Panduan Profesional untuk Melelehkan Logam di Pabrik Cor: Teknik, Suhu & Keselamatan
Melelehkan logam adalah proses yang mengubah logam dari keadaan padat menjadi keadaan cair. Proses peleburan bervariasi dalam teknologi. Di sini kami memberikan penjelasan tentang cara melelehkan logam di pabrik cor ditambah titik leleh logam umum dan protokol keselamatan protektif.
Pabrik cor terutama menangani pekerjaan pada logam cair untuk membentuk berbagai aplikasi pengecoran. Tidak berlebihan untuk menghargai bahwa melelehkan logam adalah jantung pabrik cor.
Melelehkan logam adalah proses pengecoran yang tidak dapat dilepaskan yang mencairkan logam padat untuk diangkat ke dalam cetakan dan membentuk cor dalam bentuk apa pun. Singkatnya, dalam proses kerjanya, logam dimasukkan ke dalam perangkat peleburan yang disebut tungku dan dipanaskan melebihi titik leleh tertentu untuk mengubah bahan logam padat menjadi keadaan cair.
Ada berbagai teknologi yang diterapkan dalam melelehkan logam, sebagian besar tergantung pada jenis tungku peleburan yang digunakan. Dalam posting ini, kami membantu Anda menjawab pertanyaan “Bagaimana melelehkan logam” dengan menentukan teknologi tungku peleburan utama di pabrik cor saat ini, ditambah titik leleh logam umum serta panduan mengenai perlindungan keselamatan dalam proses peleburan.
Tetap bersama kami dan gali pengetahuan!
Apa itu peleburan logam?
Peleburan, juga disebut pelarutan, adalah proses transisi yang mengubah status bahan logam dari keadaan padat menjadi keadaan cair dengan memberikan panas yang cukup.
Proses peleburan logam melonggarkan pemadatan yang rapat dari molekul logam. Sebagai hasilnya, peleburan memberikan logam cair dari bahan padat.
Peleburan logam murni dan padat terjadi pada suhu tetap tertentu yang disebut titik leleh sementara bahan logam tidak murni, meleleh pada suhu yang berbeda yang bervariasi tergantung pada jenis dan persentase keotoranan.
Sebagai jantung pabrik cor, proses peleburan logam menyediakan fluida cair yang dapat digunakan untuk diangkat ke dalam cetakan dan membeku menjadi berbagai bentuk sesuai kebutuhan. Peleburan logam adalah pekerjaan yang memakan energi tinggi yang menanggung 55% dari konsumsi energi industri pengolahan logam.
Ini adalah langkah yang sangat penting karena logam cair tidak hanya menyediakan bahan untuk proses pengecoran tetapi juga sangat mempengaruhi fisik dan kimia dari produk cor akhir.
Proses peleburan logam
Mereka yang ingin tahu cara melelehkan logam di pabrik cor dapat menemukan proses peleburan logam secara umum melibatkan langkah-langkah berikut:
Memutuskan rasio campuran logam
Mempersiapkan dan memuat logam
Melelehkan logam
Menyaring dan merawat logam cair
Mengangkut logam cair
Memutuskan rasio campuran logam
Setiap aplikasi pengecoran membutuhkan properti mekanis logam yang berbeda yang dapat diubah dengan menyesuaikan rasio campuran logam. Produsen pabrik cor memiliki rumus untuk pencampuran logam sesuai dengan kelas material dan persyaratan tertentu.
Misalnya, rasio pencampuran material untuk mencoret bagian aluminium di pabrik cor logam kami biasanya 40% Aluminium Ingot + 50% Aluminium scrap + 10% lainnya. Di mana 10% lainnya adalah beberapa bahan aditif seperti logam campuran Zn, Mn, Cu, Si, dll.
Mempersiapkan logam
Ingot dan logam bekas adalah komposisi bahan utama yang digunakan dalam proses peleburan yang mencapai 80% dari rasio campuran.
Sebelum dimuat ke dalam tungku, ingot dan logam bekas (kaleng, bagian mesin bekas, wadah, atau penutup) perlu dibersihkan dari kotoran serta dipanaskan pratinjau dan dikeringkan. Langkah ini untuk menghapus kelembaban, mencegah kemungkinan ledakan di tungku, membatasi pembentukan sisa peleburan, dan meningkatkan kapasitas peleburan.
