Skala Pabrik: Pembentukan, Pengangkutan, dan Penggunaan Praktis dalam Manufaktur Baja

Pembentukan, Pengangkutan, dan Penggunaan Skala Pabrik

Skala pabrik adalah lapisan bersisik pada permukaan baja yang dikerjakan panas dan terbentuk oleh oksidasi permukaan baja selama operasi pemanas ulang, kondisi, penggulingan panas, dan pembentukan panas. Ini adalah salah satu limbah yang dihasilkan di pabrik baja dan mewakili sekitar 2 persen dari baja yang dihasilkan. Ini adalah lapisan keras rapuh yang terdiri dari beberapa lapisan oksida besi yang berbeda yang terbentuk selama pemrosesan baja dan terdiri terutama dari oksida besi dan mungkin mengandung jumlah oksida dan spinel, elemen, dan senyawa jejak yang bervariasi. Skala pabrik mudah bersisik dari baja.

Karakteristik Skala Pabrik

Skala pabrik biasanya ada pada baja yang digulung dan sering disalahpahami sebagai primer berwarna biru. Suhu permukaan yang sangat tinggi dikombinasikan dengan tekanan penggulingan yang tinggi menghasilkan permukaan halus, keabuan kebiruan.

Pada pemeriksaan visual, skala pabrik tampak sebagai bubuk logam hitam yang terdiri dari partikel kecil dan kerucut. Keadaan fisiknya padat dan berbentuk bubuk. Berat jenis skala pabrik berada dalam kisaran 5,7 hingga 6,2. Titik leleh skala pabrik sekitar 1370 derajat C dan titik didih sekitar 2760 derajat C. Ini memiliki keadaan stabil dan tidak larut dalam air dan alkali tetapi larut dalam sebagian besar asam kuat. Biasanya diklasifikasikan sebagai bahan limbah tidak berbahaya. Gambar 1 menunjukkan tumpukan kecil skala pabrik.

Gambar 1 Tumpukan kecil skala pabrik

Ukuran skala pabrik biasanya bervariasi dari ukuran debu dalam mikron hingga biasanya 6 mm. Skala pabrik rata-rata yang diperoleh selama pengolahan panas baja memiliki kandungan besi yang bervariasi dari 68 persen hingga 72 persen. Besi dalam skala pabrik ada dalam berbagai bentuk kimia seperti berikut.

• Magnetit, Fe3O4, dengan warna biru keabuan 'seperti baja' yang khas.
• Lapisan luar sangat tipis dari hematit, Fe2O3.
• Bagian dalam magnetit mengandung butir logam halus dan kadang-kadang oksida ferrous sisa sebagai FeO, biasanya berwarna hitam.

Skala pabrik mungkin mengandung C, Si, Ca, Na, Al, Mn, dan oksida logam lainnya. Batas yang diizinkan untuk kandungan minyak dalam skala pabrik kurang dari 1 persen untuk semua penggunaan kecuali baterai dan muatan peleburan yang diizinkan hingga 3 persen. Analisis kimia typis dari sampel skala pabrik ditunjukkan dalam Tabel 1.

Pemindaan dan Pengumpulan Skala Pabrik

Skala pabrik biasanya dihilangkan oleh air proses yang digunakan untuk pemindaan, pendinginan roll dan bahan, dan tujuan lainnya. Ini dikumpulkan dengan minyak pendingin dan pelumas dan biasanya disimpan di tangki pengumpulan/pendekapan. Kemudian dipulihkan dengan teknik pemisahan gravitasi.

Analisis Skala Pabrik

Analisis komposisi kimia massa skala pabrik biasanya dilakukan menggunakan spektrometri fluoresensi X [XRF] dengan teknik perak beads atau dengan zat asli. Untuk metode perak beads, biasanya, bagian 0,5 hingga 1 gram skala pabrik yang telah digiling halus dan dibakar dicampur dengan borat alkali [mis. metaborat litium] dalam rasio 1:10 (sampel:borat) dan campuran dilebur dan dicetak menjadi perak kaca lingkaran. Ketika zat asli digunakan, digiling halus dan dicampur dengan agen perekat. Sampel uji yang dihasilkan kemudian dianalisis multi elemen oleh spektrometri XRF menggunakan kalibrasi yang terbukti.

