High Temperature Behaviour of The Refractory (Refractory Testing) Mohamad Fadli Teknik Metalurgi PCE (Pyrometric Cone Equivalent) value A. Definisi PCE (Pyrometric Cone Equivalent) Value adalah ukuran kemampuan suatu refraktori untuk mempertahankan suhu tinggi tanpa fusi atau deformasi. Ini diukur dengan memanaskan kerucut ukuran standar yang terbuat dari bahan yang akan diuji dalam tungku bersama dengan kerucut standar lainnya refractoriness sangat dekat dengan bahan uji (ditentukan oleh pre-test), dan mencatat suhu tungku pada tekukan (9 9 atau 3 positions posisi jam dilihat terbalik dari kerucut yang cenderung di satu ujung karena beratnya sendiri (Gambar 7.1). Suhu titik akhir tungku dinyatakan sebagai nomor PCE seperti yang diberikan pada Tabel 7.1 tentang Orton (Standar Amerika dan Inggris) atau Segar (Standar Jerman) skala. Standar kerucut India untuk nomor kerucut dengan suhu diberikan dalam Tabel 7.2. Namun, pengguna dan produsen dapat menggunakan nilai standar apa pun untuk menunjuk keengganan. B. Signifikansi Ini adalah nilai paling penting untuk pemilihan bahan refraktori untuk a diberikan aplikasi di tungku. Suhu kerja maksimum di tungku selalu dijaga di bawah nilai PCE untuk menghindari kegagalan refraktori. Tujuan : Untuk mengetahui pemilihan refraktori yang tepat dalam aplikasi di tungku, suhu kerja maksimum tungku selalu dijaga di bawah nilai PCE karena refraktori dapat melunak pada suhu tertentu C. Prosedur Pengujian nilai PCE dilakukan sesuai dengan enam langkah berikut: 1. Langkah 1. Persiapan sampel: Refraktori yang akan diuji dapat tersedia di bentuk pra-terbentuk atau bentuk monolitik kering. Persiapan sampel untuk keduanya bahan diberikan di bawah ini: a. Batu bata pra-terbentuk (pre-formed brick): Beberapa batu bata dianggap memiliki representasi yang baik refraktori, dan dipecah menjadi ukuran yang lebih kecil (5-10 mm). Dari total massa, hampir 1 kg sampel diambil, dan digiling untuk menghasilkan –200 μm partikel untuk pembuatan kerucut. b. Bentuk monolitik kering (dry monolithic form): Massa serudukan, semen tahan api, dll. Mungkin sudah dalam bentuk bubuk dan penggilingan lebih lanjut mungkin tidak diperlukan. Bubuk ini dapat diayak untuk memiliki –200 μm partikel untuk membuat kerucut. 2. Langkah 2. Cone moulding: Bubuk dicampur dengan binder (dekstrin atau lem) dan air lalu dicor ke dalam bentuk kerucut menggunakan cetakan logam. Dimensi kerucut harus sesuai dengan standar yang diikuti. Kerucut berbentuk tetrahedron dengan beberapa kecenderungan ke satu sisi. Standar India (IS) 1528: 2010 mengatur 82 ° untuk kerucut dengan basis 8 mm dan tinggi 25 mm. 3. Langkah 3. Cone heat hardening: Kerucut dibuat kering dan dikeraskan melalui pemanasan pada 1000 ° C untuk membuat kerucut cukup kuat untuk penanganan/handling 4. Langkah 4. Mounting cone untuk pengujian: Kerucut yang disiapkan untuk pengujian dan standar kerucut dipasang di piring tahan api dengan bantuan pasta tahan api yang tidak akan mempengaruhi perilaku fusi kerucut uji. 5. Langkah 5. Pemanasan cone di tungku suhu tinggi: Suhu tinggi tungku yang digunakan untuk tujuan tersebut harus mampu mencapai suhu yang diharapkan. Pelat yang dipasang pada kerucut uji dimasukkan ke dalam tungku dan pemanasnya diawali menjaga atmosfer pengoksidasi. Dalam kasus tungku berbahan bakar gas, nyala api tidak boleh berdampak pada kerucut. Dalam hal pemanasan listrik, pelat harus berada di zona tengah dengan suhu konstan. Tungku awalnya dipanaskan perlahan-lahan mencapai 200 ° C dalam waktu sekitar dua jam, dan kemudian dipanaskan di tingkat 2,5 ° C per menit. 