Skip to content

KAPAK

AĞUSTOS 2018 SAYI: 123

Metal Terbiyecisi: Endüstriyel Fırınlar

Çeliği ham madde olarak alıp, çeşitli imalat yöntemleriyle şekil verdikten sonra nihai parça/komponent haline getiren tüm imalatçılar; kullanım yeri ve amacına bağlı olarak, malzemenin istenen ömürde olabilmesi ve beklenen fonksiyonu yerine getirebilmesi için üretim süreçlerinin belirli bir aşamasında “ısıl işlem” uygulamak zorunda. Bu kapsamda otomotiv, makine imalat sektörleri, havacılık ve savunma sanayileri, kalıp imalat ve genel imalat sektörlerinde ısıl işlem, olmazsa olmaz bir üretim sürecini oluşturuyor.

Metal, kompozit ve seramik ürünlere ısıl işlem uygulayarak bu ürünlere dayanıklılık, esneklik, uzun ömür ve benzeri nitelikler kazandıran ve bu girdileri kullanan başta otomotiv, makine, havacılık, uzay, savunma, beyaz eşya, raylı sistemler gibi sanayi kollarına hayati katkı ve rekabet gücü sağlayan ısıl işlem, metalürjik bir işlemdir. Isıl işlem sürecinde, genel anlamda, metaller belirli bir sıcaklıkta tavlanarak yapıları istenilen faza getirilir. Daha sonra metal ani olarak soğutulur ve bu sayede granüller oda sıcaklığında termodinamik açıdan denge fazı olmayan bir faza hapsedilir. Bu faz, genellikle malzemenin daha üstün mekanik özellikler gösterdiği bir fazdır.

Isıl işlemin teorisi pek bilinmese de Sanayi Devrimi’nden önce de pratiği biliniyor ve uygulanıyordu. Örneğin, demircilerin kılıçları sağlamlaştırmak için dövdükten sonra suya batırarak ani soğutması basit bir ısıl işlemdir. Benzer uygulamalar; keskinliğin, sertliğin, aşınmaya karşı direncin gerektiği diğer bazı metal eşyalarda da yüzyıllar öncesinden biliniyor ve uygulanıyordu.

Modern anlamda ısıl işlemi oluşturan karbonizasyon adı verilen teknik ise Sanayi Devrimi’nden sonra bulundu ve günümüzde halen sıkça kullanılıyor. Metallerin yüzey özelliklerini artırmakta kullanılan bir ısıl işlem tekniği olan karbonizasyonda, metal karbon açısından zengin bir ortamda karbon elementlerinin metalin yüzeyinden difüzyon yardımıyla geçebileceği bir sıcaklıkta tutulması, bekletilmesi ile gerçekleştiriliyor. İşlem süresi, istenilen efektif sertlik derinliğine göre değişirken, difüzyon işleminin doğası gereği yüzeyden derine doğru karbon konsantrasyonu parabolik olarak azalıyor. Burada, efektif sertlik derinliği, arzu edilen en az sertlik değerinin sağlandığı yüzey derinliği olarak önem taşıyor.

Karbon açısından zengin bir ısıtma ortamı sağlamak için atmosfer kontrollü fırınlarda ortama karbon zengini gazlar verilirken, daha eski teknolojilerde ise metaller, karbon içeren ergimiş haldeki sanayi tuzlarının içinde sertleştiriliyordu.

Malzemenin sertliğinin artması ile aşınma dayanımının da artması, aynı zamanda malzemenin kırılganlaşmasına ve dayanıklılığının azalmasına da neden olur. Yani ısıl işlem, bazı mekanik özellikleri iyileştirirken bazılarını da kötüleştirir. Bu anlamda ısıl işlemin temelinde, kullanım alanı için en uygun noktayı bulmak esastır. Isıl işlem sırasında sıcaklık, zaman ve atmosferin eş zamanlı kontrolü ile en uygun şartların oluşması sağlanır ve istenilen nitelikteki malzeme üretilir.

