PAPER PROPERTI MATERIAL METODE PEMBUAT PEMBUATAN BAJA BA JA DENGAN PROSES BESSEMER (1855)
Ditulis oleh : A!i Mu"#$#!
1%&''&&5
DEPAR DEPARTEMEN TEMEN TE*NI* T E*NI* SIPIL S IPIL +A*ULTAS TE*NI* UNI,ERSITAS INDONESIA DEPO* -&15
BAB I Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Semakin
berkembangnya
peradaban
manusia,
semakin
beragam
pula
kebutuhanmanusia. Ini dapat dilihat dari aspek teknik sipil. Pada jaman dahulu orang membuat jalanhanya dengan menyusun batu-batuan atau kerikil-kerikil, tapi kini semuanya telah berubah,manusia berusaha membuat jalan sebagai sarana transportasi dengan kualitas yang baik menggunakan teknologi rekayasa guna memenuhi kebutuhannya. Pembangunan dalam setiap bidang yang berhubungan dalam teknik sipil dimulai dari bangunan gedung, jembatan, jalan dan bangunan lainnya tidak akan terpisahkan dari bahan yang berasal dari dalam perut bumi. Mulai dari batuan, batu bara, minyak bumi sampai berbagai macam mineral yang langsung digunakan maupun yang diolah terlebih dahulu. ntuk itu dalam kesempatan ini, akan dibahas tentang baja. Masalah ini diangkat karena ingin mengetahui jenis-jenis baja, serta mengenal salah satu proses pembuatan baja dan syarat apa saja yang harus dipenuhi oleh baja sebagai bahan pembuatan baja .
1.! "ujuan ntuk mengetahui pengertian baja, sejarah baja, memahami proses bessemer dan jenis baja.
1.#
Batasan masalah
Batasan masalah paper ini adalah membahas salah satu proses pembuatan baja yaitu bessemer serta membahas karakteristik baja.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA !.1
Sejarah dan Pengertian Baja Baja adalah lo.# paduan, logam /esi sebagai unsur dasar dengan 0#!/o" sebagai
unsur paduan utamanya. $andungan unsur karbon dalam baja berkisar antara %.!& hingga !.1& berat sesuai grade-nya. 'ungsi karbon dalam baja adalah sebagai unsur pengeras dengan mencegah islo0#si bergeser pada kisi kristal (2!3st#l l#tti2e) atom besi. nsur paduan
lain
yang biasa
ditambahkan
selain
karbon
adalah
( tit#"iu),
krom
(2h!oiu), "i0el, 4#"#iu, 2o/#lt dan tungsten ($ol!#). Penambahan kandungan karbon pada baja dapat meningkatkan kekerasan ( h#!"ess) dan kekuatan tariknya ( te"sile st!e".th), namun di sisi lain membuatnya menjadi getas ( /!ittle) serta menurunkan
keuletannya (u2tilit3). Baja tahan karat atau lebih dikenal dengan Stainless Steel adalah senya*a besi yang mengandung setidaknya 1%,+& $romium untuk mencegah proses korosi (pengkaratan logam). $emampuan tahan karat diperoleh dari terbentuknya lapisan ilm oksidakromium, dimana lapisan oksida ini menghalangi proses oksidasi besi ('erum). Stainless Steel sering digunakan dalam perlengkapan Stainless Steel untuk industri makanan. "eknik peleburan logam telah ada sejak aman Mesir kuno pada tahun #%%% SM. Bahkan pembuatan perhiasan dari besi telah ada pada aman sebelumnya. Proses pengerasan pada besi dengan heat treatment mulai diperkenalkan untuk pembuatan senjata pada aman unani 1%%% SM. Proses pemaduan yang dibuat mulai ada sejak abad 1/ yang diklasiikasikan sebagai besi tempa. Proses ini dilakkan dengan pemanasan sejumlah besar bijih besi dan charchoal dalam tungku atau urnance. 0engan proses ini bijih besi mengalami reduksi menjadi besi sponge metalik yang terisi oleh slag yang merupakan campuran dari pengotor metalik dan abu charcoal. Spone iron ini dipindahkan dari urnance pada saat masih bercahaya dan diselimuti oleh slag yang tebal lalu slagnya dihilangkan untuk memperkuat besi. Pembuatan besi meggunakan metode ini menghasilkan kandingan slag sekiar # persen dan %,1 persen pengotor lain. $adang kala hasil produksi dengan metode ini menghasilkan baja bukannya besi tempa. Para pembuat besi belajar untuk membuat baja dengan memanaskan besi tempa dan charcoal pada boks yang terbuat dar tanah liat selama beberapa hari. 0engan proses ini besi akan menyerap cukup karbon untuk menjadi baja sebenarnya.
