Pengolahan Pellet Bijih Besi Menjadi Wrought Steel Di PT. Krakatau Steel

PENGOLAHAN PELLET BIJIH BESI MENJADI WROUGHT STEEL DI PT. KRAKATAU STEEL OLEH INSAN FADLI

December 10, 2013

BAB I PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang Baja dan Besi sampai saat ini menduduki peringkat pertama logam yang

paling banyak penggunaanya, penggunaan besi dan baja dewasa ini sangat luas mulai dari perlatan seperti jarum, peniti sampai dengan alat – alat dan mesin berat. Hingga ini hampir 90% aplikasi logam dunia adalah besi dan baja (logam ferrous). Mulai dari keperluan rumah tangga hingga industri berat sekalipun, setiap tahunnya kebutuhan masyarakat dunia akan baja terus meningkat. Namun produksi baja dunia saat ini belumlah cukup untuk menjawab semua tantangan tersebut. Di Indonesia, pemenuhan akan baja masih jauh dari cukup. Faktor utama dari hal tersebut yaitu masih minimnya pabrik pengolahan baja yang ada di Indonesia saat ini. Jika dibandingkan dengan negara-negara lain di dunia, seharusnya negara ini sudah mampu menghasilkan kapasitas produksi pertahun yang lebih banyak. Karena dari umur pembangunan baja tahap awal bisa dikatakan cukup tua, namun dari segi teknologi yang digunakan jauh ketinggalan. Semakin berkembangnya perekonomian bangsa, maka semakin tinggi pula tingkat kebutuhan akan baja nasional. Perusahaan-perusahaan baru bermunculan diiringi kebutuhan material akan pembangunannya, semisal untuk konstruksi pabrik. Hampir semua industri manufaktur menggunakan baja sebagai konstruksi bangunan maupun bahan baku. Tidak hanya itu, gedung-gedung pencakar langit yang ada saat ini sebagian besar menggunakan baja sebagai bahan dasar konstruksi bangunan, dan masih banyak lagi dalam kehidupan masyarakat modern saat ini menggunakan baja sebagai kebutuhan tak terelakkan. Industri baja nasional seperti PT. Krakatau steel sebagai ujung tombak produksi baja telah memulai produksinya sejak tahun 1970. PT. Krakatau Steel

1


December 10, 2013

didirikan pada tanggal 31 Agustus 1970, bertepatan dengan dikeluarkannya Peraturan Pemerintah RI No. 35 Tahun 1970 Tentang Penyertaan Modal Negara Republik Indonesia untuk Pendirian Perusahaan Perseroan (Persero) PT. Krakatau Steel. Pembangunan industri baja ini dimulai dengan memanfaatkan sisa peralatan proyek baja Trikora , yakni untuk pabrik kawat baja, pabrik baja tulangan dan pabrik baja profil. Pada tahun 1979 dilangsungkan persemian fasilitas-fasilitas produksi seperti pabrik besi spons dengan kapasitas 1,5 juta ton/tahun, pabrik bileet baja dengan kapasitas 500.000 ton/tahun, pabrik batang kawat dengan kapasitas 220.000 ton/tahun. Dengan produksi saat ini sebanyak 5 juta ton slab pertahun, ke depan produksi baja diperkirakan meningkat sejalan dengan peningkatan permintaan. Baik dalam kebutuhan dalam negeri maupun eksport. Namun Demikian, hingga kini bahan baku bijih besi untuk industri baja ini masi diimport dalam berbentuk pelet dari beberapa negara seperti Brazilia, Peru, Swedia, dan Cina, sehingga ketergantungan besi baja nasional akan bijih besi dari luar negeri sangat tinggi. Pengusahaan bijih besi juga sudah mulai digalakkan sejak dahulu untuk memenuhi kebutuhan baja dalam negeri. Namun demikian, ternyata produksi bijih besi nasional tidak cukup besar untuk memasok bahan baku untuk pemenuhan produksi baja dalam negeri. Apabila melihat potensi bijih besi nasional, sebenarnya cadangan bijih besi di dalam negeri tidaklah kecil dengan kadar besi (Fe) yang bervariasi. Hanya saja kenyataan yang dijumpai hingga saat ini adalah bahwa keberadaan sumber bahan tambang besi ini tersebar di beberapa tempat dalam jumlah yang relatif kecil. Disepanjang pantai Selatan Pulau Jawa dan Sumatra dengan mineral jenis titanomagnetite, kemudian tersedia juga bijih besi lateritik hasil pelapukan batuan ultra basa yang terdapat di Kalimantan dan Sulawesi, dan juga keberadaan bijih besi hematite dan magnetite di Ketapang, Belitung, Lampung dan Sumatera Barat. Sebagai salah satu negara yang memiliki cadangan bijih dan pasir besi dalam jumlah besar dan juga untuk menyongsong negara berbasis industri, Indonesia harus memiliki pasokan bahan baku baja mandiri. Indonesia tidak boleh tergantung kepada negara lain yang labil karena diperebutkan oleh negara-negara

2


December 10, 2013

yang lebih maju dengan konsumsi yang jauh lebih besar. Harga bahan baku baja akan mudah disetir dan sangat merugikan. Program penyelamatan industri baja nasional melalui pengolahan bijih besi mandiri harus segera digulirkan kalau tidak ingin menemui kebangkrutan. Untuk mewujudkan program tersebut, Pemerintah harus dapat membuat kebijakan yang mengatur dan mengontrol terlaksananya program pengolahan bijih besi mandiri. Dana-dana harus diprioritaskan untuk tujuan tersebut di samping harus selalu mendorong elemen lain untuk bekerja keras mensukseskan program tersebut. Nilai ekonomi pasokan baja nasional (5-6 juta ton) melebihi 30 trilyun pertahun dan akan semakin meningkat seiring dengan kemajuan industri. Sementara itu, dana yang berkaitan dengan riset untuk pengembangan teknologi pengolahan bijih besi mandiri sangat sedikit bahkan cenderung tidak ada. Para peneliti di pusat-pusat penelitian harus bersaing untuk mendapatkan dana riset yang tersedia untuk pengembangan teknologi pengolahan bijih besi lokal karena tidak adanya prioritas yang mendukung program tersebut.

1.2

Rumusan Masalah Baja adalah material yang sangat strategis dimana masih perlunya

penanganan yang lebih lanjut untuk memenuhi kebutuhan baja pada sektor industri yang ada diseluruh Indonesia. Dalam proses pembuatan baja ada beberapa hal yang sangat perlu diperhatikan, baik dari segi ekonomi, bahan baku dan tekhnologi yang akan digunakan. Perumusan pada makalah ini adalah: 1. Bahan baku apakah yang diperlukan dalam pembuatan baja. 2. Bagaimanakah proses dalam pembuatan baja 3. Baja jenis apakah yang dihasilkan.

1.3

Batasan Masalah Batasan masalah pada makalah ini adalah:. 1. Bahan baku dalam pembuatan baja. 2. Proses dalam pembuatan baja.

3


December 10, 2013

3. Baja yang dihasilkan.

1.4 Tujuan Penulisan Penulisan makalah ini bertujuan untuk : 1. Mengetahui bahan baku yang digunakan. 2. Mengetahui dan memahami proses pembuatan baja. . 3. Mengetahui baja yang dihasilkan.

1.5 Manfaat Penulisan Manfaat yang dalam penulisan ini adalah sebagai langkah awal untuk memahami dan mengenal tentang proses pembuatan baja.

4


December 10, 2013

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Sejarah Penemuan Baja Teknik peleburan logam telah ada sejak zaman Mesir kuno pada tahun

3000 SM. Bahkan pembuatan perhiasan dari besi telah ada pada zaman sebelumnya. Proses pengerasan pada besi dengan heat treatment mulai diperkenalkan untuk pembuatan senjata pada zaman Yunani 1000 SM. Proses pemaduan yang dibuat mulai ada sejak abad 14 yang diklasifikasikan sebagai besi tempa. Proses ini dilakukan dengan pemanasan sejumlah besar bijih besi dan charchoal dalam tungku atau furnance. Dengan 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 furnance pada saat masih bercahaya dan diselimuti oleh slag yang tebal lalu slagnya dihilangkan untuk memperkuat besi. Pembuatan besi meggunakan metode ini menghasilkan kandungan slag sekiar 3 persen dan 0,1 persen pengotor lain. Kadang 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. Dengan proses ini besi akan menyerap cukup karbon untuk menjadi baja sebenarnya. Setelah abad ke 14 tungku atau furnance yang digunakan mulai mengalami peningkatan ukuran dan draft yang digunakan untuk pembakaran gas melewati “charge,” pada pencampuran material mentah. Pada tungku yang lebih besar ini, bijih besi pada bagian bagian atas furnance akan direduksi pertama kali direduksi menjadi besi metalik dan menghasilkan banyak karbon sebagai hasil dari serangan gas yang dilewatinya. Hasil dari furnance ini adalah pig iron, yaitu paduan yang meleleh pada temperatur rendah. Pig iron akan diproses lebih lanjut untuk membuat baja.

5


December 10, 2013

Pembuatan baja modern menggunakan blast furnance yang juga digunakan untuk memurniakan besi oleh pembuat besi yang lampau. Proses pemurnian besi cair dengan peledakan udara diakui oleh penemu Inggris Sir Henry Bessemer yang mengembangkan Bessemer furnance, atau pengkonversi, pada tahun 1855. Sejak tahun 1960 telah diproduksi baja dari besi bekas secara kecil-kecilan pada furnance elektrik, sehingga dinamakan mini mills. Mini mills adalah komponen yang sangat sangat penting bagi produksi baja Amerika. Mills yang lebih besar digunakan pada produksi baja dari bijih besi.

2.2

Klasifikasi Bijih Besi Bijih besi (iron ore) adalah bahan galian hasil tambang yang banyak

mengandung unsur besi (Fe) dan bersenyawa atau terikat dengan unsur-unsur lain, terutama Oksigen, Karbonat dan sifat-sifat yang mengandung Sulfida (ke-3 nya disebut mineral-mineral). Oleh karena itu, pembagian macam dan jenis bijih besi didasarkan kepada kandungan mineralnya : a. Besi Oksida  Ferri Oksida (Fe2O3) atau disebut: “hematit”. =  69,94 %

Kandungan Besinya Oksigennya =  30,06 %

Warnanya: merah dan tidak mengandung air  Ferro Oksida (Fe3O4) atau disebut: “magnetit” Kandungan Besinya

=  72,4 %

Oksigennya =  27,6 % Warnanya abu-abu sampai dengan ke cokelat-cokelat an. Mempunyai sifat kemagnitan.  FeO(OH)Fe2O3 disebut juga: “limanit” Limanit ini disebut juga Ferro Oksida yang ada mengandung air. Kandungan Besinya

= (60  65) %

Oksigennya = (8  20) % Sisanya

= air (H2O)

6


December 10, 2013

Warna: cokelat  HFeO2 disebut juga: “goethite” Kandungan Besinya

=  62,9 %

Oksigennya =  27, 0 % Sisanya

= air

Bentuknya kristal atau seperti jarum. Warna: kuning, merah atau cokelat.  FeO(OH) disebut juga: “lepidoerosite” Bijih besi ini merupakan bentuk lain atau variasi dari goethite.  FeO2(OH)2 disebut juga: “turgite” Bijih besi ini merupakan bentuk lain atau variasi dari limanite b. Besi Karbonat FeCO3 disebut juga: “sederit” Kandungan Besinya