Khususnya dengan logam bekas, diperlukan untuk menghapus cat, minyak mesin, dan kontaminan lainnya, biasanya oleh proses termal.
Memuat dan melelehkan logam
Tungku diisi dengan menambahkan sumber bahan bakar (arang kayu, gas alam, listrik). Logam terus dimuat ke dalam tungku selama proses pemanasan bukan dalam batch untuk menghemat konsumsi energi dan efektivitas kerja.
Tungku beroperasi di lingkungan yang sangat keras di mana logam cair, lapisan tungku, gas atmosfer, dan produk dari pembakaran bahan bakar berada pada suhu sangat tinggi yang memerlukan perlengkapan perlindungan yang ketat untuk pekerja. Tungku datang dalam ukuran, bentuk, prinsip kerja, dan energi yang berbeda sehingga kapasitas peleburan setiap tungku berbeda satu sama lain.
Pada titik leleh tetap, logam berubah dari padat menjadi cair. Titik leleh bervariasi dari logam ke logam, berkisar dari sekitar 350oC hingga 2000oC.
Menyaring dan merawat logam cair
Proses ini adalah untuk mengasap leleh, mengeluarkan bahan padat yang tidak diinginkan, dan menyesuaikan komposisi logam campuran seperti yang diharapkan. Bahan aditif terutama beberapa ferrous untuk meningkatkan properti mekanis logam cair (kekuatan, duktilitas, kekakuan, elastisitas).
Langkah ini sangat penting karena dapat mempengaruhi kualitas cor akhir.
Mengangkut logam cair
Setelah peleburan, cairan cair dipindahkan dari tungku ke lini cetakan melalui sistem penuangan.
Teknologi peleburan logam
Jantung dari proses peleburan logam bergantung pada tungku peleburan yang secara langsung terlibat dan mempengaruhi efektivitas proses peleburan. Ada berbagai teknologi peleburan yang mempengaruhi cara melelehkan logam dan ditentukan oleh tungku mana yang digunakan.
Cara memilih tungku peleburan
Tungku peleburan sangat mempengaruhi tidak hanya efektivitas operasional pabrik cor tetapi juga hasil cor akhir, oleh karena itu sangat vital untuk mempertimbangkan teknologi tungku mana yang harus diterapkan.
Seperti yang Anda ketahui bahwa tungku peleburan logam bervariasi dalam bentuk, geometri, bahan bakar, dan kapasitas.
Faktor-faktor di bawah ini secara ketat menentukan tungku peleburan mana yang cocok untuk operasi pabrik cor Anda.
Ketersediaan ruang: Periksa area produksi Anda. Di mana Anda akan meletakkan tungku?
Jenis logam campuran yang akan dileleh dan titik lelehnya
Kapasitas peleburan dan jumlah logam
Efisiensi energi
Investasi modal
Biaya Operasi
Persyaratan pemeliharaan
Emisi dan masalah lingkungan
Tentu saja, tidak ada opsi satu untuk semua tetapi produsen pabrik cor harus mempertimbangkan kriteria mana yang lebih penting dari yang lain. Setiap pabrik cor logam akan memiliki kriteria prioritas mereka sendiri untuk memilih tungku peleburan yang cocok dengan permintaan dan skala produksi mereka.
Setelah menjelaskan pertimbangan ini, langkah kedua adalah memilih yang bekerja di pabrik cor Anda. Di sini kami mengurutkan tungku peleburan paling populer di pabrik cor logam saat ini. Mari kita periksa.
Teknologi tungku peleburan saat ini dan yang berkembang di pabrik cor logam
Untuk melelehkan logam dalam pengolahan logam, berbagai jenis tungku digunakan. Mereka diklasifikasikan berdasarkan sumber panas, properti operasional, dan konstruksi tungku.
Tungku crucible dan cupola adalah metode peleburan tradisional sementara induction dan electric Arc furnaces adalah teknologi peleburan modern yang canggih.
