1UNIVERSITAS INDONESIA FAKULTAS TEKNIKDEPARTEMEN METALURGI DAN MATERIAL2007

UNIVERSITAS INDONESIA FAKULTAS TEKNIKDEPARTEMEN METALURGI DAN MATERIAL2007

MATERIAL PEMBUATAN BAJA

DR.-ING. Bambang Suharno Ir. Bustanul Arifin M. Phil.EngDR.DR.--ING. ING. BambangBambang SuharnoSuharno Ir. Ir. BustanulBustanul ArifinArifin M. M. Phil.EngPhil.Eng

Fe metal Padat : scrap , sponge iron , pig iron Cair : besi mentah cair

Besi mentah cair Bessemer Thomas LD konverter

Bahan padat tanur listrik

EAF di Indonesia kapasitas 10-130 ton Alloy Pembentuk slag Fluxing agent

INTRODUCTION

ResistanceInductionarc

2Komposisi besi mentah cair menentukan jenis baja yangingin dihasilkan

Secara umum :C = 3,2 4,5 %P 0,3 % untuk baja-baja berkadar P rendah

= 1,5 22 % untuk baja-baja berkadar P tinggiMn = 0,4 1,75 %Si 1% ; supaya tercapai B slag yang diinginkan tanpa

terbentuk jumlah slag yang banyakS = 0,02 0,035 %

BESI MENTAH CAIR

SPONGE IRON Alasan : Kokas terbatas dan mahalAda bahan reduktor lain

- Gas alam- Coal

Penggunaan scrap tinggi , perlu dieliminir olehsponge iron agar kualitas baja terjaga

RL : pengurangan (reduksi) O2 dari bijih besimelalui reduktor (coal atau gas alam)

dalam keadaan padat

3SPONGE IRON

SPONGE IRON

Sifat-sifat : Porositas tinggi Daya hantar panas rendah Cenderung untuk reoksidasi dapat dikurangi

dengan briketasi Derajat metalisasi : 85-95 %

Derajat metalisasi (%) = Femet x 100 %Fetot

BJ : 1,2 2,5 ton/m3 Gangue (oksida-oksida tetap berada dalamsponge iron

4SCRAPEAF : bisa 100 % scrapLD : max 25 % (sebagai media pendingin)

Jenis scrap : Home scrapProcess scrapObsolete scrap

Keuntungan scrap:Hemat energi s/d 60 %Tak perlu kokasEmisi CO2 rendahPenambangan ore tak perlu

SCRAP

HOME SCRAP Dihasilkan pada saat penuangan

(continous casting) & rolling Sifat : Bersih Komposisi dikenal Tak problematis direcycling

Jumlah 100 kg scrap/ton baja yang diproduksi

5SCRAP

PROCESS SCRAP Dihasilkan pada saat pengerjaan lanjut

(fabrikasi) Baja lembaran karoseri mobil

Sifat :BersihKomposisi dikenalTak problematis direcycling

Jumlah 10-15 kg/ton baja

SCRAPOBSOLETE SCRAP Merupakan besi/baja bekas dari mesin / benda-

benda yang tak terpakai (mobil , kapal , konstruksi) Sifat :

Komposisi tak dikenal dengan pastiTerkontaminasi dengan logam/material lain

Perkiraan jumlah scrap dunia1994 = 456 juta ton

Asumsi untuk obsolete scrap : Masa pakai 20 tahun ada kehilangan 30 % akibat korosi

6SCRAP Problem Obsolete Scrap

Mengandung bahan-bahan non metal(tercampur)Terlapis logam (Coating) : Sn,ZnAdanya metal non Fe seperti Cu,Pb,Cr,Ni

Sebelum dilebur perlu :Sortir : berdasarkan komposisi kimiaJika mungkin , semua kotoran (lemak,oli,nonlogam) dipisahkan karena :

Kebutuhan energi tinggi Jumlah gas & terak tinggi Kualitas baja rendah (Cu,Sn sulit untuk dipisahkan pada proses

refining)

KaretPlastikLemak / oli

SCRAP DUNIAHarganya berfluktuasiAda aturan baru , scrap sebagaiwaste/bahan berbahaya bukan raw material

Sulit bagi negara berkembang untukmemperoleh dengan harga wajar

Indonesia : kebutuhan scrap 2,5 3,0 juta ton/tahunDari : Eropa

AsiaUS

Dikembangkan sponge iron

SCRAP

7UNSUR PENGOTORTEMBAGA

TL : 1084 oC>1% : memperbaiki ketahanan korosi terutamauntuk lingkungan asam sulfat

Efek negatif CuTerhadap hot formingCu berdifusi lewat batas butri ke permukaanbaja

Untuk wire drawing Cu 0,1 %Deep drawing Cu 0,06 %

Cu : meningkatkan kekerasan bahan

UNSUR PENGOTORCu (awal peretakan)

8 Pada hot rolling

Ya0,18 %

Ya0,1 %

Tidak0,09 %

Kegagalan akibat retakpada permukaan

Kadar Cu dalam baja

UNSUR PENGOTOR

TIMAH (Sn)TL : 231,8 oC

Efeknya mirip dengan CuSENG (Zn) galvanisasi korosi

TL : 491 oCTdidih : 908 oC

Saat peleburan menguap teroksidasi kembali dikumpulkan pada dust collector

Dust filter : EAF : 10-15 kg/ton bajaLD : 12-16 kg/ton baja

UNSUR PENGOTOR

9 Membentuk/mengatur basasitas terakB = CaO

SiO2

CaCO3 CaO + CO2 -176 KJ/mol Jumlah CaO yang ditambahkan tergantung :

Komposisi kimia besi mentah atau scrapBasasitas terak yang diinginkanRasio scrap/besi mentah yang diolah

EAF : 25 50 kg CaOLD : 60 kg CaO

LIME STONE

> 400 oC

Untuk mengencerkan terak sehingga reaksiinterface metal cair-terak berlangsung baik

Syarat :Dalam jumlah kecil mampu menurunkan titiklebur CaO atau 2 CaO.SiO2Harganya murahTidak beracunTidak merusak refraktoriTidak mengandung elemen yang mengurangikualitas baja seperti Cu,Pb dll

Sering dipakai CaF2EAF : 2,5 -6,3 kg CaF2/ton bajaLD : 2,5 5,8 kg CaF2/ton baja

FLUXING AGENT

10

Penambahan unsur / elemen tertentu untukmenghasilkan jenis baja tertentu

Untuk proses deoksidasi

Kebanyakan : Ferro alloyFeSi FeSi 45 % Si : 45FeMnFeCrFeNiFeWFeVFeMo

Atau metal murni : Cr,Mn,Ni,Al,Ce,Co

BAHAN PADUAN

TL (oC):Mo = 2622Nb = 1950Ta = 3030 Cr = 1920 Ni = 1453

Penambahan alloy atau bahan deoksidasidengan berat jenis rendah , affinitas thd O2

tinggi , kelarutan kecil Dilakukan dengan cara :Pada saat penuanganCelup cepat dengan pengepakanmixing

Mixing distribusi alloy meratakehilangan akibat oksidasi rendah

Bentuk halus (alloy) gas Ar atau Ndiinjeksikan dalam baja cair

BAHAN PADUAN

Mekanis

Induktif

gas

11