Üretim Teknikleri ve Teknolojisi Demir Çelik Üretim Teknolojisi Demir Çelik Üretim Teknolojisi Taralı bölgeler demir cevheri rezervlerini gösteriyor. Siyah bölgeler ise kömür cevheri rezervlerini gösteriyor. 1980 yılından günümüze Türkiyede kullanılan çelik üretim yöntemleri ve değişimler. Toplam çelik üretiminde elektrik ark ocağı ile üretilen çelik oranı ve kullanılan yerli ve yabancı hurda miktarları. Türkiyede çelik ürünleri.(18.Mart.1996) Günümüzde 18-20 Milyon ton üretim var. (Tablo 1994) Farklı demir cevherleri, kimyasal formülleri ve gruplandırma. METALURJİK KOK ÜRETİMİ Kok kömürü üretiminde, nitelikli kömür kullanılması gerekir(Koklaşabilir kömür). Belli özelliklere sahip … makroskobik olarak incelenen taş kömüründe parlak, mat ve damarlı yapı görülür. Bu yapıların kendilerine özgü fiziksel, kimyasal ve teknolojik özellikleri vardır. Mikroskobik incelemelerde kömür petrografisi araştırılır iç yapı ve damar oluşumları bunların kimyasal bileşimleri, mineral ve anorganik yapıları belirlenir. Kok kömürü ve koklaşabilen kömürün uluslararası bir sınıflandırması vardır. Sınıflandırma kömür içerisindeki; ? Uçucu element yüzdesi, ? Kok oluşumu ? Koklaşma özelliklerine göre yapılır. Sınıflandırmada her kömür 3 haneli bir kod ile tanımlanır. Bunlardan ilki taş kömürü sınıfını verir. Bu sınıflandırma içinde; uçucu element yüzdesi, kül oranları ve kül dışındaki bileşenler verilir. Ayrıca bu rakamlarda kömürün pişirilme durumu da gruplara ayrılır. Kömürlerin sınıflandırılmasında elementel ve kısa analizler kullanılır. Ayrıca her kömürün bir kalori değeri vardır. Buna ısıl değerde denir. Isıl değer belli bir miktar kömürden elde edilen ısının kömür ağırlığına oranı şeklinde ifade edilir. Kısa analizde nem, kül, uçucu elementler % olarak belirlenir. Satılabilir bir kömürde kül oranı % 4-12 arasındadır. Kül önemlidir çünkü curufa karışır. Kömür içeriğinde kükürt bulunur. Kükürt de azda olsa yüksek fırında ham demire karışır. Külün bileşiminde ağırlıklı olarak SiO 2 ve onun yanında Al, Fe, Ca, Mg gibi metallerin oksitleri bulunur. Külde de Na ve K(potasyum) oksidi vardır. Na ve K, yüksek fırının koşullarında buharlaşır. Yüksek fırın gazlarına karışarak, fırının üst taraflarına çıkarak orda yoğunlaşmaya uğrar, yoğunlaşan gaz fırının aşağısına doğru iner ve böylece bir döngü oluşur. Bu nedenle istenmezler. Kömürlerin elementel analizinde C, H, S ve N oranları ölçülür. Kömürlerde S oranı yaklaşık olarak %1’dir. S organik veya sülfat bileşikleri şeklinde bulunur. Taş kömürünün işlenmesinden sonra kömür karıştırma ve belli bir tane boyutuna kadar öğütme işlemine tabi tutulur. Buradan hazırlanan karışım kömür bunkerlerine verilir. Ve sıcak kömür kamarasına şarj edilir. Günümüzde koklaşma proseslerinde yatay kamaralı, indirek ısıtmalı kamaralar kullanılmaktadır. Fırın kamarası yarım metre eninde, 4-7,5 m yüksekliğinde ve 12-17 m uzunluğundadır. Bu boyutlardaki 50 ile 60 kamara yan yana konumlandırılarak kok bataryasını oluşturur. Kok bataryasının şarjı (doldurulması) fırının