=  48,2 %

Karbonatnya =  50,8 % Bentuknya seperti kristal dan berlumpur. Mengandung unsur-unsur lain, seperti: Mg, Mn, Ca, Co c. Besi Sulfida  Magnetik pyrite Kandungan Besinya =  69,4 % Sulfurnya =  30,6 %  Marcasite, atau disebut bijih besi bersifat putih Kandungan Besinya =  46,6 % Sulfurnya =  39,4 % Macam bijih besi ini, biasanya merupakan hasil sampingan dari penambangan: Zn, Cu, Ni, Au perak atau sulfur (belerang).  “Pyrite lythos” Kandungan Besinya

=  46,6 %

Sulfurnya =  53,4 % , warnanya: kuning

7


2.3

December 10, 2013

Pembuatan Pellet Bijih Besi Pembuatan pellet bijih besi secara garis besar ada tiga tahapan, yaitu

sebagai berikut : 1. Kominusi 2. Konsentrasi 3. Dewatering 4. Aglomeration 1. Kominusi a. Pemecahan (Crushing) Bijih besi hasil tambang, biasanya masih berbentuk bonglahan-bongkahan besar, yakni antara 300  400 mm 2 untuk keperluan “tanur tinggi”di perlukan ukuran bijih besi antara 10  30 s/d 50 mm2, oleh sebab itu bongkahan-bongkahan tadi perlu di pecah-pecah sehingga mempunyai ukuran

yang kecil dan seragam. Mesinnya: Jaw Crusher dan atau

Gyratory Crusher. Agar ukuran nya seragam, maka digunakan ayakan (saringan). b. Penghalusan (Grinding) Adakalanya, bijih besi magnetit masih mengandung tanah, ada yang basah ada pula yang kering dan sedikit bercampur dengan kotoran-kotoran lainnya. Guna memisahkan antara bijih besi dan kotoran-kotoran tersebut, digunakan mesin : Ball mill dan atau Rod mil 2. Konsentrasi a. Gaya berat (Gravity method) Dengan memanfaatkan beda berat jenis dari bahan-bahan hasil tambang, maka akan dapat diperoleh bijih besi yang bersih, peralatan-peralatan yang sering dipakai adalah:  jigging; untuk bijih besi dengan ukuran 0,5  25 mm  hampherey spiral; untuk bijih besi dengan ukuran 0,1  0,5 mm  shaking tabel; untuk bijih besi dengan ukuran 0,1  1,5 mm  cyclone; untuk menghilangkan kotoran-kotoran yang sangat halus.

8


December 10, 2013

b. Pemisahan secara magnetik (Magnetic separation) Mineral-mineral dengan kemagnitan yang besar (contoh: bijih besi magnetit), dapat dipisahkan dengan “mineral non-magnetic separation”. Untuk

kemagnitan yang lemah, digunakan “high density dry magnetic

separation” c. Pembuihan dan pengapungan (Froth floatation) Untuk bijih-bijih besi yang kemagnitan nya sangat lemah/rendah, dapat menggunakan cara pengapungan, pH dari bahan yang di apungkan dapat diperlemah/diperkecil dengan cara menambahkan asam atau alkali (tergantung dari bahan yang di apungkan). d. Pemisahan secara elektrostatik ber tegangan tinggi (Electrostatic/high tension separation) Elektrostatik atau pemisahan dengan tegangan tinggi dipakai untuk meningkatkan mutu dari konsentrat-konsentrat yang halus juga untuk memisahkan bahan-bahan yang tidak di inginkan. 3. Dewatering Menghilangkan zat cair dan dikeringkan (Dewatering and drying). Bijih besi yang butiran-butiran nya sangat halus di dalam suatu konsentrat, di beri air, kemudian dimampatkan kedalam mesin pemampat dan kemudian dikeringkan. 4. Aglomeration Mengubah ukuran butiran bijih/ konsentrat menjadi gumpalan yang relatif besar agar tidak menyumbat lubang-lubang pada tanur yang digunakan untuk lewat gas-gas.Yang mana pada kali ini menggunakan jenis peletisasi (peletizing).

2.4

Proses Pembuatan Baja Besi dan baja mempunyai atom induk yang sama, yaitu Fe secara kimia,

keduanya dibedakan oleh kadar karbon (C) yang dikandungnya. Besi mengandung karbon lebih besar dari 2,14% sedangkan baja mengandung karbon kurang dari

9


December 10, 2013

2,14%. Secara fisik/mekanis, besi dan baja mempunyai perbedaan sifat yang sangat besar (tabel 2.1). Tabel 2.1. Perbedaan sifat fisik dan mekanis antara besi dan baja Baja Besi Dipukul

Bunyinya

nyaring Bunyinya tidak nyaring

(berdenting) Ditarik

Sebelum

patah

akan Langsung

berubah bentuk, tambah berubah panjang dan ramping

berarti

Ditempa

Bisa

Tidak bisa

Sifat

Getas,

Keras,

Lebih Kenyal,

mudah terkorosi

patah

tanpa

bentuk

yang

lebih

sukar

terkorosi

Baja tidak dapat dibuat secara langsung dari bijih besi yang terdapat di alam, melainkan harus melalui tahapan permunian bijih besi terlebih dahulu. Bijih besi yang telah dimurnikan kemudian dileburkan untuk memperoleh besi mentah, baik besi mentah cair (pig iron) maupun besi mentah padat (sponge iron). Pig iron maupun sponge iron masih mengandung beberapa unsur pengotor seperti C, Si, Mn, P, S dan lain-lain. Pada mulanya sebagian besar baja diproduksi dari pig iron. Tetapi, pada saat ini lebih banyak digunakan sponge iron sebagai bahan bakunya dicampur dengan besi tua/bekas (scrap), dengan perbandinga tertentu tergantung dari mutu scrap yang digunakan. Secara teoritis proses pembuatan baja merupakan pengurangan kadar karbon dari besi yang berkadar karbon lebih besar dari 2,14% menjadi kurang dari 2,14%, dimana kadar karbon untuk baja teknik adalah 0,03%-1,00%. Ada beberapa proses pembuatan baja, antara lain: 1. Proses converter a. Proses Bassemer/proses Asam b. Proses Thomas/proses Basa

10


December 10, 2013

2. Proses Siemens-Martin (Open Heart Process) 3. Proses dapur listrik a. Dapur listrik induksi b. Dapur listrik busur 2.4.1 Proses Converter Converter merupakan bejana yang didinginkan dilapisi batu tahan api dan mempunyai lubang-lubnag dibagian bawahnya. Pada proses ini, bahan baku yang berupa besi mentah cair (pig iron) dimasukkan kedalam converter dengan cara memutar converter ke posisi horizontal. Selanjutnya converter diputar kembali ke posisi semula disertai dengan penghembusan udara. Proses

converter

merupakan proses eksotern.

Unsur-unsur

yang

terkandung dalam pig iron akan menghasilkan panas jika terbakar. Hal ini dapat diketahui dengan naiknnya temperature pig iron dari 1350oC (saaat dimasukkan kedalam converter) menjadi 1600 oC (saat akhir proses). Besar panas yang dihasilkan beberapa unsur yang terdapat dalam pig iron dapat dilihat pada tabel 2.2. Tabel 2.2 Jumlah panas yang dihasilkan dari pembakaran setiap unsur yang terdapat dalam pig iron.

Unsur (tiap 0,01%) Fe Si Mn C C P

Panas yang dihasilkan (oC) 0,5 3,1 0,7 1,2 3,8 2,3

Hasil FeO SiO2 MnO CO CO2 P2O5

Batu tahan api adalah jenis batuan mineral yang mengandung oksidaoksida yang tahan terhadap temperatur tinggi dimana melebihi titik cair besi/baja, sehingga tidak mengalami perubahan bentuk selama peleburan. Pada proses converter, batu tahan api dapat berfungsi sebagai isolasi panas dan sebagai wadah yang tidak bereaksi dengan besi/baja cair. Batu tahan api dapat dibedakan menjadi :

11


a. Batu tahan api asam

: Kadar SiO2 dominan

b. Batu tahan api basa

: Kadar MgO, Ca2O3 dominan

c. Batu tahan api netral

: Kadar Al2O3 dominan.

December 10, 2013

Pada pembuatan baja menggunakan converter dikenal 2 (dua) macam proses yaitu proses asam dan proses basa. Disebut proses asam jika bahan baku yang digunakan pig iron (bersifat asam). Dan disebut proses basa jika pig iron bersifat basa. Pada proses asam, terak/slag yang dihasilkan bersifat asam. Jika pig iron yang digunakan bersifat asam, maka batu tahan api yang digunakan harus bersifat asam, dan juga demikian untuk proses basa. Secara umum proses kerja converter adalah sebagai berikut : 1. Dipanaskan dengan kokas sampai suhu 1500oC. 2. Dimiringkan untuk memasukkan bahan baku baja (1/8 dari volume converter). 3. Converter ditegakkan kembali. 4. Dihembuskan udara dengan tekanan1,5 - 2 atm dengan kompresor. 5. Setelah 20 – 25 menit converter dijungkirkan untuk mengeluarkan hasilnya. Keuntungan dengan menggunakan proses converter, antara lain : 1. Proses cepat 2. Biaya produksi rendah 3. Perawatan mudah Kerugian dengan menggunakan proses converter, antara lain : 1. Bahan baku cair (besi mentah cair/pig iron) harus tersdia didekat converter (dapur). 2. Kualitas baja yang dihasilkan rendah, karena mengandung nitrogen (N) yang tinggi (0,01%) 3. Baja yang dihasilkan berkadar karbon (C) rendah (0,03%) Converter dengan penghembus udara dari samping (side-blown converter) biasa disebut Tropenas terdapat di PT. Barata , Surabaya.

12


a.

December 10, 2013

Proses Bessemer (Proses Asam) Proses ini ditemukan oleh Sir Hnery Bessemer pada tahun 1856. Proses ini

biasa disebut sebagai proses asam Karen pig iron yang digunakan mengandung p kurang dari 0,05%. Kriteria proses Bessemer :  Bahan : Besi mentah cair/pig iron (1350 oC), berkadar : - C

: 3,5% - 4,0%

- Si : 2,0% - 2,5% - Mn : 0,75% - 1,0% - P

: 0,05% max

- S

: 0,05% max

- Dapat ditambhakan scrap : 8% max

Gambar 2.1. Converter Bessemer  Udara penghembus bertekanan 60 – 70 cmHg  Untuk memperbaiki sifat baja yang dihasilkan, perlu ditambahkan unsur pengikat O2 (reduktor), sperti Si, Mn, atau Al dalam bentuk Fe alloys.  Tipe terak yang dihasilkan : FeO-MnO-SiO2. Cara kerja prose Bessemer : 1. Putar converter sampai posisi horizontal, kemudian bahan diisikan kedalam dapur converter sebanyak 1/5 volume dapur converter. 2. Putar udara keposisi semula disertai dengan penghembusan udara (blowing).

