Ladle Metallurgy Furnace (LMF): Peran Kunci dalam Pemurnian Baja & Kualitas

Definisi dan Konsep Dasar

Furnace Metalurgi Ladle (LMF) adalah wadah pemurnian sekunder khusus yang digunakan dalam pembuatan baja untuk meningkatkan komposisi kimia, suhu, dan kebersihan baja cair setelah proses peleburan primer seperti furnace oksigen dasar (BOF) atau furnace busur listrik (EAF). Tujuan dasarnya adalah untuk memungkinkan paduan yang tepat, deoksidasi, desulfurisasi, penghilangan inklusi, dan penyesuaian suhu, sehingga memastikan kualitas baja akhir memenuhi persyaratan teknis dan pasar tertentu.

Terletak di hilir unit pembuatan baja primer, LMF berfungsi sebagai langkah kritis dalam rantai proses metalurgi sekunder. Ini menjembatani kesenjangan antara produksi baja awal dan pengecoran, memungkinkan penyesuaian yang disesuaikan pada kimia dan sifat baja. Proses ini meningkatkan efisiensi keseluruhan, konsistensi, dan kualitas baja sebelum dicetak menjadi bloom, billet, atau slab.

Desain Teknis dan Operasi

Teknologi Inti

Prinsip rekayasa inti dari LMF berputar di sekitar perlakuan terkontrol baja cair dalam wadah yang dilapisi refraktori yang dilengkapi dengan sistem pengadukan dan pemurnian. Furnace dirancang untuk memfasilitasi pencampuran yang efisien, reaksi kimia, dan penghilangan inklusi, semuanya dalam kondisi yang dikendalikan dengan hati-hati.

Komponen teknologi kunci meliputi:

• Pelapisan Refraktori: Terbuat dari bahan berbasis alumina tinggi atau magnesia, tahan terhadap korosi dan kejutan termal, memastikan daya tahan dalam kondisi suhu tinggi.
• Sendok dan Sistem Pengetukan: Baja dipindahkan ke LMF melalui sendok, yang dilengkapi dengan mekanisme miring untuk menuang dan mengalirkan.
• Sistem Injeksi Argon atau Oksigen: Perangkat injeksi gas memfasilitasi pengadukan, oksidasi, dan flotasi inklusi.
• Perangkat Pengaduk Samping atau Bawah: Pengaduk mekanis atau yang dibantu gas mempromosikan suhu dan komposisi yang seragam.
• Sistem Manajemen Slag: Perangkat pembentukan dan pengangkatan slag membantu menghilangkan kotoran dan inklusi.

Mekanisme operasi utama melibatkan injeksi gas inert atau reaktif ke dalam baja cair untuk menginduksi pengadukan, mempromosikan flotasi inklusi, dan memfasilitasi reaksi kimia. Alur proses mencakup penambahan paduan, deoksidasi, desulfurisasi, dan kontrol suhu, semuanya dilakukan dalam lingkungan yang terkontrol.

Parameter Proses

Variabel proses kritis meliputi:

Parameter ini secara langsung mempengaruhi kimia akhir baja, kebersihan inklusi, dan stabilitas suhu. Kontrol yang tepat memastikan kualitas produk yang konsisten dan efisiensi proses.

Konfigurasi Peralatan

Instalasi LMF yang tipikal adalah wadah refraktori yang berdiri vertikal atau horizontal dengan dimensi berkisar antara 3 hingga 8 meter tinggi dan 2 hingga 5 meter diameter, tergantung pada kapasitas. Desain modern menggabungkan bahan refraktori canggih dan komponen modular untuk pemeliharaan yang lebih mudah.

Variasi meliputi:

• LMF Konvensional: Kemampuan pengadukan gas dasar dan penambahan paduan.
• LMF Canggih: Dilengkapi dengan pengadukan elektromagnetik, degassing vakum, dan sistem kontrol otomatis.

Sistem tambahan meliputi:

• Jaringan pasokan dan distribusi gas
• Sistem penanganan dan pengangkatan slag
• Unit pengukuran dan kontrol suhu
• Perangkat lunak otomatisasi dan kontrol

Sistem tambahan ini mendukung operasi yang efisien, keselamatan, dan konsistensi proses.

Kimia dan Metalurgi Proses

Reaksi Kimia

Selama perlakuan LMF, beberapa reaksi kimia kunci terjadi:

• Deoksidasi: Unsur-unsur seperti aluminium atau silikon bereaksi dengan oksigen terlarut untuk membentuk oksida yang stabil, misalnya,
  2Al + 3O → Al₂O₃ (inklusif padat)
  Ini mengurangi oksigen terlarut, meningkatkan kebersihan baja.

• Desulfurisasi: Kalsium atau magnesium bereaksi dengan sulfur untuk membentuk sulfida, misalnya,
  Ca + S → CaS (fase slag)
  Menghilangkan sulfur meningkatkan ketangguhan dan kemampuan pengelasan.

• Modifikasi Inklusi: Unsur paduan seperti kalsium atau unsur tanah jarang memodifikasi inklusi non-logam, menjadikannya bulat dan kurang merugikan.

Termodinamika mengatur reaksi ini, mendukung pembentukan fase oksida dan sulfida yang stabil pada suhu tinggi. Kinetika dipengaruhi oleh intensitas pengadukan, suhu, dan konsentrasi kotoran.

Transformasi Metalurgi

Perubahan metalurgi kunci meliputi:

• Penghilangan dan Modifikasi Inklusi: Inklusi non-logam yang halus diangkat ke lapisan slag melalui pengadukan, menghasilkan baja yang lebih bersih.
• Perkembangan Mikrostruktur: Paduan dan deoksidasi mempengaruhi pembentukan mikrostruktur seperti ferit, perlit, bainit, atau martensit, tergantung pada pendinginan selanjutnya.
• Transformasi Fase: Penyesuaian dalam kimia dapat mempromosikan fase yang diinginkan, mempengaruhi sifat mekanik seperti kekuatan, ketangguhan, dan kelenturan.

Transformasi ini secara langsung mempengaruhi karakteristik kinerja baja, seperti ketahanan terhadap kelelahan dan kemampuan pengelasan.

Interaksi Material

Interaksi melibatkan:

• Baja dan Slag: Pertukaran kimia terjadi di antarmuka, memfasilitasi penghilangan kotoran tetapi berisiko kontaminasi jika komposisi slag tidak terkontrol.
• Baja dan Refraktori: Erosi refraktori dapat memperkenalkan kotoran; oleh karena itu, pemilihan refraktori dan pemeliharaan pelapisan sangat penting.
• Baja dan Atmosfer: Injeksi gas mempengaruhi keadaan oksidasi; oksigen yang berlebihan dapat menyebabkan oksidasi yang tidak diinginkan, sementara gas inert mencegah oksidasi dan membantu pengadukan.

Mekanisme kontrol meliputi pemeliharaan kimia slag yang optimal, integritas refraktori, dan regulasi aliran gas yang tepat untuk meminimalkan kontaminasi dan memastikan stabilitas proses.

Alur Proses dan Integrasi

Kembali ke blog

Tulis komentar

Nama *

Email *

Komentar *