Tungku Busur Listrik: Semua yang Perlu Anda Ketahui

Tungku busur listrik sangat penting dalam pembuatan baja industri. Lebih dari 95% baja listrik dibuat dengan tungku busur listrik. Mari kita mulai Di blog ini, Anda akan mendapatkan wawasan tentang cara kerja tanur busur listrik, komponen dan manfaatnya, dan bahan tanur busur listrik penting yang digunakan, serta bagaimana tanur busur listrik dibandingkan dengan jenis tanur lainnya.

Apa? Apakah Tungku Busur Listrik?

Electric Arc Furnace (EAF) adalah tungku yang melelehkan logam dalam busur listrik dengan suhu tinggi, terutama untuk peleburan baja. Kelompok Elektroda EAF menghasilkan busur listrik yang menghasilkan panas dan melelehkan logam muatan. Dibandingkan dengan tanur sembur berbahan bakar batu bara, tanur busur listrik sepanjang tahun lebih fleksibel dan lebih bersih. Produksi baja tungku busur listrik hemat sumber daya; meminimalkan limbah dibandingkan dengan sumber baja, dan penggunaan bahan daur ulang Umpan Balik Awal.

Baja bekas yang dapat didaur ulang diproses oleh tungku EAF di pabrik mini. Fleksibilitas dalam input bahan baku ini menjadikan EAF ideal untuk pembuatan baja yang ramah lingkungan dan ekonomis. Pengecoran garis dapat menghasilkan berbagai macam komposisi dan baja berkualitas tinggi, yang membuatnya cocok untuk baja dan paduan khusus.

Bagaimana Cara Kerja Tungku Busur Listrik?

Pengisian daya

Bagian pertama dari proses dalam tungku busur listrik Anda - adalah pengisian, atau memasukkan bahan baku ke dalam tungku. Gunakan baja bekas, besi kasar dan terkadang besi yang direduksi langsung (DRI) sebagai bahan baku utamanya. Bahan-bahan ini dimasukkan ke dalam tungku oleh sistem pengisian. Kemajuan terbaru dalam sistem pengisian mencapai otomatisasi tingkat tinggi, yang memungkinkan bahan ditambahkan dengan komposisi kimia yang akurat dan efektif. Pengisian dapat dilakukan secara batch dengan menggunakan wadah besar yang disebut "keranjang", yang diisi dengan skrap dan kemudian dimasukkan ke dalam tungku secara bersamaan - atau secara terus menerus melalui konveyor.

Meleleh

Setelah tungku diisi, peleburan akan menjadi langkah selanjutnya. Dalam proses ini, elektroda (bukan bahan berbasis grafit) ditempatkan dalam tungku dan tegangan tinggi dialirkan melaluinya. Hal ini menciptakan busur listrik yang memanaskan logam hingga mencapai titik di mana logam tersebut meleleh. Suhu di dalam tungku busur listrik itu sendiri dapat mencapai 3.500°C - lebih dari cukup untuk melelehkan besi tua dan bahan baku lainnya. Tungku listrik menggunakan busur, panas yang dikembangkan antara elektroda dan muatan; sistem terak yang melindungi komposisi kimia rendaman cair dengan bantuan lapisan bening sebagai penutup yang memberikan hasil peleburan tertinggi.

Pemurnian

Langkah selanjutnya adalah memurnikan logam setelah dilebur. Pemurnian adalah proses pemurnian logam dalam bentuk cair yang sabar. Selama pemurnian, oksigen biasanya ditiupkan ke dalam tungku melalui tombak untuk mengoksidasi dan menghilangkan kotoran seperti karbon, fosfor, atau belerang. Ini adalah pengotor padat yang dibuat dengan bahan fluks lain seperti kapur dan fluorspar untuk membentuk terak yang menjebak pengotor yang terkandung dari logam. Biasanya dikontrol oleh berbagai sensor canggih dan sistem kontrol, fungsi ini sangat penting untuk menghasilkan baja beresolusi tinggi dengan sifat yang unik.

