Refractory : Pengertian, Sifat, dan Klasifikasinya

Kebanyakan bisnis terutama yang bergerak dalam bidang manufaktur dan menggunakan tungku pembuangan berukuran besar sangat membutuhkan refractory sebagai bagian dari proteksi tungku pembuangan dari berbagai dampak yang diterima dari proses pembakaran yang dihasilkan.

Salah satunya yaitu proteksi shell terhadap hot gas, solution, catalyst, dll. Selain itu refractory juga dapat melakukan proses reduksi heat loss dalam equipment tertentu, menjaga kestabilan temperature dan dapat menghemat panas, dll.

Sebelum membahas lebih jauh terkait fungsi dan kegunaan dari refractory itu sendiri, alangkah baiknya kita mengenal terlebih dahulu apa itu refractory serta sifat dan klasifikasinya agar kita dapat mengetahui jenis refractory seperti apa yang dibutuhkan.

Pengertian

Refractory adalah sebuah material bukan logam yang dapat digunakan pada kontruksi yang beroperasi pada temperature yang tinggi dalam waktu yang lama. Meskipun fungsi utamanya untuk tahan terhadap temperature yang tinggi, namun dalam aplikasinya material refractory harus menekan hilangnya panas pada komponen (heat loss), tahan terhadap abrasi, tekanan, serangan kimiawi, serta perubahan-temperatur yang sangat cepat, sehingga dapat menahan kestabilan temperature dari equipment. Suatu material dapat disebut sebagai “Refractory” jika ia mampu menahan api atau suhu yang sangat tinggi secara terus-menerus dalam waktu yang lama, tanpa mengalami perubahan dimensi maupun property yang signifikan, dan juga tahan terhadap abrasi dan korosi pada suhu yang tinggi, baik oleh benda padat, cair dan gas.

Sedangkan definisi refractory sesuai dengan ASTM C 71 yaitu sebuah bahan non logam yang dengan properties dan kandungan kimianya dapat diaplikasikan untuk membentuk struktur atau bagian dari suatu system yang ter-ekspos oleh lingkungan suhu diatas 1000 ^oF, 811 K, atau 538 ^oC.

Refractory dibuat dari berbagai jenis material seperti alumina, magnesia, lempung (clay), chromit, silicon karbida, dll. Dalam pengaplikasiannya refractory ini digunakan untuk melapisi perapian sampai blast furnace dari temperautur yang tinggi. Oleh karena itu, refractory memerlukan sifat-sifat tertentu, seperti titik lebur yang tinggi, tahan terhadap degradasi, mudah dipasang, dan biaya yang murah. Sifat – sifat tersebut akan dijelaskan lebih lanjut dibawah ini.

Sifat dan Standard Pengujian Refractory

Seperti pada umumnya material industri terutama yang bekerja pada temperature tinggi, perubahan cepat pada temperature, serta bersinggungan dengan fenomena mekanik, maka pada material tersebut harus memiliki sifat yang sesuai. Sifat-sifat refractory ini juga dijadikan sebagai standard pengujian material refractory.

