bagian rachmad
DESCRIPTION
bagian rachmadTRANSCRIPT
BAB II
TEORI DASAR
Perpindahan panas yang terjadi pada material dibagi menjadi tiga, yakni,
secara radiasi, konveksi dan konduksi. Radiasi merupakan proses perpindahan
panas secara langsung tanpa melalui zat perantara akibat adanya gelombang
elektromagnetik. Konduksi merupakan proses perpindahan panas melalui suatu
zat perantara tanpa diikuti dengan perpindahan atom-atomnya, terjadi dikarenakan
adanya vibrasi antar atom-atom material yang ada. Sedangkan, yang dimaksud
dengan konveksi merupakan proses perpindahan panas melalui suatu bidang
perantara diikuti dengan adanya perpindahan atom-atomnya.
Material refraktori merupakan material konstruksi yag mampu
mempertahankan bentuk dan kekutannya pada temperatur tinggi dibawah
beberapa kondisi seperti tegangan mekanik dan serangan kimia dari gas-gas
panas, cairan, leburan, atau semi leburan dari gelas, logam maupun slag.
Ada pun syarat yang harus dipenihi menjadi syarat material refraktori antara lain:
a. Mampu bertahan pada temperatur yang tinggi, dan dapak menjebak
panas didalamnya dengan baik.
b. Mampu menahan abrasi yang berasal dari kontak dengan logam cair,
slag, dan gas panas.
c. Mampu menahan beban dan serangan- serangan zat kimia pada
temperatur tinggi.
d. Mampu menahan kontaminasi dari material yang berinteraksi
dengannya (tidak aktif secara kimia).
e. Memiliki konduktivitas thermal yang rendah.
f. Memiliki kestabilan dimensi dan ukuran pada temperatur sangat tinggi.
(ekspansi tehrmal yang terjadi sangat kecil).
Selain itu juga perlu untuk mengetahui berbagai sifat penting yang dimiliki
refraktori, yaitu:
- Refractoriness
Refractoriness merupakan kemampuan material refraktori untuk menahan
beban yang diberikan secara terus menerus pada temperatur yang tinggi.
- Porositas
Porositas merupakan sifat dasar dari material refraktori. Material ini
memiliki porositas yang banyak. Porositas merupakan salah satu faktor
yang mempengaruhi konduktivitas refraktori. Semakin banyak pori maka
kemampuan penghantaran panasnya semakin buruk.
- Bulk Density
Bulk Density merupakan jumlah bahan refraktori per satuan
volum(kg/m3). Semakin tinggi bulk densitynya maka kestabilan volum
akan bertambah, kapasitas panasnya juga akan bertambah sehingga lebih
tahan terhadap timbulnya retak.
- Cold crushing strength
Cold crushing strength merupakan resistansi atau ketahanan refraktori
yang dijadikan sebagai salah satu indikator resistansi terhadap adanya
abrasi.
- Sifat material penyusun
Jika atom penyusunnya homogen maka kemampuan penghantaran
panasnya akan semakin baik.
Adapun, klasifikasi material refraktori berdasakan komposisi kimianya
dibagi menjadi:
a. Refraktori asam
Refraktori jenis ini digunakan dalam kondisi asam. Hal ini terlihat dari
slag dan atmosfernya yang bersifat asam. Refraktori ini bersifat stabil
terhadap asam tetapi mudah diserang/ terkorosi oleh alkali/ basa.
Contoh : silica, alumino silica, dan firebrick.
b. Refraktori netral,
Refraktori jenis ini bersifat netral/ stabil pada kondisi asam maupun
basa. Ketahanannya terhadap kedua senyawa tersebut hampir sama.
Contoh : chromite, silicon carbide, carbon, alumina.
c. Refraktori basa,
Refraktori jenis ini digunakan dalam kondisi basa. Hal ini terlihat dari
slag dan atmosfernya yang bersifat basa. Refraktori ini bersifat stabil
pada lingkungan basa tetapi tidak baik jika digunakan dalam kondisi
asam karena sifatnya yang mudah diserang oleh senyawa asam.
Contoh : magnesit, forsterite magnesit-chromit, dolomit.
d. Refraktori spesial
Refraktori jenis ini merupakan refraktori yang memiliki kemurnian
oksida yang tinggi dan memiliki kadar porositas yang sangat kecil.
Contoh : zirconia, spinel, boran nitride.