Menyadap

Proses penyadapan adalah langkah terakhir dalam proses tanur listrik. Selama Langkah ketiga, baja cair (yang terkandung di dalam tungku) akan dibawa ke ladle; bejana yang digunakan untuk mengangkut baja cair di sekitar pabrik baja Anda untuk diproses, seperti pengecoran dan pembentukan selanjutnya. Penyadapan juga merupakan proses yang sangat halus dan membutuhkan kontrol karena kami perlu menyadap baja cair dalam jumlah tertentu dan mengurangi masuknya terak. Temperatur penyadapan dipantau secara ketat menggunakan tombol-tombol ini untuk memastikan bahwa temperatur baja cair berada pada tingkat yang sesuai untuk pemrosesan hilir.

Kapasitas dan Jenis Tungku Busur Listrik

Tungku busur listrik tidak langsung

Tungku Busur Listrik AC (AC EAF) menggunakan Arus Bolak-Balik (AC) yang mengalir melalui elektroda grafit untuk menghasilkan busur listrik yang digunakan untuk peleburan. AC EAF adalah jenis tungku yang paling populer digunakan untuk peleburan baja dan menawarkan fleksibilitas, tungku ini dapat digunakan untuk berbagai aplikasi. Tungku ini memiliki desain yang cukup sederhana dan dapat melebur hampir semua jenis besi tua. Tungku AC adalah jenis tungku listrik yang sangat serbaguna yang dapat dinyalakan dan dimatikan dengan cepat, ideal untuk pembuatan baja skala kecil hingga menengah.

Tungku busur listrik langsung (DC EAF)

Busur listrik diproduksi menggunakan arus searah (DC) dalam Tungku Busur Listrik DC (DC Electric Arc Furnace/DC EAF). EAF DC membutuhkan lebih sedikit elektroda daripada EAF AC, sehingga menghemat biaya. Biasanya, hanya ada satu elektroda grafit dalam tungku DC yang cenderung bertahan lebih lama dan memberikan stabilitas busur. Selain itu, tungku DC juga cenderung lebih tenang dan memiliki potensi efisiensi energi yang lebih besar. Namun, meskipun umumnya lebih rumit secara struktural, biaya di muka untuk pemasangannya mungkin juga lebih besar.

Tungku Busur Listrik Terendam

Submerged arc furnace (SAF) adalah jenis tungku khusus yang terutama digunakan untuk memproduksi ferroalloy atau logam lainnya. Elektroda sebagian dicelupkan ke dalam bahan muatan untuk menciptakan atmosfer reduksi yang sesuai untuk beberapa reaksi metalurgi dalam SAF, misalnya. SAF tidak digunakan untuk melebur baja, seperti halnya dengan EAF standar, melainkan untuk memproses bijih seperti mangan atau kromium untuk menghasilkan komponen paduan. Tungku busur listrik terendam khusus dapat dirancang untuk mencapai suhu leleh tinggi yang memfasilitasi penemuan profil yang sesuai untuk paduan dengan sifat yang diinginkan.

Komponen Utama Tungku Busur Listrik

Cangkang dan Atap

Cangkang tungku biasanya dilas dari pelat baja dan memiliki kekuatan dan kekakuan tertentu. Konstruksi biasanya terbuat dari baja tugas berat untuk menahan suhu tinggi yang mengalir melalui tungku. Atapnya dapat dilepas dan digunakan untuk mengisi bahan baku ke dalam tungku. Selain itu, port elektroda, tempat elektroda menembus ke dalam tungku ditemukan di atap.

Lapisan tungku

Bahan Tahan Api Lapisan tungku mengandung bahan tahan api yang tahan panas tinggi. Lapisan ini melindungi cangkang tungku, mencegahnya dari panas yang ditimbulkan oleh logam cair. Selain itu, lapisan tahan api membantu mengisolasi tungku yang dihasilkan yang selanjutnya menghemat panas dan meningkatkan efisiensi energi. Pada akhirnya lapisan tersebut perlu diganti agar dapat bekerja dengan baik.

