Peleburan Baja dalam Electric Arc Furnace
Pengertian Electric Arc Furnance (EAF)
Tanur Busur Listrik (EAF) adalah peralatan / alat
yang digunakan untuk proses pembuatan logam / peleburan logam, dimana besi
bekas dipanaskan dan dicairkan dengan busur listrik yang berasal dari elektroda
ke besi bekas di dalam tanur.
Ada dua macam arus listrik yang bisa digunakan
dalam proses peleburan dengan EAF, yaitu arus searah (direct
current ) dan arus bolak – balik ( alternating
current). Dan yang biasa digunakan dalam proses
peleburan adalah arus bolak-balik dengan 3 fase menggunakan electroda
graphite.
Salah satu kelebihan EAF dari basic oxygen furnance adalah kemampuan EAF untuk
mengolah scrap menjadi 100 % baja cair. Menurut survei sebanyak 33% dari
produksi baja kasar (crude steel) diproduksi
menggunakan Tanur busur listrik (EAF). Sedangkan kapasitas porduksi dari EAF
bisa mencapai 400 ton. Kelebihan lain dari EAF ini adalah energi yang
dikeluarkan busur listrik terhadap logam bahan baku sangant besar, menyebabkan
terjadinya okisdasi besar pada logam cair. Hal ini menyebabkan karbon yang
terkandung di dalam logam bahan baku teroksidasi sehingga kadar karbon dalam
logam tersebut menjadi berkurang. Bentuk fisik dari dapur (EAF) ini cukup
rendah sehingga dalam hal pengisian bahan bakunya pun sangat mudah. Dalam hal
pengoperasiannya pun EAF juga tidak terlalu sulit karena hanya memerlukan
beberapa orang operator yang memantau proses peleburan dan penggunaan listrik
pada dapur tersebut.
Gambaran Umum
Struktur dari Tanur busur listrik adalah Tungku
oval (bagian bawah), dinding tanur yang berbentuk silinder, dan tutup tanur
yang bisa bergerak menutup dan membuka untuk proses pengisian. Pada tutup tanur
terdapat 3 buah lubang yang merupakan dudukan elektroda grafit, yang terdiri
dari mekanisme penjepit elektroda. Sedangkan elektroda tidak bertopang pada tutup
tanur melainkan bertopang pada rangka tersendiri dan rangka tersebut memiliki
mekanisme pengangkat dan untuk menurunkan elektroda pada posisi – posisi yang
dapat diatur pada waktu pengoperasian. Untuk mengurangi rugi kalor (heat loses) pada tutup tanur, maka tutup tanur dilapis
dengan isolator panas.
Pada dinding pelindung tanur terdapat batu tahan
api sebagai isolator panas bagian dalam yang dihasilkan tanur tersbut. Pada
dinding tanur ini tidak diperlukan lagi lining karena
pada bagian ini tidak lagi bersentuhan dengan cairan. Sedangkan kotruksi luar
dari dinding di tutupi oleh pelat baja dengan ketebalan tertentu. Pada dinding
bagian luar ini juga terdapat sistem pendingin yang menggunakan fluida air
sebagai media pendinginan.
Pada bagian tungku oval (spherical hearth) terdapat 3 lapisan yaitu lapisan lining, lapisan batu tahan api dan sebagai
kontruksi bagian luar digunakan pelat baja dengan ketebalan tertentu. Pada
bagian ini juga terdapat tapping spout atau
yang lebih dikenal dengan istilah saluran penuangan, yang digunakan untuk
proses penungan cairan yang akan di cetak atau diatur komposisinya di ladle furnance. Pada bagian yang berhadapan
dengan tapping spout adalah slaging door atau yang lebih dikenal dengan
pintu slag, yang digunakan untuk mengeluarkan slag. Untuk mengatur posisi penuangan dan
pengeluaran slag, terdapat mekanisme pada
dasar bagian luar tanur yang berbentuk roda gigi berpasangan yang digerakkan
oleh screw bar.
Banyak tipe dapur listrik yang digunakan, tetapi
secara praktek hanya tipe berikut yang digunakan dalam industry pembuatan baja
:
1. AC direct-arc electric furnace (dapur busur listrik – arus bolak balik)
2. DC direct-arc electric furnace (dapur busur listrik – arus searah )
3. Induction electric furnace (dapur
induksi)
Pada dapur busur listrik – arus bolak balik, arus
melewati suatu elektroda turun ke bahan logam melalui suatu busur listrik,
kemudian arus tersebut dari bahan logam mengalir keatas melalui busur listrik
melalui busur listrik menuju elektroda lainnya. Untuk peleburan baja dapat
dilakukan arus satu, dua atau tiga fasa. Umumnya digunakan arus 3 fasa.
Dalam dapur listrik – arus searah, arus listrik
melewati satu elektroda turun kebahan yang akan dilebur melelui busur listrik,
yang kemudian mengalir menuju elektroda pasangannya yang berada dibawah dapur.
Dapur listrik ini dikembangkan oleh Dr. Paul Heroult ( USA ). Dapur busur listrik
Heroult yang pertama dibuat untuk memproduksi baja, dibangun oleh Halcomb steel company di Syracuse, New York pada tahun 1906.
 |
| Skema penampang dapur busur listrik – arus bolak balik. |
Pada dapur induksi, arus listrik diinduksikan
kedalam baja dengan osilasi medan magnet. Berdasarkan frekuensinya, dapur
induksi dikelompokkan sebagai berikut:
1. Dapur induksi frekuensi rendah. Menggunakan prinsip trafo,
dimana bahan logam yang akan dilebur bertindak sebagai kumparan sekunder,
sedang gulungan dengan inti besi bertindak sebagai kumparan primer.
2. Dapur induksi frekuensi medium atau tinggi. Arus dengan
frekuensi medium atau tinggi dilewakan kumparan yang meliliti bejana ( crucible ) yang berisi bahan logam yang akan
dilebur.
Dapur listrik dapat digunakan untuk pembuatan
baja, baik dengan proses asam maupun basa. Hampir semua dapur listrik yang
digunakan untuk melayani produksi ingot baja,
baja cetak kontinya dan industry pengecoran saat ini menggunakan pelapis bata
tahan api basa.
Dapur listrik dapat digunakan untuk memproduksi
hampir semua jenis baja. Untuk kapasitas dibawah 1.500.000 ton/tahun, dapur
listrik lebih ekonomis digunakan daripada kombinasi blast furnace dan proses oxygen steel making basa. Hal tersebut khususnya
berlaku pada daerah dimana tersedia banyak scrap dan harga
tenaga listrik yang murah. Dapur listrik lebuh fleksibel untuk melayani operasi
produksi yang intermittent ( misal, akibat permintaan pasar yang fluktuatif ).
Dapur listrik mempunyai keterbatasan antara lain
sebagai berikut :
1. Tidak mampu memproduksi baja dengan kandungan unsure residual
rendah dari scrap yang mempunyai unsure
residual yang tinggi.
2. Satu dapur listrik tidak dapat melayani secara kontinyu dan
berurutan satu mesin cetak kontinyu ( minimum diperlukan 2 dapur listrik )
3. Dapur listrik tidak ekonomis digunakan untuk produksi
melebihi 1.500.000 ton baja/tahun, pada satu daerah.
Kandungan nitrogen dalam baja biasanya dua kali
lebih tinggi daripada baja yang dihasilkan oleh proses oxygen steel making, baik basa maupun asam.
Komentar
Posting Komentar