Sedangkan, klasifikasi material refraktori berdasarkan bentuknya yakni
a. Bricks : refraktori jenis ini bentuknya seperti batu bata, digunakan
dengan cara ditumpuk sesuai bentuk yang diinginkan.
Contoh : fireclay, silimanit (alumina silika), magnesit, dolomit, krom-
magnesit, silika, periclase.
b. Monolith : refraktori jenis ini bentuknya seperti serbuk/ semen,
pertama harus dicampurkan dengan liquid agar homogen lalu
disemprotkan dengan ketebalan yang disesuaikan.
Contoh : castable refractories, plastic refractories, patching
refractories, dan coating refractories.
Material refraktori sendiri banyak digunakan dalam industri diantaranya
digunakan untuk melindungi furnace dalam pembuatan logam. Pada furnace,
penggunaan refraktori dimaksudkan agar tidak ada panas yang keluar ke
lingkungan dan dapat membahayakan lingkungan sekitar, tungku, dan proses
pembuatan. Oleh karena itu, untuk mendukung kerja dari refraktori maka
refraktori ditunjang dengan sifat-sifat termal yang dimilikinya. Sifat thermal ini
merupakan sifat bawaan yang dimiliki oleh setiap material secara spesifik.
Adapun jenisnya antara lain:
a. Konduktivitas Thermal
Merupakan kemampuan suatu material untuk menghantarkan panas
melui kontak langsung dengan atom-tom atau molekul-molekul
penyusunnya, dari daerah dengan tempertur tinggi ke temperatur
rendah.
b. Kapasitas Thermal
Kapasitas thermal merupakan kemampuan material untuk menyimpan
atau menahan panas dari lingkungan luar. Kapasitas thermal ini,
memrepresentasikan sejumlah energi yang dibutukan untuk
menghasilkan peningkatan temperatur.
c. Ekpansi thermal
Ekspansi thermal merupakan perubahan dimensi pada suatu material
yang diakibatkan oleh adanya perubahan panas. Perubahan dimensi ini
diakibatkan oleh adanya perubahan temperatur, dengan adanya
kenaikan temperatur membuat atom-atom yang berada pada material
semakin aktif bergerak (atau bervibrasi) sehingga menimbulkan
adanya perubahan dimensi pada material.
d. Difusi thermal
Difusi thermal merupakan perbandingan antara konduktivias thermal
dengan kapasitas panas yang dimiliki oleh suatu material tiap
volumetriknya.
Konduktivitas thermal yang digunakan pada material refraktori adalah
kondukivitas thermal dengan nilai yang rendah. Hal ini dimaksudkan agar panas
yang ada tidak terekspos ke lingkungan. Jadi, material refraktori dengan nilai
konduktifitas yang semakin rendah semakin baik kerjanya. Faktor-faktor yang
dapat mempengaruhi konduktivitas thermal yang dimiliki oleh refraktori antara
lain yakni dipengaruhi oleh komposisi kimia, porositas, temperatur, tekanan,
tegangan, regangan dan aliran panas yang ada.
Persamaan yang menghubungkan antara konduktiitas termal(k) dengan
panas(q) yang mengalir pada suatu material didasarkan padahukum panas Fourier.
Dapat dilihat konduktivitas thermal, kapasitas thermal, dan difusifitas thermal
yang dimiliki oleh suatu material dengan melihat konduksi panas pada arah radial
dari sumber panas yang ada pada model silinder.
Adapun pengukuran temperatur yang ada pada material dapat
menggunakan thermokopel.
Thermokopel terdiri dari dua macem logam yang memiliki jenis yang
berbeda sehingga konduktivitasnya berbeda yang disambungkan dengan cara
dilas. Pada termo kopel ini, terdapat dua macam junction yakni measuring
junction dan reference junction. Dnegan memberikan panas pada measuring
junction, maka atom-atom yang berada pada measuring junction akan berkumpul
ke daerah reference junction. Pergerakan atom-atom ini akan menyebabkan
adanya perbedaan potensial yang ada, perbedaan potensial inilah yang dapat
dilihat oleh alat pengukur sebagai arus. Dengan mengetahui arus ini, kemudian
dapat dikonversi oleh alat pengukur menjadi temperatur yang dapat dibaca.
