SLAG RESISTANC E
Agis Rahma Faradila – 1306405654 Faisal Aldy – 1306412842 Raa !"#ia$ Trisila – 1306405686 Ra%a N&rali' ()rdiya$*" – 1306405641 Ri+%i ,idaya*&llah – 1306410811 1306410811 Si*i Nadira A$i$dya -&*ri .
Introduksi Material refraktori terpapar pada kondisi lingkungan yang berbeda-beda pada aplikasinya. Banyak dari lingkungan tersebut yang dapat menyerang dan menyebabkan kerusakan pada material refraktori. Material refraktori dapat berada pada lingkungan dengan fasa lelehan, seperti lelehan logam atau terak ( slag ), kedua jenis lelehan tersebut dapat bersifat sangat korosif. Oleh karena itu, sangat diperlukan proses karakterisasi ketahanan korosi dari material refraktori pada setiap lingkungan kerjan yang akan digunakan.
Peranan Slag Resistance Pada Refraktori Chemical properties pada refraktori didefinisikan dengan kimia analisis butir refktori dan ikatan yang terjadi antar butirnya dan juga kemampuan refraktori untuk tahan akan aktivitas liquid ketika diekspos pada temperartur yang tinggi. ifat kimia refaktori paling utama dilihat dari komposisi kimia penyusunnya. istem ikatan pada refraktori memiliki peranan yang paling penting. ebuah refraktori harus memiliki sifat ketahanan terhadap slag yang baik karena hal ini sangat penting terutama berkaitan dengan umur pakai refraktori. !efraktori harus memiliki sifat inert sehingga menimimalisir terjadinya reaksi antara refraktori dengan molten ataupun slag. "etika refraktori diekspos pada corrosive liquid pada temperatur tinggi, kemungkinan terjadinya corrosion atau erosion tergantung pada butir refraktori dan sistem ikatan refraktori. "orosi refraktori disebabkan oleh mekanisme pelarutan pada saat bersentuhan dengan liquid. #al ini juga terjadi selama penetrasi uap atau liquid dalam poros. $alam beberapa kasus, korosi dihasilkan dengan kombinasi dari beberapa faktor. %danya perbedaan konsentrasi dalam komposisi refraktori pada daerah boundary ketika refraktori bersentuhan dengan slag. $an korosi pada refraktori akibat bersentuhan dengan slag menyebabkan umur pakai refraktori tidak tahan lama. "etahanan slag pada refraktori sangat dibutuhkan karena selain slag dapat menyebabkan korosi, slag juga akan menyebabkan terjadinya slagging. lagging merupakan penyebab utama dari kerusakan refraktori. Bilamana slag yang terbentuk pada refraktori tetap pada tempatnya, maka slag tidak akan menyebabkan kerusakan pada bahan refraktori. &etapi kenyataannya slag
tersebut tidak tetap pada tempatnya melainkan terlepas dan keluar memba'a beberapa bagian dari bahan refraktori dan memperlihatkan suatu bagian permukaan yang baru untuk serangan slag lebih lanjut. #al ini disebabkan slag masuk ke dalam pori-pori refraktori sehingga slag akan berikatan dengan komponen penyusun kimia refraktori dan mulai merusaknya. Bila slagging dan spalling telah merusakkan bagian dari refraktori, maka penegahan yang dapat dilakukan adalah dengan membongkar bagian refraktori yang rusak dan menggantinya dengan bahan refraktori yang baru. "etahanan terhadap slag juga sangat erat kaitannya dengan sifat porositas pada refraktori. $ibutuhkan nilai porositas yang tepat agar seimbang antara nilai konduktivitas panas refraktori dengan ketahanan terhadap slag. ntuk poros yang keil ketahanan refraktorinya tinggi akan tetapi nilai konduktivitas panasnya rendah.
Gambar 1. Tahapan Awal terhadap Serangan Slag.
*enggunaan refraktori harus disesuaikan dengan suasana lingkungan kerja termasuk slag yang dihasilkan apakah slag tersebut bersifat asam atau basa dan kemudian barulah kita memilih refraktori yang ook digunakan agar ketahanan terhadap slag meningkat dan umur pakai slag lama sehingga ost yang dikeluarkan dalam pemeliharaan refraktori seminimal mungkin.
