< PreviousTeknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 170 yang menggunakan refaktori, biasanya dilakukan penambahan kalsium oksida (CaO, dalam wujud kapur tohor) atau magnesium oksida (MgO, dalam wujud dolomit dan magnesit) sebagai senyawa kimia pembentuk terak. Pembentuk-pembentuk terak ini dimasukkan bersamaan dengan scrap. Kemudian apabila kondisi panas sudah tercapai, karbon (dalam wujud kokas) disuplai ke dalam lapisan terak, secara bertahap untuk membentuk gas karbon monoksida, yang dapat mengakibatkan terak berbusa (berbuih), sehingga efisiensi termal lebih besar, dan kestabilan busur api dan efisiensi listrik lebih baik. Selimut terak juga akan menutupi busur api, sehingga dapat mencegah kerusakan pada atap tanur dan dinding samping dari radiasi panas. Hampir semua pembuatan baja dilakukan pembuangan terak satu kali. Hal ini berarti terak yang terbentuk tidak diganti dengan terak lain seperti dalam proses dua kali pembuangan terak. Setelah terak dikeluarkan, komposisi dan temperatur diatur sehingga mencapai sasaran yang ditetapkan. Jika hal tersebut telah dicapai maka dilakuakan penuangan ke dalam ladle. Saat kondisi flat batch telah dicapai yaitu saat dimana scrap telah seluruhnya mencair, bucket lainnya menyuplai scrap ke dalam furnace untuk dilelehkan. Setelah feed yang kedua telah dilelehkan semuanya, operasi pemurnian dilakukan di dalam ladle untuk mengendalikan terak, memeriksa dan mengoreksi komposisi baja serta menentukan superheat leleh di atas suhu bekunya untuk mempersiapkan proses selanjutnya yakni tapping. Pembentuk terak terdeteksi lebih banyak dan oksigen yang dimasukkan nantinya akan membuat pengotor-pengotor seperti silikon, fosfor, aluminium, mangan dan kalsium akan membentuk oksida-oksida logam dan berada pada slag. Logam yang mempunyai afinitas yang sangat rendah untuk bereaksi dengan oksigen dibandingkan besi seperti nikel dan tembaga tidak dapat dihilangkan dengan pengoksidasian dan harus dikendalikan dengan suatu proses kimia tertentu.Kondisi foaming slag dipertahankan secara keseluruhan selain itu juga perlu dihindari terjadinya luapan pada furnace saat pengaliran dari pintu slag menuju slag pit. Begitu suhu dan komposisi kimia sudah tepat, baja itu dituangkan ke dalam suatu ladle yang telah dipanaskan terlebih dahulu. Apabila terak telah terlihat pada proses tapping maka tungku perapian (furnace) di balik ke arah samping uuntuk mengurangi slag yang ikut terbawa ke dalam ladle. Selama proses tapping dilakukan penambahan paduan logam. Biasanya, berton-ton baja cair dan terak dibiarkan dalam tanur untuk membentuk hot heel, yang dibantu dengan memanaskan scrap yang berperan sebagai umpan sehingga dapat mempercepat Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 171 proses peleburannya. Selama dan setelah proses tapping, pada furnace dilakukan pembersihan pintu terak dari padatan terak, perbaikan, dan pemeriksaan elektroda-elektroda terhadap kemungkinan kerusakan. Untuk 90 ton umpan, dengan menggunakan medium-power furnace, keseluruhan proses biasanya akan berlangsung sekitar 60-70 menit. Ada beberapa reaksi kimia yang terjadi dalam EAF antara lain : Reaksi dalam logam cair [Si] + [O2] (SiO2) [2Mn] + [O2 2(MnO) [2P] + 5/2[O2] (P2O5) [Fe] + 1/2[O2] (FeO) (2FeO) + [Si] (SiO2) + [2Fe] (FeO) + [Mn] (MnO) + [Fe] (5FeO) + [P] (P2O5) + [5Fe] (FeO) + [C] <CO> + [Fe] Reaksi slag (SiO2) + 2(CaO) 2(CaO) + (SiO2) (P2O5) + (CaO) (P2O5 . 