Metalurgi Tundish

Metalurgi Tundish

Untuk mentransfer baja cair dari sendok penuh ke cetakan mesin pengecoran kontinu, digunakan bejana perantara, yang disebut tundish. Tundish adalah bejana tahan api dengan ujung besar persegi panjang, yang mungkin memiliki tutup berlapis tahan api di bagian atas. Bagian bawah tundish memiliki satu atau lebih lubang nosel dengan gerbang geser atau batang penghenti untuk mengontrol aliran baja cair. Tundish sering dibagi menjadi dua bagian yaitu (i) bagian saluran masuk, yang umumnya memiliki kotak tuang dan tempat baja cair diumpankan dari sendok baja yang penuh, dan (ii) bagian saluran keluar dari mana baja cair dimasukkan ke dalam pengecoran kontinu cetakan mesin. Berbagai alat pengatur aliran, seperti bendungan, bendung, sekat berlubang, dll., dapat diatur sepanjang tundish. Jalur yang lebih panjang lebih disukai untuk memperpanjang waktu tinggal baja cair untuk mempromosikan pengapungan inklusi makro. Elemen penting metalurgi tundish dari tundish ditunjukkan pada Gambar 1.

Gbr 1 Elemen penting metalurgi tundish dari tundish

Tundish pengecoran kontinu berfungsi sebagai penyangga dan menghubungkan proses terputus dari pembuatan baja sekunder di sendok dengan proses pengecoran kontinu dalam cetakan. Ini bertindak sebagai reservoir selama periode penggantian sendok dan terus memasok baja cair ke cetakan ketika baja cair yang masuk dihentikan, memungkinkan pengecoran berurutan dengan sejumlah sendok. Penyebab utama pembentukan inklusi dan kontaminasi baja cair termasuk reoksidasi baja cair oleh udara dan terbawa pengoksidasi terak sendok, masuknya terak tundish dan sendok, dan emulsifikasi terak ini ke dalam baja cair. Inklusi ini harus melayang keluar dari baja cair selama alirannya melalui tundish sebelum dipadatkan ke dalam cetakan.

Di masa lalu, ketika metalurgi sendok (mis. tungku sendok, LF) tidak sepenuhnya dikembangkan, tundish diharapkan berfungsi sebagai penghalus baja cair terdeoksidasi yang ditransfer dari sendok di mana inklusi tidak sepenuhnya dihilangkan. Tanpa pemrosesan LF, baja cair terdeoksidasi memiliki inklusi makro dan sejumlah besar inklusi mikro yang berasal dari dalam negeri yang dapat menggumpal untuk membentuk inklusi makro selama transfer baja cair. Sebuah tundish mampu mengurangi beberapa fraksi inklusi makro dari baja cair, menyesuaikan komposisi kimia, dan mengontrol suhu baja cair ke tingkat yang sesuai untuk dimasukkan ke dalam cetakan. Dengan penggunaan LF dan/atau degasser, kebersihan baja cair telah meningkat secara signifikan selama bertahun-tahun untuk memenuhi permintaan pelanggan yang semakin ketat, dan tundish sekarang lebih dilihat sebagai kontaminan daripada pemurnian. Kontaminasi yang cukup besar umumnya terjadi selama periode transien (atau keadaan tidak stabil) dari pengecoran berurutan, yaitu, selama pembukaan sendok, pada transisi dua pemanasan (atau penggantian sendok), dan selama pengosongan sendok.

Selama periode transien, aliran baja cair yang masuk dan percikan logam cair apa pun dioksidasi ulang secara besar-besaran oleh udara sekitar dan oleh terak sendok pengoksidasi yang terbawa ke dalam tundish dengan baja cair. Aliran baja cair mengenai dan secara agresif mengemulsi terak sendok dan terak tundish yang mengambang di permukaan baja cair, yang akhirnya masuk ke dalam baja cair. Baik reoksidasi dan entrainment terak menghasilkan inklusi oksida makro yang berbahaya. Baja cair Al-deoksidasi, bahkan setelah penghilangan partikel besar produk deoksidasi di LF, mengandung sejumlah besar partikel alumina halus tersuspensi. Partikel-partikel ini ditemukan menggumpal oleh aliran baja cair turbulen selama transfer baja cair dari sendok melalui tundish ke cetakan, membentuk kelompok alumina besar.

