Electric Arc Furnance: Merevolusi Pembuatan Baja

Pada artikel kali ini kita akan membahas tentang Electric Arc Furnance, ini adalah termasuk dari salah satu jenis furnance yang umum digunakan untuk proses pembuatan baja. Seperti yang kita ketahui baja sendiri adalah salah satu tulang punggung dari pada dunia manufaktur, insfrasturktur dan aplikasi industri yang tidak terhitung jumlahnya dan memiliki sejarah transformasi yang menarik. Metode tradisional dalam memproduksi baja melalui proses peleburan bijih besi dengan arang dalam blast furnance yang membutuhka waktu yang lama telah digantikan oleh metode yang lebih efisien dan ramah lingkungan. Di antaranya, Elektric Arc Furnance (EAF) yang menonjol sebagai inovasi penting yang dapat merevolusi industri baja. Artikel kali ini akan membahas mulai dari definisi, jenis – jenis, struktur, cara kerja dan juga pengaplikasian dari Electric Arc Furnance. Berikut ini adalah penjelasannya.

Apa yang Dimaksud Dengan Electrik Arc Furnance?

Electric Arc Furnance (EAF) adalah suatu cara peleburan logam untuk membuat baja, dimana potongan baja dipanaskan dan dicairkan oleh busur listrik yang mengenai antara elektroda tungku dan  rendaman logam. Ada dua jenis arus listrik yang dapat digunakan pada Electric Arc Furnance yaiu arus DC (searah) dan bolak – balik (AC). Tungku ini biasanya menggunakan elektroda grafit dalam proses peleburannya biasanya kapasitas daripada Electric Arc Furnance adalah mencapai 400 t.

Apa Saja Jenis – Jenis Electric Arc Furnance?

Electric arc furnance terbagi menjadi 3 jenis, yaitu:

1. Tungku busur listrik langsung

Pada EAF langsung ini busur terbentuk antara elektroda dan muatan yang akan dipanaskan. Dalam tungku jenis ini, muatan bertindak sebagai elektroda lain, ada dua elektroda yaitu  karbon atau grafit dan busur terbentuk antara elektroda dan muatan di dua tempat sehingga dapat menghasilkan suhu berkisar 3500 C.

Pada jenis pemanasan ini dapat diperoleh temperatur yang tinggi karena busur dihasilkan langsung dengan muatan yang akan dipanaskan dan juga akan timbul panas tambahan pada muatan akibat aliran arus yang melaluinya. Elektroda yang terbuat dari grafit atau karbon ditempatkan secara vertical dari atas tungku ke dalam muatan. Sedangkan dalam kasus tungku busur tiga fasa digunakan tiga elektroda yang ditempatkan pada sudut segitiga yang menghasilkan tiga busur. Ilustrasi dari EAF dapa dilihat darii gambar dibawah ini.

• Tungku busur listrik tidak langsung

Umumnya terdiri dari shell baja yang berbentuk tong horizontal yang dilapisi dengan refaktori atau batu tahan panas. Peleburan dipengaruhi oleh busur api antara dua elektroda karbon atau elektroda grafit yang berlawanan secara horizontal. Pemanasan dilakukan melalui radiasi dari busur dengan muatan atau logam yang akan dicairkan. Shell berbentuk tong dirancang berputar dan mundur pada suhu sekitar 180 C untuk menghindari pemanasan berlebihan pada refaktori di atas tingkat lelehan dan untuk meningkatkan efisiensi peleburan unit. Tungku dipasang pada roller dan roller dapa digerakkan untuk mengayunkan tungku.

• Tungku busur listrik terendam (Submerged electric arc furnance)

Tungku busur terendam adalah jenis peralatan metalurgi yang mengandalkan suhu tinggi yang digunakan terutama untuk produksi paduan besi dan logam non-besi tertentu. Hal ini sering digunakan dalam peleburan dan pemurnian berbagai bahan. Dalam tungku busur terendam, bahan atau material direndam dalam lapisan dan dengan butiran atau bubuk, sering disebut sebagai “muatan tungku busur terendam”. Kemudian, busur listrik digunakan untuk memanaskan bahan umpan ke suhu yang sangat tinggi, menyebabkan reaksi kimia dan menghasilkan logam cair. Desain spesifik dan pengoperasian tungku busur terendam dapat bervariasi tergantung pada bahan yang diproses.

Bagaimana Struktur dari pada Electric Arc Furnance?

Berikut ini dalah struktur dari pada Electric Arc Furnance:

1. Shell, digunakan memiliki fungsi sebagai bagian terlua EAF biasanya terbuat dari plat baja dan membentuk penutup utama tungku. Komponen ini memberikan erlindungan dan penahanan untuk proses suhu tinggi di dalamnya.

