PROSES PEMBUATAN BESI BAJABajaadalahlogampaduan,logambesisebagai
unsur dasar dengankarbonsebagai unsur paduan utamanya.Kandungan
unsur karbon dalam baja berkisar antara 0.2% hingga 2.1% berat
sesuai grade-nya. Fungsi karbon dalam baja adalah sebagai unsur
pengeras dengan mencegahdislokasibergeser pada kisi kristal
(crystal lattice) atom besi. Unsur paduan lain yangbiasa
ditambahkan selain karbon adalah (titanium), krom
(chromium),nikel,vanadium,cobaltdan tungsten (wolfram). Penambahan
kandungan karbon pada baja dapat meningkatkan kekerasan (hardness)
dan kekuatan tariknya(tensile strength), namun di sisi lain
membuatnya menjadi getas (brittle) serta menurunkan keuletannya
(ductility). Baja tahan karat atau lebih dikenal denganStainless
Steeladalah senyawa besi yang mengandung setidaknya 10,5% Kromium
untuk mencegah proses korosi (pengkaratan logam). Kemampuan tahan
karat diperoleh dari terbentuknya lapisan film oksidakromium,
dimana lapisan oksida ini menghalangi proses oksidasi besi (Ferum).
Stainless Steel sering digunakan dalamperlengkapan Stainless Steel
untuk industri makanan
Latar BelakangSemakin 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 kinisemuanya telah
berubah,manusia berusaha membuat jalan sebagai saranatransportasi
dengan kualitas yang baikmenggunakan teknologi rekayasa guna
memenuhi kebutuhannya.Pembangunan dalam setiap bidang yang
berhubungan dalam teknik sipil dimulai daribangunan gedung,
jembatan, jalandan bangunan lainnyatidak akan terpisahkan dari
bahanyang berasal dari dalam perut bumi. Mulai dari batuan, batu
bara,minyak bumi sampaiberbagai macam mineral yang langsung
digunakan maupunyang diolah terlebih dahulu.Untuk itu dalam
kesempatan ini, akan dibahas tentang baja. Masalah ini diangkat
karena ingin mengetahui jenis-jenis baja,proses pembuatan baja
serta syarat apa saja yang harus dipenuhi oleh baja sebagai bahan
pembuatan baja .Bertitik tolak dari latar belakang masalah diatas,
timbulah suatu permasalahan dalam dirikamidan menjadi suatu
dorongan bagikamiuntuk melaksanakan suatu analisa
tentangjenis-jenis baja,proses pembuatan baja serta syarat apa saja
yang harus dipenuhioleh baja
1.2TujuanUntuk mengetahui pengertian baja, sejarah baja,
memahami proses pembuatan baja dan jenis baja.
1.3Batasan masalahMakalah ini membahas tentang jenis baja
khususnya Stainless Steeldan proses pembuatan Stainless Steel
BAB IITINJAUAN PUSTAKA2.1Sejarah dan PengertianBajaTeknik
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 dilakkan 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 kandingan slag
sekiar 3 persen dan 0,1 persen pengotor lain. Kadang kala hasil
produksi dengan metode ini menghasilkan baja bukannya besi tempa.
Parapembuat 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 dproses lebih lanjut untuk membuat
baja.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.Berikut ini adalah awal mula ditemukannya Baja:1.Besi
ditemukan digunakan pertama kali pada sekitar 1500 SM2.Tahun 1100
SM, Bangsa hittites yang merahasiakan pembuatan tersebut selama 400
tahun dikuasai oleh bangsa asia barat, pada tahun tersebbut proses
peleburan besi mulai diketahui secara luas.3.Tahun 1000 SM, bangsa
yunani, mesir, jews, roma, carhaginians dan asiria juga mempelajari
peleburan dan menggunakan besi dalam kehidupannya.4.Tahun 800 SM,
India berhasil membuat besi setelah di invansi oleh bangsa
arya.5.Tahun 700 600 SM, Cina belajar membuat besi.6.Tahun 400 500
SM, baja sudah ditemukan penggunaannya di eropa.7.Tahun 250 SM
bangsa India menemukan cara membuat baja8.Tahun 1000 M, baja dengan
campuran unsur lain ditemukan pertama kali pada 1000 M pada
kekaisaran fatim yang disebut dengan baja damascus.9.1300 M,
rahasia pembuatan baja damaskus hilang.10.1700 M, baja kembali
diteliti penggunaan dan pembuatannya di eropa.2.2Sifat BajaBeberapa
sifat - sifatbajasecara umum adalah :1. Keteguhan
(solidity)Mempunyai ketahanan terhadap tarikan, tekanan atau
lentur2. Elastisitas(elasticity)Kemampuan / kesanggupan untuk dalam
batas batas pembebanan tertentu, sesudahnya pembebanan ditiadakan
kembali kepada bentuk semula.3. Kekenyalan / keliatan
(tenacity)Kemampuan/kesanggupan untuk dapat menerima perubahan
perubahan bentuk yang besar tanpa menderita kerugian-kerugian
berupa cacat atau kerusakan yang terlihat dari luar dan dalam untuk
jangka waktu pendek4. Kemungkinan ditempa (maleability)Sifat dalam
keadaan merah pijar menjadi lembek dan plastis sehingga dapat
dirubah bentuknya5. Kemungkinan dilas (weklability)Sifat dalam
keadaan panas dapat digabungkan satu sama lain dengan memakai atau
tidak memakai bahan tambahan, tampa merugikan sifat-sifat
keteguhannya6. Kekerasan (hardness)Kekuatan melawan terhadap
masuknya benda lain.2.3 Klasifikasi BajaPengklasifikasian baja
secara umum beserta penjelasannya menurut Handbook ofComparative
World Steel Standards adalah sebagai berikut:2.3.1 .Baja Karbon
(Carbon Steel)Baja karbon adalah baja yang mengandung karbon sampai
1,7 %.Penggunaan baja karbon banyak dipakai dalam kehidupan
sehari-hari untukkepentingan yang umum.Pembagian baja karbon adalah
sebagai berikut:a.Low Carbon Steel( < 0.2 %Carbon)Bajalow
carbonbiasanya digunakan untuk automobilebody panels, tin plate
danwire productyang membutuhkan keuletan yang tinggi.b.Medium
Carbon Steel( 0.2 - 0.5 %Carbon)Baja medium carbon biasanya
digunakan dalam kondisi hasil quench dan tempered dan banyak
digunakan sebagai shaft, axle, gear, crankshaft, coupling,dan
forging.c.High Carbon Steel( > 0.5 %Carbon)Bajahigh carbonbanyak
digunakan pada spring material danhigh-strength wire.Selain
pembagian berdasarkan persen kadar karbon di atas, masih terdapat
baja karbon dengan kadar mangan yang tinggi (High Manganese Carbon
Steel), yaitu sekitar 1.1-1.4 % Mn. Baja jenis ini banyak digunakan
dalam aplikasi rel kereta api.2.3.2 Baja Paduan (Alloy Steel)Baja
paduan adalah campuran antara baja karbon dengan unsur-unsur lain
yang akan mempengaruhi sifat-sifat baja, misalnya sifat 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 sifat khusus yang
dikehendaki.a.Low Alloy Steel( < 8 %Alloying Element)Salah satu
contoh baja jenis ini yang terkenal adalah HSLA (High Strength
lowAlloy) yang menggunakan paduan Nb, V, Ti, dan Al.b.High Alloy
Steel( > 8 %Alloying Element)Penggunaan baja paduan tinggi
biasanya bertujuan untuk meningkatkan sifat-sifatbaja,
yaitu:1.Corrosion Resistant (Austenitic dan Duplex)2.Heat Resistant
(Austenitic)3.Wear Resistant (Manganese Steel)2.3.3 Baja Tahan
Karat (Stainless Steel).Baja tahan karat adalah paduan besi dengan
minimal 12% Chromium.Jadi tanpa tambahan apapun perpaduan Besi
dengan 12% Chromium bisa disebutStainless Steel.Komposisi ini
membentukthin protective layerCr2O3. Proses pembuatan baja tahan
karatterdapat2 tahap,yaitupertama menggunakan
sistemElectricArcFurnace(EAF)untuk melelehkanscrapdanferro
alloyberkarbon tinggi sebagai bahan murah sumber krom, lalu
lelehannya disempurnakan dengan proses yang menggunakan alatArgon
Oxygen Decarburizer(AOD), dengan proses kedua ini akan
menghilangkan kandungan Karbon dan pegotor lainnya2.4.