1. Cold Crushing Strength – CCS
   CCS merupakan besarnya beban yang dibutuhkan untuk menghancurkan material refractory per satuan luas. Satuan yang digunakan : kg/cm² ; N/mm² ; Mpa ; Psi. Sifat CCS ini dapat diketahui dengan melakukan pengujian berdasarkan ASTM C-133; 1402-6. Pada umumnya semakin tinggi nilai CCS suatu material refractory, maka semakin tinngi pula ketahanannya terhadap abrasi.
2. Modulus of Rupture – MOR
   MOR menunujukkan kemampuan suatu material refractory terhadap beban bending per satuan luas. Satuannya adalah : kg/cm² ; N/mm² ; Mpa, Psi. Salah satu metode pengujiannya adalah ASTM C-133 ; 1402-6. Secara general semakin besar MOR, maka material refractory semakin tahan terhadap thermal shock dan crack.
3. Bulk Density Menyatakan perbandingan antara berat (massa) dan volume material, dan dinyatakan dalam satuan kg/m³ atau g/cm³. Berat material yang digunakan adalah berat material dalam kondisi kering, setelah di drying pada temperature 110°C dan 815°C. Standar pengujiannya dan penyusutannya menggunakan ASTM C-134. Untuk jenis fire brick, semakin tinggi density nya maka kekuatan mekaniknya semakin tinggi (CCS dan MOR), demikian juga ketahanannya terhadap abrasi serta volume stability meningkat. Dan untuk material Insulating Castable, semakin rendah densitinya maka semakin bagus (thermal conductivity semakin rendah).
4. Permanen Linear Change – PLC PLC menyatakan perubahan dimensi material refractory akibat penyusutan (karena panas dan pendinginan) pada pemasangan hingga temperature tertentu, dinyatakan dalam % pertambahan / pengurangan panjang terhadap panjang awal. Besarnya PLC diketahui dengan standar ASTM C-113 ; EN 1402-6. Pada umumnya pemanasan 110°C (green to dried), dan dried to fired (temperature 815°C, 1000°C, 1300°C, dsb.). Yang dimaksud green pada umumnya ditujukan untuk lining yang baru saja selesai dipasang (sebelum proses dry out).
5. Thermal Conductivity – K Value Sifat yang menunjukkan jumlah panas yang dihantarkan oleh material refractory dari permukaan panas menuju permukaan dingin tiap derajat perubahan temperature per satu satuan panjang.
6. Maximum Service Temperature Merupakan jumlah maksimal temperatur yang dapat diterima oleh material refractory. Pada umumnya pengujian ini digunakan pada jenis monolithic refractory.
7. Chemical Composition Merupakan prosentase mineral penyusun refractory. Standar pengujiannya menggunakan ASTM 1172 / ASTM E 1184. Mineral penyusunnya seperti Al₂O₃ ; SiO₂ ; CaO ; Fe₂O₃. Untuk High Alumina Refractory, semakin rendah kandungan mineral Fe₂O₃ , maka material tersebut semakin bagus.

Secara umum material refractory harus memiliki sifat-sifat sebagai berikut :

• Tahan terhadap temperature tinggi
• Daya isolator tinggi
• Tahan terhadap perubahan suhu secara mendadak (thermal shock resistance)
• Volume stability yang bagus
• Tahan beban pada temperature tertentu
• Dapat menghemat panas
• Non-polluting to final product
• Tahan terhadap serangan abrasi dan korosi
• Tahan terhadap gas panas, glass, logam cair (good spalling resistance)

Klasifikasi Refractory

Material refractory berkembang untuk memenuhi sifat-sifat khusus yang dibutuhkan pada saat operasi pada suatu proses manufaktur. Sifat-sifat khusus pada kelompok-kelompok refractory tersebut merupakan fungsi berdasarkan bahan-bahan dasar dan metoda/cara yang digunakan untuk membuat refractory tersebut.

Klasifikasi refractory dapat dikategorikan berdasarkan temperature operasinya, sifat kimia material dasar pembentuknya dan berdasarkan bentuknya.