Aplikasi Sifat Slag Resistance dari Refraktori pada Industri Besi dan Baa #ampir + aplikasi dari refraktori digunakan pada industri besi dan baja. !efraktori ini dibutuhkan karena dalam industri besi dan baja sangat diperlukan material yang mampu menahan hingga temperatur leleh dari besi dan baja itu sendiri tanpa mengalami penurunan kekuatan ataupun perubahan bentuk.
elain itu juga material refraktori yang digunakan juga akan mengalami kontak dengan lelehan besi dan memungkinkan terjadinya reaksi kimia antara slag dari baja dengan material refraktori. ehinggadalam aplikasinya, dibutuhkan sifat slag resistance pada material refraktori yang digunakan agar tidak mengalami reaksi kimia yang membuat material refraktori mengalami kerusakan.
ambar. &erjadi korosi lokal pada permukaan refraktori yang kontak dengan slag "orosi pada material refraktori ini dapat dikategorikan menjadi tiga jenis yaitu/ -
$issolusi atau difusi, dimana akibat proses kimia, material refraktori mengalami
-
pelarutan seara kontinu. *enetrasi, dimana slag berpenetrasi
-
mengakibatkan penurunan sifat mekanik. 0rosi, akibat proses abrasi dari penambahan gas dan pergerakan slag .
masuk
kedalam
material
refraktori
dan
&erdapat perbedaan jenis refraktori antara proses pembuatan besi dengan proses pembuatan baja. *ada proses pembuatan besi, lelehan logam dan slag biasanya bersifat netral atau sedikit asam, sedangkan pada proses pembuatan baja lelehan slag bersifat basa. 1enis refraktori yang digunakan pada pembuatan besi biasanya terbuat dari alumina dan silika, sedangkan pada proses pembuatan baja yang biasa digunakan terbuat dari megnesia. *ada proses BO2 (basic oxygen furnace), lelehan besi dari blast furnace yang diampur dengan scrap dilakukan pemurnian dari impurities seperti unsur 3, , *, dan Mn dengan ara mengalirkan oksigen ke lelehan besi. $isini sifat refraktori haruslah tahan terhadap lelehan slag yang bersifat basa pada temperatur tinggi sehingga lelehan slag tidak mengalami penetrasi dan
bereaksi. ehingga diperlukan material refraktori yang bersifat basa seperti MgO-3 yang memiliki ketahanan terhadap slag dengan sifat basa. elain itu, refraktori dengan material MgO-3 dengan kadar karbon sekitar 4 5 6 't banyak digunakan pada industri pembuatan besi dan baja. "arbon disini berfungsi sebagai pengisi porous-porous yang ada pada struktur MgO sehingga akan menegah terjadinya penetrasi slag kedalam material refraktori. ntuk aplikasinya lainnya yang ada di dalam suatu plant industri besi dan baja seperti pada/ • • • •
Blast furnae stoves BO vessels teel ladles to torpedo ladles 0letri ar furnaes
Aplikasi Slag Resistance pada Industri Peleburan !ikel Berdasarkan kemampuan dapat mempertahankan kekuatan dan bentuk pada temperatur tinggi, material refraktori umumnya digunakan sebagai dinding tanur listrik pada peleburan nikel. alah satu sifat penting material refraktori adalah slag resistance. Slag resistance pada peleburan nikel merupakan salah satu faktor panas yang dihasilkan elektroda untuk melebur kalsin dan menaikkan temperatur kalsin dan matte.
Tabel 1. $esain Basis "eluaran &anur 7istrik
*& 8ale 9ndonesia merupakan perusahaan pengolahan mineral yang berfokus pada produk :ikel Matte. Slag resistance pada mineral *& 8ale 9ndonesia mengau pada rasio silika magnesia (;M). &abel < menunjukkan desain basis keluaran tanur listrik *& 8ale 9ndonesia dengan komposisi silika sebesar =-=> dan magnesia sebesar 6-6? pada electric furnace slag . !asio ;M maksimum yang diperbolehkan yakni sebesar 6,6 sesuai gambar <. emakin besar nilai ;M (semakin asam), maka slag resistance akan semakin besar sehingga panas yang dihasilkan juga akan semakin besar. "eadaan demikian akan merusak dinding tanur listrik yang terbuat dari magnesia yang bersifat basa. 1ika nilai ;M keil, panas yang dihasilkan akan sedikit pula sehingga akan menghambat terbentuknya slag dan proses pengeluarannya. Oleh sebab itu, dibutuhkan nilai ;M yang optimum agar proses peleburan berjalan dengan maksimal.
