Jumat, 02 November 2012

peleburan bijih besi dan dapur-dapur baja


BAB  I
BAHAN LOGAM DAN NON LOGAM

PENDAHULUAN
Logam adalah unsur kimia yang mempunyai sifat-sifat kuat, liat, keras, penghantar listrik dan panas, serta mempunyai titik cair tinggi. Bijih logam ditemukan dengan cara penambangan yang terdapat dalam keadaan murni atau bercampur dengan unsur-unsur seperti karbon, sulfur, fosfor, silikon, serta kotoran seperti tanah liat, pasir, dan tanah.
Bijih logam yang ditemukan dengan cara penambangan terlebih dahulu dilakukan proses pendahuluan sebelum diolah dalam dapur pengolahan logam dengna cara dipecah sebesar kepalan tangan, dipilih yang mengandung unsur logam, dicuci dengan air unruk mengeluarkan kotoran dan terakhir dikeringkan dengan cara dipanggang untuk mengeluarkan uap yang mengandung air.
Selain logam ada yang disebut dengan istilah bukan logam (nonmetal) dan unsur metaloid (yang menyerupai logam).
Logam dapat dibagi dalam beberapa golongan, yaitu :
1.      Logam berat                 : besi, nikel, krom, tembaga, timah putih, timah hitam, dan
  seng.
2.      Logam ringan               : alumunium, magnesium, titanium, kalsium, kalium, natrium,
  dan barium.
3.      Logam mulia                : emas, perak, dan platina.
4.      Logam tahan api           : wolfram, molibden, titanium, dan zirkonium.
Dalam penggunaan serta pemakainnya, logam pada umumnya tidak merupakan senyawa logam, tetapi merupakan paduan. Logam dan paduannya merupakan bahan teknik yang penting, dipakai untuk konstruksi mesin, kendaraan, jembatan, bangunan, dan pesawat terbang.
Sehubungan dengan pemakainnya pada teknik mesin, sifat logam yang penting adalah mekanis, fisik, dan kimia yang sangat menentukan kualitasnya.



1.      BAHAN LOGAM
Logam dapat dibagi dalam dua golongan yaitu logam ferro atau logam besi dan logam non ferro yaitu logam bukan besi.

1.1      Logam Ferro (Besi)
Logam ferro adalah suatu logam paduan yang terdiri dari campuran unsur karbon  dengan besi. Untuk menghasilkan suatu logam paduan yang mempunyai sifat yang berbeda dengan besi dan karbon maka dicampur dengan bermacam logam lainnya.
Logam ferro terdiri dari komposisi kimia yang sederhana antara besi dan karbon. Masuknya karbon ke dalam besi dengan berbagai cara.
Jenis logam ferro adalah sebagai berikut.

1.1.2        Besi Tuang
Komposisinya yaitu campuran besi dan karbon. Kadar karbon sekitar 40%, sifatnya rapuh tidak dapat ditempa, baik untuk dituang, liat dalam pemadatan, lemah dalam tegangan. Digunakan untuk membuat alas mesin, meja perata, badan ragum, bagian-bagian mesin robot, blok slinder, dan cincin torak.

1.1.3        Besi Tempa
Komposisi besi terdiri dari 99% besi murni, sifat dapat ditempa, liat, dan tidak dapat dituang. Besi tempa antara lain dapat digunakan untuk membuat rantai jangkar, kait keran, dan landasan kerja plat.

1.1.4        Baja Lunak
Komposisi campuran besi dan karbon, kadar karbon 0,1% - 0,3%, membuat sifat dapat ditempa dengan tanah liat. Digunakan untuk membuat mur, sekrup, pipa, dan keperluan umum dalam pembangunan.

1.1.5        Baja Karbon Sedang
Komposisi campuran besi dan karbon, kadar karbon 0,4% - 0,6%. Sifat lebih kenyal dan keras. Digunakan untuk membuat benda kerja tempa berat, poros, da rel baja.



1.1.6        Baja Karbon Tinggi
Komposisi campuran besi dan karbon. Kadar karbon 0,7% - 1,5%. Sifat dapat ditempa, dapat disepuh keras, dan dimudakan. Digunakan untuk membuat kikir, pahat, gergaji, tap, stempel, dan alat bubut lainnya.

1.1.7        Baja Karbon Tinggi Dengan Campuran
Komposisi baja karbon tinggi ditambah nikel atau kobalt, krom atau tungsten, sifat rapuh, tahan suhu tinggi tanpa kehilangan kekerasan, dapat disepuh keras, dan dimudakan. Digunakan unutk membuat mesin bubut dan alat-alat mesin

1.2      Logam Nonferro
Logam nonferro yaitu logam yang tidak mengandung unsur besi (Fe). Logam nonferro antara lain sebagai berikut.

1.2.1        Tembaga (Cu)
Warna cokelat kemerah-merahan, sifatnya dapat ditempa, liat, baik untuk penghantar panas, listrik, dan kukuh. Tembaga digunakan untuk membuat suku cadang bagian listrik, radio penerangan, dan alat-alat dekorasi.

1.2.2        Alumimium (Al)
Warna putih. Sifatnya ditempa, liat, bobot ringan, penghantar panas dan listrik yang baik, mampu dituang. Alumunium digunakan untuk membuat peralatan masak, elektronik, industri mobil, dan industri pesawat terbang.

1.2.3        Timbel (Pb)
Warna kelabu, sifatnya dapat ditempa, sangat liat, tahan korosi, air asam, dan bobot sangat berat. Timbel digunakan sebagai bahan pembuat kabel, baterai, bubungan atap, dan bahan pengisi.

1.3      Bahan Nonlogam
Bahan nonlogam adalah suatu bahan teknik yang tidak termasuk ke dalam kelompok logam yang didapat dari bahan galian, tumbuhan atau hasil dari proses pengolahan minyak bumi. Bahan-bahan nonlogam antara laiin asbes, karet, dan plastik.


1.3.1        Asbes
Asbes adalah suatu jenis mineral terdiri dari asam kerbik dan magnesium yang berbentuk serat. Untuk beberapa mineral sangat berbeda dalam komposisi, kekuatan, fleksibilitas, dan kualitas dari serat-seratnya.
Misalnya jenis krisotil yang bentuk seratnya bervariasi panjang dan pendek, sedangkan jenis antopilit bentuk seratnya bervariasi, tidak dapat dipintal tetapi lebih tahan terhadap asam.
Asbes dipakai untuk melapisi rem mobil. Serat asbes yang murni dipakai untuk keperluan kimia. Tali asbes dan kain asbes banyak digunakan untuk bermacam-macam keperluan. Misalnya untuk kaus tangan, baju tahan api, isolasi listrik dan panas, bahan packing, bius sumbat, dan peredam bunyi.

1.3.2        Karet
Karet diperoleh dari getah pohon havea brasiliensis yang tumbuh di daerah tropis. Pohon-pohon itu disayat kulitnya untuk mendapatkan getah putih yang disebut lateks. Lateks yang diperoleh terdiri dari bola karet dan air.
Karet tidak dapat menjadi cair, tetapi pada suhu 200oC menjadi suatu massa kental yang tidak akan memuai pada pemanasan yang lebih tinggi. Untuk membuat bahan elastis atau kenyal maka karet itu divulkanisir atau diberi campuran belerang. Karet dapat ditambahkan bahan pengisinya, misalnya arang, kapur, antimon, dan timbel.
Karet tahan terhadap keausan. Karet sintesis atau karet tiruan dibuat dari mineral minyak bumi. Karet sintesis lebih tahan terhadap minyak dan gemuk, tetapi kurang tahan terhadap temperature tinggi.

1.3.3        Plastik
Kita dapat membagi plastik dalam dua golongan yaitu golongan “termoplast” dan golongan “termohard”. Sifat dari kedua golongan plastik tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut.
a.       Termoplast, dibentuk dari molekul-molekul panjang, jadi termoplast adalah bahan yang dapat menjadi plastik oleh pemanasan dan dalam keadaan ini bahan tersebut dapat dibentuk.
b.      Termohard, terbentuk dari molekul-molekul bentuk jaringan besar, jadi termohard adalah bahan yang dengan pemanasan tidak menjadi lembek dan tidak dapat mencair.

BAB  I I
PROSES PEMBUATAN BESI

PENDAHULUAN
Bijih besi merupakan bahan baku pembuatan besi yang dapat berupa senyawa oksida, karbonat, dan sulfida serta tercampur sengan unsur lain misalnya silikon. Bijih besi diolah dalam tanur atau dapur tinggi untuk menghasilkan besi kasar. Besi kasar adalah bahan baku untuk pembuatan besi cor (cast iron), besi tempa (wrought iron), dan (baja (steel). Ketigaa macam bahan itu banyak dipakai dalam bidang teknik.
Baja adalah logam paduan antara besi dan karbon dengan kadar karbonnya secara teoritis maksimum 1,7%. Besi cor adalah logam paduan antara besi  dan karbon yang kadarnya 1,7% sampai 3,5%. Besi tempa adalah baja yang mempunyai kadar karbon rendah.
Dilihat dari kegunaannya maka besi dan baja campuran merupakan tulang punggung peradaban modern saat ini untuk peralatan transportasi, bangunan, pertanian, dan peralatan mesin.

2.      BAHAN ASAL BESI
Bahan dasar besi mentah ialah bijih besi yang jumlah persentase besinya haruslah sebesar mungkin. Besinya merupakan besi oksida (Fe2O4 dan Fe2O3) atau besi karbonat (FeCO2) yang dinamakan batu besi spat. Pengolahan besi mentah pada dapur tinggi dilakukan dengan cara mereduksi bijih besi menggunakan kokas, bahan tambahan, dan udara panas.
Bijih besi didatangkan dari tambang dalam berbagai mutu dan bongkahan yang tidak sama besar, serta bercampur dengan batu dan tanah liat.
Bongkahan bijih besi dipecah menjadi butiran yang sama besar, dengna ukuran paling besar 60 mm kemudian dimasukkan ke dalam pemecah bijih melalui kisi-kisi goyang supaya msauknya sama rata.
Dari mesin pemecah bijih, besi diantar ke tromol magnet dengan sebuah talang goyang yang lain. Dalam tromol tersebut bijih besi dipisahkan dari batu-batu yang tercampur. Bijih besi kemudian dimasukkan ke dalam instalasi penyaring untuk disortir menurut besarnya, sselanjutnya dimasukkan ke dalam sebuah instalasi pencuci. Untuk lebih jelasnya, perhatikan Gambar 1 !
Bijih halus dan butiran yang lebih kecil dari 18 mm yang datang dari pemecah bijih diaglomir di dalam dapur atau panci sinter.
Pada proses sinter selalu ditambahkan debu bijih yang berjatuhan dari dapur tinggi dan dari instalalsi pembersih gas supaya dapat diambil besinya.
Di dalam dapur sinter mula-mula diisikan selapis bijih halus dan diatasnya bijih besi yang akan diaglomir. Bubuk bijih tidak dapat jatuh melalui rangka bakar karena ditahan oleh bijih halus itu. Apabila isi panci tekah selesai dikerjakan panci berputar dan massa dijatuhkan ke dalam gerobak melalui pemecah bergigi yang berputar dan memecah menjadi potongan yang sama besar.

