MAKALAH PROSES EKSTRAKSI BAJA
Di susun oleh :
Kelompok 1 1. Abul B!si"h A.A
#.$1.1%.#.&1
$. D!ni Ak'om
#.$1.1%.#.&(
#. H!'is Den) A.K.T.S
#.$1.1%.#.1 1
%. *oo' Ro+hm!n
#.$1.1%.#. 1,
-. osu! Kh!'ism!
#.$1.1%.#.$#
ME/1D
Ju'us!n Teknik Mesin Poli"eknik *e0e'i Sem!'!n0 $&1%
Kata Pengantar Puji dan syukur kami ucapkan atas kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat serta karunia-Nya, sehingga kami dapat menyelesaikan makalah ini. Ilmu bahan lgam metalurgi dapat diglngkan dalam kelmpk lgam lgam yaitu yaitu lgam lgam yang yang mengan mengandun dung g besi besi dan lgam lgam nn !err !err atau atau lgam bukan besi. "ari semua semua jenis lgam dapat diglngk diglngkan an menjadi menjadi lgam murni murni dan lgam paduan. #gam #gam paduan artinya lgam yang dicampur dengan lgam lain atau bahkan dengan bukan lgam. Ilmu Ilmu bahan bahan lgam lgam atau atau disebu disebutt dengan dengan $etalu $etalurg rgii adalah adalah suatu suatu pengetauhan tentang lgam lgam yang menjelaskan tentang si!at si!at , stru strukt ktur ur ,pem ,pembu buat atan an ,pen ,penge gerja rjaan an,, dan dan peng penggu guna naan an dari dari lga lgam m dan dan paduannya. Pengetahuan Pengetahuan bahan lgam dan bukan lgam mutalk harus dimiliki leh mahasis%a juga para sta! pengajar dibidang teknik mesin dan teknik indrustri. $ak $akalah alah ini ini diha dihara rapk pkan an mamp mampu u mena menamb mbah ah %a%a %a%asa san n guna guna memperdal memperdalam am pengetahu pengetahuan an tentang tentang metalurgi metalurgi didunia didunia pendidik pendidikan an dan indrustri. Semga makalah ini berman!aat bagi pembacanya.
&A& ' Pendahuluan &esi merupakan salah satu &esi ()e* merupakan salah satu lgam yang mempunyai peranan yang sangat besar dalam kehidupan manusia, terlebih-lebih di +aman mdern seperti sekarang.Kelimpahannya juga sangat besar, . ppm atau dan merupakan jenis lgam terbanyak kedua di kulit bumi.Karena kelimpahannya yang sangat besar itulah maka besi banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari dan industri knstruksi. &esi berada dalam bentuk senya%anya, terutama sebagai bijih besi, yang mengandung )e/01 (hematite*, )e/01.2/0 (limnit*, )e103 (magnetic*, )e401(siderite*, dan )eS/ (pirit*. "i udara besi mudah mengalami krsi, yaitu prses perusakan (kerps* pada permukaan besi yang disebkan reaksi dengan ksigen membentuk ksida besi, yang dalam kehidupan sehari-hari dikenal sebagai karat besi. Krsi besi berlangsung sangat cepat pada kndisi lembab dan adanya garam. "alam industri, besi diislasi melalui prses reduksi dari ksidanya, )e/01, atau ksida-ksida besi lainnya yang terkandung dalam bijih besi. 5at pereduksi yang digunakan adalah gas karbn mnksida (40* pada suhu tinggi. Agar besi tahan karat maka besi dicampurkan lgam-lgam lain yang memenuhi syarat, yaitu si!at 6sika dan si!at kimianya yang mirip besi. &aja merupakan prduk utama industri besi-baja. &aja tahan terhadap pengaruh lingkungan mudah dibentuk dan ditempa, memiliki kekerasan yang baik, mengandung ./-'. karbn. Penggunaan lgam sebagai bahan struktural dia%ali dengan besi tuang untuk bentang lengkungan ( arch* sepanjang ' !t (1 m* yang dibangun di Inggris pada tahun '777 8 '779. "alam kurun %aktu '7: 8 ':/,."ibangun lagi sejumlah jembatan dari besi tuang, kebanyakan berbentuk lengkungan dengan balk 8 balk utama dari ptngan 8 ptngan besi tuang indi;udual yang membentuk batang 8 batang atau kerangka (truss* knstruksi.&esi tuang juga digunakan sebagai rantai penghubung pada jembatan 8 jembatan suspensi sampai sekitar tahun ':3. &aja merupakan salah satu bahan yang sangat banyak dipakai di seluruh dunia untuk keperluan kehidupan manusia, khususnya di dunia industri."itemukan buat pertama kali leh rang $esir lebih dari 3 tahun yang lalu untuk perhiasan dan alat rumah tangga yang kemudian berkembang menjadi bahan berharga dan diman!aatkan rang setiap hari saat ini.