Gambar 1. !asio ;M terhadap Slag Liquidus Temperature
Standard Penguian Slag Resistance pada Refractories "omite !efraktori, 3@, dari %merian oiety for &esting and Materials (%&M) telah menetapkan dua standard pengujian yang berhubungan dengan slag, yaitu Drip Slag Testing (%&M 3-+>@) dan Rotary-Kiln Slag Testing (%&M 3-@+=). "edua pengujian ini dilakukan di lapangan, dengan keadaan yang sama dengan aplikasi. #al ini dilakukan karena hasil pengujian
slag resistane di laboratorium dinilai tidak dapat menstimulasi keadaan operasi/ ukuran dan geometri sampel yang berbeda, besarnya beban berbeda, gradien termal dan siklus termal berbeda, serta 'aktu yang berbeda.
$rip lag &esting (3-+>@) *engujian standard Drip Slag Testing memperlihatkan ketahanan relatif dari berbagai batu refraktori terhadap lelehan slag yang dialirkan seara kontinu ke spesimen di dalam furnae. ampel dilekatkan pada dinding furnae dengan permukaannya menurun dengan sudut ?o. $i bagian ba'ah furnae dibuat untuk menopang spesimen dan tempat untuk slag yang terpakai. &emperatur dan 'aktu pengujian dapat disesuaikan, namun umumnya digunakan 'aktu 4-@ jam dengan temperatur ?-@ o3. lag resistane dapat dilihat dari banyaknya slag yang berhasil berpenetrasi kedalam batu refraktori.A<
ambar <. $rip lag &estingA6
!otary-"iln lag &esting (%&M 3-@+=) *engujian standard Rotary-Kiln Slag Testing digunakan untuk mengevaluasi ketahanan relatif batu refraktori terhadap erosi slag. 2urnae yang digunakan merupakan short-iln, inin baja silindris yang ditempel pada roda pemutar, digerakan dengan motor yang keepatan rotasi dan
sudut tiltingnya dapat diatur, serta dipanaskan menggunakan gas-oxygen torch yang dapat memanaskan sampai temperatur <+4 o3. *rinsip pengujian ini yaitu enam buah spesimen disejajarkan, lalu furnae dimiringkan sebesar ?o dan dirotasi sebesar 6-? rpm. lag a'al dimasukan ke dalam kiln, yang akan melapisi spesimen uji. elanjutnya slag ditambahkan ke dalam kiln seara bertahap dengan interval yang konstan dengan keepatan C < kg;jam setidaknya selama 4 jam. *engujian ini umumnya dalam atmosfer yang oksidatif, namun keadaan netral juga dapat didapatkan dengan menggunakan api reduktif atau menambahkan bongkahan karbon ke ampuran slag. 3ara untuk menghitung erosi adalah dengan menghitung ketebalan refraktori sepanjang permukaan yang terkena slag. #asil yang didapatkan berupa luas area yang tererosi dari area a'al.
ambar 6. !otary-"iln lag &estingA<
"up Slag Test *engujian slag statis, dimana slag tidak bergerak untuk tidak mempengaruhi hasil. *engujian ini merupakan pengujian yang praktis. Biasanya dilakukan dengan melubangi D ketebalan dari sampel dan mengisinya dengan slag, lalu diberikan pemanasan hingga temperatur tinggi selama beberapa jam, kemudian membelah dua sampel dalam sumbu longitudinal pada lubang. etelah itu dianalisis Eona reaksi. $ikarenakan pengujiannya merupakan isotermal dan jumlah slag yang diberikan keil sehingga tidak terdapat konveksi arus menghasilkan pengujian yang statis.
Banyak informasi yang didapat 'alaupun hanya dengan pengujian simpel ini/ • • • • • •
%pakah slag dapat membasahi sampel refraktori %pakah slag dapat diserap menuju pori-pori lebih dari < sampel dibanding yang lain %pakah semua airan dapat diserap %pakah shrinkage atau eFpansion terjadi pada saat reaksi %pakah bloating atau tanda-tanda kehadiran evolusi gas terjadi %pakah terjadi fasa baru (dengan G!$ atau mikroskop optik)
*ada
gambar
ross
magnesia-hromite menginfiltrasi
dasar
*engujian memperjelas refraktori dan
slag
dari telah
dari
refraktori.
baksattered
eletron,
daerah
interfae
daerah refraktori yang
diinfiltrasi oleh slag
#aftar Pustaka
lubang
setion
slag sudah
<. A< hligHs 3orrosion Book 6nd 0d. Corrosion Testing of Refractories and Ceramics. &he 0letrohemial oiety, 9n. !ennington" #e$ %ersey& 6 6. A6 !. 3resent and M. !igaud, 'dvances in Refractories for the (etallurgical )ndustries, *roeedings of the 6>th %nnual 3onferene of Metallurgists, 39M, Montreal, 3anada,