13


December 10, 2013

3. Sampai  4 menit dari blowing, Si dan Mn terbakar. Ditandai dengan nyala api pendek, berwarna coklat/kuning. 4. Setelah  4 menit dari blowing, C terbakar. Ditandai dengan nyala api panjang, berwarna keputih-putihan (terang). 5. Selanjutya, nyala api berwarna kuning emas/agak kemerah-merahan, pendek dan hampir mati, Karen C semakin kecil dan mendekati habis. 6. Blowing dihentikan. Dengan memiringkan converter, baja cair dituangkan kedalam leadle, dan kemudian dituangkan kedalam cetakan. b. Proses Thomas (Proses Basa) Ditemukan oleh Thomas pada tahun 1878. Proses Thomas merupakan modifikasi dari proses Bessemer, sehingga prose Thomas sangat mirip dengan proses Bessemer. Pembuatan baja dengan proses Thomas dikenal sebagai proses basa, karena pig iron yang digunakan mengandung 1,5%. Kriteria proses Thomas :  Bahan : Besi mentah cair/pig iron (1350oC), berkadar : - C

: 3,4% - 4,0%

- Si

: 0,5% - 1,0%

- Mn : 1,0% - 3,0% - P

: 1,5% min

- S

: 0,08% max (sebaiknya, 0,05%)

- Dapat dtambhakan scrap : 12% max  Perlu penambahan kapur bakar (CaO) sebagai pengikat terak.  Udara penghembus bertekanan 60 – 7- cmHg  Untuk memperbaiki sifat baja yang dihasilkan, perlu ditambahkan unsur pengikat O2 (reduktor), seperti Si, Mn, atau Al dalam bentuk Fe alloys.  Tipe terka yang dihasilkan : FeO-CaO-P2O5. Cara kerja proses Thomas : 1. Putar converter sampai dengan posisi horizontal, kemudian bahan-bahan diisikan kedalam dapur converter sebanyak 1/5 dari volume converter. 2. Putra converter ke posisi semula disertai dengan penghembusan udara (blowing).

14


December 10, 2013

3. Sampai  4 menit dari blowing, Si dan Mn terbakar, temperature naik dengan perlahan-lahan. C terbakar sedikit, sedangkan P hampir tidak terbakar. Ditandai dengan nyala api pendek, berwarna coklat/kuning. 4. Setelah  4 menit sampai  14 menit dari blowing, C banyak terbakar. Ditandai dengan nyala api panjang, berwarna keputih-putihan (terang). 5. Selanjutnya, nyala api berwarna kuning emas/agak kemerahan, pendek dan hamper mati, Karen C semakin kecil dan mendekati habis. 6. Setelah C habis, P mulai terbakar, nyala api tetap kecil/hamper mati. (jika kadar P yang diinginkan sangat kecil, maka sebagian Fe akan ikut terbakar) 7. Blowing dihentikan. Dengan memiringkan converter, baja cair dituangkan ke dalam ladle. Dan kemudian dituangkan kedalam cetakan. 2.4.2 Proses Siemens-Martin (Open Hearth Furnace)

Gambar 2.2. Open Hearth Furnace Proses ini ditemukan pada tahun 1861 oleh siemens bersaudara (Williams Siemens dan Frederick Siemens, Jerman) dan Pieter Mertin (Prancis). Kriteria proses Siemens-Martin :  Bahan : Dapat berupa : 1. Baja tua/scrap (100%). 2. Pig iron (60%) dan srap (40%). 3. Besi mentah cair (50%) dan scrap (50%). 4. Bijih besi dan scrap.

15


December 10, 2013

5. Besi mentah cair dan bijih besi. 6. Besi mentah cair (100%)  Diperlukan bahan pengikat terak/slag (CaO, CaF, atau CaMg(CO3)2)  Diperlukan pengikat O2 berupa Al, Si atau Mn dalam bentuk ferro alloy.  Batu tahan api yang digunakan sesuai dengan jenis proses.  Bahan bakar dengan kadar S rendah atau gas alam. Proses pembakaran jika burner I dihidupkan, gas hasil pembakaran akan mengalir ke regerator I dan regenerator II. Burner I dimatikan, jika batu tahan api yang terdapat di regenerator I telah panas (berwarna merah). Kemudian burner II dihidupkan, gas hasil pembakaran akan mengalir ke regenerator II dan regenerator II. Jika batu tahan api yang terdapat di regenerator II telah panas (berwarna merah), burner II dimatikan dan burner I dihidupkan kembali. Demikian sterusnya hingga proses selesai. Cara kerja Proses Siemens-Martin terjadi atas 4 tahap, yaitu : 1. Tahap pengisian (charging). 2. Tahap peleburan. 3. Tahap pengaturan kompisisi (refining). 4. Tahap penuangan (pouring). Tahap refining (pengaturan komposisi), dapat berupa pengurangan kadar karbon atau peningkatan kadar karbon. Penignkatan kadar karbon yang terbaik dilakukan dengan menambahkan pig iron yang berkadar C lebih besar dari 4,2%. Penambahan kokas dapat juga dilakukan utuk meningkatkan kadar karbon, tetapi cara ini kurang efektif. Sedangkan untuk menurunkan kadar dapat dilakukan dengan menambahkan O2 murni. Dibandingkan dengan proses converter, baja yang dihasilkan dari proses open hesrth furnace mempunyai kualitas yang lebih baik. Tetapi biaya operasi yang cukup mahal (konsumsi minyak tinggi) dan perawatan cukup tinggi. Di Indonesia, open hearth furnace digunakan oleh PT. BUSI DHARMA, Jakarta.

16


December 10, 2013

2.4.3 Proses Dapur Listrik a.

Dapur Listrik Induksi (Induction Furnace)

Gambar 2.3. Skema Induction furnace Induction Furnace pertama kali ditemukan oleh Ferranti, Italia (1877). Dapur induksi ini terdiri atas sebuah mangkok khusus (crucible) sebagai tempat peleburan. Pemanasan yang diperoleh dari kumparan listrik akan memanasi mangkok khusus sehingga bahan yang diisikan akan mencair. Jenis atau komposisi bahan baku yang digunakan biasanya merupakan bahan baku pilihan, sehingga hasil yang diperoleh akan mempunyai komposisi yang tidak jauh berbeda dengan bahan bakunya. Oleh karena itu, Induction Furnace biasanya hanya untuk meleburkan kembali bahan baku yang diisikan. Induction Furnace banyak digunakan untuk membuat baja yang berkualitas tinggi yang sangat peka terhadap kontaminasi. Karena proses ini logam cair yang diproses tidak bersentuhan dengan bahan bakar atau unsur lain yang dapat menyebabkan logam cair terkontaminasi. Pada proses ini, pengisian bahan baku dilakukan secara bertahap, tidak sekaligus. Pengisian kedua dilakukan setelah bahan yang diisikan pertama kali telah mencair. b. Dapur Listrik Busur (Electric Arc Furnace) Electric Arc Furnace adalah dapur yang dilengkapi dengan elekrode (biasanya 3 buah) dan merupakan salah salah satu alat pembuat baja yang paling praktis. Proses ini dapat berlangsung cepat dan dapat menghasilkan baja yang berkutlitas sangat tinggi, tetapi perlu tenaga listrik yang cukup banyak.

17


December 10, 2013

Gambar 2.4. Electric Arc Furnace Bahan baku yang digunakan pada proses ini adalah scrap (100%). Batu kapur (CaCO3), kapur bakar (CaO) atau fluorspar (CaF2) perlu ditambahkan sebagai pengikat O2. Electric Arc Furnace bekerja dengan prinsip yang hampri sama dengan las listrik, dimana panas yang dihasilkan adalah akibat adanya pertemuan antara kutub positif (elektroda) dan kutub negative (scrap).

2.5 Klasifikasi Baja Baja dapat diklasifikasikan dalam beberapa kelompok, yaitu : 1.

Berdasarkan metode pembuatan (sudah tidak lazim). - Bessemer Steel - Open-hearth steel - Electric-furnace steel - Crucible Steel

2.

Berdasarkan tujuan penggunaan. - Machine Steel - Spring Steel - Boiler Steel - Structural Steel - Tool Steel

18


3.

December 10, 2013

Berdasarkan komposisi kimia. Metode yang paling popular dalam penggolongan baja adalah berdasarkan komposisi kimia. Metode tersebut menunjukkan kandungan unsur penting () dalam baja menggunakan system penomoran dengan empat atau lima angka contohnya standar AISI dan SAE. Angka pertama menunjukkan tipe baja, misalnya: 1 berarti baja karbon, 2 berarti baja karbon, 3 berarti baja nikel-kromium dan sebagainya. Dalam baja paduan sederhana, angka kedua menunjukkan unsur utama dalam paduan. Dua atau tiga angka terkahir umumnya menunjukkan kadar karbon rata-rata dibagi dengan 100. Sebagai contoh, symbol 2520 berarti baja nikel dengan kadar nikelnya  5% dan kadar karbon 0,20%. Beberapa spesifikasi baja paduan dapat dilihat pada tabel 2.3.

4.

Berdasarkan kadar karbon. a. Baja karbon rendah (low karbon steel/mild steel) Kadar karbon maksimal 0,25%. Banyak digunakan untuk kawat, baja profil, skrup. Ulir dan baut. b. Baja karbon sedang (medium carbon steel) Kadar karbon antara 0,25%-0,55%. Banyak digunakan untukrel kereta api, as, roda gigi, suku cadang yang berkekuatan tinggi atau dengan kekerasan sedang sampai tinggi. c. Baja karbon tinggi (high carbon steel). Kadar karbon minimal 0,55%. Banyak dugunakan untuk perkakas potong, pisau, tap dan bagian-bagian yang harus tahan gesekan.

5.

Berdasarkan unsur khusus dalam paduan. a. Baja paduan rendah (low-alloy steel) Jumlah unsur khusus dalam paduan kurang dari 5% b. Baja paduan sedang (medium-alloy steel) Jumlah unsur khusus dalam paduan antara 5%-10% c. Baja paduan tinggi (high-alloy steel) Jumlah unsur khusus dalam paduan lebih dari 10%.

19


December 10, 2013

Selain itu baja paduan dibagi menjadi dua golongan yaitu baja campuran khusus (special alloy steel) dan high speed steel. Tabel 2.3. Spesifikasi baja paduan No. AISI

%C

% Mn

% Ni

% Cr

% Mo

%V

No. SAE

TIPE

1330 1340 2317 2330 E2512* 2515 3115 3130 3140 E3310 4023 4037 4419 4118 4130 4140 4150 4320 4320 4720 4620 4626 4820 5120 5130 5140 5150 E52100* 6118 6160 8620 8630

0,28-0,33 0,38-0,43 0,15-0,20 0,280,33 0,09-014 0,12-0,17 0,13-0,18 0,28-0,33 0,38-0,43 0,08-0,13 0,20-0,25 0,35-0,40 0,18-0,23 0,19-0,23 0,28-0,33 0,38-0,43 0,48-0,53 0,17-0,22 0,38-0,43 0,17-0,22 0,17-0,22 0,24-0,29 0,18-0,23 0,17-0,22 0,28-0,33 0,38-0,43 0,48-0,53 0,95-1,10 0,16-0,21 0,48-0,53 0,18-0,23 0,28-0,33

1,60-1,90 1,60-1,90 0,40-0,60 0,60-080 0,45-060 0,40-0,60 0,40-0,60 0,60-0,80 0,70-0,90 0,45-0,60 0,70-0,90 0,70-0,90 0,45-0,65 0,70-0,90 0,40-0,60 0,75-1,00 0,75-1,00 0,45-0,60 0,60-0,80 0,50-0,70 0,45-0,60 0,45-0,65 0,50-0,70 0,70-0,90 0,70-0,90 0,70-0,90 0,70-0,90 0,25-0,45 0,50-0,70 0,70-0,90 0,70-0,90 0,70-0,90

3,25-3,75 3,25-3,75 4,75-5,25 4,75-5,25 1,10-1,40 1,10-1,40 1,10-1,40 3,65-3,75 1,65-2,00 1,65-2,00 0,90-1,20 1,65-2,00 0,70-1,00 3,25-3,75 0,40-0,70 0,40-0,70