1. Klasifikasi Refractory berdasarkan sifat kimiawi Berdasarkan komposisi kimia penyusunnya, refractory dibedakan menjadi 4 kelompok : Basic Refractories, Acid Refractories, Neutral Refractories, Special Refractories.
   • Basic Refractories Material refractory ini tersusun terutama oleh dead burned magnesia, seringkali ditambahkan mineral lain seperti bijih krom, karbon, spinel (mineral M_gO , Al₂O₃). Karateristik dari Basic Refractory yaitu tidak berubah oleh alkaline materials tetapi mudah bereaksi dengan Aciid materials. Banyak digunakan pada area dan slags yang basic. Contoh materialnya yaitu : Magnesia (MGO), Magnesia – Chrome, Dolomite.
   • Acid Refractories Sesuai namanya, Kelompok Refractory ini tahan terhadap serangan (debu, gas, maupun cairan) yang bersifat asam, tetapi mudah terpengaruh oleh basic materials. Material yang dapat bereaksi dengan kombinasi Alumina – Silicate, yaitu hydrofluoric acid, phosphoric acid, and fluorinated gases. Pada temperature tinggi Acid refractories juga bereaksi dengan Limes dan Basic Oxides. Contoh materialnya yaitu : Fireclay Refractories, Silica Refractories. a. Fire Clay Refractories Refractory jenis ini pada prinsipnya tersusun atas Hydrated aluminium silicates (Al₂O₃.2S_iO₂.2H₂O) dengan sedikit mineral yang lain. Pada temperature tinggi, air yang terkandung dalam refractory ini akan menguap, sehingga secara teoristis alumina silicate mengandung 45,9% alumina dan 54,1% silica. Beberapa type penting dari jenis refractory ini adalah flint clay dan semi-flint clay, plastic clay dan semi plastic clay, dan kaolin. b. Silica Refractories Beberapa sifat penting dari silica refractory adalah temperature leleh yang cukup tinggi yaitu antara 3080 ^oF (1695 ^oC) dan 3110 ^oF (1710 ^oC), ketahanan terhadap tekanan 25-50 lb/inch2, tahan terhadap asam, volumenya konstan hingga temperatur diatas 1200 ^oF (650 ^oC), dan bebas thermal spalling di atas temperature 1200 ^oF (650 ^oC). Pada temperature dibawah 1200 ^oF (650 ^oC) Silica Brick kurang memiliki ketahanan terhadap thermal shcok. Pada temperature tinggi dan udara reduktor silica refractory tidak tahan terhadap serangan kimmia basa dan oksida besi. Keunggulan sifat silica brick adalah tidak melunak saat dikenai beban yang tinggi bahkan pada temperature mendekati temperature lelehnya.
   • Neutral Refractories Material refractory yang tidak bersifat asam maupun basa, atau sebaliknya material ini dapat bereaksi dengan asam, dan dapat bereaksi dengan basa pada kondisi yang berbeda. Contoh umum refractory kelompok ini adalah high alumina refractories. Umumnya digunakan pada area dimana kondisi atmosphere dan slags dalam keadaan salah satu basic atau acid. Contoh materialnya : Pure Alumina, Chrome, and Carbon.
   • Special Refractories Karena tuntutan, beberapa proses industri membutuhkan satu atau dua sifat yang melebihi dari sifat yang dimiliki oleh material refractory pada umumnya. Karbon dan Grafit, silicon carbide, fused silica, fued cast, zircon dan zirconia, Insulating Brick adalah beberapa special refractories yang memiliki sifat ekstra ordinaire untuk aplikasi khusus.
2. Klasifikasi Refractory berdasarkan bentuknya Berdasarkan bentuknya refractory dibagi menjadi :
   1. Shaped Refractory (Fire Bricks) : Biasanya berbentuk bata, contohnya : Pressed Brick (Standard dan Special Shaped), Precast Bricks, Fused Cast Bricks.
   2. Unshaped Refractory (Monolithic Refractory) : Castable Refractory, Gunning Refractory, Plastic Refractory, Other (Special Castable for Repair, Injection Castable, Refractory Mortar).

Berdasarkan pemaparan yang telah dijelaskan diatas dapat ditarik kesimpulan bahwa refractory merupakan material yang dapat menahan panas dengan suhu yang tinggi. Dan dengan mengetahui sifat serta klasifikasinya, maka disarankan untuk menggunakan material refractory di tungku pembuangan dengan memperhatikan jenis tungku yang kita gunakan. Hal ini sangat penting diperhatikan agar material refractory dapat bekerja dengan baik dan efisien.

Oleh karena itu pemilihan produk yang sesuai dengan kebutuhan sangat perlu diperhatikan. BAT REFRACTORIES dengan pengalamannya lebih dari 20 tahun dibidang refractories dan insulation telah mampu untuk menyediakan produk-produk dan jasa terkait yang berkualitas.

Produk Utama kami sebagai berikut :

Dari Produk utama tersebut terdapat klasifikasi yang sesuai dengan kebutuhan refractory disetiap tungku pembuangan dan juga kami menyediakan spesifikasi khusus untuk berbagai jenis Plant, seperti CFB Boiler, Aluminium Furnace, Steel Furnace, dll.

Selain Produk utama diatas, kami juga menyediakan ceramic fiber product.

Untuk Informasi Lebih Lanjut Bisa Hubungi Marketing Benteng Api Technic : Contact