     Gambar 1

2.1  MACAM-MACAM PENGOLAHAN BESI DAN LOGAM
Didalam perut bumi tempat kita tinggal ternyata banyak sekali mengandung zat-zat yang berguna untuk keperluan hidup kita sehari-hari, misalnya minyak tanah, bensin, solar dan lain-lainnya yang disebut minyak bumi. Disamping itu juga terdapat unsur-unsur kimia yang berguna bagi manusia seperti bijih besi, nikel, tembaga, uranium, titanium, timah dan masih banyak lagi, beserta mineral dan batu-batuan. Salah satu zat yang terdapat di dalam bumi yang sangat berguna bagi manusia ialah air dengan rumus kimianya H2O, sebab tanpa air manusia sukar sekali mempertahankan kehidupannya.
Mineral adalah suatu bahan yang banyak terdapat di dalam bumi, yang mempunyai bentuk dan ciri-ciri khusus serta mempunyai susunan kimia yang tetap. Sedangkan batu-batuan merupakan gabungan antara dua macam atau lebih mineral-mineral dan tidak mempunyai susunan kimia yang tetap. Bijih ialah mineral atau batu-batuan yang mengandung satu macam atau beberapa macam logam dalam prosentase yang cukup banyak untuk dijadikan bahan tambang. Banyaknya logam yang terkandung dalam bijih itu berbeda-beda. Logam dalam keadaan murni jarang sekali terdapat di dalam bumi, kebanyakan merupakan senyawa-senyawa oksida, sulfida, karbonat, dan sulfat yang merupakan bijih logam yang perlu diproses menjadi bahan logam yang bermanfaat bagi manusia.
2.2  PEMBUATAN BESI KASAR (INGOT)


Bahan utama untuk membuat besi kasar adalah bijih besi. Berbagai macam bijih besi yang terdapat di dalam kulit bumi berupa oksid besi dan karbonat besi, diantaranya yang terpenting adalah sebagai berikut.
1.      Batu besi coklat (2Fe2O3 + 3H2O) dengan kandungan besi berkisar 40%.
2.      Batu besi merah yang juga disebut hematit (Fe2O3) dengan kandungan besi berkisar 50%.
3.      Batu besi magnet (Fe2O4) berwarna hijau tua kehitaman, bersifat magnetis dengan mengandung besi berkisar 60%.
4.      Batu besi kalsit atau spat (FeCO3) yang juga disebut sferosiderit dengan mengandung besi berkisar 40%.
Bijih besi dari tambang biasanya masih bercampur dengan pasir, tanah liat, dan batu-batuan dalam bongkah-bongkahan yang tidak sama besar. Untuk kelancaran proses pengolahan bijih besi, bongkah-bongkah tersebut dipecahkan dengan mesin pemecah, kemudian disortir antara bijih besih dan batu-batuan ikutan dengan tromol magnet. Pekerjaan selanjutnya adalah mencuci bijih besi tersebut dan mengelompokkan menurut besarnya, bijihbesi halus dan butir-butir yang kecil diaglomir di dalam dapur sinter atau rol hingga berupa bola-bola yang dapat dipakai kembali sebagai isi dapur.
Setelah bijih besi itu dipanggang di dalam dapur panggang agar kering dan unsur-unsur yang mudah menjadi gas keluar dari bijih kemudian dibawa ke dapur tinggi diolah menjadi besi kasar. Dapur tinggi mempunyai bentuk dua buah kerucut yang berdiri satu di atas yang lain pada alasnya. Pada bagian atas adalah tungkunya yang melebar ke bawah, sehingga muatannya dengan mudah meluncur kebawah dan tidak terjadi kemacetan. Bagian bawah melebar ke atas dengan maksud agar muatannya tetap berada di bagian ini. Dapur tinggi dibuat dari susunan batu tahan api yang diberi selubung baja pelat untuk memperkokoh konstruksinya. Dapur diisi dari atas dengan alat pengisi. Berturut-turut dimasukkan kokas, bahan tambahan (batu kapur) dan bijih besi.
Kokas adalah arang batu bara yaitu batu bara yang sudah didestilasikan secara kering dan mengandung belerang yang sangat rendah sekali. Kokas berfungsi sebagai bahan bakarnya dan membutuhkan zat asam yang banyak sebagai pengembus. Agar proses dapat berjalan dengan cepat udara pengembus itu perlu dipanaskan terlebih dahulu di dalam dapur pemanas udara.
Besi cair di dalam dapur tinggi, kemudian dicerat dan dituang menjadi besi kasar, dalam bentuk balok-balok besi kasar yang digunakan sebagai bahan ancuran untuk pembuatan besi tuang (di dalam dapur kubah), atau dalam keadaan cair dipindahkan pada bagian pembuatan baja di dalam konvertor atau dapur baja yang lain, misalnya dapur Siemen Martin. Batu kapur sebagai bahan tambahan gunanya untuk mengikat abu kokas dan batu-batu ikutan hingga menjadi terak yang dengan mudah dapat dipisahkan dari besi kasar. Terak itu sendiri di dalam proses berfungsi sebagai pelindung cairan besi kasar dari oksida yang mungkin mengurangi hasil yang diperoleh karena terbakarnya besi kasar cair itu. Batu kapur (CaCO3) terurai mengikat batu-batu ikutan dan unsur-unsur lain.

http://blog.ub.ac.id/shabazz/files/2011/12/image42.png
Gambar 2.1

2.3  PROSES DALAM DAPUR TINGGI


Prinsip dari proses dapur tinggi adalah prinsip reduksi. Pada proses ini zat karbon monoksida dapat menyerap zat asam dari ikatan-ikatan besi zat asam pada suhu tinggi. Pada pembakaran suhu tinggi + 1800oC dengan udara panas, maka dihasilkan suhu yang dapat menyelenggarakan reduksi tersebut. Agar tidak terjadi pembuntuan karena proses berlangsung maka diberi batu kapur sebagai bahan tambahan. Bahan tambahan bersifat asam apabila bijih besinya mempunyai sifat basa dan sebaliknya bahan tambahan diberikan yang bersifat basa apabila bijih besi bersifat asam.
Gas yang terbentuk dalam dapur tinggi selanjutnya dialirkan keluar melalui bagian atas dan ke dalam pemanas udara. Terak yang menetes ke bawah melindungi besi kasar dari oksida oleh udara panas yang dimasukkan, terak ini kemudian dipisahkan. Proses reduksi di dalam dapur tinggi tersebut berlangsung sebagai berikut:
Zat arang dari kokas terbakar menurut reaksi : C + O2 CO2 sebagian dari CO2 bersama dengan zat arang membentuk zat yang berada ditempat yang lebih atas yaitu gas CO.        CO2 + C → 2CO Di bagian atas dapur tinggi pada suhu 3000 sampai 8000 C oksid besi yang lebih tinggi diubah menjadi oksid yang lebih rendah oleh reduksi tidak langsung dengan CO tersebut menurut prinsip : Fe2O3 + CO → 2FeO + CO2
Pada waktu proses berlangsung muatan turun ke bawah dan terjadi reduksi tidak langsung menurut prinsip : FeO+CO FeO+CO2
Reduksi ini disebut tidak langsung karena bukan zat arang murni yang mereduksi melainkan persenyawaan zat arang dengan oksigen. Sedangkan reduksi langsung terjadi pada bagian yang terpanas dari dapur, yaitu langsung di atas pipa pengembus. Reduksi ini berlangsung sebagai berikut. FeO + C → Fe + CO.
CO yang terbentuk itulah yang naik ke atas untuk mengadakan reduksi tidak langsung tadi. Setiap 4 sampai 6 jam dapur tinggi dicerat, pertama dikeluarkan teraknya dan baru kemudian besi. Besi yang keluar dari dapur tinggi disebut besi kasar atau besi mentah yang digunakan untuk membuat baja pada dapur pengolahan baja atau dituang menjadi balok-balok tuangan yang dikirimkan pada pabrik-pabrik pembuatan baja sebagai bahan baku. Besi cair dicerat dan dituang menjadi besi kasar dalam bentuk balok-balok besi kasar yang digunakan sebagai bahan ancuran untuk pembuatan besi tuang (di dalam dapur kubah) atau masih dalam keadaan cair dipindahkan pada bagian pembuatan baja (dapur Siemen Martin).
Terak yang keluar dari dapur tinggi dapat pula dimanfaatkan menjadi bahan pembuatan pasir terak atau wol terak sebagai bahan isolasi atau sebagai bahan campuran semen. Besi cair yang dihasilkan dari proses dapur tinggi sebelum dituang menjadi balok besin kasar sebagai bahan ancuran di pabrik penuangan, perlu dicampur dahulu di dalam bak pencampur agar kualitas dan susunannya seragam. Dalam bak pencampur dikumpulkan besi kasar cair dari bermacam-macam dapur tinggi yang ada untuk mendapatkan besi kasar cair yang sama dan merata. Untuk menghasilkan besi kasar yang sedikit mengandung belerang di dalam bak pencampur tersebut dipanaskan lagi menggunakan gas dapur tinggi.
Gambar 2.2

2.4 PEMBUATAN BAJA DARI BESI KASAR
Besi kasar sebagai hasil dari dapur tinggi masih banyak mengandung unsurunsur yang tidak cocok untuk bahan konstruksi, misalnya zat arang (karbon) yang terlalu tinggi, fosfor, belerang, silisium dan sebagainya. Unsur-unsur ini harus serendah mungkin dengan berbagai cara.
Untuk menurunkan kadar karbon dan unsur tambahan lainnya dari besi kasar digunakan dengan cara sebagai berikut.
1). Proses Konvertor :
a.       Proses Bessemer untuk besi kasar dengan kadar fosfor yang rendah.
b.      Proses Thomas untuk besi kasar dengan kadar fosfor yang tinggi.
c.       Proses Oksi, proses LD, Kaldo dan Oberhauser
2). Proses Martin (dapur Siemen Martin)
a.       Proses Martin asam untuk besi kasar dengan kadar fosfor rendah.
b.      Proses Martin basa untuk besi kasar dengan kadar fosfor tinggi.
3). Dapur Listrik untuk baja Campuran
a.       Dapur listrik busur nyala api.
b.      Dapur listrik induksi.