VAZGEÇİLMEZ YATIRIM MALI: ENDÜSTRİYEL FIRINLAR

Endüstriyel fırınlar, işte bu ısıl işlem süreçlerinin gerçekleştirildiği, katı ve sıvı haldeki ham maddelerin yüksek sıcaklıkta işlendiği termal muhafazalar olarak basitçe anlatılabilir. Endüstriyel fırınlar, en basit tanımı ile endüstriyel faaliyetlerde kullanılan fırınlardır. İçlerine yüklenen malzemeyi ısıtmak suretiyle işlem sıcaklığına yükselten ve bu sıcaklıkta istenen süre boyunca tutan ünitelerin ismidir. Endüstriyel faaliyetin konusu değişken ve oldukça da çeşitli olabilir: Cam ergitme, çimento üretimi, demir-çelik endüstrisi, seramik üretimi ve kireç imalatı bunlara örnek olarak verilebilir. Bu endüstriyel faaliyet alanlarının her biri, üretim safhasının bir bölümünde endüstriyel fırınlara ihtiyaç duyar. Bu fırınlar, endüstrinin konusuna göre ısıtma, ergitme veya pişirme gibi işleri görürken, endüstriyel fırınların çalışma prensibi, kullanım amacına göre farklılık gösterebilir. Açık hava sistemlerine kıyasla daha yüksek işlem sıcaklıklarına ulaşan endüstriyel fırınlar, fonksiyonlarına, sıcaklık değişimlerine, yakıt tipine ve yanma yöntemine göre farklı tip ve çeşitte tasarlanabilirken, endüstriyel fırınların temel yapısı radyant bölüm, konveksiyon bölümü, radyan sargı, brülör, baca gazı yığını ve yalıtımdan oluşuyor. Bu fırınlar temel çalışma prensibine sahipken, akışkan formdaki malzemeler brülör kullanılarak yakılan yakıtın yanma bölümünde optimum sıcaklık seviyelerine kadar ısıtılıyor. Daha sonra radyant tüplerdeki akışkan, ısı alışverişinin gerçekleştiği ve baca gazlarının baca veya baca yoluyla atmosfere salınmadan önce kondansasyon bölümünden geçiriliyor.

Endüstriyel fırınlar, bu anlamda, hemen hemen imalatın gerçekleştiği her sektörün vazgeçilmez yatırım mallarından biri olarak önem taşıyor. Cam, seramik, metal, gıda işleme ve daha birçok endüstride kullanılan endüstriyel fırınlar, söz konusu her endüstri için giderek artan taleple birlikte yükselişini sürdürüyor. Bu kapsamda, küresel ekonomideki artan üretimle birlikte, sanayi tipi endüstriyel fırın pazarında da yükseliş beklentileri devam ediyor. Bununla birlikte, yüksek bir rekabetin yaşandığı küresel endüstriyel fırın pazarında materyallerin işlenmesi, enerji kayıplarının çözülmesi ve termodinamik alanında Ar-Ge çalışmaları yaparak verimliliğin artırılması alanlarında hızlı bir gelişim izleniyor. Bu durum ise geçmişte 10-15 yıllık uzun bir ömrü olan ve böylece düşük bir ürün değiştirme oranına sahip olan endüstriyel fırınlarda, artan enerji verimliliği ile yükselen bir pazar hareketliliğine neden oluyor.

Tüm bu bileşenler dikkate alındığında, gelişmiş bir ısıl işlem sanayisi ile endüstriyel fırın sektörünün aynı zamanda önemli bir döviz kazandırıcı sanayi olduğu da söylenebilir.