1.1 Latar Belakang
P!! umumn)! !pu' "in00i i0un!k!n un"uk men0ol!h biihbiih besi un"uk i !ik!n besi k!s!'.Besi k!s!' )!n0 ih!silk!n oleh !pu' "in00i iol!h kemb!li ke!l!m !pu'2 un"uk i!ik!n b!! !"!u b!! "u!n03 u0! besi "u!n0.Kons"'uksi !pu' "in00i !p!" ilih!" p!! 0!mb!' $/1. B!h!n )!n0 i0un!k!n !l!m p'oses !pu' "in00i un"uk men0h!silk!n besi k!s!' !'i !pu' "in00i ipe'luk!n b!h!n/b!h!n !n"!'! l!in : Biih besi2 b!"u k!pu'2 b!h!n b!k!' !n u!'! p!n!s. 4e''o me'up!k!n sebu!h sebu"!n )!n0 "i!k !sin0 l!0i ki"! khususn)! b!0i kelompok uni! b!h!n "eknik 5e''o. B!h!n b!ku u"!m! b!! be'up! iron ores !"!u biih besi )!n0 iol!h !l!m !pu' "in00i 6blast furnace7. D!pu' "in00i !!l!h p'oses mul! biih/biih besi ip'ouksi un"uk kemui!n i!ik!n b!h!n !s!' un"uk pembu!"!n b!!/b!! !n !"!u besi/besi l!inn)!.
1.2 Rumusan Masalah
1. Ap! )!n0 im!ksu en0!n pen0e'"i!n Bl!s" 4u'n!+e 6B478
/. &agaimana Knstruksi &last )urnace (&)* dan carakerja &)= 1. Apa saja bahan bakudan bahan tambahan &)= 3. &agaimanakah reaksi kimia dalam &) dan e6siensi gas &)= -. Ap! s!! h!sil p'ouk !n pen00un!!n)! !l!m uni! "eknik8
1.3 Tujuan
1. 9n"uk men0e"!hui pen0e'"i!n Bl!s" 4u'n!+e 6B47. $. 9n"uk men0e"!hui b!0!im!n! kon"'uksi Bl!s" 4u'n!+e !n p'insip ke'! Bl!s" 4u'n!+e. #. 9n"uk men0e"!hui b!h!n b!ku !n b!h!n "!mb!h!n B4.
%. 9n"uk men0e"!hui 'e!ksi kimi! !l!m B4 !n e5isiensi 0!s B4. -. 9n"uk men0e"!hui h!sil p'ouksi !n m!n5!!" !pu' "in00i !l!m uni! "eknik.
&A& II
Prses ekstrasi baja '*
? ? ? ? ? ?
$etal 0res Prses ini biasanya masih dalam bentuk ksida, karena terikat dengan ksida. &ijih lgam > $agnetik ()e103*@ 7/,3 2ematit ()e/01*@7, #imnit (/)eBC, 12/0*@9,: Siderit ()e401*@3:,/ )acmit ()e101*@/-1 Dathit ()e/01, 2/0*@E/,9
/* Wrk 0res Pengerjaan bijih meliputi> '. Pemecahan ? &reaching(masih berupa gumpalan besar* ? 4rushing ? )ine 4rushing ? Drinding (butiran sangat halus , milimeter* /. Pengayaan (si+ing* 1. Pembenahan ("ressing* &erdasakan> ? Warna dan bentuk ? Warna merah( tembaga * ? Abu-abu (nikel* ? Perak (NI* ? &iru (4u* ? Kekasaran ? Desekan ? Kndukti;itas ? $agnetis ? Dra;itasi
? $assa jenis 1*
0res Prcessing Pemrsesan bijih '. Pyrmetallurgy ( menggunakan prses panas* ? Peleburan ? Pemanggangan ? "istilasi /. 2ydrmetallurgy (prses dingin* ? Pelarutan dengan asam atau basa ? Flektrlisa 1* $elting Peleburan pada "apur Tinggi ? &ijih besi @ / bag ? Kkar @ ' bag ( &atu bara yang dipanaskan * ? &atu kapur @ G bag 3* Pig Irn ? &esi kasar putih ? &esi kasar kelabu 4iri-ciriH $asih getas * 4n;erter ? &essemer ? Thmas ? Siemens mastin E* 4ast Irn ? &esi tuang putih ? &esi tuang kelabu ? &esi tuang ciel ? "ll Selain E prses diatas setelah prses pig irn ada prses lain menuju cast irn,yaituH 7* Penglahan besi rsk ? Siemens mastin ? "apur tinggi ? &0) ( &asic 0ksigen )urnise * ? 02) ( 0pen 2eart )urnise * ? Kupla
B.Proses Pembuatan Baja &esi kasar dari hasil prses dapur tinggi, kemudian diprses lanjut untuk dijadikan berbagai jenis baja. Ada beberapa prses yang dilakukan untuk merubah besi kasar menjadi baja > '.
