Di bidang peleburan logam, terutama bila menggunakan tungku induksi, frase “biaya menentukan segalanya” secara akurat merangkum peran penting kualitas bahan mentah dalam keseluruhan proses peleburan dan kualitas produk akhir. Tungku induksi banyak digunakan karena efisiensinya, kebersihan, dan presisi. Namun, membuka potensi penuhnya sangat bergantung pada perlakuan awal muatan tungku sebelum memasuki tungku. Biaya pra-perawatan yang tepat—termasuk pembersihan, pengeringan, penyortiran, dan pemanasan awal—adalah landasan untuk memastikan keamanan, proses peleburan yang efisien dan memperoleh coran berkualitas tinggi. Mengabaikan langkah-langkah ini tidak hanya akan meningkatkan konsumsi energi secara signifikan dan mengurangi efisiensi produksi tetapi juga dapat menyebabkan kecelakaan keselamatan yang serius dan pada akhirnya mengakibatkan produk ditolak..
Pembersihan: Yang Pertama “Pemeriksaan Keamanan” dari Pencairan
Biaya tungku, apakah itu baja bekas yang didaur ulang, serutan logam, atau mengembalikan bahan, sering kali terdapat kontaminan pada permukaannya seperti minyak, memotong cairan, pasir, karat, dan melukis. Pada suhu tinggi, kotoran ini menjadi “pembuat onar” dalam proses peleburan.
Pentingnya Kebersihan:
- Mengurangi Gas dan Inklusi Berbahaya: Bahan organik seperti minyak dan cat terurai pada suhu tinggi, menghasilkan asap dalam jumlah besar, debu, dan gas berbahaya. Hal ini tidak hanya mencemari lingkungan kerja tetapi juga meningkatkan kandungan hidrogen dalam lelehan, menyebabkan cacat porositas pada coran.
- Menurunkan Konsumsi Energi: Kotoran non-logam seperti pasir dan karat memiliki titik leleh yang jauh lebih tinggi dibandingkan logam. Mereka membentuk terak dalam jumlah besar, memperpanjang waktu pencairan dan mengonsumsi energi listrik ekstra untuk memanaskan dan melelehkannya.
- Melindungi Lapisan Tungku: Beberapa kotoran, terutama oksida, dapat bereaksi secara kimia dengan bahan tahan api pada lapisan tungku, mengikisnya dan secara signifikan memperpendek umur layanannya, sehingga meningkatkan biaya pemeliharaan.
- Memastikan Stabilitas Komposisi Kimia: Komposisi muatan najis itu rumit, membuat proporsi yang akurat menjadi sulit. Hal ini dapat menyebabkan komposisi kimia produk akhir menyimpang dari target yang diharapkan, mempengaruhi sifat mekaniknya.
Metode Pengolahan: Tergantung pada jenis muatan dan tingkat kontaminasi, metode seperti sandblasting, tembakan peledakan, jatuh, pengawetan, atau larutan alkali pencuci dapat digunakan. Untuk serutan logam yang terkontaminasi minyak dalam jumlah besar, peralatan degreasing dan pengeringan khusus sering digunakan.
Pengeringan: Menghilangkan Ancaman Peledak “Air”
Kelembaban merupakan bahaya utama dalam proses peleburan tungku induksi. Baik itu air hujan pada potongan yang disimpan di luar ruangan atau kelembapan dari cairan pemotongan, hal ini menimbulkan risiko keamanan yang serius.
Pentingnya Pengeringan:
- Mencegah Ledakan Uap: Ini adalah poin paling kritis. Saat basah, diselubungi, atau muatan yang mengandung air dengan cepat ditambahkan ke kolam cair bersuhu tinggi, air langsung menguap, dan volumenya meningkat secara dramatis (hingga 1,600 kali atau lebih). Hal ini memicu ledakan uap yang dahsyat, cukup kuat untuk meledakkan tutup tungku dan memercikkan logam cair bersuhu tinggi yang mematikan, menyebabkan kerusakan peralatan yang parah dan korban jiwa.
- Menghindari Hidrogen Porositas: Pada suhu tinggi, air terurai menjadi hidrogen dan oksigen. Hidrogen sangat larut dalam logam cair. Selama pemadatan, kelarutan hidrogen menurun tajam, dan gas yang diendapkan, tidak dapat melarikan diri tepat waktu, membentuk lubang kecil atau pori-pori di dalam pengecoran, sangat mengurangi kepadatan dan sifat mekanik produk.
- Meningkatkan Efisiensi Peleburan: Pemanasan dan penguapan air menghabiskan sejumlah besar energi panas. Muatan kering dapat langsung menyerap energi untuk pemanasan dan peleburan, sehingga memperpendek siklus peleburan dan mengurangi konsumsi listrik per unit.
Metode Pengolahan: Semua bahan pengisi harus benar-benar kering sebelum dimasukkan ke dalam tungku. Hal ini dapat dicapai melalui pengeringan paksa menggunakan kiln khusus atau pemanas awal, atau dengan menyimpannya dalam waktu lama di tempat terlindung, lingkungan kering untuk memastikan penguapan lengkap. Untuk bahan berbentuk tabung atau berongga, sangat penting untuk memeriksa air yang terperangkap di dalamnya.
Penyortiran: Mengontrol Produk Secara Tepat “DNA”
Jenis dan kadar bahan logam yang berbeda memiliki komposisi kimia dan kandungan unsur paduan yang berbeda-beda. Penyortiran yang ketat merupakan prasyarat untuk memastikan produk akhir memenuhi standar kinerjanya.
