Setelah membaca artikel ini Anda akan belajar tentang:- 1. Pengantar Tungku Cupola 2. Struktur Tungku Cupola 3. Pengoperasian 4. Zona 5. Kapasitas 6. Keuntungan 7. Keterbatasan.
Pengantar Tungku Cupola:
Kubah adalah tungku pengecoran yang paling banyak digunakan untuk melelehkan logam dan paduan besi. Kadang-kadang, itu juga digunakan untuk melelehkan logam dan paduan non-ferrous. Tungku Cupola adalah cara termurah untuk mengubah besi kasar atau besi tua menjadi besi cor kelabu. Bahan bakar yang digunakan adalah kokas belerang rendah kualitas baik. Batubara antrasit atau briket karbon juga dapat digunakan.
Struktur Tungku Cupola:
Kubah adalah tungku jenis poros yang tingginya tiga sampai lima kali diameternya; itu adalah tungku yang paling banyak digunakan untuk memproduksi besi cor kelabu cair. Sebuah sketsa tungku kubah ditunjukkan pada Gambar. 4.2.
Seperti yang terlihat dari Gambar, bagian utama cungkup adalah:
(i) Cangkang:
Cangkangnya terbuat dari pelat baja setebal 10 mm yang dipaku atau dilas bersama-sama dan dilapisi secara internal dengan batu bata fireclay tahan api. Diameter cangkang bervariasi dari 1 hingga 2 meter dengan tinggi sekitar tiga hingga lima kali diameternya.
(ii) Yayasan:
Seluruh struktur didirikan di atas kaki atau kolom baja. Pintu jatuhkan, yang terbuat dari satu bagian, digantung pada kaki penyangga. Saat cungkup terisi penuh, disediakan penyangga penyangga di pintu bawah agar pintu tetap tertutup dan tidak roboh akibat beban muatan yang berat. Jika cungkup tidak digunakan, pintu jatuh memungkinkan untuk pemeliharaan dan perbaikan lapisan tungku.
(iii) Pintu Pengisian Daya:
Menjelang bagian atas tungku terdapat bukaan yang disebut charging door terletak. Pintu pengisian digunakan untuk memasukkan muatan yang mengandung logam, kokas dan fluks, ke dalam tungku. Itu terletak di ketinggian sekitar 3 sampai 6 m di atas tuyers.
(iv) Platform Pengisian Daya:
Platform pengisian daya terbuat dari batang dan pelat baja ringan yang kuat. Biasanya, itu mengelilingi kubah pada ketinggian sekitar 0,3 m di bawah bagian bawah pintu pengisian.
(v) Peniup Udara:
Blower udara terhubung ke kotak angin melalui pipa sembur. Ini memasok udara ke kotak angin. Katup disediakan di pipa ledakan untuk mengontrol aliran udara. Tekanan ledakan bervariasi dari 250 kg/m 2 sampai 1050 kg/m 2 .
(vi) Tuyeres:
Udara yang dibutuhkan untuk pembakaran dihembuskan melalui tuyeres yang terletak sekitar 36 inci (0,9 m) di atas dasar tungku. Total luas tuyeres harus 1/5 sampai 1/6 dari luas penampang cungkup di dalam lapisan setinggi tuyere.
(vii) Pengukur Volume:
Volume meter dipasang di tungku cungkup untuk mengetahui volume udara yang lewat. Jumlah udara yang dibutuhkan untuk melelehkan satu nada besi tergantung pada kualitas dan kuantitas perbandingan kokas dan besi kokas.
(viii) Lubang Keran (Lubang Logam Leleh):
Sedikit di atas bagian bawah dan di bagian depan terdapat lubang keran untuk memungkinkan pengumpulan besi tuang cair.
(ix) Lubang Terak:
Terdapat juga lubang slag yang terletak di bagian belakang dan di atas permukaan lubang keran karena slag mengapung di atas permukaan besi tuang cair.
(x) Cerobong asap:
Bagian cangkang di atas lubang pengisian dikenal sebagai cerobong asap. Tingginya umumnya 4 sampai 6 m. Cerobong dilengkapi dengan layar filter dan arester percikan. Ini memfasilitasi keluarnya gas limbah secara bebas dan membelokkan percikan api dan debu kembali ke tungku.
Pengoperasian Tungku Cupola:
Pengoperasian tungku kubah terdiri dari langkah-langkah berikut:
(i) Persiapan Cupola:
Kubah yang baru dibangun harus benar-benar dikeringkan sebelum dibakar. Setiap terak di sekitar tuyeres dari proses sebelumnya dibersihkan. Setiap bata yang rusak diperbaiki dengan campuran pasir silika dan tanah liat api. Lapisan bahan tahan api diterapkan di atas area terjangan di atas lapisan bata tahan api.
Hamparan pasir cetakan kemudian ditabrak di bagian bawah hingga ketebalan sekitar 6 inci (15 cm) atau lebih, miring ke arah lubang keran untuk memastikan aliran logam cair yang lebih baik. Pembukaan lubang terak dengan diameter sekitar 30 hingga 35 mm dan lubang keran dengan diameter sekitar 25 mm disediakan.
(ii) Penembakan Cupola:
Api kayu dinyalakan di dasar pasir, saat kayu terbakar dengan baik; coke dibuang di tempat tidur dengan baik dari atas. Pastikan coke juga mulai gosong. Tempat tidur kokas setebal sekitar 40 inci selanjutnya ditempatkan di atas pasir yaitu sedikit di atas tuyeres.
Semburan udara dihidupkan dengan laju hembusan yang lebih rendah dari biasanya untuk menyalakan kokas. Sebuah batang pengukur digunakan yang menunjukkan ketinggian tempat tidur kokas. Pembakaran dilakukan sekitar 3 jam sebelum logam cair dibutuhkan.
