Proses pengolahan dan perhitungan charge material untuk Besi cor noduler/Ductile Iron/FCD

Adalah besi cor kelabu yang diolah melalui proses lanjutan dengan cara menambahkan material ferro alloy FeSiMg dan inokulasi, dengan istilah lain yaitu proses Mg treatment.

Besi cor noduler memiliki bentuk graphit bulat (nodul) setelah melalui tahapan proses Mg treatment.

Beberapa tahapan penting yang harus diperhatikan dalam pengolahan besi cor noduler, antara lain:

1. Charging
2. Melting
3. Tapping/Mg-Treatment
4. Pouring

Charging yaitu proses memasukan material secara bertahap kedalam tungku peleburan Selama proses melting berlangsung.

Contoh :

1.2. Material

a. Pig Iron,

komposisi kimia,

C :  3.8-4.2%
Si : 1-2%
Mn : 0.3% max
P : 0.025% max
S : 0.03% max

 

b. Steel scrap.

Penggunaan steel scrap lebih dianjurkan menggunakan “ Mild steel ” atau ex otomotiv, karena komposisi kimia yang terkandung dalam steel scrap ex otomotiv lebih konsisten.

Atau bisa juga menggunakan steel scrap lainnya yang tidak mengandung unsur-unsur yang sifatnya dapat mengganggu pembetukan graphite nodul (Pb) dan juga dapat mengakibatkan terbentuknya karbida (Cr dan Mo).  

 

Komposisi kimia steel scrap mild steel/ex otomotiv. Diuji menggunakan spectrometer,

C : 0.08 %

Mn : 0.4 %

Si : 0.17 %

S : 0.1 %

p : 0.02 %

Cr : 0.02 %

Mo : 0.01 %

 

C. Return Scrap

Return scrap yaitu bekas gating system FCD atau produk reject

Komosisi kimia,

C : 3.60 %

Si : 2.65 %

Unsur lainnya dianggap sebagai unsur ikutan

 

1.3. Target Komposisi

Berdasarkan target komposisi kimia pada produk akhir,

Misalkan produk yang akan dibuat FCD 400

Kapasitas furnace 500 kg

Target komposisi yang dinginkan menurut standard,

C.  3.75 – 3.85 %

Si.  2.5 – 2.75 %

Mn. 0.35 % max

S.  0.005 % max

Mg. 0.03 – 0.055 %max

 

 

1.4. Perhitungan charge material di furnace,

Target analisisdi furnace dengan mengambil nilai rata-rata

C.  3.85 %

Si.  1.6 %

Unsur lainnya seperti Mn, P, dan Sulfur dianggap aman dibawah target maximum

FeSiMg menggunakan kandungan 5 % Mg

Kapasitas furnace 500 kg, terdiri dari;

15 % Pig iron,    7.5 kg

45 % Steel scrap  225 kg

40 % Return scrap 200 kg

 

1.5. Menghitung Carbon dan Silicon’

1.5.1. Carbon (C)

Pig iron mengandung C, 4.2 % dalam 7.5 kg     =  0.315  kg

Steel scrap mengandung  C, 0.08 % dalam 225 kg     =  0.18    kg

Return scrap mengandung C, 3.6 % dalam 200 kg   =   7.2     kg

___________

Total        7.695 kg

 

Carbon 7.695 kg , atau sama dengan 1.539 % C

Target Carbon (C) di furnace, 3.85 %

3.85 % – 1.539 % = 2.31 % C

2.31 % Carburizer yang harus ditambahkan kedalam tungku kapasitas 500 kg

Carburizer umumnya mengandung  C, 98 %. Pada proses peleburan biasanya terjadi losses 10 % karena terbakar. Sedangkan yealt pada carburizer berkisar 90 % .

Sehingga Carborizer yang harus  ditambahkan adalah,

× 500   =  14.08 kg

 

1.5.2. Silicon

Pig  iron mengandung Si, 2 % dalam 7.5 kg   =   0.15     kg

Steel scrap mengandung Si, 0.17 % dalam 225 kg      =  0.385   kg

Return scrap mengandung Si, 2.75 % dalam 200 kg   =  5.5       kg

___________

Total                     6.035   kg

 

Silicon 6.035 kg, sama dengan 1.207 % Si

Target silicon (Si) di furnace 1.8 %

1.8 % – 1.207 %  =  0.593 %

FeSi mengandung 75 % Si, yealt 90 %

Jadi,

× 500   =  4.39 kg FeSi yang harus ditambahkan.

Target Silicon di Furncae 1.8 %, pada produk akhir aka nada penambahan dari Inoculant dan FeSiMg, sehingga komposisi akhir adalah;

Konsumsi inoculant 0.5% mengandung 67 % Si

Pemakaian FeSiMg rata-rata 1.4 % mengandung 45% Si

Sehingga,

Inoculant 0.5 % × 67 %      =  0.335 % Si

FeSiMg 1.4 % × 45 %     =  0.63 % Si

____________

Total,                     0.935 % Si

% Si dalam base metal charge,                 1.8________

Total %Si diproduk              2.735 %

  

 

2.1. Melting/Peleburan 

Ketika semua charge material sudah mencair dan tungku sudah dalam kondisi penuh, hindari temperature operasi diatas 15800C dalam waktu penahanan yang relative lama sekitar lebih dari 30 menit.

Temperature peleburan diatas 15800C, logam cair akan banyak kehilangan oksigen dan beberapa komposisi kimia akan banyak terbakar sehingga mengakibatkan losses carbon. Disamping itu, logam cair rentan terjadi pembentukan karbida yang tentu saja akan merusak sifat mekanik besi cor noduler.

 

3.1. Tapping dan Mg-Treatment

Tapping yaitu memindahkan/menuangkan logam cair yang sudah siap tuang dari dalam tungku ke dalam  ladle. Temperature tapping yang dianjurkan pada proses Mg-treatment berkisar 14900C – 15100C.

Temperature tapping ini akan sangat berpengaruh terhadap Mg Recovery. Semakin tinggi tapping temperature, maka Mg recovery  akan semakin rendah. Dengan demikian konsumsi FeSiMg akan meningkat karena residual Mg menjadi rendah.

 

4.1. Pouring/Penuangan

Sebelum Pouring dilakukan, terlebih dahulu membersihkan terak sisa proses Mg treatment dan lakukan inokulasi.

Waktu penuangaan setelah Mg treatment maksimal 10 menit, hal ini untuk menghindari terjadinya fading.