Tungku Crucible
Tungku crucible adalah tongkat peleburan yang paling tua, paling sederhana, dan paling asli yang digunakan di pabrik cor logam. Perangkat peleburan dasar ini terbuat dari bahan tahan suhu tinggi yang sering kali keramik atau zat refraktori.
Tungku crucible dapat datang dalam cup yang sangat kecil yang biasanya digunakan untuk melelehkan perhiasan (emas, perak) hingga wadah yang lebih besar yang berlaku untuk pekerjaan batch kecil.
Bahan bakar pemanasan tungku crucible biasanya arang, gas, minyak, atau listrik. Sementara crucible listrik memiliki kapasitas maksimum 2,5 ton/jam, crucible gas atau bahan bakar cair dapat meleleh hingga 4 ton/jam.
Tungku crucible bukan perangkat hemat energi dengan kehilangan panas lebih dari 60% untuk radiasi.
Tungku ini cocok untuk logam non-ferrous yang terutama diterapkan untuk peleburan aluminium. Mereka berkinerja baik pada semua logam campuran aluminium. Keuntungan satu adalah bahwa crucible sangat mudah dioperasikan dan dipelihara sehingga menghemat biaya. Selain itu, biaya modal rendahnya menarik pabrik cor kecil untuk menginvestasikan uang mereka.
Namun, tungku ini hanya cocok untuk volume produksi kecil dan logam dengan titik leleh rendah karena efisiensi energi yang rendah.
Tungku Cupola
Tungku cupola dianggap sebagai salah satu teknologi peleburan yang paling hemat. Hampir semua besi abu-abu saat ini dileleh oleh tungku ini.
Secara konstruksi, cupola dapat dibuat dalam bentuk dan ukuran apa pun, tetapi diameternya dapat bervariasi dari 0,5 hingga 4m dan tingginya sekitar 6-11m. Cupola dibangun sebagai wadah vertikal dan silinder yang mirip dengan schoorstein besar.
Dinding tungku cupola biasanya terbuat dari baja dan dilapisi dengan dinding batu bata refraktori. Bawah tungku dilapisi dengan cara yang sama tetapi sering menggunakan campuran tanah liat dan pasir karena pelapisan ini hanya sementara. Beberapa cupola dilengkapi dengan lapisan pendingin cangkang untuk menjaganya tetap dingin dan ditambahkan oksigen untuk membuat arang membakar lebih intens.
Bahan bakar pemanasan tungku cupola adalah arang dan beberapa bahan aditif. Untuk memulai batch produksi, lapisan arang ditambahkan ke dalam tungku dan dinyalakan dengan obor. Ketika arang menyala, udara diperkenalkan ke dalam lapisan arang melalui ventilasi. Kayu, batu bara, atau gas mudah terbakar juga dapat digunakan sebagai bahan bakar tungku.
Ketika arang cukup panas, logam padat dimasukkan ke dalam tungku melalui lubang di atas. Selama proses peleburan, reaksi termodinamik terjadi antara bahan bakar dan udara masuk.
Karbon dalam arang berikatan dengan oksigen dalam udara untuk menciptakan karbon monoksida, yang terus membakar menjadi karbon dioksida. Jumlah karbon tertentu larut ke dalam titik logam cair yang jatuh dan consequently, meningkatkan kandungan karbon dalam logam. Proses peleburan ini menghasilkan berbagai jenis grade besi dan baja.
Tungku cupola dapat diterapkan untuk melelehkan logam ferrous apa pun, terutama digunakan untuk peleburan besi dengan volume besar. Secara statistik, 60% cor besi dileleh oleh cupola. Efisiensi energi juga tinggi, mencapai sekitar 40-70%.
Electric Arc Furnaces
Electric arc furnace (EAF) adalah tungku yang menggunakan energi busur listrik untuk memanaskan dan melelehkan material.
Ia berkisar dari 1 ton (biasanya untuk menghasilkan besi kasar) hingga 400 ton (untuk baja sekunder). Tungku arc listrik industri dapat mencapai suhu 1.800° C (3.272°F) sementara wadah laboratorium dapat mencapai lebih dari 3.000° C (5.432°F).
Bagaimana melelehkan logam oleh tungku arc listrik?
