Analisis Pengaruh Variasi Tekanan Lancing Terhadap Respons Mekanik dan Kerusakan Wear Plate Sintered Silicon Carbide pada Electric Arc Furnace Menggunakan Simulasi Numerik

Muzaffar, Muhammad Irfan (2026) Analisis Pengaruh Variasi Tekanan Lancing Terhadap Respons Mekanik dan Kerusakan Wear Plate Sintered Silicon Carbide pada Electric Arc Furnace Menggunakan Simulasi Numerik. S1 thesis, Universitas Andalas.

	Text (01. Cover & Abstrak) 01. Cover & Abstrak.pdf - Published Version Download (309kB)
	Text (02. BAB 1) 02. BAB 1.pdf - Published Version Download (225kB)
	Text (03. BAB IV) 03. BAB IV.pdf - Published Version Download (212kB)
	Text (04. Daftar Pustaka) 04. Daftar Pustaka.pdf - Published Version Download (238kB)
	Text (05. Skripsi Ful Text) 05. Skripsi Full Text.pdf - Published Version Restricted to Repository staff only Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Wear plate pada area tapping hole electric arc furnace PT Vale Indonesia berfungsi melindungi cover block dan copper cooler dari paparan temperatur tinggi, aliran nickel matte, serta beban kejut akibat proses oxygen lancing. Pada kondisi operasi aktual, komponen ini bekerja pada lingkungan ekstrem karena temperatur nickel matte dapat mencapai sekitar 1.300-1.600 °C. Material wear plate yang digunakan saat ini, yaitu tembaga ASTM B152, memiliki keterbatasan karena temperatur operasi tersebut melebihi titik leleh tembaga. Kondisi ini menyebabkan material mudah mengalami degradasi termal, pelelehan lokal, keausan, dan kegagalan dini, sehingga frekuensi penggantian komponen meningkat dan dapat berdampak pada biaya perawatan serta keandalan operasi furnace. Sintered Silicon Carbide (SSiC) dipertimbangkan sebagai material alternatif karena memiliki ketahanan temperatur tinggi, kekerasan, serta ketahanan aus yang baik. Namun, sifat getas SSiC terhadap beban kejut perlu dianalisis lebih lanjut sebelum diterapkan pada kondisi operasi aktual. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh variasi tekanan lancing terhadap respons mekanik dan kerusakan wear plate berbahan Sintered Silicon Carbide pada electric arc furnace. Penelitian ini juga bertujuan mengevaluasi potensi SSiC sebagai material alternatif wear plate melalui analisis komputasional, khususnya dalam meninjau kemampuan material mempertahankan struktur makroskopis serta potensi terjadinya kerusakan mikroskopis akibat pembebanan impact. Metodologi yang digunakan dalam penelitian ini adalah simulasi numerik berbasis Finite Element Method dengan bantuan perangkat lunak Abaqus/CAE 2022. Model wear plate SSiC dianalisis menggunakan skema (Dynamic, Temperature-Displacement, Explicit) agar pengaruh beban impact dan temperatur tinggi dapat dimodelkan secara bersamaan. Variasi parameter disusun menggunakan metode Taguchi Orthogonal Array L9 dengan tiga level tekanan lancing, yaitu 150, 260, dan 450 psi, serta tiga level temperatur, yaitu 1.500, 1.600, dan 1.800 °C. Parameter respons yang diamati meliputi tegangan maksimum, regangan total, perpindahan maksimum, stiffness degradation, dan variabel kerusakan material. Pendekatan ini dipilih karena mampu merepresentasikan kondisi operasi ekstrem secara lebih aman, efisien, dan sistematis dibandingkan pengujian langsung pada furnace. Hasil simulasi menunjukkan bahwa wear plate berbahan SSiC mampu mempertahankan struktur makroskopisnya pada seluruh variasi pembebanan. Hal ini ditunjukkan oleh tidak terjadinya degradasi kekakuan total pada pelat serta nilai regangan total yang relatif kecil. Meskipun demikian, hasil analisis menunjukkan adanya potensi inisiasi retak mikroskopis akibat tegangan tarik maksimum pada area yang menerima beban impact. Material clay refractory sebagai sumbatan juga mengalami kerusakan total dan berperan menyerap sebagian besar energi impact, sehingga beban langsung terhadap pelat SSiC dapat berkurang. Secara keseluruhan, Sintered Silicon Carbide berpotensi digunakan sebagai material alternatif wear plate pada electric arc furnace karena mampu mempertahankan struktur makroskopisnya terhadap kombinasi temperatur tinggi dan beban impact. Namun, karena material ini tetap memiliki risiko inisiasi retak mikroskopis, pengendalian tekanan lancing menjadi faktor penting dalam penerapannya. Penelitian lanjutan berupa validasi eksperimental diperlukan untuk memastikan kesesuaian hasil simulasi dengan kondisi aktual di lapangan.

Actions (login required)

View Item