üst tarafından serbest düşmeyle yapılır. Doldurulduktan sonra sarsıntıyla şarj yüzeyi düzeltilir. Böyle bir proseste şarj süresi 20 saattir. Pişirme sonrası kok kamaradan alınır. Soğutma vagonuna verilir. Soğutma iki çeşittir. Su ile veya yüksek fırın baca gazlarıyla yapılır. Su ile soğutma avantajlıdır. Çok hızlı soğumayı sağlar ve kömürün istenilen nem oranını da vermiş olur. Soğutulan kok daha uzun süreli soğuması için yükleme silosuna taşınır ve elendikten sonra kullanılır. Kok ve yüksek fırında davranışları. Kok kalitesi ve yüksek fırın verimliliğine etkisi. İyi kok, kötü kok kohezif bölgeyi değiştirir. Kohezif bölgenin bir görevi düzgün gaz geçişini sağlamak. Fırının sol tarafı verimli, sağ tarafı verimsiz koku göstermektedir. Üsteki diyagram baca gazı dağılımını veriyor. Diyagramın sol tarafında verim iyi sağ tarafında ise U çiziyor. Kötü kokta, sıcaklık fırın duvarlarında yüksek merkezde düşük oluyor. Fırın duvarlarında yüksek olması, refrakter aşınmaları açısından kötü bir durumdur. İyi kokta ise fınır kenarlarında düşük, baca gazlarında yüksek sıcaklıklardadır. İyi kokta, kohezif bölge fırında duvarlarında kalın fırının ortasına doğru inceliyor. Merkezde sadece katı kok vardır. Kötü kokta, kohezif bölge duvarda ince ve çıktığı yükseklik önemlidir. Fırının yarısına kadar çıkar bu bölge ve fırının verimini önemli derecede etkiler. (Şekilde bkz. ? ) Kok Üretim Süreci Basınç çubuğu fırına giriyor ve kömürü titreştirerek boşaltıyor. Kok Oluşum Aşamaları a) 600 – 1100 ºC kok. Grafit kristal yapısına dönüşür ve koklaşma sona erer. Yeniden kristalleşme olur ve uçucu elementlerden kurtulunur. b) 480 – 600 ºC yarı koklaşma. Sertleşme meydana gelir ve sertleştirme ile büzülme olur.Büzülme sonucunda kok yüzeyinde çatlaklar oluşur. Bu çatlaklar yüksek fırında kullanılan nihai kok kullanımını belirler. Yarı kok yapısında bazı dönüşümlerin gerçekleştiği bu sıcaklık aralığında kok kömür oluşumu başlıyor. c) 450 – 480 ºC plastik yumuşama. Kömür birkaç mm kalınlığında yumuşar ve ergir. Bu bölgeye plastik bölge denir. Kömür çeşidine göre farklı hızlarda termik ayrışma reaksiyonları meydana gelir. Bu reaksiyonlar sonucunda istenilen porozite kokta elde edilmiş olur. d) 100 – 350 ºC yarı gazlaşma. Bu sıcaklık aralığında, kuru ancak değişime uğramamış bir kömür tabakası vardır. Bu bölgedeki kömürleşme süresinde, kömürde bulunan CO 2 , N, CH 4 gibi gazları ve yapıda bulunan kristal suyu yapıdan uzaklaşır. e) -100 nemli kok. 100 ºC’nin altında nemli kok vardır. f) Çıkan gazlar toplanır. Kok gazı önemli bir gazdır. Doğal gaza benzer, kok bataryalarını ısıtma amacıyla kullanılır. Kok gazının işlenmesiyle içeriğindeki zift, benzol ve amonyak arıtılıyor ve gazın genel kompozisyonu ağırlıklı olarak H 2 , CH 4 ve N içerir hale getiriliyor. Diğer bileşikler CO, CO 2 ve O 2 dir. Kok gazı ısıl değeri 4500 kcal. olan, ısıtma amaçlı kullanılabilecek bir gazdır. Kok kamaralarını ısıtmak için kullanılır. Eğer gazın içeriğindeki HS bileşikleri uzaklaştırılırsa doğalgaza benzer