"apur Tinggi "apur tinggi terbuat dari susunan batu tahan api yang diperkuat dengan tiang-tiang baja. "alam dapur tinggi akan terjadi prses reduksi bijih besi menjadi besi kasar (besi mentah*. Selain itu, juga terjadi reaksi-reaksi kimia yang menyertai prses reduksi tersebut. &erikut adalah gambar dapur tinggi beserta bagian-bagiannya.
Gambar 1. Dapur tinggi
"apur tinggi tersebut dapat berukuran > 1 m Daris tengah maksimum
>7m
Daris tengah puncak
> 3, m
Daris tengah ba%ah
>3m
"apur tinggi didirikan diatas !ndasi yang diperkuat leh tiang-tiang baja. &agian dalam dapur tinggi dilapisi batu tahan api yang mempunyai si!at tahan terhadap suhu tinggi dan dan merupakan penyekat panas. Pada bagian
atas
dapur
terdapat
crt
pengisi
yang
bekerja
secara
bergantiansehingga kehilangan gas dapur tinggi dapat dicegah sekecil mungkin. "apur tinggi ini dilengkapi dengan alat pemanas udara (pesa%at 4%per*, alat pemisah debu dan sebagainya.
Gambar 2. Skema Dapur Tinggi
B. Pengisian Bahan &ahan-bahan yang akan diisikan ke dalam dapur tinggi ialah > bijih besi, kokas, dan batu kapur . &ahan ini disimpan di dekat dapur tinggi supaya
pengisiannya mudah.&ahan-bahan diangkut ke puncak dapur tinggi dengan alat pengangkut selapis demi selapis. $ula-mula diisikan bijih besi 1 m1 , dan seterusnya secara bergantian sehingga pengisian bahan akan berlangsung secara terus menerus.
C. Proses Dapur Tinggi &ahan-bahan pengisi dapur tinggi ialah bijih besi, kkas dan batu kapur yang akan mengalami prses 6sika ataupun kimia. $ula-mula bahan tersebut akan mengalami pemanasan pendahuluan, kemudian disusul leh reaksi reduksi dan terjadi peleburan besi. 1.
Pemanasan pendahuluan
"i dalam dapur tinggi gas-gas hasil pembakaran yang suhunya masih panas akan naik ke atas sambil memanaskan bahan-bahan yang diisikan. Akibatnya air dan +at-+at yang mudah menguap yang terdapat dalam bahan-bahan pengisi akan menguap sehingga akhirnya bahan-bahan akan menjadi cukup kering. 2.
Proses reduksi
"alam daerah reduksi yaitu daerah dapur tinggi dan suhu berkisar : 4 8 '34, akan terjadi serangkaian reaksi-reaksi kimia antara lain reaksi reduksi bijih besi, reaksi pembakaran kokas, dan peruraian batu kapur.
Karena pengaruh udara maka kkas akan terbakar menurut reaksi sebagai berikut> 4 0/ --------------- 40/ "alam pembakaran ini akan dihasilkan panas sehingga mampu untuk meleburkan bijih besi dan juga dapat mempercepat reaksi-reaksi yang lain. Selanjutnya gas 40 / yang terjadi akan naik ke atas bersinggungan dengan lapisan kkas diatasnya dan bereaksi menurut reaksi sebagai berikut > 40/ 4 ------- /40 Das 40 yang terjadi akan mereduksi bijih besi menurut reaksi berikut > )e103 40 ----------- 1)e0 40 / )e/01 40 ---------- /)e0 40/ Kedua reaksi di atas disebut reaksi reduksi tidak langsung. Pada daerah reduksi juga terjadi peruraian batu kapur dan mungkin juga peruraian $g401 ataupun )e40 1 yang mungkin terdapat dalam batu kapur tersenut menurut reaksi berikut > 4a40 1 ---------- 4a0 40/ $g401 ---------- $g0 40 / )e401
----------------
)e0 40/
Das 40/ hasil dari peruraian ini akan bersinggungan dan bereaksi dengan lapisan kkas menurut reaksi berikut > 40/ 4 --------- /40
3.
