1. Pendahuluan.
Penggunaan tanur induksi di industri pengecoran logam dewasa ini
telah semakin berkembang. Hal ini terutama karena tanur induksi
menjanjikan beberapa kelebihan antara lain:
- Hasil peleburan bersih.
- Mudah dalam mengatur/mengendalikan temperatur.
- Komposisi cairan homogen.
- Efisiensi penggunaan energi panas tinggi.
- Dapat digunakan untuk melebur berbagai jenis material.
Namun demikian terdapat pula hambatan/kendala yang perlu diperhatikan yaitu:
- Infestasi biaya beban tetap yang cukup besar menuntut loading yang tinggi.
- Biaya operasi yang besar menuntut tingkat kegagalan yang rendah.
- Dibutuhkan operator maupun teknisi berpengalaman dalam mengoperasikannya.
- Tingkat bahaya besar, mengingat tanur ini menggunakan enerji listrik yang sangat besar.
- Biaya perawatan besar.
Dengan demikian walaupun tanur induksi menjanjikan banyak keuntungan
namun menuntut perlakuan dan pengoperasian yang BENAR meliputi:
- Keterampilan operator.
- Penggunaan bahan baku dengan spesifikasi jelas.
- Preventive maintenance yang intensiv.
2. Prinsip proses peleburan dengan tanur induksi.
Tanur induksi bekerja dengan prinsip transformator dengan kumparan
primer dialiri arus AC dari sumber tenaga dan kumparan sekunder.
Kumparan sekunder yang diletakkan didalam medan mahnit kumparan primer
akan menghasilkan arus induksi. Berbeda dengan transformator, kumparan
sekunder digantikan oleh bahan baku peleburan serta dirancang sedemikian
rupa agar arus induksi tersebut berubah menjadi panas yang sanggup
mencairkannya.
Sesuai dengan frekuensi kerja yang digunakan, tanur induksi
dikatagorikan sebagai tanur induksi frekuensi jala-jala (50 Hz – 60 Hz)
dengan kapasitas lebur diatas 1 ton/jam dan tanur induksi frekuensi
menengah (150 Hz – 10000 Hz) untuk tanur dengan kapasitas lebur rendah.
Frekuensi jala-jala pada tanur induksi frekuensi menengah diubah
terlebih dahulu dengan menggunakan thyristor menjadi freukensi yang
lebih tinggi sebelum dialirkan kekumparan primer.
Skema tanur induksi frekuensi menengah2.
Secara umum tanur induksi terdiri dari 2 jenis yaitu:
- Tanur induksi jenis saluran, yang digunakan sebagai holding furnace (hanya berfungsi untuk menahan temperatur cairan agar tidak turun).
- Tanur induksi jenis krus, yang digunakan sebagai tanur peleburan.
Prinsip pemanasan tanur induksi jenis saluran2.
Pemanasan hanya dilakukan pada bagian saluran cairan. Bahan cair yang
panas akan bergerak keatas, sedangkan bahan cair yang dinggin bergerak
kebawah mengisi saluran. Dengan demikian cairan didalam tanur akan
mengalami sirkulasi
Potongan melintang tanur induksi jenis saluran2.
Prinsip pemanasan tanur induksi jenis krus2.
Potongan melintang tanur induksi jenis krus2
Tanur induksi jenis krus dikonstruksi sedemikian rupa disesuaikan dengan
ukuran dan jenis bahan yang dilebur, sehingga terdapat tanur induksi
frekuensi jala-jala, tanur induksi frekuensi menengah dan tanur induksi
frekuensi tinggi.
Daerah kerja frekuensi terhadap kapasitas muat tanur2.
Hal penting yang harus diperhatikan dalam memilih frekuensi kerja
tanur induksi adalah hubungannya dengan ukuran minimum bahan baku yang
dapat ditembus oleh frekuensi tersebut, sebagai berikut:
dimana:
δ = kedalaman penetrasi elektromagnetik [m].
K = Konstanta bahan baku.
f = Frekuensi kerja [Hz].
Ukuran minimum bahan baku yang dapat dilebur tanpa bantuan cairan adalah:
D = 3,5 x δ
Oleh Brown Bovery Co. ditabelkan sebagai berikut.
Dimensi minimum bahan baku [mm]
Dengan demikian bahan baku peleburan pada tanur induksi dengan
frekuensi kerja terpasang yang memiliki dimensi lebih kecil dari harga
yang tertulis pada tabel diatas, harus dilebur dengan bantuan sisa
cairan didalam tanur.