bir gaz olarak yakacak olarak kullanılabilir. Kok bataryası çıkan gaz bileşenleri ve buna göre koklaşma süresi. Kok kömürünün özellikleri, fiziksel ve kimyasal olarak ikiye ayrılır. Fiziksel özellikleri, porozite, porozite dağılımı, gaz geçirgenliği, mukavemet, tane boyutu, reaksiyon yüzey alanı. Kimyasal özellikleri, kok bileşimini ifade eder. İçerdiği en önemli elementler; C, H 2 , N 2 , O 2 , kül bunun yanında alkaliler (Na, K) ve uçucu özellikteki S, P,H 2 O elementleridir. Kokun mukavemeti önemli bir özelliktir. Çünkü kok hemen hemen şarjın yarısını oluşturur. Yarısı demir cevheri iken yarısı koktan oluşur. Bu nedenle taşıma faktörü vardır. Bunun için kokun belli bir tane boyutu ve mukavemeti olması gerekir. Kokun kısa analizinde nem, kül ve uçucu elementlerin miktarı anlaşılır. Kül oranı %8-9 civarında olmalı (ne kadar az ise o kadar iyi). Kükürt %1 olmalı, nem ise %4-5 civarı olmalıdır. Elementel analizde 5 element mevcuttur. C(min%97.5), O, H, N, S(%1’in üzerinde olmamalı) Yüksek fırında kullanılan kokun görevleri: 1. Destek ve taşıma, (Taşıma amaçlı görevi homojen gaz sirkilasyonunu sağlamak ve ergiyen demir cevherinin hazneye düzenli akışını sağlamak) 2. Redüksiyon gazını oluşturmak, 3. Enerji taşıyıcı, 4. Karbürizasyonu meydana getirmek, 5. Toz filtresi görevi görür. Bu görevler yüksek fırının verimli çalışmasını sağlar. Redüksiyon gazının oluşturulması için koka birçok alternatif aranmış (petrol, kömür tozu) buna rağmen kok redüksiyon gazının ana üreticisidir. Sıvı ham demir C ile teması kaçınılmaz bir durumdur. Bu temas sonucu C, sıvı ham demirle çözeltiye girer. Ayrıca C indirek redüksiyon ile katı halde redüklenen demire de giriyor. Bu durum redüklenen Fe’de C oranının artmasına ve böylece ergime sıcaklığının düşmesine neden olur. C oranının yükselmesi sıcaklık ve CO, CO 2 kısmi basınçlarına bağlıdır. C yüksek fırının en önemli bölgesi olan kohezif bölgenin üzerindeki katı halde redüklenmiş demirde çözünüyor, bu çözünürlük proses içerisinde başka hiçbir değişikliğe uğramaz. Aglomerasyon (topaklanma); ince taneli Fe cevherinin yüksek fırında tozlaşmaması için belli tane boyutuna getirilmesi demektir. İki aglomerasyon yöntemi vardır. 1). Peletleme 2). Sinterleme PELETLEME Çok ince taneli cevherin veya hammaddelerin kullanılan makineler ile yuvarlak bilya şeklinde topaklanması, pişirilmesi ve sertleştirilmesi işlemine denir. Pelet malzemesi Fe2O3 (Hematit), Fe3O4 (Magnetit) ve bunların karışımlarıdır. Metalurjik olarak Fe cevherinin içerisinde min.%62 Fe olmalıdır. Peletlenecek cevher veya hammadde tane boyutu max. 200mikron olmalıdır. %70-80’i 40 mikronun altında olmalıdır. Elde edilen peletlerde başlıca mukavemet, porozite, redüklenebilirlik ve redüksiyon sonrası dayanım özellikleri önemlidir. Peletleme için iki farklı yöntem vardır. 1). Tambur tipi pelet makinesi; elde edilen peletlerin boy dağılımı çok değişiktir. Bu yüzden elenip, sınıflandırma işlemlerinden geçmesi gerekir. Belli bir tane boyutu altındaki peletler tozlaşma nedeniyle kullanılmaz. 