Granulasi Besi Cair: Solusi Hemat Biaya untuk Logam Panas Berlebih

Granulasi Besi Cair

Granulasi besi cair adalah metode penanganan produksi berlebih logam panas dalam tongkat peluruh (BF) yang tidak dapat dikonsumsi oleh pembuatan baja di pabrik peleburan baja dari pabrik baja terpadu. Ini adalah metode hemat biaya untuk menghasilkan produk padat yang dikenal sebagai besi granulat (GI). GI memiliki properti kimia dan fisik yang baik seperti besi mentah dan dapat digunakan sebagai baku utama untuk tujuan pembuatan baja.

GI memiliki komposisi kimia yang identik dengan besi cair yang sedang di-granulasi. Tidak ada oksidasi atau penangkapan slag dalam GI dan ada kandungan logam yang tinggi. Gambar 1 menunjukkan beberapa potongan GI.

Gambar 1 Besi granulat

Pabrik GI mengatasi ketidakcocokan antara produksi di fasilitas pembuatan besi dan kebutuhan besi cair di fasilitas pembuatan baja. Ia diposisikan logistik di antara kedua fasilitas. Besi cair berlebih dari BF dialihkan ke pabrik GI untuk produksi GI. Ini menghilangkan pengurangan volume panas blast di BF sambil menghasilkan GI yang dapat digunakan sebagai baku internal sebagai pendingin dalam BOF, atau untuk penjualan eksternal untuk digunakan oleh cupola, furnace induksi (IF) dan furnace busur listrik (EAF).

Pabrik GI dapat dibangun dan dioperasikan dengan kapasitas yang sesuai dengan keluaran BF. Mereka adalah alternatif untuk mesin cetak besi mentah (PCM) tetapi dengan kapasitas yang jauh lebih tinggi. Kapasitas bahkan PCM strand ganda terbatas karena waktu pengeringan besi cair dalam cetakan besi mentah. PCM juga memerlukan pemeliharaan mekanis yang sering karena desain yang kompleks. GI memiliki properti yang identik dengan besi mentah tetapi dengan keuntungan tambahan bahwa dapat ditangani dalam sistem bak.

Empat langkah dasar proses granulasi untuk besi cair adalah sebagai berikut.

• Kontrol aliran besi cair ke granulatori
• Granulasi dengan pembentukan titik besi cair dan pendinginan cepat dalam air
• Pengeluaran GI yang mengeras dan dingin biasanya oleh pengangkat air udara
• Pengeringan air GI dan transportasi ke lokasi penyimpanan

Peralatan dan proses granulasi

Peralatan dapat dirancang untuk granulasi batch besar dari besi cair dan pada laju produksi BF. Prinsipnya didasarkan pada transfer panas antara besi cair dan air pendingin. Panas yang dilepaskan selama pendinginan dan pengeringan besi cair ditransfer ke air pendingin, yang membawa panas keluar dari proses.

Peralatan yang digunakan untuk granulasi besi adalah peralatan standar.

Untuk penanganan cetakan besi cair di pabrik granulasi, twin ladle turret, mirip dengan turret yang digunakan dalam mesin pencetakan berkelanjutan digunakan. Turret dalam kombinasi dengan tundish dapat memastikan urutan operasi yang mulus di pabrik granulasi tanpa ketidakberantakan antara cetakan besi cair.

Tundish yang digunakan untuk granulasi besi adalah tundish pencetakan berkelanjutan standar dengan modifikasi kecil. Tundish dilengkapi dengan sistem stopper rod atau sistem slide gate. Ini memungkinkan pengentanan granulasi dengan cepat dalam kasus masalah. Sistem standar dapat digunakan untuk mengontrol laju granulasi. Tundish dan nozzle biasanya dipanaskan sebelumnya selama sekitar 20 hingga 30 menit sebelum memulai granulating.

Granulator besi cair adalah jantung proses. Ia terdiri dari tangki yang berisi air dan memiliki distributor besi cair. Fungsi utama distributor besi cair adalah untuk membagi aliran besi cair menjadi partikel yang lebih kecil dan mendistribusikannya secara merata di permukaan air. Pembagian aliran besi cair tidak hanya memberikan luas permukaan yang lebih besar untuk pendinginan yang lebih cepat dari besi cair tetapi juga mendistribusikan besi cair di atas luas permukaan yang lebih besar di granulasi. Ini juga membantu dalam menghindari konsentrasi panas dalam volume air yang lebih kecil dan oleh karena itu memungkinkan laju aliran besi cair yang tinggi. Distributor besi cair adalah peralatan kritis karena harus menahan kejutan termal dan dampak jangka panjang dari aliran besi cair.

Permukaan luar titik besi cair mengeras selama jalur geraknya dari distributor ke permukaan air dan sebelum menembus permukaan air. Bagian dalam yang tersisa dari titik semi cair, sekarang granule, di-quench saat mengenai permukaan air dan memulai geraknya di dalam volume air. Saat waktu impact granule ke dalam air mereka sedikit merubah bentuk tetapi dicegah dari terbelah, sehingga menghindari pembuatan debu halus.

Selama gerakan granule besi melalui air di tangki granulasi, panas besi ditransfer ke air pendingin. Air pendingin memungkinkan granule mencapai suhu di bawah 100 derajat C.

