Bab III -- Proses Pembuatan Baja PT. KRAKATAU STEEL

LAPORAN KERJA PRAKTEK PT. KRAKATAU STEELDIVISI SLAB STEEL PLANT (SSP) II

BAB III

PROSES PEMBUATAN BAJA SLAB

3.1 Sekilas Tentang Slab Steel Plant II (SSP II)

PT. Krakatau steel memiliki 2 buah pabrik proses peleburan baja yaitu

SSP 1 dan SSP 2. SSP 1 mulai beroperasi pada tahun 1983 dengan memiliki 4

buah dapur listrik (Electric Arc Furnace) yaitu EAF V, VI, VII dan VIII

dengan masing-masing dapur busur listrik di supply daya oleh trafo peleburan

berkapasitas 60/66 MVA. Slab Steel Plant 1 (SSP-1) didirikan oleh SMS

Demag (Jerman) pada tahun 1982 dan kemudian commissioning tahun 1983.

SSP-1 awalnya memiliki kapasitas produksi sebesar 1.000.000 Ton Slab

Baja/Tahun, dan sejak diadakannya refamping mesin – mesin tahun 2002 –

2003 kapasitasnya bertambah menjadi 1.200.000 Ton Slab Baja/Tahun

Pabrik SSP 2 beroperasi pada tahun 1993 dibangun oleh VAI Austria.

Pabrik ini memiliki 2 buah dapur listrik yaitu EAF IX dan EAF X dengan

masing-masing dapur busur listrik di supply daya dari trafo peleburan

berkapasitas 93,5 / 103 MVA, dimana pengaturan dapur peleburan

menggunakan system otomatisasi komputer level 1 dan level 2. kapasitas

produksinya 850.000 ton per tahun, dengan ukuran slab yang dihasilkan

adalah dengan tebal 200 mm, lebar 800-900 mm dan panjang 6000-12000

mm.

Pada tahun 2001, terjadi pengurangan jumlah produksi tahunan SSP-1

dan SSP-2 (Ton Slab Total) terjadi pengurangan jumlah produksi

dikarenakan krisis ekonomi, namun pada tahun 2004 mulai nampak

peningkatan jumlah produksi walaupun jumlah tersebut tidak mencapai angka

yang sama seperti tahun 2000 ke atas.

Fakultas Teknologi IndustriJurusan Teknik Mesin S-1 Institut Teknologi Nasional Malang

37


Gambar 3.1 Produksi Baja di PT. Krakatau Steel

Sumber : Brosur, produksi PT.Krakatau Steel

Gambar 3.2 Proses Produksi Pabrik Baja Slab II



38

-Energy-Electrode

-Scrap-Sponge

-Slag

Crane 220T

T=16100C130 TLSFerroalloys

T=1564-15680C-Tundish=24 T-T=1536-15510C

Mould

Cutting Torch

Slab Inspection

EAF 130 T

Slab-Making Process Route SSP-2Slab-Making Process Route SSP-2

Melting ProcessMelting Process Secondary ProcessSecondary Process Casting ProcessCasting Process

EnergyElectrodeFerroalloysT=15650C-Argon=300 l/min

Ladle Furnace


3.2 Baja Slab

3.2.1 Dimensi Baja Slab

Pada pabrik slab steel plant 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

3.2.2 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

Gambar 3.3 Baja Slab

Sumber : Gudang produksi PT.Krakatau Steel


39


3.2.3 Fasilitas produksi Pabrik Slab Baja 2 yaitu :

a. EAF (Electric Arc Furnace) :

Adapun spesifikasi dari Electric Arc Furnace ialah :

Diameter keseluruhan : 7.040 mm

Diameter sheel : 6.100 mm

Tinggi dapur : 4.120 mm

Tinggi efektif : 1.585 mm

Tebal lapisan (dengan magnesite): dinding : 350 mm

dasar : 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 : 680 KW/ton

Volume total cooling water : 1.360 m3/jam

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

Tekanan cooling water : 4,5 bar

Laju aliran peniupan oksigen : 20 Nm3/ton

Roof lift dan mekanisme swing : system hidrolik

Mekanisme tilt : hidrolik

Level shell : 2.100 mm

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

Mekanisme operasi pintu : motor listrik


40


Gambar 3.4 Electric Arc Furnace


b. LF (ladle furnace) :

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.