0,55-0,75 0,55-0,75 0,55-0,75 1,40-1,75 0,40-0,60 0,80-0,10 0,80-0,10 0,80-0,10 0,40-0,60 0,70-0,90 0,35-0,55 0,70-0,90 0,80-1,10 0,70-0,90 0,70-0,90 1,30-1,60 0,50-0,70 0,80-1,10 0,40-0,60 0,40-0,60

0,20-0,30 0,20-0,30 0,45-0,60 0,08-0,15 0,15-0,25 0,15-0,25 0,15-0,25 0,20-0,30 0,20-0,30 0,15-0,25 0,20-0,30 0,15-0,25 0,20-0,30 0,15-0,25 0,15-0,25

0,12 0,15 -

1.330 1340 2315 2330 2515 3115 3130 3140 3310 4023 4037 4419 4118 4130 4140 4150 4320 4340 4720 4620 4626 4820 5120 5130 5140 5140 52100 6118 6150 8620 8630

Baja Mn Baja Ni 3% Baja Ni 5%

8640

0,38-0,43

0,75-1,00

0,40-0,70

0,40-0,60

0,15-0,25

-

8640

8720 8740 8822

0,18-0,23 0,38-0,43 0,20-0,25

0,70-0,90 0,75-1,00 0,75-1,00

0,40-0,60 0,40-0,60 0,40-0,60

0,20-0,30 0,20-0,30 0,20-0,30

-

8720 8740 8822

9260

0,56-0,64

0,75-1,00

-

-

-

9260

E9310* 9840 9850 94B30

0,08-0,13 0,38-0,43 0,48-0,53 0,48-0,53

0,45-0,65 0,70-0,90 0,70-0,90 0,70-0,90

0,40-0,70 0,40-0,70 0,40-0,70 1,80-2,20 (% Si) 3,00-3,50 0,85-1,15 0,85-1,15 0,85-1,15

1,00-1,40 0,70-0,90 0,70-0,90 0,70-0,90

0,08-0,15 0,20-0,30 0,20-0,30 0,20-0,30

-

9310 9840 9850 94B30

*

E AISI SAE

= = =

Proses dengan electric-furnace American Iron and Steel Institute Society of Automotive Engineers

20

Baja Ni-Cr Baja Mo

Baja Cr-Mo Baja Ni-Cr-Mo Baja Ni-Mo

Baja Cr

Baja Cr-V

Baja Ni-Cr-Mo Rendah

Baja Si Baja Ni-Cr-Mo Lebih Tinggi Baja Boron




December 10, 2013

Baja Paduan Khusus (special alloy steel) Baja jenis ini mengandung satu atau lebih logam-logam seperti nikel, chromium, manganese, molybdenum, tungsten dan vanadium. Dengan menambahkan logam tersebut ke dalam baja maka baja paduan tersebut akan merubah sifat-sifat mekanik dan kimianya seperti menjadi lebih keras, kuat dan ulet bila dibandingkan terhadap baja karbon (carbon steel).



High Speed Steel (HSS)/Self Hardening Steel Kandungan karbon : 0,70 % – 1,50 %. Penggunaan membuat alat-alat potong seperti drills, reamers, countersinks, lathe tool bits dan milling cutters. Disebut High Speed Steel karena alat potong yang dibuat dengan material tersebut dapat dioperasikan dua kali lebih cepat dibanding dengan carbon steel. Sedangkan harga dari HSS besarnya dua sampai empat kali daripada carbon steel.

Baja paduan mempunyai kegunaan khusus yang lebih banyak dibanding baja karbon. Sifat-sifat baja paduan antara lain: 

Keuletan tinggi tanpa pengurangan kekuatan tarik



Kemampukerasan sewaktu dicelup dalam minyak atau udara baik, sehigga kemungkinan retak kurang.



Tahan terhadap korosi dah kehausan, tergantung pada jenis paduam.



Tahap terhadap perubahan suhu, ini berarti sifat fisisnya tidak banyak berubah.



Memiliki kelebihan dalam sifat-sifat metalurgi, seperti butir yang halus.

2.5.1 Baja Perkakas (Tool Steel) Baja perkakas digolongkan berdasarkan atas : 1. Media celup (quenching). Dibedakan menjadi : - Water-hardening steel - Oil-hardening steel - Air-hardening steel

21


December 10, 2013

2. Unsur Paduan. Dibedakan menjadi : - Carbon tool steel - Low-alloy toll steel - Medium-alloy tool steel 3. Penggunaanya (aplikasi). Dibedakan menjadi : - Hot-work steel - Shock-resisting steel - High-speed steel - Cold-work steel AISI ( American Iron and Steel Institute), menggolongkan baja perkakas menjadi tujuh kelompok (group) besar tabel 2.4. Table 2.4. penggolongan baja perkakas menurut AISI Gorup Simbol dan Tipe Water-hardening Steels W Shock-resisting Steel S O= Oil-hardening Cold-work steel A = Medium-alloy air-hardening D = High-carbon high-cromium H (H1-H190, meliputi Cr-base Hot-work steel (H20-H39), meliputi W-base (H40-H59), meliputi Mo-base T = Tunsten (wolfram)- base High-speed steels M = Molibdenum (Mo)- base P = Mold steels Mold steel (P1-P19), meliputi low carbon (P20-P39), tipe lainnya L = Low-alloy Special-purpose steels F = Carbon-tungsten Sifat-sifat yang perlu diperhatikan dalam pemilihan baja perkakas, antara lain :  Ketahanan terhadap deformasi (non deforming properties)  Deep of hardening  Ketangguhan (toughness)

22


December 10, 2013

 Ketahanan aus (wear resistance)  Kekerasan pada temperature tinggi (red hardness)  Kemampukerasan (hardenability)  Ketahanan rekarburisasi (resistance to recarburisation) 2.5.2 Baja Konstruksi (Structure Steel) Baja konstruksi (structure steel) mencakup sekitar 90% dari seluruh produksi baja. Penggunaan baja konstruksi antara lain untuk :  Pembuatan baja batangan.  Baja profil untuk segala jenis konstruksi (jembatan, menara, bangunan tinggi, pesawat angkat).  Konstruksi mesin.  Plat-plat, pipa, kawat, dan lain-lain. Tabel 2.5. Penggolongan baja bukan paduan menurut JIS* Kekuatan Tarik Regangan Kadar C Jenis (Kg/mm2) (%) (%) St 00 Tidak bersyarat 0,10 St 34 34 - 42 25 0,10 St 37 37 - 45 20 0,12 St 42 42 - 50 20 0,25 St 50 50 – 60 18 0,35 St 60 60 – 70 14 0,45 St 70 70 – 85 10 0,60 C 10 42 – 52 19 0,06 - 0,12 C 15 50 – 65 16 0,12 - 0,18 C 22 55 – 65 22 0,18 – 0,25 C 35 65 – 80 18 0,32 – 0,40 C 45 75 - 90 16 0,42 – 0,50 Baja konstruksi tidak termasuk dalam jenis baja paduan. Baja konstruksi distandarisasikan menurut kekuatan tarik terkecilnya. Misalnya baja jenis St 42, berarti baja konstruksi dengan kekuatan tarik minimal 42 Kg/mm2. Peningkatan kadar karbon ( C ) pada baja konstruksi akan meningkatkan kekuatan tarik, tetapi meurunkan regangan, keuletan dan mampu las. Jenis-jenis baja konstruksi dapat dilihat pada tabel 2.5.

23


December 10, 2013

BAB III PEMBAHASAN

3.1

Latar Belakang dan Sejarah PT. Krakatau Steel PT. Krakatau Steel

yang berlokasi di Cilegon merupakan industri

pengolah baja terbesar di Indonesia. Pabrik ini merupakan permulaan proyek baja dari pemerintah yang mulai berdiri pada bulan Mei 1962. Pada mulanya proyek tersebut dikenal dengan nama proyek pabrik baja “ TRIKORA “ yang mendapat bantuan dari pemerintah Rusia. Akibat adanya pemberontakan G30S PKI, proyek pembangunan dari tahun 1966 sampai sekitar tahun 1972 dapat dikatakan terhenti sama sekali, kesulitan utamanya adalah pembiayaan pembangunan pabrik. Akhirnya, berdasarkan Peraturan Pemerintah No 35 Tahun 1970 proyek pabrik baja ” TRIKORA “ menjadi PT. Krakatau Steel yang disahkan dengan ditanda tangani akte notaris No. 35 pada tanggal 23 Oktober 1971. Pembangunan proyek PT. Krakatau Steel pada akhir tahun 1976, yaitu pabrik Besi Beton telah dapat diselesaikan dan dapat mulai dioperasikan secara komersil sejak tahun 1977. Pabrik Besi Siku yang berada di dalam satu gedung dengan pabrik Besi Beton, selesai pembangunannya pada bulan Juli 1977. Dengan selesainya pabrik besi siku tersebut, maka seluruh pembangunan pabrik baja yang mulanya merupakan proyek bantuan Rusia sudah dapat diselesaikan. Selanjutnya PT. Krakatau Steel melaksanakan pembangunan pabrikpabrik baru sebagai perluasan usaha. Sebagai tujuan pendirian PT. Krakatau Steel, maka pabrik-pabrik yang dibangun adalah yang terpadu

yaitu dapat mengolah

biji besi sampai dengan produk-produk jadi dari baja. Dasar penentuan lokasi pendirian pabrik besi baja, antara lain : 

Adanya cikal bakal industri baja ( Trikora ).

 Letak geografis ( pinggir laut ).

24


 Tersedianya tanah yang cukup luas.  Tersedianya air yang cukup banyak.  Kondisi sosial budaya daerah.  Daerah tandus ( bukan agraris ).  Tersedianya tenaga kerja

3.2

Pembagian Plant PT. Krakatau Steel Sumber : Brosur, produksi PT.Krakatau Steel

Gambar 3.1 Produksi Baja di PT. Krakatau Steel

25

December 10, 2013


December 10, 2013

Sumber : Brosur, Produksi PT Krakatau Steel

Gambar 3.2 Struktur Produksi PT. Krakatau Steel Untuk melakukan sebuah produksi PT. Krakatau Steel dibagi dalam beberapa plant, yaitu : a. Pabrik pengolahan besi dan baja b. Pabrik peleburan besi dan baja. c. Pabrik pengerolan besi dan baja. a.

Pabrik Pengolahan besi dan baja, antara lain : 1. Pabrik Besi Spons HYL I 2. Pabrik Besi Spons HYL III 3. Rotary Kiln (RK) Pabrik Besi Spons HYL III ini merupakan sebuah pabrik (chemical plant)

yang menangani proses pengolahan biji besi (pellet) menjadi besi spons. b.

Pabrik peleburan besi dan baja, antara lain : 1. SSP I (Slab Steel Plant I) Bagian pabrik yang memproduksi baja lembaran (slab).

26


December 10, 2013

2. SSP II (Slab Steel Plant II) Bagian pabrik yang memproduksi baja lembaran (slab). 3. BSP (Billet Steel Plant) c.

Pabrik pengerolan besi dan baja, antara lain : 1. Pabrik Pengerolan Baja Lembaran Panas (HSM). 2. Pabrik Pengerolan Baja Lembaran Dingin (CRM). 3. Pabrik Batang Kawat (WRM).