6. Langkah 6. Suhu titik pelunakan dan nilai PCE: Suhu tungku diizinkan untuk mencapai suhu yang diharapkan untuk mulai mengamati kendurnya kerucut melalui lubang mengintip menggunakan filter kaca gelap yang sesuai untuk menghindari radiasi. Itu suhu harus dicatat di mana ujung kerucut uji merosot hingga 9 3 atau 3 clock jam posisi tergantung pada sudut pemasangan kerucut. Temperatur ini harus sesuai dengan Tabel 7.1 dan 7.2 untuk mendapatkan nomor kerucut yang setara pada skala yang diberikan. Seharusnya, satu menggunakan Standar India dan dia mengharapkan suhu fusi ~ 1620 ° C, karena dia menggunakan kerucut ISO – 162 Namun, kerucut tes yang sebenarnya menunjukkan fusi pada 1610 ° C dibandingkan dengan kerucut standar yang tidak sepenuhnya menyatu. Ini berarti nomor PCE untuk kerucut uji antara ISO 160 (titik fusi 1600 ° C) dan 162 (titik fusi 1620 ° C). Begitu pula jika kerucut standar nomor 26 (Skala Orton – ASTM dan Inggris) Standar) dipilih dan kerucut uji menyatu pada 1610 ° C, kemudian nomor kerucut akan antara 23 (titik fusi 1605 ° C) dan 26 (titik fusi 1621 ° C) pada Skala Orton. Kisaran nilai PCE untuk batu bata dan bentuk refraktori umum adalah ditunjukkan pada Gambar 7.2, namun, nilai sebenarnya mungkin sedikit berbeda sesuai dengan kelas dan membuat tahan api. RUL (Refractoriness Under Load) value A. Definisi Ini adalah kemampuan brick untuk menopang dirinya sendiri tanpa mengalami kerusakan pada suhu tinggi di bawah pembebanan. Beban kerja ini bisa disebabkan oleh beban, logam cair atau berat strukturalnya sendiri. Dengan kata sederhana, RUL adalah ketahanan brick untuk mengalami kehancuran pada suhu tinggi. Kekuatan hancur refraktori turun pada suhu tinggi karena fusi / peleburan biji-bijian batas-batas. B. Signifikansi Nilai RUL ini lebih penting untuk batu bata yang dipanaskan dari sisi yang berbeda seperti dalam kasus ruang pemanas oven kokas, batu bata checker, dll. dibandingkan dengan batu bata yang menghadap panas dari satu sisi seperti dalam kasus tungku peleburan. Namun demikian, nilai RUL adalah parameter penuntun untuk menggunakan batu bata pada titik tertinggi suhu dengan aman terhadap kegagalan bata karena tekanan pada suhu tinggi. Tujuan: Untuk mengetahui titik temperature tertinggi yang aman dari kegagalan brick karena tekanan pada suhu tinggi C. Prosedur Ini diuji dengan cara yang sama seperti kekuatan menghancurkan dengan perbedaan mempertahankan suhu tinggi di sekitar sampel uji. Prosedur pengujian RUL adalah diberikan berdasarkan ISO 1893. Dijelaskan secara singkat di bagian berikut. Persiapan sampel: Sampel uji silindris (diameter dan tinggi 50 mm) dengan lubang koaksial (12,5 mm) disiapkan dengan proses pemotongan dan pengeboran. Unit uji: Unit dasarnya terdiri dari perangkat memuat, tungku untuk memberikan suasana yang diinginkan dan suhu ke sampel uji, sistem pemantauan / kontrol / perekaman untuk tungku suhu, beban dan ekspansi linier / susut sampel uji. Rincian peralatan penting adalah sebagai berikut: 1. Tungku rentang suhu kerja - suhu kamar hingga 1700 ° C 2. Elemen pemanas - super kanthal 3. Atmosfer uji - Udara sekitar (gas inert opsional) 4. Rentang pemuatan - 1 N hingga 1000 N 5. Rentang pengukuran deformasi sampel - 20 mm (resolusi minimum 0,005 mm) Rincian sebenarnya dari peralatan dapat bervariasi tergantung pada peralatan produsen dan model. Prosedur pengujian: Prosedur pengujian melibatkan langkah-langkah berikut: 1. Langkah 1: Sampel uji bebas cacat ditempatkan pada pelat ram dan turunkan memuat kolom. Tungku diposisikan untuk menyimpan spesimen uji zona suhu konstan. 