Dalam tungku arc listrik, material berada dalam kontak langsung dengan arc listrik dan arus listrik melewati material. Oleh karena itu, peleburan lebih efektif dibandingkan teknologi lain yang menggunakan panas eksternal.
Tungku arc listrik sering digunakan untuk melelehkan baja (mencakup 87%) sementara 13% untuk melelehkan besi. Mereka dapat memproses scrap mobil baja yang dihancurkan termasuk elemen residual tinggi yang tidak akan efektif oleh peleburan cupola.
Induction furnace
Tungku induksi adalah tungku listrik yang menggunakan prinsip induksi elektromagnetik. Jadi bagaimana melelehkan logam oleh teknologi peleburan ini?
Logam dimuat ke dalam crucible yang dikelilingi oleh kawat spirul listrik arus bolak-balik. Setelah tungku induksi dinyalakan, kawat menciptakan medan magnet yang berbalik cepat yang menembus logam. Medan magnet menciptakan arus eddy, arus listrik sirkular yang berjalan di dalam logam. Sebagai hasilnya, sirkulasi arus ini menciptakan suhu sangat tinggi yang melelehkan logam.
Kapasitas peleburan tungku induksi berkisar dari kurang dari 1 kg hingga 100 ton, biasanya digunakan untuk melelehkan besi, baja, tembaga, aluminium, dan logam mulia.
Dibandingkan dengan teknologi peleburan logam lainnya, keuntungan tungku induksi adalah bersih, hemat energi, dan mudah mengontrol proses peleburan.
Namun, tungku induksi terbatas pada jenis scrap logam dan beberapa elemen logam campuran mungkin hilang karena oksidasi.
Titik leleh logam
Sebagian besar logam yang ada di bumi memiliki keadaan normal sebagai padat. Namun, dalam industri pengolahan logam, terutama pengecoran logam dan metalurgi, logam perlu dicairkan untuk menghasilkan produk baru. Untuk mencairkan logam, perlu memanaskan logam ke titik lelehnya.
Oleh karena itu, sama pentingnya bagaimana melelehkan logam untuk mengetahui suhu leleh zat. Ini membuat proses pengecoran logam lebih sederhana. Ahli dapat menghitung dengan akurat waktu cetakan, pelarutan, dan pembekuan produk cor. Ini membantu produksi yang efisien, pada saat yang sama, membawa solusi cadangan yang diperlukan untuk pekerjaan Anda untuk menangani darurat.
Apa itu titik leleh?
Titik leleh, juga dikenal sebagai suhu pelarutan, adalah suhu di mana proses peleburan logam padat terjadi. Ini adalah titik di mana logam berubah dari fase padat ke fase cair. Titik leleh bervariasi dari logam ke logam.
Dalam praktik, titik leleh dianggap relatif. Ia tidak sensitif terhadap tekanan. Beberapa zat amorf seperti kaca tidak memiliki titik leleh tetap.
Logam mana yang memiliki titik leleh tertinggi?
Volfram (W), juga dikenal sebagai Tungsten, adalah logam dengan titik leleh tertinggi (3.422°C; 6.192°F), tekanan uap terendah (pada suhu di atas 1.650°C, 3.000°F) dan kekuatan tarik tertinggi.
Logam termudah untuk dileleh
Sampai saat ini, logam dengan titik leleh terendah adalah merkuri dengan titik leleh - 38.830C. Ini adalah satu-satunya logam di bumi dalam keadaan cair di bawah kondisi suhu dan tekanan kimia normal dan standar.
Saat ini, aplikasi utama merkuri adalah untuk digunakan sebagai termometer, tekanan, manometer, klep apung, saklar merkuri, dll.
Titik leleh besi dan baja
Besi adalah logam yang paling banyak digunakan di dunia saat ini, mencapai 95% dari total produksi logam tahunan.
Besi murni lunak dan fleksibel. Tetapi saat menambahkan komponen karbon pada tingkat 0,002% – 2,1%, itu akan menciptakan logam campuran baja dengan kekerasan, duktilitas, dan kapasitas beban yang luar biasa.
Besi memiliki titik leleh 1538°C sementara baja adalah 1370°C. Saat ini, besi dan baja adalah dua logam yang banyak digunakan di bidang manufaktur mekanis, industri otomotif, pembuatan kapal, konstruksi, dll.