BAB III
DATA PERCOBAAN
3.1 Data Percobaan
Keterangan Nilai
Tegangan 20 Volt
Hambatan kawat 13 Ohm
Arus 1,5 Ampere
Temperatur permukaan panasawal 26,0 0C
akhir 65,9 0C
Panjang Silinder 23 cm
Lebar Silinder 6,5 cm
Tinggi Silinder 11,2 cm
jari - jari 2 cm
Daya 30 Watt
Data pengamatan Tabel 1 Data pengamatanTabel 2
Time (s)Temp. (°C)
Temp. (K) Time (min) t (dT/dt) log (t (dT/dt)) 1/t
0 26 299 0 0 #NUM! #DIV/0!
10 26,1 299,10,16666666
70,20641666
7 -0,685255239 6
20 26,1 299,10,33333333
30,41283333
3 -0,384225244 330 26,1 299,1 0,5 0,61925 -0,208133985 2
40 26,1 299,10,66666666
70,82566666
7 -0,083195248 1,5
50 26,2 299,20,83333333
31,03208333
3 0,013714765 1,2
60 26,2 299,2 1 1,2385 0,092896011 1
70 26,3 299,31,16666666
71,44491666
7 0,1598428010,85714285
7
80 26,3 299,31,33333333
31,65133333
3 0,217834748 0,75
90 26,4 299,4 1,5 1,85775 0,268987270,66666666
7
100 26,5 299,51,66666666
72,06416666
7 0,314744761 0,6
110 26,5 299,51,83333333
32,27058333
3 0,3561374460,54545454
5120 26,7 299,7 2 2,477 0,393926007 0,5
130 26,9 299,92,16666666
72,68341666
7 0,4286881130,46153846
2
140 27 3002,33333333
32,88983333
3 0,4608727960,42857142
9150 27,2 300,2 2,5 3,09625 0,49083602 0,4
160 27,3 300,32,66666666
73,30266666
7 0,518864743 0,375
170 27,5 300,52,83333333
33,50908333
3 0,5451936820,35294117
6
180 27,7 300,7 3 3,7155 0,5700172660,33333333
3
190 27,9 300,93,16666666
73,92191666
7 0,5934983610,31578947
4
200 28,2 301,23,33333333
34,12833333
3 0,615774756 0,3
210 28,3 301,3 3,5 4,33475 0,6369640550,28571428
6
220 28,5 301,53,66666666
74,54116666
7 0,6571674410,27272727
3
230 28,8 301,83,83333333
34,74758333
3 0,6764725970,26086956
5240 28,9 301,9 4 4,954 0,694956002 0,25
250 29,2 302,24,16666666
75,16041666
7 0,712684769 0,24
260 29,4 302,44,33333333
35,36683333
3 0,7297181090,23076923
1
270 29,6 302,6 4,5 5,57325 0,7461085250,22222222
2
280 29,9 302,94,66666666
75,77966666
7 0,7619027920,21428571
4
290 30,1 303,14,83333333
35,98608333
3 0,7771427580,20689655
2300 30,3 303,3 5 6,1925 0,791866015 0,2
330 31,1 304,1 5,5 6,81175 0,83325870,18181818
2
360 31,7 304,7 6 7,431 0,8710472610,16666666
7
390 32,4 305,4 6,5 8,05025 0,9058093680,15384615
4
420 33 306 7 8,6695 0,9379940510,14285714
3
450 33,7 306,7 7,5 9,28875 0,9679572740,13333333
3480 34,5 307,5 8 9,908 0,995985998 0,125
510 35,1 308,1 8,5 10,52725 1,0223149370,11764705
9
540 35,7 308,7 9 11,1465 1,047138520,11111111
1
570 36,4 309,4 9,5 11,76575 1,0706196160,10526315
8600 37,1 310,1 10 12,385 1,092896011 0,1
630 37,9 310,9 10,5 13,00425 1,114085310,09523809
5
660 38,8 311,8 11 13,6235 1,1342886960,09090909
1
690 39,1 312,1 11,5 14,24275 1,1535938510,08695652
2
720 39,9 312,9 12 14,862 1,1720772570,08333333
3750 40,4 313,4 12,5 15,48125 1,189806024 0,08
780 41,1 314,1 13 16,1005 1,2068393630,07692307
7