(iii) Mengisi Cupola:
Selanjutnya, muatan dimasukkan ke dalam kubah melalui pintu pengisian. Banyak faktor, seperti komposisi muatan, mempengaruhi struktur akhir dari besi cor kelabu yang diperoleh. Muatan tersebut terdiri dari 25% pig iron, 50% skrap besi cor kelabu, 10% skrap baja, 12% kokas sebagai bahan bakar, dan 3% batu kapur sebagai fluks.
Konstituen ini membentuk lapisan alternatif dari kokas, batu kapur dan logam. Selain batu kapur, fluorspar dan soda abu juga digunakan sebagai bahan fluks – Fungsi fluks adalah untuk menghilangkan kotoran pada besi dan melindungi besi dari oksidasi.
(iv) Perendaman Besi:
Setelah mengisi tungku sampai penuh, dibiarkan seperti itu selama sekitar 1-1,5 jam. Selama tahap ini muatan perlahan-lahan menjadi panas karena hembusan udara ditahan kali ini dan akibatnya setrika menjadi basah.
(v) Memulai Ledakan Udara:
Semburan udara dibuka pada akhir periode perendaman. Bukaan atas tetap tertutup sampai logam meleleh dan logam yang cukup terkumpul. Saat peleburan berlangsung, isi muatan bergerak secara bertahap ke bawah. Laju pengisian harus sama dengan laju pelelehan agar tungku tetap penuh sepanjang panas.
(vi) Menutup Cupola:
Ketika tidak ada lagi peleburan yang diperlukan, pengumpanan muatan dan hembusan udara dihentikan. Penyangga dilepas, sehingga pelat bawah berayun untuk membuka. Terak yang disimpan dihilangkan. Kubah dapat berjalan terus menerus seperti tanur sembur, tetapi dalam praktiknya dapat berfungsi bila diperlukan. Periode leleh tidak melebihi 4 jam di sebagian besar pengecoran. Tapi, bisa dioperasikan terus menerus selama 10 jam atau lebih.
Zona Tungku Cupola:
Tungku kubah dibagi dalam beberapa zona di mana sejumlah reaksi kimia berlangsung.
Berikut enam zona penting tersebut:
(i) Zona Sumur atau Crucible:
Ini adalah zona antara bagian atas lapisan pasir dan bagian bawah tuyeres. Logam cair terkumpul di zona ini.
(ii) Zona Kombinasi:
Ini adalah zona antara puncak tuyeres dan tingkat teoretis di atasnya. Ini juga dikenal sebagai zona pengoksidasi.
Di sini, pembakaran benar-benar dilakukan, menghabiskan semua oksigen dari hembusan udara dan menghasilkan panas yang sangat besar. Kisaran suhu untuk zona ini adalah sekitar 1500°C hingga 1850°C. Panas yang dihasilkan di zona ini cukup untuk memenuhi kebutuhan zona cungkup lainnya.
(iii) Zona Reduksi:
Ini adalah zona antara bagian atas zona pembakaran dan tingkat atas tempat tidur kokas. Itu juga dikenal sebagai zona pelindung.
Co 2 yang mengalir ke atas melalui zona ini bereaksi dengan kokas panas dan Co, direduksi menjadi Co. Karena reaksi ini, suhu berkurang menjadi sekitar 1200°C. Zona ini melindungi muatan terhadap oksidasi karena memiliki atmosfer pereduksi di dalamnya.
(iv) Zona Leleh:
Ini adalah zona antara lapisan pertama muatan logam dan di atas zona pereduksi. Jaraknya antara 300 hingga 900 mm di atas muatan dasar. Perubahan muatan logam padat menjadi keadaan cair mengambil karbon yang cukup di zona ini. Suhu yang dapat dicapai pada zona ini berkisar antara 1600°C hingga 1700°C.
(v) Zona Pemanasan Awal:
Ini adalah zona dari atas zona leleh ke tingkat bawah pintu pengisian. Bahan pengisi daya diumpankan di zona ini. Muatan tersebut dipanaskan terlebih dahulu hingga sekitar 1093°C sebelum mengendap ke bawah untuk memasuki zona leleh. Itu juga dikenal sebagai zona pengisian daya.
(vi) Zona Tumpukan:
Ini adalah bagian kosong dari tungku ini, yang memanjang dari atas zona pengisian ke bagian atas tungku. Ini membawa gas panas yang dihasilkan dalam tungku ke atmosfer.
Kapasitas Tungku Cupola:
Kapasitas kubah didefinisikan dalam nada logam cair yang diperoleh per jam panas. Itu tergantung pada dimensi kubah, efisiensi pembakaran, laju pembakaran, konstituen pengisian, dll.
Keluaran kubah dapat ditingkatkan dengan pengayaan oksigen dari hembusan udara dan pemanfaatan panas yang lebih baik dari gas keluar panas untuk memanaskan awal tungku hingga sekitar 180 hingga 270°C.
Keuntungan dari Tungku Cupola:
(i) Konstruksi dan pengoperasiannya sederhana.
(ii) Konstruksi, operasi dan pemeliharaan yang rendah.
(iii) Memiliki tingkat produksi yang kontinyu dan cepat.
(iv) Tidak membutuhkan operator yang sangat terampil.
(v) Membutuhkan luas lantai yang kecil dibandingkan dengan tungku lainnya.
(vi) Komposisi lelehan dapat dikontrol.
Keterbatasan Tungku Cupola:
(i) Kontrol suhu sulit dipertahankan.
(ii) Peningkatan kandungan karbon dalam produk besi akibat pemanasan kokas bersama dengan logam.
Beberapa elemen logam diubah menjadi oksidanya, yang tidak cocok untuk pengecoran.
