Tanur Busur Listrik Atau Electric Arc Furnace

8/18/2019 Tanur Busur Listrik Atau Electric Arc Furnace

1/7

Tanur Busur Listrik atau Electric Arc furnance (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.

Daftar isi

• 1 Pendahuluan

• 2 Deskripsi

• 3 Tanur Busur Api Arc !urnace"

• # Prinsip Dasar Pemanasan $aterial Pada Tanur Busur Api

o #.1 %lektroda

o #.2 Proses Pemuatan

• & Proses peleburan

o &.1 Tahap pencairan

o &.2 Tahap Pembersihan

o &.3 Tahap Penyelesaian

• ' Peralatan Pendukung Pada Tanur Busur Api

• ( )e*erensi

Pendahuluan

Ada dua macam arus listrik yang bisa digunakan dalam proses peleburan dengan %A!, yaitu arus

searah direct current " dan arus bolak + balik alternating current". Dan yang biasa digunakan

dalam proses peleburan adalah arus bolakbalik dengan 3 *ase menggunakan electroda graphite.

-alah satu kelebihan %A! dari basic oygen *urnance adalah kemampuan %A! untuk mengolah

scrap menadi 100 baa cair. $enurut surei sebanyak 33 dari produksi baa kasar crude

steel" diproduksi menggunakan Tanur busur listrik %A!". -edangkan kapasitas porduksi dari

%A! bisa mencapai #00 ton. elebihan lain dari %A! ini adalah energi yang dikeluarkan busurlistrik terhadap logam bahan baku sangant besar, menyebabkan teradinya okisdasi besar pada

logam cair. 4al ini menyebabkan karbon yang terkandung di dalam logam bahan bakuteroksidasi sehingga kadar karbon dalam logam tersebut menadi berkurang. Bentuk *isik daridapur %A!" ini cukup rendah sehingga dalam hal pengisian bahan bakunya pun sangat mudah.

Dalam hal pengoperasiannya pun %A! uga tidak terlalu sulit karena hanya memerlukan

beberapa orang operator yang memantau proses peleburan dan penggunaan listrik pada dapurtersebut.

Deskripsi

http://id.wikipedia.org/wiki/Tanur_Busur_Listrik#Pendahuluanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Tanur_Busur_Listrik#Deskripsihttp://id.wikipedia.org/wiki/Tanur_Busur_Listrik#Tanur_Busur_Api_.28Arc_Furnace.29http://id.wikipedia.org/wiki/Tanur_Busur_Listrik#Prinsip_Dasar_Pemanasan_Material_Pada_Tanur_Busur_Apihttp://id.wikipedia.org/wiki/Tanur_Busur_Listrik#Elektrodahttp://id.wikipedia.org/wiki/Tanur_Busur_Listrik#Proses_Pemuatanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Tanur_Busur_Listrik#Proses_peleburanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Tanur_Busur_Listrik#Tahap_pencairanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Tanur_Busur_Listrik#Tahap_Pembersihanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Tanur_Busur_Listrik#Tahap_Penyelesaianhttp://id.wikipedia.org/wiki/Tanur_Busur_Listrik#Peralatan_Pendukung_Pada_Tanur_Busur_Apihttp://id.wikipedia.org/wiki/Tanur_Busur_Listrik#Referensihttp://id.wikipedia.org/wiki/Tanur_Busur_Listrik#Deskripsihttp://id.wikipedia.org/wiki/Tanur_Busur_Listrik#Tanur_Busur_Api_.28Arc_Furnace.29http://id.wikipedia.org/wiki/Tanur_Busur_Listrik#Prinsip_Dasar_Pemanasan_Material_Pada_Tanur_Busur_Apihttp://id.wikipedia.org/wiki/Tanur_Busur_Listrik#Elektrodahttp://id.wikipedia.org/wiki/Tanur_Busur_Listrik#Proses_Pemuatanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Tanur_Busur_Listrik#Proses_peleburanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Tanur_Busur_Listrik#Tahap_pencairanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Tanur_Busur_Listrik#Tahap_Pembersihanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Tanur_Busur_Listrik#Tahap_Penyelesaianhttp://id.wikipedia.org/wiki/Tanur_Busur_Listrik#Peralatan_Pendukung_Pada_Tanur_Busur_Apihttp://id.wikipedia.org/wiki/Tanur_Busur_Listrik#Referensihttp://id.wikipedia.org/wiki/Tanur_Busur_Listrik#Pendahuluan