Proses Peleburan
Pada daerah hentian suhu mencapai '3 4 8 'E4. "isini akan terjadi peleburan hasil reduksi tak langsung dan juga terjadi pembentukan terak . "isamping itu juga akan terjadi reduksi langsung )e0 leh kkas. Jeaksireaksi kimia yang terjadi pada daerah ini adalah sebagai berikut > Jeduksi langsung
)e0 4 ----
)e 40
Pembentukan terak
4a0 Si0/ ----
4aSi01
Kalau bijih besi mengandung $angan $n0 Si0 / ---- $nSi01 Karena berat jenis terak lebih ringan daripada berat jenis besi, maka terak akan mengapung pada bagian atas. &esi mentah yang dihasilkan bukan merupakan besi murni tetapi masih mengandung unsure yang lain seperti karbn (4* yang berasal dari kkas, silisium (Si*, mangan ($n* dan Phspr (P* yang berasal dari bijih besi.
Input dapur tinggi : 1 biji besi. 2 kokas. 3 batu kapur. Out put dapur tinggi : 1 Gas Buang CO2 dan Gas !ainn"a#. 2 besi kasar. 1 kerak.
2.
Proses $on%ertor Terdiri dari satu tabung yang berbentuk bulat lnjng dengan menghadap kesamping. Prses pembuatan baja dapat diartikan sebagai prses yang bertujuan mengurangi kadar unsur 4, Si, $n, P dan S dari besi mentah dengan prses ksidasi peleburan. Kn;enter untuk prses ksidasi berkapasitas antara -3 tnL. &esi kasar dari tanur yang dituangkan ke dalam kn;enter disemburkan ksigen dari atas melalui pipa sembur yang bertekanan kira-kira '/ atm. Jeaksi yang terjadi> O2 + !!" O2
Penyemburan 0ksigen berlangsung antara '-/ menit. Penambahan %aktu penyemburan akan mengakibatkan terbakarnya 4, P, $n dan Si.
Kn;ertr dibuat dari plat baja dengan sambungan las atau paku keling. &agian dalamnya dibuat dari batu tahan api. Kn;ertr disangga dengan alat penyangga yang dilengkapi dengan trunnin untuk mengatur psisi hri+ntal atau ;ertikal Kn;ertr. Pada bagian ba%ah kn;ertr terdapat lubang-lubang angin (tuyer*sebagai saluran udara penghembus (air blast*. &atu tahan api yang digunakan untuk lapisan bagian dalam Kn;ertr dapat bersi!at asam atau basa tergantung dari si!at baja yang diinginkan.
&istem kerja •
"ipanaskan dengan kkas sampai M ' 4,
•
"imiringkan untuk memasukkan bahan baku baja. (M ': dari ;lume kn;ertr*
•
Kembali ditegakkan.
•
•
Setelah /-/ menit kn;ertr dijungkirkan untuk mengelaurkan hasilnya.
1.
Dapur Baja Oksigen Proses Bassemer# Prses &essemer adalah prses untuk prduksi massa baja dari cair pig irn. Prses ini dinamai penemunya, 2enry &essemer , yang mengeluarkan paten pada tahun ':. Prses itu independen ditemukan pada ':' leh William Kelly. Prses ini juga telah digunakan di luar Frpa selama ratusan tahun, tetapi tidak pada skala industri. Prinsip utama adalah menghilangkan ktran dari besi dengan ksidasi dengan udara yang ditiup melalui besi cair. 0ksidasi juga meningkatkan suhu massa besi dan menyimpannya cair.
Con%erter Bessemer Prses ini dilakukan dalam kntainer baja bulat telur besar dilapisi dengan tanah liat atau dlmit disebut kn;erter &essemer. Kapasitas sebuah kn;erter :-1 tn besi cair dengan muatan yang biasa berada di sekitar ' tn."ibagian atas kn;erter merupakan pembukaan, biasanya miring ke sisi relati! terhadap tubuh kapal, dimana besi diperkenalkan dan
prduk jadi dihapus.&agian ba%ah ini berlubang dengan sejumlah saluran yang disebut tuyOres melalui udara dipaksa menjadi kn;erter.Kn;erter ini diputar pada trunnins sehingga dapat diputar untuk menerima tuduhan, berbalik tegak selama kn;ersi dan kemudian diputar lagi untuk menuangkan baja cair di akhir.
