Desulfurisasi Kalsium Karbida dalam Pembuatan Baja

Oleh Steel Refining Materials
kalsium karbidadesulfurisasipengolahan logam cairpengendalian belerang
Desulfurisasi Kalsium Karbida dalam Pembuatan Baja

Belerang merupakan salah satu pengotor paling merugikan dalam baja, yang menyebabkan kegetasan panas (hot shortness), mengurangi daktilitas, dan menurunkan kemampuan las. Untuk grade baja yang menuntut kadar belerang di bawah 0,01 persen — seperti baja deep-drawing, grade pipa, dan baja struktural paduan rendah berkekuatan tinggi — desulfurisasi logam cair sebelum memasuki tanur oksigen dasar jauh lebih efisien dan ekonomis dibandingkan upaya menghilangkan belerang dari baja cair pada tahap selanjutnya dalam proses tersebut. Kalsium karbida (CaC2) telah menjadikan dirinya sebagai salah satu reagen desulfurisasi paling efektif untuk tahap pra-pengolahan ini, mampu menurunkan kadar belerang hingga di bawah 0,005 persen bila diaplikasikan dengan benar.

Desulfurisasi kalsium karbida bekerja melalui reaksi langsung antara CaC2 dan belerang yang terlarut dalam logam cair, menghasilkan kalsium sulfida (CaS) dan karbon grafit. Reaksi ini sangat disukai secara termodinamika pada suhu logam cair tipikal 1300 hingga 1400 derajat Celsius, dan karbon yang dihasilkan tetap terlarut dalam besi tanpa menimbulkan masalah. Keunggulan utama CaC2 dibandingkan desulfurizer berbasis magnesium adalah kemampuan prediksinya dan konsistensinya — reaksi ini tidak sekeras injeksi magnesium, sehingga lebih mudah dikendalikan dan lebih aman ditangani dalam operasi throughput tinggi. Metode ini sangat cocok untuk stasiun desulfurisasi berbasis torpedo car atau ladle di mana volume besar logam cair harus diproses secara cepat.

Efektivitas desulfurisasi kalsium karbida sangat bergantung pada metode injeksi dan praktik pengelolaan terak. Co-injection dengan gas pembawa (biasanya nitrogen) melalui lance terendam memastikan penetrasi reagen yang dalam ke dalam logam cair, memaksimalkan area kontak dan efisiensi reaksi. Ukuran partikel juga kritis: partikel lebih halus bereaksi lebih cepat tetapi dapat terbawa dalam gas buang, sementara partikel lebih kasar tenggelam dan bereaksi lebih lambat tetapi lebih sempurna. Sebagian besar operasi menggunakan distribusi ukuran partikel bertingkat untuk menyeimbangkan kecepatan dan hasil. Lapisan covering agent yang dirancang dengan baik di atas logam cair sangat penting untuk mencegah re-sulfurisasi akibat paparan atmosfer dan menyerap produk reaksi CaS ke dalam fase terak.

Untuk produsen baja yang menargetkan grade belerang ultra-rendah, pendekatan dua tahap sering memberikan hasil terbaik: desulfurisasi awal dengan kalsium karbida untuk menurunkan belerang ke kisaran 0,005 hingga 0,008 persen, diikuti oleh perlakuan poles dengan magnesium atau injeksi CaC2 halus kedua untuk mencapai target akhir. Pilihan di antara pendekatan ini bergantung pada kadar belerang masuk, kadar belerang akhir yang dibutuhkan, dan kapasitas stasiun desulfurisasi yang tersedia. Pabrik yang berinvestasi dalam penanganan reagen yang tepat, pemeliharaan lance, dan pengendalian kimia terak secara konsisten mencapai efisiensi desulfurisasi di atas 80 persen dengan kalsium karbida.