2). Tepsi tipi pelet makinesi; kanatlar tane boyutuna göre sınıflandırma yapıyor. Bu işlemde eğimli tepsiler kullanılıyor. Çeperlere yakın yerlerde küçük taneler birikirken, merkeze doğru pelet tane boyutu büyüyor. K ıyasla m a: tepsi tipi peletleme kesintili olarak işliyor (Tepsinin doldurulup boşaltılması v.s.) Tambur tipinde peletleme süreklidir. Peletlerin topaklanarak pişirme öncesi bir dayanımı olması gerekir. Dayanımı oluşturan cevher tanecikleri arasında meydana gelen film tabakaları aşağıda görülmektedir. Taşınma ve depolama için peletler belli bir dayanıma sahip olması gerekir. Bu dayanımı partiküller arasındaki film tabakası sağlar ve cevher tanelerini birbirine bağlar. Su köprüleriyle birlikte kapilar kuvvet sayesinde tanecikler birbirine tutunur. Su fazla arttırılırsa, su peletin üzerine çıkar bu da peletin mukavemetini düşürür. Peletlemede ıslatma açısı ve kapilar kuvvet. Kapilar kuvvet cevher tane boyutuna bağlıdır. Islatma açısı ne kadar küçülürse kapilar kuvvet o kadar büyür. Tanelerin yakınlaşmasıyla ıslatma açısı küçülür. Bu nedenle peletlemede ince taneli cevher kullanılır. Peletlerin pişirilmesi için üç çeşit fırın vardır. 1). Süreksiz çalışan düşük kapasiteli dikey şaft fırınları. (Aşağıdaki şekil ?) Üst tabakada sıcaklık 1000-1350C’dir. Pişirme bu bölgede yapılıyor.üflenen hava kesildiğinde pelet aşağı alt tabakaya düşüyor. Pelet soğutulduktan sonra aşağıdan alınıyor. 2). Konveyör bant – döner fırın kombinasyonu. Pişirilecek peleter konveyör bant üzerinde ön ısıtmadan geçirilir. Döner fırından çıkan gazlar ön ısıtmada kullanılır. Yüksek sıcaklık kademelerinde soğuyan hava bir önceki kademeye verilere ısıdan tasarruf sağlanır. Pişirme 1350 derecede yapılır. Soğutma iki kademede yapılır. Soğutmada alınan sıcaklık fırına geri verilir. 3). Lurgi – Dravo konveyör bant sistemi. En fazla ısı tasarrufu sağlayan ve en yüksek kapasiteye sahip pişirme yöntemi. Yıllık kapasite 9 milyon ton/yıl ve çok büyük bir konveyör bant sistemi kullanılır. Her pişirme bölgesi kapalıdır. En geniş bölge ön ısıtma, pişirme ve soğutma bölgelerini içeriyor. Soğutmada elde edilen sıcak hava ön ısıtmaya gider. Pişmiş peletten alınan sıcak hava bandın altından emilerek önceki kademelere basılıyor. Peletlerin pişirilmesinde başlangıç cevheri magnetit ise pişirme aşamasında hematite oksitlenir. (ekzotermik reaksiyonlar) Etrafa 55kcal / mol ısı açığa çıkar. Açığa çıkan ısı ve reaksiyon nedeniyle pelet üretiminde dünya ortalamasının %55’i magnetit demir cevheri kullanmaktadır. Magnetit cevherinden başlayarak pişirmede 4 aşama süresi vardır. Bu aşamalar aşağıda gösterilmişir. Peletlerde redüksiyona girdikçe mukavemet düşüyor. Grafikte gözüktüğü gibi ani düşüş hematitten magnetite dönüşürken gerçekleşir. Bu düşmenin nedeni peletlerde meydana gelen genleşmedir(%15 hacimsel değişim gerçekleşir). Değişimin nedeni hematitin hegzagonal, magnetitin kübik kristal yapısına sahip olmasıdır. Magnetitin wüstite dönüşümü sırasında hacim değişir. Hacimsel dönüşüm Fe oluşuncaya