Oksidasi Prses ksidasi menghilangkan pengtr seperti silikn, mangan dan karbn sebagai ksida yang akan membentuk gas ataupun terak padat. #apisan tahan panas kn;erter juga memainkan peran dalam lapisan tanah liat yang kn;ersinya menggunakan dalam asam &essemer, dimana ada rendah !s!r dalam bahan baku. "lmit digunakan ketika kandungan !s!r tinggi di dasar &essemer (kapur atau magnesit pelapis juga kadang-kadang digunakan sebagai pengganti dlmit*."alam rangka memberikan baja si!at yang diinginkan, +at lainnya dapat ditambahkan ke baja cair saat kn;ersi selesai adalah spiegeleisen (karbn-mangan paduan besi*.
'enge(o(a proses Ketika baja yang diperlukan sudah terbentuk, itu dicurahkan ke dalam ladle dan kemudian ditrans!er ke dalam cetakan dan terak ringan yang tertinggal. Prses kn;ersi yang disebut pukulan dilakukan dalam %aktu sekitar dua puluh menit. Selama peride ini kemajuan ksidasi ktran dapat dilihat atau dinilai leh penampilan dari api yang keluar dari mulut kn;erter. Penggunaan metde mdern !tlistrik pencatatan karakteristik pengendalian
nyala
api
kualitas
telah
akhir
sangat
prduk.
membantu
Setelah
bl%er
pukulan,
dalam
lgam
cair
recarburi+ed ke titik yang dikehendaki dan bahan paduan lainnya ditambahkan, tergantung pada prduk yang diinginkan.
&essemer cn;erter
3.Proses &iemens 'artin Sama halnya dengan "apur &aja 0ksigen, maka dapur baja terbuka (Siemens
$artin*
juga
merupakan
dapur
yang
digunakan
untuk
memprses besi kasar menjadi baja. "apur ini dapat menampung baja cair lebih dari ' tn dengan prses mencapai temperatur 'E4H %adah besar serta berdinding yang sangat kuat dan landai. Prses pembuatan dengan dapur ini adalah prses ksidasi ktran yang terdapat pada bijih besi sehingga menjadi terak yang mengapung pada permukaan baja cair. 0ksigen langsung disalurkan kedalam cairan lgam melalui tutup atas. Apabila selesai tiap prses, maka tutup atas dibuka dan cairan baja disalurkan untuk prses selanjutnya untuk dijadikan bermacam-macam jenis baja.
Prses Siemens $artin $enggunakan
sistem
regeneratr
(M
1 4.*
!ungsi
regeneratr adalah>
'.
memanaskan gas dan udara atau menambah temperatur dapur
dari
/. 1.
sebagai )undamen landasan dapur menghemat pemakaian tempat &isa digunakan baik besi kelabu maupun putih,
•
&esi kelabu dinding dalamnya dilapisi batu silika (Si0 /*,
•
besi putih dilapisi dengan batu dlmit (3 $g40 1 E 4a401* Pada prses 0pen-2earth ( dapur Siemens $artin * digunakan campuran besi mentah (pig irn* padat atau cair dengan baja bekas (steel scrap* sebagai bahan isian (charge*. Pada prses ini temperatur yang dihasilkan leh nyala api dapat mencapai ':4. &ahan bakar (!uel* dan udara sebelum dimasukkan ke dalam dapur terlebih dahulu dipanaskan dalam 4heeker%rkL dari renegaratr. Prses pembuatan baja dengan cara 0pen-2earth ini meliputi 1 peride yaitu >
a.
Peride memasukkan dan mencairkan bahan isian.
b.
Peride mendidihkan cairan lgam isian.
c.
Peride membersihkanmemurnikan (re6ning* dan deksidasi
d.
&ahan bakar yang dipakai adalah> campuran blast !urnace gas dan ckes ;en gas. &ahan isian > besi mentah dan baja bekas beserta bahan tambah ditaruh dalam heart le%at puntu pengisian. Prses pembuatan baja dengan cara 0pen-2earth !urnace ini dapat dalam keadaan basa atau asam (basic r acid pen-hearth*. Pada basic pen-hearth !urnace, dinding bagaian dalam dapur dilapisi dengan magnesite brick.&agian ba%ah untuk tempat lgam cair dan terak dari bahan magnesite brick atau dlmite harus diganti setiap kali peleburan selesai.Terak basa yang dihasilkan 3 - 4a0. Pada acid pen-hearth !urnace, dinding bagian dalam dapur dilapisi dengan dinas-brick.&agian ba%ah dinding dapur harus diganti setiap kali peleburan selesai.Terak yang dihasilkan mengandung silica yang cukup tinggi yaitu - Si0/. Pada prses basic ataupun acid dapat menggunakan bahan isian padat ataupun cair. Prses yang menggunakan isian padat biasa disebut Scarp and pig prcessL yaitu prses yang isian padatnya terdiri dari besi mentah (pig irn*, baja bekas (Scrap steel* dan sedikit bijih besi (irn re*. Prses yang mengggunakan besi mentah cair terdiri dari besi mentah cari E dan
baja bekas kira-kira 3 dan sedikit bijih besi dan bahan tambah. 4ara ini biasa dikerjakan pada perusahaan dapur tinggi (blast !urnace* dimana besi mentah cair dari dapur tinggi tersebut langsung diprses pada penhearth !urnace.