Pentingnya Penyortiran:
- Menjamin Komposisi Kimia yang Akurat: Memisahkan secara ketat bahan dengan komposisi berbeda (seperti baja karbon, baja paduan, besi cor, baja tahan karat, dll.) sangat penting untuk pengelompokan yang akurat. Muatan yang tercampur menyebabkan komposisi lelehan yang tidak terkendali, sehingga tidak mungkin menghasilkan produk yang memenuhi persyaratan mutu tertentu.
- Mencegah Kontaminasi oleh Unsur Berbahaya: Beberapa bahan mengandung unsur-unsur yang merusak sifat bahan lain. Misalnya, saat melelehkan baja berkualitas tinggi, dimasukkannya sejumlah kecil logam dengan titik leleh rendah seperti timbal (hal) atau seng (Zn) dapat sangat merusak sifat kerja panas baja. Karena itu, bahan-bahan ini harus disortir dengan hati-hati.
- Meningkatkan Tingkat Pemulihan Elemen Paduan: Memilah secara terpisah skrap yang mengandung unsur paduan berharga (seperti kromium, nikel, molibdenum, dll.) memungkinkan pemulihan dan penggunaan kembali secara efektif, mengurangi biaya produksi.
- Mengoptimalkan Proses Peleburan: Menggabungkan bahan muatan dengan kepadatan berbeda dapat meningkatkan kapasitas muatan dan efisiensi listrik. Campuran rasional dari yang kecil, potongan ringan dengan balok yang berat dapat mencegah “menjembatani” gejala, membuat proses peleburan lebih lancar dan stabil.
Metode Pengolahan: Hal ini terutama bergantung pada penyortiran manual yang berpengalaman, dilengkapi dengan peralatan modern seperti fluoresensi sinar-X genggam (XRF) penganalisis untuk identifikasi material yang cepat dan akurat. Membangun sistem yang ketat untuk penerimaan barang bekas dan pengelolaan gudang adalah kunci untuk mencapai penyortiran yang efektif.
Pemanasan awal: Langkah Kunci Menuju Penghematan Energi dan Peningkatan Efisiensi
Memanaskan terlebih dahulu yang sudah dibersihkan, kering, dan memilah muatan sebelum menambahkannya ke tungku induksi merupakan ukuran penting dalam praktik peleburan modern untuk meningkatkan efisiensi dan mengurangi biaya.
Pentingnya Pemanasan Awal:
- Secara Signifikan Meningkatkan Efisiensi Peleburan dan Menurunkan Konsumsi Energi: Muatan yang dipanaskan sebelumnya sudah membawa energi panas dalam jumlah besar, yang sangat mempersingkat waktu yang dibutuhkan untuk memanaskannya dari keadaan padat ke titik lelehnya begitu berada di dalam tungku, sehingga mengurangi waktu penyalaan tungku. Studi menunjukkan bahwa pemanasan awal muatan hingga 600°C (1112°F) dapat menghemat sekitar 15-20% energi yang dikonsumsi untuk peleburan dan meningkatkan produktivitas secara berlebihan 20%.
- Memperpanjang Umur Lapisan Tungku: Menambah rasa dingin, terutama yang berukuran besar, sepotong muatan langsung ke dalam tungku panas menyebabkan kejutan termal yang parah pada lapisan yang dipanaskan, yang dapat dengan mudah menyebabkan retak dan terkelupas. Pemanasan awal mengurangi perbedaan suhu antara muatan dan lapisan, meminimalkan tekanan termal dan secara efektif melindungi lapisan, sehingga memperpanjang umur layanannya.
- Menghilangkan Kelembapan dan Minyak Secara Menyeluruh: Pemanasan awal berfungsi sebagai langkah pengeringan dan penghilangan lemak terakhir dan paling menyeluruh. Ini memastikan bahwa sisa uap air dan minyak benar-benar hilang sebelum muatan memasuki tungku, menghilangkan risiko ledakan dan sumber hidrogen.
Metode Pengolahan: Peralatan pemanasan awal yang umum mencakup pemanas awal gas buang yang memanfaatkan limbah panas dari tungku, pemanas awal muatan berbahan bakar gas atau minyak, dan unit pemanasan awal induksi elektromagnetik khusus. Muatan tersebut dimasukkan ke dalam peralatan pemanasan awal melalui ban berjalan atau ember, dipanaskan sampai suhu tertentu (biasanya antara 500-800°C atau 932-1472°F), dan kemudian dengan cepat diisi ke dalam tungku induksi.
Kesimpulan
Singkatnya, empat tahap pra-perawatan—pembersihan, pengeringan, penyortiran, dan pemanasan awal—saling berhubungan dan sangat diperlukan. Bersama, mereka membentuk landasan bagi efisiensi, aman, dan pengoperasian tungku induksi dengan konsumsi rendah. Dalam menghadapi persaingan pasar yang semakin ketat dan peraturan lingkungan yang semakin ketat, manajemen biaya yang cermat dan proses pra-perlakuan yang ilmiah tidak lagi bersifat opsional namun merupakan faktor kunci yang menentukan daya saing inti perusahaan pengecoran logam. Mengingat itu “biaya menentukan segalanya” dan meningkatkan biaya pra-perlakuan ke tingkat yang strategis adalah jalan yang diperlukan untuk mencapai kualitas tinggi, efisiensi tinggi, dan pembangunan berkelanjutan.