Sistem Pengisian Daya

Sistem pengisian memasukkan bahan baku seperti besi tua langsung ke dalam tungku. Dalam sistem ini, derek dan ember yang disebut sebagai "keranjang pengisian" umumnya digunakan untuk memasukkan besi tua ke dalam tungku dengan cepat dan aman. Sistem pengisian yang lebih baru dapat berupa ban berjalan, atau sistem otomatis lainnya yang memungkinkan pengisian terus menerus, yang meningkatkan produktivitas dan efisiensi.

Transformator Tungku Busur Listrik

Trafo tungku busur listrik mengubah dan menyalurkan daya yang dibutuhkan ke elektroda. Trafo ini juga mengubah listrik tegangan tinggi dari jaringan listrik menjadi tegangan yang lebih rendah yang sesuai untuk busur listrik. Pengaturan arus yang disediakan oleh trafo penting untuk memungkinkan kondisi busur listrik yang stabil dan mengendalikan peleburan. Trafo dengan desain yang baik memastikan bahwa energi yang digunakan dihemat dan berada di lingkungan yang aman.

Sistem Pendinginan

Karena suhu yang dihasilkan dari tungku busur listrik sangat tinggi, sistem pendingin diperlukan untuk mencegah pelelehan. Umumnya, pendinginan dilakukan melalui panel berpendingin air. Panel ini menyerap panas yang berlebihan dan menjaga suhu tungku pada tingkat yang lebih aman. Pendinginan yang efektif memperpanjang usia peralatan dan mencegah panas berlebih pada elektroda, atap, dan panel samping.

Sistem Debu Tungku Busur Listrik

Saat beroperasi, produk sampingan dari tungku busur listrik menghasilkan debu. Debu ini termasuk bahan berbahaya seperti oksida logam dan bahan lainnya. Sebagian dari debu ini ditangkap oleh sistem pengumpulan debu, di mana komponen berbahaya dipisahkan dan dihancurkan atau didaur ulang menjadi logam berharga. Oleh karena itu, manajemen debu yang efektif adalah kunci untuk dapat mematuhi undang-undang lingkungan dan menjaga lingkungan kerja yang aman.

Keuntungan Menggunakan Tungku Busur Listrik

Efisiensi Daur Ulang

Hal ini membuat tungku listrik EAF sangat penting dalam ekonomi sirkular, karena tungku listrik ini dapat mendaur ulang besi tua secara efisien. Dengan memanfaatkan besi tua, hal ini mengurangi kebutuhan untuk menambang dan memurnikan bijih mentah, sehingga menghemat sumber daya alam dan energi.

Fleksibilitas

Tungku Busur Listrik mudah untuk dihidupkan atau dihentikan yang sangat cocok untuk produksi baja dalam jumlah kecil. Ini adalah keuntungan nyata dibandingkan dengan tanur sembur, yang harus berjalan terus menerus.

Menurunkan Emisi Karbon

Faktanya, tanur busur listrik jauh lebih rendah karbon dibandingkan dengan tanur sembur. Tungku ini membantu menurunkan emisi gas rumah kaca, terutama ketika berbahan bakar energi terbarukan, karena mengandalkan listrik dan bukan kokas.

Bahan Utama yang Digunakan

Scrap Steel

Tungku busur listrik adalah jenis tungku pembuatan baja yang menggunakan baja bekas sebagai bahan baku utamanya. Baja bekas berasal dari berbagai tempat, termasuk mobil rongsokan, rumah yang sudah diratakan, dan sisa-sisa pabrik. Daur ulang baja bekas adalah cara yang lebih ramah lingkungan untuk menggunakan sumber daya alam bumi dan membantu mengurangi limbah.

Elektroda tungku busur

Busur listrik yang melelehkan baja bekas dibuat dengan mengalirkan listrik melalui ini elektroda grafit. Meskipun, karena proses peleburan, elektroda ini harus bertahan pada suhu tinggi di dalam tungku busur listrik dan terbakar secara bertahap. Elektroda harus diganti secara teratur, sehingga menambah komponen biaya lain untuk penggunaan EAF yang berkelanjutan.

Terak tungku busur listrik

Terak adalah hasil pengotoran dari bahan baku. Terak adalah residu yang terbentuk di atas logam cair dan dibuang selama proses pemurnian. Kita juga telah melihat bahwa terak digunakan di bidang lain seperti konstruksi bersama dengan semen dan material pembangunan jalan.