Gambar 3.5 Ladle Furnace



41


c. CCM (Continuous Casting Machine) :

2 (dua) Continous Casting Machine.

2 (dua) unit Mesin Potong.

2 (dua) Automatic Mould Adjusment.

2 (dua) Cooling System.

2 (dua) unit Ladle Turret.

2 (dua) unit Tundish.

2 (dua) unit Mould.

Gambar 3.6 Continuous Casting Machine


d. Fasilitas Penunjang :

Bridge Crane kapasitas 220 ton max.

Water Treatment Plant (WTP).

3.3 Bahan Baku Proses Produksi


42


Dalam proses peleburan tidak lepas dari bahan baku, baik bahan utama

maupun bahan tambahan (additive), yaitu :

3.3.1 Bahan baku utama :

a. Scrap (besi tua)

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.

Gambar 3.7 Scrab Hasil Pemilihan dan Pemotongan

Sumber : Pabrik Slab baja PT.Krakatau Steel


43


Tabel 3.1 Kategori Scrap

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

1. Direct Reduction Iron (DRI) atau besi sponge

Besi sponge 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 :

Tabel 3.2 Komposisi besi spons

No. 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. Al2O3 0,6 – 1,3

8. CaO 1,5 – 2,8

9. MgO 0,31 – 1,25

10. Fosfor 0,014 – 0,41


44



Kelebihan besi spons antara lain :

a. Komposisi homogen dan dapat diketahui

secara pasti.

b. Mudah membentuk leburan dengan scrap.

c. Kandungan fosfor dan sulfur kecil.

d. Mudah diangkut dan murah.

Secara umum scrap mempunyai sifat yang cenderung keras,

sementara besi spons lebih lunak.

Gambar 3.8 Sponge Iron

2. 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.

3. Grafit

Grafit digunakan sebagai pengatur kadar karbon dan sebagai agen

foamy slag agent proces untuk meningkatkan perolehan baja cair.


45


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.

4. 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.

b) Alumunium (Al) : deoksidizer yang sangat efektif

digunakan untuk baja killed.

c) Nikel (Ni) : sebagai tambahan pembuatan baja

stainless.


46


d) Molibdenum (Mo) : digunakan untuk memperbaiki

sifat mekanis, digunakan untuk gear dan rool.

e) Tembaga (Cu) : ditambahkan untuk menahan

korosi.

f) Karbon (Ca) : untuk mereduksi slag dan sebagai

deoksidizer dibawah kondisis vakum.

g) Titanium (Ti) : diambahkan 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 :

Mmembentuk 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 Peralatan Utama yang Digunakan Pabrik Slab Baja

a. Badan dapur (Furnace Shell)

Gambar 3.9 Furnace


47


Sumber : Pabrik Slab bajaPT.Krakatau Steel

Dapur yang dipakai melebur baja adalah EAF ( Electric Arc

Furnace) dengan diameter dapur 6.700 mm dan berkapasitas lebur

130 ton baja cair.

Dapur busur listrik ini dilengkapi denagn batu tahan api

(Refractory) yang terbuat dari alumunium (Al) dan Silika (M) dengan

kadar Mg 0 lebih dari 80 %. dari MgO kurang lebih 80% dan sisanya

alumina dan unsur – unsur lain. Penggunaan bata tahan api yang

bersifat basa ini sesuai material pengikat yaitu CaO yang bersifat

basa. CaO yang bersifat basa ini mampu mengikat unsur – unsur

Phospor (P) dan Sulfur (S) yang bersifat asam sehingga penggunaan

CaO efisien hanya untuk mengikat pengotor yang bersifat asam

menjadi terak tanpa kecuali dengan bata tahan api. Adapun fungsi

batu tahan api adalah untuk melindungi dapur listrik terhadap radiasi

panas berlebiihan. Pemilihan material refraktori dilakukan

berdasarkan aspek mekanisme, kimia maupun fisika pada bagian –

bagian tertentu dari dapur. Syarat – syarat refraktori yang harus

diperhatikan adalah :

