< PreviousTeknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 160 hangat dan tidak lembab. Pot grafit yang basah (lembab) akan kehilangan lapisan gelasnya sat digunakan, sehingga cepat menjadi aus. Pot dengan Bahan Grafit Pot Silikonkarbid Pot ini dibandingkan dengan pot grafit memiliki ketahanan suhu yang lebih rendah tetapi untuk penggunaan peleburan alumunium bisa berusia lebih panjang tergantung dari penanganannya (2 sampai 4 kalinya). Selain itu pot ini memiliki daya hantar panas lebih baik sehingga peleburan dapat berlangsung lebih cepat (penghematan energi). Berlawanan dengan pot grafit pada penggunaannya dipeleburan, pemanasan pot Silikonkarbid harus dilakukan secepat mungkin. Keburukan pot ini adalah bahwa ia sangat peka terhadap bahan peleburan yang mengandung kryolith dan Natriunfluorid, demikian pula terhadap garam pemurni maupun pencuci (pembersih cairan). Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 161 Pot dengan Bahan Silicon Carbide Pot Besi Tuang Pot ini dapat berfungsi selain pot pelebur juga sebagai pot penghantar panas. Dalam proses penggunaan pot ini sebelumnya pot tersebut harus dilapisi dengan grafit supaya tidak terjadi kontaminasi antara cairan yang dilebur dangan pot. Namun demikian komposisi, pelapisan, cara penanganan dan bentuknya harus betul – betul diperhatikan. Bahannya pun hanya terbatas pada BTK dan BTBB saja, sedangkan BTMT dalam hal ini tidak dapat digunakan, karena jumlah karbonnya yang sedikit (Aluminium cair sangat korosif terhadap besi). Karbon yang berupa grafit serpih dan nodular dalam besi akan menghambat korosifitas dari aluminium cair, jumlah karbon tersebut harus sekitar 3,2% - 3,6%.Dalam besi harus pula terdapat kandungan Aluminium sekitar 1,2% - 3%, sementara itu silikon harus lebih kecil dari 2% dan Phospor dibawah 0,1%. Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 162 Pot dengan Bahan Logam Permukaan dalam pot harus dibiarkan kasar dan bergelombang untuk menjaga lapisan agar tiak terkelupas. Pelapisan ini terutama pada bagian dalam harus dilakukan pada suhu minimum 80C dengan cara disemprotkan. Jenis bahan pelapis ini khusus dipersiapkan untuk tujuan diatas dan banyak dijual di pasaran. Pemeliharaan Krusibel Krusibel adalah pot/cawan/mangkuk yang terbuat dari baja, besi tuang ataupun grafit. Umumnya digunakan untuk melebur logam bukan besi. Pada tanur pelebur (tanur krusibel) yang sekaligus digunakan untuk menuang. Untuk memperpanjang usia krusibel terutama yang terbuat dari grafit, maka beberapa ketentuan harus diikuti : Krusibel harus bebas dari kelembaban, hangat dan disimpan pada tempat yang cukup mendapat udara. Krusibel baru dipanaskan secara lambat. Muatan tidak dimasukkan secara kasar (dijejalkan ataupun di hempaskan). Hindarkan krusibel dari benturan. Pada pembersihannya tidak menggunakan benda Lajam. Gunakan plat pengangkat yang tepat. Sisa cairan dan lerak tidak di biarkan membeku dalam krusibel, terutama bila paduannya akan diubah. Dinginkan krusibel secara perlahan-lahan pula. Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 163 Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 164 Peleburan Menggunakan Tanur Busur Api Electric Arc Furnace adalah furnace yang sumber energi panasnya berasal dari busur listrik. Ukuran Electric Arc Furnace ada yang kecil dengan kapasitas kira-kira satu ton (biasanya digunakan dalam pengecoran untuk memproduksi besi cor), hingga yang berkapasitas 400 ton yang digunakan dalam proses secondary pembuataan baja. Suhu di dalam Electric Arc Furnace dapat mencapai 1800o C. Electric Arc Furnace pertama kali di kembangkan oleh Paul Heroult berkebangsaan Prancis, dengan sebuah pabrik komersial yang didirikannya di Amerika serikat pada tahun 1907. pada awalnya “electric steel” digunakan untuk