FURNACE
Disusun oleh : FIQLY FIRNANDI RAMADHAN 2711100016
PERLAKUAN PANA
DAF!AR II DAF!AR II"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""i DAF!AR !A#EL""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""ii DAF!AR $AM#AR"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""ii DAF!AR DIA$RAM""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""ii PENDAHULUAN""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""1 %ENI&%ENI FURNACE
#ERDAARKAN K'N!RUKI"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""2 1. !i(e ilin)e* +e*,-.l"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""2 2. !i(e #o/""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""2 3. !i(e K.in"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""2 CARA PEN$IIAN #AHAN #AKAR""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" 1. !un-u Pene3(..n""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" 2. !un-u Re-Rolling Mill............................................................................... a. %enis Batch........................................................................................... b. %enis Pusher Kon,n4u"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" 3. !un-u Pe3.n.s.n Ul.n Y.n Kon,n4u""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" %ENI PR'DUKI""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""5 1. #l.s Fu*n.e"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""5 2. Cu(ol. Fu*n.e""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""8 3. In)u,on Fu*n.e""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""8 4. !..*. Fu*n.e"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""10 5. Ele*i A* Fu*n.e"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""10
REFERENI"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""iii
i
DAF!AR !A#EL
!.el 1" Kl.si9-.si !un-u""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""1 !.el 2" Pe*.n)in.n !un-u&un-u )en.n Pe3.n.s.n Ul.n Kon,n4u""""""""""""""""
DAF!AR $AM#AR $.3.* 1" Fu*n.e ,(e ilin)e* +e*,-.l"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""2 $.3.* 2" Fu*n.e ,(e #o/"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""2 $.3.* ;" Fu*n.e ,(e K.in""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""; $.3.* " Fu*n.e
DAF!AR DIA$RAM Di.*.3 1" Fu*n.e #e*).s.*-.n %enis P*o)u-si"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""5
ii
PENDAHULUAN
Unit Furnace adalah suatu peralatan perpindahan panas yang sumber panasnya dihasilkan dari reaksi pembakaran bahan bakar oleh burner di dalam fre box. Dimana panas yang dihasilkan dipindahkan ke dalam crude oil yang mengalir di dalam tube. rude oil sebelum masuk ke kolom des!lasi harus dipanaskan" agar mencapai suhu operasi dis!lasi yang diinginkan. #ungku secara luas dibagi men$adi dua $enis berdasarkan metoda pembangkitan panasnya% tungku pembakaran yang menggunakan bahan bakar" dan tungku listrik yang menggunakan listrik. #ungku pembakaran dapat digolongkan men$adi beberapa bagian seper! ditun$ukkan dalam #abel 1 % $enis bahan bakar yang digunakan" cara pemuatan bahan baku" cara perpindahan panasnya dan cara peman&aatan kembali limbah panasnya. #etapi" dalam prakteknya !dak mungkin
menggunakan penggolongan ini
sebab
tungku dapat