2. Langkah 2: Beban diterapkan pada benda uji. Beban ini akan menghasilkan 0,2 N / mm2 stres untuk sampel yang padat. Sampel berpori dapat diberikan beban 0,05 N / mm2. 3. Langkah 3: Suhu tungku dinaikkan dengan kecepatan 15 ° C / menit untuk mencapai 1000 ° C dan selanjutnya dipanaskan pada laju 8 ° C / menit. 4. Langkah 4: Perubahan tinggi sampel dengan suhu dicatat dan diplot sebagai persen perubahan tinggi terhadap suhu seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 5. Langkah 5: Temperatur untuk 0,5% (T0.5), 1% (T1) dan 2% (T2) negative perubahan tinggi sampel dilaporkan. Suhu T0.5 menunjukkan awal mula kegagalan refraktori di bawah beban dan T2 menunjukkan kegagalan di bawah beban pada refraktori. Creep at high temperature A. Definisi Creep adalah properti yang menunjukkan deformasi refraktori pada level suhu tinggi yang mengalami stres untuk periode yang lebih lama. Refraktori diuji untuk creep di bawah kompresi (Deformasi pada waktu dan suhu tertentu di bawah tekanan) B. Signifikansi Fenomena ini penting untuk refraktori pada suhu tinggi. Itu bahan tahan api harus menjaga stabilitas dimensi di bawah ekstrim suhu (termasuk siklus termal) dan korosi konstan karena sangat panas cairan dan gas. Refraktori diuji untuk creep di bawah kompresi (Deformasi pada waktu dan suhu tertentu di bawah tekanan) untuk kerja normal kondisi beban dan suhu tidak boleh melebihi 0,3% perubahan pada 50 pertama jam ujian. Tujuan: Untuk menjaga stabilitas dimensi refraktori dari deformasi pada suhu ekstrim. C. Metode pengujian Peralatan yang digunakan untuk uji RUL juga berguna untuk creep in compression (CIC) uji. Tes ini dilakukan sesuai dengan ISO 3187. Dalam teks ini, persiapan sampel, ukuran dan prosedur pengujian diberikan secara singkat sebagai. Persiapan sampel: Sampel uji silinder berdiameter 50 mm dan tinggi dengan lubang coaxial (12,5 mm) dibuat dengan memotong atau proses pengeboran oleh peralatan yang digunakan selama uji RUL. Peralatan uji: Sama seperti yang digunakan untuk uji RUL (Gambar 7.3) dengan perangkat yang sesuai untuk mengukur perubahan ketinggian sampel (dial gauge atau transduser panjang) yang mampu mengukur 0,005 mm perubahan tinggi sampel. Prosedur pengujian: Berbagai langkah pengujian adalah sebagai berikut: 1. Langkah 1: Sampel uji bebas cacat ditempatkan pada pelat ram dengan dua refraktori cakram (tebal 5-10 mm diameter 7,50 mm dengan lubang di tengah) untuk melindungi ram dari menempel jika fusi. Materi disk harus kompatibel dengan uji refraktori. Alumina atau mulite disc yang berkecepatan tinggi digunakan untuk silika / alunino silikat dan magnesium untuk refraktori dasar. Selanjutnya, a platinum atau platinum / rhodium disc (0,2 mm) dapat diletakkan di antara sampel dan disc untuk memastikan tidak ada reaksi kimia yang terjadi antara sampel uji dan disk. 2. Langkah 2: Tungku terletak pada posisi untuk menyimpan spesimen uji zona suhu konstan. Beban diterapkan pada benda uji. Muatan ini akan berikan tegangan 0,2 N / mm2 pada sampel yang padat. Sampel berpori dapat diberikan a memuat untuk memberikan tekanan 0,05 N / mm2. 3. Langkah 3: Tungku diaktifkan ‘ON’ dan suhu dinaikkan pada tingkat 10 ° C / mnt hingga 500 ° C dan kemudian pemanasan lebih lanjut dilakukan pada suhu 5 ° C / mnt sampai suhu yang diinginkan tiba dan tetap konstan. 4. Langkah 4: Melihat perubahan tinggi sampel dicatat selama 25 jam setelah mencapai tes suhu. Alur antara perubahan tinggi (%) dan waktu (jam) menjadi sasaran stres suhu tinggi memberikan perilaku creep dari material.