizikî olarak karışmama hassaları vermiştir.

Fırın haznesinde toplanmış olan "Ham Demir" artık taş toprak arasından sıyrılmış, fiziki ve kimyevî bir tasfiyeden geçmek suretiyle varlığını hissettirir hâle gelmiştir. Şimdi artık gezer vinçlerin ve raylı sistemde çalışan vagonların taşıdığı büyük potalarla ikinci bir "Ateşte Buluşma" mahalli olan ya çelik ocaklarına veya kupol fırınlarında bir ileri tasfiye ve yeni takviyelere uğramak zorunda. Bu hâli ile %95 e yakın demir ihtiva etse de "Ham Demir" nâmı ile henüz kullanmaya hazır değil. Çelik ocaklarında karbon, mangan, silisyum ve fosfor gibi elementlerin belli seviyelerin altına düşürülmesi, kupol fırınlarında ise piyasada "Pik Malzeme" diye bilinen malzemelerin bileşimine getirilmesi gerekmekte. Biz çelik ocaklarına doğru götürülenin peşine düşüyoruz. Ham demiri sıvı olarak işleyen bu ocaklarda sıvı demir içerisine üflenen oksijence zenginleştirilmiş hava vasıtasıyla bünyede mevcut karbon silisyum ve manganın büyük kısmı oksitlenerek curuf şeklinde sıyrılıyor. Burada da dikkatleri çeken bir hadise cereyan etmektedir. Ham demirdeki, mesela silisyum ve mangan, oksijeni doğrudan alarak oksitlenmek yerine bunu daha önce bir miktar oksitlenmiş bulunan demirden almayı tercin etmektedirler:

FeO+Si ------> Fe+SiO₂,

2FeO+Mn ------> 2Fe+MnO₂,

Burada silisyum(Si) ve manganın (Mn) doğrudan havadaki oksijeni muhatap almayıp demiri kendisine "Oksijen Taşıyıcı" olarak hizmetçi yapması demirin de menfaatine; tekrar kendisine takılan oksijenden bu suretle kurtulmakta. Ama bu olayda yine en kârlı çıkan insanoğlu yani üretici olmaktadır. Çünki demir, oksijenini verecek birisini bulamasa idi, o kadarı curufa gidecek, zayi olacaktı. Canlı âlemler için en zaruri bir nimet olan oksijen, bu son ameliye ile ham demir içerisindeki yabancı maddeleri de tam olarak temizledi; ama biz bu kadarını da istememiştik doğrusu, bazı elementler belli seviyelerin altına düşmemeli idi. Her neyse, bu eksiklikler de birazdan telafi edilecek.

GEREKLİ İLAVELER VE SON RÖTUŞLAR

Ağzından alev soluklayan küçük dev işte, yana yatırılıyor... Ve saflaşan, durulaşan 1700°C sıcaklıktaki kızgın sıvı-demir potalara akıtılıyor. Günlük hayatta kullanılacak malzemede istenen kimyevi ve mukavemet özelliklerine uygun elementler bu sıvı demire ilave ediliyor. Önce cevher, sonra ham demir, daha sonra çelik ve şimdi de vasıflı çelik unvanını alan dostumuz ve bugünkü teknolojinin vazgeçilmez nimeti artık imalatçının elinde şekillenmeye hazır. Yeri gelecek levha halinde çekilecek, yeri gelecek bir dişliyi oluşturacak veya bir vincin tonlarca ağırlığını havalandıran incecik bir halatı olacaktır. Kendisine şekil verilen her malzemenin, son defa tekrar bir "ateşte buluşma" yeri olan fırında "Isıl İşlem"e tabi tutulması ve bu suretle iç yapısında meydana gelen gerilimlerinden kurtarılması ve arzu edilen mukavemet özelliklerini sağlayan iç yapının oluşturulması gerekmekte.

... Garip bir benzetme belki; demir toprakla karışık bir "cevher", insan binbir haletler içinde bir cevher. Demir önce karışık bulunduğu ortamdan kurtarılmak mecburiyetinde; insan da ilkin kendisini gölgeleyen, gizleyen, değerini düşüren fiziki ortamlardan kurtulmak zorunda. Demirin belli bir saflığa erişmesi için 1800°C lere varan bir "ateşte buluşma" mahallinde halden hâle geçmesi gerekiyor; insanın da saflaşması, durulaşması için ateşe denk bir nefis mücadelesi ortamında zorlu bir mücahedeye girmesi şart. Saflaşan demire, insana hizmet verir hâle gelmesi bakımından bazı ilaveler gerekiyor; nefsini ıslah ederek durulaşan insanın da, değil birkaç ton ağırlığı havada tutan bir çelik halat, dünyayı bir tüy gibi omuzlarında taşıyan ve herşeyi hizmetkâr edebilen, çelikten daha kavi bir eroğlu er olabilmesi için ebedi düsturlara sinesini açması, âdeta onlarla an be an beslenmesi gerekmektedir.