3.3

Pembuatan Besi Spons

3.3.1

Bahan Baku

Gambar 3.3 Pellet Bijih Besi Dalam proses pembuatan besi spons, pellet yang digunakan adalah dari bijih besi Fe2O3 (hematite) dengan kadar Fe 60%-80% dengan ukuran 6-18 mm yang berasal dari beberapa negara seperti Brasil, Bahrain, Belgia, dan Chili. Sedangkan dalam membantu proses reduksi langsung digunakan gas alam yang berasal dari PERTAMINA sebagai reduktor, dimana dengan komposisi gas sebagai berikut : H2 = 70 – 73 % CO = 15 – 17 % CH4 = 2 – 4 % CO2 = 7 – 9 %

27


3.3.2

December 10, 2013

Proses Utama Pabrik Besi Spons PT. Krakatau Steel memproduksi besi spons dari pellet

dan lump ore (10%) sebagai bahan baku utama dengan menggunakan metode reduksi langsung gas H2 dan CO. Proses reduksi bijih besi di Pabrik Besi Spons PT. Krakatau Steel menggunakan proses Hoyalat Y Lamina (HYL) yang berasal dari Meksiko. Dalam pembuatan besi spons ada dua proses yang paling dominan yaitu proses reformasi dan reduksi. Dalam pabrik besi spons HYL – III, pellet direduksi dengan menggunakan gas H2 dan CO. Proses utama ini terjadi dalam reaktor HYL – III. Fe2O3 akan direduksi menjadi Fe. Unit ini mempunyai kapasitas produksi 1,35 juta ton besi spons per tahun. Dengan teknologi proses kontinyu 170 ton spons atau hour (1993). Tingkat pencapaian metalisasi 91-92%. Sedangkan proses penting lainya adalah proses reformasi. Proses reformasi bertujuan untuk memproduksi gas pereduksi H2 dan CO dari gas alam yang berasal dari PERTAMINA. Dalam proses reformasi ini gas alam direaksikan dengan steam dalam suatu unggun katalis Ni pada suhu yang sangat tinggi.

HYL-I

HYL-III

Tabel 3.1 Fasilitas Utama Pabrik Besi Spons Nama Perusahaan Fasilitas Utama Reformer Kapasitas 1.000.000 mtpy Cooling System OP. Rate 500.000 mtpy Primery Reduction Teknologi Hylsa (Meksiko) Secondary Reduntion Ferrostaal (Germany) Reactor Reformer (Rekondisi ex. HYL-I) Kapasitas Desain 1.500,000 mtpy Heat Recuparator Teknologi Hylsa (Meksiko) Gas Heater Ferrostaal (Germany) Reactor

Sistem penunjang pada proses HYL-III adalah : 1. CO2 absorption system. 2. Proses Cooling Water System. 3. Equipment Cooling Water System. 4. Steam System

28


December 10, 2013

5. Inert Gas System 6. Intrument Air System 7. Hydroulic System 8. Sulfur Injection System. 9. Iron Ore Pellet Handling System 10. Sponges Handling System 11. Emergency Generator System 1. Proses Reformasi Proses reformasi memiliki tujuan untuk menghasilkan gas pereduksi yaitu H2 dan CO. Dalam proses reformasi ini gas alam dari PERTAMINA akan diolah menjadi gas reduksi. Proses konversi gas alam menjadi gas pereduksi ini berlangsung dalam beberapa tahap yaitu proses pretreatment, diantaranya penghilangan fraksi berat, penghilangan kandungan merkuri, pengurangan kandungan sulfur, kemudian ke tahap pembuatan gas pereduksi dan pendinginan gas proses. Sumber : Brosur, produksi PT.Krakatau Steel

Gambar 3.4 Proses produksi pabrik besi spons Komposisi gas pereduksi yang masih diijinkan masuk ke dalam reaktor adalah : H2 = 70 – 73 %

29


December 10, 2013

CO = 15 – 17 % CH4 = 2 – 4 % CO2 = 7 – 9 % a. Proses Pretreatment Gas Alam : 

Proses Penghilangan Fraksi Berat Bahan baku gas alam yang berasal dari PERTAMINA masih meiliki kandungan berbagai kontaminan yang berupa hidrokarbon fraksi berat, partikel cair, sulfur, dan mercury yang dapat menimbulkan gangguan pada proses selanjutnya. Oleh karena itu, perlu dilakukan perlakuan awal terhadap gas alam. Pada kondisi normal saat kedua reaktor bekerja dengan baik dan pasokan dari PERTAMINA lancar, sebuah reformer biasanya mengkonsumsi gas alam sebanyak 20.000 Standart Cubic Metric Hour (SCMH), dengan tekanan 13 Kg/cm3, dan temperatur sekitar 30 °C. Sebelum masuk ke reformer mula – mula gas alam dialirkan ke KO Drum untuk menghilangkan hidrokarbon fraksi berat dan partikel cair yang terkandung dalam gas alam. Di dalam tangki KO Drum terdapat saringan yang terbuat dari kawat baja yang berfungsi untuk menyaring fase cair dan padatan, sementara itu gas akan melewati lubang saringan dan keluar melalui bagian atas tangki. Fasa cair dan padatan ini akan dibuang melalui bagian bawah tangki.



Proses Penghilangan Kandungan Merkuri (Demercurizer) Setelah keluar dari KO Drum, gas akan dialirkan ke dalam demercurizer untuk menghilangkan kandungan merkuri (Hg). Merkuri harus dihilangkan karena merupakan pengotor gas proses yang dapat mengganggu proses selanjutnya. Penghilangan mercury ini dilakukan dengan cara melewatkan gas alam melalui tangki yang bagian dalamnya terdapat material karbon aktif dan saringan serta deflector bagian atasnya, carbon aktif untuk menyerap mercury, saringan untuk menyaring kotoran gas dan deflector untuk mencegah adanya turbulensi dari aliran gas alam. Saluran purge di bagian

30


December 10, 2013

bawah untuk mengeluarkan kotoran. Gas alam keluar dari demercurizer melalui saringan untuk menyaring gas dari karbon aktif yang terbawa. Reaksi yang terjadi adalah : Hg + C HgC HgC + S HgS + C 

Proses Penghilangan Kandungan Sulfur (Desulfurizer) Dari demercurizer gas dengan tekanan 13 Kg/cm2 dan temperatur 30 °C dialirkan ke dalam desulfurizer untuk menghilangkan kandungan sulfur pada gas alam. Kandungan sulfur dapat mengganggu fungsi katalis pada pembentukan gas proses atau gas pereduksi di reformer sehingga konversi reaksi di reformer menurun serta dapat pula menyebabkan korosif pada tangki yang lama kelamaan akan membuat reaktor berlubang. Pengurangan kadar sulfur dilakukan dengan cara melewatkan aliran gas alam melalui bagian atas tangki yang terbuat dari pelat besi karbon. Dimana pada bagian dalam tangki berisi ZnO yang berfungsi menangkap sulfur dari 8 – 10 ppm sedangkan kandungan sulfur untuk proses reformasi pada gas alam harus tres. Reaksi yang terjadi adalah : H2S + ZnO ZnS + H2O

b. Konversi Gas Alam menjadi Gas Proses : 

Pembuatan Gas Proses Gas alam dengan tekanan 10 Kg/cm2 dan temperatur 30 °C selanjutnya dicampur dengan steam yang memiliki tekanan 17,5 kg/cm2 dan temperatur 273 °C di dalam mix point dan diteruskan ke convection section reformer untuk pemanasan awal sampai temperatur 400 °C, dengan tujuan untuk mengurangi beban pemanasan yang diberikan pada radiant section, pada radiant section gas dengan tekanan 10,5 kg/cm2 dan 510 °C didistribusikan ke dalam pipa – pipa yang berisi katalis nikel yang berbentuk raschig ring yang memiliki tujuan untuk mempercepat reaksi pembentukan gas proses (CO dan H2O). Radiant section terdiri dari 6 baris pipa, masing – masing baris terdiri dari 54 buah pipa sehingga jumlah pipa keseluruhan adalah 324 buah pipa. Di

31


December 10, 2013

bagian luar pipa dilengkapi dengan 7 baris burner, masing – masing baris terdiri dari 20 burner sehingga jumlah total burner adalah 140 buah burner. Temperatur di radiant section berkisar antara 900 – 1000 °C dan temperatur gas proses yang keluar radiant section adalah 830 °C dengan tekanan 7 kg/cm2. Sisa gas pembakaran dari radiant section digunakan sebagai pemanas awal koil – koil yang berada di bagian atas convection section, sisa gas pembakaran ini kemudian dibuang ke atmosfer melalui cerobong. Reaksi – reaksi yang terjadi antara gas alam dengan steam : CnHm + nH2O ↔ nCO + (n +m/2) H2 CH4 + H2O ↔ CO + 3H2 CO + H2O ↔ CO2 + H2 CO + 3H2 ↔ CH4 + H20 

Pendinginan Gas Proses Proses pendinginan ini diperlukan karena gas proses masih tercampur dengan H2O sisa. Gas proses yang terbentuk di reformer ditampung di dalam effluent chamber lalu gas proses ini didinginkan ke dalam Waste Heated Boiler (WHB) sampai temperaturnya 230 °C dengan air yang berasal dari steam drum, panas yang diambil dari gas proses sekaligus digunakan sebagai pemanas air pada steam drum. Dari WHB gas proses didinginkan lagi di quench orifice dimana terjadi kontak langsung antara gas proses dengan cooling water dengan cara dispraykan sampai temperatur gas proses 65 °C. Setelah itu gas proses didinginkan lagi di quench tower (QT) yang dilengkapi dengan packing keramik dan spray air dimana QT tersebut bertujuan untuk memisahkan gas proses dengan air sehingga didapatkan gas proses yang kering dengan temperatur 38 °C. Komposisi gas proses yang dihasilkan dari proses reformasi adalah : CO2 = 7 – 9 %

32


December 10, 2013

CH4 = 2 – 4 % H2 = 70 – 73 % CO = 15 – 17 % 2. Proses Reduksi Pengolahan pellet menjadi spons melalui suatu reaksi reduksi langsung antara pereduksi H2 dan CO dari hasil reformasi dengan pellet. Adapun pellet yang digunakan adalah Fe2O3 (hematite) yang berasal dari beberapa negara seperti Brasil, Bahrain, Belgia, dan Chili. Reaktor yang digunakan dalam proses reduksi langsung berupa Moving Bed. Iron Ore Pellet (IOP) dimasukkan di bagian atas dan mengalir secara counter – current terhadap gas pereduksi yang didistribusikan secara seragam di sekeliling reaktor. Gas pereduksi yang digunakan adalah CO dan H2. Produk dari proses reduksi langsung berupa padatan dimana O2 yang terkandung secara langsung direduksikan dari iron ore pellet tanpa peleburan. Produk dari proses pereduksi langsung disebut Direct Reduction Iron (DRI). DRI memiliki ukuran yang sama dengan iron ore pellet. O2 yang terkandung dalam besi membentuk besi oksida direduksi dengan H2 dan CO. O2 yang dihilangkan dari iron ore pellet karena reaksi dengan gas pereduksi akan meninggalkan ruang kosong pada DRI. Selama proses, karbon yang tersimpan dalam DRI sebagai karbon bebas 20 % total karbon yang terikat dan dalam bentuk sementit (Fe3C). Proses reduksi langsung adalah suatu proses reduksi oksida besi di bawah titik leburnya dengan kandungan gas utamanya atau gas yang jumlahnya lebih banyak H2 dan CO, dikatakan lebih banyak karena ada beberapa gas yang masih terikut dalam gas hasil reformasi. Metode reduksi langsung diterapkan karena dalam proses pelelehan timbul kesulitan dalam hal pencapaian temperatur tinggi, sehingga dengan reduksi langsung dapat bekerja di bawah temperatur pelelehan besi. Reaksi – reaksi yang terjadi dalam pengolahan bijih pellet menjadi besi spons adalah : 

Untuk gas reduktor CO : 3Fe2O3 + CO ↔2Fe3O4 + CO2

33


December 10, 2013

Fe3O4 + CO ↔3FeO + CO2 FeO + CO ↔ Fe + CO2 

Untuk gas reduktor H2 : 3Fe2O3 + H2 ↔ 2Fe3O4 + H2O Fe3O4 + H2 ↔ 3FeO + H2O FeO + H2 ↔ Fe + H2O Besi spons yang memiliki kandungan Fe yang lebih besar dibandingkan

dengan pellet dihasilkan dari proses reformasi dan proses reduksi. Spons inilah yang akan digunakan sebagai bahan baku untuk proses peleburan menjadi produkproduk baja. No.