BAB III
PROSES PELEBURAN BAJA

PENDAHULUAN
            Di dalam proses peleburan baja terdiri dari beberapa proses yaitu.
1.      Proses konverter
2.      Proses martin
3.      Proses dapur listrik (untuk baja campuran)
Dimana proses konverter adalah salah satu proses dari dapur baja yang menggunakan
batu bata tahan api yang bersifat asam dan juga batu bata yang bersifat basa. Fungsi dari pada batu bata tahan api tersebut adalah menahan panas dan mampu sampai lebih dari 1000 derajat Celcius. Biasa digunakan pada incinerator, cerobong, kiln, dryer, rotary, dll. Batu bata tahan api seniri diperlukan oleh setiap industri yang dalam pengolahan produksinya mengunakan Tungku Pembakaran (Furnace), Ketel Uap (boiler), dan Tungku Peleburan.
Proses konverter terdiri dari satu tabung yang berbentuk bulat lonjong dengan menghadap ke samping.Sistem kerja :
1.      Dipanaskan dengan kokas sampai + 1500°C)
2.      Dimiringkan untuk memasukkan bahan baku baja (+ 1/8 dari volume konveror)
3.      Kembali ditegakkan
4.      Udara dengan tekanan 1,5-2 atm dihembuskan dari kompresor.
5.              Setelah 20 – 25 menit konvertor dijungkirkan untuk mengeluarkan isinya.
Proses konvertor :
a. Proses Bessemer untuk besi kasar dengan kadar fosfor yang rendah.
b. Proses Thomas untuk besi kasar dengan kadar fosfor yang tinggi.
http://gunungapimulia2000.files.wordpress.com/2011/04/bata-api5.jpg?w=300&h=197c. Proses Oksi, proses LD, Kaldo dan Oberhauser.






Batu Bata tahan Api (Fire Bricks)
3.1  PROSES KONVERTER

3.1.1         Proses Bessemer (1855)
http://2.bp.blogspot.com/-njRApAd0t48/UEfkBfdoRLI/AAAAAAAAAH8/TIivcXahyaE/s320/bessemer_300px.jpg
Henry Bessemer

Konvertor Bessemer adalah sebuah bejana baja dengan lapisan batu tahan api yang bersifat asam. Dibagian atasnya terbuka sedangkan pada bagian bawahnya terdapat sejumlah lubang-lubang untuk saluran udara. Bejana ini dapat diguling-gulingkan.
Korvertor Bessemer diisi dengan besi kasar kelabu yang banyak mengandung silisium. Silisium dan mangan terbakar pertama kali, setelah itu baru zat arang yang terbakar. Pada saat udara mengalir melalui besi kasar udara membakar zat arang dan campuran tambahan sehingga isi dapur masih tetap dalam keadaan encer.
Setelah lebih kurang 20 menit, semua zat arang telah terbakar dan terak yang terjadi dikeluarkan. Mengingat baja membutuhkan karbo sebesar 0,0 sampai 1,7 %, maka pada waktu proses terlalu banyak yang hilang terbakar, kekurangan itu harus ditambahy dalam bentuk besi yang banyak mengandung karbon. Dengan jalan ini kadar karbon ditingkatkan lagi. dari oksidasi besi yang terbentuk dan mengandung zat asam dapat dikurangi dengan besi yang mengandung mangan. Udara masih dihembuskan ke dalam bejana tadi dengan maksud untuk mendapatkan campuran yang baik. Kemudian terak dibuang lagi dan selanjutnya muatan dituangkan ke dalam panci penuang.
Pada proses Bessemer menggunakan besi kasar dengan kandungan fosfor dan belerang yang rendah tetapi kandungan fosfor dan belerang masih tetap agak tinggi karena dalam prosesnya kedua unsur tersebut tidak terbakar sama sekali. Hasil dari konvertor Bessemer disebut baja Bessemer yang banyak digunakan untuk bahan konstruksi. Proses Bessemer juga disebut proses asam karena muatannya bersifat asam dan batu tahan apinya juga bersifat asam. Apabila digunakan muatan yang bersifat basa lapisan batu itu akan rusak akibat reaksi penggaraman.

Skema reaktor Bessemer
Gambar 3.1, skema reaktor bessemer

3.1.1.2 Proses Pembuatan Baja Dengan Metode Bessemer
Proses Bessemer adalah proses untuk produksi massa baja dari cair pig iron. Proses ini dinamai sesuai dengan nama penemunya, Henry Bessemer, yang mengeluarkan paten pada tahun 1855. Proses itu independen ditemukan pada 1851 oleh William Kelly. Proses ini juga telah digunakan di luar Eropa selama ratusan tahun, tetapi tidak pada skala industri. Prinsip utama adalah menghilangkan kotoran dari besi dengan oksidasi dengan udara yang ditiup melalui besi cair. Oksidasi juga meningkatkan suhu massa besi dan menyimpannya cair.




http://sumberkita.com/wp-content/uploads/2012/09/converter-bessemer-komponen.jpg 





Gambar 3.1.2
Proses ini dilakukan dalam kontainer baja bulat telur besar yang disebut Converter Bessemer . Konvertor dibuat dari plat baja dengan sambungan las atau paku keling. Bagian dalamnya dibuat dari batu tahan api. Batu tahan api yang digunakan untuk lapisan bagian dalam Konvertor dapat bersifat asam atau basa tergantung dari sifat baja yang diinginkan. Konvertor disangga dengan alat penyangga yang dilengkapi dengan trunnion untuk mengatur posisi horizontal atau vertikal Konvertor. Kapasitas sebuah konverter 8-30 ton besi cair dengan muatan yang biasa berada di sekitar 15 ton. Dibagian atas konverter merupakan pembukaan, biasanya miring ke sisi relatif terhadap tubuh kapal, dimana besi diperkenalkan dan produk jadi dihapus. Bagian bawah ini berlubang dengan sejumlah saluran yang disebut tuyères melalui udara dipaksa menjadi konverter. Konverter ini diputar pada trunnions sehingga dapat diputar untuk menerima tuduhan, berbalik tegak selama konversi dan kemudian diputar lagi untuk menuangkan baja cair di akhir.
Secara umum proses kerja konverter adalah:
 a. Dipanaskan dengan kokas sampai suhu 1500oC.
 b. Dimiringkan untuk memasukkan bahan baku baja (+1/8 dari volume konverter).
 c. Konverter ditegakkan kembali.
 d. Dihembuskan udara dengan tekanan 1,5 – 2 atm dengan kompresor.
 e. Setelah 20 – 25 menit konverter dijungkirkan untuk mengeluarkan hasilnya

3.1.2        Proses Thomas (1878)
Konvertor Thomas juga disebut konvertor basa dan prosesnya adalah proses basa, sebab batu tahan apinya bersifat basa serta digunakan untuk mengolah besi kasar yang bersifat basa. Muatan konvertor Thomas adalah besi kasar putih yang banyak mengandung fosfor.
Proses pembakaran sama dengan proses pada konvertor Bessemer, hanya saja pada proses Thomas fosfor terbakar setelah zat arangnya terbakar. Pengaliran udara tidak terus-menerus dilakukan karena besinya sendiri akan terbakar.
Pencegahan pembakaran itu dilakukan dengan menganggap selesai prosesnya walaupun kandungan fosfor masih tetap tinggi. Guna mengikat fosfor yang terbentuk pada proses ini maka diberi bahan tambahan batu kapur agar menjadi terak. Terak yang bersifat basa ini dapat dimanfaatkan menjadi pupuk buatan yang dikenal dengan nama pupuk fosfat. Hasil proses yang keluar dari konvertor Thomas disebut baja Thomas yang biasa digunakan sebagai bahan konstruksi dan pelat ketel.
Proses Thomas disebut juga “Basic Bessemer Process” yaitu proses Bessemer dalam keadaan basa. Proses ini memakai Converter yang di bagian dalamnya dilapisi bahan tahan api (refractory) bersifat basa seperti dolomite (Mg CO3 CaCO3).
Pertama-tama converter diisi dengan batu kapur, kemudian besi mentah (pig iron) cair yang mengandung unsur phosfor (P) : 1,6 - 2% ; dan sedikit Si dan S (0,6% Si, 0,07 % S).
Pada periode I (Slag forming period = Silicon blow) yaitu pada saat penghembusan, unsur Fe, Si, Mn akan teroksider dan terbentuklah terak basa (basic slag). Dengan adanya batu kapur, akan terjadi kenaikan temperatur, tetapi unsur phosfor (P) yang terkandung dalam besi mentah belum dapat dipisahkan dari Fe.
Pada periode ke II (The brilliant flame blow = Carbon blow) yang ditandai dengan adanya penurunan temperatur, dimana Carbon (C) akan terbakar, berarti kadar C menurun. Jika kadar C tinggal 0,1 - 0,2%, maka temperatur akan turun menjadi 1400 - 1420oC.
Setelah temperatur turun menjadi 1400oC, mulailah periode ke III (Reddish Smoke Periode) yaitu terjadinya oksidasi dari Fe secara intensif dan terbentuklah terak dengan  reaksi :
Peristiwa ini berlangsung + 3 - 5 menit, dan selanjutnya terbentuklah terak Phospor [CaO)4.P2O5] yang diikuti kenaikan temperatur yang mendadak menjadi 1600oC. Setelah periode ke III ini berakhir, hembusan udara panas dihentikan dan converter dimiringkan untuk mengeluarkan terak yang mengapung di atas besi cair.
Kemudian diberi doxiders/deoxidising agents misalnya Ferro Monggan, Ferro Silicon atau Aluminium untuk menghilangkan Oksigen (O2) serta memberikan kadar Mn dan Si supaya diperoleh sifat-sifat tertentu dari baja yang dihasilkan. Terak yang dihasilkan mengandung + 22 % P2O5 merupakan hasil ikatan yang diperoleh dan dapat digunakan sebagai pupuk tanaman. Baja yang dihasilkan digunakan sebagai bahan dalam proses pengecoran seperti pembuatan baja tuang atau baja profil (steel section) seperti baja siku, baja profil I, C.