PenggolonganStainless SteelStainless Steel biasanya dibedakan
menjadi lima golongan ,penggolongan ini dilakukan menurut kadar
paduan di dalamnya yaitu :1.Stainless SteelmartensitikMempunyai
struktur Kristalbody centered cubic(BCC) yang menyimpang pada
kondisi yang telah di keraskan. Mempunyai sifat yang dapat di
keraskan dan ketahanannya terhadap korosi hanya pada kondisi
lingkungan yang sifat korositnya menengah. Baja Stainless Steel ini
kandungan kromium yang di miliki berkisar antara 10,5% - 18%, dan
kandungan karbon bisa mencapai 1,2%. Kandungan kromium dan karbon
yang cukup tinggi menyebabkan bias terbentuknya struktur martensit
setelah proses pemanasan.
2.Steinless steel feritikPaduan baja jenis ini juga mempunyai
struktur Kristal BBC . Kandungan kromium pada paduan jenis ini
berkisar antara 10,5 %- 30% . Paduan jenis ini biasanya mengandung
: molybdenum, silicon, alumunium, silicon, titanium dan niobium
untuk menghasilkan karakteristik tertentu. Stainless Steel jenis
ini bersifat feeomagnetik, mempunyai sifat yang ulet dan mampu
bentuk yang baik. Tetapi pada temperature yang tinggi kekuatan nya
akan menurun dan lebih rendahdari Stainless Steel
austenitic.Demikian pula dengan ketangguhan nya hanya baik pada
temperature rendah.
3.Stainless Steel AustenitikMempunyai kekuatan ,
ketangguhan,keuletan, sifat mampu bentuk yang baik.Jenis Stainless
Steel ini mempunyai struktur Kristalface centered cubic
(FCC).Struktur Kristal ini terbentuk karena penambahan unsure
paduan austenite seperti nikel, mangan, dan nitrogen. Stainless
Steel jenis ini tidak besfat magnetic pada kondisi anil, dan hanya
dapat dikersakan dengan pengerjaan dingin (cold
worked)Bandingan4.Stainless Steel duplexStainless Steeljenis ini
mempunyai struktur campuran antara BBC ferit dan FCC austenite.
Perbandingan komposisi antara keduanya dipengaruhi oleh komposisi
logam dan proses perlakuan panas yang didapatkan .Tetapi pada
kondisi anil, perbandingan antara kedua fase itu seimbang. Sifat
tahan korosiStainless Steeljenis ini mendekati Stainless Steel
austenitic pada unsur paduan yang serupa , tetapi
mempunyaitensiledanyieldstrengthyang lebih tinggi.
5.Precipitation hardening Stainless Steel.Jenis ini mempunyai
unsurunsurpenambahan kekerasan seperti tembaga, alumunium, atau
titanium. Pada kondisi anil, struktur mikroStainless Steel jenis
ini dapat berupa austenitic maupun martenistik
BAB IIIPROSES PEMBUATAN3.1Proses PembuatanBajaTahan Karat
(Stainless Steel)Baja pada dasarnya adalah paduan besi-karbon
dengan kadar karbon tidak lebih dari 2,0 %,selain itu juga
mengandung sejumlah unsur paduan dan unsur pengotoran. Baja dibuat
dari besi kasar atau besi spons dengan mengurangi kadar karbon dan
unsur lain yang kurang disukai. Ada beberapa macam cara pembuatan
baja, antara lain :1.Konvertor2.Open hearth furnance3.Dapur
listrik
Gambar1.flowchartProses Pembuatan Baja ~Stainless Steell
Gambar2.DiagramProses Pembuatan BajaBahan bakupembuatanstainless
steel diantaranya sebagai berikut:Besi kasar cair (pig iron) atau
berupa Besi spons (sponge iron) (65-85%).Skrap baja (15-35%),Bahan
baku paduan dalam pembuatan stainless steel diantaranya sebaai
berikut :Carbon (C)Unsur ini dapat membuat baja tetap kuat pada
suhu tinggi.Chromium (Cr)Unsur ini dapat membuat baja menjadi lebih
keras, tahan gesekan, tahan korosi, dan tahan temperature
tinggi.Dengan sifat-sifat itu membuat baja paduan ini baik untuk
bahan poros, dan roda gigi.Penambahan unsur chromium biasanya
diikuti dengan penambahan nikel.Silikon (Si)Pada konsentrasi tinggi
membuat baja tahan kondisi asam, pada konsentrasi rendah
memperbaiki sifat megnetik dan sifat listrik baja.Nikel (Ni)Unsur
campuran yang digunakan sebagai bahan dasar untuk beberapa kelompok
dari stainless steel. Nikel memberikan derajat kelenturan yang
tinggi (mampu berubah bentuk tanpa pecah) dan tahan terhadap karat
(korosi). Hampir 65% dari semua nikel digunakan pada pembuatan
stainless steel.Molibedenum (Mo)Molibdenum akan memperbaiki baja
menjadi tahan terhadap suhu yang tinggi, liat, ,kuat dan
memperbaiki kekerasan baja,. Baja paduan ini biasa digunakan
sebagai bahan untuk membuat alat-alat potong, misalnya
pahat.Wolfram (W)Unsur ini memberikan pengaruh yang sama seperti
pada penambahan molibdenum dan biasanya juga dicampur dengan unsur
nikel (Ni) dan chromium (Cr). Baja paduan ini memiliki sifat tahan
terhadap suhu yang tinggi, karenanya banyak digunakan untuk bahan
membuat pahat potong yang lebih dikenal dengan nama baja potong
cepat (HSS /Hight Speed Steel).Vanadium (V)Penambahan unsur ini
akan memperbaiki struktur kristal baja menjadi halus, memperkuat
baja dan meningkatkan ketahanan baja terhadap panas. Terlebih bila
dicampur dengan chromium. Baja paduan ini digunakan untuk membuat
roda gigi, batang penggerak, dan sebagainya.Kobalt (Co)Kobalt (Co)
dengan penambahan unsur ini akan memperbaiki sifat kekerasan baja
meningkatkan kualitas baja, serta tetap keras pada suhu yang
tinggi. Baja paduan ini banyak digunakan untuk konstruksi pesawat
terbang atau konstruksi yang harus tahan panas dan tahan aus.