Tabel 3.2 Komposisi Besi Spons Komposisi Jumlah (%)

1.

Fe total

88 – 91

2.

Fe metallic

76 – 82

3.

Metalisasi

86 – 92

4.

Karbon total

1,8 – 2,5

5.

FeO

6 -15

6.

SiO2

1,25 – 2,5

7.

Al2 O3

0,6 – 1,3

8.

CaO

1,5 – 2,8

9.

MgO

0,31 – 1,25

10.

Fosfor

0,014 – 0,41

Sumber : manual book Machine Continous Casting Machine PT.Krakatau Steel

34


3.4

December 10, 2013

Proses Pembuatan Baja Slab Sumber : Brosur, PT. Krakatau Steel

Gambar 3.5 Proses Produksi Pabrik Baja Slab II Sumber : Brosur, produksi PT.Krakatau Steel

Gambar 3.6 Proses Produksi Slab Steel Plant

3.4.1 Bahan Baku Dalam proses peleburan tidak lepas dari bahan baku, baik bahan utama maupun bahan tambahan (additive), yaitu :

35


December 10, 2013

1. Bahan baku utama : a. Scrap (besi tua) Sumber : Pabrik Slab baja PT.Krakatau Steel

Gambar 3.7 Scrab Hasil Pemilihan dan Pemotongan Bahan baku scrap pada PT. Krakatau Steel diperoleh dari 3 sumber yaitu : 

Home Scrap : besi bekas

yang berasal dari sisa produksi PT.

Krakatau Steel.  Import Scrap : scrap yang berasal dari import luar negeri.  Local Scrap

: scrap yang berasal dari luar pabrik tetapi masih dalam wilayah indonesia.

Tabel 3.3 Kategori Scrap Bulk Density Kategori Deskripsi Range Perata Scrap (Ton/m3) (Ton/m3) Home Scrap (slab, tundish) Ex. Heavy HBL & CBL >= 2.0 2.00 Scrap Pig Iron Home Scrap (plate, spill & Heavy D) 1.5 – 1.9 1.50 Scrap Ex. Heavy Equipment Home Scrap Medium HMS Bonus 1.2 – 1.4 1.25 Scrap Structure & Plate

36

Scrap Ratio (%)

Srap Volume (M3)

Scrap Weight (Ton)

30

7.52

15.04

10

3.34

5.01

20

8.02

10.02


December 10, 2013

Lanjutan Tabel 3.3 Kategori Scrap…. Sparating Medium Shreeded, Shear & Balling 0.9 – 1.1 1.00 35 17.54 17.54 Lighty HMS 1 Plus HMS 1 Light HMS ½ <= 0.8 0.70 5 3.59 2.51 Merchant & Scrap KOMBINASI 1.25 100 40 50.12 Sumber : manual book Machine Continous Casting Machine PT.Krakatau Steel b. Direct Reduction Iron (DRI) atau Besi Spons Besi spons adalah material hasil olahan dari pellet (bijih besi) yang direduksi dengan H2 dan CO. Komposisi besi spons yang dihasilkan oleh PT Krakatau Steel sebagai berikut : No.

Tabel 3.4 Komposisi Besi Spons Komposisi Jumlah (%)

1.

Fe total

88 – 91

2.

Fe metallic

76 – 82

3.

Metalisasi

86 – 92

4.

Karbon total

1,8 – 2,5

5.

FeO

6 -15

6.

SiO2

1,25 – 2,5

7.

Al2 O3

0,6 – 1,3

8.

CaO

1,5 – 2,8

9.

MgO

0,31 – 1,25

10.

Fosfor

0,014 – 0,41


37


December 10, 2013

Gambar 3.8 Sponge Iron Kelebihan Besi Spons antara lain : a. Komposisi homogen dan dapat diketahui secara pasti. b. Mudah membentuk leburan dengan scrap. c. Kandungan fosfor dan sulfur. d. Mudah diangkut dan murah. Secara

umum

scrap

mempunyai

sifat

yang

cenderung

keras,

sementara besi spons lebih lunak. c. Lime Stone (batu kapur) CaCO3

↔ CaO + CO2

CaO berfungsi sebagai fluks pembentuk slag (pengotor) dan mengikat unsur-unsur pengotor seperti SiO2, MnO, S, dan P. Lapisan fluks (slag) ini juga melindungi baja cair dari oksidasi langsung dengan udara. Penambahan lime stone dapat di lakukan bersamaan dengan bahan baku logam. Batu kapur yang ideal memiliki kandungan CaCO3 sebesar 95% dengan kandungan S<0,10%, porositas 1 ~ 5 dan ukuran 12,5 cm. d. Grafit Grafit digunakan sebagai pengatur kadar karbon dan sebagai agen foamy slag agent proces untuk meningkatkan perolehan baja cair. Pada pengaturan komposisi Karbon dalam baja, di gunakan Coke Breze dan pada potongan elektroda yang larut. Cara lain adalah dengan injeksi grafit melalui mesin Blomat injector.

38


December 10, 2013

2. Bahan Tambahan Bahan tambahan adalah material-material yang ditambahkan dengan maksud untuk mengikat unsur pengotor dan pengganggu yang kemudian membentuk suatu sistem oksida yang akan keluar dalam bentuk terak (slag). 1) Ferro Alloy Ferro Alloy adalah unsur-unsur campuran yang mempengaruhi sifat dimana penggunaan harus dibatasi. Unsur-unsur tambahan logam tersebut antara lain : a. Silikon (Si) : Fungsi logam ini adalah agen utama dalam proses peleburan dimana silikon yang bersifat sebagai deoksidizer untuk baja killed atau semi killed digunakan untuk menambah

kekuatan

dan

kekerasan

juga

sifat

listriknya, penggunaan khusus untuk baja transformator. b. Mangan (Mg) : Fungsi logam ini adalah sebagai deoksidizer, lebih lemah dibandingkan Si, mangan ditambahkan untuk kekuatan dan kekerasan, biasanya baja yang digunakan untuk konstruksi. c. Vanadium (Va) : Fungsi logam ini sebagai deoksidizer kuat. Kegunaan vanadium ini menambah kekutan plastis dan tahan terhadap gaya tekan untuk pembuatan baja struktur tool dan spring. d. Alumunium (Al) : Deoksidizer yang sangat efektif digunakan untuk baja killed. e. Nikel (Ni) : Sebagai tambahan pembuatan baja stainless. f. Molibdenum (Mo) : Digunakan untuk memperbaiki sifat mekanis, digunakan untuk gear dan rool. g. Tembaga (Cu) : Ditambahkan untuk menahan korosi.

39


December 10, 2013

h. Karbon (Ca) : Untuk mereduksi slag dan sebagai deoksidizer dibawah kondisis vakum. i. Titanium (Ti) : Ditambahkan pada komposisi baja biasa akan menghasilkan baja dengan kekerasan yang lebih tinggi. 2) Fluks Digunakan untuk mendapatkan baja yang lebih bersih. Senyawa fluks antara lain: a. Cacl CaCO

: Membentuk slag yang mengikat segala kotoran, abu sisa pembakaran serta menahan busur listrik yang berada didapur agar tidak merusak batu tahan api (refractory).

b. CaF2

: digunakan sebagai mengencerkan slag.

c. CaSi

: digunakan sebagai deoksidizer.

3) Non Ferro Alloy Bahan campuran yang tidak mengandung besi dan karbon, sebagai unsur dasarnya adalah grafit. 3.4.2 Proses Utama 1. Proses Peleburan Dalam EAF (Electric Arc Furnace) Electric Arc Furnace adalah jenis dapur yang sumber panasnya didapat dari busur listrik yang dihasilkan oleh elektroda listrik yang terbuat dari karbon. Dalam dapur ini terjadi pengikatan mineral - mineral pengotor dengan injeksi O2 dan penambahan karbon. Selain untuk peleburan, EAF juga dipakai untuk mengatur komposisi karbon, nikel dan tembaga. Pada Slab Steel Plant terdapat 6 unit EAF. Pada SSP I terdapat 4 unit dan 2 unit pada SSP II. Masing-masing EAF memiliki daya 50 MW dengan kapasitas 135 ton. Adapun spesifikasi dari Electric Arc Furnace ialah : 

Diameter keseluruhan

: 7.040 mm



Diameter sheel

: 6.100 mm



Tinggi dapur

: 4.120 mm

40




Tinggi efektif

: 1.585 mm



Tebal lapisan (dengan magnesite)

: dinding : 350 mm dasar

December 10, 2013

: 600 mm



Tebal plat

: 30 mm



Diameter elektroda

: 550 mm



Kapasitas trafo

: 93,5 MVA



Diameter pitch elektroda

: 1.450 mm



Mekanisme operasi elektroda

: dijalankan dengan motor listrik



Konsumsi daya elektroda



Volume total cooling water

: 680 KW/ton : 1.360 m3 /jam

(temperatur inlet 35 ºC dan temperatur outlet 50 º C) 

Tekanan cooling water



Laju aliran peniupan oksigen

: 20 Nm3/ton



Roof lift dan mekanisme swing

: system hidrolik



Mekanisme tilt

: hidrolik



Level shell

: 2.100 mm

: 4,5 bar

(jarak antara bagian atas shell dan bagian atas dinding shell) 

Mekanisme operasi pintu

: motor listrik

Bagian-bagian Electric Arc Furnace ialah : a. Roof, ialah bagian tutup dari EAF dimana terdapat lima lubang, yaitu 3 lubang elektroda, 1 lubang penguapan, dan 1 lubang sistem penangkap debu (dedusting). b. Pencekam elektroda, ialah alat untuk mencekam/memegang elektroda. c. Tapping spout, ialah saluran tempat keluarnya baja cair hasil peleburan dari EAF ke ladle. d. Slag

door,

ialah

tempat

pengeluaran

terak

yang kemudian

ditampung dalam slag spout yang terdapat di bagian bawah dapur. Dalam hal ini terak akan terpisah dari baja cair karena perbedaan massa jenis. e. Furnace

tilting

platform,

ialah

41

alat

yang

dapat menggerakkan


atau

mendorong

furnace

sehingga

December 10, 2013

kedudukannya miring pada saat

penuangan. Menggunakan sistem hidrolik sehingga dapat mencapai kemiringan hingga 45º. f. Rocker and rail, ialah landasan penahan furnace pada saat penuangan. Memonitor kerja furnace pada saat penuangan, terdapat ruang kontrol dimana dapat dilakukan pengendalian terhadap energi listrik, kedudukan elektroda, dan kecepatan penuangan. Alat penunjang proses peleburan ialah : a. Sistem pengangkut bahan baku dari gudang sampai ke dapur dengan belt conveyor. b. Bucket charging, tempat bahan baku saat pengisian awal. c. Crane, alat bantu pengangkat bucket charging. d. Rincing table, sebagai tempat penambahan bahan-bahan tambahan. e. Scrap preheater, alat untuk memberi pemanasan mula pada scrap sebelum dimasukkan ke dalam EAF. Reparasi dapur sangat diperlukan dengan tujuan untuk memperpanjang umur bata dapur (refraktori). Pengontrolan dilakukan setiap selesai 1 heat untuk mengetahui jika ada kerusakan seperti erosi pada dapur karena adanya cairan bertemperatur tinggi, percikan busur api listrik, pengaruh terak, dan radiasi panas. Bagian bata yang sering mengalami kerusakan adalah bagian dinding dapur, dasar dapur, slag door, elekroda, dan top hole. Reparasi dinding dan dasar dapur dilakukan dengan menyemprot gunning material (dolomite, peromite, ferofite) pada bagian yang terkikis. Reparasi top hole

dilakukan

dengan

permasit gemna dan reparasi slag door dengan dolomite. Selain itu juga dilakukan pengecekan dan penyetelan elektroda. Charging ialah pemasukan bahan bakar untuk peleburan ke dalam dapur listrik. Ada dua tahap yaitu charging awal (konvensional) dan kontinyu. Charging awal bertujuan untuk melebur bahan baku yang jumlahnya ± 20 % dari muatan total dimana komposisi besi spons 20 ton, batu kapur 2 ton, dan scrap 20 ton. Pemuatan awal dilakukan dengan bucket charging dan kemudian besi spons – scrap – besi spons. Komposisi awal muatan EAF adalah sisa baja cair – besi