Kandungan FeO ditentukan secara terpisah dengan prosedur kimia basah di mana bagian skala pabrik yang digiling halus dilarutkan dalam asam klorida dalam kondisi tidak mengoksidasi dan besi (II) yang dihasilkan dalam larutan ditentukan oleh titrasi redox, mis. dengan dikromat kalium. Kandungan besi logam ditentukan dengan pelarutan besi logam dalam broma metanol dan, setelah penguapan larutan campuran, sisa dilarutkan dalam asam sulfat dan besi ditentukan oleh titrimetri redox setelah reduksi besi (III) menjadi besi (II). Tidak ada standar EN yang ada untuk analisis multi elemen skala pabrik oleh spektrometri XRF atau untuk penentuan FeO oleh titrimetri redox. Namun, ada standar ISO terkait [ISO 5416:2006] untuk penentuan besi logam dalam besi reduksi langsung yang dapat diterapkan pada skala pabrik.

Analisis multi elemen skala pabrik memberikan konsentrasi keseluruhan konstituen utama produk, tetapi tidak memberikan indikasi identitas senyawa atau fase kimia individu yang ada, yaitu mineralogi skala pabrik. Analisis fase kuantitatif semua fase kimia utama yang ada dalam skala pabrik hanya dapat dicapai dengan analisis difraksi X [XRD] gabungan dengan analisis data Rietveld. Fase mineral yang diidentifikasi yang ada dalam skala pabrik adalah hematit (Fe2O3), magnetit (Fe3O4), dan wustit (FeO). Variasi utama dalam mineralogi skala pabrik adalah proporsi relatif fase oksida besi hematit, magnetit, dan wustit. Konsentrasi relatifnya dapat bervariasi tergantung pada riwayat termal (waktu penahanan, laju pemanas, suhu akhir, potensi oksigen, dll.) substrat baja. Konsentrasi elemen lain dalam skala pabrik bergantung pada komposisi substrat baja rigu elemen pelarut.

Skala Pabrik dan Korosi

Dalam produk bergulung yang keluar dari pabrik gulungan, skala pabrik biasanya kurang dari 1 mm tebal dan awalnya menempel pada permukaan baja dan melindunginya dari korosi atmosfer asalkan tidak ada kerusakan pada lapisan ini. Jika skala pabrik adalah penutup yang merata dan menempel dengan baik pada bagian baja, maka akan menjadi hambatan pelindung ideal. Sayangnya, skala pabrik tidak merata dan juga tidak menempel dengan baik.

Skala pabrik kurang reaktif (lebih mulia) dari baja di bawahnya, dan sesuai dengan perilaku dua logam yang berbeda ketika bersentuhan, logam yang lebih reaktif (dalam kasus ini baja) akan mengoksida (karat) dengan mengorbankan logam yang kurang reaktif (skala pabrik).

Karena secara elektrokimia katodik terhadap baja, setiap kerusakan pada lapisan skala pabrik menyebabkan korosi yang dipercepat pada baja yang terpapar di lokasi kerusakan. Skala pabrik adalah berkat untuk sementara waktu sampai lapisannya pecah karena penanganan produk baja atau karena alasan mekanis lainnya. Skala pabrik ketika meletus dari permukaan substrat baja meretakan lapisan dan memungkinkan kelembapan menembus. Ini memungkinkan reaksi galvanis terjadi yang menghasilkan korosi lobang (karat) pada baja dasar. Ini menghasilkan pertumbuhan korosi di bawah skala dan menghasilkan kerusakan lebih lanjut pada lapisan dan mengekspos area yang lebih luas dan sehingga lebih banyak korosi. Mekanisme korosi yang diinduksi skala pabrik ditunjukkan dalam Gambar 2.