'. Prses &asic 0pen-2earth Pada prses basic pen-hearth ini, mula-mula ke dalam dapur dimasukkan baja bekas (scarap steel* yang ringan kemudian baja bekas yang berat. Setelah itu ditambahkan bahan tambah (batu kapaur* dan bijih besi yang diperlukan untuk membentuk terak pertama. Pada akhir prses peleburan, sebagian Phspr (P* yang terdapat dalam besi mentah akan berubah menjadi terak
Jeaksi ini diikuti dengan kenaikan temperatur yang tinggi dan terak 4aS yang terjadi berupa terak basa. $acam-macam baja paduan dapat dihasilkan dalam pen-hearth !urncae, yaitu dengan menambahkan bahan paduan yang dikehendaki seperti > tembaga, chrme, nikel dan sebagainya.
cukup,
lalu
bahan
isian
cair
dimasukkan
pemasukan.Jeaksi kimia terjadi serupa dengan di atas.
le%at
pintu
/. Prses Acid 0pen-2earth Prses acid pen-hearth membutuhkan bahan isian berkualitas lebih baik dengan kadar Phspr P R ,1 dan kadar Sulphur S R ,1. Prses ini biasanya memakai bahan isian padat dengan 1 - berat baja bekas. Kandungan Silicn dipertahankan R ,E, kandungan Silicn ini perlu dipertahankan dalam kadar yang rendah sebab pada akhir peride pemanasan, kandungan Silicn akan naik. Pada prses ini, biji besi tidak bleh ditambahkan pada bahan isian, dimana hal itu dapat menimbulkan reaksi dengan Silica pada bagian tungku berupa /)e0.Si0/. Setelah pengisian dan pemanasan, besi, Silicn dan $n diksidasi dan bersatu dengan bahan tambah dan membentuk terak pertama ( 3 Si0/*. 1. F6siensi Fknmis 0perasi 0pen-2earth )urnace )aktr-!aktr eknmis yang utama pada perasi 0pen-hearth !urnace adalah > Pemakaian bahan bakar setiap tn berat baja yang dihasilkan.Prduksi baja dalam tn berat, setiap m/ luas tungku dalam tiap /3 jam. Pemakaian bahan bakar setiap berat baja cair tergantung pada banyak !aktr, antara lain > a. Kmpsisi bahan isian (charge* b. Thermal capacity dari dapur. Pada prakteknya diperlukan panas 7 - '3 Kcal untuk setiap kg baja.
untuk
menaikkan
e6siensi
eknmis
adalah
dengan
cara
menggunakan udara yang banyak mengandung 0ksigen untuk membakar bahan bakar. "engan cara ini, temperatur nyala api (ame* dapat naik
sehingga radiasi dari nyala api dapat bertambah dan pembakaran dapat lebih sempurna. "engan penambah 0ksigen ini akan dapat pula mengurangi kadar 4arbn ( 4 * dalam baja. "engan cara ini prduksi dapat naik / - 1 . "engan memakai Autmatic cntrlL, akan menaikan e6siensi bb (*H utput (:*H umur lapisan dalam (9*.
0perasi 0pen-2earth )urnace
).
Proses Basi* O+"gen ,urna*e Prses tanur ksigen basa ( &asiQ 0Qygen )urnace, &0)* menggunakan besi kasar (E 8 : * yang dihasilkan leh tanur tinggi sebagai bahan dasar utama dicampur dengan besi bekas dan batu kapur. Panas ditimbulkan oleh reaksi dengan oksigen.Gagasan ini di#etuskan oleh $essemer sekitar tahun 1%&&.
•
lgam cair dimasukkan ke ruang baker (dimiringkan lalu ditegakkan*
•
0ksigen (M '* ditiupkan le%at Oxygen Lance ke ruang bakar dengan kecepatan tinggi. ( m 1 (99, 0/* tiap satu tn muatan* dengan tekanan '3 kNm /.
•
ditambahkan bubuk kapur (4a0* untuk menurunkan kadar P dan S. Keuntungan dari &0) adalah>
•
&0) menggunakan 0 / murni tanpa Nitrgen
•
Prses hanya lebih-kurang menit.