menggunakan berbagai $enis bahan bakar" cara pemuatan bahan ke tungku yang berbeda" dll. #ungku yang paling umum digunakan akan di$elaskan dalam bagian berikutnya. !.el 1" Kl.si9-.si un-u Meo)e Kl.si9-.si 'enis bahan bakar yang digunakan
%enis ).n onoh Dibakar dengan minyak Dibakar dengan gas Dibakar dengan batubara ara pengisian bahan (erselang ) intermient *+ Batch (erkala , -enempaan , -enggulungan ulang+ re-rolling )batch+ pusher * , -ot on!nyu , Pusher , (alok ber$alan , -erapian ber$alan , #ungku bogie dengan sirkulasi ulang kon!nyu , #ungku perapian berputar+ rotary hearth furnace ara perpindahan panas /adiasi )tempat perapian terbuka* on0eksi )pemanasan melalui media* ara peman&aatan kembali limbah panas /ekupera!& /egenera!& umber % )(" 25*
Dalam makalah ini" penyusun mencoba menggolongkan &urnace berdasarkan pada konstruksi" ara -engisian (ahan (akar" dan 'enis -roduksi. Fu*n.e e*).s.*-.n Kons*u-si
1
'enis'enis Furnace atau !pe &urnace berdasarkan konstruksinya dibagi men$adi !ga" yaitu % 1"
!i(e silin)e* =e*,-.l
#ipe ini berbentuk silinder tegak" tube pada daerah radiasi dipasang secara 0er!cal. #ube yang satu dengan yang lainnya disambung dengan menggunakan U bend. (urner terletak pada lantai bagian baah" sehingga nyala api se$a$ar dengan tube dapur. (entuk lantai adalah lingkaran" sedang (urner dipasang dilantai dengan arah pancaran api 0er!kal. #ube di ruang pembakaran dipasang 0er!kal. Furnace $enis ini bisa didisain tanpa atau dengan ruang kon0eksi. 'enis tube yang dipasang di ruang kon0eksi bisa (are #ube" Finned #ube" tetapi pada umumnya digunakan Finned #ube untuk mempercepat proses perpindahan panas karena kon0eksi. $.3.* 1" Fu*n.e ,(e
2"
!i(e o/
ilin)e* +e*,-.l
6empunyai bentuk kotak atau box" daerah radiasi dan kon0eksi dipisahkan oleh great all. Dapur ini digunakan untuk kapasitas besar )lebih dari 1 6(tu+$am*. #ubetube dapur dipasang pada bagian atap" lantai dan sisi dari 7brigde dapur8" burner dipasang secara hori9ontal pada dinding &urnace. -ada heater $enis ini antara ruang pembakaran )radiant fre box* dengan ruang kon0eksi )con0ec!on sec!on* dipisahkan oleh satu atau lebih dinding penyekat yang dinamakan (ridge :all. (urner dipasang pada dinding dengan arah pancaran api mendatar. emua tube dipasang pada arah mendatar. (ox ;eater sudah $arang dipakai karena harganya mahal.
;"
$.3.* 2" Fu*n.e ,(e #o/
!i(e -.in
#ipe kabin ini mempunyai kamar terdiri dari daerah radiasi dan kon0eksi. #ubetube dipasang secara hori9ontal sedangkan burner terletak pada lantai &urnace" sehingga nyala api !dak lurus dan se$a$ar dengan dinding dapur. usunan tube di ruang pembakaran dibuat dekat
2
dengan dinding atau dekat dengan penyekat )(a
$enis ini mempunyai dinding penyekat di bagian tengahnya )enter :all (a
$.3.* ;" Fu*n.e ,(e K.in
;
Fu*n.e #e*).s.*-.n C.*. Penisi.n #.h.n #.-.* 1. !un-u (ene3(..n
#ungku penempaan digunakan untuk pemanasan aal bilet dan ingot untuk mencapai suhu >tempa?. uhu tungku dicapai pada sekitar 12 sampai 125 o. #ungku penempaan menggunakan sis!m perapian terbuka dan hampir seluruh panasnya ditransmisikan oleh radiasi. (ebannya biasanya adalah 5 sampai @ ton dengan operasi tungku 1@ sampai 1A $am se!ap harinya. iklus operasi totalnya dapat dibagi men$adi )i* aktu pemanasan )ii* aktu perendaman dan )iii* aktu penempaan. -emakaian bahan bakar yang spesifk tergantung pada $enis bahan dan $umlah >pemanasan ulang+ reheat ? yang diperlukan.