Tahan terhadap reaksi kimia dengan baja cair dan slag pada

temperatur tinggi

Tahan terhadap kerusakan dan keausan mekanik dengan

baja cair dan slag.

Tahan terhadap radiasi.

Tahan terhadap perubahan panas yang cepat.


48


Dengan memakai refractory ini, maka dinding pelat dapur tersebut

akan tahan terhadap radiasi panas yang dihasilkan oleh busur listrik

(Arc).

Bahan dapur terluar yang disebut furnace shell, merupakan bagian

terluar dari dapur yang berbentuk silinder dan terbuat dari plat baja

yang disambung dengan pengelasan (welding). Pada furnace shell ini

terdapat bagian slag door tempat keluarnya slag yang kemudian

ditampung dalam slag pot dan tap hole tempat mengeluarkan baja cair

yang mengalir yang melalui saluran penuangan (tapping spout). Posisi

kedua bagian tersebut diatas yakni slag door dan tap hole adalah

berlawanan arah.

Roof adalah tutup dapur bagian luar yang terbuat dari plat baja,

bisa dibuka dan ditutup dengan cara menggeser kesamping. Pada roof

ini terdapat beberapa lubang untuk electrode, off-gas main ducting dan

material feeding. Gerakan membuka roof ini disebut swanging yang

pergerakannya digerakkan oleh silinder hidrolik. Gear berfungsi untuk

menggerakan atau menunggingkan badan dapur sehingga dapur bisa

melakukan aktivitas untuk membuang slag dan menuang baja cair ke

ladel. Tenaga untuk menggerakan sistem tersebut berasal dari hidrolik

sehingga dapat dihasilkan pergerakan yang halus.

b. Dedusting System

Dedusting system dipasang dengan tujuan untuk memproses debu

yang diakibatkan oleh proses peleburan. Alat tersebut berguna untuk

menangkap debu agar mengurangi polusi yang diakibatkan pada saat

proses baja di dapur busur listrik (Electric Arc Furnace). Polusi debu

dari proses dapur listrik ini dikategorikan Debu yang mengandung B3,

sehingga harus diminimalisasi pencemarannya.

Gambar 3.10 Dedusting system


49



c. Continous Feeding

Alat ini unuk mengisi bahan baku seperti besi spons dan

batu kapur. Continous feeding dilakukan setelah dapur dengan

bahan baku 40% dari total bahan yang harus dilebur. Sehingga

dengan demikian continous feeding dilakukan pada saat kondisi

furnace bekerja pada potensi maksimum.

d. Mould

Alat yang berada ada unit continous casting machine ini

berguna untuk pencetakan slab baja. Disamping itu dilakukan

pengaturan ketebalan dan lebar sesuai dengan ukuran permintaan

konsumen.

e. Electric System (Sistem Elektrik)

Transformer merupakan sistem elektrik yang memegang

peranan penting dalam proses peleburan baja. Transformer yang

digunakan untuk mensuplai daya ke dapur listrik (EAF). Pada

sekundernya dilengkapi dengan tap-tap pengatur tegangan, dengan

tujuan untuk menghasilkan panas pada elektrode sesuai dengan

yang diinginkan. Dengan demikian kestabilan panas pada baja cair

dapat dijaga sehingga mempercepat proses peleburan dan menjaga

dinding dapur agar tidak cepat gugur akibat radiasi panas yang

berlebihan.