3.1.3    Proses Oksidasi
Proses oksidasi menghilangkan pengotor seperti silikon, mangan dan karbon sebagai oksida yang akan membentuk gas ataupun terak padat. Lapisan tahan panas konverter juga memainkan peran dalam lapisan tanah liat yang konversinya menggunakan dalam asam Bessemer, dimana ada rendah fosfor dalam bahan baku. Dolomit digunakan ketika kandungan fosfor tinggi di dasar Bessemer (kapur atau magnesit pelapis juga kadang-kadang digunakan sebagai pengganti dolomit). Dalam rangka memberikan baja sifat yang diinginkan, zat lainnya dapat ditambahkan ke baja cair saat konversi selesai adalah spiegeleisen (karbon-mangan paduan besi).
Proses Bessemer diinginkan baja bersifat asam sehingga batu tahan apinya harus bersifat asam (Misal : kwarsa atau aksid asam SiO2). Proses Bessemer juga disebut proses asam karena muatannya bersifat asam serta batu tahan apinya juga bersifat asam. Apabila digunakan muatan yang bersifat basa lapisan batu itu akan rusak akibat reaksi penggaraman.
Besi mentah cair yang digunakan dalam proses Bessemer harus mempunyai kadar unsur Si <= 2%; Mn <= 1,5%; kadar unsur P dan S sekecil mungkin. Ketika udara panas dihembuskan lewat besi mentah cair, unsur-unsur Fe, Si dan Mn terbakar menjadi oksidasinya.
Sebagian oksida besi yang terbentuk pada reaksi di atas akan berubah menjadi terak dan sebagian lagi akan bereaksi dengan Si dan Mn.
Reaksi-reaksi di atas diikuti dengan kenaikan temperatur dari 1250oC ke 1650oC. Dari reaksi di atas akan terbentuk terak asam kira-kira 40 – 50% SiO2. Periode ini disebut periode pembentukan terak (“The slag forming period”). Periode ini disebut juga periode “Silicon blow”. Periode ini berlangsung sekitar 4 – 5 menit yang ditandai adanya bunga api dan ledakan keluar dari mulut Konvertor.
Pada periode ke dua yang disebut “The brilliant flame blow” atau “Carbon blow” dimulai setelah Si dan Mn hampir semuanya terbakar dan keluar dari besi mentah cair. Reaksi itu diikuti dengan penurunan temperatur + 50 – 80% dan berlangsung +8 – 12 menit. CO akan keluar dari mulut Konvertor dimana CO ini akan teroksider oleh udara luar dengan ditandai dengan timbulnya nyala api bersinar panjang di atas Konvertor. Periode ketiga disebut “Reddisk Smoke period” yang merupakan periode brilliant flame terakhir. Periode ini ditandai adanya Reddish smoke (nyala api ke merah-merahan) keluar mulut Konvertor . Hal ini menunjukkan bahwa unsur campuran yang terdapat dalam besi mentah telah keluar dan tinggal oksida besi FeO. Periode ini berlangsung + 1 – 2 menit. Kemudian Konvertor diputar sehingga posisinya menuju posisi horizontal, lalu ditambahkan oksider (ferromanganesh, ferrosilicon atau Al) untuk mengikat O2 dan memadunya dengan baja yang dihasilkan. Baja Bessemer yang dihasilkan dengan proses di atas mengandung sangat sedikit unsur C.
Untuk baja Bessemer, kadar unsur C dapat dinaikkan dengan cara :
a.       mengurangi udara penghembus terutama pada periode ke dua.
b.      menambah C pada periode ke tiga hampir berakhir yaitu dengan menambahkan besi mentah.
c.       Berat logam pada proses Bessemer ini akan berkurang + 8 – 12%

3.1.3.1 Mengelola Proses
Ketika baja yang diperlukan sudah terbentuk, itu dicurahkan ke dalam ladle dan kemudian ditransfer ke dalam cetakan dan terak ringan yang tertinggal. Proses konversi yang disebut “pukulan” dilakukan dalam waktu sekitar dua puluh menit. Selama periode ini kemajuan oksidasi kotoran dapat dilihat atau dinilai oleh penampilan dari api yang keluar dari mulut konverter.
Penggunaan metode modern fotolistrik pencatatan karakteristik nyala api telah sangat membantu blower dalam pengendalian kualitas akhir produk. Setelah pukulan, logam cair recarburized ke titik yang dikehendaki dan bahan paduan lainnya ditambahkan, tergantung pada produk yang diinginkan.
Proses pembuatan baja dapat diartikan sebagai proses yang bertujuan mengurangi kadar unsur C, Si, Mn, P dan S dari besi mentah dengan proses oksidasi peleburan. Konventer untuk proses “oksidasi berkapasitas antara 50-400 ton”. Besi kasar dari tanur yang dituangkan ke dalam konventer disemburkan oksigen dari atas melalui pipa sembur yang bertekanan kira-kira 12 atm. Reaksi yang terjadi: O2 + C → CO2
Penyemburan Oksigen berlangsung antara 10-20 menit. Penambahan waktu penyemburan akan mengakibatkan terbakarnya C, P, Mn dan Si.
Konvertor dibuat dari plat baja dengan sambungan las atau paku keling. Bagian dalamnya dibuat dari batu tahan api. Konvertor disangga dengan alat penyangga yang dilengkapi dengan trunnion untuk mengatur posisi horizontal atau vertikal Konvertor.
Pada bagian bawah konvertor terdapat lubang-lubang angin (tuyer) sebagai saluran udara penghembus (air blast). Batu tahan api yang digunakan untuk lapisan bagian dalam Konvertor dapat bersifat asam atau basa tergantung dari sifat baja yang diinginkan.
Secara umum proses kerja konverter adalah:
1.      Dipanaskan dengan kokas sampai suhu 15000C.
2.      Dimiringkan untuk memasukkan bahan baku baja (+1/8 dari volume konverter).
3.      Konverter ditegakkan kembali.
4.      Dihembuskan udara dengan tekanan 1,5 – 2 atm dengan kompresor.
5.      Setelah 20 – 25 menit konverter dijungkirkan untuk mengeluarkan hasilnya.
            Keuntungan dari proses oksi adalah sebagai berikut :
a.       Waktu proses relatif pendek.
b.      Hasilnya mengandung fosfor (P)dan belerang (S) yang rendah.
c.       Hasil yang diproduksi relatif lebih banyak dalam tempo yang sama
d.      dibanding proses lainnya.
e.   Biaya produksi baja tiap ton lebih murah

3.1.4    Proses Linz Donawitz (LD)
Mula-mula konventer dimiringkan, kemudian besi-besi bekas disusul dengan besi kasar cair dimasukkan ke dalam konventer. Tahap berikutnya, oksigen disemburkan dari atas selama 10-20 menit. Karena di atas permukaan yang kontak dengan pipa sembur oksigen terjadi temperatur pembakaran yang tinggi, maka Phosphor akan terbakar terlebih dahulu baru kemudian Karbon. Dengan demikian Kadar P yang dicapai bisa lebih baik, yaitu 0.05%. Besi bekas yang bisa diikutsertakan untuk pembuatan baja hanya 40%.