2. !un-u re-rolling mill
.> %enis batch
#ungku $enis kotak digunakan sebagai re-rolling mill $enis batch. #ungku ini terutama digunakan untuk pemanasan skrap" ingot dan bilet kecil yang beratnya 2 sampai 2 kg untuk rerolling. (ahan dimasukkan dan dikeluarkan secara manual dan hasil akhirnya berupa batang+ rod " strips, dll. uhu operasinya sekitar 12 o. iklus aktunya dapat dikategorikan lebih lan$ut men$adi aktu pemanasan dan aktu rerolling. eluaran ratarata dari tungkutungku ini ber0ariasi dari 1A sampai 2A kg
batubara+ton bahan yang dipanaskan. > %enis Pusher Kon,n4u
Bliran proses dan siklus operasi $enis pusher kon!nyu sama dengan tungku $enis batch. uhu operasinya sekitar 125 o . Umumnya" tungku ini beropeasi selama A
sampai 1 $am dengan keluaran hasil 2 sampai 25 ton per hari. (ahan atau stok meman&aatkan kembali sebagian panasnya dalam gas buang ke!ka gas buang bergerak turun sepan$ang tungku. -enyerapan panas oleh bahan dalam tungku tergolong lambat" tetap dan seragam diseluruh penampang dibanding dengan $enis batch. 3. !un-u Pe3.n.s.n Ul.n Y.n Kon,n4u
Dalam pemanasan ulang+ reheang yang kon!nyu" stok ba$a membentuk aliran bahan yang kon!nyu dan dipanaskan sampai mencapai suhu yang dikehendaki ke!ka bahan ini ber$alan melalui tungku. uhu sebatang ba$a naik antara C dan 125 o" sampai bahan ini cukup lunak untuk dikempa atau digulung men$adi bentuk dan ukuran yang dikehendaki. #ungku $uga harus memenuhi la$u pemanasan stok yang spesifk untuk alasan metalurgi dan produk!0itas. Untuk men$aga kehilangan energi pada nilai minimum" pintu masukan dan
keluaran harus berukuran minimal dan dirancang untuk menghindari penyusupan udara. #ungku pemanasan ulang+ reheang kon!nyu dapat dikategorikan dengan dua metoda pengangkutan bahan yang melalui tungku%
tok di$aga bersama membentuk aliran bahan yang didorong menu$u tungku. #ungku semacam ini disebut tungku $enis pusher )pendorong*. tok ditempatkan pada perap ian yang bergerak+ moving hearth atau struktur penopang yang mengangkut ba$a menu$u tungku. #ungkunya terdiri dari balok ber$alan" perapian ber$alan" tungku bogie dengan sirkulasi ulang yang kon!nyu" dan tungku dengan perapian berputar ) rotary hearth furnace*.
#abel 2 membandingkan $enis utama tungku dengan pemanasan ulang kon!nyu yang digunakan di industri. !.el 2" Pe*.n)in.n !un-u&un-u )en.n Pe3.n.s.n Ul.n Kon,n4u ?Di.3il ).*i !he C.*on !*us@ 188; .n) #EE@200>
$.3.* " Fu*n.e %enis Pushe* ?!he C.*on !*us@ 188;>
6
$.3.* " Fu*n.e )en.n #.lo- #e*<.l.n ?!he C.*on !*us@ 188;>
$.3.* 7" Fu*n.e )en.n Pe*.(i.n #e*<.l.n $.3.* 6" Fu*n.e Bogie )en.n i*-ul.si Ul.n 4.n Kon,n4u ?!he C.*on !*us@ 188;>
?!he C.*on !*us@ 188;>
$.3.* 7" Fu*n.e )en.n Pe*.(i.n #e*(u.* ?!he C.*on !*us@ 188;>
7
Fu*n.e e*).s.*-.n %enis P*o)u-si
Dalam memproduksi besi dan ba$a" ada beberapa &urnace yang digunakan diantaranya seper! pada diagram dibaah ini %
Di.*.3 1" Fu*n.e #e*).s.*-.n %enis P*o)u-si
1" #l.s Fu*n.e (last &urnace beroperasi dengan prinsip reduksi kimia dimana karbon monoksida
yang memiliki afnitas kuat untuk oksigen dalam bi$ih besi dibanding besi biasa" menghilangkan bentuk
unsurnya.