50


f. Sistem Hidrolik (hidroulic system)

Sistem ini yang sangat dominan digunakan untuk

menggerakkan peralatan mekanik seperti : Roof (tutup dapur),

mengatur posisi tungku (furnace) dan menggerakkan peralatan-

peralatan dengan piston silinder. Ada 3 fungsi dari silinder hidrolik

pada ladle furnace. Yang pertama digunakan untuk mengangkat

dan menurunkan roof dari ladle furnace ketika proses akan

dilaksanakan ataupun proses telah selesai, terdapat tiga buah

cylinder hidraulic. Yang kedua untuk digunakan untuk menaikkan

dan menurunkan tiga buah elektroda, masing – masing digerakkan

oleh satu buah cylinder hydaulic. Yang ketiga digunakan untuk

menjepit elektroda tersebut.

g. Elektroda

Elektroda Karbon terbuat dari grafit dan dapat

menghasilkan arus listrik yang dapat dikonversikan menjadi energi

panas yang tinggi. Ukuran dari elektroda tergantung dari kapasitas

dapur. Elektroda dapat disambung satu dengan yang lain melalui

nipple pada ujung-ujungnya. Penyangga elektroda terdiri dari

tiang-tiang penyangga (electrode coulumn) dan lengan penyangga

(electrode arm). Diujung lengannya terdapat penjepit untuk

menjepit elektroda. Tiang dan lengan penyangga tersebut dapat

bergerak naik dan turun serta kesamping secara mekanik. Untuk

menghasilkan arus dengan rugi yang sangat kecil, maka dalam

peleburan baja dapur busur listrik menggunakan elektroda dengan

nilai tahanan yang sangat kecil, selain itu elektroda dapat

melakukan peleburan baja hingga 400-600 heat.

h. Sistem pendinginan.

Sistem ini dengan menggunakan sirkulasi air yang

didinginkan, sehingga temperaturnya tidak boleh melebihi 50oC.

dengan menggunakan air pendingin maka dapur busur listrik akan


51


aman dari temperatur yang berlebihan. Pendinginan di Furnace

khususnya untuk mendinginkan Roof dan Furnace Shell.

3.5 Proses Utama

3.5.1 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

Tinggi efektif : 1.585 mm

Tebal lapisan (dengan magnesite) : dinding : 350 mm

dasar : 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 : 680 KW/ton

Volume total cooling water : 1.360 m3/jam

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

Tekanan cooling water : 4,5 bar

Laju aliran peniupan oksigen : 20 Nm3/ton


52


Roof lift dan mekanisme swing : system hidrolik

Mekanisme tilt : hidrolik

Level shell : 2.100 mm

(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 alat yang dapat

menggerakkan atau mendorong furnace sehingga 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.

Untuk 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.


53


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 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


54


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 :

a. Proses charging dapat berlangsung beberapa kali.

b. 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


55


kapsul yang 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 (3.1)

FeS + CaO → CaS + FeO (3.2)

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 lancer, maka bentuk aliran baja cair tidak boleh


56


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.

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.

Gambar 3.11 Electric Arc Furnace


57



3.5.2 Proses Pemurnian dan Penambahan Unsur Paduan Dalam LF

(Ladle Furnace)

Gambar 3.12 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


58


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 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 juga dilakukan pengaturan temperatur dan kualitas baja 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


59


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.

3.5.3 Proses Pengecoran Dalam CCM (Continuous Casting Machine)

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.

Gambar 3.13 Steel Making Process


Peralatan Utama dalam proses continuous casting dibagi menjadi tiga bagian

yaitu:


60


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

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


61


8. Slab Marking Machine

9. Slab Transfer System

Gambar 3.14 Proses Continuous 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

parameter-parameter continuous casting machine seperti speed,

waterflow, oscillation, cutting length dll telah siap maka 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


62


dilakukan 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 oC 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:


63


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

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 180oC 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


64


dilakukan di area pengambilan sampel dengan menggunakan torch

cutting 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 kulitasnys, 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 Test

(External defect).