Pada tanur induksi frekuensi jala-jala (50 Hz), mengingat dimensi
bahan baku minimumnya sedemikian besar, maka peleburan pertama selalu
dimulai dengan bahan berukuran besar sebagai starting-block serta selalu
disisakan sekurang-kurangnya 1/3 cairan didalam tanur untuk membantu
proses peleburan berikutnya.
Akibat dari adanya arus induksi yang terus menerus mengalir didalam
cairan maka akan terjadi pergerakan cairan yang disebut sebagai
stirring. Kualitas dan kuantitas stirring ditentukan oleh tinggi atau
rendahnya frekuensi kerja dan jumlah fasa listrik yang digunakan.
Stirring pada 1 fasa (a) dan 3 fasa (b).
Sedangkan frekuensi kerja yang semakin rendah akan mengakibatkan
stirring secara kualitatif menjadi semakin besar namun kuantitatif
sedikit sehingga akan muncull sebagai gejolak cairan. Frekuensi kerja
yang semakin tinggi akan mengakibatkan stirring yang terjadi kecil namun
merata disetiap bagian dari cairan, sehingga cairan akan tampak lebih
tenang.
3. Pemuatan bahan peleburan.
Proses peleburan dengan tanur induksi akan semakin efisien bila
menggunakan bahan baku yang masif (berukuran besar) dan kompak.
Keuntungan yang diperoleh dari bahan masif adalah:
- Bahan yang dilewati oleh medan induksi lebih banyak sehingga menghasilkan enerji panas yang lebih besar.
- Permukaan bahan yang bersentuhan dengan udara sedikit sehingga mengurangi efek oksidasi.
- Bahan homogen dengan komposisi yang serupa sehingga mengurangi faktor kesalahan peramuan.
- Mengurangi kemungkinan bahan asing dan kotoran ikut terbawa pada saat pemuatan sehingga lebih dapat menjamin pencapaian komposisi yang dikehendaki serta mengurangi terak ataupun bahaya-bahaya lain yang ditimbulkannya.
Ketersediaan cairan didalam tanur juga akan dapat meningkatkan
kecepatan peleburan. Maka dalam hal pemuatan bahan kedalam tanur
indsuksi berlaku urutan sebagai berikut:
Tanur induksi frekuensi jala-jala:
- Sarting blok untuk awal peleburan.
- Sisa cairan, yaitu 1/3 dari kapasitas tanur untuk peleburan lanjutan.
- Besi kasar.
- Bahan daur ulang.
- Besi bekas.
- Baja bekas.
- Carburisher (bersama baja bekas).
- Bahan paduan, dimana padfuan dengan kehilangan terbakar (melting loss) tinggi dimuatkan paling akhir.
Poin 1 merupakan tuntutan wajib bagi tanur induksi frekuensi
jaringan, sebab tanpa starting block proses peleburan tidak dapat
berlangsung. Sedangkan poin 2 adalah upaya untuk meningkatkan efisiensi
enerji peleburan. Poin 3 sampai 8 merupakan urutan prioritas bila
bahan-bahan tersebut digunakan.
Tanur induksi frekuensi menengah dan tinggi:
- Sarting blok untuk awal peleburan (bila tersedia).
- Besi kasar.
- Bahan daur ulang.
- Besi bekas.
- Baja bekas.
- Carburisher (bersama baja bekas).
- Bahan paduan, dimana padfuan dengan kehilangan terbakar (melting loss) tinggi dimuatkan paling akhir.
Poin 1 lebih baik dilakukan walaupun tanpa sarting blok proses
peleburan dengan tanur induksi frekuensi menengah sampai tinggi tetap
dapat dilakukan. Sedangkan poin 2 sampai 7 merupakan urutan prioritas
bila bahan-bahan tersebut digunakan.
Rangkuman.
- Tanur induksi digunakan pada proses peleburan besi, baja cor dan sedikit nonferro.
- Enerji peleburan diperoleh dari bahan bakar listrik.
- Tanur induksi terdiri dari dua jenis yaitu jenis saluran (untuk proses penahanan temperatur) dan jenis krus (untuk proses peleburan).
- Ukuran bahan baku sangat ditentukan oleh frekuensi kerja tanur induksi.
- Kualitas peleburan sangat ditentukan oleh lining tanur induksi.
Efisiensi peleburan akan naik bila bahan baku yang digunakan berukuran besar dan masif (kompak).
0 komentar:
Posting Komentar