kadar devam eder. SİNTERLEME Sinterleme en eski demir cevheri hazırlama yöntemidir. Günümüzde en çok kullanılan aglomerasyon yöntemidir. Sinterleme ince taneli demir cevherlerinin, cevher konsantrelerinin ya da demir çelik tesislerinde açığa çıkan atık ürünlerin (toz, tufal, baca gazı v.s.) tüm bileşenlerin karıştırılıp içerisine yanıcı madde eklenerek hazırlanan aglomerasyon yöntemidir. Sinter karışımı tamamen cevherin eridiği sıcaklığa değil de yüzeysel yumuşamanın olduğu sıcaklığa kadar ısıtılır. Sonra sertleştirilir. Bu dayanç artışı yüzeysel yumuşama, kısmi ergime ve oluşan curuf bağlarıyla sağlanır. Soğuma sırasında oluşan bu sıvı fazlar beraberce pişerek birleşir. Sinter için hazırlanan karışımları ikiye ayırırız. 1). Sinter ham karışımı: Ham karışım içinde 4 bileşen vardır. Cevher, döngü maddeleri, curuf yapıcı katkılar ve geri dönen sinter(tane boyutu küçük olan sinter). - Cevher; ham karışımın %50 – 60’ını oluşturur. Tane aralığı 0 – 10 mm’dir. %70’i 0.2mm’nin üzerinde olmalıdır. Gaz geçirgenliği için çok yüksek miktarda ince cevher içermemelidir. - Döngü maddeleri; karışımın %4.5 – 5’ini oluşturur. Yüksek fırın ve çelikhane baca tozları ve hadde tufalini içerir. Baca tozlarında Zn ve Pb oranları vardır. Bunların yüksek oranlarından kaçınmak lazım. Hadde tufali ise hadde yağı içerir. (kaçınmak lazım) Zn, Pb buharlaşıp yoğuşarak fırında döngü oluşturuyor. Hadde tufali içerdiği yağ itibariyle elektrot filtrelerini tıkamaktadır. Bir miktar hadde tufalinde 2 değerlikli Fe (Fe3O4 Magnetit) bulunur. - Curuf yapıcı katkılar; ham karışımın % 10 – 15’ini oluşturur. Bu ilavelerin görevleri yüksek fırın curuf bileşimini belirlemek, (CaO) sinter verimini arttırmak. Geri dönen sinter 6mm’nin altındaki tanelerden oluşur. Yüksek fırında tozlaşma yapması nedeniyle oradan alınıp ham karışımın içerisine karıştırılır. 2). Sinter karışımı; sinter karışımı 3 komponentten oluşur. Sinter ham karışımı, kok tozu ve nem. - Sinter ham karışımı yukarıda anlatıldı. - Kok tozu; Sinter karışımına yanıcı tozlar (kok) katılır. karışımdaki yakıt miktarı sıcaklığı belirler. İyi bir sinter yakıtı düşük kül ve kükürt oranı yüksek yanma ısısı ve çok ince taneli olmalıdır. - Nem, sinter karışımının %5 – 10’unu nem katkısıyla cevherlerin bağlanma özellikleri ve sinterin gaz geçirgenliği artıyor.(Porozite artıyor) 700m 2 lik sinter bandı. Sinter bandında yanma üstten olur. Hava alttan çekilir. Hava çekildikçe üst bölgeler sinterlenir.(cigara gibi ?) Sinterin sona erdiği zaman çok önemlidir çünkü sinter bandı bir yerde biter ve bant geri döner. Baca gazının bileşimi veya sıcaklığı ile sinterlemenin bitip bitmediği öğrenebilir. Dünyada en çok tercih edilen yöntem sinterlemedir. Sinterleme işlemi kesintisizdir. Peletlemede ise kesinti vardır(topaklanma ve pişirme vardır.) Sinter kullanan işletmelerin üretim kapasiteleri yüksektir. YÜKSEK FIRIN TEKNLOJİSİ Yüksek fırın gösterimi. Demir cevherleri parça cevheri, sinter veya pelet olarak yüksek fırınlarda redüklenerek ham demir haline