Mengoptimalkan Teknologi Tungku Crucible Grafit untuk Performa Jangka Panjang dan Efisiensi Biaya

Produksi krus grafit telah berkembang pesat dengan munculnya teknologi pengepresan isostatik, menjadikannya teknik tercanggih di dunia. Dibandingkan dengan metode ramming tradisional, pengepresan isostatik menghasilkan krus dengan tekstur seragam, densitas lebih tinggi, efisiensi energi, dan ketahanan oksidasi yang unggul. Penerapan tekanan tinggi selama pencetakan secara signifikan meningkatkan tekstur krus, mengurangi porositas, dan selanjutnya meningkatkan konduktivitas termal serta ketahanan korosi, seperti yang diilustrasikan pada Gambar 1. Dalam lingkungan isostatik, setiap bagian krus mengalami tekanan pencetakan yang seragam, memastikan konsistensi material secara menyeluruh. Metode ini, seperti yang digambarkan pada Gambar 2, mengungguli proses ramming tradisional, sehingga menghasilkan peningkatan kinerja krus yang substansial.

1. Pernyataan Masalah

Kekhawatiran muncul dalam konteks tungku krus kawat resistansi isolasi paduan aluminium yang menggunakan krus grafit rammed, dengan masa pakai sekitar 45 hari. Setelah hanya 20 hari penggunaan, terjadi penurunan konduktivitas termal yang signifikan, disertai retakan mikro pada permukaan luar krus. Pada tahap penggunaan selanjutnya, penurunan konduktivitas termal yang signifikan terlihat jelas, membuat krus hampir non-konduktif. Selain itu, beberapa retakan permukaan muncul, dan terjadi perubahan warna pada bagian atas krus akibat oksidasi.

Saat memeriksa tungku krus, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3, digunakan alas yang terbuat dari tumpukan bata tahan api, dengan elemen pemanas paling bawah berupa kawat resistansi terletak 100 mm di atas alas. Bagian atas krus disegel menggunakan selimut serat asbes, yang diposisikan sekitar 50 mm dari tepi luar, sehingga terlihat adanya abrasi yang signifikan pada tepi bagian dalam atas krus.

2. Perbaikan Teknologi Baru

Peningkatan 1: Penggunaan Wadah Grafit Tanah Liat Tekan Isostatik (dengan Glasir Tahan Oksidasi Suhu Rendah)

Pemanfaatan wadah peleburan ini secara signifikan meningkatkan aplikasinya dalam tungku insulasi paduan aluminium, terutama dalam hal ketahanan oksidasi. Wadah peleburan grafit umumnya teroksidasi pada suhu di atas 400℃, sementara suhu insulasi tungku paduan aluminium berkisar antara 650 dan 700℃. Wadah peleburan dengan glasir tahan oksidasi suhu rendah dapat secara efektif memperlambat proses oksidasi pada suhu di atas 600℃, memastikan konduktivitas termal yang sangat baik dalam jangka panjang. Pada saat yang sama, wadah peleburan ini mencegah penurunan kekuatan akibat oksidasi, sehingga memperpanjang masa pakai wadah peleburan.

Peningkatan 2: Basis Tungku Menggunakan Grafit dari Material yang Sama dengan Crucible

Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4, penggunaan alas grafit dari bahan yang sama dengan wadah peleburan memastikan pemanasan yang merata di dasar wadah peleburan selama proses pemanasan. Hal ini mengurangi gradien suhu yang disebabkan oleh pemanasan yang tidak merata dan mengurangi kecenderungan retak akibat pemanasan dasar yang tidak merata. Alas grafit khusus ini juga menjamin dukungan yang stabil untuk wadah peleburan, sejajar dengan dasarnya, dan meminimalkan retakan akibat tekanan.

Peningkatan 3: Peningkatan Struktur Lokal Tungku (Gambar 4)

1. Peningkatan tepi bagian dalam penutup tungku, secara efektif mencegah keausan pada bagian atas wadah peleburan dan secara signifikan meningkatkan penyegelan tungku.
2. Memastikan kawat resistansi sejajar dengan dasar wadah, menjamin pemanasan dasar yang cukup.
3. Meminimalkan dampak segel selimut serat atas pada pemanasan wadah, memastikan pemanasan yang memadai di bagian atas wadah dan mengurangi efek oksidasi suhu rendah.

Peningkatan 4: Penyempurnaan Proses Penggunaan Crucible

Sebelum digunakan, panaskan wadah peleburan di dalam tungku pada suhu di bawah 200°C selama 1-2 jam untuk menghilangkan kelembapan. Setelah pemanasan awal, segera naikkan suhu hingga 850-900°C, minimalkan waktu diam antara 300-600°C untuk mengurangi oksidasi dalam rentang suhu ini. Selanjutnya, turunkan suhu hingga mencapai suhu kerja dan masukkan cairan aluminium untuk operasi normal.

Karena efek korosif dari agen pemurnian pada krus, ikuti protokol penggunaan yang benar. Pembersihan terak secara teratur sangat penting dan harus dilakukan saat krus panas, karena jika tidak, pembersihan terak akan menjadi sulit. Pengamatan yang cermat terhadap konduktivitas termal krus dan adanya penuaan pada dinding krus sangat penting pada tahap penggunaan selanjutnya. Penggantian tepat waktu harus dilakukan untuk menghindari kehilangan energi yang tidak perlu dan kebocoran cairan aluminium.

3. Hasil Perbaikan

Masa pakai yang lebih lama dari wadah peleburan yang disempurnakan ini patut dicatat, karena konduktivitas termalnya tetap terjaga untuk waktu yang lama, tanpa adanya retakan permukaan. Umpan balik pengguna menunjukkan peningkatan kinerja, yang tidak hanya mengurangi biaya produksi tetapi juga meningkatkan efisiensi produksi secara signifikan.

4. Kesimpulan

1. Cawan lebur grafit tanah liat yang ditekan isostatik mengungguli cawan lebur tradisional dalam hal kinerja.
2. Struktur tungku harus sesuai dengan ukuran dan struktur wadah peleburan untuk kinerja yang optimal.
3. Penggunaan wadah peleburan yang tepat akan memperpanjang masa pakainya secara signifikan, dan secara efektif mengendalikan biaya produksi.

Melalui penelitian cermat dan optimalisasi teknologi tungku wadah peleburan, peningkatan kinerja dan masa pakai berkontribusi secara substansial terhadap peningkatan efisiensi produksi dan penghematan biaya.