Pengumpul Karbon

Pengumpul karbon ditambahkan untuk meningkatkan kandungan karbon dalam baja cair ke tingkat yang diinginkan Karena jumlah karbon dalam baja bervariasi dari 0 - 2,1 %, maka langkah ini harus dilakukan dengan hati-hati karena akan menghasilkan berbagai tingkatan baja yang memiliki kekerasan dan kekuatan akhir yang berbeda.

Lapisan Tahan Api

Lapisan tahan api adalah bahan utama yang digunakan untuk melindungi tungku dan memastikan bahwa tungku harus menahan panas. Untuk menjaga tungku tetap utuh, lapisan harus tahan terhadap suhu tinggi, reaksi kimia, dan keausan mekanis.

Aplikasi Umum untuk Tungku Busur Listrik

Pembuatan baja

EAF terutama digunakan untuk pembuatan baja. Tungku ini memiliki kemampuan karbon yang luas hingga baja paduan khusus. Kontrol yang baik atas komposisi ini adalah alasan mengapa EAF dapat menghasilkan baja curah dan produk baja khusus. Selain itu, tanur busur listrik dapat melebur bijih besi, dan bijih besi secara bertahap dilebur di dalam tanur, dan kemudian logam dipisahkan.

Produksi Paduan

Tungku busur listrik juga berfungsi untuk membuat paduan melalui logam yang berbeda yang dicampur bersama. EAF dapat digunakan untuk memproduksi paduan seperti baja tahan karat (kromium dan nikel). Inilah sebabnya mengapa bahan untuk berbagai industri seperti konstruksi, otomotif, dan kedirgantaraan dapat dengan mudah diproduksi.

Harga Tungku Busur Listrik

Harga tanur busur listrik bervariasi sesuai dengan kapasitas, fitur yang dapat digunakan, dan teknologi. Pabrik mini biasanya akan menggunakan EAF yang lebih kecil, dengan kisaran harga mulai dari beberapa juta hingga puluhan juta dolar, sementara sistem otomatis yang lebih besar dapat menelan biaya lebih dari $100 juta. Pengeluaran lain seperti konsumsi elektroda, listrik, biaya pemeliharaan dan penggunaan bahan baku juga dipertimbangkan.

Perbandingan antara tungku busur listrik dan tungku listrik lainnya

Tungku busur listrik vs. tanur sembur

Sumber Energi

Dibandingkan dengan BF, EAF beroperasi secara lebih fleksibel dengan menggunakan listrik sebagai sumber energi utama sehingga memungkinkan juga untuk memasukkan ER. Di sisi lain, tanur sembur menggunakan kokas, sejenis batu bara yang lebih padat karbon, pada suhu tinggi, karbon bereaksi dengan oksigen dalam bijih besi untuk menghasilkan besi.

Bahan baku

Tidak seperti tanur sembur, yang menggunakan bijih besi dan kokas sebagai bahan baku, input utama untuk produksi baja EAF adalah skrap. Aspek daur ulang menciptakan dampak lingkungan EAF yang lebih rendah.

Tungku Induksi vs Tungku Busur Listrik

Tungku induksi bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik, Tungku busur listrik menggunakan busur listrik di antara elektroda. Tungku induksi digunakan untuk logam dalam jumlah yang lebih kecil dan dapat mencapai suhu yang akurat, sedangkan tungku busur listrik digunakan untuk pembuatan baja skala besar.

Perawatan Tungku Busur Listrik

Tungku busur listrik membutuhkan perawatan rutin agar dapat bekerja dengan aman dan efisien. Tungku pelapis perlu diperiksa secara teratur, karena seiring waktu mereka perlahan-lahan terkikis karena berulang kali terpapar logam cair. Elektroda juga perlu diperiksa, karena elektroda akan mengalami penurunan kualitas seiring waktu, selama pengoperasian. Panas yang berlebihan dapat menyebabkan kerusakan atau kegagalan sehingga sistem pendingin harus dipantau untuk mencegah hal ini terjadi. Meskipun rezim pemeliharaan ini memberi Anda masa pakai tambahan untuk perbaikan dan mencegah kerusakan mendadak, rencana dan implementasi aktual akan selalu tidak pasti.

