SOAKING PIT FURNACE

Dea Anggraheni Pusparasmi1, a

1Teknik Metalurgi FT. UNTIRTA, Cilegon, Indonesia, 42435a deaanggraheni@gmail.com

Kata Kunci: Soaking pit furnace, ingot, furnace

Abstrak. Soaking pit furnace merupakan jenis dari tungku pemanasan benda kerja pada proses metalurgi yang berfungsi untuk memanaskan serta menaikkan temperatur benda kerja, yang dalam hal ini berupa ingot sampai pada temperature tertentu sehingga dapat dilakukan operasi pengerjaan mekanis panas (heat treatment). Baja cair didiamkan dalam cetakan ingot hingga membeku, kemudian dikeluarkan dari cetakan. Ingot panas dimasukkan dalam soaking pit furnace hingga mencapai suhu 1200°C. Ingot dimasukkan dalam mesin pengerolan dan dibentuk menjadi bentuk setengah jadi (slab, bloom, atau billet). Refraktori yang digunakan sebagai penyusun soaking pit furnace umumnya merupakan refraktori yang tersusun atas Alumina (Al2O3), Silika (SiO2) serta besi oksida (Fe2O3) yang mampu menahan hingga temperature 1260° hingga 1650°C.

Pendahuluan

Tungku atau furnace adalah sebuah peralatan yang digunakan untuk melelehkan logam untuk pembuatan bagian mesin (casting) atau untuk memanaskan bahan serta mengubah bentuknya (misalnya rolling/penggulungan, penempaan) atau merubah sifat-sifatnya (perlakuan panas). Terdapat tungku yang digunakan untuk peleburan serta pemanas benda kerja.

Pada umumnya, furnace pemanas adalah furnace tipe hearth. Furnace tersebut digunakan untuk memanaskan awal logam sebelum dilakukan pengerjaan mekanis panas, seperti operasi tempa, pencanaian, dan ekstrusi. Dalam industri baja, furnace pemanas dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu Soaking pit Furnace dan Reheating Furnace. Furnace Soaking pit Furnace digunakan untuk memanaskan ingot baja sampai temperature kepada temperature pengerjaan mekanis yang diinginkan dengan merata dan efek kelebihan pemanasan (overheating) pada bagian permukaan ingot seminimum mungkin, sehingga cukup plastis dan ekonomis untuk dilakukan operasi pengerjaan mekanis panas (Heat Treatment). [1]

Pembahasan

Tipe-tipe Soaking pit furnace antara lain adalah Regenerative pit Furnace, One way fired pit furnace, bottom center fired pit furnace, circular pit furnace, bottom two ways fired pit furnace, top two ways fired pit furnace, serta electric soaking furnace.

Regenerative pit furnace merupakan furnace yang memanaskan ingot dengan burner-burner yang dipasang pada satu sisi dinding furnace secara bergantian. Gas yang dihasilkan dari pembakaran akan mengalir melalui pit dan keluar melalui Regenerator dan cerobong. Kelemahan dari furnace ini adalah hasil pemanasan yang tidak merata, karena ingot yang posisinya berdekatan dengan burner akan menerima pemanasan lebih intensif. Untuk mengurangi efek ini, dilakukan pengendalian pembakaran dan pengaturan bukaan damper.

One way fired pit merupakan furnace soaking pit dengan pembakaran kontinyu. Burner diletakkan pada ruang bagian atas ingot (Gambar 1), yaitu ruangan yang tidak dipengaruhi oleh ingot coverage, yang merupakan jumlah atau tonase ingot yang masuk dalam pit.

Gambar 1. Skema aliran gas pembakaran dalam one way fired pit furnace.

Bottom center fired pit furnace, burner diletakkan pada bagian tengah-tengah dasar pit, sedangkan ingot diletakkan mengelilingi burner tersebut (Gambar 2). Gas hasil pembakaran pada bagian tengah daerah pembakaran akan bergerak keatas, kemudian mengalir kebawah melalui celah-celah antar ingot yang berdekatan dengan dinding furnace. Sirkulasi gas hasil pembakaran yang baik ini menghasilkan temperatur pemanasan yang merata.

Gambar 2. Skema Bottom center fired soaking pit furnace

Circular pit furnace merupakan furnace yang menggunakan pembakaran secara tangensial dimana burner diletakkan pada bagian bawah dinding keliling furnace dengan membuat sudut tertentu. Pengeluaran gas hasil pembakaran melalui lubang pengeluaran yang berada pada bagian tengah-tengah furnace seperti yang terlihat pada (Gambar 3).

Gambar 3. Skema Circular pit furnace.

Bottom two ways fired pit furnace, burner dipasang sekitar dua kaki dari dasar pit. Burner diletakkan pada dua dinding yang berhadapan posisinya (Gambar 4). Lubang-lubang pengeluaran gas hasil pembakaran terletak pada setiap bagian ujung kedua dinding tersebut. Kondisi tersebut dapat menciptakan turbulensi aliran gas didalam furnace sehingga dapat memperbaiki pemanasan bagian bawah ingot.