produk-produk khusus seperti machine tools dan spring steel. Pada abad ke-19, sejumlah orang telah menggunakan Electric Arc untuk meleburkan besi. Humpry Davy melakukan suatu percobaan yang dilakukan pada tahun 1810; proses pengelasan diselidiki oleh Pepys di 1815; Pinchon mencoba untuk menciptakan suatu Electrothermic Furnace pada tahun 1853; dan di tahun 1878 – 1879 William Siemens mengeluarkan hak paten untuk Electric Furnaces dari jenis busur listrik. Stessano Electric Furnace adalah suatu tungku perapian dengan jenis busur listrik sebagai pemanas yang umumnya berputar dan terendam. Tungku perapian Girod sama dengan tungku perapian Héroult. Yang berbeda dari busur pada electrothermic furnace adalah jenis induksi pada furnace. Sementara EAF (Electric Arc Furnace) secara luas digunakan pada masa Perang Dunia II untuk produksi baja paduan. Electric Arc Furnace yang digunakan dalam pembuatan baja terdiri dari refraktori yang melapisi tangki, biasanya pada furnace yang berukuran besar diberi air pendingin, ditutupi dengan atap yang dapat dibuka dan ditutup, dan mempunyai satu atau lebih elektroda grafit yang dimasukkan ke dalam furnace. Secara umum furnace tersebut dibagi atas tiga bagian, yakni : Shell, yang terdiri dari dinding samping dan bagian bawah yang berbentuk mangkuk yang terbuat dari baja. Hearth, bagian bawah yang berbentuk mangkuk dilapisi oleh refraktori Roof, dilapisi oleh refraktori dan insatalasi air pendingin, dan berbentuk setengah bola atau berbentuk setengah kerucut. Atap juga didukung dengan Refraktori Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 165 Delta pada bagian tengah untuk tempat masuknya elektrod grafit ke dalam furnace. Profil Electric Arc Furnace Hearth biasanya berbentuk setengah bola, atau eccentric tapping bottom, yang tampak sperti telor yang di belah dua. Dengan teknologi yang modern furnace dapat diangkat dari bawah sehingga dapat berada pada posisi miring, dengan demikian terak dapat dipisahkan dari logam metal dengan mudah. Bagian yang terpisah dari struktur furnace adalah sistem pensupport elektroda dan listrik, serta tempat penyimpanan furnace. Dua kemungkinan konfigurasi yang digunakan: pensupport elektroda dan atap furnace dimiringkan, atau mengangkat tempat penyimpanan furnace. Ciri khas dari furnace ini adalah memiliki tiga elektroda dengan alternating current. Penampang elektroda berbentuk bulat, dan pada umumnya terdapat penghubung terhadap setiap bagian, sehingga ketika elektroda mengalami pengausan, dapat ditambahkan elektroda baru. Arc terbentuk diantara material pengisi dengan elektroda, dan material tersebut dipanaskan oleh arus yang melaluinya serta oleh radiasi dari arc. Elektroda-elektroda itu secara otomatis diangkat dan yang diturunkan oleh suatu sistim pengaturan kedudukan, yang mana menggunakan kerekan atau hidrolik silinder. Suatu sistim memelihara agar arus dan energi listrik masuk secara konstan selama pelelehan. Tiang untuk penahan lengan elektroda-elektroda dapat menyalurkan air pandingin malalui pipa tembaga dan digunakan untuk mengalirkan arus ke penahan elektroda. Sistem modern menggunakan “hot arms”, di mana lengan lengan mengalirkan arus, hal ini meningkatkan efisiensi. Ini dapat dibuat dari tembaga berlapis baja atau aluminium. Karena elektroda-elektroda bergerak naik dan turun secara otomatis untuk regulasi arc, dan diangkat untuk memindahkannya dari atap furnace, kabel air pendingin dihubungkan pada pipa atau lengan dengan merubah posisi ke dekat furnace. Untuk melindungi perpindaham panas dari furnace, itu dipasang di bagian bawah. Furnace tersebut dibangun di atas penyangga yang tinngi sehingga baja cair dapat dituangkan ke dalam tangki yang lain untuk dipindahkan ke proses steel meking. Proses penuangan lelehan baja disebut "tapping". Awalnya, semua furnace steel making menuangkan logam cair dengan refraktrosi sebagai sampah ketika furnace Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 166 itu dimiringkan, tetapi umumnya mempunyai Eccentric Bottom Tap-hole (EBT) untuk mengurangi inklusi nitrogen dan slag di dalam baja cair. furnace ini mempunyai suatu lubang berbentuk tegak lurus masuk ke hearth dan shell, dan ditempatkan di bagian tengah dan ujung. Pabrik-pabrik modern mungkin mempunyai dua shell dengan satu set kumpulan elektroda yang dapat ditransfer antara keduanya; satu cangkang memanaskan terlebih dahulu scrap dan shell yang lain dimanfaatkan untuk melebur. Satu furnace modern ukuran sedang memerlukan energi 60,000,000 volt-ampere (60 MVA), dengan tegangan sekunder antara 400 dan 900 volt dan arus sekunder lebih dari 44,000 ampere. Di pabrik modern, tanur dapat menghasilkan 80 ton metrik dari baja cair dalam waktu 60 menit dari mengisi besi bekas dingin sampai penuangan furnace. Dibandingan Basic Oxygen Furnaces yang mempunyai kapasitas 150-300 ton per batch, atau “heat”, dan dapat menghasilkan panas dalam 30-40 menit. Variasi-variasi ada di dalam desain detil furnace dan operasinya, tergantung pada hasil akhir dan kondisi-kondisi awal, seperti juga penelitian yang berkelanjutan untuk memperbaiki efisiensi furnace -scrap yang paling besar- hanya furnace di Turki, dengan kapasitas 250 ton metrik dari 240 MVA. Untuk menghasilkan satu ton baja dalam EAF memerlukan tenaga listrik 400 kilowatt jam per 2000 ponnya, atau sekitar 440kWh per ton metriknya. Jumlah minimum secara teoritis dari tenaga yang diperlukan untuk meleleh suatu ton baja scrap adalah 300kWh (titik leleh 1520°C/2768°F). Electrical arc steelmaking sangat hemat disuatu tempat yang memiliki energi listrik yang melimpah. Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 167 Gambar Komponen EAF Tahapan Proses EAF Logam scrap dikirimkan kepenampungan scrap, untuk dilakukan pemilihan dan pengelompokan scrap. Sangat perlu memilah dan mengelompokan scrap menurut jenis kandungan unsur-unsurnya, mengingat alasan-alasan sebagai berikut: Untuk mengetahui unsur-unsur paduan berharga dalam scrap Untuk dapat menggunakan unsur-unsur paduan murni secara ekonomis Untuk meyakinkan bahwa hanya unsur-unsur yang diinginkan saja yang dapat masuk dalam pembuatan baja Pabrik baja yang memproduksi jenis baja perlu melakukan pemilihan scrap menurut kandungan unsur paduannya secara lebih ekstensif dari pada pabrik yang hanya memproduksi jenis baja yang sama secara kontinyu. Penggunaan scrap yang terindentifikasi baik, akan membantu praktekpeleburan yang konsisten sehingga menghasilkan produtifitas yang tinggi, kualitas terjaga baik serta jadwal produksi dan penyerahan produk dapat terlaksan tepat waktu. Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 168 Pengindentifikasian scrap dapat dilakukan dengan cara analisa kualitatif dan kuantitatif, antara lain analisa kimia contoh scrap, analisa spektrografi, magnetic test, spark test, spot test, pellet test. Pada setiap memulai pengoprasian EAF, terlebih dahulu dimasukan scrap yang lebih ringan. Dengan demikian pada awal proses peleburan tidak memerlukan energi listrik yang besar, disampping menjaga akar elektroda tidak menembus kedalam bahan dan mencapai dasar hearth sebelum cukup genangan cairan laogam yang terbentuk. Jika temperatur cairan logam sangat tinggi dapat merusak lapisan bata tahan api hearth. Ukuran scrap yang panjang dapat mengakibatkan: Kesulitan dalam penutupan atap furnace, sehingga banyak waktu terbuang untukmengatasinya Patahnya elektroda ketika bergerak turun naik selama waktu peleburan Terbentuknya jembatan yang menopang scrap yang masih dingin. Jika jembatan scrap panjang tersebut melebur, jembatan akan