Tren Modern dalam Teknologi EAF

Desain Tungku Busur Listrik

Desain terbaru dari tungku busur listrik telah menekankan umur yang lebih panjang, hasil yang lebih tinggi, dan intensitas energi yang lebih rendah. Material canggih, digunakan untuk memperpanjang usia lapisan tahan api dan meningkatkan efisiensi.

Efisiensi Tungku Busur Listrik

Efisiensi merupakan faktor penting dalam teknologi EAF modern. Hal ini mencakup kontrol elektroda yang lebih baik, stabilitas busur yang ditingkatkan, dan sistem pemantauan yang canggih untuk memberikan analisis run-time guna mengoptimalkan konsumsi dan kehilangan energi.

Konsumsi Daya Listrik

Menurunkan konsumsi daya listrik merupakan langkah penting untuk membuat EAF lebih ekonomis. EAF modern menggabungkan transformator dan sistem kontrol daya untuk mendapatkan proses yang lebih hemat energi, sehingga meminimalkan biaya keseluruhan.

Konsumsi Energi

Dewasa ini, berbagai metode baru seperti mengekstraksi panas dari skrap panas sebelum memasuki tungku digunakan untuk menghemat penggunaan energi. Pemanasan awal juga menghemat waktu dan energi, sehingga membangun proses produksi yang lebih berkelanjutan dengan mencapai peleburan yang lebih cepat dalam waktu yang lebih singkat.

Kinerja Keselamatan dan Tahan Ledakan

Ada juga fitur keselamatan yang ditingkatkan yang telah ditambahkan ke EAF modern seperti sistem pemantauan gas dan desain tahan ledakan. Dengan prioritas utama yang diberikan pada keselamatan, standar baru juga diterapkan untuk meminimalkan risiko kecelakaan saat beroperasi.

Roket Canggih Tungku Busur Listrik

Tungku Busur Listrik untuk peroketan tingkat lanjut sedang dikaji, dengan menggunakan alat dari teknologi EAF ke ruang angkasa. Misalnya, menggunakan busur listrik untuk propulsi atau pemrosesan material, serta proses manufaktur lainnya dalam kondisi gravitasi nol.

PERTANYAAN UMUM:

Berapa banyak listrik yang digunakan oleh tungku busur listrik?

Tungku busur listrik mengkonsumsi banyak listrik, biasanya sekitar 500 kilowatt-jam (kWh) listrik untuk melelehkan satu ton baja. Namun, konsumsi ini bervariasi tergantung pada logam pengisi, kapasitas tungku, dan teknologi produksi.

Apakah debu tungku busur listrik merupakan limbah berbahaya?

Ya, debu EAF mengandung oksida logam berat seperti timbal, seng, dan natrium, yang dapat menimbulkan polusi. Namun, untuk mengurangi polusi, pabrik baja menggunakan teknologi untuk mendaur ulang debu untuk digunakan kembali.

Kesimpulan

Saat ini, tanur busur listrik adalah pekerja keras yang gesit dalam pembuatan baja modern. Metode ini menciptakan busur listrik yang secara efisien melelehkan dan memurnikan baja bekas yang membuatnya sempurna untuk daur ulang dan metode produksi baja yang berkelanjutan. Ini dapat berupa berbagai jenis EAF, AC EAF, tungku DC, tungku busur listrik terendam, dll. sesuai dengan aplikasi yang sesuai. Untuk mengoptimalkan penggunaan, komponen desain tungku seperti cangkang tungku, lapisan tahan api, sistem pengisian, dan sistem pendingin. Jejak karbonnya rendah, memungkinkan kita untuk mendaur ulang banyak bahan secara efisien dan fleksibel, dan ini hanyalah beberapa dari banyak manfaat yang ditawarkan oleh tungku EAF Listrik. Seiring berkembangnya teknologi dan inovasi modern, EAF terus berkembang dalam hal efisiensi, keamanan, dan keberlanjutan - menjadikannya bagian integral dari industri baja di seluruh dunia.