810 41,6 314,6 13,5 16,71975 1,2232297790,07407407
4
840 42,9 315,9 14 17,339 1,2390240470,07142857
1
870 43 316 14,5 17,95825 1,2542640130,06896551
7
900 43,7 316,7 15 18,5775 1,268987270,06666666
7
930 44,4 317,4 15,5 19,19675 1,2832277090,06451612
9960 45,1 318,1 16 19,816 1,297015994 0,0625
990 45,7 318,7 16,5 20,43525 1,3103799550,06060606
1
1020 46,4 319,4 17 21,0545 1,3233449320,05882352
91050 47,1 320,1 17,5 21,67375 1,33593406 0,05714285
7
1080 47,6 320,6 18 22,293 1,3481685160,05555555
6
1110 48,3 321,3 18,5 22,91225 1,3600677390,05405405
4
1140 48,9 321,9 19 23,5315 1,3716496120,05263157
9
1170 49,5 322,5 19,5 24,15075 1,3829306220,05128205
11200 50,1 323,1 20 24,77 1,393926007 0,05
1230 50,8 323,8 20,5 25,38925 1,4046498720,04878048
8
1260 51,4 324,4 21 26,0085 1,4151153060,04761904
8
1290 52 325 21,5 26,62775 1,4253344710,04651162
8
1320 52,6 325,6 22 27,247 1,4353186920,04545454
5
1350 53,2 326,2 22,5 27,86625 1,4450785290,04444444
4
1380 53,8 326,8 23 28,4855 1,4546238470,04347826
1
1410 54,4 327,4 23,5 29,10475 1,4639638730,04255319
1
1440 54,9 327,9 24 29,724 1,4731072530,04166666
7
1470 55,6 328,6 24,5 30,34325 1,4820620950,04081632
71500 56,1 329,1 25 30,9625 1,49083602 0,04
1530 56,6 329,6 25,5 31,58175 1,4994361910,03921568
6
1560 57,1 330,1 26 32,201 1,5078693590,03846153
8
1590 57,7 330,7 26,5 32,82025 1,5161418850,03773584
9
1620 58,2 331,2 27 33,4395 1,5242597750,03703703
7
1650 58,9 331,9 27,5 34,05875 1,5322287050,03636363
6
1680 59,4 332,4 28 34,678 1,5400540420,03571428
6
1710 59,9 332,9 28,5 35,29725 1,5477408710,03508771
9
1740 60,9 333,9 29 35,9165 1,5552940090,03448275
9
1770 61 334 29,5 36,53575 1,5627180270,03389830
5
1800 61,9 334,9 30 37,155 1,5700172660,03333333
3
1830 62 335 30,5 37,77425 1,577195850,03278688
5
1860 62,5 335,5 31 38,3935 1,5842577050,03225806
5
1890 63 336 31,5 39,01275 1,5912065650,03174603
21920 63,5 336,5 32 39,632 1,598045989 0,03125
1950 64 337 32,5 40,25125 1,6047793720,03076923
11980 64,5 337,5 33 40,8705 1,611409951 0,03030303
2010 65,1 338,1 33,5 41,48975 1,6179408180,02985074
6
2040 65,5 338,5 34 42,109 1,6243749280,02941176
5
2070 65,9 338,9 34,5 42,72825 1,6307151060,02898550
7
3.2 Pengolahan Data
a) Plot grafik antara pembacaan temperatur termokopel (T) terhadap
waktu t (menit)
0 5 10 15 20 25 30 35 40270
280
290
300
310
320
330
340
350
f(x) = 1.23849548975422 x + 297.682132462601R² = 0.99796136354846
Grafik Temperature vs Time
Time (min)
Tem
pera
ture
(K
)
Dari grafik didapatkan persamaan linier yaitu:
y = 1,2385x + 297,68
b) Hitung dTdt
dengan cara menurunkan persamaan y terhadap x
y = 1,2385x + 297,68
y’ = 1,2385 = dTdt
dimana persamaan y’ merupakan dTdt
yaitu turunan temperatur terhadap waktu
pada selang waktu tertentu.
c) Kalikan dTdt
dengan t, dimana x pada dTdt
adalah waktu pada selang
tertentu (dalam satuan menit).