Setelah abad ke 1/ tungku atau urnance yang digunakan mulai mengalami peningkatan ukuran dan drat yang digunakan untuk pembakaran gas mele*ati charge,2 pada pencampuran material mentah. Pada tungku yang lebih besar ini, bijih besi pada bagian bagian atas urnance akan direduksi pertama kali direduksi menjadi besi metalik dan menghasilkan banyak karbon sebagai hasil dari serangan gas yang dile*atinya. 3asil dari urnance ini adalah pig iron, yaitu paduan yang meleleh pada temperatur rendah. Pig iron akan dproses lebih lanjut untuk membuat baja. Pembuatan baja modern menggunakan blast urnance yang juga digunakan untuk memurniakan besi oleh pembuat besi yang lampau. Proses pemurnian besi cair dengan peledakan udara diakui oleh penemu Inggris Sir 3enry Bessemer yang mengembangkan Bessemer urnance, atau pengkon4ersi, pada tahun 15++. Sejak tahun 167% telah diproduksi baja dari besi bekas secara kecil-kecilan pada urnance elektrik, sehingga dinamakan mini mills. Mini mills adalah komponen yang sangat sangat penting bagi produksi baja 8merika. Mills yang lebih besar digunakan pada produksi baja dari bijih besi. !.! Siat Baja Beberapa siat - siat baja secara umum adalah 9 1. $eteguhan (solidity) !. Mempunyai ketahanan terhadap tarikan, tekanan atau lentur #. :lastisitas (elasticity) $emampuan ; kesanggupan untuk dalam batas
tidak
memakai
keteguhannya =. $ekerasan (hardness) !.# $lasiikasi Baja
bahan
tambahan,
tampa
merugikan
siat-siat
Pengklasiikasian baja secara umum beserta penjelasannya menurut 3andbook o >omparati4e ?orld Steel Standards2 adalah sebagai berikut9 !.#.1 .Baja $arbon (>arbon Steel) Baja karbon adalah baja yang mengandung karbon sampai 1,= &.Penggunaan baja karbon banyak dipakai dalam kehidupan sehari-hari untuk kepentingan yang umum. Pembagian baja karbon adalah sebagai berikut9 a.
Lo* >arbon Steel ( @ %.! & >arbon ) Baja lo* carbon biasanya digunakan untuk automobile body panels, tin
plate dan *ire product yang membutuhkan keuletan yang tinggi. b.
Medium >arbon Steel ( %.! - %.+ & >arbon ) Baja medium carbon biasanya digunakan dalam kondisi hasil Auench dan
tempered dan banyak digunakan sebagai shat, ale, gear, crankshat, coupling,dan orging. c.
3igh >arbon Steel ( C %.+ & >arbon ) Baja high carbon banyak digunakan pada spring material dan high-strength
*ire. Selain pembagian berdasarkan persen kadar karbon di atas, masih terdapat baja karbon dengan kadar mangan yang tinggi (3igh Manganese >arbon Steel), yaitu sekitar 1.1-1./ & Mn. Baja jenis ini banyak digunakan dalam aplikasi rel kereta api. !.#.! Baja Paduan (8lloy Steel) Baja paduan adalah campuran antara baja karbon dengan unsur-unsur lain yang akan mempengaruhi siat-siat baja, misalnya siat kekerasan, liat, kecepatan membeku, titik cair, dan sebagainya yang bertujuan memperbaiki kualitas dan kemampuannya. Penambahan unsur-unsur lain dalam baja karbon dapat dilakukan dengan satu atau lebih unsur, tergantung dari karakteristik atau siat khusus yang dikehendaki.
a.
Lo* 8lloy Steel ( @ 5 & 8lloying :lement)
Salah satu contoh baja jenis ini yang terkenal adalah 3SL8 (3igh Strength lo*8lloy) yang menggunakan paduan Db, E, "i, dan 8l. b.
3igh 8lloy Steel ( C 5 & 8lloying :lement) Penggunaan baja paduan tinggi biasanya bertujuan untuk meningkatkan siat-
siat baja, yaitu9 1.
>orrosion Fesistant (8ustenitic dan 0uple)
!.
3eat Fesistant (8ustenitic)
#.
?ear Fesistant (Manganese Steel)
!.#.# Baja "ahan $arat (Stainless Steel) Baja tahan karat adalah paduan besi dengan minimal 1!& >hromium. Gadi tanpa tambahan apapun perpaduan Besi dengan 1!& >hromium bisa disebut Stainless Steel. $omposisi ini membentuk thin protecti4e layer >r!H#. Proses pembuatan baja tahan
karat terdapat !
tahap, yaitu pertama
menggunakan
sistem :lectric 8rc'urnace (:8') untuk melelehkan scrap dan erro alloy berkarbon tinggi sebagai bahan murah sumber krom, lalu lelehannya disempurnakan dengan proses yang menggunakan alat 8rgon Hygen 0ecarburier (8H0), dengan proses kedua ini akan menghilangkan kandungan $arbon dan pegotor lainnya.