2/7

-truktur dari Tanur busur listrik adalah Tungku oal bagian ba5ah", dinding tanur yang

berbentuk selinder, dan tutup tanur yang bisa bergerak menutup dan membuka untuk proses

pengisian. Pada tutup tanur terdapat 3 buah lubang yang merupakan dudukan elektroda gra*it,yang terdiri dari mekanisme penepit elektroda. -edangkan 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 5aktu pengoperasian. 6ntuk 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 bagianini tidak lagi bersentuhan dengan cairan. -edangkan kotruksi luar dari dinding di tutupi oleh

pelat baa dengan ketebalan tertentu. Pada dinding bagian luar ini uga terdapat sistem pendingin

yang menggunakan *luida air sebagai media pendinginan.

Pada bagian tungku oal spherical hearth" terdapat 3 lapisan yaitu lapisan lining kemudian

lapisan batu tahan api dan sebagai kontruksi bagian luar digunakan pelat baa dengan ketebalantertentu. Pada bagian ini uga terdapat tapping spout atau yang lebih dikenal dengan istilah

saluran penuangan, yang digunakan untuk proses penungan cairan yang akan di cetak atau diaturkomposisinya di ladle *urnance. Pada bagian yang berhadapan dengan tapping spout adalah

slaging door atau yang lebih dikenal dengan pintu slag, yang digunakan untuk mengeluarkan

slag. 6ntuk mengatur posisi penuangan dan pengeluaran slag, terdapat mekanisme pada dasar bagian luar tanur yang berbentuk roda gigi berpasangan yang digerakkan oleh scre5 bar.

Banyak tipe dapur listrik yang digunakan, tetapi secara praktek hanya tipe berikut yang

digunakan dalam industry pembuatan baa 7

•

A8 directarc electric *urnace dapur busur listrik + arus bolak balik"• D8 directarc electric *urnace dapur busur listrik + arus searah "

• 9nduction electric *urnace dapur induksi"

Pada dapur busur listrik + arus bolak balik, arus mele5ati suatu elektroda turun ke bahan logam

melalui suatu busur listrik, kemudian arus tersebut dari bahan logam mengalir keatas melalui busur listrik melalui busur listrik menuu elektroda lainnya. 6ntuk peleburan baa dapat

dilakukan arus satu, dua atau tiga *asa. 6mumnya digunakan arus 3 *asa.

Dalam dapur listrik + arus searah, arus listrik mele5ati satu elektroda turun kebahan yang akan

dilebur melelui busur listrik, yang kemudian mengalir menuu elektroda pasangannya yang berada diba5ah dapur.

Dapur listrik ini dikembangkan oleh Dr. Paul 4eroult 6-A ". Dapur busur listrik 4eroult yang

pertama dibuat untuk memproduksi baa, dibangun oleh 4alcomb steel company di -yracuse,

:e5 ;ork pada tahun 1


3/7

• Dapur induksi *rek5ensi rendah. $enggunakan prinsip tra*o, dimana bahan logam yang

akan dilebur bertindak sebagai kumparan sekunder, sedang gulungan dengan inti besi

bertindak sebagai kumparan primer.• Dapur induksi *rek5ensi medium atau tinggi. Arus dengan *rek5ensi mediumatau tinggi

dile5atkan kumparan yang meliliti beana crucible " yang berisi bahan logam yang akan

dilebur.

Dapur listrik dapat digunakan untuk pembuatan baa, baik dengan proses asam maupun basa.4ampir semua dapur listrik yang digunakan untuk melayani produksi ingot baa, baa cetak

kontinya dan industry pengecoran saat ini menggunakan pelapis bata tahan api basa.

