Ferroalloy Submerged Arc Furnace: Solusi untuk Bagian Bawah Tungku yang Terlalu Panas dan Kemerahan

Tanur Busur Rendam Ferroalloy: Solusi untuk Pemanasan Berlebih dan Kemerahan pada Bagian Bawah Tanur

Dalam ferroalloy tradisional tanur busur rendam, lapisan tanur biasanya dibangun menggunakan blok karbon pra-bakar dengan sambungan yang lebar dan kasar. Beban tanur (atau kedalaman perendaman elektroda) dikendalikan dengan menyesuaikan arus primer. Studi kasus ini menguji peralatan utama dari dua tanur busur rendam 25,5 MVA milik sebuah perusahaan. Meskipun teknologi pasangan bata sambungan halus bata karbon semi-grafit awalnya digunakan, pemanasan berlebih dan kemerahan pada bagian bawah tanur muncul hanya tiga bulan setelah komisioning. Analisis post-mortem terperinci dilakukan untuk mengidentifikasi akar masalah dan mengembangkan solusi.

Garis Waktu Operasional dan Deskripsi Insiden:

   Tanur No. 1 dikomisioning dan memulai fase pemanasan awal ("oven listrik"). Pengisian awal terjadi pada hari ke-6, dengan penyadapan panas pertama pada hari ke-7.

   Saat suhu tanur meningkat, tegangan sekunder secara bertahap dinaikkan, dan Tanur No. 2 dihidupkan pada hari ke-12.

   Pada hari ke-43 operasi Tanur No. 1, benda keras ditemukan menghalangi lubang penyadapan, suatu kondisi yang membaik setelah lubang penyadapan diganti.

   Pada hari ke-83, masalah operasional muncul, ditandai dengan volume terak yang berlebihan, penurunan hasil logam, dan keluaran logam yang sering rendah.

   Pada hari ke-90, suhu bagian bawah tanur melebihi 600°C, mencapai 1050°C pada hari ke-95. Pada titik ini, cangkang baja bagian bawah menunjukkan kemerahan lokal di lima area dekat garis tengah.

   Tanur No. 2 kemudian menunjukkan pola yang serupa, dengan suhu bagian bawahnya naik dari 425°C menjadi lebih dari 550°C, yang mengharuskan penutupan.

Analisis Penyebab

Kemerahan atau keausan bagian bawah tanur yang prematur pada tanur busur rendam biasanya disebabkan oleh kombinasi faktor yang berkaitan dengan bahan lapisan, kualitas konstruksi, operasi harian, dan desain tanur. Untuk insiden ini, lapisan tanur diidentifikasi sebagai faktor kunci.

1. Analisis Lapisan Tanur (Faktor Utama)

Dalam tanur paduan silikomangan, zona peleburan membentuk rongga suhu tinggi ("cawan") di sekitar ujung tiga elektroda, tempat muatan padat dilebur dan digasifikasi. Suhu di dalam rongga ini mencapai 2000–3000°C. Muka panas dinding cawan sekitar 1800–2000°C, muka dinginnya 1500–1800°C, dan muatan padat yang berdekatan dengan dinding dalam lapisan tanur mencapai 1500–1700°C.

Pasangan bata sambungan halus yang gagal menggunakan bahan-bahan berikut (ketebalan terpasang sebenarnya dalam tanda kurung):

   Bata Tanah Liat Api N42 (0,6345m)

   Bata Alumina Tinggi L75 (0,335m)

   Bata Karbon Pra-Bakar (Semi-Grafit) (1,206m)

   Isolasi Papan Serat Asbes (0,02m)

   Pelat Baja Cangkang Tanur (0,03m)

   Bahan sambungan: Pasta Karbon Anhidrat, Bubur Fosfat, Bubuk Halus Alumina Tinggi Keras, Pasta Elektroda Sambungan Kasar Suhu Rendah.

   Bata Silikon Karbida Semi-Grafit juga digunakan.

Masalah kritis diidentifikasi pada antarmuka termal. Titik pelunakan beban bata alumina tinggi umumnya tidak melebihi 1200°C. Jika lingkungan operasi melebihi ini, lapisan bata karbon ringan harus ditambahkan di antara bata karbon dan bata alumina tinggi untuk mengurangi suhu antarmuka di bawah 1200°C. Buffer ini tidak ada.

Selanjutnya, kualitas pasangan bata sangat penting. Refraktori yang berbeda memiliki koefisien ekspansi termal yang bervariasi, yang memerlukan zona buffer elastis yang dirancang dan berukuran tepat. Zona yang terlalu tipis tidak dapat menampung ekspansi, sementara zona yang terlalu tebal gagal memberikan pengekangan yang memadai dari cangkang tanur, yang berpotensi memperlebar sambungan bata.

Pemanasan awal ("pemanggangan") lapisan yang tepat sesuai dengan kurva pemanasan yang ditentukan sangat penting, dengan mempertimbangkan komposisi lapisan (lapisan dasar vs. penyimpanan panas), sifat refraktori, ketebalan, lokasi, dan metode pemanasan. Faktor operasional lainnya, seperti pengaturan pengontrol, karakteristik busur, dan distribusi arus, juga secara signifikan memengaruhi umur lapisan.

Post-Mortem Tanur dan Kesimpulan

Setelah penutupan selama satu minggu, Tanur No. 1 dikosongkan dan diperiksa:

1.  Lapisan kokas sekitar 1,3 meter dari bagian atas tanur ditemukan 60% lebih tebal dari biasanya.

2.  Pada kedalaman sekitar 2,4 meter (di zona elektroda tiga fase), struktur bata karbon telah naik. Kedalaman tanur normal adalah 3,6 meter.

Akar penyebab kemerahan bagian bawah ditentukan sebagai tegangan yang diinduksi secara termal di dalam lapisan bata selama pemanasan. Tegangan ini menyebabkan penggembungan, retak bagian atas, dan infiltrasi logam cair berikutnya. Konfigurasi segitiga dari bata karbon memusatkan tegangan termal ini, yang menyebabkan kegagalan "penggembungan" lokal.

Solusi yang Direkomendasikan:

Meskipun konstruksi tanur sambungan lebar tradisional dapat memastikan umur lapisan lebih dari satu tahun, solusi yang lebih kuat diperlukan untuk kampanye yang diperpanjang. Pendekatan yang direkomendasikan adalah mengganti pasangan bata sambungan lebar blok karbon pra-bakar dengan lapisan monolitik yang dipadatkan dingin. Alternatifnya, menggunakan teknik pasangan bata sambungan halus menggunakan blok karbon yang dipanggang sendiri dapat diandalkan menjamin umur lapisan tanur setidaknya tiga tahun. Keberhasilan metode ini sangat bergantung pada desain dan pemilihan bahan lapisan tanur yang tepat, terutama memastikan penyangga termal yang memadai pada antarmuka bahan dan mengakomodasi ekspansi termal.

 Kami adalah produsen tanur listrik profesional. Untuk pertanyaan lebih lanjut, atau jika Anda memerlukan tanur busur rendam, tanur busur listrik, tanur pemurnian wadah, atau peralatan peleburan lainnya, jangan ragu untuk menghubungi kami di  susan@aeaxa.com