• Atap, merupakan bagian yang dapat dilepas dan dapat dinaikkan atau diturunkan untuk memungkinkan pengisian material kedalam tungku dan untuk memberikan akses ke interior.
• Elektroda, Elektroda ini dapat dimasukkan melalui atap ke dalam tungku. Elektroda ini membawa arus listrik yang tinggi dan menghasilkan busur lisrik ketika bersentuhan dengan muatan tungku.
• Furnance Hearth, Perapian tungku adalah bagian bawah EAF, tempat baja cair terakumulasi. Biasanya dilapisi dengan bahan tahan api yang tahan terhadap suhu yang sangat tinggi.
• Sidewall and Taphole, Dinding Samping dan Taphole: Dinding samping EAF berisi bukaan untuk taphole. Taphole digunakan untuk menampung baja cair dari tungku setelah proses peleburan selesai.
• Cooling sistem, berfungsi untuk melindungi kompenen structural dari panas yang berlebih dan untuk memastikan umur tungku yang panjang, Pendingin ini digunakan di dinding samping, atap dan bahkan elektroda untuk menghilangkan panas berlebih
• Electrical system

Sistem kelistrikan menckup transformator yang berfungsi untuk menaikkan tegangan dan arus yang diperlukan untuk sumber panas pada EAF

• Control System

Berfungsi untuk mengontrol tungku dan mengatur parameter dalam tungku untuk memuat bahan mentah tungku ke dalam tungku, suhu, daya listrik dan penambahan beban

• Dust and gas collection system

Tungku busur listrik menghasilkan emisi debu dan gas yang perlu dikelola demi alasan lingkungan dan keselamatan. Sistem pengumpulan sering kali diterapkan untuk menangkap materi partikulat dan gas untuk diolah dan dibuang

Bagaimana Cara Kerja dari Electric Arc Furnance?

Berikut ini adalah cara kerja dari pada Electric Arc Furnance:

1. Pemuatan Bahan Baku, Proses dimulai dengan memuat bahan baku ke dalam EAF, bahan baku ini biasanya terdiri dari logam bekas (skrap) seperti contohnya potongan potongan baja bekas, besi tua atau bahan tambahan seperti ferro alloy. Semua bahan ini dituangkan kedalam EAF melalui atap atau melalui katup yang ada disamping dari shell
2. Menutup Atap, Setelah bahan baku dimuat lalu atap akan ditutup atap sering dilapisi dengan bahan tahan api atau batu refaktory untuk melindungi dari panas yang tinggi yang dihasilkan dari proses peleburan dari EAF
3. Penggunaan elektroda, elektroda yang terbuat dari karbon atau grafit akan diturunkan dari atap ke dalam tungku. Elektroda ini membawa arus listrik tinggi dan membentuk busur listrik saat mendekati bahan baku di dalam tungku
4. Pembentukkan busur listrik, Saat elektroda mendekati bahan baku, busur listrik terbentuk. Busur ini adalah pendaran listrik dengan suhu sangat tinggi yang mencapai sekitar 3.000°C (5.432°F). Panas yang dihasilkan dari busur listrik ini sangat intens dan melelehkan bahan baku di dalam tungku.
5. Proses peleburan, bahan baku atau material akan melebur atau melelh dan mengalami reaksi kimia selama proses peleburan. Reaksi ini mengubah logam menjadi logam cair dan kotorannya akan terpisah.
6. Proses Tapping, setelah material dilebur melauli tungku maka baja cair akan dituangkan melalui saluran khusus yang disebut dengan taphole.  Logam yang udah cair

Dimana Pengaplikasian Electric Arc Furnance?

Berikut ini berbagai aplikasi tungku busur listrik adalah:

• Produksi baja dari besi tua
• Daur ulang baja dan logam lainnya
• Produksi ferro alloy seperti Fe-Mn dan Fe-Si
• Peleburan logam non ferrous
• Pengecoran besi yang menggunakan logam cair
• Pembentukkan dalam proses metalurgi
• Mengefisiensikan skrap menjadi produk baja berkualitas tinggi

Kesimpulan :

Electric Arc Furnance  telah terbukti menjadi pengubah keadaan dalam industri baja, dengan cara  yang lebih mudah, fleksibel, dan efisien dalam pembuatan baja. Kemampuannya untuk mendaur ulang dan memproses baja bekas, sekaligus mengurangi emisi karbon dan konsumsi energi, telah memperkokoh posisinya sebagai komponen penting dalam dunia produksi baja modern. Seiring dengan perkembangan industri, tanur busur listrik akan memainkan peran yang semakin signifikan dalam membentuk masa depan produksi baja.