Reline dalam Produksi Baja: Pemeliharaan Penting untuk Efisiensi Tungku

Definisi dan Konsep Dasar

Reline dalam konteks industri baja mengacu pada proses memperbaiki, merenovasi, atau mengganti lapisan refraktori di dalam tungku pembuatan baja suhu tinggi, seperti tungku tiup, tungku oksigen dasar (BOF), atau tungku busur listrik (EAF). Operasi ini sangat penting untuk menjaga integritas, efisiensi, dan keselamatan tungku selama masa operasionalnya.

Tujuan dasar dari relining adalah untuk mengembalikan isolasi termal tungku dan melindungi cangkang baja dari panas ekstrem, serangan kimia, dan keausan mekanis. Seiring waktu, lapisan refraktori mengalami degradasi akibat suhu tinggi, korosi kimia, dan stres mekanis, yang mengakibatkan peningkatan kehilangan panas, potensi bahaya keselamatan, dan penurunan kinerja tungku.

Reline adalah aktivitas pemeliharaan yang kritis yang memastikan produksi baja yang berkelanjutan, meminimalkan pemadaman yang tidak direncanakan, dan memperpanjang umur layanan peralatan tungku. Ini biasanya dijadwalkan selama penghentian atau pemadaman yang direncanakan, sering kali dikoordinasikan dengan tugas pemeliharaan lainnya untuk mengoptimalkan waktu henti dan biaya operasional.

Dalam alur proses pembuatan baja secara keseluruhan, relining terjadi selama fase pemeliharaan tungku, biasanya setelah serangkaian kampanye produksi atau ketika keausan refraktori mencapai batas yang telah ditentukan. Ini adalah langkah persiapan sebelum memulai kembali tungku untuk siklus produksi berikutnya, memastikan tungku beroperasi dalam parameter suhu dan kimia yang ditentukan.

Desain Teknis dan Operasi

Teknologi Inti

Teknologi inti dari relining melibatkan penghilangan lapisan refraktori yang ada, penilaian kondisi tungku, dan pemasangan bahan refraktori baru yang disesuaikan dengan jenis tungku dan persyaratan operasional tertentu.

Proses dimulai dengan penghentian tungku yang aman, diikuti dengan penghilangan bata refraktori yang aus atau rusak, castables, atau lapisan menggunakan alat mekanis seperti breaker hidrolik, crane, dan peralatan pembongkaran khusus. Permukaan interior kemudian dibersihkan dan diperiksa untuk integritas struktural, korosi, atau kerusakan.

Komponen teknologi kunci meliputi:

• Bahan refraktori: Ini adalah bata tahan suhu tinggi, castables, plastik, atau campuran gunning yang dirancang untuk menahan stres termal, kimia, dan mekanis.
• Peralatan pemasangan lapisan: Crane, perancah, dan mesin gunning atau casting refraktori khusus memfasilitasi penempatan bahan refraktori yang tepat.
• Sistem pemantauan: Termografi inframerah, pengujian ultrasonik, dan inspeksi visual memastikan pemasangan yang tepat dan mengidentifikasi potensi titik lemah.

Mekanisme operasi utama melibatkan penempatan berurutan lapisan refraktori, memastikan ikatan dan pemadatan yang tepat untuk mencegah spalling atau retak di masa depan. Aliran material dikendalikan dengan hati-hati untuk mencapai ketebalan dan kepadatan yang seragam, yang sangat penting untuk isolasi termal dan stabilitas mekanis.

Parameter Proses

Variabel proses kritis meliputi:

Parameter ini mempengaruhi efisiensi isolasi termal, kekuatan mekanis, dan ketahanan kimia dari lapisan. Kontrol yang tepat memastikan umur panjang refraktori dan kinerja tungku yang optimal.

Sistem kontrol mencakup pemantauan otomatis profil suhu, kelembaban, dan kondisi penyembuhan, bersama dengan inspeksi visual. Sensor canggih dan sistem akuisisi data memungkinkan penyesuaian waktu nyata selama pemasangan dan penyembuhan.

Konfigurasi Peralatan

Konfigurasi peralatan relining yang khas bervariasi tergantung pada ukuran dan jenis tungku. Misalnya, relining tungku tiup melibatkan perancah berskala besar, breaker hidrolik, dan mesin penanganan refraktori, sementara relining EAF dapat memanfaatkan mesin gunning dan aplikasi robotik.

Konfigurasi fisik meliputi:

• Platform akses tungku: Perancah yang ditinggikan atau sistem gantry yang memberikan akses yang aman.
• Alat penanganan refraktori: Crane, forklift, dan troli khusus untuk mengangkut bata refraktori atau castables.
• Mesin pemasangan: Mesin gunning, robot casting, atau peralatan pemotongan bata yang dirancang untuk penempatan yang tepat.

Evolusi desain seiring waktu telah berfokus pada otomatisasi, peningkatan keselamatan, dan bahan refraktori yang lebih baik dengan daya tahan yang lebih tinggi dan kemudahan pemasangan. Sistem tambahan seperti ekstraksi debu, ventilasi, dan pemadam kebakaran adalah bagian integral dari operasi yang aman.

Kimia dan Metalurgi Proses

Reaksi Kimia

Selama relining, reaksi kimia utama tidak terlibat langsung dalam proses pemasangan tetapi sangat penting selama operasi tungku. Lapisan refraktori harus tahan terhadap reaksi dengan terak suhu tinggi, gas, dan logam cair.

Reaksi kunci meliputi:

• Serangan kimia oleh terak: CaO, SiO₂, dan oksida lainnya dalam terak bereaksi dengan komponen refraktori, yang mengarah pada degradasi.
• Korosi oleh gas: CO, CO₂, dan senyawa sulfur dapat menyerang bahan refraktori secara kimia, terutama pada suhu tinggi.
• Dekomposisi termal: Beberapa castables refraktori dapat terdekomposisi atau menyinter pada suhu tinggi, mempengaruhi sifatnya.

Prinsip termodinamika mengatur reaksi ini, dengan stabilitas ditentukan oleh komposisi refraktori dan lingkungan operasional. Kinetika mempengaruhi laju korosi atau degradasi, yang diminimalkan melalui pemilihan material dan kontrol proses.

Produk reaksi seperti silikat aluminate kalsium atau aluminosilikat alkali dapat terbentuk, mempengaruhi integritas refraktori dan kimia terak.

Transformasi Metalurgi

Sementara relining itu sendiri adalah proses fisik, transformasi metalurgi terjadi selama operasi tungku berikutnya. Lapisan refraktori baru mempengaruhi profil termal, reaksi terak-logam, dan transformasi fase di dalam tungku.

Perkembangan mikrostruktur meliputi:

• Menyinter dan vitrifikasi: Bahan refraktori mengalami penyinteran pada suhu tinggi, meningkatkan kepadatan dan kekuatan.
• Transformasi fase: Fase kristalin seperti mullite, korundum, atau spinel terbentuk tergantung pada komposisi refraktori, mempengaruhi stabilitas termal dan kimia.
• Pembentukan lapisan reaksi: Lapisan pelindung dapat berkembang di antarmuka refraktori-logam, mempengaruhi ketahanan korosi.

Transformasi ini mempengaruhi sifat-sifat seperti konduktivitas termal, ketahanan aus, dan daya tahan kimia, yang secara langsung mempengaruhi efisiensi dan umur tungku.

Interaksi Material

Interaksi antara