3.1.1Proses Menggunakan KonvertorKonvertor terbuat dari baja
dengan mulut terbuka (untuk memasukkan bahan baku dan mengeluarkan
cairan logam) serta dilapisi batu tahan api. Konvertor diikatkan
pada suatu tap yang dapat berputar sehingga konvertor dapat
digerakkan pada posisi horizontal untuk memasukkan dan mengeluarkan
bahan yang diproses dan pada posisi vertical untuk pengembusan
selama proses berlangsung. Konvertor ini dilengkapi dengan pipa
yang berlubang kecil (diameternya sekitar 15 17 mm) dalam jumlah
yang banyak (sekitar 120- 150 buah pipa) yang terletak pada bagian
bawah konvertor.Sewaktu proses berlangsung udara diembuskan ke
dalam konvertor melalui pipa saluran dengan tekanan sekitar 1,4
kg/cm3 dan langsung diembuskan ke cairan untuk mengoksidasikan
unsur yang tidak murni dan karbon. Kandongan karbon terakhir
dioksidasi dengan penambahan besi kasar yang kaya akan mangan,
seterusnya baja cair dituangkan ked ala panci panci dan dipadatkan
menjadi batang batang cetakan. Kapasitas konvertor sekitar 25 60
ton dan setiap proses memerlukan waktu 25 menit. Proses pembuatan
baja yang menggunakan konvertor adalah sebagai berikut
:1.ProsesBessemerProses Bessemer adalah suatu proses pembuatan baja
yang dilakukan di dalam konvertor yang mempunyai lapisan batu tahan
api dari kuarsa asam atau oksida asam (SiO2), sehingga proses ini
disebut "Proses Asam". Besi kasar yang diolah dalam konvertor ini
adalah besi kasar kelabu yang kaya akan unsur silikon dan rendah
fosfor (kandungan fosfor maksimal adalah 0,1%). Besi kasar yang
mengandung fosfor rendah diambil karena unsur fosfor tidak dapat
direduksi dari dalam besikasar apabila tidak diikat dengan batu
kapur. Di samping itu. fosfor dapat bereaksi dengan lapisan dapur
yang terbuat dari kuarsa asam, reaksi ini membahayakan atau
menghabiskan lapisan konvertor. Oleh karena itu, sangat
menguntungkan apabila besi kasar yang diolah dalam proses ini
adalah besi kasar kelabu yang mengandung silikon sekitar 1,5% -
2%.Dalam proses ini bahan baku dimasukkan dan dikeluarkan sewaktu
konvertor dalam posisi horizontal (kemiringannya sekitar 30).
Sementara itu, udara diembuskan dalam posisi vertikal atau disebut
juga kedudukan proses. Dalam konvertor, yang pertama terjadi adalah
proses oksidasi unsur silikon yang menghasilkan oksida silikon.
Kemudian diikuti oleh proses oksidasi unsur fosfor dan mangan yang
menghasilkan oksida fosfor dan oksida mangan, ditandai dengan
adanya bunga api yang berwarna kehijau-hijauan.Baja dapat
dihasilkan dengan mengembuskan udara melalui besi kasar cair di
dalam dapur yang disebut konvertor, sehingga unsur unsur yang tidak
murni akan dikeluarkan dengan jalan oksidasi. Pada waktu itu cara
pembuatan jalan kereta api dan pembuatan peralatan hampir sama
pentingnya. Karena sejak udara dimasukkan atau diembuskan, kotoran
kotoran di dalam baja akan berkurang.Proses Bessemer mengolah baja
dengan menggunakan besi kasar berkualitas baik yang mengandung
fosfor rendah. Bila fosfornya tinggi baja yang dihasilkan
berkualitas rendah, sebab dalam proses pengolahan tidak seluruh
fosfor dapat dikeluarkan. Masalah pengeluaran unsur fosfor telah
dapat dipecahkan pada proses dapur Thomas, dengan menggunakan batu
kapur pada lapisan dasar dapur. Sehingga sampai saat ini proses
Thomas digunakan untuk memproses besi kasar dapat kaya dengan
fosfor.
Proses oksidasi yang terakhir adalah mengoksidasi karbon. Proses
ini berlangsung disertai dengan suara gemuruh dan nyala api
berwarna putih dengan panjang sekitar 2 meter, kemudian nyala api
mengecil. Sebelum nyala api padam, ditambahkan besi kasar yang
banyak mengandung mangan, kemudian baja cair dituangkan ke dalam
panci-panci tuangan dan dipadatkan dalam bentuk batang-batang
baja.
2.Proses ThomasProses Thomas adalah suatu proses pembuatan baja
yang dilakukan di dalam konvertor yang bagian dalamnya dilapisi
dengan batu tahan api dari bahan karbonat kalsium dan magnesium
karbonat (CaCO3+ MgCO3) yang disebut "dolomit". Proses ini disebut
juga proses basa karena lapisan konvertor terbuat dari dolomit dan
hanya mengolah besi kasar putih yang kaya dengan fosfor (sekitar
1,7 - 2%) dan rnengandung unsur silikon rendah (sekitar 0,6 -
0,8%). Proses ini makin baik hasilnya apabila besi kasar yang
diolah mengandung unsur silikon yang sangat rendah.Dalam proses ini
udara diembuskan ke cairan besi kasar di dalam konvertor melalui
pipa saluran udara, sehingga terjadi proses oksidasi di dalam
cairan terhadap unsur-unsur campuran. Pertama kali unsur yang
dioksidasi adalah silikon (Si), kemudian mangan (Mn), dan fosfor
(P). Oksidasi unsur fosfor terjadi cepat sekali, sekitar 3 - 5
menit dan proses oksidasi yang terakhir adalah unsur karbon
disertai suara gemuruh dan nyala api yang tinggi. Apabila nyala api
sudah mengecil dan kemudian padam berarti proses oksidasi telah
selesai.Proses oksidasi yang terjadi pada unsur-unsur di dalam besi
kasar menghasilkan oksida yang akan dijadikan terak dengan jalan
menambahkan batu kapur ke dalam konvertor. Selanjutnya terak cair
dikeluarkan dari dalam konvertor, diikuti dengan penuangan baja
cair ke dalam panci-panci tuangan kemudian dipadatkan menjadi
batangan baja.