KÜRESEL PAZAR HACMİ GİDEREK ARTIYOR

Sanayileşmenin ve sanayileşmiş ülke olmanın temel koşulu üretim ve ürün teknolojilerine sahip olunmasıdır. Buna bağlı olarak başta makine sektörü olmak üzere otomotiv, havacılık ve uzay, savunma, beyaz eşya, enerji ve sağlık ekipmanları, raylı sistemler, gemi sanayisi, elektrikli teçhizat ve elektronik gibi orta yüksek ve yüksek teknolojili sanayi alanlarında üretim yapılırken, bu sektörlerde teknolojik ilerlemeler gerçekleştirilmeye devam ediliyor. Isıl işlem ve endüstriyel fırın sektörü de tüm sanayiler ile diğer sanayi kollarının girdi olarak kullandığı metal, kompozit malzeme ve seramik malzemelere ısıl işlem uyguluyor ve böylece bu sanayilerin ürünleri için yaşamsal bir katkı sağlıyor. Endüstriyel fırın sektörü küresel ölçekte 2017’de 9,5 milyar dolarlık bir pazar oluştururken, bu pazarın 2025 yılı sonunda 11 milyar dolara ulaşabileceği öngörülerinde bulunuluyor. Sektördeki satışlarının yaklaşık yüzde 12’sini vakumlu fırınlar oluştururken, yüzde 88’inin ise atmosferik ekipmanlardan oluştuğu düşünülüyor.

Yine, küresel pazarda en büyük tüketim alanı Avrupa ve Çin olmaya devam ederken, metalürji ve malzeme taşıma endüstrisi pazarın lideri olmayı sürdürüyor. Endüstriyel fırın üretiminde Avrupa ve Kuzey Amerika olgunlaşmış ve güçlü bir piyasa oluştururken, Çin ve Hindistan gibi gelişmekte olan ekonomiler için endüstriyel fırınlar ve fırın teknolojisileri de hızlı büyüme ve gelişme eğilimini koruyor. Bu kapsamda, endüstriyel fırınlar ve ısıl işlem teknolojilerinde ABD, Almanya, Japonya, Güney Kore, Çin, Hindistan, Endonezya, Polonya, Çekya, Slovakya, Macaristan, Kanada, Meksika, Rusya ve Brezilya’nın önde gelen ülkeler olduklarını söylemek mümkün.

İstanbul Sanayi Odası’nın Şubat 2017’de yayımladığı “Isıl İşlem Sanayi” raporuna göre, küresel ölçekte 300’ün üzerinde ısıl işlem ekipmanı üreticisi bulunuyor. Ekipman üreticileri hemen her kıtaya yayılmış olan 34 ülkede faaliyet gösterirken, ABD, Çin ve Almanya en önemli ekipman üreticisi ülkeler olarak öne çıkıyor. Isıl işlem sanayi ekipmanları ile fırınların üretiminde ise önemli bir rekabet yaşandığı görülüyor. Rekabet giderek teknolojik gelişmeler ile fırın tasarımları odaklı sürerken, enerji verimliliği ile karbon ayak izlerinin azaltılması gerekliliği de rekabette belirleyici unsur olarak dikkat çekiyor.

KÜRESEL EĞİLİM ISIL İŞLEMDE TAM OTOMASYONU HEDEFLİYOR

Isıl işlem ekipmanları ve endüstriyel fırın sektörü içinde vakum teknolojisi kullanan fırın ve ekipmanlarının payı yıllar içerisinde giderek artarken, vakum teknolojisine sahip fırın ve ekipmanlar daha çok otomotiv ve havacılık-uzay sanayilerinde, metal eşya sanayisinde ve sağlık ekipmanlarında tercih ediliyor. Vakum teknolojili fırın ve ekipmanların küresel pazar büyüklüğünün yıllık ortala yüzde 6 büyüme potansiyeline sahip bulunduğu düşünülürken, bu büyümede özellikle otomotiv ve makine imalat sektörlerinin yenileme talebinin etkili olduğu bildiriliyor. Geleneksel atmosferik fırınlar ise ağırlıklı olarak gemi sanayisi, ağır vasıtalar, raylı sistemler ve iş-inşaat makineleri sanayilerinde kullanılmaya devam ediliyor. Artan işgücü maliyetleri, fırın işletmelerinin dijitalleşmesi ve işgücü yetersizliği nedeniyle özellikle Japonya ve Güney Kore gibi ülkeler tam otomasyonlu ekipmanlar ve fırınlar üretimine ağırlık vermeye başlarken, yüksek otomasyon, özellikle çift ve çok odalı fırınların büyük ölçekli imalat sanayilerinde kullanımını da olanaklı hale getiriyor. İmalat sanayilerinde üretim teknolojileri ve süreçlerinin de dijitalleştiği ve sürekli hale geldiği düşünüldüğünde, tüm süreçlerin birbirine otomatik olarak bağlandığı ve hiçbir aşamada durmadığı ısıl işlem süreçleri de giderek yaygınlaşmaya başlıyor. Böylece tüm üretim süreci kontrol edilebiliyor, her aşamada standart ve kalite sağlanıyor, operasyon maliyetleri düşürülüyor ve aşırı kapasite yaratılmasından kaçınılmış olunuyor.