Inklusi makro dan kluster alumina besar diketahui sebagai penyebab utama masalah pemrosesan hilir dan cacat yang terjadi pada untaian dan produk akhirnya. Pelanggan pabrik baja biasanya menuntut baja yang lebih bersih dengan ukuran makro dan kelompok yang lebih kecil untuk kinerja produk baja yang lebih baik. Oleh karena itu, desain dan pengoperasian tundish harus diarahkan untuk meminimalkan pembentukan inklusi makro dan kluster alumina, dan menghilangkannya begitu terbentuk. Jika tidak, semua upaya yang dilakukan dalam membersihkan lelehan di LF dan selama langkah proses lainnya tidak ada artinya.

Pada tahap awal pengembangannya, tundish dianggap sebagai tidak lebih dari reservoir untuk menahan baja cair yang cukup untuk memberikan kepala yang konstan di atas cetakan, dan untuk memungkinkan pertukaran sendok terjadi tanpa gangguan pengecoran urutan. Dengan penekanan terus-menerus pada kualitas baja yang unggul, sekarang semakin jelas bahwa tundish pengecoran kontinu memiliki fungsi yang jauh lebih penting sebagai reaktor kontinu daripada yang dibayangkan semula. Tundish, yang merupakan coupler penting dalam proses pengecoran baja berkualitas tinggi secara terus-menerus, kini benar-benar diakui sebagai reaktor metalurgi kritis. Dengan demikian, ini adalah wadah di mana serangkaian operasi terjadi yang memerlukan kontrol kimia, termal, dan fisik.

Berbagai teknologi seperti nosel panjang atau pipa selubung gas inert telah diterapkan untuk mengurangi reoksidasi udara dan emulsifikasi terak. Demikian pula, perangkat kontrol aliran lelehan telah digunakan untuk meningkatkan pengapungan inklusi yang terbentuk selama proses. Penerapan kontrol aktif suhu baja cair di tundish juga berkontribusi pada pengecoran baja bersih. Langkah-langkah ini telah terbukti cukup berhasil, setidaknya selama operasi tundish kondisi tunak, tetapi mungkin tidak cukup untuk operasi kondisi non tunak. Operasi kondisi tidak tunak merupakan bagian integral dari pengecoran berurutan panjang untuk hasil logam yang lebih baik. Meskipun baja berkualitas tinggi diinginkan untuk dicor, kompromi antara kualitas dan biaya selalu dicapai dalam setiap operasi tundish.

Kualitas baja cair yang dikirim dari tundish ke cetakan sangat bergantung pada derajat dan kontrol interaksi fase terak, gas, dan refraktori dengan baja cair. Sebuah tundish modern dirancang untuk memberikan kesempatan maksimal untuk melakukan berbagai operasi metalurgi seperti pemisahan inklusi, pengapungan, paduan, modifikasi inklusi dengan perlakuan kalsium, kontrol superheat, homogenisasi termal dan komposisi, yang mengarah pada pengembangan area terpisah dari pembuatan baja sekunder dari baja, disebut sebagai  metalurgi tundish.

Tundish pengecoran kontinu memiliki beberapa peran yang mencakup (i) penghubung penting dalam rantai kualitas pembuatan baja, (ii) pemurnian kontinu dan (iii) pemancar sinyal metalurgi. Inti dari proses tetap bahwa tundish yang tidak terkendali menjadi kontaminan daripada pemurnian. Tidak dapat disangkal bahwa tundish adalah bagian dari praktik baja bersih seperti halnya sendok di depannya dan cetakan di sebelahnya. Jika kualitas yang dibangun ke dalam baja dalam operasi pembuatan baja primer dan sekunder hilang dalam tundish, kemampuan untuk menghasilkan produk berkualitas yang memenuhi aplikasi yang dimaksudkan sepenuhnya bergantung pada pemulihan dalam cetakan. Ini adalah tugas yang jauh lebih sulit, mengingat terbatasnya waktu baja berada dalam batas-batas cetakan, yang memberikan kemampuan terbatas untuk membersihkan baja pada tahap terakhir sebelum pemadatan lengkap.

Banyak operator pabrik baja telah mempelajari tundish mereka untuk memaksimalkan manfaat dari waktu tinggal yang tersedia untuk pengapungan dan asimilasi produk reaksi dari baja cair ke dalam fase terak. Ini dapat berupa produk dari deoksidasi, reoksidasi, pengendapan, emulsifikasi dan/atau pemasukan komponen refraktori ke dalam baja cair, dan dengan demikian mencakup inklusi asli dan eksogen. Berdasarkan pilihan desain tundish yang baik, pengoperasian tundish perlu diarahkan sebagai berikut.