4CaO) Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 172 Tanur ini baik sekali untuk peleburan baja dan selama berlangsungnya peleburan, dapat langsung dilakukan beberapa pekerjaan penting, yaitu : Peleburan – Pemurnian Deoksidasi awal (dengan pertukaran terak) – Penghalusan Pemaduan sekaligus deoksidasi akhir. Pada dasarnya pekerjaan pemurnian, deoksidasi awal maupun penghalusan telah dilakukan pada pabrik baja. Di Pengecoran pekerjaan di atas kadangkala harus diulangi lagi untuk mencapai mutu bahan yang dkehendaki. Disinilah terak pada tanur busur api memegang peranan penting. Metode terak tunggal digunakan hanya sebagai pelengkap peleburan, pemurnian juga pada pemaduan dan deoksidasi akhir hingga pengetapan. Secara wajar maka pengaruhnya terhadap pengurangan Phospor dan Belerang dari cairan hanya sedikit saja. Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 173 Dengan metode terak ganda (pertukaran terak) maka semua kekurangan dari metode terak tunggal dapat teratasi. Dimana ia mampu mengurangi kandungan Phospor dan Belerang hingga angka minimum. Gambaran Umum Tanur Busur Api Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 174 3.1.1. Gambaran Umum Tanur Busur Api Tanur ini digunakan untuk proses peleburan, pemurnian dan untuk proses penahanan cairan logam pada temperatur tertentu (holding furnace). Tanur ini biasanya memiliki kapasitas untuk menampung cairan logam sebanyak 5 – 25 ton. Keuntungan dari penggunaan tanur busur api adalah : busur api yang terbentuk merupakan sumber panas tanpa resiko terkena kontaminasi, sehingga kemurnian cairan logam dapat terjaga. penggunan panas dapat dikendalikan dengan mudah efisiensi panas sangat baik yaitu sekitar 70%, disamping muncul biaya yang tinggi akibat kebutuhan listrik merupakan kerugian dari penggunaan tanur jenis ini. lapisan udara diatas cairan laogam mudah untuk dikendalikan kehilangan ( losses ) dari bahan paduan seperti crom, nikel, dan tungsten yang rendah. Material logam dapat mencair karena adanya elektroda yang dihubungkan dengan rangkaian listrik (electrical circuit) yang akan membentuk suatu busur api yang akan mencairkan logam. Tanur busur api memiliki lapisan baja berbentuk silinder dengan landasan berbentuk melengkung atau datar yang ditopang pada rol penahan yang memungkinkan tanur untuk dimiringkan. Sebagai gambaran, tanur busur api yang memiliki kapasitas 10 ton memiliki diameter luar sebesar 3 meter, diameter dalam bahan tahan api sebesar 2,4 meter, tinggi 2,25 meter dan memiliki lapisan baja setebal 25 mm , sedangkan power input sebesar 850 kva sampai dengan 30.000 kva. 3.1.2. Prinsip Dasar Pemanasan Material Pada Tanur Busur Api Prinsip timbulnya panas pada tanur busur api adalah panas timbul akibat adanya tahanan ( resistansi ) saat arus listrik mengalir. Dalam hal ini, logam yang dimuatkan dalam tanur yang akan memberikan tahanan terhadap arus listrik. Saat logam mencair, terak akan memberikan tahanan pada aliran arus listrik. Untuk mempertahankan pemberian panas saat logam telah mencair, elektroda harus diangkat sehinnga elektroda tersebut hanya menyentuh permukaan lapisan terak. Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 175 Panas dihasilkan oleh loncatan electron (busur api) dengan aliran listrik dapat dilihat pada diagram berikut : Gambar 1. Skema terjadinya loncatan busur api Dengan adanya aliran listrik ini maka, akan menimbulkan aliran induksi dalam cairan yang akan menyebabkan terjadinya gerak cairan,sehingga homogenisasi cairan dapat terjadi. 