3.1.4.2 Proses dapur Linz-Donawitz
Cara LD (Linz-Donawitz) yang telah dikembangkan oleh Vereinigte Osterreischische Eisen – und Stahlwerke Aktiengesellschaft (VOEST) dan Osterreischische Alpine Montangesellschaft telah meraih peranan yang berarti di dunia. Andilnya dalam pembuatan baja di dunia pada tahun 1974 melampaui 50%.
Didalam bejana yang dimiringkan mula-mula dimasukkan besi/baja rongsokan, kemudian besi mentah cair. Setelah bejana ditegakkan, sebuah pipa yang diberi pendingin air dimasukkan tegak lurus melalui lehernya yang terbuka. Melalui pipa ini dikempakan zat asam (oksigen) murni yang bertekanan 6 – 12 bar dari moncong pancar yang berada di dekat permukaan kubangan lelehan. Hanya beberapa detik setelah itu, mulailah berlangsung proses pembakaran. Setelah itu dimasukkan pula batu kapur untuk membentuk terak.
Semakin lama berlangsungnya proses penghembusan, maka semakin sedikitlah kandungan zat arang di dalam baja yang terbentuk. Bersamaan dengan itu terbakar pula belerang dan phosphor sebagai unsure baja yang tidak diperlukan.
Baja dengan kandungan karbon 0,2% dapat dikenali melalui nyala api yang berkobar dari mulut bejana. Dan api yang sangat pendek akan menunjukkan akhir pembakaran karbon setelah berlangsung selama 20 menit.
Oksigen pembuatan baja dasar (BOS, BOP, BOF, dan OSM), juga dikenal sebagai Linz-Donawitz-Verfahren pembuatan baja atau proses konverter oksigen adalah metode utama pembuatan baja yang kaya karbon cair pig iron dibuat menjadi baja . Hembusan oksigen melalui pig iron cair menurunkan kandungan karbon dari paduan dan mengubahnya menjadi baja karbon rendah . Proses ini dikenal sebagai akibat dasar untuk jenis refraktori – kalsium oksida dan magnesium oksida -garis kapal untuk menahan suhu tinggi logam cair.
Proses ini dikembangkan pada tahun 1948 oleh Robert Durrer dan dikomersialisasikan di 1.952-1.953 oleh Austria Voest dan ÖAMG . The converter LD, dinamai Austria kota Linz dan Donawitz (sebuah distrik Leoben ) adalah versi halus dari konverter Bessemer mana bertiup udara diganti dengan meniup oksigen . Ini mengurangi biaya modal dari tanaman, waktu peleburan, dan produktivitas tenaga kerja meningkat. Antara 1920 dan 2000, tenaga kerja persyaratan dalam industri menurun dengan faktor 1.000, dari lebih dari 3 ton pekerja-jam per hanya 0,003. Sebagian besar baja diproduksi di dunia diproduksi menggunakan tungku oksigen dasar, pada tahun 2000, itu menyumbang 60% dari tungku baja global output.Modern akan mengambil muatan besi hingga 350 ton dan mengubahnya menjadi baja dalam waktu kurang dari 40 menit, dibandingkan dengan 10-12 jam dalam sebuah tungku perapian terbuka .
Proses oksigen dasar yang dikembangkan di luar lingkungan tradisional “big baja”. Ini dikembangkan dan disempurnakan oleh seorang pria lajang, Swiss insinyur Robert Durrer, dan dikomersialisasikan oleh dua perusahaan baja kecil di sekutu-diduduki Austria , yang belum pulih dari kehancuran Perang Dunia II .
Pada tahun 1858, Henry Bessemer mematenkan proses pembuatan baja yang melibatkan oksigen bertiup untuk decarburizing besi cair (Inggris Paten No 2207) Selama hampir seratus tahun jumlah komersial oksigen tidak tersedia sama sekali atau terlalu mahal,. dan penemuan tetap unused.During Perang Dunia II Jerman (CV Schwartz), insinyur Belgia (John Miles) dan Swiss (Durrer dan Heinrich Heilbrugge) mengusulkan versi mereka oksigen-blown pembuatan baja, tetapi hanya Durrer dan Heilbrugge membawanya ke produksi massal skala.
Pada tahun 1943, Durrer, mantan profesor di Institut Teknologi Berlin , kembali ke Swiss dan diterima kursi di dewan Gulung AG , baja terbesar di negara ini mill.In 1947 ia membeli kecil pertama 2,5 ton converter eksperimental dari AS , dan pada tanggal 3 April 1948 konverter baru yang diproduksi proses pertama baru steel.The mudah dapat memproses sejumlah besar besi tua dengan hanya sebagian kecil dari logam primer necessary.In musim panas tahun 1948 Gulung AG dan dua Austria BUMN , Voest dan ÖAMG, setuju untuk mengkomersilkan proses Durrer.
Pada bulan Juni 1949, Voest mengembangkan sebuah adaptasi dari proses Durrer ini, LD (Linz-Donawitz) process.In Desember 1949, Voest dan ÖAMG berkomitmen untuk membangun pertama mereka 30-ton converters.They oksigen dimasukkan ke dalam operasi pada bulan November 1952 (Voest di Linz) dan Mei 1953 (ÖAMG, Donawitz) dan untuk sementara menjadi ujung tombak pembuatan baja dunia, menyebabkan lonjakan dalam baja yang terkait research.Thirty-empat ribu pengusaha dan insinyur mengunjungi converter Voest oleh proses LD 1963.The mengurangi waktu pemrosesan dan biaya modal per ton baja, memberikan kontribusi bagi keunggulan kompetitif dari steel.VOEST Austria akhirnya memperoleh hak untuk memasarkan technology.However baru, kesalahan yang dibuat oleh Voest dan manajemen ÖAMG dalam melisensi teknologi mereka membuat kontrol atas adopsi di Jepang mungkin dan pada akhir tahun 1950-an para Austria kehilangan daya saing mereka.
Proses LD aslinya terdiri dalam meniup oksigen dari atas besi cair melalui nosel air-cooled tombak dari vertikal. Pada tahun 1960 pembuat baja memperkenalkan bottom-blown konverter dan memperkenalkan gas inert meniup untuk mengaduk logam cair dan menghapus fosfor kotoran.
Para pembuat baja besar Amerika tidak mengejar ketinggalan dengan teknologi baru, konverter oksigen pertama di Amerika Serikat yang diluncurkan pada akhir 1954 oleh Baja McLouth di Trenton, Michigan , yang menyumbang kurang dari 1 persen dari pasar baja nasional. US Steel dan Bethlehem Steel memperkenalkan proses oksigen hanya di 1964.Elsewhere, karena blunder lisensi pada bagian dari Austria, teknologi diadopsi dengan cepat. Pada tahun 1970 setengah dari itu dunia dan 80% dari output baja Jepang diproduksi oksigen converters.In kuartal terakhir dari konverter abad ke-20 oksigen dasar secara bertahap digantikan oleh tanur listrik . Di Jepang bagian dari proses LD menurun dari 80% pada tahun 1970 menjadi 70% pada tahun 2000, pangsa seluruh dunia dari proses oksigen dasar stabil pada 60%.
Oksigen Proses pembuatan baja dasar adalah sebagai berikut:
  1. Pig iron cair (kadang-kadang disebut sebagai “logam panas”) dari tanur tinggi dituangkan ke dalam wadah tahan api berlapis besar disebut sendok ;
  2. Logam dalam ladel dikirim langsung untuk pembuatan baja oksigen dasar atau ke tahap pretreatment. Pretreatment dari logam blast furnace digunakan untuk mengurangi beban pemurnian sulfur , silikon , dan fosfor. Dalam pretreatment desulfurising, sebuah tombak yang diturunkan ke dalam lelehan besi dalam sendok dan beberapa ratus kilogram bubuk magnesium ditambahkan. Kotoran Sulfur direduksi menjadi sulfida magnesium dalam kekerasan eksotermik reaksi. Sulfida tersebut kemudian meraup off. Pretreatment yang serupa adalah mungkin untuk desiliconisation dan dephosphorisation menggunakan skala pabrik (oksida besi) dan kapur sebagai reagen. Keputusan untuk pretreat tergantung pada kualitas dari logam blast furnace dan kualitas akhir yang dibutuhkan dari baja BOS.
  3. Mengisi tungku dengan bahan-bahan yang disebut pengisian. Proses BOS adalah autogenous: energi panas yang diperlukan dihasilkan selama proses tersebut. Mempertahankan keseimbangan muatan yang tepat, rasio HoTMetaL untuk memo, karena itu sangat penting. Kapal BOS seperlima diisi dengan skrap baja. Besi cair dari ladel ditambah seperti yang dipersyaratkan oleh keseimbangan muatan. Sebuah kimia khas HoTMetaL dibebankan ke dalam kapal BOS adalah: C 4%, 0,2-0% .8 Si, 0,08% – 0 .18% P, dan 0,01-0 .04% S.
  4. Kapal ini kemudian diatur tegak dan tombak air-cooled diturunkan ke dalamnya. Oksigen pukulan tombak murni 99% ke baja dan besi, memicu karbon terlarut dalam baja dan membakarnya untuk membentuk karbon monoksida dan karbon dioksida , yang menyebabkan suhu meningkat sampai sekitar 1700 ° C. Ini mencair memo, menurunkan karbon isi besi cair dan membantu menghilangkan yang tidak diinginkan unsur kimia . Ini adalah penggunaan oksigen bukan udara yang meningkatkan pada proses Bessemer , untuk nitrogen (dan gas lainnya) di udara tidak bereaksi dengan muatan sebagai oksigen tidak. Oksigen kemurnian tinggi dihembuskan ke dalam tungku atau kapal BOS melalui air-cooled tombak berorientasi vertikal dengan kecepatan lebih cepat dari Mach 1.
  5. Fluks (dibakar kapur atau dolomit ) dimasukkan ke kapal untuk membentuk slag , yang menyerap kotoran dari proses pembuatan baja. Selama meniup logam di kapal membentuk emulsi dengan terak, memfasilitasi proses penyulingan. Menjelang akhir dari siklus bertiup, yang memakan waktu sekitar 20 menit, suhu diukur dan sampel yang diambil. Sampel diuji dan analisis komputer dari baja yang diberikan dalam waktu enam menit. Sebuah kimia yang khas dari logam ditiup adalah 0,3-0% .6 C, ,05-0 .1% Mn, 0,01-0 .03% Si, ,01-0 .03% S dan P.
  6. Kapal BOS dimiringkan lagi dan baja dituangkan ke dalam sendok raksasa. Proses ini disebut menekan baja. Baja tersebut selanjutnya dimurnikan di tungku sendok, dengan menambahkan bahan paduan untuk memberikan sifat baja khusus yang dibutuhkan oleh pelanggan. Terkadang argon atau nitrogen gas ditiupkan ke dalam sendok untuk memastikan paduan campuran dengan benar. Baja sekarang berisi 0,1 – 1% karbon. The karbon dalam baja, semakin sulit, tetapi juga lebih rapuh dan kurang fleksibel.
  7. Setelah baja akan dihapus dari kapal BOS, terak, penuh dengan kotoran, dituangkan off dan didinginkan.

3.2       Proses Martin (Dapur Siemens Martin)
Proses lain untuk membuat baja dari bahan besi kasar adalah menggunakan dapur Siemens Martin yang sering disebut proses Martin. Dapur ini terdiri atas satu tungku untuk bahan yang dicairkan dan biasanya menggunakan empat ruangan sebagai pemanas gas dan udara. Pada proses ini digunakan muatan besi bekas yang dicampur dengan besi kasar sehingga dapat menghasilkan baja dengan kualitas yang lebih baik jika dibandingkan dengan baja Bessemer maupun Thomas.
Gas yang akan dibakar dengan udara untuk pembakaran dialirkan ke dalam ruangan-ruangan melalui batu tahan api yang sudah dipanaskan dengan temperatur 600 sampai 900 derajat celcius. dengan demikian nyala apinya mempunyai suhu yang tinggi, kira-kira 1800 derajat celcius. gas pembakaran yang bergerak ke luar masih memberikan panas kedalam ruang yang kedua, dengan menggunakan keran pengatur maka gas panas dan udara pembakaran masuk ke dalam ruangan tersebut secara bergantian dipanaskan dan didinginkan. Bahan bakar yang digunakan adalah gas dapur tinggi, minyak yang digaskan (stookolie) dan juga gas generator.
Pada pembakaran zat arang terjadi gas CO dan CO2 yang naik ke atas dan mengakibatkan cairannya bergolak, dengan demikian akan terjadi hubungann yang erat antara api dengan bahan muatan yang dimasukkan ke dapur tinggi. Bahan tambahan akan bersenyawa dengan zat asam membentuk terak yang menutup cairan tersebut sehingga melindungi cairan itu dari oksida lebih lanjut. Setelah proses berjalan selama 6 jam, terak dikeluarkan dengan memiringkan dapur tersebut dan kemudian baja cair dapat dicerat. Hasil akhir dari proses Martin disebut baja Martin. Baja ini bermutu baik karena komposisinya dapat diatur dan ditentukan dengan teliti pada proses yang berlangsung agak lama. Lapisan dapur pada proses Martin dapat bersifat asam atau basa tergantung dari besi kasarnya mengandung fosfor sedikit atau banyak.
Proses Martin asam teradi apabila mengolah besi kasar yang bersifat asam atau mengandung fosfor rendah dan sebaliknya dikatakan proses Martin basa apabila muatannya bersifat basa dan mengandung fosfor yang tinggi. Keuntungan dari proses Martin disbanding proses Bessemer dan Thomas adalah sebagai berikut :
a. Proses lebih lama sehingga dapat menghasilkan susunan yang lebih baik dengan     jalan percobaan-percobaan.
b. Unsur-unsur yang tidak dikehendaki dan kotoran-kotoran dapat dihindarkan atau dibersihkan.
c. Penambahan besi bekas dan bahan tambahan lainnya pada akhir proses menyebabkan susunannya dapat diatur sebaik-baiknya. Selain keuntungan di atas dan karena udara pembakaran mengalir di atas cairan maka hasil akhir akan sedikit mengandung zat asam dan zat lemas.
Proses Martin basa biasanya masih mengandung beberapa kotoran seperti zat asam, belerang, fosfor dan sebagainya. Sedangkan pada proses Martin asam kadar kotoran-kotoran tersebut lebih kecil.
Pada proses Open-Hearth digunakan campuran besi mentah (pig iron) padat atau cair dengan baja bekas (steel scrap) sebagai bahan isian (charge). Pada proses ini temperatur yang dihasilkan oleh nyala api dapat mencapai 1800oC. Bahan bakar (fuel) dan udara sebelum dimasukkan ke dalam dapur terlebih dahulu dipanaskan dalam “Cheekerwork” dari renegarator.
Proses pembuatan baja dengan cara Open-Hearth ini meliputi 3 periode yaitu :
a. Periode memasukkan dan mencairkan bahan isian.
b. Periode mendidihkan cairan logam isian.
c. Periode membersihkan/memurnikan (refining) dan deoksidasi
d. Bahan bakar yang dipakai adalah: campuran blast furnace gas dan cokes oven gas.
Bahan isian : besi mentah dan baja bekas beserta bahan tambah ditaruh dalam heart lewat puntu pengisian.
Proses pembuatan baja dengan cara Open-Hearth furnace ini dapat dalam keadaan basa atau asam (basic or acid open-hearth). Pada basic open-hearth furnace, dinding bagaian dalam dapur dilapisi dengan magnesite brick. Bagian bawah untuk tempat logam cair dan terak dari bahan magnesite brick atau dolomite harus diganti setiap kali peleburan selesai. Terak basa yang dihasilkan + 40 - 50 % CaO.
Pada acid open-hearth furnace, dinding bagian dalam dapur dilapisi dengan dinas-brick. Bagian bawah dinding dapur harus diganti setiap kali peleburan selesai. Terak yang dihasilkan mengandung silica yang cukup tinggi yaitu 50 - 55 % SiO2. Pada proses basic ataupun acid dapat menggunakan bahan isian padat ataupun cair.
Proses yang menggunakan isian padat biasa disebut “Scarp and pig process” yaitu proses yang isian padatnya terdiri dari besi mentah (pig iron), baja bekas (Scrap steel) dan sedikit bijih besi (iron ore). Proses yang mengggunakan besi mentah cair terdiri dari besi mentah cari + 60 % dan baja bekas kira-kira 40 % dan sedikit bijih besi dan bahan tambah. Cara ini biasa dikerjakan pada perusahaan dapur tinggi (blast furnace) dimana besi mentah cair dari dapur tinggi tersebut langsung diproses pada open-hearth furnace.