Gambar 2 Mekanisme korosi yang diinduksi skala pabrik

Skala pabrik menjadi gangguan ketika baja akan diproses. Seluruh pelapisan yang diterapkan di atasnya sia-sia, karena akan lepas bersama dengan skala ketika udara lembap masuk di bawahnya. Semua skala pabrik perlu dihilangkan untuk menyajikan permukaan substrat baja yang merata dan bersih untuk setiap aplikasi pelapisan pada baja.

Penghapusan skala pabrik hampir mustahil dilakukan secara manual. Sangat merepotkan dan memakan waktu menggunakan metode pembersihan alat listrik. Keduanya tidak memberikan dasar yang baik untuk memulai. Baja dari pabrik penggulung panas tidak memiliki profil permukaan, yang sangat penting untuk kekuatan perekat keseluruhan dan integritas sistem pelapisan. Skala pabrik biasanya dihilangkan dari permukaan baja dengan pembersihan nyala api, pelarapan, atau peluruhan abrasif. Metode ini menghapus skala pabrik dan memberikan profil permukaan yang memberikan sistem pelapisan persyaratan desainnya. Pelapisan di atas skala pabrik, seakibatkan mungkin, adalah latihan sia-sia, karena kehadiran skala pabrik pada permukaan baja mempercepat korosi baja yang di bawahnya.

Penggunaan dan Daur Ulang Skala Pabrik

Skala pabrik merujuk pada bentuk produk sampingan yang dicampur dengan air biasanya pendingin yang digunakan dalam berbagai proses untuk pembentukan baja. Meskipun bahan ini memiliki kadar besi tinggi sebesar 68 persen-72 persen, dijual sangat murah sebagai limbah industri dalam bentuk oksida besi, daripada dikumpulkan melalui proses daur ulang. Sebagian besar skala pabrik di pabrik baja didaur ulang baik dalam produksi sinter bijih besi atau pelet bijih besi yang digunakan baik untuk reduksi dalam tungku pembuatan besi atau sebagai pendingin dalam tungku pembuatan baja. Daur ulang skala pabrik juga dilakukan dengan membriketnya setelah dicampur dengan perekat. Selain ini, beberapa penggunaan lain untuk skala pabrik telah dikembangkan. Penggunaan utama skala pabrik adalah sebagai berikut.

• Penggunaan dalam campuran muatan sinter
• Penggunaan dalam bahan baku pelet
• Penggunaan dalam bentuk briket dalam pembuatan baja dengan tungku busa listrik
• Elektroda negatif untuk baterai penyimpanan alkaline
• Persiapan dan penggunaan katalis
• Dalam produksi klinker semen
• Dalam persiapan beton berat dan agregat berat
• Beban komposit untuk mesin cuci
• Dalam produksi fosfor besi dan molibdenum besi
• Dalam pabrik cetakan baja dan perawatan panas cetakan
• Dalam pembuatan fluks untuk pelapisan elektroda las
• Agen sinergis untuk pupuk campuran dan bahan untuk pupuk fosfat
• Dalam produksi serbuk besi untuk metalurgi serbuk
• Dalam produksi bahan gesekan
• Dalam pembuatan kaca berwarna
• Dalam produksi pigmen oksida besi
• Dalam metode pembuatan serat mineral
• Dalam pelapis prekursor pigmen cat oksida besi
• Sebagai bahan pelindung radiasi elektromagnetik
• Sebagai komponen bahan untuk pembangunan jalan
• Dalam persiapan beberapa campuran refraktori
• Dalam perawatan air dan tanah
• Dalam produksi serbuk exotermik

Masalah yang Berkaitan dengan Pengiriman Skala Pabrik

Skala pabrik semakin banyak diperdagangkan sebagai muatan longsor. Namun agar skala pabrik layak untuk angkutan laut, tumpukan selalu biasanya terkumpul di pelabuhan dari berbagai sumber, dengan ukuran partikel yang berbeda karena cara bahan telah ditangani sebelumnya, sehingga menghasilkan tumpukan individu yang tidak homogen. Ini menunjukkan bahwa tidak ada dua pengiriman yang memiliki karakteristik yang sama, bahkan jika mereka berasal dari pelabuhan atau pengirim yang sama. Ini juga merupakan muatan yang cenderung mengeluarkan air dengan mudah, menyusut di dasar tumpukan untuk membentuk 'basis basah'.