3.1.3. Elektroda Agar terbentuk busur api, tiga elektroda yang dengan ukuran besar dipasang secara vertical dalam bentuk formasi segitiga. Elektroda tersebut dikelilingi oleh pendingin dan penutup untuk mendinginkan dan mengurangi gas yang akan keluar lewat elektroda tersebut. Tuntutan yang harus dimiliki oleh elektroda yang digunakan adalah sebagai berikut : daya hantar listrik yang tinggi daya hantar panas yang rendah ketahanan panas yang baik tahan terhadap oksidasi dan reaksi kimia yang dihasilkan dari proses peleburan memiliki kekuatan mekanis yang baik saat menerima panas yang tinggi Elektroda yang digunakan terbuat dari bahan grafit atau carbon.Pada ukuran yang sama, elektroda yang terbuat dari bahan grafit memiliki kemampuan mengalirkan arus yang lebih besar dari pada yang terbuat dari bahan carbon. Berikut ini akan diberikan table mengenai ukuran, berat dan kapasitas aliran listrik elektroda: Elektroda Busur api Elektroda Busur api Cairan/muatan Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 176 Diameter x panjang Kapasitas aliran listrik (A) Berat elektroda mm inchi kg Lb Elektroda grafit 102 x 1015 4 x 40 1800 - 3300 13.6 30 152 x 1220 6 x 48 3500 - 5800 37.6 83 152 x 1520 6 x 60 3500 - 5800 47.1 104 178 x 1220 7 x 48 4400 - 7500 46.3 402 178 x 1520 7 x 60 4400 - 7500 59.9 132 203 x 1220 8 x 48 5500 - 9300 62.1 137 203 x 1520 8 x 60 5500 - 9300 77.1 170 229 x 1520 9 x 60 6700 - 11300 96.6 213 254 x 1220 10 x 48 8000 - 13300 97.1 214 25 4x 1520 10 x 60 8000 - 13300 118 261 305 x 1520 12 x 60 11300 - 17000 171 378 305 x 1830 12 x 72 11300 - 17000 201 444 356 x 1520 14 x 60 18000 - 25000 228 502 356 x 1830 14 x 72 18000 - 25000 273 602 Elektroda carbon 203 x 1520 8 x 60 2500 - 4500 79.8 176 254 x 1520 10 x 60 3100 - 6300 125 275 305 x 1520 12 x 60 4500 - 7900 178 392 356 x 1520 14 x 60 5400 - 10000 240 528 356 x 1830 14 x 72 5400 - 10000 293 647 Tabel 1. Ukuran, berat dan kapasitas aliran listrik elektroda. Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 177 Adapun gambar skema rangkaian listrik yang menyebabkan aliran listrik pada elektroda dapat dilihat pada gambar dibawah ini : Gambar 2. Skema rangkaian listrik elektroda tanur busur api Ketiga elektroda yang digunakan dapat dinaikan atau diturunkan secara otomatis dengan menggunakan perangkat pengendali listrik atau hidrolik.Sistem kendali manual dan otomatis digunakan untuk menaikkan, menurunkan, dan menggeser elektroda saat proses peleburan berlangsung. Gambar berikut ini akan menggambarkan secara detail peralatan kendali elektroda. Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 178 Gambar 3. Sistem pengendali elektroda tanur busur api Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 179 Apabila gerakan eletroda (naik dan turun) tidak diperhatikan dengan baik maka, saat proses peleburan berlangsung akan berakibat buruk pada lapisan tahan api (lining) dari tanur, seperti diperlihatkan pada gambar dibawah ini : Gambar 4. Akibat yang terjadi karena kesalahan penentuan posisi elektroda 3.1.4. Kebutuhan Energi Listrik Energi listrik yang dibutuhkan untuk melakukan proses peleburan dengan menggunakan tanur busur api pada kandungan karbon yang berbeda dapat dilihat pada grafik berikut ini: Next >