3.Proses Siemens MartinProses tungku terbuka disebut juga proses
Siemens Martin, yang disesuaikan dengan nama ahli penemu proses
tersebut. Proses ini digunakan untuk menahasilkan baja yang
mengandung karbon sedang dan rendah dengan cara proses asam atau
basa, sesuai dengan sifat lapisan dapurnya. Proses ini berlangsung
di dalam dapur tungku terbuka atau dapur Siemens Martin yang
mempunyai kapasitas 150 - 300 ton, bahan bakarnya gas yang
dihasilkan dengan pembakaran kokas di atas tungku atau bahan bakar
minnyak. Dapur ini menggunakan prinsip regenerator (hubungan balik)
dan tungku pemanas dapat mencapai temperatur sekitar 900 -1.2000C,
tungku pemanas ini bisa mencapai temperatur tinggi apabila
diperlukan, dan pada waktu yang sama menghemat bahan bakar. Dalam
proses ini dapur diisi dengan besi kasar dan baja bekas, kemudian
dicairkan sehingga beberapa unsur campuran terbentuk menjadi terak
di atas permukaan cairan besi, tambahkan bijih besi atau serbuk
besi yang berguna untuk mereduksi karbon, maka lubang pengeluaran
dapur dibuka dan cairan dituangkan ke dalam panci-panci tuangan.
Baja cair meninggalkan dapur sebelum terak cair dan beberapa terak
dapat dicegah meninggalkan dapur sampai seluruh baja cair
dikeluarkan, kemungkinan terak ikut tertuang ke dalam panci yang
akan mengapung di atas baja cair sehingga perlu dikeluarkan dan
dituangkan ke dalarn panci yang berukuran kecil. Baja cair yang
telah penuh di dalam panci dituangkan ke dalam cetakan melalui
bagian bawah cetakan, sehingga terak tetap di dalam panci dan
terakhir dikeluarkan. Selain itu, dapat pula dipisahkan dengan cara
menuangnya ke dalam cetakan yang lebih kecil. Setiap melakukan
proses pemurnian besi kasar dan bahan tambahan lainnya berlangsung
selama 12 jam, kemudian diambil sejumlah baja cair sebagai contoh
untuk dianalisis komposisinya. Sementara itu, terak yang dihasilkan
dari proses basa digunakan sebagai pupuk buatan.3.2ProsesOpen
Hearth Furnace( Proses terbuka)Tanur berupa piringan datar yang
besar. Pada dasar kolom telah ditempatkan oksida basa seperti CaO
atau MgO yang nantinya akan berguna sebagai zat pengikat. Ke dalam
tanur tinggi dimasukan besi tuang, besi bekas dan batu
kapur.Campuran gas pembakar dan udara panas dilewatkan di atas
piringan yang berisi besi cair ini. Sementara diaduk maka akan
berlangsung reaksi antara oksida-oksida pengotor dengan CaO dan MgO
menjadi kerak. Kelebihan proses ini adalah kualitas baja yang
dihasilkan mudah dikontrol kualitasnya secara terus menerus selama
proses ini berlangsung lama (8-10 jam ) sedangkan Proses Bassemer
berlangsung cepat (15 menit).
GambarOpen Hearth Steel Furnace
3.3 Proses Dapur ListrikBaja yang berkualitas tinggi dihasilkan
apabila, dilakukanpengontrolan temperatur peleburan.dan memperkecil
unsur-unsur campuran di dalam baja yang dilakukan selama proses
pemurnian. Proses pengolahan seperti ini, dilakukan dengan
menggunakan dapur listrik. Pada awal pemurnian baja menggunakan
dapur tungku terbuka atau konvertor, selanjutnya dilakukan di dalam
dapur listrik sehingga diperoleh baja yang berkualitas tinggi.
Dapur listrik terdiri dari dua jenis, yaitu dapur listrik busur
nyala dan dapur induksi frekuensi tinggi.1.Dapur listrik busur
nyalaDapur ini mempunyai kapasitas 25 - 100 ton dan dilengkapi
dengan tiga buah elektroda karbon yang dipasang pada bagian atas
atau atap dapur, disetel secara otomatis untuk menghasilkan busur
nyala yang secara langsung memanaskan dan mencairkan logam. Dapur
ini dapat mengolah logam dengan proses asam atau basa sesuai dengan
lapisan batu tahan apinya dan bahan yang dimasukkan ke dalam dapur
(besi kasar), termasuk logam bekas (baja atau besi) yang terlebih
dahulu diketahui komposisinya. Apabila dilakukan.proses basa maka
terjadi oksidasi terak dari batu kapur atau bubuk kapur untuk
mereduksi unsur-unsur-campuran. Selanjutnya diperoleh pemisahan
terak (mengandung batu kapur) dari baja cair. Juga dapat
ditambahkan dengan logam campur sebelum cairan dikeluarkan dari
dalam dapur untuk mencegah oksidasi.2.Dapur induksi frekuensi
tinggiDapur ini terdiri dari kumparan yang dililiti kawat
mengelilingi cawan batu tahan api, ketika tenaga yang dialirkan
dari listrik, akan menahasilkan arus listrik yang bersirkulasi di
dalam logam yang menyebabkan terjadinya pencairan. Apabila bahan
logam telah cair - maka arus listrik membuat gerak mengaduk
(berputar). Kapasitas dari dapur jenis ini adalah 350 kg - 6 ton
pada umumnya dapur ini digunakan untuk memproduksi baja paduan yang
khusus.
BAB IVKELEBIHAN DAN KELEMAHANSTAINLESS STEEL
4.1KelebihanStainless Steel4.1.1Daya tahan korosiSemua baja
stainless mempunyai daya tahan yang tinggi terhadap korosi.