http://2.bp.blogspot.com/__wKSIY9nq2Q/TTwxqo9um5I/AAAAAAAADL4/LjaiEJ1MncA/s320/Dapur+Siemens+Martin.jpg
Gambar 32, dapur siemens martin (open hearth furnace)




3.2.1    Proses Hoecsch
Proses Hoecsch merupakan penyempurnaan dari proses Martin. Caranya adalah setelah muatan di dalam dapur Siemens Martin mencair kemudian langsung dikeluarkan dan dimasukkan dalam kuali yang terbuka untuk membakar fosfor dan belerang. Sementara pembakaran dilakukan dapur Siemens Martin dibersihkan dan kemudian lantai dapur ditaburi dengan serbuk bijih besi (Fe2O3 atau Fe3O4). Setelah selesai mengadakan pembakaran fosfor, belerang dan besi cair yang berada di dalam kuali tadi dimasukkan kembali ke dalam dapur Siemens Martin untuk menyelesaikan pembakaran unsur-unsur lain yang belum hilang, terutama zat arang. Setelah proses pembakaran zat arang dianggap selesai, terak yang terjadi dikeluarkan selanjutnya baja cair ditampung dalam panci penuangan untuk dituang atau dicetak menjadi balok tuangan.

3.2.2    Proses Bertrand Thield
Proses ini menggunakan dua buah dapur Siemens Martin. Pada dapur yang pertama dilakukan pemijaran dan pembakaran untuk memisahkan fosfor sedangkan dalam dapur kedua diisi dengan besi cair hasil dari dapur yang pertama setelah teraknya dikeluarkan. Proses di dalam dapur yang kedua tersebut juga diberi tambahan bijih besi yang baru.

3.2.1    Proses Dupleks
Proses ini dilakukan dengan cara mengeluarkan zat arang terlebih dahulu yang berada konvertor-konvertor dan memurnikannya di dalam dapur Siemens Martin. Proses Dupleks terutama dilakukan oleh pabrik-pabrik baja yang berada di dekat perusahaan dapur tinggi. Setelah proses di dalam dapur tinggi (setelah teraknya dihilangkan) cairan besi kasar itu dimasukkan kedalam konvertor (Bessemer atau Thomas) dan dicampur dengan batu kapur serta baja bekas dalam jumlah yang dikehendaki. Pengembusan udara di dalam konvertor dilakukan sampai kandungan fosfor menjadi rendah kira-kira 1 sampai 1,5 %, ditambah dengan kokas yang telah digiling selanjutnya memindahkan isinya ke dalam dapur Siemens Martin.

3.2.4    Proses Thalbot
Proses Thalbot dilakukan dengan menggunakan dapur Siemens Martin yang dapat diputar-putar dan dijungkitkan. Setelah pemijaran didalam dapur Martin, sebagian cairan dituangkan ke dalam panci tuang dan ke dalam dapur tadi sambil ditambahkan besi kasar, bijih besi dan batu kapur.
Proses selanjutnya adalah menjaga agar cairan besi di dalam panic tuang tadi tidak terjadi oksidasi, artinya mengusahakan pendinginan yang cepat. Akibat dari cara ini adalah hasil yang diperoleh dalam setiap proses dari satu dapur tidak sama kualitasnya. Baja yang dihasilkan dari proses Thalbot adalah baja biasa seperti hasil dari proses konvertor Bessemer maupun Thomas.

3.3       Proses Dapur Listrik
Dapur listrik digunakan untuk pembuatan baja yang tahan terhadap suhu tinggi. Dapur ini mempunyai keuntungan-keuntungan sebagai berikut,
a.       Jumlah panas yang diperlukan dapat dapat diatur sebaik-baiknya.
b.      Pengaruh zat asam praktis tidak ada.
c.       Susunan besi tidak dipengaruhi oleh aliran listrik.
Sedangkan kekurangannya adalah harga listrik yang mahal. Dapur listrik dibagi menjadi dua kelompok yaitu dapur listrik busur cahaya dan dapur listrik induksi.


3.3.1    Dapur Busur Cahaya
Dapur ini berdasarkan prinsip panas yang memancar dari busur api, dapur ini juga dikenal dengan sebutan dapur busur nyala api. Dapur ini merupakan suatu tungku yang bagian atasnya digantungkan dua batang arang sebagai elektroda pada arus bolak-balik atau dengan tiga buah elektroda arang yang dialirkan arus putar. Misalnya pada dapur Stassano busur api terjadi antara tiga ujung elektroda arang yang berada di atas baja yang dilebur melalui ujung elektroda itu dengan arus putar. Pada dapur Girod, arus bolak balik mengalir melalui satu elektroda yang membentuk busur api di antara kutub dan baja cair selanjutnya dikeluarkan melalui enam buah elektroda baja yang didinginkan dengan air ke dasar tungku. Pada dapur Heroult menggunakan dua elektroda arang dengan arus bolakbalik dan dapat juga menggunakan tiga buah elektroda pada arus putar. Arus listrik membentuk busur nyala dari elektroda kepada cairan dan kembali dari cairan ke elektroda lainnya.

3.3.2    Dapur Induksi
Dapur induksi dapat dibedakan atas dapur induksi frekuensi rendah dan dapur induksi frekuensi tinggi. Pada dapur induksi dibangkitkan suatu arus induksi dalam cairan baja sehingga menimbulkan panas dalam cairan baja itu sendiri sedangkan dinding dapurnya hanya menerima pengaruh listrik yang kecil saja.
a.       Dapur induksi frekuensi rendah, bekerja menurut prinsip transformator. Dapur ini berupa saluran keliling teras dari baja yang beserta isinya dipandang sebagai gulungan sekunder transformator yang dihubungkan singkat, akibat hubungan singkat tersebut di dalam dapur mengalir suatu aliran listrik yang besar dan membangkitkan panas yang tinggi. Akibatnya isi dapur mencair dan campuran-campuran tambahan
dioksidasikan.
b.      Dapur induksi frekuensi tinggi, dapur ini terdiri atas suatu kuali yang diberi kumparan besar di sekelilingnya. Apabila dalam kumparan dialirkan arus bolak-balik maka terjadilah arus putar didalam isi dapur. Arus ini merupakan aliran listrik hubungan singkat dan panas yang dibangkitkan sangat tinggi sehingga mencairkan isi dapur dan campuran tambahan yang lain serta mengkoksidasikannya. Hasil akhir dari dapur listrik disebut baja elektro yang bermutu sangat baik untuk digunakan sebagai alat perkakas misalnya pahat, alat tumbuk dan lain-lainnya.

3.3.3    Proses Dapur Aduk
Dapur aduk merupakan cara pembuatan baja yang konvensional dengan cara melebur besi kasar di dalam dapur nyala api bersama-sama dengan terak (FeO) untuk mendapatkan zat asam. Dengan cara mengaduk-aduk dengan batang besi dan ke bawah permukaan dimasukkan udara maka terjadilah suatu masa lunak dari baja yang banyak mengandung terak. Apabila gumpalan-gumpalan yang dibuat dalam dapur telah mencapai kirakira 60 kg dikeluarkan, maka langkah selajutnya adalah mengeluarkan terak dengan jalan menempanya atau dipres. Dalam proses aduk ini lebih banyak melibatkan pekerjaan tangan serta kapasitas produksi yang kecil maka cara ini dipandang tidak efisien dan jarang digunakan pada pabrik-pabrik baja










BAB IV

PENDAHULUAN
Besi dan baja sampai saat ini menduduki peringkat pertama logam yang paling banyak penggunaanya, besi dan baja mempunyai kandungan unsur utama yang sama yaitu Fe, hanya kadar karbon-lah yang membedakan besi dan baja.
Besi dan baja diperoleh dari hasil pengolahan bijih besi menjadi besi kasar untuk selanjutnya diolah menjadi besi atau baja. Pada uraian ini akan diberikan pemaparan tentang pengolahan oksida besi atau bijih besi Hematite (70% Fe), Magnetite (72% Fe) dan Limonite (60% Fe) bijih besi menjadi besi dan baja.