• Untuk mempromosikan pengapungan inklusi dengan memaksimalkan waktu tinggal
• Untuk memastikan asimilasi inklusi oleh terak tawanan dan non-korosif
• Untuk mengurangi kerugian termal dan kimia dari baja cair
• Untuk meminimalkan hubungan arus pendek dan zona mati
• Untuk menawarkan kepada operator desain yang optimal untuk kualitas dan hasil.

Penghapusan kontaminasi oleh udara dan/atau fase dan teknologi refraktori untuk mendukung praktik baja bersih adalah bagian tak terpisahkan dari operasi tundish yang sehat. Kriteria desain, pemodelan, kontrol aliran tundish, slag, kontrol suhu dan peningkatan kebersihan, seperti halnya operasi keadaan tidak tunak merupakan aspek penting dari metalurgi tundish. Setelah desain tundish diselesaikan untuk aplikasi tertentu, operator berada dalam posisi untuk memaksimalkan peningkatan kualitas ketika tundish dianggap dan dioperasikan sebagai penghalus berkelanjutan. Operator perlu menyadari bahwa penyimpangan dari praktik baja bersih yang sudah mapan dapat berakibat fatal.

Dengan penekanan pada tingkat produktivitas yang lebih tinggi yang didorong oleh peningkatan kecepatan pengecoran, ketersediaan alat berat yang lebih besar, dan hasil produk yang lebih baik, tundish yang lebih besar dan lebih dalam telah menjadi norma di industri ini. Hal ini memberikan efek menguntungkan pada kebersihan baja, karena pemisahan inklusi umumnya difasilitasi dalam bejana tundish yang lebih tinggi dan lebih bervolume, terutama jika dilakukan dengan hati-hati agar inklusi tidak secara fisik dimasukkan ke tingkat kedalaman yang tidak perlu.

Pengejaran kedalaman operasi tundish yang lebih besar tidak hanya menambah waktu tinggal logam, tetapi juga memberikan manfaat tambahan untuk mengurangi potensi pusaran terak tundish, terutama selama kondisi sementara seperti pertukaran ladle. Hal ini berlaku terlepas dari jenis perangkat pengukuran tundish untuk cetakan yang digunakan, yang dapat berupa lubang pengukuran sederhana, kontrol batang penghenti, mekanisme gerbang geser multi-pelat, atau katup kontrol presisi yang diperkenalkan baru-baru ini. Untuk memanfaatkan tundish sebagai bejana pemurnian, maka kriteria berikut harus dipenuhi:

• Penghapusan sumber kontaminasi baja cair, mis. erosi refraktori, reoksidasi, pengangkutan terak sendok dan emulsifikasi terak tundish.
• Promosi pengapungan inklusi dan pemisahan dari baja cair melalui alat pengubah aliran (FMD), filter, dan terak yang direkayasa.
• Pengenalan teknologi seperti kontrol termal, transfer bebas terak, dan sistem pengiriman logam yang dioptimalkan ke cetakan.

Peran dan fungsi tundish dalam proses pengecoran kontinyu dan signifikansinya dalam menghasilkan pengecoran baja bersih dirangkum di bawah ini.

• Tundish menghubungkan sendok dengan cetakan mesin pengecoran kontinyu. Ini menerima baja cair dari sendok dan mengirimkannya ke cetakan pengecoran kontinu dengan kontaminasi minimum, merata dan pada laju aliran dan suhu yang diinginkan.
• Tundish adalah bejana berlapis tahan api yang terdiri dari bagian inlet dan outlet dan perangkat kontrol aliran, seperti bendungan dan bendung atau penyekat berlubang, di sepanjang panjangnya. Sebuah tundish mungkin memiliki tutup berlapis tahan api, dan memiliki port bawah yang dirakit dengan gerbang geser atau batang penghenti di mana lelehan dipadatkan ke dalam cetakan.
• Reoksidasi udara dari aliran baja cair yang masuk dicegah dengan penggunaan nosel panjang yang dicelupkan ke dalam baja cair di tundish atau dengan pipa terselubung dengan aliran gas argon.
• Nosel panjang dan pipa terselubung juga berfungsi untuk mengurangi emulsifikasi terak ke dalam baja cair.
• Perangkat kontrol aliran di tundish meningkatkan waktu tinggal baja cair dan membantu mengurangi inklusi makro yang berasal dari reoksidasi udara dan emulsifikasi terak. Pada saat yang sama, kelompok inklusi alumina yang diaglomerasi dikurangi dengan pengapungan inklusi ini.






Teknologi Pengecoran Beam Blank Proses Pembuatan Baja Tahan Karat