KERUSAKAN REFRAKTORI

Transkripsi

1 Dr.-Ing. Ir. Bambang Suharno Kerusakan Refraktori Refraktori memiliki peranan penting dlm proses temp. tinggi Akibat kondisi operasi yang tak terkendali service life refraktori tidak maksimum produksi efisiensi Penting mengetahui penyebab kerusakan Mekanisme Kerusakan 1. Erosi : akibat keausan mekanik Biasanya karena : fluid flow partikel impak movement of solid 1

2 2. Corrosion : akibat reaksi kimia antara refraktori dan adanya fasa lain dalam proses ( liquid metal, slag atau gas ) 3. Thermo Mechanical : terbentuk jika terdapat tegangan karena distribusi panas tak merata atau perubahan temperatur 2

3 AKIBAT EROSI Refraktori : biasanya relativ hard material seharusnya tak terjadi mechanical wear Tetapi jika : Temp Adanya impact dari abrasive partikel ( loading of raw material, pouring of liquid ) Menyebabkan sebagian daerah terkena mechanical wear Secara Umum refraktori dgn high density toughness Hardness Harusnya tahan mechanical wear Jika temp : hardness dan strength of refraktori turun terjadi wear Ditambah lagi jika terdapat aliran liquid jika flow rate naik ( tanur-tanur yang menggunakan mixing ) menchanical wear naik 3

4 Mekanisme : penetrasi ( porous ) fluid masuk berpenetrasi ke refraktori via jaringan porositas dan retak ( crack ) kemudian larut dlm matrik pelarutan ( padat ) penetrasi kecil terjadi pada permukaan luar kemudian melarut dlm fasa matrik Refraktori yang terinfiltrasi oleh fasa lain (gas, liquid atau slag) biasanya tidak tahan tehadap perubahan temperatur ( thermal sock ) dapat terjadi pengelupasan antara daerah yang terinfiltrasi dan tak terinfiltrasi 4

5 Penetrasi Pelarutan 5

6 Faktor- faktor yang mempengaruhi penetrasi dan pelarutan dr refraktori lining : Degree of porosity, size and distribution of pores Wetting of the refraktori by the liquid Freezing of penetrating liquid Nature of the grain Porositas : jika volume naik jaringan naik kurang menguntungkan karena penetrasi liquid atau gas menjadi mudah Resistance to wetting by melt Sifat wetting naik mudah terkorosi. untuk ini ditambahkan chrome oksida / C kedalam refraktori Adanya pelarutan Cr 2 O 3 dalam slag viskositas slag naik wetting turun corrosion rate turun C dapat mereduksi FeO menjadi [ Fe ] viskositas naik corrosion rate turun Slag viscosity Dgn mengontrol slag viscosity mengurangi wetting dan penetrasi High viscosity slag less chemically reactive L 2 = σ.r.cos θ.t 2 η L = penetration depth σ = surface tension r = pore radius θ = cantact angle η = viscosity of liquid t = time 6

7 Freezing of Penetration Liquid Dengan mengontrol gradient temperature dalam refraktori masuknya penetrasi kedalam refraktori dapat diminimumkan Dengan teknik pendinginan liquid yang berinfiltrasi membeku efektif sebagai protection from few further attack Dengan water cooling : a layer frozen slag as refractory Ketebalan dari lapisan dikontrol oleh rate of water flow (panels) Quality of Grain padat, high purity grain dengan large crystal size akan lebih stabil service life meningkat ukuran kristal meningkat batas butir turun biasanya partikel akan berdifusi pada batas butir Metode lain untuk mengurangi kerusakan akibat korosi oxide acidy scale oksida asam akan sangat beraksi terhadap oksida basa. Sebaiknya : Refraktori basa kontak dengan oksida basa atau slag basa Refratori asam kebalikannya B = CaO/SiO2 B = (Cao+MgO)/ (Al2O3+SiO2) 7

8 Efek Kinetik Refraktori Karbid akan teroksidasi pada Temp tinggi jika terdapat O2 Namun Oksidasi lanjut dari SiC dihalangi karena keberadaan SiO2 sebagai protective surface film (selama SiO2 nya tidak rusak/ pecah) Hal yang sama berlaku untuk refraktori Cr2O3 Al2O3 yang berhubungan dengan asam- -- terbentuk a dense Cr- Spinel yang menghalangi infiltrasi lanjut berlangsung 8

9 KERUSAKAN AKIBAT THERMOMECHANICAL Distribusi Panas Perubahan Temperatur Menimbulkan Stress Sangat tergantung dari kemampuan refraktori untuk menahan pertumbuhan retak Umumnya Refraktori high thermal conductivity dan low thermal expansion Resist to thermal shock Hindari desain refraktori yang bersudut lancip/ kecil (panas dingin menjadi cepat) Thermal shock dikurangi dengan cara pre heating 9