Angka-angka logam campuran yang rendah menahan korosi pada
kondisi-kondisi ruang hampa, angka-angka campuran logam yang tinggi
dapat menahan korosi pada kebanyakan asam, larutan alkalin, dan
lingkungan-lingkungan yang menghasilkan klorida , bahkan pada suhu
dan tekanan yang dinaikkan.4.1.2Daya tahan suhu rendah dan
tinggiBeberapa angka akan menahan penskalaan dan pengaturan daya
yang tinggi pada suhu-suhu yang sangat tinggi, sementara yang lain
menunjukkan pengecualian kekerasan pada suhu-suhu
cryogenic.4.1.3Kesenangan pembuatan (ease of fabrication)Mayoritas
baja-baja stainless dapat dipotong, dilas, dibentuk, dimesinkan,
dan dibuat dengan mudah.4.1.4DayaSifat-sifat kekerasan yang
dibentuk profil logam dengan temperature indin dari kebanyakan
baja-baja stainless dapat digunakan dalam merancang mengurangi
ketebalan bahan dan mengurangi berat dan beaya.Baja-baja stainless
mungkin diperlakukan panas untuk membuat komponen-komponen daya
yang sangat tinggi.4.1.5Pertimbangan estetikaBaja-baja stainless
tersedia pada kebanyakan lapisan-lapisan penutup permukaan.Baja
stainless ini diatur dengan mudah dan sederhana menghasilkan
kualitas yang tinggi, penampilannnya menyenangkan.4.1.6Sifat-sifat
higienisKemampuan membersihkan dari baja-baja stainless menjadikan
pilihan-pilihan utama di rumah sakit- rumah sakit, dapur- dapur,
fasilitas proses farmasi dan
makanan.4.1.7KarakteristikdalamkehidupanBaja stainless adalah
sebuah bahan yang pemeliharaannya rendah dan tahan lama dan sering
merupakan pilihan paling sedikit mahal dalam perbandingan biaya
jalan kehidupan.4.2Kelemahan MenggunakanStainless SteelSetiap bahan
memiliki kelemahan dan Stainless Steel tidak terkecuali. Beberapa
kelemahan utama termasuk nya:1. Tinggi biaya awal, terutama ketika
logam alternatif yang dipertimbangkan.2. Kesulitan dalam pengelasan
karena disipasi yang cepat panas yang juga dapat menghasilkan
potongan hancur atau biaya pemborosan tinggi
BAB VAPLIKASISTAINLESS STEEL
5.1Aplikasi BajaStainless SteellAplikasi baja Stainless Steel di
bagi menjadi 3 yaitu :5.1.1PerlengkapanStainless Steeluntuk
industri makanana.Foodservice trolley ( trolleymakanan )b.Load
transfer trolley ( trolleybarang )c.Luggage trolley ( trolleybarang
)d.Mixer( pengaduk )e.Bowl sink ( sink bowl)
5.1.2PerlengkapanStainless Steeluntuk dapur dan industri
hotela.Towel warmer ( pemanas handuk )b.Plate warmer ( penghangat
piring )c.Kwali Ranged.Blower kwali rangee.Teppan yakif.Kompor
Blowerg.Tempat sampah5.1.3PerlengkapanStainless Steellainnyaa.Work
table ( meja kerja )b.Work table knock down ( m kerja knock down
)c.Tempat sampah stainlessd.Queve stand / tiang antrian ( tali pita
)e.Tiang antrian / pembatas antrian ( tali Bludru )f.Service food
trolley / service trolleyg.Collect trolley ( u/ mengumpulkan piring
)h.Multy rack ( Bermacam-macam rak )
BAB VIPENUTUPKesimpulanBaja pada dasarnya adalah besi (Fe)
dengan tambahan unsur karbon (C) sampai dengan 1,67 % (maksimal).
Jenis-jenis baja dibagi menjadi beberapa macam, yaitu baja karbon,
baja paduan dan baja tahan karat (Stainless Steel). Proses
pembuatan baja terbagi menjadi tiga, yaitu : proses konvertor,
proses terbuka (Open Hearth Furnace) dan proses dapur listrik
(Electric Arc Furnace)
PROSES PEMBUATAN BESI
PENDAHULUANBijih besi merupakan bahan baku pembuatan besi yang
dapat berupa senyawa oksida, karbonat, dan sulfida serta tercampur
sengan unsur lain misalnya silikon. Bijih besi diolah dalam tanur
atau dapur tinggi untuk menghasilkan besi kasar. Besi kasar adalah
bahan baku untuk pembuatan besi cor(cast iron),besi tempa(wrought
iron), dan (baja (steel). Ketigaa macam bahan itu banyak dipakai
dalam bidang teknik.Baja adalah logam paduan antara besi dan karbon
dengan kadar karbonnya secara teoritis maksimum 1,7%. Besi cor
adalah logam paduan antara besidan karbon yang kadarnya 1,7% sampai
3,5%. Besi tempa adalah baja yang mempunyai kadar karbon
rendah.Dilihat dari kegunaannya maka besi dan baja campuran
merupakan tulang punggung peradaban modern saat ini untuk peralatan
transportasi, bangunan, pertanian, dan peralatan mesin.
2.BAHAN ASAL BESIBahan dasar besi mentah ialah bijih besi yang
jumlah persentase besinya haruslah sebesar mungkin. Besinya
merupakan besi oksida (Fe2O4 dan Fe2O3) atau besi karbonat (FeCO2)
yang dinamakan batu besi spat. Pengolahan besi mentah pada dapur
tinggi dilakukan dengan cara mereduksi bijih besi menggunakan
kokas, bahan tambahan, dan udara panas.Bijih besi didatangkan dari
tambang dalam berbagai mutu dan bongkahan yang tidak sama besar,
serta bercampur dengan batu dan tanah liat.Bongkahan bijih besi
dipecah menjadi butiran yang sama besar, dengna ukuran paling besar
60 mm kemudian dimasukkan ke dalam pemecah bijih melalui kisi-kisi
goyang supaya msauknya sama rata.Dari mesin pemecah bijih, besi
diantar ke tromol magnet dengan sebuah talang goyang yang lain.
Dalam tromol tersebut bijih besi dipisahkan dari batu-batu yang
tercampur. Bijih besi kemudian dimasukkan ke dalam instalasi
penyaring untuk disortir menurut besarnya, sselanjutnya dimasukkan
ke dalam sebuah instalasi pencuci. Untuk lebih jelasnya, perhatikan
Gambar 1 !Bijih halus dan butiran yang lebih kecil dari 18 mm yang
datang dari pemecah bijih diaglomir di dalam dapur atau panci
sinter.Pada proses sinter selalu ditambahkan debu bijih yang
berjatuhan dari dapur tinggi dan dari instalalsi pembersih gas
supaya dapat diambil besinya.Di dalam dapur sinter mula-mula
diisikan selapis bijih halus dan diatasnya bijih besi yang akan
diaglomir. Bubuk bijih tidak dapat jatuh melalui rangka bakar
karena ditahan oleh bijih halus itu. Apabila isi panci tekah
selesai dikerjakan panci berputar dan massa dijatuhkan ke dalam
gerobak melalui pemecah bergigi yang berputar dan memecah menjadi
potongan yang sama besar.
Gambar 1
2.1MACAM-MACAM PENGOLAHAN BESI DAN LOGAMDidalam perut bumi
tempat kita tinggal ternyata banyak sekali mengandung zat-zat yang
berguna untuk keperluan hidup kita sehari-hari, misalnya minyak
tanah, bensin, solar dan lain-lainnya yang disebut minyak bumi.