getirilir. Yüksek fırınlar ters akım prensibine göre çalışan dikey fırınlardır. Şarj edilenler içerisinde cevher, kok ve katkı maddeleri bulunur. Bu hammaddeler fırına yukarıdan şarj edilir ve aşağı doğru hareket eder(Şekilde ki gibi ?) Buna karşın redükleyici gazlar(CO), aşağıdan fırına üflenen hava ile meydana gelir. Ve bu gazlar fırının üst kısımlarına doğru çıkarlar. Ters akım prensibi katı ile gazın akış yönlerinin ters olmasından ve redüklenecek katı ile redükleyici gazın ters akım prensibi doğrultusunda karşılaşmasıdır. Yüksek fırının 3 çeşit ürünü vardır. - Ham demir (bir dizi safsızlık içerir C, Cr, Cu, Mn, Ni, Fe, S, Si), - Curuf - Yüksek fırın baca gazları. Yüksek fırın şarjı, cevher, kok ve curuf kompozisyonu ayarlayıcı katkılardır. Şarjdan, yani üçünden istenen belli başlı özellikler vardır. Bunlardan, birincisi S, Pb, Zn ve alkali elementler gibi(Na, K) istenmeyen elementlerin olabildiğince düşük olmasıdır. S hiç istenmez, Pb, Zn ve alkalilerde yüksek fırının verimini düşürür. Şarjdan istenilen bir diğer önemli özellikte proses süresince oluşan curufun, mümkün olabildiği kadar düşük ergime sıcaklığı ve yeterli bir viskoziteye ayrıca proses dışında da kullanılabileceği için uygun bir bileşime sahip olması gerekir. Curuf redüklenmemiş bileşenlerin yani oksitlerin toplandığı sıvı bir fazdır. Kendi başına bir faz oluşturur. Ham demirde çözünmez, yoğunluğu düşük olduğu için ham demirin üstünde toplanır. Curufun kimyasal analiz bileşenleri, CaCO 3 (=kireç), SiO 2 (=kum), Al 2 O 3 (=alümina), MgO’tir. Katkı maddeleri curufun özelliğini belirlemek için katılır. Yüksek fırına şarj edilen cevher, kok ve katkıların fırın içerisindeki reaksiyon süresi 6 – 8 saat sürer. Yüksek fırın aşağıdan yukarı hazne, tüyere, karın ve gövde tabir edilen bölgelerden oluşur. Hazne çapı fırın yapısını belirleyen önemli bir kriterdir. Hazne çapından haznenin iç çapı anlaşılır. Hazne çapı, fırının kapasitesini ve günlük üretim kapasitesini belirler. Günümüzde kullanılan hazne çapı 14m civarındadır. Bu fırın günde 10.000 – 12.000 ton arası ham demir üretir. Hazne yüksekliği de haznenin iç tabanından tüyere bölgesine kadar olan mesafedir. Fırın içerisine ön ısıtılmış hava çeşitli yakıtlarla karıştırılarak ve O 2 ile zenginleştirilerek üflenir. Tüyere bir ring şeklindedir ve fırının etrafını sarar. Tüyere bölgesinin çapı genellikle fırının karın bölgesiyle belirlenir. Bu çap aynı zamanda tüyere açısını belirler. Tüyere ile gövdeyi birleştiren parça karın bölgesidir. Gövdenin en önemli boyutları yüksekliği ve gövde açısıdır. Gövde fırının üst tarafına doğru daralarak yükselir. En dar bölgesi baca ile bağlantı bölgesidir buda baca çapını belirler. Yüksek fırın, yüksek basınç altında ve yüksek hızda çalıştığı için baca sızdırmazlığı önemlidir. İyi bir sızdırmazlık için baca çapı mümkün olduğu kadar dar olmalıdır. Fırın içerisinde şarjın ve gazların düzgün hareketinin sağlanması ve verimli bir proses akışı için fırın profilinin iyi seçilmesi gerekir. Fırın profiline bir dizi faktör