4.1  PROSES PENGOLAHAN BESI DAN BAJA
a.       Pengolahan Besi Kasar
b.      Pengolahan Besi Tuang
c.       Pengolahan Baja
d.      Pengolahan Besi Kasar
Besi kasar diperoleh dari peleburan oksida besi atau bijih besi Hematite (70% Fe), Magnetite (72% Fe) dan Limonite (60% Fe) di dalam tanur tinggi. Bijih besi tersebut mula – mula dibersihkan dengan cara mencucinya pada saluran goyang, kemudian dihaluskan dengan proses pemecahan secara bertingkat.
Butiran bijih besi halus tersebut kemudian dilewatkan pada ”roda magnetik” untuk memisahkan bijih yang mengandung kadar Fe yang tinggi dan yang rendah
Biji atau bijih besi adalah cebakan yang digunakan untuk membuat besi gubal.
Biji besi terdiri atas oksigen dan atom besi yang berikatan bersama dalam molekul. Besi sendiri biasanya didapatkan dalam bentuk magnetit (Fe3O4), hematit (Fe2O3), goethit, limonit atau siderit. Bijih besi biasanya kaya akan besi oksida dan beragam dalam hal warna, dari kelabu tua, kuning muda, ungu tua, hingga merah karat.
Saat ini, cadangan biji besi nampak banyak, namun seiring dengan bertambahnya penggunaan besi secara eksponensial berkelanjutan, cadangan ini mulai berkurang, karena jumlahnya tetap. Sebagai contoh, Lester Brown dari Worldwatch Institute telah memperkirakan bahwa bijih besi bisa habis dalam waktu 64 tahun berdasarkan pada ekstrapolasi konservatif dari 2% pertumbuhan per tahun.
Potensi Biji Besi di Kalimantan Tengah. Biji besi mempunyai 2 tipe yaitu magnetis dan kolovial, biji besi tipe magnetis dijumpai didaerah Kabupaten Lamandau, sedangkan tipe kolovial dijumpai didaerah Kabupaten Kotawaringin Timur.
Tipe magnetis terdiri dari hematite dan pegmatite, sedangkan tipe kolovial terdiri dari limonit dan Ilmenite.
Lokasi tipe magnetis berada didaerah :
Ø  Bukit Karim, Kabupaten Lamandau
Ø  Bukit Gojo, Kabupaten Lamandau
Ø  Petarikan, Kabupaten Lamandau
Ø  Mirah, Tumbang Manggu, Kabupaten Katingan
Ø  Barito Timur
Lokasi tipe kolovial berada didaerah :
- Kenyala, Kecamatan Kotabesi, Kabupaten Kotawaringin Timur. Cadangan bijih besi yang sudah ditemukan 41,2 juta ton
Besi merupakan logam kedua yang paling banyak di bumi ini. Karakter dari endapan besi ini bisa berupa endapan logam yang berdiri sendiri namun seringkali ditemukan berasosiasi dengan mineral logam lainnya. Kadang besi terdapat sebagai kandungan logam tanah (residual), namun jarang yang memiliki nilai ekonomis tinggi. Endapan besi yang ekonomis umumnya berupa Magnetite, Hematite, Limonite dan Siderite. Kadang kala dapat berupa mineral: Pyrite, Pyrhotite, Marcasite, dan Chamosite.
Beberapa jenis genesa dan endapan yang memungkinkan endapan besi bernilai ekonomis antara lain :
Ø  Magmatik                                            : Magnetite dan Titaniferous Magnetite.
Ø  Metasomatik kontak                           : Magnetite dan Specularite.
Ø  Pergantian/replacement                       : Magnetite dan Hematite.
Ø  Sedimentasi/placer                              : Hematite, Limonite, dan Siderite.
Ø  Konsentrasi mekanik dan residual      : Hematite, Magnetite dan Limonite.
Ø  Oksidasi                                              : Limonite dan Hematite.
Dari mineral-mineral bijih besi, magnetit adalah mineral dengan kandungan Fe paling tinggi, tetapi terdapat dalam jumlah kecil. Sementara hematit merupakan mineral bijih utama yang dibutuhkan dalam industri besi. Mineral-mineral pembawa besi dengan nilai ekonomis dengan susunan kimia, kandungan Fe dan klasifikasi komersil dapat dilihat pada Tabel dibawah ini:
Tabel mineral-mineral bijih besi bernilai ekonomis.
a.       Mineral Susunan kimia Kandungan Fe (%) Klasifikasi komersil.
b.      Magnetit FeO, Fe2O3 72,4 Magnetik atau bijih hitam.
c.       Hematit Fe2O3 70,0 Bijih merah.
d.      Limonit Fe2O3.nH2O 59 – 63 Bijih coklat.
e.       Siderit FeCO3 48,2 Spathic, black band, clay ironstone.
Proses terjadinya cebakan bahan galian bijih besi berhubungan erat dengan adanya peristiwa tektonik pra-mineralisasi. Akibat peristiwa tektonik, terbentuklah struktur sesar, struktur sesar ini merupakan zona lemah yang memungkinkan terjadinya magmatisme, yaitu intrusi magma menerobos batuan tua. Akibat adanya kontak magmatik ini, terjadilah proses rekristalisasi, alterasi, mineralisasi, dan penggantian (replacement) pada bagian kontak magma dengan batuan yang diterobosnya.
Perubahan ini disebabkan karena adanya panas dan bahan cair (fluida) yang berasal dari aktivitas magma tersebut. Proses penerobosan magma pada zona lemah ini hingga membeku umumnya disertai dengan kontak metamorfosa. Kontak metamorfosa juga melibatkan batuan samping sehingga menimbulkan bahan cair (fluida) seperti cairan magmatik dan metamorfik yang banyak mengandung bijih.

4.1.1        Besi sekunder ( endapan placer )
Cebakan mineral alochton dibentuk oleh kumpulan mineral berat melalui proses sedimentasi, secara alamiah terpisah karena gravitasi dan dibantu pergerakan media cair, padat dan gas/udara. Kerapatan konsentrasi mineral-mineral berat tersebut tergantung kepada tingkat kebebasannya dari sumber, berat jenis, ketahanan kimiawi hingga lamanya pelapukan dan mekanisma. Dengan nilai ekonomi yang dimilikinya para ahli geologi menyebut endapan alochton tersebut sebagai cebakan placer.
Jenis cebakan ini telah terbentuk dalam semua waktu geologi, tetapi kebanyakan pada umur Tersier dan masa kini, sebagian besar merupakan cadangan berukuran kecil dan sering terkumpul dalam waktu singkat karena tererosi. Kebanyakan cebakan berkadar rendah tetapi dapat ditambang karena berupa partikel bebas, mudah dikerjakan dengan tanpa penghancuran; dimana pemisahannya dapat menggunakan alat semi-mobile dan relatif murah. Penambangannya biasanya dengan cara pengerukan, yang merupakan metoda penambangan termurah.
4.2  Proses Pembuatan Besi - Baja
Besi dan baja merupakan logam yang banyak digunakan dalam teknik; dan meliputi 95% dari seluruh produksi logam dunia. untuk penggunaan tertentu, besi dan baja merupakan satu-satunya logam yang memenuhi persyaratan teknis maupun ekonomis, namun di beberapa bidang lainnya logam ini mulai mendapat persaingan dari logam bukan besi dan bahan bukan logam. diperkirakan bahwa besi telah dikenal manusia disekitar tahun 1200 SM.
Proses pembuatan baja diperkenalkan oleh Sir Henry Bessemer dari Inggris sekitar tahun 1800, sedang William Kelly dari Amerika pada waktu yang hampir bersamaan berhasil membuat besi malleable. hal ini menyebabkan timbulnay persengketaan mengenai masalah paten. Dalam sidang-sidang pengasilan terbukti bahwa WIlliam Key lebih dahulu mendapatkan hak paten.
Proses Pembuatan Besi-Baja:

4.2.1        Proses Reduksi Tidak Langsung (Indirect Reduction)
Pada proses ini menggunakan tungku tanur tinggi (blast furnace) dengan porsi 80% diproduksi dunia. Besi kasar dihasilkan dalam tanur tinggi. Diameter tanur tinggi sekitar 8m dan tingginya mencapai 60 m. Bahan baku yang terdiri dari campuran bijih, kokas, dan batu kapur, dinaikkan ke puncak tanur dengan pemuat otomatis, kemudian dimasukkan ke dalam hopper. Hematit akan dimasukkan ke dalam blast furnace, disertai denganbeberapa bahan lainnya seperti kokas (coke), batu kapur(limestone), dan udara panas. Bahan baku yang terdiri dari campuran biji besi, kokas, dan batu kapur, dinaikkan ke puncakblast furnace. Bahan baku tersebut disusun secara berlapis-lapis.
Setelah bahan-bahan dimasukkan ke dalam blast furnace, lalu udara panas dialirkan dari dasar tungku dan menyebabkan kokas terbakar sehingga nantinya akan membentuk karbon monoksida (CO). Reaksi reduksi pun terjadi, yaitu sebagai berikut :
Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2

Dengan digunakannya udara panas, dapat dihemat penggunaan kokas sebesar 30% lebih. Udara dipanaskan dalam pemanas mula yang berbentuk menara silindris, sampai sekitar 500ºC. Kalor yang diperlukan berasal dari reaksi pembakaran gas karbon monoksida yang keluar dari tanur. Udara panas tersebut memasuki tanur melalui tuyer yang terletak tepat di atas pusat pengumpulan besi cair.
Maka didapatlah besi (Fe) yang kita inginkan. Namun besi tersebut masih mengandung karbon yang cukup banyak yaitu 3% – 4,5%, padahal besi yang paling banyak digunakan saat ini adalah yang berkadar karbon kurang dari 1% saja. Besi yang mengandung karbon dengan kadar >4% biasa disebut pig iron.
Batu kapur digunakan sebagai fluks yang mengikat kotoran-kotoran yang terdapat dalam bijih-bijih besi dan membentuk terak cair. Terak cair ini lebih ringan dari besi cair dan terapung diatasnya dan secara berkala akan disadap. Besi cair yang telah bebas dari kotoran-kotoran dialirkan kedalam cetakan setiap 5 – 6 jam.

http://4.bp.blogspot.com/-vza3Tns6bC4/T1TuF4EnKsI/AAAAAAAAAJA/wlMW_FVdCXU/s320/process.jpg

Gambar 4.2.1, blast furnace

Terak dapat dimanfaatkan sebagai bahan bangunan (campuran beton) atau sebagai bahan isolasi panas. Gas panas dibersihkan dan digunakan untuk pemanas mula udara, untuk membangkitkan energi atau sebagai media pembakar dapur-dapur lainnya.
Perlu diperhatikan bahwa bijih besi yang akan dimasukkan ke dalam blast furnaceharuslah digumpalkan terlebih dahulu. Hal tersebut berguna agar aliran udara panas bisa dengan mudah bergerak melewati celan-celah biji besi dan tentunya akan mempercepat proses reduksi. Komposisi besi kasar dapat dikendalikan melalui pengaturan kondisi operasi dan pemilihan susunan campuran bahan baku.
http://2.bp.blogspot.com/-jr3DUepsnjU/T1TudNeQEMI/AAAAAAAAAJI/X8pqWiNEPUQ/s320/blast-furnace.jpg
Gambar: Tanur Tinggi


4.2.2    Proses Reduksi Langsung (Direct Reduction)
Proses ini biasanya digunakan untuk merubah pellet menjadi besi spons (sponge iron). Juga disebut besi spons dihasilkan dari reduksi langsung dari bijih besi (dalam bentuk gumpalan, pelet atau denda) dengan mengurangi gas yang dihasilkan dari gas alam atau batubara. Gas pereduksi adalah mayoritas campuran hidrogen (H2) dan karbon monoksida (CO) yang bertindak sebagai pereduksi. Proses langsung mengurangi bijih besi dalam bentuk padat dengan mengurangi gas disebut reduksi langsung.
Proses reduksi langsung dianggap lebih efisien daripada tanur tiup . Karena beroperasi pada suhu yang lebih rendah, dan ada beberapa faktor lain yang membuatnya ekonomis. Berikut adalah contoh proses reduksi langsung antara lain :
4.2.3    HYL proces
HYL Direct Reduction Proses (reduksi langsung) adalah hasil usaha riset yang dimulai oleh Hojalata y L.Mina, S.A., pada permulaan tahun 1950-an. Usaha ini muncul dari tekanan kebutuhan yang semakin meningkat dan harus memperoleh bahan baku yang cukup mutu dan pada harga yang stabil untuk produksi lembaran baja(sheet steel).
Dalam proses ini digunakan gas reduktor dari LNG (Liquid Natural Gas), gas alam cair ini direaksikan dengan uap air panas (H2O).
4.2.4    Midrex Proces
http://www.kobelco.co.jp/p108/dri/img/flow.gif
Gambar 4.3.3, Midrex proces