Contoh : t = 10 detik = 0.16667 menit
t xdTdt
=¿0.16667x1,2385
= 0,206416667
d) Logaritmakan t(dTdt
¿ kemudian plot ke dalam grafik log t(dTdt
¿ vs 1/t
0 1 2 3 4 5 6 7
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
f(x) = − 0.507467104226952 x + 1.1836111378791R² = 0.518213576563032
Log t(dT/dt) Vs 1/t
1/t
log
(t (
dT/d
t))
e) Dari gradien dan intercept kurva cari nilai k (dalam W/m.K) dan α (dalam
m2/s)
Dari grafik di atas didapatkan persamaan garis lurus yaitu:
y = -0,5075x+1,1836
Hitung nilai konduktivitas dan difusitas dengan cara:
log( t dTdt )= log( q4 πkl )−¿¿¿
Dimana: log( t dTdt )= y ;log( q4 πkl )=¿ c ,¿ (log e )( r2
4 α )=m; 1t=x
Maka:
log ( q4 πkl )=¿1,1836
log ( 304 πk ∙0,23 )=¿1,1836
log 30 – log 4πk(0,23) = 1,1836
log 4πk(0,23) = 1,4771 - 1,1836
log 4πk(0,23) = 0,2935
4πk(0,23) = 1,9657
k = 1,9657
4 π ∙0,23=0,6805 Wm-1K-1
Sehingga k = 0,6805 Wm-1K-1
¿
2,718( 0,022
4α 1860 )=10−0,5075=0,3108
α= 2,718∗0,022
8280∗0,3108=4,70170 x 10−7m2 s−1
Sehingga α=4,70170x 10−7m2 s−1
f) Hitung nilai kapasitas panas spesifik Cp (dalam J/K.kg) dari material
refraktori Alumino-Silicate.
Diketahui densitas untuk beberapa refraktori adalah sebagai berikut:
ρ Alumino-Silicate = 2.2-2.3 x 103 kg m-3
ρ Fireclay = 2.16 x 103 kg m-3
ρ Magnesite = 2.90 x 103 kg m-3
Dimana α= kρCp
sehingga C p=kαρ
Alumino-Silicate
C p=kαρ
= 0,6805
(4,70170 x 10−7 ) (2.3 x103 )=629,2821J kg-1 K-1
Fireclay
C p=kαρ
= 0,6805
(4,70170 x 10−7 ) (2.16 x 103 )=670,0689 J kg-1 K-1
Magnesite
C p=kαρ
= 0,6805
(4,70170 x 10−7 ) (2.90 x103 )=499,0858 J kg-1 K-1
g) Hitung berat atom rata-rata dari masing-masing SiO2, Al2O3, dan MgO
(yaitu massa 1 mol untuk masing-masing senyawa tersebut).
Berat atom untuk unsur Si=28, Al=27, Mg=24 dan O=16.
Mr SiO2 = 28 + 2(16) = 60 g/mol
Mr Al2O3 = 2(27) + 3 (16) = 102 g/mol
Mr MgO = 24 + 16 = 40 g/mol
h) Konversikan nilai kapasitas panas spesifik menjadi nilai kapasitas panas
per mol atom.
Nilai kapasitas panas per mol untuk semua solid menurut Dulong dan Petit
(klasik) adalah 3R = 24.94 J/K.mol
Alumina-Silicate : 60% Al2O3 + 40% SiO2
Fireclay : 30% Al2O3 + 70% SiO2
Magnesite : 100% MgO
Alumina-Silicate
Cp(mol) = Cp (60% Mr Al2O3 + 40% Mr SiO2)x(10-3)
= 629,2821x(0,6x102 + 0,4x60)x(10-3)
= 53,6148 J/mol K
Fireclay
Cp(mol) = Cp (30% Mr Al2O3 + 70% Mr SiO2)x(10-3)
= 670,0689x(0,3x102 + 0,7x60)x(10-3)
= 48,647 J/mol K
Magnesite
Cp(mol) = Cp (Mr MgO)x(10-3)
= 499,0858x(40)x(10-3)
= 19,9634 J/mol K
BAB IV
ANALISIS DATA
Setelah melakukan percobaan dan mengolah data dari percobaan maka
didapatkan sifat termal material refraktori tersebut. Setelah itu, nilai yang kita
dapat dari perhitungan dibandingkan dengan data yang diperoleh dari literatur
sebagai berikut :
Sifat termal Data percobaan Data literatur
Konduktivitas termal (k) 0,6805 Wm-1K-1 1,29 W/m.k
Difusivitas termal () 4,70170 x 10−7m2/s 7,3x10-7 m2/s
Kapasitas panas (Cp) Alumina-
Silicate
629,2821 J/K.kg 770 J/K.kg
Dari tabel diatas dapat dilihat perbedaan antara nilai sifat termal dari
refraktori alumina-silikat hasil percobaan dengan data dari literature. Perbedaan
ini disebabkan oleh banyak faktor. Faktor-faktor tersebut diantaranya komposisi
kimia, porositas, inklusi, dan struktur kristal.