42


December 10, 2013

spons – scrap – besi spons. Hal ini untuk menghindari kerusakan dasar dapur karena scrap. Besi spons diletakkan di bagian atas untuk menghindari loncatan material kearah dinding dapur. Pemuatan bahan tambahan dilakukan bersamaan dengan besi spons oleh bucket charging. Charging kontinyu dilakukan setelah tahap penetrasi. Pada keadaan ini muatan awal telah melebur ± 40 – 60 %. Yang dimuat adalah besi spons dan kapur. Idealnya perbandingan antara jumlah besi spons dan srap adalah 85 : 15. Namun dalam keadaan tertentu, misalnya stok besi spons yang kurang maka prosentase scrap dapat ditambahkan secara ekonomis mengingat harga besi spons memang relatif mahal. Namun penambahan jumlah scrap juga mempunyai kekurangan, yaitu : 

Proses charging dapat berlangsung beberapa kali.



Sering timbul suara keras dalam dapur karena ada kontak antara elektroda dengan scrap. Setelah tahap charging selesai, dilanjutkan dengan melting operation. Hal

ini dilakukan dalam 3 tahap, yaitu melting, refining, dan pouring. a. Melting Tahap ini dimulai dengan proses penetrasi. Hal ini bertujuan untuk menurunkan muatan awal dimana elektroda diturunkan hingga menembus muatan sedalam 75 cm. Dengan tingkat energi yang rendah pada tahap awal (tap 12), dilakukan perlahan-lahan hingga tenaganya diperbesar hingga maksimum (tap 18). Hal ini bertujuan untuk menghindari elektroda patah dan untuk efisiensi penggunaan energi. Selain itu juga untuk mendapatkan peleburan dari arah bawah ke atas dan mencegah radiasi panas yang berlebihan pada dinding dapur. Peleburan dihentikan apabila semua bahan telah melebur dan temperatur serta komposisi target telah tercapai. Bila temperatur lebur telah tercapai dan terbentuk slag, dilakukan pengambilan contoh slag. Pengambilan contoh slag dilakukan pada saat pemuatan kontinyu akan selesai (pada temperatur ± 1.500 ºC) yang hasilnya lalu dikirim ke laboratorium untuk dianalisa komposisinya. Pengambilan contoh dilakukan dengan cara memasukkan cetakan yang dipasang pada ujung suatu batang. Kemudian contoh dikirim dengan menggunakan kapsul yang

43


December 10, 2013

dimasukkan ke dalam pipa dan didorong dengan tekanan udara yang disebut dengan pneumatic tube pot system. b. Refining Proses refining bertujuan untuk mengikat/menghilangkan unsur- unsur pengotor yang tidak diinginkan dan mencapai kadar karbon sesuai target. Pada tahap refining, kandungan karbon dalam baja diturunkan dengan melakukan injeksi oksigen. Oksigen inilah yang nantinya akan mengikat karbon. Proses ini disebut carbon control. Bertujuan untuk mempersingkat effective melting time dan meningkatkan hasil dapur sehingga kinerja peleburan lebih baik. Selain itu injeksi oksigen juga berfungsi untuk mengikat fosfor sehingga dihasilkan baja dengan kandungan fosfor antara 0,015 % – 0,025 %. Proses pengikatan ini dilakukan dengan membuat suasana basa dengan penambahan kapur. Reaksi yang terjadi ialah : P + O2 → P2O5 FeS + CaO → CaS + FeO c. Pouring Pouring adalah tahap penuangan baja cair dari dapur ke ladle. Sebelum penuangan, ladle harus dipanaskan dulu untuk mencegah terjadinya penurunan temperatur secara drastis. Nozzle pada ladle disumbat dengan pasir silika dan campuran oksida lainnya agar pada saat slide guide ladle terbuka, baja cair bisa langsung keluar. Cara penuangan baja cair adalah dengan memiringkan dapur ke arah ladle dan sumbat pada top hole dibuka. Untuk dapur pada SSP I, sudut kemiringan untuk penuangan baja cair sebesar 40º dan untuk pengeluaran slag sebesar 15º. Sementara untuk dapur pada SSP II, sudut penuangan dan sudut pengeluaran slag lebih kecil, yaitu 15º dan 12º. Hal ini karena lubang pengeluaran pada dapur SSP I terletak pada bagian atas, sementara pada dapur SSP II, lubang pengeluaran terletak pada bagian samping. Agar proses penuangan berjalan lancar, maka bentuk aliran baja cair tidak boleh pecah dan kecepatan aliran maksimal 25 ton baja cair/menit. Biasanya tidak semua baja cair dituang ke ladle, tetapi disisakan sedikit di dalam dapur sebagai sisa untuk mempermudah proses peleburan selanjutnya.

44


December 10, 2013

Untuk melindungi bagian-bagian EAF dari panas yang berlebihan maka terdapat suatu sistem pendingin air yang terdapat pada bagian: a. Furnace roof b. Electrode supporting arm c. Wall element d. He – tubes e. Furnace elbow f. Electrode spray cooling g. Hydraulic cooler h. Transformer cooling Permasalahan yang sering terjadi pada EAF adalah : a. Elektroda patah, karena elektroda menyentuh material yang keras, dan posisi muatan yang kurang baik. b. Kandungan karbon yang terlalu tinggi, sehingga memerlukan waktu menurunkannya dengan injeksi oksigen. Sumber : manual book Machine Continous Casting Machine PT.Krakatau Steel

Gambar 3.9 Electric Arc Furnace

45


December 10, 2013

2. Proses Pemurnian dan Penambahan Unsur Paduan Dalam LF (Ladle Furnace)

Gambar 3.10 Ladle Furnace Ladle furnace adalah tempat baja cair mengalami proses pemurnian dan penambahan unsur paduan agar sesuai dengan grade baja yang diinginkan. Bagian luar ladle terbuat dari baja, sedangkan bagian dalam dilapisi dengan bata tahan api sebagai refraktori. Fungsi bata tahan api adalah untuk mencegah melumernya logam ke dinding ladle dan untuk mencegah hilangnya/turunnya panas yang terlalu besar. Komposisi kimia bata

tahan api adalah

silikat,

alumina silikat, magnesite, cromite, dan zircon. Adapun data-data mengenai ladle adalah : 

Kapasitas ladle

: 130 ton baja cair



Berat kosong

: 62,5 ton



Ukuran ladle

: Diameter atas

: 3.700 mm

Diameter bawah

: 3.500 mm

Tinggi

: 3.700 mm



Voltase ladle furnace : 6 MVA



Ladle dilengkapi oleh Ladle shroud, yaitu tempat untuk mengalirnya baja cair ke tundish.



Slide gate, yaitu alat untuk membuka dan menutup ladle shroud. Setelah tahap refining selesai, baja cair dituang ke dalam ladle. Sebelum

dituang pada ladle, dituang beberapa material khusus sebagai zat aditif antara lain AlP, FeMn, CaO. Hal ini bertujuan agar ladle siap menerima baja cair

46


December 10, 2013

yang suhunya rata-rata 1.600 ºC. Kemudian berlanjut ke tahap alloying. Baja cair ditambahkan beberapa unsur paduan seperti FeMn, Al, grafit, FeCr, sintetik slag, dan FeP untuk mencapai komposisi baja yang diinginkan. Unsur-unsur paduan yang ditambahkan tersebut diletakkan dalam bunker khusus yang isinya dikontrol dengan sensor khusus. Sebelum proses alloying, dilakukan pengambilan

contoh yang hasilnya digunakan sebagai

patokan untuk penambahan unsur paduan. Pada tahap ini pengaturan temperatur

dan

kualitas

baja

juga

dilakukan

yang dihasilkan. Alloying selalu

disertai dengan proses rinsing (pengadukan) dengan meniupkan gas Argon. Hal ini bertujuan untuk : a. Homogenisasi komposisi cairan baja. b. Homogenisasi temperatur cairan baja. c. Mengapungkan pengotor yang masih terjebak dalam cairan baja. d. Untuk mengatur/mengoreksi komposisi dengan penambahan alloy. e. Mengatur

temperatur

agar

diperoleh

temperatur

yang

sesuai

dengan temperatur casting. Peniupan gas Argon dapat dilakukan dari bawah maupun atas. Bila peniupan dari atas digunakan batu tahan api. Bila dilakukan dari bawah melalui pipa dan porous plug. Gas Argon digunakan untuk proses rinsing karena gas Argon adalah gas mulia yang stabil dan sulit bereaksi dengan unsur lain. Dapat juga digunakan gas N2, namun hasilnya seringkali buruk karena timbul cacat. Untuk mengontrol temperatur dapat dilakukan dengan menambahkan potongan billet. Sedangkan isolasi dengan abu gosok untuk menghindari radiasi dan mencegah oksidasi. Di dalam ladle ditambah unsure Al sebagai deoksidator untuk mengikat O2 yang tersisa dari EAF. Oleh karena itu baja yang dihasilkan disebut Al - killed steel. Namun penambahan Al yang berlebihan justru akan menimbulkan inklusi yang dapat menyebabkan cacat pada produk akhir.

47


December 10, 2013

3. Proses Pengecoran Dalam CCM (Continuous Casting Machine) Sumber : manual book Machine Continious Machine PT. Krakatau Steel

Gambar 3.11 Steel Making Process Continuous Casting adalah proses pengecoran baja cair ke dalam mould dari ladle sehingga terbentuk slab baja secara kontinu. Dalam proses casting yang perlu diperhatikan adalah bagaimana caranya mendapatkan kualitas

bentuk

slab

sesuai

keinginan

dengan

kualitas permukaan dan

internal yang baik. Dalam

proses

pembentukan

baja

proses

continuous

casting

merupakan proses lanjutan setelah peleburan di Electric Arc Furnace dan alloying dan Refining di Ladle Furnace. Peralatan Utama dalam proses continuous casting dibagi menjadi tiga bagian yaitu: a. Casting Floor Equipment 1.

Ladle Turret

2.

Tundish Car

3.

Tundishes

4.

Tundish dan Nozzle Preheater

5.

Shroud dan Nozzle Manipulator

6.

Flux Feeder

48


7.

Ladle and Tundish flow control

8.

Control Box

9.

Overhead Crane

b. Casting Machine 1.

Mould dan Mould Level Control

2.

Mould Oscillator

3.

Cooling Grid

4.

Casting Bow Segments

5.