Bu çerçevede, fırın kontrol sistemlerinin de son 10 yıl içinde dramatik şekilde değişim gösterdiğini söyleyebiliriz. Etkinliği artırmak için ısıl işlem süreçleri ve fırınları ile imalat süreci akımları entegre edilirken, önümüzdeki süreçte tam akıllı fırınlar ve ekipmanlar ile otomatik ve sürekli entegrasyon sağlanacak, böylece sorunlar ve kesintiler önceden bildirilebilecek. Diğer yandan, küresel ısınma eğilimleri ve ısıl işlem fırınlarının yarattığı yüksek karbon salımı nedeniyle fırınların tasarım ve teknolojilerinde ve bu makinelere yönelik yatırım kararlarında da hızlı değişimler yaşanabilir. Fırınların çevresel etkilerini azaltmaya yönelik önemli bir eğilim halen küresel ölçekte sürerken, fırınlarda daha düşük ısılar ile işlem yapılması, ısı kayıplarının giderilmesi ve ısıl işlem sürecinin kısaltılması hedefleniyor.

TÜRKİYE’DE SEKTÖR YETKİN VE GÜÇLÜ

Sektörün Türkiye’deki gelişimi ise emin adımlarla sürüyor. Özellikle Türkiye’de 2000’li yıllarda yaşanan hızlı ekonomik büyüme ve ihracat artışıyla birlikte ısıl işlem sanayisinde de üretim kapasiteleri arttı, bu alanda önemli miktarda yabancı sermaye yatırımı gerçekleşti ve daha da önemlisi, sektörün teknoloji ve katma değer yapısında önemli gelişmeler yaşandı. Günümüzde Avrupa’daki rakipleriyle benzer teknolojileri kullanan, kalite ve ölçek bakımından uluslararası standartları yakalamış, çevre ve enerji verimliliği konusunda çağımızın gereklerine uyum sağlamış birçok yenilikçi firma sektörde faaliyet gösteriyor. 2017 yılı dış ticaret verilerine göre sektör, 8417 ve 8514 GTIP pozisyonları için 90 milyon dolarlık ihracat gerçekleştirirken, ithalatta ise ihracatın iki katına yaklaşan yabancı menşeli ürünün (ikinci el endüstriyel fırınlar dâhil) Türkiye’ye girmiş olması, sektörün önemli bir sorun başlığını oluşturmaya devam ediyor. Sektördeki bu yüksek ithalat, endüstriyel fırın sektörünün gelişimindeki en önemli etken olarak da değerlendirilirken, ikinci el ve kalitesiz ürünlerin Türkiye’ye girişi, sektörün kalite anlamında da sıkıntılar yaşamasına neden oluyor. Çünkü bu ikinci el ve kalitesiz fırınlar, iç pazarda satış potansiyelini azaltmalarının yanı sıra mevcut üreticilerin ihracat kapasitelerini de önemli oranda olumsuz etkiliyor. Diğer yandan yıllar önce üretilmiş bu fırınların çoğu ekonomik ömrünü tamamlamış verimsiz fırınlardan oluşuyor ve bu durum uzun vadede endüstriyel fırın kullanıcılarına da ciddi ölçüde mali zararlar yaşatıyor. Yine bu ithal fırınların enerji tüketiminde de son derece verimsiz olduğunun altını çizen uzmanlar, ikinci el ithal fırınların ilk yatırım maliyeti olarak uygun gözükmelerine rağmen yedek parça ve servis bakımından yurt dışına bağımlılık yarattığının da altını çiziyor. Son olarak ithal endüstriyel fırınlar çoğu zaman CE uygunluğu olmadıkları için iş ve çalışma güvenliğinde de risk oluşturuyorlar.