Gambar 3.15 Pemotongan slab di Continuous Casting Machine

Sumber : Mesin Continous Casting , Pabrik -PT.Krakatau Steel

Gambar 3.16 Fenomena di Dalam Mould


65



Gambar 3.17Mekanisme Heat Transfer Antara 2 Roll di Zona Nozzle Water Spray


Tabel 3.3 Spesifikasi mesin continuous casting

Equipment CCM 1 CCM 2 CCM 3


66


Type mesin Curved mould Curved mould Straight

Mould

Casting radius (m) 9.8 9.796 8

Slab thickness

(mm)

200 200

200

Width (mm) 950 – 2080 1500 – 2100 800 # 1400

Length (m) 6 – 12 6 – 12 5 – 12

Metallurgical

length(m)

19.2 18.84 28.5

Machine speed

(m/min)

0.2 – 3 0.2 – 3 Max 2

Actual 1.1 –

1.2

Actual 1.1 – 1.2 Actual 1.6

System roll Single roll Split roll Single Roll

Segment 1 cooling grid 12 segment 3 Foot Rollers

7 segment

(5roll dan 4

roll)

Foot roll (1 roll)

Segment 1 (7 roll)

15 Roll

Bender

Segment 2,3 (5 roll) 14 Roll

Straightener15 pasang roll Segment 4#8 (5roll)

Segment 9,10(5 roll)

Segment11,12(5roll)36 Roll bow

Cooling System Speed

Proportional

cooling

dynamic cooling

Speed

Proportional

cooling


3.6 Kendali Proses Pembuatan Baja Bersih (Clean Steel)

Kendali proses pembuatan baja bersih adalah baja yang memiliki

komposisi kimia dan inklusi pengotor yang dapat dikontrol untuk

mendapatkan sifat baja yang diinginkan.

3.6.1 Bagian yang dikendalikan

Tabel 3.4 Bagian yang dikontrol


67


No Bagian yang dikontrol Proses yang terlibat Alat yang

dipakai

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Kadar oksigen /oksida rendah

Kadar posfor (P) rendah

Kadar sulfur (S) rendah

Kadar hidrogen (H) rendah

Kadar nitrogen (N) rendah

Kadar karbon (C) bisa rendah

Kadar unsur-unsur tertentu

( Al, Si, Mn, V, Nb, Ti )

Kontrol bentuk inklusi oksida

Kontrol bentuk inklusi sulfida

Deoksidasi

Defosforisasi

Desulfurisasi

Dehidrogenisasi

Denitrogenisasi

Dekarburisasi

Kontrol komposisi

Modifikasi inklusi

(Ca treatment)

EAF-tapping,

LF

EAF

LF

RH

RH

RH

LF

CaSi stand


3.6.2 Teknik Kontrol Process Clean Stell

Bagan 3.1 Teknik Kontrol Proses Clean Steel

1. Kontrol

tapping

- Slag fre tapping

- Slag modifier

2. Deoksidasi

1. Slag treatment

2. Soft gas bubling

3. Desulfurisasi

4. Kontrol alloy

5. Modifikasi

inklusi

1. Vacuum

degassing

1. Tundish practice

2. Transfer practice

3. Mould reaction

process

3.7 Unit Penunjang

3.7.1 Unit Pengolahan Air Proses ( Water Treatment Plant )

Water Treatment Plant adalah salah satu unit penunjang di Pabrik

Baja untuk memproduksi Air kebutuhan Produksi. Fungsi air di Pabrik

Pengolahan Baja dibagi atas :

Air pendingin berdasarkan cara sirkulasi, sistem air pendingin

dibedakan menjadi :

1. Sistem sekali lewat (Direct System), pada sistem ini air

mengalir dipakai sekali saja dan langsung keluar dari sistem. Beda


68

EAF Tapping

LF RH CCM


Temperatur dalam sistem sistem ini sekitar 10 oC dan kapasitas air

yang diproses cukup banyak.