Pertama, komposisi kimia dari material tersebut. Sistem refraktori alumina-
silikat memiliki berbagai macam fasa seperti corundum, mullite, tridymite, dan
cristobalite. Fasa-fasa tersebut memiliki kadar alumina dan kadar silica yang
berbeda. Semakin kecil kadar alumina dari refraktori tersebut, semakin rendah
juga nilai konduktivitas termalnya. Refraktori yang bagus adalah yang memiliki
konduktivitas termal yang rendah. Komposisi dari suatu material refraktori sangat
mempengaruhi sifat dan performanya. Oleh karena itu, perbedaan sedikit kadar
alumina/silica dapat mempengaruhi sifat dari refraktori tersebut seperti
konduktivitas termal, difusivitas termal, dan kapasitas termalnya
Kedua, adanya porositas dari material tersebut. Adanya porsitas ini bisa
mempengaruhi sifat dari suatu material refraktori. Semakin banyak porositas yang
hadir maka semakin kecil nilai konduktivitas termal dari refraktori. Pada
percobaan ini nilai konduktivitas termal yang didapat lebih kecil dari data
literature. Hal ini kemungkinan terjadi karena sampel refraktori yag digunakan
memiliki porositas yang lebih banyak dibandingkan sampel refraktori yang
digunakan pada literatur.
Ketiga, adanya inklusi pada refraktori tersebut. Adanya unsur atau zat lain
yang tidak diharapkan pada refraktori tersebut bisa menjadi menyebabkan
perbedaan nilai sifat termal dari material refraktori yang digunakan pada
percobaan dengan data literature.
Keempat, struktur kristal dari refraktori tersebut juga akan mempengaruhi
sifat termalnya. Struktur yang amorf akan lebih sulit untuk menghantarkan panas
sedangkan stuktur yang kristalin akan semakin mudah untuk untuk
menghantarkan panas atau lebih bersifat konduktif. Pada percobaan kali ini nilai
konduktivitas yang diperoleh dari perhitungan lebih kecil dari literatur. Hal ini
kemungkinan terjadi karena struktur kristalin pada material refraktori tersebut
lebih sedikit daripada struktur amorfnya.
Selain itu pada pengolahan data digunakan regresi linear sehingga hasil
data yang diperoleh kurang akurat. Hal ini juga menjadi salah satu penyebab nilai
konduktivitas yang diperoleh berbeda dengan literatur.
Rangkuman Prakitkum
Perpindahan panas pada suatu material ada tiga yakni konduksi, konveksi, radiasi. Konduksi merupakan proses perpindahan panas suatu material melalui suatu zat perantara tanpa diikuti dengan perpindahan atom-atomnya, terjadi karena atomnya bervibrasi akibat menerima panas sehingga energinya menjadi semakin tinggi dan akhirnya menumbuk atom-atom yang ada di dekatnya. Contohnya proses heat treatment pada logam. Konveksi merupakan proses perpindahan panas melalui suatu zat perantara yang diikuti dengan perpindahan atom-atomnya. Contohnya proses memasak air. Radiasi merupakan proses perpindahan panas secara langsung tanpa melalui zat perantara akibat adanya pancaran gelombang elektromagnetik. Contohnya pancaran sinar matahari yang sampai ke bumi.
Material refraktori merupakan material konstruksi yag mampu
mempertahankan bentuk dan kekutannya pada temperatur tinggi dibawah
beberapa kondisi seperti tegangan mekanik dan serangan kimia dari gas-gas
panas, cairan, leburan, atau semi leburan dari gelas, logam maupun slag.
Adapun, klasifikasi material refraktori berdasakan komposisi kimianya
dibagi menjadi:
a. Refraktori asam, contohnya alumina-silikat, silika, dan firebrick.
b. Refraktori netral, yang contohnya karbon, silokon karbida, alumina,
dan chromite.
c. Refraktori basa, contohnya magnesite, forsterite magnesit-chromite,
dan dolomite.
d. Refraktori spesial, contohnya zirconia, spinel, dan boron nitride.