Disamping itu juga terdapat unsur-unsur kimia yang berguna bagi
manusia seperti bijih besi, nikel, tembaga, uranium, titanium,
timah dan masih banyak lagi, beserta mineral dan batu-batuan. Salah
satu zat yang terdapat di dalam bumi yang sangat berguna bagi
manusia ialah air dengan rumus kimianya H2O, sebab tanpa air
manusia sukar sekali mempertahankan kehidupannya.Mineral adalah
suatu bahan yang banyak terdapat di dalam bumi, yang mempunyai
bentuk dan ciri-ciri khusus serta mempunyai susunan kimia yang
tetap. Sedangkan batu-batuan merupakan gabungan antara dua macam
atau lebih mineral-mineral dan tidak mempunyai susunan kimia yang
tetap. Bijih ialah mineral atau batu-batuan yang mengandung satu
macam atau beberapa macam logam dalam prosentase yang cukup banyak
untuk dijadikan bahan tambang. Banyaknya logam yang terkandung
dalam bijih itu berbeda-beda. Logam dalam keadaan murni jarang
sekali terdapat di dalam bumi, kebanyakan merupakan senyawa-senyawa
oksida, sulfida, karbonat, dan sulfat yang merupakan bijih logam
yang perlu diproses menjadi bahan logam yang bermanfaat bagi
manusia.2.2PEMBUATAN BESI KASAR (INGOT)
Bahan utama untuk membuat besi kasar adalah bijih besi. Berbagai
macam bijih besi yang terdapat di dalam kulit bumi berupa oksid
besi dan karbonat besi, diantaranya yang terpenting adalah sebagai
berikut.1.Batu besi coklat (2Fe2O3+ 3H2O) dengan kandungan besi
berkisar 40%.2.Batu besi merah yang juga disebut hematit (Fe2O3)
dengan kandungan besi berkisar 50%.3.Batu besi magnet (Fe2O4)
berwarna hijau tua kehitaman, bersifat magnetis dengan mengandung
besi berkisar 60%.4.Batu besi kalsit atau spat (FeCO3) yang juga
disebut sferosiderit dengan mengandung besi berkisar 40%.Bijih besi
dari tambang biasanya masih bercampur dengan pasir, tanah liat, dan
batu-batuan dalam bongkah-bongkahan yang tidak sama besar. Untuk
kelancaran proses pengolahan bijih besi, bongkah-bongkah tersebut
dipecahkan dengan mesin pemecah, kemudian disortir antara bijih
besih dan batu-batuan ikutan dengan tromol magnet. Pekerjaan
selanjutnya adalah mencuci bijih besi tersebut dan mengelompokkan
menurut besarnya, bijihbesi halus dan butir-butir yang kecil
diaglomir di dalam dapur sinter atau rol hingga berupa bola-bola
yang dapat dipakai kembali sebagai isi dapur.Setelah bijih besi itu
dipanggang di dalam dapur panggang agar kering dan unsur-unsur yang
mudah menjadi gas keluar dari bijih kemudian dibawa ke dapur tinggi
diolah menjadi besi kasar. Dapur tinggi mempunyai bentuk dua buah
kerucut yang berdiri satu di atas yang lain pada alasnya. Pada
bagian atas adalah tungkunya yang melebar ke bawah, sehingga
muatannya dengan mudah meluncur kebawah dan tidak terjadi
kemacetan. Bagian bawah melebar ke atas dengan maksud agar
muatannya tetap berada di bagian ini. Dapur tinggi dibuat dari
susunan batu tahan api yang diberi selubung baja pelat untuk
memperkokoh konstruksinya. Dapur diisi dari atas dengan alat
pengisi. Berturut-turut dimasukkan kokas, bahan tambahan (batu
kapur) dan bijih besi.Kokas adalah arang batu bara yaitu batu bara
yang sudah didestilasikan secara kering dan mengandung belerang
yang sangat rendah sekali. Kokas berfungsi sebagai bahan bakarnya
dan membutuhkan zat asam yang banyak sebagai pengembus. Agar proses
dapat berjalan dengan cepat udara pengembus itu perlu dipanaskan
terlebih dahulu di dalam dapur pemanas udara.Besi cair di dalam
dapur tinggi, kemudian dicerat dan dituang menjadi besi kasar,
dalam bentuk balok-balok besi kasar yang digunakan sebagai bahan
ancuran untuk pembuatan besi tuang (di dalam dapur kubah), atau
dalam keadaan cair dipindahkan pada bagian pembuatan baja di dalam
konvertor atau dapur baja yang lain, misalnya dapur Siemen Martin.
Batu kapur sebagai bahan tambahan gunanya untuk mengikat abu kokas
dan batu-batu ikutan hingga menjadi terak yang dengan mudah dapat
dipisahkan dari besi kasar. Terak itu sendiri di dalam proses
berfungsi sebagai pelindung cairan besi kasar dari oksida yang
mungkin mengurangi hasil yang diperoleh karena terbakarnya besi
kasar cair itu. Batu kapur (CaCO3) terurai mengikat batu-batu
ikutan dan unsur-unsur lain.
Gambar 2.1
2.3PROSES DALAM DAPUR TINGGI
Prinsip dari proses dapur tinggi adalah prinsip reduksi. Pada
proses ini zat karbon monoksida dapat menyerap zat asam dari
ikatan-ikatan besi zat asam pada suhu tinggi. Pada pembakaran suhu
tinggi + 1800oC dengan udara panas, maka dihasilkan suhu yang dapat
menyelenggarakan reduksi tersebut. Agar tidak terjadi pembuntuan
karena proses berlangsung maka diberi batu kapur sebagai bahan
tambahan. Bahan tambahan bersifat asam apabila bijih besinya
mempunyai sifat basa dan sebaliknya bahan tambahan diberikan yang
bersifat basa apabila bijih besi bersifat asam.Gas yang terbentuk
dalam dapur tinggi selanjutnya dialirkan keluar melalui bagian atas
dan ke dalam pemanas udara. Terak yang menetes ke bawah melindungi
besi kasar dari oksida oleh udara panas yang dimasukkan, terak ini
kemudian dipisahkan. Proses reduksi di dalam dapur tinggi tersebut
berlangsung sebagai berikut:Zat arang dari kokas terbakar menurut
reaksi : C + O2CO2sebagian dari CO2bersama dengan zat arang
membentuk zat yang berada ditempat yang lebih atas yaitu gas
CO.CO2+ C 2CO Di bagian atas dapur tinggi pada suhu 3000 sampai
8000 C oksid besi yang lebih tinggi diubah menjadi oksid yang lebih
rendah oleh reduksi tidak langsung dengan CO tersebut menurut
prinsip : Fe2O3+ CO 2FeO + CO2Pada waktu proses berlangsung muatan
turun ke bawah dan terjadi reduksi tidak langsung menurut prinsip :
FeO+CO FeO+CO2Reduksi ini disebut tidak langsung karena bukan zat
arang murni yang mereduksi melainkan persenyawaan zat arang dengan
oksigen. Sedangkan reduksi langsung terjadi pada bagian yang
terpanas dari dapur, yaitu langsung di atas pipa pengembus. Reduksi
ini berlangsung sebagai berikut. FeO + C Fe + CO.CO yang terbentuk
itulah yang naik ke atas untuk mengadakan reduksi tidak langsung
tadi. Setiap 4 sampai 6 jam dapur tinggi dicerat, pertama
dikeluarkan teraknya dan baru kemudian besi. Besi yang keluar dari
dapur tinggi disebut besi kasar atau besi mentah yang digunakan
untuk membuat baja pada dapur pengolahan baja atau dituang menjadi
balok-balok tuangan yang dikirimkan pada pabrik-pabrik pembuatan
baja sebagai bahan baku. Besi cair dicerat dan dituang menjadi besi
kasar dalam bentuk balok-balok besi kasar yang digunakan sebagai
bahan ancuran untuk pembuatan besi tuang (di dalam dapur kubah)
atau masih dalam keadaan cair dipindahkan pada bagian pembuatan
baja (dapur Siemen Martin).Terak yang keluar dari dapur tinggi
dapat pula dimanfaatkan menjadi bahan pembuatan pasir terak atau
wol terak sebagai bahan isolasi atau sebagai bahan campuran semen.
