PEMURNIAN BAJA DI ELECTRIC ARC FURNACE

Valentin MINCU1, Nicolae CONSTANTIN2

Karakteristik dan sifat baja hasil pengecoran dan penempaan akan mengalami penurunan kualitasnya jika

terdapat unsur yang tidak diinginkan (pengotor), seperti : P, S, H, O dan N. Oleh karena itu, perlu

dilakukan pemurnian (refining) logam cair, seperti: degassing(pengurangan gas) dan penghilangan

inklusi non-logam dalam ruang hampa (vakum), gelembung gas inert, pengadukan magnetik(magnetic

stirring) dan lain-lain untuk meningkatkan kualitas produk.

Kata kunci: pemurnian baja, inklusi, degassing vakum.

1 PhD eng., Engineering and Management of Metallic Materials Department, Materials Science &

Engineering Faculty, University POLITEHNICA of Bucharest, Romania, e-mail:

valentin.mincu1@yahoo.com2 Prof., Engineering and Management of Metallic Materials Department, Materials Science & Engineering

Faculty, University POLITEHNICA of Bucharest, Romania, e-mail: nctin2010@yahoo.com

1. PENDAHULUAN

Di antara unsur-unsur pengotor yang berdampak negatif pada kualitas baja, sebagian besar adalah

fosfor (menyebabkan baja menjadi getas pada temperatur rendah), sulfur (baja menjadi getas pada

temperatur tinggi), gas H, O dan N (menyebabkan porositas dan retak selama solidifikasi berlangsung).

Sumber inklusi berasal dari bahan baku dan material yang digunakan dalam pembuatan baja

(kontaminasi dengan P dan S), lining refraktori (oksida seperti MgO, ZrO, Al2O3) dan atmosfer

disekitarnya (penyerapan gas H, O dan N dari atmosfer).

Metode pemurnian baja dalam makalah ini adalah menggunakan defosforisasi konvensional,

oksidasi baja menggunakan gas oksigen di EAF, deoksidasi secara difusi dan presipitasi, desulfurisasi

dan degassing dengan menginjeksikan gas inert (Ar) yang diiringi dengan pemvakuman. Berikut adalah

diagram alir proses peleburan dan pemurnian :

Fig. 2 - Flow diagram of melting and refining of steels

2. Pengaruh komponen gas dalam kualitas baja

Desulfurisasi didasarkan pada penggunaan unsur-unsur dengan afinitas yang lebih tinggi untuk

sulfur dari besi, seperti Mn, Ca, Ba, Mg dan Lantanida. Sulfida yang dihasilkan tidak larut dalam baja dan

diserap oleh terak. Desulfurisasi menggunakan mangan lebih baik dilakukan pada suhu rendah dan

kandungan Mn yang tinggi, sedangkan untuk menghilangkan kandungan sulfur dengan kalsium dilakukan

pada suhu tinggi. Berikut adalah reaksinya :

[FeS] + [Mn] = (MnS) + [Fe] (6)

[MnS] + (CaO) = (CaS ) + (MnO) (7)

[FeS] + (CaO)= (CaS ) + (FeO) (8)

Penginjeksian gas inert pada baja memiliki pengaruh terhadap deoksidasi, desulfurisasi dan

degassing pada bath logam karena reaksi kimia yang berlangsung dipercepat oleh campuran dari

komposisi kimia dan Suhu.

3. Program Eksperimental

Metode yang digunakan dan waktu yang dibutuhkan untuk mencairkan dan memperbaiki heats

ditunjukkan oleh Gambar. 3

Fig. 3. Operation mode on installation: a – EAF; b – EAF-LF; c – EAF-LF-VD; d – EAF VAD.

Baik selama transportasi dan periode secondary treatment, logam cair diaduk dengan

menginjeksikan gas Ar melalui plug berpori sehingga memperoleh komposisi kimia dan keseragaman

suhu dan flotasi inklusi non-logam yang optimal.

Penelitian tentang setiap metode yang diterapkan pada pabrik didasarkan pada kombinasi metode

pemurnian yang digunakan, sebagai berikut:

• EAF - pemurnian baja pada metode ini dilakukan dengan adanya reaksi antara penambahan

unsur-unsur melalui oksidasi dan proses deoksidasi;

• LF – proses pemurniannya mirip dengan pemurnian pada EAF kecuali menginjeksikan gas Ar

secara kontinu melalui plug berpori yang terletak di bawah ladle;

• LF-VD itu mirip dengan perlakuan pada LF tetapi selama proses ini dilakukan degassing pada

logam cair dalam vakum;

• VAD - pemurnian baja pada metode ini dilakukan dalam tekanan rendah (vakum) selama proses

(slag making, heating, alloying dan degassing) berlangsung.

Logam cair dapat terkontaminasi pengotor selama proses pemurnian. Contohnya adalah gas yang

dihasilkan dari atmosfer lingkungan sekitar, bahan baaku, material yang digunakan, bahan bakar, dll.

Gbr.4.The undesirable elements content in molten steel: before refining – after refining.

Dengan menggabungkan metode pemurnian yang berbeda akan mendapatkan keuntungan yang

lebih besar (lihat gbr. 5).

Gbr.5. The efficiency of different refining methods

n=[ Ei ]−[ Ef ]

[ Ef ]x 100 (9)

Dengan :

η = efficiency,

[Ei] = initial Element,

[Ef] = final Element.

Efisiensi maksimum diperoleh dengan menggabungkan metode pemurnian yang disajikan (η>

90%).

Pengurangan kandungan fosfor harus dilakukan pada EAF selama proses peleburan dan oksidasi

terjadi untuk mendapatkan kualitas produk yang baik.

Steel vacuum treatment adalah metode yang paling efektif dalam pemurnian baja karena hasil

desulfurisasi dan degassingnya sangat maksimal.

4. KESIMPULAN

1. Metode pemurnian baja dengan EAF sangat menarik untuk mendapatkan kualitas yang baik,

terutama dalam pengurangan kandungan fosfor. Namun untuk mencapai desulfurisasi yang

optimal pada metode ini, dibutuhkan waktu proses yang lama (produktivitas rendah), energi dan

konsumsi material yang tinggi.

2. Pengadukan Argon pada furnace sangat mempengaruhi kualitas baja. Karena pengadukan dengan

Argon tersebut dapat menyeragamkan komposisi kimia dan suhu dan juga meningkatkan reaksi

yang terjadi (desulfurisasi, deoksidasi, dll). Banyak hasil yang lebih baik dibandingkan dengan

pemurnian baja dengan EAF.

3. Fasilitas Secondary treatment dengan degassing vakum baja cair sangat diperlukan. Karena dapat

menurunkan tekanan atmosfer secara signifikan dan meningkatkan kecepatan reaksi yang terjadi

di bath logam. Hasil yang diperoleh dengan mengkombinasikan metode pemurnian menunjukkan

bahwa metode pemurnian sangat berguna untuk mengurangi pengotor dan meningkatkan kualitas

produk.

REFERENSI :

• Mincu, Valentin and Constantin, Nicolae. Refining Steels Produced In Electric Arc

Furnace. ISSN 1454-2331. U.P.B. Sci. Bull., Series B, Vol. 75, Iss. 2, 2013