(last
&urnace
besi ke
berbeda
dari
bloomeries dan tungku re0erberatory baha dalam blast &urnace" gas buang berada dalam kontak in!m dengan bi$ih dan besi" yang memungkinkan karbon monoksida untuk berdi&usi ke bi$ih dan mengurangi oksida besi men$adi besi elemental dicampur dengan karbon. -erbedaan lain adalah baha bloomeries beroperasi sebagai proses batch sementara blast &urnace beroperasi terus menerus untuk aktu yang lama karena mereka sulit untuk memulai dan menutup. 'uga" karbon dalam pig iron menurunkan !!k leleh di baah ini yang dari ba$a atau besi murni" sebaliknya" besi !dak meleleh di (loomery .
$.3.* 8" Kons*u-si #l.s Fu*n.e
5
arbon monoksida $uga mengurangi silika yang harus dihilangkan dari pig iron. ilika direaksikan dengan kalsium oksida )dibakar bersama kapur* dan membentuk terak yang mengapung ke permukaan pig iron cair. ontak in!m gas buang dengan besi menyebabkan kontaminasi dengan sul&ur $ika hadir dalam bahan bakar. ecara historis" untuk mencegah kontaminasi dari sul&ur" yang terbaik besi berkualitas diproduksi dengan arang. (ergerak ke baah kolom bi$ih" Euks" coke atau arang dan produk reaksi harus cukup berpori untuk gas buang untuk melea!nnya. ;al ini memerlukan kokas atau arang berada dalam par!kel yang cukup besar untuk men$adi permeabel" yang berar! !dak mungkin berlebih. leh karena itu coke harus cukup kuat sehingga !dak akan ter!mpa berat bahan o0erhead. elain kekuatan fsik kokas" sul&ur" &os&or dan abu $uga harus memiliki kadar yang rendah". ;al ini membutuhkan penggunaan batubara metalurgi" yang merupakan kelas premium karena rela!& $arang. 2" Cu(ol. Fu*n.e
Dapur upola dibangun di ina pada aal periode -erang Bmerika )43221 6*" meskipun Donald :agner menulis baha beberapa bi$ih besi meleleh dalam blast &urnace mungkin telah dicairkan langsung ke dalam cetakan. elama Dinas! ;an )22 6 22 6*" sebagian besar" $ika !dak semua" besi dilebur dalam (last Furnace yang dileburkan kembali di dalam Dapur upola. ;al itu sudah dirancang dengan in$eksi blast dingin di bagian baah melalui pipa tuyere di bagian atas dimana sisa proses )yaitu arang dan skrap atau pig iron* dibuang" udara men$adi panas sebelum mencapai bagian baah tungku di mana besi meleleh dan kemudian dikeringkan ke dalam cetakan yang sesuai untuk cas!ng. Dapur upola dibuat oleh /enGBntoine de Ferchault /Gaumur sekitar 1H2. onstruksi dari &urnace ini seper! terlihat pada gambar 1. ;" In)u,on Fu*n.e Inducon Furnace adalah tungku listrik di mana panas diterapkan dengan
pemanasan induksi logam . euntungan dari tungku induksi adalah proses peleburan yang hemat energi" bersih" dapat dikontrol dengan baik" dibandingkan dengan kebanyakan cara peleburan logam lainnya. ebanyakan pengecoran modern menggunakan $enis tungku ini dan sekarang peleburan besi yang menggunakan Dapur upola sudah digan!kan tungku induksi untuk mencair besi cor" sebagai upaya mereduksi debu dan polutan lainnya. apasitas tungku induksi berkisar kurang dari 1 kg1 ton dan digunakan untuk melelehkan besi dan ba$a" tembaga" aluminium dan logam mulia. arena !dak menggunakan busur atau pembakaran" sehingga temperaturnya !dak lebih !nggi dari temperatur yang dibutuhkan untuk mencairkan 8