Besi cair yang dihasilkan dari proses dapur tinggi sebelum dituang
menjadi balok besin kasar sebagai bahan ancuran di pabrik
penuangan, perlu dicampur dahulu di dalam bak pencampur agar
kualitas dan susunannya seragam. Dalam bak pencampur dikumpulkan
besi kasar cair dari bermacam-macam dapur tinggi yang ada untuk
mendapatkan besi kasar cair yang sama dan merata. Untuk
menghasilkan besi kasar yang sedikit mengandung belerang di dalam
bak pencampur tersebut dipanaskan lagi menggunakan gas dapur
tinggi.
Gambar 2.2
2.4PEMBUATAN BAJA DARI BESI KASARBesi kasar sebagai hasil dari
dapur tinggi masih banyak mengandung unsurunsur yang tidak cocok
untuk bahan konstruksi, misalnya zat arang (karbon) yang terlalu
tinggi, fosfor, belerang, silisium dan sebagainya. Unsur-unsur ini
harus serendah mungkin dengan berbagai cara.Untuk menurunkan kadar
karbon dan unsur tambahan lainnya dari besi kasar digunakan dengan
cara sebagai berikut.1). Proses Konvertor :a.Proses Bessemer untuk
besi kasar dengan kadar fosfor yang rendah.b.Proses Thomas untuk
besi kasar dengan kadar fosfor yang tinggi.c.Proses Oksi, proses
LD, Kaldo dan Oberhauser2). Proses Martin (dapur Siemen
Martin)a.Proses Martin asam untuk besi kasar dengan kadar fosfor
rendah.b.Proses Martin basa untuk besi kasar dengan kadar fosfor
tinggi.3). Dapur Listrik untuk baja Campurana.Dapur listrik busur
nyala api.b.Dapur listrik induksi.
BAB IIIPROSES PELEBURAN BAJA
PENDAHULUANDi dalam proses peleburan baja terdiri dari beberapa
proses yaitu.1.Proses konverter2.Proses martin3.Proses dapur
listrik (untuk baja campuran)Dimana proses konverter adalah salah
satu proses dari dapur baja yang menggunakanbatu bata tahan api
yang bersifat asam dan juga batu bata yang bersifat basa. Fungsi
dari pada batu bata tahan api tersebut adalah menahan panas dan
mampu sampai lebih dari 1000 derajat Celcius. Biasa digunakan pada
incinerator, cerobong, kiln, dryer, rotary, dll. Batu bata tahan
api seniri diperlukan oleh setiap industri yang dalam pengolahan
produksinya mengunakan Tungku Pembakaran (Furnace), Ketel Uap
(boiler), dan Tungku Peleburan.Proses konverter terdiri dari satu
tabung yang berbentuk bulat lonjong dengan menghadap ke
samping.Sistem kerja :1.Dipanaskan dengan kokas sampai +
1500C)2.Dimiringkan untuk memasukkan bahan baku baja (+ 1/8 dari
volume konveror)3.Kembali ditegakkan4.Udara dengan tekanan 1,5-2
atm dihembuskan dari kompresor.5.Setelah 2025 menit konvertor
dijungkirkan untuk mengeluarkan isinya.Proses konvertor :a. Proses
Bessemer untuk besi kasar dengan kadar fosfor yang rendah.b. Proses
Thomas untuk besi kasar dengan kadar fosfor yang tinggi.c. Proses
Oksi, proses LD, Kaldo dan Oberhauser.
Batu Bata tahan Api (Fire Bricks)3.1PROSES KONVERTER
3.1.1Proses Bessemer(1855)
Henry Bessemer
Konvertor Bessemer adalah sebuah bejana baja dengan lapisan batu
tahan api yang bersifat asam. Dibagian atasnya terbuka sedangkan
pada bagian bawahnya terdapat sejumlah lubang-lubang untuk saluran
udara. Bejana ini dapat diguling-gulingkan.Korvertor Bessemer diisi
dengan besi kasar kelabu yang banyak mengandung silisium. Silisium
dan mangan terbakar pertama kali, setelah itu baru zat arang yang
terbakar. Pada saat udara mengalir melalui besi kasar udara
membakar zat arang dan campuran tambahan sehingga isi dapur masih
tetap dalam keadaan encer.Setelah lebih kurang 20 menit, semua zat
arang telah terbakar dan terak yang terjadi dikeluarkan. Mengingat
baja membutuhkan karbo sebesar 0,0 sampai 1,7 %, maka pada waktu
proses terlalu banyak yang hilang terbakar, kekurangan itu harus
ditambahy dalam bentuk besi yang banyak mengandung karbon. Dengan
jalan ini kadar karbon ditingkatkan lagi. dari oksidasi besi yang
terbentuk dan mengandung zat asam dapat dikurangi dengan besi yang
mengandung mangan. Udara masih dihembuskan ke dalam bejana tadi
dengan maksud untuk mendapatkan campuran yang baik. Kemudian terak
dibuang lagi dan selanjutnya muatan dituangkan ke dalam panci
penuang.Pada proses Bessemer menggunakan besi kasar dengan
kandungan fosfor dan belerang yang rendah tetapi kandungan fosfor
dan belerang masih tetap agak tinggi karena dalam prosesnya kedua
unsur tersebut tidak terbakar sama sekali. Hasil dari konvertor
Bessemer disebut baja Bessemer yang banyak digunakan untuk bahan
konstruksi. Proses Bessemer juga disebut proses asam karena
muatannya bersifat asam dan batu tahan apinya juga bersifat asam.
Apabila digunakan muatan yang bersifat basa lapisan batu itu akan
rusak akibat reaksi penggaraman.