•
Tidak perlu tuyer di bagian ba%ah
•
Phsphr dan Sul!ur dapat terusir dulu daripada karbn
•
&iaya perasi murah
Proses Pembuatan Baja dengan Tanur Oksigen Basa Basi* O+"gen ,urna*e#
Basi* O+"gen ,urna*e# &esi bekas sebanyak M 1 dimasukkan kedalam bejana yang dilapisi batu tahan api basa. #gam panas dituangkan kedalam bejana tersebut. Suatu pipa aliran ksigen yang didinginkan dengan air dimasukkan kedalam bejana ' sampai 1 m diatas permukaan lgam cair.
-.
Proses Dapur !istrik "isebut
juga Electical
Arc
Furnace .Temperatur
tinggi
dengan
menggunkan busur cahaya electrde dan induksi listrik. Panas yang dibutuhkan untuk pencairan baja adalah berasal arus listrik yang
disalurkan
dengan
tiga
buah
elektrda
karbn
dan
dimasukkanditurunkan mendekati dasar dapur. Penggunaan arus listrik untuk pemanasan tidak akan mempengaruhi atau mengkntaminasi cairan lgam, sehingga prses dengan dapur baja listrik merupakan salah satu prses yang terbaik untuk menghasilkan baja berkualitas tinggi dan baja tahan karat (stainless steel*. "alam prses pembuatan, bahan-bahan yang dimasukkan adalah bahan-bahan yang benar-benar diperlukan dan besi bekas. Setelah bahanbahan dimasukkan, maka elektrda-elektrda listrik akan memanaskan bahan dengan panas yang sangat tinggi ( 74*, sehingga besi bekas dan bahan-bahan lain yang dimasukkan dengan cepat dapat mencair.
Adapun campuran-campuran lain (misalnya untuk membuat baja tahan karat* dimasukkan setelah bahan-bahan menjadi cair dan siap untuk dituang. Keuntungan > • •
$udah mencapai temperatur tinggi dalam %aktu singkat Temperatur dapat diatur
•
F6siensi termis dapur tinggi
•
4airan besi terlindungi dari ktran dan pengaruh lingkungan sehingga kualitasnya baik
•
Kerugian akibat penguapan sangat kecil
Dapur !istrik
.
Proses Dapur $upo(a $englah besi kasar kelabu dan besi bekas menjadi baja atau besi tuang.
Proses •
pemanasan pendahuluan agar bebas dari uap cair.
•
&ahan bakar(arang kayu dan kkas* dinyalakan selama M ' jam.
•
kkas dan udara dihembuskan dengan kecepatan rendah hingga kkas mencapai 7 8 : mm dari dasar tungku.
•
besi kasar dan baja bekas kira-kira ' 8 ' tnjam dimasukkan.
•
' menit baja cair dikeluarkan dari lubang pengeluaran.
40
yang
dikeluarkan
melalui
cerbng,
panasnya
dapat
diman!aatkan untuk pembangkit mesin-mesin lain.
/. •
Proses Dapur Ca0an Prses kerja dapur ca%an dimulai dengan memasukkan baja bekas dan besi kasar dalam ca%an,
•
kemudian dapur ditutup rapat.
•
Kemudian dimasukkan gas-gas panas yang memanaskan sekeliling ca%an dan muatan dalam ca%an akan mencair.