Gambar 4. Skema bottom two ways fired pit furnace

Top two ways fired pit furnace, masing-masing burner diletakkan pada bagian atas dinding furnace yang posisinya bersebrangan (Gambar 5). Posisi pembakaran tersebut dimaksudkan agar terjadi gerakan pilin (swirling) pada aliran gas hasil pembakaran. Biasanya digunakan burner yang mampu menghasilkan lidah api yang panjang, sehingga panas dapat terdistribusi dengan baik dan diperoleh temperature ingot yang lebih merata. Gas mengalir secara vertikal seperti yang terjadi dalam tipe One way fired pit furnace.

Gambar 5. Skema two ways fired pit furnace

Electric soaking furnace digunakan apabila diperlukan syarat-syarat khusus dalam pemanasan benda kerja, misalnya kondisi atmosfer furnace yang terkendali (netral atau reduksi) dan terjadinya kerak (scale) tidak diinginkan. Elemen pemanas diletakkan dalam alur bata tahan api pada dinding furnace pada panjang tertentu. Temperatur dikendalikan dengan mengatur tegangan sekunder Transformer.

Bagian utama soaking pit furnace adalah pit cover dan Crane untuk memindahkan, memasukkan dan mengeluarkan ingot dari dalam lubang furnace (pit) dan mengangkut kerak dari dalam furnace. Pit cover dibuat dari rangka besi cor dan dilapisi dengan bata tahan api, castable atau ramming mix. Pit cover tersebut di topang oleh roda atau roller yang diletakkan diatas rel. Untuk membuka atau menutup, pit cover tersebut dapat digerakkan maju mundur dengan mekanisme hydraulic atau motor listrik. Pit cover dapat digeser sampai mencapai luas bukaan tertentu yang diinginkan. Antara pit cover dan bibir lubang ditaburi pasir untuk mencegah kehilangan panas melalui celah-celah. Namun dalam prakteknya, keberadaan pasir tersebut dapat mengganggu kelancaran operasi buka-tutup pit.

Pada soaking pit furnace yang lebih modern, pit cover terbuat dari rangka baja dan bata tahan api kualitas tinggi. Untuk membuka tutup, pit cover tersebut dapat dinaik-turunkan dan digeser dengan mekanisme tertentu. Cara ini tidak banyak terganggu oleh pasir penyumbat celah antara bibir pit dan penutupnya.

Pada bagian dasar lubang furnace ditaburi Coke breeze sampai ketebalan 14-16 inch. Semua abu, kerak dan bata tahan api yang rontok didalam furnace, dikeluarkan melalui lubang pengeluaran kerak (cinder hole) yang terletak pada bagian bawah furnace. Material buangan tersebut ditampung dalam kotak yang telah disiapkan dibawah ujung lubang pengeluaran. Selanjutnya, kotak penampung yang telah terisi, diangkat dan dipindahkan dengan menggunakan Crane, dan kotak penampung yang kosong disiapkan. Pada ujung lubang pengeluaran abu dan kerak tersebut dipasang pintu yang dapat dibuka-tutup. [3]

Dalam industri baja, ingot dari pabrik pengecoran dikirim ke area soaking pit dengan menggunakan Ingot mold car. Setelah ingot dikeluarkan dari ingot mold dengan menggunakan Crane, kemudian ingot dimasukkan kedalam pit. Crane tersebut juga berfungsi untuk mengangkan kembali dan mengeluarkan ingot yang telah dipanaskan dari dalam furnace serta meletakkannya diatas Ingot buggy yang akan membawanya ke Slabbing Mill, Blooming Mill atau Billet Mill.

Sedangkan khusus untuk baja paduan, untuk memperoleh temperature yang merata dan mencegah terjadinya tegangan-tegangan dalam baja, dilakukan proses step heating (pemanasan bertahap). Bahan dipanaskan dengan laju pemanasan tertentu sampai mencapai level temperature pertama, kemudian dijaga agar tetap pada temperature tersebut selama periode waktu tertentu (soaking). Selanjutnya, temperature dinaikkan kembali dengan laju pemanasan tertentu hingga mencapai level temperature kedua. Pada level temperature ini dilakukan soaking kembali dan seterusnya sehingga dicapai temperature pengerjaan mekanis yang diinginkan. [5]

Refraktori yang digunakan sebagai penyusun soaking pit furnace umumnya merupakan refraktori yang tersusun atas Alumina (Al2O3), Silika (SiO2) serta besi oksida (Fe2O3) yang mampu menahan hingga temperature 1260° hingga 1650°C. [4]

Kesimpulan

Terdapat berbagai macam jenis soaking pit furnace diantaranya Regenerative pit Furnace, One way fired pit furnace, bottom center fired pit furnace, circular pit furnace, bottom two ways fired pit furnace, top two ways fired pit furnace, dan electric soaking furnace.

Referensi

[1] Utomo, Wahyudi. 2006. Diktat Tungku dan Bahan Bakar. Cilegon: FT. UNTIRTA.[2] Fredriksson, P.; Claesson, E.; Vesterberg, P.; Lugnet, A.; Ritzén, O.: Application of oxyfuel combustion in reheating at Ovako, Hofors works, Sweden – Background, solutions and results. Steel Rolling, Paris 2006.[3] http://www.metaljournal.com.ua/assets/Uploads/attachments/Gubinskiy-164.pdf[4] http://eprints.nmlindia.org/5547/1/158-170.PDF[5] repository.binus.ac.id/content/D0234/D023417888.ppt