BAB III
PEMBAHASAN
#.1 Proses Bessemer Proses Bessemer adalah proses untuk produksi massa baja dari cair pig iron. Proses ini dinamai penemunya, 3enry Bessemer, yang mengeluarkan paten pada tahun 15++. Proses itu independen ditemukan pada 15+1 oleh ?illiam $elly. Proses ini juga telah digunakan di luar :ropa selama ratusan tahun, tetapi tidak pada skala industri. Prinsip utama adalah menghilangkan kotoran dari besi dengan oksidasi dengan udara yang ditiup melalui besi cair. Hksidasi juga meningkatkan suhu massa besi dan menyimpannya cair. Proses Bessemer adalah suatu proses pembuatan baja yang dilakukan di dalam kon4ertor yang mempunyai lapisan batu tahan api dari kuarsa asam atau oksida asam (SiH!), sehingga proses ini disebut Proses 8sam. Besi kasar yang diolah dalam kon4ertor ini adalah besi kasar kelabu yang kaya akan unsur silikon dan rendah osor (kandungan osor maksimal adalah %,1&). Besi kasar yang mengandung osor rendah diambil karena unsur osor tidak dapat direduksi dari dalam besikasar apabila tidak diikat dengan batu kapur. 0i samping itu. osor dapat bereaksi dengan lapisan dapur yang terbuat dari kuarsa asam, reaksi ini membahayakan atau menghabiskan lapisan kon4ertor. Hleh karena itu, sangat menguntungkan apabila besi kasar yang diolah dalam proses ini adalah besi kasar kelabu yang mengandung silikon sekitar 1,+& - !&. 0alam proses ini bahan baku dimasukkan dan dikeluarkan se*aktu kon4ertor dalam posisi horiontal (kemiringannya sekitar #%J). Sementara itu, udara diembuskan dalam posisi 4ertikal atau disebut juga kedudukan proses. 0alam kon4ertor, yang pertama terjadi adalah proses oksidasi unsur silikon yang menghasilkan oksida silikon. $emudian diikuti oleh proses oksidasi unsur osor dan mangan yang menghasilkan oksida osor dan oksida mangan, ditandai dengan adanya bunga api yang ber*arna kehijau-hijauan. Baja dapat dihasilkan dengan mengembuskan udara melalui besi kasar cair di dalam dapur yang disebut kon4ertor2, sehingga unsur < unsur yang tidak murni akan
dikeluarkan dengan jalan oksidasi. Pada *aktu itu cara pembuatan jalan kereta api dan pembuatan peralatan hampir sama pentingnya. $arena sejak udara dimasukkan atau diembuskan, kotoran < kotoran di dalam baja akan berkurang. Proses Bessemer mengolah baja dengan menggunakan besi kasar berkualitas baik yang mengandung osor rendah. Bila osornya tinggi baja yang dihasilkan berkualitas rendah, sebab dalam proses pengolahan tidak seluruh osor dapat dikeluarkan. Masalah pengeluaran unsur osor telah dapat dipecahkan pada proses dapur "homas, dengan menggunakan batu kapur pada lapisan dasar dapur. Sehingga sampai saat ini proses "homas digunakan untuk memproses besi kasar dapat kaya dengan osor. #.! Hksidasi
Proses oksidasi menghilangkan pengotor seperti silikon, mangan dan karbon sebagai oksida yang akan membentuk gas ataupun terak padat. Lapisan tahan panas kon4erter juga memainkan peran dalam lapisan tanah liat yang kon4ersinya menggunakan dalam asam Bessemer, dimana ada rendah osor dalam bahan baku. 0olomit digunakan ketika kandungan osor tinggi di dasar Bessemer (kapur atau magnesit pelapis juga kadang-kadang digunakan sebagai pengganti dolomit). 0alam rangka memberikan baja siat yang diinginkan, at lainnya dapat ditambahkan ke baja cair saat kon4ersi selesai adalah spiegeleisen (karbon-mangan paduan besi). #.# $elemahan proses bessemer $elemahan proses ini adalah 9
16 $adar phosphor tak dapat dihilangkan karena phosphor tidak dapat menjadi terak bila diikat dengan batu kapur (>aH). -6 Bila ditambahkan batu kapur, lapisan batu tahan api (SiH !) akan bereaksi dengan batu kapur.
BAB IV Kesimpulan dan Saran /.1 $esimpulan Baja pada dasarnya adalah besi ('e) dengan tambahan unsur karbon (>) sampai dengan 1,7= & (maksimal). Genis-jenis baja dibagi menjadi beberapa macam, yaitu baja karbon, baja paduan dan baja tahan karat (Stainless Steel). Proses pembuatan baja terbagi menjadi tiga, yaitu 9 proses kon4ertor, proses terbuka (Hpen 3earth 'urnace) dan proses dapur listrik (:lectric 8rc 'urnace). Pada paper ini , penulis membahas salah satu proses kon4erter yaitu proses bessemer dan membahas karakteristik baja. /.! Saran Penulis mengaharapkan kritik dan saran yang membangun untuk perbaikan tulisan ini.