Untuk laju granulasi 100 ton/jam beban panas yang dihasilkan yang ditransfer dari besi cair ke air pendingin dalam rentang sekitar 8 M cal/detik. Sistem air dirancang untuk menangani beban panas sebesar ini. Dalam sistem air panas didistribusikan ke air dengan cara untuk memastikan bahwa konsentrasi panas (panas / volume unit) lebih rendah dari konsentrasi kritis untuk ledakan uap.

Tangki granulasi menahan volume air yang cukup untuk menampung titik besi cair yang dibentuk oleh pembagian aliran besi cair dan oleh momentum impact aliran besi cair pada permukaan air.

Desain dan konstruksi tangki air memfasilitasi konsentrasi dan pengeluaran potongan GI yang didinginkan dari tangki. Sistem ejector air - udara biasanya digunakan untuk pengeluaran GI yang didinginkan.

GI padat yang dikeluarkan dikeringkan air dan diangkut oleh sabuk konveyor ke area penyimpanan tempat disimpan dalam gudang untuk pengiriman.

Sistem pendinginan dan penanganan air dengan cermat disetel sehingga jumlah besar panas yang ditambahkan oleh besi cair dihapus oleh air pendingin. Sistem air biasanya merupakan sistem proses air closed circuit. Aliran air pendingin di tangki granulasi berlawanan dengan gerakan besi cair. Selama alirannya di tangki granulasi air mengambil panas besi cair dan menjadi panas. Air panas dari tangki granulasi dikeluarkan dan dikembalikan ke sistem penanganan air. Air proses panas yang kembali didinginkan baik di menara pendingin atau melalui pemananas.

Pabrik granulasi besi cair biasanya sepenuhnya otomatis yang memungkinkan kebutuhan hanya tenaga kerja kecil untuk menjalankan seluruh operasi. Waktu throughput untuk granulasi besi biasanya sekitar 30 hingga 40 detik dan memiliki hasil proses lebih dari 99 %. Ini adalah perbaikan yang baik dibandingkan dengan hasil lebih rendah yang diperoleh di PCM.

Berikut adalah karakteristik penting dari proses granulasi besi cair.

• Waktu startup singkat untuk memenuhi keputusan menit terakhir untuk pengalihan besi cair dari fasilitas pembuatan baja
• Waktu proses cepat dari besi cair ke GI yang didinginkan
• Tidak ada perubahan dalam analisis kimia besi karena quenching cepat
• Lebih dari 99 % hasil proses
• Proses yang kuat dengan ketersediaan tinggi, dan dengan pemeliharaan terbatas karena penggunaan peralatan standar
• Mudah dioperasikan
• Kapasitas produksi tinggi yang cocok dengan keluaran BF
• Produksi produk besi prima yang tidak memerlukan pemrosesan tambahan
• Dampak lingkungan rendah
• Tata letak fleksibel dan dapat disesuaikan dengan ruang yang tersedia yang ada
• Biaya operasi rendah
• Biaya investasi yang wajar

Produk besi granulat

GI memiliki properti fisik dan kimia yang konsisten. Ia menggabungkan kandungan logam tinggi dari scrap prima dengan kandungan residu rendah dari sumber besi virgin. Dari sudut pandang praktis, densitas massal yang tinggi dan bentuk fisik cocok untuk penanganan bahan yang efisien.

Komposisi kimia GI sama dengan besi cair. Analisis tipikal adalah 4 % hingga 4,5 % karbon, 0,5 % hingga 0,6 % silikon, dan sekitar 95 % hingga 95,5 % besi. Elemen tramp (tembaga, nikel, molibdenum, dan timah) hingga maksimum 0,05 %.

GI memiliki bentuk kecil padat seperti bola pipih yang menghasilkan densitas massal sekitar 4 ton/cm. Ukuran GI dalam rentang 8 mm hingga 25 mm. GI memiliki sudut istirahat yang tinggi, yang memungkinkan transportasi dan penyimpanan yang efektif.

Beberapa karakteristik GI adalah sebagai berikut.

• Komposisi homogen
• Praktis tidak ada kandungan oksida
• Hasil logam tinggi selama pembuatan baja
• Properti pemanasan sebelumnya yang sangat baik dan mencair/dissolusi yang cepat saat ditambahkan ke proses metalurgi
• Memiliki karbida besi dalam matriks, yang bermanfaat untuk penggantian scrap dalam operasi EAF
• Densitas massal tinggi
• Iners selama pengiriman dan penyimpanan
• Memiliki ukuran dan bentuk yang memfasilitasi penanganan dengan sabuk konveyor, magnet, loader depan, sistem bak, dan skip scrap
• Memiliki kekuatan fisik tinggi dan bentuk yang menghilangkan pecahan selama penanganan dan mengurangi debu
• Tidak menunjukkan perilaku piroforik dan oleh karena itu dapat diangkut dan ditangani tanpa kekhawatiran pembakaran. Ia iners selama pengiriman dan penyimpanan

Kesederhanaan proses pengeringan dan pendinginan besi cair, dalam kombinasi dengan kapasitas tinggi yang memenuhi throughput standar BF, membuat proses granulasi besi cocok untuk dipasang di pabrik baja terpadu.