Sedangkan, klasifikasi material refraktori berdasarkan bentuknya yakni :
a. Bricks. Contohnya adalah alumina-silikat, fireclay, silika, dolomite,
magnesite, magnesite-chromite, dan periclase.
b. Monolith. Contohnya yakni castable refractories, plastic refractories,
ramming refractories, patching refractories, dan coating refractories.
Ada pun syarat yang harus dipenihi menjadi syarat material refraktori antara lain:
a. Mampu bertahan pada temperatur yang tinggi, dan dapak menjebak
panas didalamnya dengan baik.
b. Mampu menahan abrasi yang berasal dari kontak dengan logam cair,
slag, dan gas panas.
c. Mampu menahan beban dan serangan- serangan zat kimia pada
temperatur tinggi.
d. Mampu menahan kontaminasi dari material yang berinteraksi
dengannya (tidak aktif secara kimia).
e. Memiliki konduktivitas thermal yang rendah.
f. Memiliki kestabilan dimensi dan ukuran pada temperatur sangat tinggi.
(ekspansi tehrmal yang terjadi sangat kecil).
Material refraktori memiliki sifat sebagai berikut :
1. Sifat fisik
Sifat ini berkaitan dengan densitas dan porositas, strength, dan
ketahanan resistance.
a. Densitas dan porositas
Semakin tinggi densitas maka porositasnya semakin sedikit.
b. Strength
Cold strength : mengindikasikan saat handling dan instalasi
refraktori.
Hot strength : performa refraktori ketika digunakan pada
temperatur tinggi.
c. Abrasion Resistance
Ketahanan material refraktori ketika partikel dengan kecepatan
tinggi mengabrasi permukaan refraktori.
2. Sifat thermal
a. Konduktivitas Thermal
Konduktivitas thermal merupakan kemampuan suatu material
untuk menghantarkan panas melui kontak langsung dengan atom-
tom atau molekul-molekul penyusunnya, dari daerah dengan
tempertur tinggi ke temperatur rendah. Konduktivitas thermal yang
digunakan pada material refraktori adalah kondukivitas thermal
dengan nilai yang rendah. Hal ini dimaksudkan agar panas yang
ada tidak terekspos ke lingkungan. Jadi, material refraktori dengan
nilai konduktifitas yang semakin rendah semakin baik kerjanya.
Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi konduktivitas thermal
yang dimiliki oleh refraktori antara lain yakni dipengaruhi oleh
komposisi kimia, porositas, temperatur, tekanan, tegangan,
regangan dan aliran panas yang ada.
b. Kapasitas Thermal
Kapasitas thermal merupakan kemampuan material untuk
menyimpan atau menahan panas dari lingkungan luar. Kapasitas
thermal ini, memrepresentasikan sejumlah energi yang dibutukan
untuk menghasilkan peningkatan temperatur. Kapasitas panas yang
digunakan pada material refraktori adalah kapasitas panas dengan
nilai yang rendah. Hal ini dimaksudkan agar panas yang dapat
disimpan material refraktori semakin banyak supaya material
refraktori tersebut tidak gampang retak.
c. Ekpansi thermal
Ekspansi thermal merupakan perubahan dimensi pada suatu
material yang diakibatkan oleh adanya perubahan panas.
Perubahan dimensi ini diakibatkan oleh adanya perubahan
temperatur, dengan adanya kenaikan temperatur membuat atom-
atom yang berada pada material semakin aktif bergerak (atau
bervibrasi) sehingga menimbulkan adanya perubahan dimensi pada
material.
d. Difusi thermal
Difusi thermal merupakan perbandingan antara konduktivias
thermal dengan kapasitas panas yang dimiliki oleh suatu material
tiap volumetriknya. Ekspansi termal yang digunakan pada material
refraktori adalah ekspansi termal dengan nilai yang rendah. Hal ini
dimaksudkan agar material refraktori tersebut dimensinya tetap
ketika mengalami perubahan temperatur.
3. Sifat kimia
Sifat ikatan pada material refraktori dan kemampuan refraktori untuk
menahan liquid ketika terekspos pada temperatur tinggi.
Material yang dapat digunakan sebagai material refraktori tidak hanya dari
material keramik tetapi bisa juga dari material logam. Contoh material logam
yang dapat dijadikan material refraktori adalah tungsten dan molibdenum.