Dapur listrik dapat digunakan untuk memproduksi hampir semua enis baa. 6ntuk kapasitas

diba5ah 1.&00.000 ton/tahun, dapur listrik lebih ekonomis digunakan daripada kombinasi blast*urnace dan proses oygen steel making basa. 4al tersebut khususnya berlaku pada daerah

dimana tersedia banyak scrap dan harga tenaga listrik yang murah. Dapur listrik lebuh *leksibel

untuk melayani operasi produksi yang intermittent misal, akibat permintaan pasar yang

*luktuati* ".

Dapur listrik mempunyai keterbatasan antara lain sebagai berikut 7

• Tidak mampu memproduksi baa dengan kandungan unsure residual rendah dari scrap

yang mempunyai unsure residual yang tinggi.

• -atu dapur listrik tidak dapat melayani secara kontinyu dan berurutan satu mesin cetak

kontinyu minimum diperlukan 2 dapur listrik "

• Dapur listrik tidak ekonomis digunakan untuk produksi melebihi 1.&00.000 ton

baa/tahun, pada satu daerah.

andungan nitrogen dalam baa biasanya dua kali lebih tinggi daripada baa yang dihasilkan oleh

proses oygen steel making, baik basa maupun asam.

Tanur Busur Api (Arc Furnace)

Tanur ini digunakan untuk proses peleburan, pemurnian dan untuk proses penahanan cairanlogam pada temperatur tertentu holding *urnace". Tanur ini biasanya memiliki kapasitas untuk

menampung cairan logam sebanyak & + 2& ton. euntungan dari penggunaan tanur busur api

adalah7

• busur api yang terbentuk merupakan sumber panas tanpa resiko terkena kontaminasi,sehingga kemurnian cairan logam dapat teraga.

• penggunan panas dapat dikendalikan dengan mudah

• e*isiensi panas sangat baik sekitar (0, disamping muncul biaya yang tinggi akibat

kebutuhan listrik merupakan kerugian dari penggunaan tanur enis ini.

• lapisan udara diatas cairan logam mudah untuk dikendalikan


4/7

• kehilangan losses" bahan paduan seperti crom, nikel, dan tungsten yang rendah.

$aterial logam dapat mencair karena adanya elektroda yang dihubungkan dengan rangkaian

listrik electrical circuit" yang akan membentuk suatu busur api yang akan mencairkan logam.%lectric arc*urnace menggunakan tiga buah elektrode yaitu sesuai dengan umlah phase dari

aliran listrik yang digunakan. Arus yang digunakan adalah arus bolakbalik 3 phase 3alternating current". Pada electric arc*urnace ini bahan isian akan dipanaskan dan dicairkan olehadanya radiasi dari busur listrik electric arc" yang teradi antara electrodeelectrode yang

digunakan. Pada instalasi electric arc *urnace ini digunakan stepdo5n trans*ormer yang berguna

menurunkan tegangan oltage" aliran listrik yang tinggi yang akan digunakan memanaskan dan

mencairkan bahan isian.

Tanur busur api memiliki lapisan baa berbentuk silinder dengan landasan berbentuk lengkung

atau datar yang ditopang rol penahan yang memungkinkan tanur untuk dimiringkan. -ebagai

gambaran, tanur busur api yang memiliki kapasitas 10 ton memiliki diameter luar sebesar 3

meter, diameter dalam bahan tahan api sebesar 2,# meter, tinggi 2,2& meter dan memiliki lapisan

baa setebal 2& mm , sedangkan po5er input sebesar =&0 ka sampai dengan 30.000 ka.

Prinsip Dasar Pemanasan Material Pada Tanur Busur Api

Prinsip timbulnya panas pada tanur busur api adalah panas timbul akibat adanya tahananresistansi" saat arus listrik mengalir. Dalam hal ini, logam yang dimuatkan dalam tanur yang

akan memberikan tahanan terhadap arus listrik. -aat logam mencair, terak akan memberikan

tahanan pada aliran arus listrik. 6ntuk mempertahankan pemberian panas saat logam telah

mencair, elektroda harus diangkat sehinnga elektroda tersebut hanya menyentuh permukaanlapisan terak.

Panas dihasilkan oleh loncatan electron busur api" dengan aliran listrik dengan adanya aliranlistrik ini maka, akan menimbulkan aliran induksi dalam cairan yang akan menyebabkan

teradinya gerak cairan,sehingga homogenisasi cairan dapat teradi.