DÜNYANIN DÖRT YANINA İHRACAT YAPILIYOR

Bununla birlikte Türk endüstriyel fırın üreticileri ABD’den Çin’e, İsveç’ten Güney Afrika’ya kadar tüm dünyaya ihracat yapabiliyor. En büyük ihracat pazarları Avrupa, Kuzey Afrika ve Rusya iken üretilen fırınlar birer yatırım malı olduğu için ülke bazında ihracat da yıldan yıla büyük değişiklikler gösteriyor. 8417 ve 8514 GTİP kodları altında, TÜİK verilerine göre 2016’da 83,8 milyon dolar olan ihracat geçtiğimiz yıl 90,9 milyon dolara yükselmiş durumda. Bu dönemde en çok ihracat yapılan ülkeler de Almanya, İran, Yunanistan, Fransa, Rusya, Suudi Arabistan, ABD, Cezayir, Özbekistan ve Polonya olarak sıralanıyor. Bu kapsamıyla Türk endüstriyel fırın üreticileri, BM İstatistik Bölümü verilerine göre, 8417 GTİP kodunda küresel ihracatın yüzde 1,3’lük kısmını karşılarken, küresel ihracat sıralamasında ise 18’inci sırada yer alıyor. Benzer şekilde, 8514 GTİP kodunda ise küresel ihracatın yüzde 0,9’luk kısmını karşılayan Türk endüstriyel fırın imalatçıları, küresel ihracat sıralamasında 22’nci sırada bulunuyor. Elbette, sektör ihracatı artırmak için yurt dışındaki aksiyonlarına da aralıksız devam ediyor. Bu kapsamda, sektörün Türkiye’deki çatı kuruluşu Endüstriyel Fırın Sanayicileri ve İş İnsanları Derneği (EFSİAD) 2019 yılında, 25-29 Haziran tarihlerinde Almanya’nın Düsseldorf kentinde düzenlenecek olan ve sektörün en kapsamlı küresel buluşması olarak gösterilen Thermprocess Fuarı’na üyeleri ve Türk ürünleriyle katılmayı ve kapsamlı bir tanıtım gerçekleştirmeyi planlıyor.

“ISIL İŞLEMSİZ MAKİNE İMKANSIZ”

Bu çerçevede, EFSİAD Yönetim Kurulu Başkanı Mehmet Özdeşlik, Türk endüstriyel fırın imalat sektörünün oldukça gelişmiş olduğunun altını çizerken, sektörün oldukça geniş bir ihracat yelpazesi olduğunu da anımsatıyor. Ancak Özdeşlik, yüksek ithalatın sektörün en önemli sorun başlığı olmaya devam ettiğini de söylüyor: “Özellikle çok ucuza gelen veya ekonomik ömrünü tamamlamış ikinci el fırınlar, sektörün gelişmesinin önünü tıkıyor.”

Türkiye’nin ihracatta ortalama kilo satış bedelinin 1,35 dolar olmasına rağmen endüstriyel fırın sektöründe kilo değerinin 25 dolara kadar çıkabildiğine de değinen Özdeşlik, her şeyden önemlisi, sektörün stratejik bir sektör olduğunu dile getiriyor: “Isıl işlemsiz makine, otomotiv, uzay/havacılık, savunma sanayisi olması mümkün değildir. Isıl işlem o kadar önemli ve stratejik bir alandır ki ürettiğimiz 300°C üzerindeki her koruyucu atmosferli fırın, Birleşmiş Milletler’in ‘Dual-Use’ listesindedir ve ‘Export’ lisansına tabidir. Türkiyeli üreticilerin geliştirdiği fırınlar, üretilen makine parçalarında, kalıpların sertleştirilmesinde kullanılıyor ve bu makinelerin ömürlerine ömür katıyor. Isıl işlemsiz makine üretmek neredeyse imkânsızdır. Bu anlamda Türk makine sektörünün gelişmesine de oldukça önemli katkı verdiğimizi söyleyebiliriz.”