runtuh, yang mengakibatkan keluarnya cairan logam dari pintu atau bahkan timbul ledakan. Dalam prakteknya dilakukan pencapuran sehingga diperoleh: Penggunaan jumlah bucket yang sesedikit mungkin Proses peleburan menjadi cepat Penghematan penggunaan listrik Konsumsi elektroda rendah Dalam pengelompokan scrap yang efisien, scrap dipisahkan berdasarkan sifat fisiknya dan dijaga bebas dari air, minyak, dan debu. Setelah dikelompokan kemudian ditampatkan di ruang peleburan. Scrap yang dimasukan secara umum dibagi dalam dua kadar utama: potongan dan leburan serta dengan penambahan beberapa Direct Reduced Iron (DRI) atau Pig Iron untuk keseimbangan kimia. Beberapa furnace, hampir 100 % DRI. Scrap itu diisi ke dalam bucket, dengan “clamshell” pintu-pintu untuk alas. Yang perlu diperhatikan adalah lapisan scrap saat pengumpanan, untuk memastikan operasi furnace baik, batas lelehan ditempatkan pada bagian atas suatu lapisan yang bersifat melindungi, pada bagian atas lebih banyak potongan. Lapisan-lapisan ini harus berada di furnace setelah Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 169 pengisian. Setelah pengumpanan, dilakukan pemanasan scrap dengan menggunakan tanur panas off-gases. Scrap kemudian diumpankan ke ruang pelelehan, atap furnace ditutup, dan furnace itu dipenuhi scrap dari hasil pengumpanan. Pengisisan merupakan salah satu proses yang berbahaya bagi operator EAF. Ada banyak energi yang dihasilkan dari jatuhnya berton-ton logam, logam cair di dalam furnace sering berpindah ke atas dan keluar oleh scrap padat, dan oli dan debu yang melapisi scrap itu menyala saat furnace panas, mengakibatkan suatu letusan bola api keluar dari atas furnace dan pintu slag. Dalam bagian furnace yang kedua, scrap itu mengisi bagian kedua saat bagian pertama sedang dicairkan, dan dilakukan pemanasan terlebih dahulu dengan off-gas dari bagian yang aktif. Proses yang lain bersifat pengisisian berkelanjutan – scrap dipanaskan terlebih dahulu di conveyor belt, kemudian memasukan scrap ke dalam furnace, atau mengisi scrap dari suatu corong pada bagian atas furnace, dengan off-gases langsung melalui corong. Namun furnace dapat diisi dengan lelehan logam dari proses lain. Setelah pengisian, atap itu diayunkan ke belakang furnace dan memulai peleburan. setelah pengumpanan pintu dapur ditutup. Elektroda diturunkan sampai posisi sekitar 25 mm diatas permukaan bahan. Listrik dialirkan dengan tingkat tegangan medium dan arus yang sesuai, sehingga busur listrik yang timbul mulai melebur scrap dibawah dan dibagian sampingnya. Pada awalnya peleburan berjalan lambat dengan maksud untuk melindungi lapisan bata tahan api dan atap furnace dari radiasi panas busur listrik. Kemudian tegangan dan arus dinaikan maksimum untuk mampercepat proses peleburan. Proses peleburan adalah tahapan yang paling mahal, karena pada tahapan ini konsumsi listrik dan elktroda sangat tinggi.peleburan terus berlangsung hingga terbentuk kolam logam cair dalam hearth. Scrap dan bahan akan melebur dari bawah ke atas karena adanya radiasi panas dari logam cair, panas dari burur listrik dan panas dari scrap dan bahan yang teraliri listrik. Pada akhir peleburan diinjeksikan ka[ur bakar diatas permukaan baja cair. Jika fasilitas injeksi tidak tersedia, kapur bakar tersebut ditambahkan sebelum scrap tahap kedua dilebur. Pemanasan dilanjutkan hingga semua scrap dan bahan melebur. Salah satu bagian penting dalam porses steel making adalah pengendalian terak, yang biasanya mengapung di atas permukaan baja cair. Terak biasanya terdiri dari oksida-oksida logam berupa pengotor yang bermanfaat untuk menghentikan kehilangan panas yang berlebihan saat proses steel making berlansung dan untuk membantu mengurangi erosi pelapisan pada lapisan refaktori. Untuk suatu tanur Next >