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.
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.
Batu Bata tahan Api (Fire
Bricks)
3.1 PROSES KONVERTER
3.1.1
Proses
Bessemer (1855)
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.
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.
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:
- Pig iron cair (kadang-kadang disebut sebagai “logam panas”) dari tanur tinggi dituangkan ke dalam wadah tahan api berlapis besar disebut sendok ;
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
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.
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
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
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.
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.
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.
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.
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
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.
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
- Reaksinya berbeda,pada reduksi tidak langsung Fe diperoleh dari beberapa tahap reaksi, pada reduksi langsung dengan1 tahap reaksi sudah dapat diperoleh Fe murni.
- 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)
- Sumber gas reduktornya berbeda, indirect reduction menggunakan kokas untuk menghasilkan gas reduktor CO, sedangkan direct reduction menggunakan CH4
- 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)
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).
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.
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.
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.
Like this
BalasHapusthanks !!
Hapuskita juga punya nih artikel mengenai 'Industri Baja', silahkan dikunjungi dan dibaca , berikut linknya
BalasHapushttp://repository.gunadarma.ac.id/bitstream/123456789/2009/1/Artikel_20205546.pdf
trimakasih
semoga bermanfaat
sipp bang
HapusSalam....
BalasHapusUntuk proses pemisahan butiran emas halus pada pasir besi ,,apakah ada cara yang efektif....
Afwadi Abdy
HP.085297980442
afwadifuad@yahoo.co.id
tumpang taya..ni dia gna relau ape untok proses jdi carbon steel yek
BalasHapuscm ne nk dapatkn smua mklumat2 tentang besi carbon steel dri proses mula smpi proses akhir
BalasHapusPermisi, punya gambar proses thomas sma oksidasi nda ??
BalasHapusDear Customer,
BalasHapusExport-Import and Domestics Departement,
INTERNATIONAL SEA & AIR FREIGHT FORWARDER
PT. Aero Global Logistik adalah perusahaan jasa yang sudah memiliki izin Import dari Bea&Cukai yang beralamat di Jakarta dan bergerak di bidang freight fowarder, Berminat untuk bekerjasama dengan perusahaan Bapak/Ibu dalam bidang Jasa Pengurusan Barang Export-Import.
I. JASA UNDERNAME
Importir yang belum memiliki Lisensi Import Bisa Consigne/Penerima atas nama perusahaan
PT. Aero Global Logistik memberikan fasilitas undername berdasarkan Commoditas Import, Lisensi Import
PT. Aero Global Logistik Adalah :
- N P W P
- A P I-U
- S R P/N I K
- N P I K
- Sertifikat ALFI/ILFA
- Pengurusan LS ( Laporan Surveyor )
- IT (Elektronik)
- IT (Besi/Baja)
- IT (Pakaian Jadi)
- IT (Produk Makanan&Minuman)
Hormat saya,
SYUHADA ARIFIN
PT. AERO GLOBAL LOGISTICS FREIGHT FORWADERS
Jl. SRENGSENG RAYA NO.96A JAKARTA BARAT 11630
Hp : 0852 1391 7993
Phone :021-5871478,5871479,58909751,58909752(hunting)
Fax : 021-5865473
arifin.aglindonesia@gmail.com
import@aeroglobalgroup.com
www.aeroglobalgroup.com
Ada link kontraktor pembuatan Tanur listrik kapasitas besar, utk peleburan timah..?
BalasHapusMohon info nya hub sy di 085369293276
Trims..
Jika ada yang butuh oli bekas sebagai minyak bakar peleburan nya bisa hubungi saya
BalasHapusWA 089654045237
Jabodetabek
bagus sekali info nya
BalasHapusApabila Anda mempunyai kesulitan dalam pemakaian / penggunaan chemical , atau yang berhubungan dengan chemical, jangan sungkan untuk menghubungi, kami akan memberikan konsultasi kepada Anda mengenai masalah yang berhubungan dengan chemical.
BalasHapusSalam,
(Tommy.k)
WA:081310849918
Email: Tommy.transcal@gmail.com
Management
OUR SERVICE
Boiler Chemical Cleaning
Cooling tower Chemical Cleaning
Chiller Chemical Cleaning
AHU, Condensor Chemical Cleaning
Chemical Maintenance
Waste Water Treatment Plant Industrial & Domestic (WTP/WWTP/STP)
Degreaser & Floor Cleaner Plant
Oli industri
Apabila Anda mempunyai kesulitan dalam pemakaian / penggunaan chemical , atau yang berhubungan dengan chemical,oli industri, jangan sungkan untuk menghubungi, kami akan memberikan konsultasi kepada Anda mengenai masalah yang berhubungan dengan chemical.
BalasHapusSalam,
(Tommy.k)
WA:081310849918
Email: Tommy.transcal@gmail.com
Management
OUR SERVICE
Boiler Chemical Cleaning
Cooling tower Chemical Cleaning
Chiller Chemical Cleaning
AHU, Condensor Chemical Cleaning
Chemical Maintenance
Waste Water Treatment Plant Industrial & Domestic (WTP/WWTP/STP)
Degreaser & Floor Cleaner Plant
Oli industri
Rust remover
Coal & feul oil additive
Cleaning Chemical
Lubricant
Other Chemical
RO Chemical
Hand sanitizer
Evaporator