material tersebut. Ini dapat mencegah hilangnya elemen paduan yang berharga. alah satu kelemahan utama penggunaan tungku induksi dalam pengecoran adalah kurangnya kapasitas penyulingan" bahan muatan harus bersih dari produk oksidasi dan komposisi dikenal dan beberapa elemen paduan mungkin hilang akibat oksidasi )dan harus kembali ditambahkan ke lelehan * . Frekuensi operasi berkisar dari &rekuensi u!litas ) 5 atau @ ;9 * sampai 4 k;9 atau lebih !nggi " biasanya tergantung pada materi yang dilelehkan" kapasitas )0olume* dari tungku
dan
kecepatan
leleh yang
diperlukan. ecara umum" semakin kecil 0olume
yang
mencair"
semakin
!nggi
&rekuensi tungku yang digunakan" hal ini karena kedalaman kulit yang merupakan ukuran dari $arak arus bolakbalik bisa menembus di baah permukaan konduktor. Untuk konduk!0itas yang sama" &rekuensi yang lebih !nggi memiliki kedalaman baha kulit dangkal kurang penetrasi untuk mencair. Frekuensi
yang
lebih
rendah
dapat
menghasilkan pengadukan atau turbulensi dalam logam.
$.3.* 10" Kons*u-si In)u,on Fu*n.e
" !..*. Fu*n.e #atara Furnace adalah salah satu Furnace tradisional yang digunakan oleh
'epang untuk mencairkan (esi dan (a$a. (a$a atau #amahagane" digunakan untuk ditempa men$adi -edang 'epang atau biasa dikenal dengan atana. Bhli #empa ontemporer 'epang seper! ihara Bkira dan Jassan adatoshi masih menggunakan #atara untuk melelehkan ba$a tersebut. ;ingga saat ini" 'epang masih memiliki #atara Furnace yaitu KiLoho #atara di himane -re&ecture" 'epang.
$.3.* 11" Kons*u-si !..*. Fu*n.e
" Ele*i A* Fu*n.e #ungku busur listrik memiliki ukuran dari unitunit kecil sekitar kapasitas satu
ton )digunakan dalam peleburan untuk memproduksi produk besi cor* sampai sekitar 4 ton. atuan yang digunakan untuk pembuatan ba$a sekunder. #ungku busur digunakan di laboratorium peneli!an mungkin memiliki kapasitas hanya beberapa 10 puluh gram. #emperatur #anur (usur Mistrik bisa mencapai 1.A )3.2H2 F*"
10
sedangkan unit laboratorium dapat melebihi 3. )5432 F*. #ungku (usur Mistrik berbeda dengan #ungku Induksi dimana bahan muatan secara langsung terkena busur listrik dan arus di terminal tungku melea! bahan yang bermuatan. onstruksi dari &urnace ini dapat dilihat pada Jambar 3.
11
Ree*ensi (ureau o& nergy Nciency" 6inistry o& -oer" India. nergy !ciency in "hermal #lies . 25 $onnuous %teel &eheang Furnaces' %peci(caon )esign and *uipment. 1CC3.
Department o& oal" Jo0ernment o& India. oal and Industrial Furnaces. 1CA5 Jilchrist '. D. Fuels" Furnaces and /e&ractories" -ergamon -ress" 1CHH 6asaru Fu$imoto" +eapons of +onder . #he 'apan #imes. 23 #he arbon #rust. nergy Nciency Nce" U Jo0ernment. ood Pracce uide / #rinks" :. Industrial Furnaces )Ool2*. 'ohn :iley and ons Inc" Ke Pork" 1C25 Internet. "atara. Dalam hLp%++.hitachimetals.co.$p+e+tatara+nnp1.htm diakses pada 1 Desember 213
iii