Proses ini didasarkan pada tekanan rendah, udara bergerak berlawanan arus ke bijih oksida besi pelet padat. Di dalam proses reduksi langsung ini, bijih besi direaksikan dengan gas alam sehingga terbentuklah butiran besi yang dinamakan besi spons. Besi spons kemudian diolah lebih lanjut di dalam sebuah tungku yang bernama dapur listrik (Electric Arc Furnace). Di sini besi spons akan dicampur dengan besi tua (scrap), dan paduan fero untuk diubah menjadi batangan baja, biasa disebut billet. Proses ini sangat efektif untuk mereduksi oksida-oksida dan belerang sehingga dapat dimanfaatkan bijih besi berkadar rendah.
Proses reduksi langsung ini salah satunya dipakai oleh P.T. Karakatau Steel. Fungsi dari gas alam itu sendiri sebenarnya adakalah sebagai gas reduktor, dimana gas alam mengandung CO dan H2, yang dapat bereaksi dengan bijih menghasilkan besi murni (Fe) berkualitas tinggi.
Keuntungan dari proses reduksi langsung ketimbang blast furnace adalah :
a. Besi spons memiliki kandungan besi lebih tinggi ketimbang pig iron, hasil blast furnace.
b. Zat reduktor menggunakan gas (CO atau H2) yang terkandung dalam gas alam, sehingga tidak diperlukan kokas yang harganya cukup mahal.

Perbedaan proses reduksi langsung dan reduksi tidak langsung
  1. Reaksinya berbeda,pada reduksi tidak langsung Fe diperoleh dari beberapa tahap reaksi, pada reduksi langsung dengan1 tahap reaksi sudah dapat diperoleh Fe murni.
  2. Hasil akhirnya berbeda, Output dari reduksi tidak langsung adalah berupa Fe dalam keadaan cair (pig iron) , sedangkan output dari reduksi langsung adalah Fe dalam keadaan padat (sponge iron)
  3. Sumber gas reduktornya berbeda, indirect reduction menggunakan kokas untuk menghasilkan gas reduktor CO, sedangkan direct reduction menggunakan CH4
  4. Kualitasnya berbeda, reduksi langsung menghasilkan besi dengan kualitas yang lebih baik daripada reduksi tidak langsung. Karena reduksi tidak langsung menggunakan kokas untuk menghasilkan gas reduktor. Kokas berasal dari batubara yang mengadung sulfur, dimana S tersebut dapat ikut masuk kedalam besi hasil reduksi, yang mengakibatkan besi mengalami retak panas (hot shortness). 

4.3       Besi Tuang (Cast Iron)
Secara umum Besi Tuang (Cast Iron) adalah Besi yang mempunyai Carbon content 2.5% – 4%. Oleh karena itu Besi Tuang yang kandungan karbonnya 2.5% – 4% akan mempunyai sifat MAMPU LASNYA (WELDABILITY) rendah. Karbon dalam Besi Tuang dapat berupa sementit (Fe3C) atau biasa disebut dengan Karbon Bebas (grafit). Perlu di ketahui juga kandungan FOSFOR dan SULPHUR dari material ini sangat tinggi dibandingkan Baja. Ada beberapa jenis Besi Tuang (Cast Iron) yaitu :

4.3.1    Besi Tuang Putih (White Cast Iron)
http://4.bp.blogspot.com/-Mat4PIb3yAc/T1TvkSHqbfI/AAAAAAAAAJQ/QAlrCHzAmo4/s320/gb717.jpg
Gambar: Struktur logam dapat dilihat pada gambar diatas

       
Namanya diambil dari warna bidang p atahnya. Dimana Besi Tuang ini seluruh karbonnya berupa Sementit sehingga mempunyai sifat sangat keras dan getas. Mikrostrukturnya terdiri dari Karbida yang menyebabkan berwarna Putih.
            Besi tuang putih (white cast iron) mengandung kadar silikon rendah, dimana pada saat pemadatan besi carbida membentuk graphite di dalam ikatan matrix. Pada besi tuang non-paduan strukturnya berbentuk pearlite. Besi tuang putih (white cast iron) memiliki angka kekerasan antara 400 hingga 600 HB dengan tegangan tariknya 270 N/mm2 dan masih dapat ditingkatkan melalui penurunan kadar karbon sebesar 2,75 sampai 2,9 % menjadi 450 N/mm2. Proses machining untuk besi tuang putih ini hanya dapat dilakukan dengan penggerindaan (grinding). Besi tuang putih (white cast iron) digunakan dalam pembuatan komponen mesin gerinda, kelengkapan penghancur, komponen dapur pemanas (furnance) dan lain-lain. Besi tuang putih (white cast iron) dapat diberi perlakuan panas (heat treatment) untuk menurunkan angka kekerasannya melalui proses pelunakan (anealing), yakni dengan pemanasan pada temperatur 850ºC untuk menguraikan free-karbon yang terbentuk karena pendinginan cepat setelah penuangan (pengecoran).
Proses ini dilakukan hanya pada kondisi darurat. Sedangkan pengendalian sifat besi tuang putih ini tetap dengan metoda pengendalian pendinginan dengan “iron chill” serta komposisi unsur bahan.
4.3.2    Besi Tuang Kelabu (Grey Cast Iron)
Namanya diambil dari warna bidang patahnya. Besi tuang Kelabu (Grey Cast Iron). Besi tuang kelabu (grey cast iron) mengandung unsur graphite yang berbentuk serpihan sehingga memiliki sifat mampu mesin (machinability). Yang membedakan jenis dari besi tuang kelabu ialah nilai tegangannya Angka kekerasan dari Besi tuang ini ialah antara 155 HB sampai 320 HB tergantung tingkatannya. besi tuang kelabu (grey cast iron) digunakan dalam pembuatan crankcases, machine tool bed, brake drums, cylinder head dan lain-lain.
http://4.bp.blogspot.com/--vn517RHxdU/T1TwcIgCeoI/AAAAAAAAAJY/epe4Sc2LExc/s320/grey-cast-iron1.jpg
                                        Gambar 4.3.2, besi tuang kelabu
Besi tuang kelabu (grey cast iron) dapat diberi perlakuan panas (heat treatment) untuk menghilangkan tegangan dalam setelah proses pengecoran yakni dengan “stress reliefing”, dengan memberikan pemanasan lambat antara 500ºC hingga 575ºC, dengan holding time sekitar 3 jam diikuti dengan pendinginan secara perlahan-lahan. Proses lain dalam perlakuan panas (heat treatment) yang memungkinkan untuk dilakukan pada besi tuang kelabu ini ialah pelunakan (anealing), dengan proses ini akan terjadi perbaikan pada strukturnya sehingga dimungkinkan untuk proses machining secara cepat, untuk proses anealing ini dilakukan dengan memberikan pemanasan pada temperatur anealing yakni 700ºC dengan waktu pemanasan (holding time) setengah hingga dua jam, dimana akan terbentuk structure pearlite tertutup dalam kesatuan ferrite matrix, namun demikian tingkat kekerasan akan tereduksi sebesar 240 HB sampai 180 HB.Jenis Besi Tuang ini sering dijumpai (sekitar 70% besi tuang berwarna abu-abu). Struktur besi tuang kelabu dapat dilihat pada gambar 4.3.2.

4.3.3     Besi tuang mampu tempa (malleable cast iron).
Besi tuang “Mampu Tempa” (Malleable Cast Iron) Besi tuang mampu tempa (Malleable cast Iron) adalah salah satu jenis besi tuang yang memiliki struktur berwarna putih, dimana memiliki unsur graphite yang sangat halus sehingga distribusi unsur Karbon menjadi lebih merata serta mudah dibentuk. Besi tuang mampu tempa (Malleable cast Iron) terdapat dalam 3 bentuk jenis, yakni : Whitehearth, Blackhearth, dan Pearlitic nama-nama ini merupakan istilah sesuai dengan bentuk microstruktur dari besi tuang tersebut. Besi Tuang jenis ini dibuat dari Besi Tuang Putih dengan melakukan heat treatment kembali yang tujuannya menguraikan seluruh gumpalan graphit (Fe3C) akan terurai menjadi matriks Ferrite, Pearlite dan Martensite. Mempunyai sifat yang mirip dengab Baja. Sifat-sifat sangat baik jika dibandingkan dengan besi tuang kelabu tetapi harganya mahal.

4.3.4    Besi Tuang Nodular (Nodular Cast Iron)Nodular Cast Iron
Adalah perpaduan besi tuang kelabu. Dibuat dengan jalan mencampurkan magnesium, kalsium atau serium ke dalam cairan logam.Sifat-sifat kekuatan dan keuletan tinggi, tahan aus juga tahan panas.
http://4.bp.blogspot.com/-hTuP6ifNcBs/T1TxAb4MLoI/AAAAAAAAAJg/MULcnckbEVc/s320/Slide-11.jpg
         Struktur besi tuang nodular

Ciri besi tuang ini bentuk graphite flake dimana ujung – ujung flake berbentuk takik-an yang mempunyai pengaruh terhadap ketangguhan, keuletan & kekuatan oleh karena untuk menjadi lebih baik, maka graphite tersebut berbentuk bola (spheroid) dengan menambahkan sedikit inoculating agent, seperti magnesium atau calcium silicide. Karena besi tuang mempunyai keuletan yang tinggi maka besi tuang ini di kategorikan ductile cast iron. Pemakaian besi tuang jenis ini adalah untuk bahan pembuat piston mesin.




8 komentar:

  1. kita juga punya nih artikel mengenai 'Industri Baja', silahkan dikunjungi dan dibaca , berikut linknya
    http://repository.gunadarma.ac.id/bitstream/123456789/2009/1/Artikel_20205546.pdf
    trimakasih
    semoga bermanfaat

    BalasHapus
  2. Salam....
    Untuk proses pemisahan butiran emas halus pada pasir besi ,,apakah ada cara yang efektif....

    Afwadi Abdy
    HP.085297980442
    afwadifuad@yahoo.co.id

    BalasHapus
  3. tumpang taya..ni dia gna relau ape untok proses jdi carbon steel yek

    BalasHapus
  4. cm ne nk dapatkn smua mklumat2 tentang besi carbon steel dri proses mula smpi proses akhir

    BalasHapus
  5. Permisi, punya gambar proses thomas sma oksidasi nda ??

    BalasHapus