Pembuatan Baja dengan Tungku Lintang Listrik Menghadapi Tantangan dan Peluang

Pembuatan baja tungku busur listrik (EAF) telah menjadi landasan produksi baja modern, menawarkan keuntungan signifikan dalam efisiensi, fleksibilitas, dan kinerja lingkungan. Proses ini terutama menggunakan logam bekas sebagai bahan baku, meleburnya melalui suhu tinggi yang dihasilkan oleh busur listrik. Meskipun teknologi EAF menghadirkan manfaat yang jelas di wilayah dengan sumber daya logam bekas yang melimpah, ia juga menghadapi tantangan besar termasuk konsumsi energi yang tinggi, kesulitan pengendalian komposisi, risiko polusi, masalah stabilitas operasional, dan keterbatasan dalam produksi paduan.

Pembuatan baja EAF menggunakan busur listrik antara elektroda dan bahan muatan untuk menghasilkan panas yang diperlukan untuk melebur logam bekas. Sistem ini terdiri dari badan tungku, atap, elektroda, catu daya, dan sistem kontrol. Reaksi metalurgi menghilangkan kotoran melalui pembentukan terak, menghasilkan baja dengan komposisi kimia yang diinginkan.

Proses pembuatan baja EAF melibatkan:

• Persiapan dan pengisian bahan baku
• Fase penyalaan dan peleburan
• Pemurnian melalui pembentukan terak
• Pemurnian sekunder untuk penyesuaian komposisi
• Operasi penyadapan dan pengecoran

Keuntungan:

• Startup cepat dan fleksibilitas operasional
• Pemanfaatan logam bekas yang efektif
• Kemampuan rentang produk yang luas
• Pengurangan dampak lingkungan dibandingkan dengan tanur tinggi

Kerugian:

• Konsumsi energi listrik yang tinggi
• Tantangan pengendalian komposisi dari variabilitas logam bekas
• Persyaratan pengendalian polusi
• Kekhawatiran stabilitas operasional
• Kapasitas produksi paduan yang terbatas

Listrik merupakan faktor biaya dominan dalam operasi EAF, dengan proses yang intensif energi termasuk pembangkitan busur, pemanasan tungku, dan sistem tambahan. Volatilitas harga listrik dan keandalan jaringan secara signifikan memengaruhi ekonomi operasional.

Sifat heterogen dari logam bekas memperkenalkan variabilitas dalam kimia produk akhir, yang memerlukan pemantauan dan penyesuaian yang ekstensif. Hal ini meningkatkan biaya produksi melalui pengujian tambahan, penambahan paduan, dan potensi ketidakkonsistenan kualitas.

Operasi EAF menghasilkan emisi partikulat, gas proses, dan aliran air limbah yang memerlukan mitigasi. Interaksi elektroda dan kondisi tungku dapat memperkenalkan kontaminasi lokal yang memengaruhi kesesuaian produk untuk aplikasi presisi.

Tantangan pengendalian proses meliputi pemeliharaan stabilitas busur, pengelolaan keausan refraktori, dan operasi sistem vakum. Waktu tap-to-tap tipikal 50-80 menit membatasi throughput produksi.

Sistem EAF konvensional menghadapi kendala dalam manufaktur paduan presisi tinggi, biasanya terbatas pada ukuran batch kecil (gram hingga kilogram) dengan tantangan konsistensi komposisi.

Meskipun menawarkan keuntungan efisiensi energi dibandingkan dengan pembuatan baja konvensional, operasi EAF tetap sensitif terhadap pasar listrik regional dan variasi kualitas logam bekas yang dapat mengimbangi manfaat lingkungan.

• Adopsi tungku busur DC
• Sistem pemulihan panas limbah
• Teknologi elektroda canggih
• Pengendalian proses cerdas

• Pra-perlakuan logam bekas yang ditingkatkan
• Pemodelan komposisi prediktif
• Analisis kimia real-time
• Sistem kontrol adaptif

• Sistem pengendalian emisi efisiensi tinggi
• Pengelolaan air loop tertutup
• Valorasi bahan limbah
• Proses produksi bersih

• Jaringan sensor canggih
• Integrasi analitik data
• Aplikasi kecerdasan buatan
• Kemampuan pemantauan jarak jauh

• Peleburan induksi vakum
• Peleburan ulang elektroslag
• Teknologi busur plasma

Pembuatan baja EAF terus berkembang sebagai komponen penting dari produksi baja berkelanjutan. Mengatasi keterbatasan saat ini memerlukan pengembangan terkoordinasi di berbagai domain teknologi:

• Mempercepat peningkatan efisiensi energi
• Meningkatkan pengelolaan kualitas bahan baku
• Menerapkan pengendalian lingkungan yang komprehensif
• Memajukan optimalisasi proses digital
• Mengembangkan teknologi tungku khusus

Dukungan kebijakan dan kolaborasi industri akan sangat penting untuk mewujudkan potensi penuh teknologi EAF dalam transisi industri baja global menuju praktik manufaktur berkelanjutan.