•
&aja cair tersebut siap dituang untuk dijadikan baja-baja istime%a dengan menambahkan unsur-unsur paduan yang diperlukan
Dambar /. &agan Prses Pembuatan &aja
Prses pembuatan baja karbn dimulai dengan prses ekstraksi bijih besi. Prses reduksi umumnya terjadi di dalam tanur tiup b(ast urna*e# di mana di dalamnya bijih besi iron ore# dan batu gamping (imestone# yang telah mengalami pemanggangan (sintering* diprses bersama-sama dengan kokas *okes# yang berasal dari batubara. Serangkaian reaksi terjadi di dalam tanur pada %aktu dan lkasi yang berbeda-beda, tetapi reaksi penting yang mereduksi bijih besi menjadi lgam besi adalah sebagai berikut> ,e2O3 3CO 2,e 3CO2
Dambar 1. Prses Peleburan &esi #uaran utama dari prses ini adalah (e(ehan besi mentah mo(ten pig iron# dengan kandungan karbn yang cukup tinggi (3 4* beserta pengtr-pengtr lain seperti silkn, mangan, sul!ur, dan !s!r .&esi mentah ini belum dapat diman!aatkan secara langsung untuk aplikasi rekayasa karena si!at-si!at (mekanis*-nya belum sesuai dengan yang dibutuhkan karena pengtr-pengtr tersebut. &esi mentah berupa lelehan atau cran selanjutnya dikirim menuju cn;erter yang akan mengkn;ersinya menjadi baja. Prses pembuatan baja karbn umumnya berlangsung di tungku oksigen4basa basi*4o+"gen urna*e#. "i dalam tungku ini besi mentah cair dicampur dengan 1 besi tua (scrap* yang terlebih dahulu dimasukkan ke dalam tanur.Selanjutnya, ksigen murni ditiupkan dari bagian atas ke dalam leburan, bereaksi dengan )e membentuk ksida besi )e0.&eberapa saat sebelum reaksi dengan ksigen mulai berlangsung, uks pembentuk slag dimasukkan dalam jumlah tertentu. 0ksida besi atau )e0 selanjutnya akan bereaksi dengan karbn di dalam besi mentah sehingga diperleh )e dengan kadar karbn lebih rendah dan gas karbn mnksida. Jeaksi penting yang terjadi di dalam tungku adalah sebagai berikut> ,eO C ,e CO
Selama prses berlangsung (sekitar // menit*, terjadi penurunan kadar karbn dan unsur-unsur pengtr lain seperti P, S, $n, dalam jumlah yang signi6kan. &aja yang dihasilkan leh prses ini adalah $aja karbon ' $aja paduan &,1 ( ) # ) 2,& (
5.
Proses Pembuatan Baja se*ara Dup(e+ Prses dupleQ adalah prses yang menggunakan kmbiansi dari dua macam carametde pembuatan baja yang dapat berupa >
?
Prses 0pen-2earth !urnace secara asam dan basa.
?
Prses 0pen-2earth secara basa dan electric !urnace secara basa.
?
Prses &essemer cn;erter dan 0pen-2erath !urnace secara basa. "engan prses dupleQ ini, kejelekan-kejelekan dari masing-masing prses dapat dikurangi, misalnya > baja hasil prses &essemer dapat dikurangi unsur-unsur yang kurang baik terhadap si!at-si!at baja yaitu S dan P dan berlebihan N sehingga hasil dari prses dupleQ akan didapatkan kualitas yang baik.
4ara kerjanya > (a* Prses pen-hearth !urnace secara basa dan asam. $ula-mula bahan isian diprses pada pen-hearth secara basa, kemudian baja cair dari prses pen-hearth secara basa diprses lagi pada pen-
hearth !urnace secara asam sampai selesai, barulah baja yang dihasilkan dituang. (b* Prses pen-hearth !urnace secara basa dan electric !urnace secara basa. $ula-mula bahan isian diprses dahulu dalam pen-hearth secara basa kemudian baja cair hasil prses pen-hearth secara basa diprses lagi dalam electric !urnace basa sampai selesai. (c* Prses &essemer 4n;erter dan 0pen-2earth !urnace secara basa $ula-mula bahan isian diprses dalam &essemer 4n;erter dan hasil &essemer 4n;erter ini diprses lagi dalam 0pen-2earth !urnace secara basa sampai selesai
Diagram 6(ir Pembuatan Baja *lo hart Steel -aking
&A& III PFN
pen0!!!n b!h!n )!n0 !k!n iol!h2 sepe'"i biih besi2 b!h!n b!k!'2 !n b!"u k!pu'. Tuu!nn)! un"uk mempe'mu!h !n mempe'+ep!" p'oses pen0isi!n b!h!n men"!h ke !l!m !pu' "in00i sehin00! !p!" mempe'l!n+!' p'ouksi besi k!s!'. D!pu' "in00i "e'i'i !'i ke'!n0k! b!! )!n0 "e'i'i "e0!l lu'us !n menek!"i ben"uk siline'.D!pu' i"u mempun)!i "in00i seki"!' #& me"e' !n i!me"e' seki"!' < me"e'. P!! b!0i!n !l!m !pu' isei!k!n b!"u "!h!n !pi !n ilen0k!pi en0!n !l!" pem!suk!n b!h!n = b!h!n p!! b!0i!n !"!s2 se!n0k!n p!! b!0i!n b!!h "e'!p!" "emp!" pen0umpul!n besi !n "e'!k +!i'. Pem!n5!!"!n h!sil p'ouk !l!m uni! "eknik !n"!'! l!in :pl!" b!!2 2mu' b!u"2 po'os en0kol2 b!"!n0 "o'!k2 'o! 0i0i2 p!lu;m!'"il2 !l!"/!l!" penepi";klem2 un"uk membu!" pe0!s2 p!h!" po"on02 pe0!s2 0e'0!i2 m!'"l2 b!n"!l!n2 pelu'u