Elektroda

%lektodenya dibuat dari bahan 8arbon atau gra*it dimana elektrode dari bahan gra*it lebihmenguntungkan sebab lebih tahan terhadap temperatur tinggi. etiga elektrode yang digunakan,

semakin lama akan semakin pendek di bagian uung ba5ahnya disebabkan panas yang teradi

pada uung tersebut. Pada saat operasi/bekera, ketiga elektrode diturunkan secara bersamasama

hingga menyinggung bahan isian.

Agar terbentuk busur api, tiga elektroda dipasang secara ertical dalam *ormasi segitiga.

%lektroda dikelilingi pendingin dan penutup untuk mendinginkan dan mengurangi gas yang

keluar le5at elektroda. etiga elektroda yang digunakan dapat dinaikan atau diturunkan secara

otomatis dengan menggunakan perangkat pengendali listrik atau hidrolik. -istem kendali manualdan otomatis digunakan untuk menaikkan, menurunkan, dan menggeser elektroda saat proses

peleburan berlangsung. >ika elektrode tersebut sudah pendek, perlu diganti yang baru.


5/7

Proses Pemuatan

-aat proses pemuatan penutup tanur dibuka, dan setelah material dimuatkan kedalam tanur,kemudian penutup ditutup kembali, elektroda diturunkan , dan aliran listrik diberikan. %lektroda

diturunkan sampai dasar sampai cairan logam mulai terkumpul dan mulai naik. %lektroda

kemudian dinaikan secara bertahap seiring dengan kenaikan permukaan cairan logam.

6ntuk mendapatkan hasil yang optimal dari proses peleburan dengan menggunakan tanur busurapi dapat dicapai dengan melakukan proses perencanaan dan pengendalian pemuatan yang baik.

-ecara umum komposisi pemuatan adalah sebagai berikut 7

• bahan baku dengan ukuran besar/tebal sebanyak #0

• bahan baku dengan ukuran medium sebanyak #0

• bahan baku dengan ukuran kecil sebanyak 20

Penggunaan sistem saluran dengan ukuran yang besar tebal " akan mengakibatkan proses peleburan menadi semakin lama. Pemuatan bahan baku dilakukan dengan cara sebagai berikut 7

• distribusikan bahan baku pada seluruh permukaan tanur

• hindari bahan baku yang terkumpul diba5ah elektroda

• akan lebih mudah apabila bahan baku dengan ukuran kecil diletakan diatas bahan baku

yang besar/tebal.

Proses peleburan

Proses peleburan baa dengan tanur busur api terbagi menadi dua proses, yaitu 7

• Proses terak asam

• Proses terak basa

Terak asam pada dasarnya mengandung -ilika yang terdapat dalam ikatan ikatan kimia !e$n-iron manganese silicate".Terak ini terbentuk akibat reaksi oksidasi. Pada tahapan ini teradi

proses pemurnian dari cairan logam yang dilakukan dengan pengendalian dalam penghilangan

reduksi" beberapa unsur seperti carbon, mangan dan silicon melalui proses oksidasi.

Proses penghilangan phosphor dan sul*ur sulit dilakukan. Pengontrolan kandungan kedua unsur

tersebut hanya dapat dilakukan dengan pemilihan secara ketat bahan yang dimuat, dimana bahanyang dimuat harus memiliki kandungan rendah dari kedua unsur tersebut.

Pada proses terak basa, perhatian pada kandungan sul*ur dan phosphor tidak perlu dilakukan

selama kedua unsur tersebut dapat dikurangi/dihilangkan dengan pemilihan material yang tepat.Pada peleburan baa paduan, dapat dilakukan dengan melakukan pemuatan menggunakan bahan

baku dengan kandungan karbon yang rendah, dan untuk mencapai kandungan kimia akhir

dilakukan dengan menambahkan bahan paduan.


6/7

Pada tahap ini untuk pengikatan terak dilakukan dengan penambahan biih besi dan batu kapur

yang ditambahkan pada saat pemuatan a5al atau pada saat bahan baku telah mencair.

