Bahan Tahan Api untuk Pengecoran Berkelanjutan Paduan Aluminium Cair

Dalam produksi logam non-besi di dunia, produksi tahunan aluminium selalu menempati peringkat pertama, jauh melampaui logam non-besi lainnya. Jumlah bahan tahan api yang dikonsumsi oleh industri aluminium setiap tahunnya jauh lebih besar daripada jumlah total bahan tahan api yang dikonsumsi dalam proses peleburan tembaga, timah, dan seng. Berdasarkan sejarah perkembangan industri peleburan aluminium, bahan tahan api untuk pengecoran kontinu dibagi menjadi dua jenis: bahan tahan api untuk aluminium elektrolitik dan bahan tahan api untuk tungku peleburan aluminium.

Bahan Tahan Api untuk Pengecoran Berkelanjutan

Bahan tahan api untuk pengecoran kontinu adalah bahan yang dihasilkan melalui proses peleburan, kristalisasi, anil, dan pengerjaan dingin terhadap campuran bahan baku.

Industri aluminium elektrolitik modern menggunakan proses elektrolisis garam cair kriolit-alumina.

Kriolit cair berfungsi sebagai pelarut, alumina digunakan sebagai zat terlarut, badan karbon digunakan sebagai anoda, dan cairan aluminium digunakan sebagai katoda. Setelah dialiri arus searah yang kuat, reaksi elektrokimia berlangsung pada kedua elektroda di dalam sel elektrolitik pada suhu 900°C–1000°C. Elektrolit dan aluminium dipertahankan dalam keadaan cair, dan aluminium cair secara berkala dikeluarkan dari tangki, serta sejumlah alumina dan krioit ditambahkan ke dalam tangki.

Karena elektrolit (seperti krioit) yang ditambahkan selama proses elektrolisis tidak dapat terelektrolisis sepenuhnya, bagian yang berlebih serta fase gas di atas cairan lelehan akan menyebabkan korosi parah pada bahan tahan api.

Tungku peleburan aluminium ini merupakan jenis baru tungku peleburan aluminium yang hemat energi dan berdaya guna tinggi, yang dikembangkan berdasarkan proses peleburan aluminium. Tungku ini mampu memenuhi dengan baik persyaratan komposisi paduan yang ketat, produksi tidak berkelanjutan, serta kapasitas tungku tunggal yang besar dalam proses peleburan aluminium. Mengurangi konsumsi energi, meminimalkan kerugian pembakaran, meningkatkan kualitas produk, mengurangi beban kerja, memperbaiki kondisi kerja, dan meningkatkan efisiensi produksi.

Selama proses pengerjaannya, karena viskositas aluminium cair pada suhu 750°C sangat mendekati viskositas air pada suhu 20°C, aluminium cair tersebut mudah meresap ke dalam lapisan dalam tungku dan memicu reaksi kimia. Ketika aluminium cair bersentuhan dengan bahan tahan api, oksida-oksida dalam bahan tahan api (seperti SiO₂, TiO₂, FeO) mudah direduksi oleh aluminium, sehingga membentuk benjolan, tonjolan, dan endapan serpihan pada permukaan lapisan dalam tungku.

Selama pengoperasian tungku, logam cair di dalam tungku terus-menerus diaduk dan digoyang, sehingga secara terus-menerus mengikis dan menggerus lapisan dalam tungku, dan bagian yang terendam dalam aluminium cair berisiko mengalami infiltrasi dan retak. Ketika aluminium di dalam tungku meleleh, hal itu juga akan menyebabkan pengelupasan. Tungku dimatikan.

Oleh karena itu, bahan pelapis yang bersentuhan dengan aluminium cair harus memiliki stabilitas termal yang tinggi dan tingkat penyerapan yang seminimal mungkin, sekaligus harus memiliki kekuatan mekanis dan kekerasan yang tinggi.

Leave a Reply