Skala pabrik diperdagangkan secara efektif dengan cara yang sama seperti bijih besi halus tambang primer karena sifat fisik skala pabrik mirip dengan bijih besi halus tambang primer. Namun, perlu dicatat bahwa skala pabrik bukan nama pengiriman muatan longsor yang tepat (BCSN) di bawah Kode IMSBC (International Maritime Solid Bulk Cargoes). Ini adalah muatan yang tidak terdaftar dalam Kode IMSBC. Sirkular IMO (International Maritime Organization) DSC.1/Circ.63 tanggal 12 Oktober 2010 menyatakan bahwa bijih besi halus adalah muatan yang dapat mencair dan oleh karena itu merupakan muatan 'Grup A'. Muatan 'Grup A' di bawah Kode IMSBC adalah muatan yang dapat mencair jika dikirim dengan kadar kelembapan yang melebihi batas kelembapan yang dapat diangkut (TML). Ketentuan sirkular ini juga berlaku untuk skala pabrik meskipun skala pabrik biasanya diangkut dalam kondisi kering dengan kadar kelembapan di bawah TML-nya.

Meski muatan skala pabrik tidak terdaftar dalam Kode IMSBC, Bagian 1.3 Kode IMSBC menentukan bahwa muatan yang tidak terdaftar, seperti skala pabrik, hanya boleh diterima untuk pemuatan disertai sertifikat yang dikeluarkan oleh otoritas nasional yang berwenang, yang menyatakan kesesuaian komoditas untuk angkutan laut, dari negara pelabuhan pemuatan.

Kode IMSBC juga memperingatkan tentang bahaya potensial pencairan semua muatan mineral berbutir halus yang dikirim dengan kadar kelembapan bawaan, terlepas dari apakah muatan tersebut secara spesifik diidentifikasi sebagai muatan 'Grup A' dalam Kode. Lampiran 3, Para 2.1 dari kode menyatakan; 'Banyak muatan partikel halus jika memiliki kadar kelembapan yang cukup tinggi cenderung mengalir. Oleh karena itu, setiap muatan lembap atau basah yang mengandung proporsi partikel halus harus diuji karakteristik aliran sebelum pemuatan'.

Skala pabrik memang memiliki ukuran partikel halus dengan kadar kelembapan bawaan yang signifikan, dan oleh karena itu termasuk dalam cakupan ketentuan ini. Oleh karena itu, muatan skala pabrik diperlakukan sebagai muatan yang dapat mencair kecuali pengujian menunjukkan sebaliknya. Untuk muatan 'Grup A', SOLAS (Keselamatan Nyawa di Laut) dan Kode IMSBC mewajibkan pengirim untuk memberikan Kapten dengan sertifikat kadar kelembapan dan TML sebelum pemuatan.

Skala pabrik sering menunjukkan 'basis basah'. Ini terjadi ketika bahan mengalir dengan baik dan menyusutkan air di dasar tumpukan. Karena drainase ini, bagian atas dapat terlihat cukup 'kering'. Sifat basis basah skala pabrik membuatnya vital bahwa setiap pemampatan kelembapan sebelum pemuatan tidak hanya berfokus pada area permukaan tumpukan, dan bahwa sampel yang benar-benar representatif diambil. Kebutuhan akan pemampatan yang representatif juga sangat penting untuk penentuan TML, terutama karena sifat bervariasi bahan. Untuk memampatkan tumpukan, alat gali mekanis diperlukan karena menggali secara manual ke dalam tumpukan adalah mustahil. Akhirnya, karena kepadatan tinggi muatan ini, persyaratan penataan seperti yang dirinci dalam Kode adalah bahwa harus diratakan untuk perjalanan untuk mendistribusikan bobot secara merata di lantai tangki. Muatan basis basah rentan terhadap perpindahan muatan karena dasar mencair dan atas penimbunan kepadatan tinggi menjadi bebas untuk menggeser di atas basis basah. Satu-satunya obat untuk itu adalah meratakan dengan benar.