etki eder. - Isınan ve aşağı hareket eden şarj, - Meydan gelen reaksiyonlar, - Yumuşama, - Ergime ile birlikte oluşan hacim değişimleri, - Kokun yanması, - Sıvılaşan bileşenler, - Artan sıcaklık ile artan gaz hacmi, - Baca bölgesinde meydana gelen soğuma. Redüksiyon sürecine cevherin redüksiyon bölgesinde kalma süresi etki eder. Temel olarak yüksek fırının profil seçiminde temel kriter hazne çapıdır. Hazne çapı dikkate alınarak yeterli bir fırın yüksekliği ve karın çapı belirlenir. Bu boyutlar ile fırının toplam hacmi belirlenir. Mümkün olan en yüksek fırın verimi ve iyi bir gaz geçirgenliği için fırın kesiti büyük önem taşır. Fırın kesitinde fırının çapı belirlenirken, fırın yüksekliğiyle de katı halde redüksiyonun gerçekleştiği endirekt redüksiyon için gerekli reaksiyon süreleri göz önünde bulundurularak belirlenir. Redüksiyon gazının ve şarjın hızları fırın kesitinde homojen değildir. Fırın kesiti arttıkça bunların hızı artar. Şarjın ve gazın hızı arttıkça redüksiyon süresi uzar. Bunu karşılamak için de, fırının yüksekliğini arttırmak gerekir. Fırının yüksekliği yine de hazne çapına bağlıdır. Fırın yüksekliğini belirleyen diğer faktörler; şarj özelliklerinden kok, sinter, pelet ve parça cevherin mukavemeti, bunların artan sıcaklık ile şarj aralığındaki değişimlerdir. Fırının gövde bölgesi konik bir açıya sahiptir. Böyle olmasının nedeni, şarjın hareketli olması ve kömür kemerinin üzerindeki şarjın erimesidir. Şarj sabit kalsaydı fırın silindirik olabilirdi, böyle olmadığı için fırın gövdesi konik olacaktır. Gövde konikliği ve koniklik açısı özellikle gaz geçirgenliği açısından önemli bir parametreyi oluşturur. Koniklik açısı küçüldükçe şarjın hareket hızı azalır. Şarj ile fırın refrakterleri arasında sürtünme kuvvetleri artar. Toplam şarj basıncı azalır. Şarjın fırın duvarlarına uyguladığı kuvvet artar böylece şarj kendisini daha kolay taşır. Bu nedenle cevher tane boyutu ne kadar küçük ve oluşturulan curuf ne kadar az ise koniklik açısı da o kadar küçük seçilmelidir. Temel olarak fırın konstrüksiyonları ikiye ayrılır; 1). Çelik taşıyıcılı konstrüksiyonlar, 2). Taşıyıcısız konstrüksiyonlar. Bunları karşılaştırdığımızda en ağır fırın gövdesi, fırın üst kısmı kısacası hazne ve tüyere bölgesindeki tüm fırın bölgeleri çelik konstrüksiyon tarafından taşınır. Çelik konstrüksiyonlu fırının avantajı, fırınları büyüktür ama maliyeti yüksektir. Taşıyıcısız fırınlar ise basit ve maliyeti azdır. Günümüzde modern yüksek fırınlarda verimi arttırmak için yüksek basınçta çalışılır. Bu basınçlar baca bölgesinde 1 – 1,5 bar, tüyere bölgesinde 4 – 5 bar’dır. … Gaz geçiş hızları düşürülür. Böylece gaz-cevher temas süreleri artar. Bu da gaz kullanım veriminin artmasına, baca gazlarındaki toz miktarının azalmasına neden olur. Yüksek basınç sayesinde sıcaklık ve gaz dağılımı daha homojen olur. Fırının basıncını arttırmak için konstrüktif önlemlere ihtiyaç vardır. Ulaşılabilecek yüksek basınçlar, sıcak hava üfleme sisteminin verimini ve baca bölgesinin sızdırmazlığına bağlıdır.