Straightener Segments

6.

Horizontal Strand Guide Segments

7.

Cooling System

8.

Greasing Equipment

9.

Steam Exhaust System

10. Hydraulic System c. Run Out Equipment 1.

Torch Approach Table

2.

Dummy Bar Disconnecting Device

3.

Torch Cutting Roller Table

4.

Torch Cutting Machine

5.

Run Out Roller Tables

6.

Dummy Bar

7.

Dummy Bar Storage

8.

Slab Marking Machine

9.

Slab Transfer System

49

December 10, 2013


December 10, 2013


Gambar 3.12 Proses Continous Casting Pada persiapan awal proses pengecoran, tundish kosong akan ditempatkan di tundish car dan akan diposisikan di preheat station. Disini inner lining dari tundish, shroud tundish, dan block nozzle tundish akan dipanaskan sampai temperatur ± 1000 – 1500 oC. Starter dummy bar akan digerakkan diposisinya sehingga starter dummy bar head akan berada didalam mould dan setelah itu akan dilakukan packing, yaitu melapisi dummy bar head dengan tissue gulungan, bubuk besi dan pelat yang berfungsi untuk mempercepat pendinginan baja dan mencegah lengketnya baja cair di dummy bar head. Jika seluruh prekondisi casting sudah terpenuhi semua maka parameterparameter continuous casting machine seperti speed, waterflow, cutting

length

dan lain-lain telah

siap

maka

oscillation,

mesin concast sudah siap

digunakan. Setelah satu heat baja cair di-tapping dari Electric Arc Furnace, maka akan dipindahkan ke metallurgical treatment station, disini akan dilakukan

50


December 10, 2013

treatment seperti alloying dan refining serta pengaturan temperatur yang sesuai untuk proses concast. Setelah menjalani treatment, baja cair di ladle akan dikirim ke ladle turret arms dengan menggunakan crane. Setelah ladle berada di ladle turret arms, ladle ditutup dengan ladle cover untuk mempertahankan temperatur. Ladle berisi baja cair ini akan diputar 180 o C oleh ladle turret dari posisi load/unload ke posisi casting. Bersamaan dengan itu preheated tundish akan dipindahkan dari preheat station ke posisi casting, nantinya tepat dibawah ladle. Setelah itu Shroud ladle akan dipasang di ladle slide gate. Setelah semuanya siap, slide gate bisa dibuka dan baja cair akan mengalir dari ladle ke tundish. Setelah baja cair di tundish mencapai level ketinggian tertentu, slide gate atau stopper tundish dibuka, hal ini akan menyebabkan baja cair mengalir ke mould. Setelah level baja di mould mencapai ketinggian tertentu, proses casting dimulai dengan menekan strand start pushbutton yang berlokasi di panel operator. Pushbutton ini akan menyalakan osilasi mould, driven roll di mesin concast dan juga akan menyalakan system control cooling spray water. Pada saat awal casting ini aliran baja dari tundish ke mould biasanya diatur secara manual dengan merubah-rubah posisi stopper sehingga didapatkan aliran baja cair yang diinginkan. Setelah itu sistem control akan berganti dari operasi manual ke operasi otomatis. Selama proses casting baja cair akan ditaburi dengan casting powder yang berguna untuk pelumasan mould, pelindung baja dan menangkap inklusi. Ladle weighing system akan memonitor banyaknya baja di dalam ladle selama proses concast. Mould level control system akan mengatur aliran baja cair dari tundish ke mould untuk mempertahankan level ketinggian baja di mould. Pada mode operasi otomatis, sistem kontrol akan memberi perintah operasi: 1. Start / open / close driven roll 2. Menutup lateral strand guide 3. Menaikkan dummy bar disconnecting roll 4. Menaikkan moveable stop pada roller table dummy bar

51


December 10, 2013

5. Menaikkan dummy bar storage 6. Start roller table 7. Inisiasi pengukuran panjang dan pemotongan Pada saat baja cair di ladle sudah habis dan tinggal slag maka slide gate ditutup, arm turret akan mengangkat ladle, shroud ladle akan dilepas dan setelah itu ladle diputar 180o C pada posisi load/unload. Pada proses Sequence casting, sebelum baja cair di ladle habis harus ditempatkan ladle baru berisi baja cair penuh

di arm turret pada posisi

load/unload. Oleh karena itu pergantian ladle bukan hanya memindahkan ladle kosong dari posisi casting tapi juga memindahkan ladle baru ke posisi casting. Tundish tidak selamanya dalam kondisi baik, jika diperlukan pergantian tundish pada saat casting maka hal ini bisa dilakukan tanpa mengganggu proses casting, hal ini biasa disebut Flying Tundish. Setelah proses casting dimulai maka strand panas akan ditarik oleh dummy bar melalui bender, casting bow, straightener dan horizontal guide. Dummy bar head akan terlepas dari strand di bagian horizontal guide, dummy bar akan ditarik keatas menuju dummy bar storage dan berada pada posisi tunggu dan persiapan untuk proses first casting selanjutnya. Strand panas akan dipotong sesuai dengan ukuran tertentu dengan menggunakan Torch cutting machine dan akan dikirim ke ujung akhir dari roller table. Sebelum mendorong slab ke peralatan cross transfer, slab akan di marking dengan cara manual (ditulis dengan kapur) atau dengan menggunakan slab marking machine. Pemotongan sampel dilakukan di area pengambilan sampel dengan menggunakan torch cutting machine.

52


December 10, 2013

Sumber : Brosur, produksi PT.Krakatau Steel

Gambar 3.13 Continuous Casting Machine Setelah itu slab bisa dipindahkan ke area cooling bed dengan menggunakan crane. Proses pendinginan dilakukan selama ±30 jam. Slab yang sudah dingin selanjutnya akan dicek kulitasnya, ada tidaknya defect pada slab. Pengecekan kualitas bisa dilakukan secara visual atau dengan bantuan alat. Alat bantu dalam pemerikasaan kualitas slab antara lain Sulfur Print dan Macro etching (Internal defect), flame scarfing, penetrant, dan Magnetic Particle Tes (External defect) Sumber : Mechine Continous Casting, PT. Krakatau Steel

Gambar 3.14 Pemotongan Slab di Continous Casting Machine

53


December 10, 2013

Tabel 3.5 Spesifikasi mesin continuous casting Equipment Type mesin

CCM 1

Curved mould

9.8

9.796

8

200

200

200

950 – 2080

1500 – 2100

800 # 1400

6 – 12

6 – 12

5 – 12

19.2

18.84

28.5

0.2 – 3

0.2 – 3

Max 2

Actual 1.1 – 1.2

Actual 1.1 – 1.2

Actual 1.6

Single roll

Split roll

Single Roll

1 cooling grid

12 segment

3 Foot Rollers

Foot roll (1 roll)

15 Roll

Segment 2,3 (5 roll)

14 Roll Straightener

Slab thickness

Length (m) Metallurgical Machine speed (m/min) System roll

Segment

CCM 3 Straight

Curved mould

Casting radius (m)

Width (mm)

CCM 2

7 segment (5roll dan 4 roll) 15 pasang roll

Segment 4#8 (5roll) Segment 9,10(5 roll) Segment11,12(5roll)

36 Roll bow Speed Speed Cooling System dynamic cooling Proportional cooling Proportional cooling Sumber : manual book Machine Continous Casting Machine PT.Krakatau Steel 3.4.3 Dimensi Baja Slab Pada PT. Krakatau Steel dibuat baja slab (slab steel) dengan dimensi:  Tebal

: 150 - 200 mm

 Lebar

: 950 - 2.100 mm

 Panjang maksimal

:

 Length group I

: 4.500 - 6.000 mm

 Length group II

: 6.700 - 8.600 mm

 Length group III

: 8.600 - 10.500 mm

 Length group IV

: 10.500 - 12.000 mm

 Berat maksimal: 30 ton

54


December 10, 2013

3.4.4 Toleransi Baja Slab Baja slab dibuat dengan toleransi : Tebal ± 15 mm  Lebar ± 30 mm  Panjang ± 100 mm  Chamber 1 % maksimal dari panjang total  Flatness 1,5 % maksimal dari panjang total  Concavity (kecekungan) dan convexity (kecembungan) max 15 mm

55


December 10, 2013

BAB IV PENUTUP

4.1

Kesimpulan Proses pengolahan besi PT Krakatau Steel berbeda untuk setiap pabrik

sesuai dengan karakteristik pabrik masing-masing. Pabrik Besi Spons (Direct Reduction Plant) menerapkan teknologi berbasis gas alam dengan proses reduksi langsung menggunakan teknologi HYL-III dari Meksiko. Proses utama yang ada dalam pabrik ini meliputi proses reformaasi dan proses reduksi. Pabrik ini menghasilkan besi spons (Fe) dari bahan mentahnya berupa pellet bijih besi (Fe2O3 dan Fe3O4), dengan menggunakan gas alam (CH4) dan air (H2O). Besi spons (sponge iron) inilah yang selanjutnya digunakan sebagai bahan baku pembuatan baja. Pabrik baja slab (Slab Steel Plant) terdiri dari 2 (dua) buah pabrik, yang pertama adalah SSP-1 yang menerapkan teknologi MAN GHH dari Jerman dan SSP-2 yang dilengkapi dengan teknologi Voest Alpine dari Austria dengan kapasitas

produksi

terpasang

sebesar

1.000.000

ton/tahun.

Pabrik

ini

menggunakan bahan baku berupa sponge iron (besi spons) yang merupakan hasil pengolahan dari Direct Reduction Plant. Pada prosesnya terdapat tiga proses utama, yakni proses peleburan dalam EAF (Electric Arc Furnace), proses pemurnian dan penambahan unsur paduan dalam LF (Ladle Furnace), dan proses pengecoran dalam CCM (Continuous Casting Machine). Pabrik baja slab menghasilkan produk dengan ukuran – ukuran sebagai berikut :  Tebal

: 150 - 200 mm

 Lebar

: 950 - 2.100 mm

 Panjang maksimal

:

 Length group I

: 4.500 - 6.000 mm

56


 Length group II

: 6.700 - 8.600 mm

 Length group III

: 8.600 - 10.500 mm

 Length group IV

: 10.500 - 12.000 mm

December 10, 2013

 Berat maksimal: 30 ton

4.2

Saran Perusahaan harus bisa menghasilkan pellet bijih besi sendiri supaya

ketergantungan akan impor pellet bijih besi bisa berkurang.

57


December 10, 2013

DAFTAR PUSTAKA Daryanto. (1983). Pengetahuan Tentang Metalurgi. Tarsito. Bandung Dieter, George, E. (1996). Metalurgi Mekanik. Edisi Ketiga. Jilid 1. Erlangga. Jakarta , 2009. Pengolahan Bahan Galian (Bahan Ajar): Program Studi Teknik Pertambangan STTNAS Yogyakarta : , Laporan Kerja Praktek : PT, Krakatau Steel-Divisi Slab Steel Plant (SSP) II Ratna Kartikasari. (1996). BAHAN PENGAJARAN SATA: ILMU LOGAM I. Yogyakartra Sobandi, A., 2005. Pemakaian bahan baku lokal pada pembuatan besi di PT.KrakatauSteel, Divisi Riset Pengembangan dan Konservasi Energi, PT. Krakatau Steel. Wahyu Firmansyah. 2009. Tesis-Telurusan Eksprimental Proses Reduksi Langsung Pellet Pasir Besi Menjadi Ingot Besi: Universitas Indonesia.

58

Pengolahan Pellet Bijih Besi Menjadi Wrought Steel Di PT. Krakatau Steel

Recommend Documents