Penambahan biih besi dan batu kapur saat a5al proses peleburan dapat mengakibatkanhilangnya unsur phosphor. ;ang harus diperhatikan pada pemberian biih besi dan batu kapur

adalah 7

• kedua bahan tersebut dapat memperlambat proses peleburan

• hindari saat pemasukan kedua bahan tersebut diba5ah busur api yang uga akan merusak

elektroda.

• pemberian biih besi tergantung dari kebersihan skrap yang digunakan

• pemberian batu kapur berariasi, berkisar antara 2 & dari total bahan baku yang

digunakan, tergantung dari kandungan sulphur dan phosphor yang akan dihilangkan.

omposisi aktual dari terak yang terbentuk pada saat pendidihan tergantung dari kandungan

carbon pada cairan logam serta proses desulphurisasi dan dephosporisasi.

Tahap pencairan

;aitu tahap pertama peleburan dimana bahan baku pada diubah menadi material cai hingga

temperature 1&&008 + 1'0008. Disini reaksireaksi dalam terhadap elemenelemen yangdikandungnya 8, $n, -, -i, P, 8r" mulai berlangsung dengan pembubuhan besi oksid , sebagai

pereaksi.

• !e3?# @ # !e?

• !e2?3 @ 3 !e?

Perhatikan persamaanpersamaan reaksi berikut ini 7

• 8 !e? @ !e 8? belum teradi pendidihan "

• -i 2 !e? @ -i?2 2 !e

• $n !e? @ $n? !e teradi pada temperatur relatie rendah "

• 2 P & !e? @ & !e P2?&

• 2 8r 3 !e? @ 8r2?3 3 !e

Tahap ini berlangsung selama 1,& am dan diakhiri dengan pembuangan terak.

Tahap Pembersihan

Dilakukan dengan pembubuhan bahan pemba5a 8a? dan !e? sebanyak 3 # dari seluruh berat bahan baku. Pada temperatur tinggi, reaksi 8 !e? @ !e 8? akan mengakibatkan

teradi pendidihan. Penambahan 8a? akan teradi pengikatan elemen 8r, , :i, C, Al, n dan B

menadi terak. Eama dari tahap ini sekitar 30 menit setelah pembersihan ini akan


7/7

menghasilkan 78 turun sampai 0,&, -i F 0,1, $n F 0,1, P G 0,02 , - G 0,0# , 8airan

mengandung ?2 yang tidak mengambil kotoran tidak ada yang dioksidasi ".

Tahap Penyelesaian

Tuuan tahap ini adalah untuk 7

• $enyingkirkan ?2 dari cairan

• Penataan susunan komposisi

• Desul*urisasi akhir

• Pencapaian temperature ideal untuk penuangan

• Penyingkiran sisasisa deoksidasi

• Deoksidasi akhir

Pada tahap ini temperature dinaikan hingga 1'&008 + 1(0008, dan membutuhkan 5aktu sekitar30 menit.

Peralatan Pendukun Pada Tanur Busur Api

• Pendingin air, digunakan pada tanur busur api untuk mendinginkan bagianbagian

penting dari tanur, yaitu7 pemegang, lengan dan penepit elektroda, bagian penutup tanur,aerah sekitar pintu

• Peralatan preheating pemanasan a5al" material yang akan dilebur, dilakukan dengan

menggunakan gas alam atau bahan bakan cair lainnya, akan mengurangi penggunaan

energi listrik saat proses peleburan. Dengan dilakukan pemanasan a5al akan mengurangi5aktu peleburan serta akan mengurangi oksida + oksida dari bahan baku yang kemudian

akan memperpanang usia bahan pelapis tanur dan elektroda.

• Penghisap debu dan asap, sebagai peralatan pendukung pada tanur busur api7

o entilasi saluran udara" digunakan untuk memisahkan debu dan asap

o Pengisap debu dan asap yang di pasang langsung diatas tanur

o Penghisap debu dan asap yang menutupi permukaan tanur

o Penghisap debu dan asap berbentuk canopy

Tanur Busur Listrik Atau Electric Arc Furnace

Documents

Transcript of Tanur Busur Listrik Atau Electric Arc Furnace