CONARC: Penggabungan Konverter dan Listrik Arc Furnace untuk Produksi Baja Unggul

Proses CONARC untuk Pembuatan Steel

Proses CONARC untuk pembuatan steel dikembangkan oleh Mannesmann Demag Huettentechnik (saat ini adalah SMS Siemag). Tujuan pengembangan proses ini adalah untuk memanfaatkan manfaat dari pembuatan steel konverter top blown konvensional dan electric arc furnace (EAF). Nama proses CONARC merangkum penggabungan dari dua proses tersebut (CONverter ARCing). Teknologi proses ini didasarkan pada penggunaan yang meningkat logam panas dalam electric arc furnace dan bertujuan untuk mengoptimalkan pemulihan energi dan memaksimalkan produktivitas dalam operasi tersebut. Proses ini dikembangkan untuk menggunakan semua jenis dan campuran bahan baku seperti logam panas, direct reduced iron (DRI) dan scrap untuk memastikan persyaratan kualitas tertinggi untuk produksi semua grade dan kualitas steel yang mencakup rentang luas dari carbon steel hingga stainless steel. Bergantung pada persyaratan produk akhir, proses CONARC diikuti oleh furnace cetak atau unit degassing vakum.

Peralatan Utama untuk Proses CONARC

Peralatan dasar proses CONARC terdiri dari dua cangkang furnace identik yang dilapisi refraktori, satu struktur elektroda yang dapat berputar dengan satu set elektroda yang melayani kedua cangkang furnace, satu listrik (transformer dll.) untuk kedua cangkang, dan satu sistem lance oksigen atas yang dapat berputar dan pendingin air yang melayani kedua cangkang. Alternatifnya, dua lance atas statis, satu untuk setiap cangkang furnace untuk puyuran oksigen juga dapat digunakan. Opsi tersedia untuk memperkenalkan perangkat pengadukan dasar yang terintegrasi di dasar setiap cangkang furnace. Opsi juga tersedia untuk memperkenalkan burner dan sistem injektor dalam cangkang untuk injeksi bahan bakar, karbon dan oksigen sesuai persyaratan proses. Sistem penting lainnya termasuk sistem pakan bahan baku dan flux serta sistem pembersihan gas dan pemulihan energi. Alur proses typikal dari proses CONARC ditunjukkan dalam Fig 1.

Fig 1 Alur proses CONARC

Proses CONARC untuk Carbon Steel

Konsep dasar proses CONARC adalah melakukan pengurangan karbon dalam satu cangkang dan peleburan listrik dalam wadah lain. Proses CONARC untuk produksi carbon steel dibagi menjadi dua tahap. Tahap pertama terdiri dari proses konverter di mana pengurangan karbon logam besi cair dilakukan dengan puyuran oksigen ke dalam logam besi cair melalui lance atas. Tahap kedua adalah proses arc listrik di mana energi listrik digunakan untuk peleburan muatan padat dan superheating kolam cair ke suhu cabutan.

Proses typikal dimulai dengan pemuatan logam besi cair ke dalam 'liquid heel' yang terdiri dari sebagian kecil peleburan sebelumnya yang disimpan dalam furnace setelah cabutan panas sebelumnya. Setelah ini lance oksigen atas dipindahkan ke posisi, dan puyuran oksigen dimulai. Pada fase ini yang dikenal sebagai fase konverter, kandungan karbon, silikon, manganese, dan fosfor dalam kolam dikurangi. Reaksi ini bersifat eksotermik karena menghasilkan jumlah panas yang besar. Bahan dingin seperti scrap atau DRI ditambahkan ke dalam furnace untuk memanfaatkan energi ini dan untuk menghindari overheat pada kolam. Pemuatan bahan dingin juga membantu melindungi cangkang furnace dari overheat. Setelah selesai proses carburization, lance atas dihapus dengan berputar dan elektroda dipindahkan ke posisi operasi. Dengan ini fase kedua yang dikenal sebagai fase arcing dimulai. Pada fase arcing ini, muatan padat yang tersisa seperti scrap atau DRI dimuat ke dalam kolam untuk mencapai berat cabutan yang diinginkan dari panas. Suhu kolam kemudian ditingkatkan ke nilai yang diperlukan. Setelah suhu tercapai, arcing diakhiri dan panas di-deslag sebelum panas dicabut ke dalam cetakan tuangan.

Dalam proses CONARC, dari dua cangkang furnace, satu cangkang beroperasi dalam mode konverter menggunakan lance atas sementara cangkang kedua pada saat itu beroperasi dalam mode arc furnace. Prinsip proses CONARC ditunjukkan dalam Fig 2.

Fig 2 Prinsip proses CONARC

Pemulihan Energi

Sistem boiler dua tahap digunakan untuk pemulihan energi limbah. Pada tahap pertama, gas limbah dari proses CONARC dialirkan melalui sistem boiler yang terdiri dari swivel type elbow, post combustion chamber dan hot gas line dan pendingin hingga 600 derajat C. Komponen ini dirancang sebagai bagian tekanan untuk generasi uap.

Pada tahap kedua, gas limbah pendingin hingga 200 derajat C dalam boiler pass vertikal yang dikembangkan khusus untuk jenis aplikasi ini.

Sistem pemulihan energi ini satu sisi menyediakan pendinginan yang diperlukan untuk gas dan di sisi lain menggunakan sebagian besar energi termal untuk generasi uap yang dapat digunakan lebih lanjut di pabrik steel.

Keuntungan

Proses ini memiliki keuntungan berikut.

• Kesejahteraan tinggi terhadap input material, scrap, logam besi cair dan DRI yang dapat digunakan dalam berbagai rasio campuran sesuai persyaratan kualitas steel dan/atau ketersediaan dan/atau harga satuan dari material ini.
• Konsep CONARC memungkinkan proses ini mencakup rentang penuh dari operasi EAF murni dengan 100 % scrap/100 % DRI hingga operasi konverter murni.
• Furnace CONARC bukan hanya unit peleburan listrik murni tetapi juga bertindak sebagai reaktor kimia. Oleh karena itu mengontrol konsentrasi elemen tramp dalam steel karena jumlah penggunaan bahan baku virgin yang meningkat.
• Proses CONARC fleksibel dan dapat menangani logam besi cair dengan kandungan silikon, fosfor dan sulfur yang berubah tanpa masalah apa pun.
• Proses CONARC juga memiliki keuntungan saat menangani logam panas dengan kandungan fosfor yang lebih tinggi (hingga 0,2 %). Beberapa aspek seperti kontrol suhu sederhana dengan menambahkan DRI sebagai pendingin, penambahan kapur, serta penarikan slag kaya oksida fosfor dengan aliran slag konstan melalui pintu slag membantu mencapai penghapusan fosfor yang efisien.
• Waktu cabutan ke cabutan kurang dari 40 menit mudah dicapai.
• Kesejahteraan besar terhadap sumber energi.
• Sistem pemulihan energi yang efisien mengurangi emisi CO2.
• Sistem pemulihan energi yang efektif dari proses memberikan kontribusi yang signifikan dan berkelanjutan terhadap efisiensi energi pabrik steel.
• Gangguan jaringan yang halus.