Berkumpul dalam Produksi Baja: Proses, Peralatan & Signifikansi

Definisi dan Konsep Dasar

Teeming adalah langkah kritis dalam proses pembuatan baja yang melibatkan pencurahan atau pemindahan baja cair secara terkontrol dari wadah pemurnian, seperti ladle, ke dalam cetakan, ingot, atau mesin pengecoran kontinu untuk proses pembekuan. Tujuan dasarnya adalah untuk memindahkan baja cair dengan aman dan efisien sambil mempertahankan kualitas, suhu, dan komposisi kimianya, memungkinkan tahap pemrosesan selanjutnya.

Dalam keseluruhan rantai pembuatan baja, teeming terjadi setelah operasi pemurnian dan paduan primer, biasanya setelah tungku pembuatan baja (seperti konverter atau tungku busur listrik). Ini berfungsi sebagai jembatan antara produksi baja cair dan pembekuan, membentuk material menjadi bentuk yang sesuai untuk digulung, ditempa, atau dicetak.

Teeming sangat penting untuk memastikan integritas produk baja akhir, mempengaruhi mikrostruktur, sifat mekanik, dan kualitas permukaan. Pelaksanaan proses ini yang tepat berdampak langsung pada produktivitas, keselamatan, dan konsistensi produk di pabrik baja.

Desain dan Operasi Teknis

Teknologi Inti

Prinsip rekayasa inti di balik teeming berputar di sekitar dinamika fluida, manajemen termal, dan kontrol aliran yang tepat. Proses ini bertujuan untuk meminimalkan turbulensi, oksidasi, dan penjebakan inklusi selama pemindahan, menjaga kualitas baja.

Komponen teknologi kunci meliputi:

• Ladle atau Tundish: Wadah besar yang dirancang untuk menampung dan mengangkut baja cair. Mereka dibangun dari paduan tahan panas dan dilapisi dengan material refraktori untuk menahan suhu tinggi dan lelehan baja yang korosif.

• Nozzle atau Perangkat Pengetuk: Saluran khusus yang mengatur aliran baja selama pencurahan. Mereka sering menggabungkan gerbang geser, batang penutup, atau katup geser untuk mengontrol laju dan arah aliran.

• Tundish (jika digunakan): Wadah perantara yang bertindak sebagai pengatur aliran dan filter, memastikan aliran yang stabil dan laminar ke dalam cetakan atau mesin pengecoran.

• Peralatan Pencurahan: Termasuk mobil ladle, crane, dan corong pencurahan yang memfasilitasi pergerakan dan penempatan baja cair.

Mekanisme operasi utama melibatkan membuka dan menutup gerbang atau katup untuk memulai atau menghentikan aliran, dengan laju aliran biasanya berkisar antara 1 hingga 10 ton per menit, tergantung pada skala proses.

Aliran material dipantau dengan cermat untuk mencegah turbulensi, oksidasi, dan penjebakan inklusi. Proses ini sering menggunakan pemurnian gas inert atau pengadukan argon untuk meningkatkan kebersihan baja selama pemindahan.

Parameter Proses

Variabel proses kritis meliputi:

Mempertahankan parameter optimal memastikan penjebakan inklusi minimal, stabilitas suhu, dan homogenitas kimia. Sistem kontrol canggih memanfaatkan data waktu nyata dari sensor untuk menyesuaikan laju aliran dan sudut pencurahan secara dinamis, memastikan kualitas yang konsisten.

Konfigurasi Peralatan

Instalasi teeming yang tipikal terdiri dari:

• Ladle: Berkisar antara 50 hingga 300 ton kapasitas, dengan pelapisan refraktori dan mekanisme miring untuk pencurahan yang terkontrol.

• Tundish: Wadah perantara dengan perangkat kontrol aliran, sering dilengkapi dengan gerbang geser dan pengatur aliran.

• Nozzle dan Perangkat Pengetuk: Dirancang untuk pengaturan aliran yang tepat, sering dengan gerbang geser yang dapat disesuaikan atau batang penutup.

• Infrastruktur Pendukung: Mobil ladle atau crane untuk pergerakan, sistem pendingin untuk cangkang ladle, dan sistem injeksi gas untuk pengadukan baja.

Seiring waktu, peralatan telah berkembang dari sistem buka-tap sederhana menjadi pengaturan ladle dan tundish otomatis yang canggih dengan kontrol aliran dan fitur keselamatan yang ditingkatkan. Sistem tambahan termasuk injeksi argon untuk pengadukan baja, perangkat penyaring terak, dan sensor pemantauan suhu.

Kimia dan Metalurgi Proses

Reaksi Kimia

Selama teeming, reaksi kimia utama minimal tetapi kritis. Reaksi utama melibatkan:

• Oksidasi kotoran: Seperti karbon, mangan, dan silikon, yang dapat membentuk oksida atau konstituen terak lainnya.

• Interaksi atmosfer inert: Gas argon atau nitrogen sering disuntikkan untuk mencegah oksidasi dan mempromosikan pengapungan inklusi.

Prinsip termodinamika menentukan bahwa mengontrol aktivitas oksigen selama pencurahan meminimalkan oksidasi elemen paduan. Kinetika oksidasi tergantung pada suhu, tekanan parsial oksigen, dan komposisi baja.

Produk reaksi meliputi:

• Pembentukan terak: Oksida silikon, mangan, aluminium, dan kalsium, yang dipisahkan dari baja.

• Inklusi: Partikel non-logam yang dapat terjebak atau mengapung tergantung pada kondisi proses.

Transformasi Metalurgi

Perubahan metalurgi kunci selama teeming meliputi:

• Pengembangan mikrostruktur: Pendinginan cepat selama pembekuan mempengaruhi ukuran butir, distribusi fase, dan morfologi inklusi.

• Transformasi fase: Saat baja mendingin, austenit berubah menjadi ferit, perlit, bainit, atau martensit, tergantung pada laju pendinginan dan kandungan paduan.

• Homogenisasi: Pengadukan dan kontrol suhu mempromosikan distribusi seragam elemen paduan dan inklusi.

Kondisi teeming yang tepat membantu mencapai mikrostruktur yang diinginkan, yang secara langsung mempengaruhi sifat mekanik seperti kekuatan, ketangguhan, dan kelenturan.

Interaksi Material

Interaksi selama teeming meliputi:

• Baja dan terak: Pembentukan inklusi dan potensi kontaminasi jika terak terjebak.

• Baja dan pelapisan refraktori: Keausan refraktori dapat memperkenalkan kotoran; oleh karena itu, kualitas refraktori dan desain pelapisan sangat penting.

• Baja dan atmosfer: Oksidasi atau penyerapan nitrogen dapat terjadi jika atmosfer pelindung tidak dipertahankan.

M