Strand dalam Produksi Baja: Peran Kunci dalam Proses Penuangan Berkelanjutan

Definisi dan Konsep Dasar

Sebuah strand dalam industri baja mengacu pada garis pengecoran atau pemrosesan baja yang kontinu, memanjang, dan sering kali berlapis-lapis yang digunakan terutama dalam proses pengecoran kontinu dan penggulungan panas. Ini adalah komponen kritis dalam rantai pembuatan baja utama, memfasilitasi transformasi baja cair menjadi produk setengah jadi atau jadi dengan efisiensi tinggi dan kualitas yang seragam.

Dalam konteks pengecoran kontinu, strand adalah cetakan yang didinginkan dengan air dan peralatan terkait yang membimbing dan memadatkan baja cair menjadi bentuk setengah jadi, seperti billet, bloom, atau slab. Selama penggulungan panas, strand juga dapat merujuk pada garis pabrik penggulung multi-stand di mana slab atau billet baja secara bertahap dikurangi ketebalannya dan dibentuk menjadi produk akhir seperti pelat, lembaran, atau strip.

Tujuan dasar dari strand adalah untuk memungkinkan produksi baja yang kontinu dan berkapasitas tinggi dengan kualitas yang konsisten, mengurangi kebutuhan untuk pemrosesan batch dan meminimalkan cacat. Ini bertindak sebagai jembatan antara tahap peleburan dan pembentukan, memastikan aliran material yang mulus dan integrasi proses.

Dalam alur proses pembuatan baja secara keseluruhan, strand ditempatkan setelah tahap peleburan atau pengecoran dan sebelum pemrosesan hilir seperti penggulungan panas, penggulungan dingin, atau operasi penyelesaian. Operasinya secara langsung mempengaruhi dimensi produk, kualitas permukaan, mikrostruktur internal, dan sifat mekanik.

Desain Teknis dan Operasi

Teknologi Inti

Prinsip rekayasa inti di balik strand baja melibatkan pemadatan dan deformasi baja cair yang terkontrol untuk menghasilkan produk setengah jadi atau jadi dengan dimensi dan sifat yang diinginkan. Proses ini bergantung pada manajemen termal yang tepat, panduan mekanis, dan aliran material yang kontinu.

Komponen teknologi kunci meliputi:

• Cetakan yang didinginkan dengan air: Membentuk dan memulai pemadatan baja cair. Ini mempertahankan antarmuka yang stabil antara fase cair dan padat.
• Sistem tundish dan ladle: Menyediakan baja cair ke cetakan dengan aliran dan suhu yang terkontrol.
• Perangkat kontrol segregasi: Seperti pengaduk elektromagnetik atau gerbang kontrol aliran, untuk memastikan komposisi dan suhu yang seragam.
• Sistem pendinginan: Pendinginan semprot atau perendaman untuk mengontrol laju pemadatan dan mikrostruktur.
• Roll panduan dan dukungan: Mempertahankan bentuk dan penyelarasan strand selama pemadatan.
• Mekanisme penarikan dan penarikan: Secara kontinu menarik strand yang telah padat dari cetakan dengan kecepatan yang terkontrol.
• Zona pendinginan sekunder: Mendinginkan dan memadatkan strand lebih lanjut sebelum pemotongan atau penggulungan.

Mekanisme operasi utama melibatkan pencurahan baja cair yang kontinu ke dalam cetakan, di mana ia mulai memadat. Strand kemudian ditarik pada laju yang stabil, dengan proses pendinginan dan deformasi memastikan bentuk dan mikrostruktur yang diinginkan.

Parameter Proses

Variabel proses kritis meliputi:

Parameter ini saling bergantung; misalnya, meningkatkan kecepatan pengecoran mungkin memerlukan pendinginan yang lebih baik untuk mencegah cacat. Kontrol yang tepat memastikan mikrostruktur yang seragam, akurasi dimensi, dan kualitas permukaan.

Sistem kontrol menggunakan sensor waktu nyata, PLC (Pengendali Logika Terprogram), dan otomatisasi proses canggih untuk memantau dan menyesuaikan parameter secara dinamis. Umpan balik loop mengoptimalkan stabilitas proses dan konsistensi produk.

Konfigurasi Peralatan

Instalasi strand yang khas memiliki:

• Rangkaian cetakan pengecoran: Biasanya cetakan dengan penampang persegi panjang atau persegi, 200–600 mm lebar, dengan pelapisan tembaga atau grafit yang didinginkan dengan air.
• Sistem tundish dan ladle: Dilengkapi dengan gerbang kontrol aliran, regulasi suhu, dan penghilangan slag.
• Pencetak strand vertikal atau horizontal: Pencetak kontinu vertikal adalah yang paling umum, dengan beberapa konfigurasi horizontal atau melengkung untuk aplikasi tertentu.
• Zona pendinginan: Beberapa header semprot atau nosel perendaman yang diatur sepanjang panjang strand.
• Roll dukungan dan sistem panduan: Terbuat dari baja berkekuatan tinggi atau besi cor, dirancang untuk menahan stres termal dan mekanis.
• Unit penarikan dan pengangkatan: Sistem hidrolik atau yang digerakkan servo yang mempertahankan kecepatan penarikan yang konstan.

Variasi desain termasuk pencetak strand tunggal, strand kembar, atau pencetak multi-strand, memungkinkan produktivitas dan fleksibilitas yang lebih tinggi. Seiring waktu, kemajuan telah difokuskan pada efisiensi pendinginan yang lebih baik, otomatisasi, dan desain cetakan untuk mengurangi cacat.

Sistem tambahan termasuk penanganan slag, pelumasan, dan ekstraksi debu, penting untuk operasi yang aman dan efisien.

Kimia dan Metalurgi Proses

Reaksi Kimia

Selama pengecoran kontinu, reaksi kimia utama minimal tetapi melibatkan:

• Oksidasi elemen paduan: Seperti mangan, silikon, atau aluminium, yang dapat terjadi di permukaan baja atau dalam slag.
• Reaksi deoksidasi: Elemen seperti aluminium atau silikon bereaksi dengan oksigen untuk membentuk oksida yang stabil, mengurangi oksigen terlarut dalam baja.
• Reaksi slag-logam: Kontrol komposisi slag mempengaruhi pembentukan inklusi dan kebersihan.

Termodinamika mengatur reaksi ini, dengan potensi oksigen dan suhu menentukan stabilitas fase. Kinetika mempengaruhi laju penghilangan inklusi dan segregasi kotoran.

Produk reaksi meliputi:

• Inklusi oksida: Seperti alumina, silika, atau oksida mangan, yang dapat mempengaruhi sifat mekanik.
• Gelembung gas: Terjebak selama pemadatan, yang menyebabkan porositas jika tidak terkontrol.
• Konstituen slag: Kalsium aluminosilikat, oksida magnesium, dan fase lainnya yang mempengaruhi kualitas permukaan dan kebersihan.

Transformasi Metalurgi

Perubahan metalurgi kunci