Titik leleh aluminium
Aluminium memiliki titik leleh 933.47K (660,32 °C; 1220,58 °F). Titik leleh aluminium tidak tinggi dibandingkan logam lain.
Dalam tabel periodik, aluminium ditandai Al; Nomor atom adalah 13, densitas 2,9 g/cm3. Aluminium ringan, lunak, dan memiliki resistensi korasi yang luar biasa serta cast-ability yang baik. Ini adalah logam paling umum dalam kerak bumi. Pengecoran aluminium banyak digunakan dalam detail mesin, mesin, dan hiasan luar perkotaan.
Logam
titik leleh (° C)
titik leleh (°F)
Aluminium
660.32
1220.58
Aluminium Alloy
463 – 671
865 – 1240
Besi, Taik
1482 – 1593
2700 – 2900
Besi, Cor Abu-abu
1127 – 1204
2060 – 2200
Besi, Ductile
1149
2100
Timah
327.5
621
Magnesium
650
1200
Baja Karbon
1425 – 1540
2600 – 2800
Baja Tahan Karat
1510
2750
Panduan keselamatan protektif dalam proses peleburan logam
Proses peleburan logam sehari-hari harus menangani pemanasan ekstrem (bisa hingga 2000° C) yang merupakan lingkungan kerja yang sangat berbahaya.
Dapat dikatakan bahwa peleburan adalah salah satu pekerjaan paling berbahaya yang menyebabkan kecelakaan tidak terduga di pabrik cor logam. Baca lebih lanjut tentang Bagaimana pabrik cor logam bekerja.
Oleh karena itu, untuk melindungi kesehatan dan nyawa pekerja serta menghindari kerugian dan kerusakan terhadap properti pabrik cor, ada panduan ketat yang harus dipertimbangkan oleh produsen pabrik cor logam.
Pastikan infrastruktur pabrik cor
Area peleburan harus diatur secara terpisah untuk menghindari bahaya bagi pekerja yang tidak berwenang
Harus ada ventilasi dan desain atap pabrik cor harus tinggi untuk sirkulasi udara
Tungku harus memastikan kualitas dan keselamatan saat digunakan
Harus dilengkapi dengan sistem otomatis atau semi-otomatis untuk menuangkan dan mengisi bahan bakar untuk membatasi paparan dan kecelakaan manusia.
Peralatan pencegah ledakan dan kebakaran harus selalu siap
Pastikan pakaian pelindung untuk pekerja
Pekerja peleburan harus dilengkapi dengan pakaian pelindung penuh selama bertugas. Topi, kacamata, sarung tangan, masker, pakaian tebal dan sepatu adalah aksesori wajib.
Dos and don’ts
Do put caution sign for the melting zone
Do restrict unauthorized workers access the melting zone
Do regularly check the furnace and ventilation system and ensure ineffective one repaired immediately
Do clean and dry metal material before melting
Do preheat furnaces and refractories before use
Do prepare Emergency Plan
Don’t allow smoking, eating, drinking in the melting zone
Ringkasan
Melalui konten di atas, kami telah memberikan penjelasan detail tentang Bagaimana melelehkan logam di pabrik cor. Semoga, ini akan memperbarui Anda dengan beberapa ide menarik tentang proses peleburan logam.
Baca lebih lanjut tentang blog kami melalui prosedur pengecoran di pabrik cor logam di sini.
Singkatnya diperkenalkan, VIC adalah produsen pabrik cor logam yang spesialis dalam manufaktur dan pasokan bagian pengecoran logam ke pasar dunia. Jika Anda membutuhkan, silakan hubungi kami untuk memesan dan mendapatkan saran tentang perawatan pengecoran.
Referensi
US Department of Energy (2005). Advanced Melting Technologies: Energy Saving Concepts and Opportunities for the Metal Casting Industry.https://www.energy.gov/sites/prod/files/2013/11/f4/advancedmeltingtechnologies.pdf.
Safe Work Australia (2013). Guide to Managing Risks Associated with Foundry Work. https://www.safeworkaustralia.gov.au/system/files/documents/1702/guide-managing-risks-associated-foundry-workl.pdf