Gambar 3.1, skema reaktor bessemer
3.1.1.2Proses Pembuatan Baja Dengan Metode BessemerProses
Bessemer adalah proses untuk produksi massa baja dari cair pig
iron. Proses ini dinamai sesuai dengan nama penemunya, Henry
Bessemer, yang mengeluarkan paten pada tahun 1855. Proses itu
independen ditemukan pada 1851 oleh William Kelly. Proses ini juga
telah digunakan di luar Eropa selama ratusan tahun, tetapi tidak
pada skala industri. Prinsip utama adalah menghilangkan kotoran
dari besi dengan oksidasi dengan udara yang ditiup melalui besi
cair. Oksidasi juga meningkatkan suhu massa besi dan menyimpannya
cair.
Gambar 3.1.2Proses ini dilakukan dalam kontainer baja bulat
telur besar yang disebut Converter Bessemer . Konvertor dibuat dari
plat baja dengan sambungan las atau paku keling. Bagian dalamnya
dibuat dari batu tahan api. Batu tahan api yang digunakan untuk
lapisan bagian dalam Konvertor dapat bersifat asam atau basa
tergantung dari sifat baja yang diinginkan. Konvertor disangga
dengan alat penyangga yang dilengkapi dengan trunnion untuk
mengatur posisi horizontal atau vertikal Konvertor. Kapasitas
sebuah konverter 8-30 ton besi cair dengan muatan yang biasa berada
di sekitar 15 ton. Dibagian atas konverter merupakan pembukaan,
biasanya miring ke sisi relatif terhadap tubuh kapal, dimana besi
diperkenalkan dan produk jadi dihapus. Bagian bawah ini berlubang
dengan sejumlah saluran yang disebut tuyres melalui udara dipaksa
menjadi konverter. Konverter ini diputar pada trunnions sehingga
dapat diputar untuk menerima tuduhan, berbalik tegak selama
konversi dan kemudian diputar lagi untuk menuangkan baja cair di
akhir.Secara umum proses kerja konverter adalah:a. Dipanaskan
dengan kokas sampai suhu 1500oC.b. Dimiringkan untuk memasukkan
bahan baku baja (+1/8 dari volume konverter).c. Konverter
ditegakkan kembali.d. Dihembuskan udara dengan tekanan 1,5 2 atm
dengan kompresor.e. Setelah 20 25 menit konverter dijungkirkan
untuk mengeluarkan hasilnya
3.1.2Proses Thomas(1878)Konvertor Thomas juga disebut konvertor
basa dan prosesnya adalah proses basa, sebab batu tahan apinya
bersifat basa serta digunakan untuk mengolah besi kasar yang
bersifat basa. Muatan konvertor Thomas adalah besi kasar putih yang
banyak mengandung fosfor.Proses pembakaran sama dengan proses pada
konvertor Bessemer, hanya saja pada proses Thomas fosfor terbakar
setelah zat arangnya terbakar. Pengaliran udara tidak terus-menerus
dilakukan karena besinya sendiri akan terbakar.Pencegahan
pembakaran itu dilakukan dengan menganggap selesai prosesnya
walaupun kandungan fosfor masih tetap tinggi. Guna mengikat fosfor
yang terbentuk pada proses ini maka diberi bahan tambahan batu
kapur agar menjadi terak. Terak yang bersifat basa ini dapat
dimanfaatkan menjadi pupuk buatan yang dikenal dengan nama pupuk
fosfat. Hasil proses yang keluar dari konvertor Thomas disebut baja
Thomas yang biasa digunakan sebagai bahan konstruksi dan pelat
ketel.Proses Thomas disebut juga Basic Bessemer Process yaitu
proses Bessemer dalam keadaan basa. Proses ini memakai Converter
yang di bagian dalamnya dilapisi bahan tahan api (refractory)
bersifat basa seperti dolomite (Mg CO3CaCO3).Pertama-tama converter
diisi dengan batu kapur, kemudian besi mentah (pig iron) cair yang
mengandung unsur phosfor (P) : 1,6 - 2% ; dan sedikit Si dan S
(0,6% Si, 0,07 % S).Pada periode I (Slag forming period = Silicon
blow) yaitu pada saat penghembusan, unsur Fe, Si, Mn akan
teroksider dan terbentuklah terak basa (basic slag). Dengan adanya
batu kapur, akan terjadi kenaikan temperatur, tetapi unsur phosfor
(P) yang terkandung dalam besi mentah belum dapat dipisahkan dari
Fe.Pada periode ke II (The brilliant flame blow = Carbon blow) yang
ditandai dengan adanya penurunan temperatur, dimana Carbon (C) akan
terbakar, berarti kadar C menurun. Jika kadar C tinggal 0,1 - 0,2%,
maka temperatur akan turun menjadi 1400 - 1420oC.Setelah temperatur
turun menjadi 1400oC, mulailah periode ke III (Reddish Smoke
Periode) yaitu terjadinya oksidasi dari Fe secara intensif dan
terbentuklah terak denganreaksi :Peristiwa ini berlangsung + 3 - 5
menit, dan selanjutnya terbentuklah terak Phospor [CaO)4.P2O5] yang
diikuti kenaikan temperatur yang mendadak menjadi 1600oC. Setelah
periode ke III ini berakhir, hembusan udara panas dihentikan dan
converter dimiringkan untuk mengeluarkan terak yang mengapung di
atas besi cair.Kemudian diberi doxiders/deoxidising agents misalnya
Ferro Monggan, Ferro Silicon atau Aluminium untuk menghilangkan
Oksigen (O2) serta memberikan kadar Mn dan Si supaya diperoleh
sifat-sifat tertentu dari baja yang dihasilkan. Terak yang
dihasilkan mengandung + 22 % P2O5 merupakan hasil ikatan yang
diperoleh dan dapat digunakan sebagai pupuk tanaman. Baja yang
dihasilkan digunakan sebagai bahan dalam proses pengecoran seperti
pembuatan baja tuang atau baja profil (steel section) seperti baja
siku, baja profil I, C.
3.1.3Proses OksidasiProses oksidasi menghilangkan pengotor
seperti silikon, mangan dan karbon sebagai oksida yang akan
membentuk gas ataupun terak padat. Lapisan tahan panas konverter
juga memainkan peran dalam lapisan tanah liat yang konversinya
menggunakan dalam asam Bessemer, dimana ada rendah fosfor dalam
bahan baku. Dolomit digunakan ketika kandungan fosfor tinggi di
dasar Bessemer (kapur atau magnesit pelapis juga kadang-kadang
digunakan sebagai pengganti dolomit). Dalam rangka memberikan baja
sifat yang diinginkan, zat lainnya dapat ditambahkan ke baja cair
saat konversi selesai adalah spiegeleisen (karbon-mangan paduan
besi).Proses Bessemer diinginkan baja bersifat asam sehingga batu
tahan apinya harus bersifat asam (Misal : kwarsa atau aksid asam
SiO2). Proses Bessemer juga disebut proses asam karena muatannya
bersifat asam serta batu tahan apinya juga bersifat asam. Apabila
digunakan muatan yang bersifat basa lapisan batu itu akan rusak
akibat reaksi penggaraman.Besi mentah cair yang digunakan dalam
proses Bessemer harus mempunyai kadar unsur Si