2. Sistem Resirkulasi tertutup (Close Cooling System), pada

sistem ini air pendingin sama sekali tiak berkontak langsung dengan

udara luar. Air hanya mengalir melalui pipa yang didinginkan denagn

udara. Beda temperatur dalam sistem ini sekitar 10o-15oC dan

konsumsi air yang dipakai untuk pendinginan di Concast (Mould

Cooling dan Machine Cooling).

3. Sistem Resirkulasi Terbuka (Open Cooling System), pada

sistem ini terbagi dua yaitu :

a) Sistem Resirkulasi Langsung, dimana air pendingin

disemprotkan langsung ke Baja panas. Air yang telah tercemar

(kotor) masuk kedalam Scale Pit dan kemudian ditransfer ke

tempat pengendap kotoran sehingga terjadi pengendapan dari

Suspensi Padat. Selanjutnya air dipompakan ke Unit Filter dan

kembali ke Menara pendingin (Cooling Tower), dan dengan

bantuan Baling-baling (Fans), panas yang dibawa ole air

pendingin akan hilang (Heat Transfer).

b) Sistem Resirkulasi tidak langsung, pada sistem ini air

pendingin tidak kontak langsung dengan media yang

diinginkan. Kemudian air yang sudah digunakan ditampung

dan dipompakan kembali ke Filter Unit dan diteruskan ke

menara pendingin. Dengan bantuan kipas, panas yang timbul

akan didinginkan kembali.

4. Air Umpan Ketel

Air Umpan Ketel diproses di Water Treatment Plant untuk

menghasilkan uap kering dari Boiler unit. Jenis air yang digunakan

adalah Demind Water. Air Umpan Ketel adalah air yang ditambahkan

ke suatu ketel (Bolier) untuk menggantikan air yang tervoporasi dan

air yang hilang karena Blowdown. Dalam banyak kasus, uap

dikondensasikan dan dikembalikan ke ketel sebagai bagian dari air


69


umpan. Air baru yang merupakan tambahan pada kondensator untuk

memenuhi air umpan ketel disebut Make-Up Water.

3.7.2 Unit Udara Kompressor (Air Compressor Plant)

Air Compressor yang dipergunakan pada Pabrik Pengolahan Baja

adalah untuk keperluan proses di Produksi maupun Sistem Peralatan

Mekanik (Pneumatic). Udara yang diharapkan akan menghasilkan

tekanan antara 6.0 − 7.0 BAR dan cukup kering dengan RH ≤ 40,

sehingga Sistem dan Peralatan Pneumatic dapat berfungsi dengan

baik.

3.8 Produk Slab Steel Plant

Produk yang dihasilkan di PT. Krakatau Steel memiliki spesifikasi

penamaan tersendiri. Kode penamaan yang digunakan:

3.9 Struktur Organisasi Pada SSP II

3.9.1 Struktur Organisasi Divisi Produksi SSP


70

0 A 18 08

Derajat desulfurisasi (semakin tinggi maka semakin rendah sulfur, nilainya 0-4)

Menggunakan Al

1/100 % C

1 / 10 % Mn


Bagan 3.2 Struktur Organisasi Divisi Produksi SSP

Sumber: Brosur profil, PT.Krakatau Steel

3.9.2 Struktur Organisasi Perawatan Pengolahan Pabrik Baja (P3B)

Bagan 3.3 Struktur Organisasi Perawatan Pengolahan Pabrik Baja (P3B)


71


Sumber : Borosur, PT.Krakatau Steel


72

ManagerPerawatan PabrikPengolahan Baja

Chief EngineerPerawatan PabrikPengolahan

Sekretaris

Adm SMKS Trning Koord & Lap Mjn

Engineer Inspeksi Prwt PPB

EngineerInst & Komp BSP & SSP

EngineerListrik BSP & SSP

EngineerMekanik BSP & SSP

SuperintendentPerawatan Pabrik Slab Baja I

SuperintendentPerawatan Pabrik Slab Baja I

SuperintendentPrnc & Pgd.Prwt Pbrik Pengol Baja

EngineerFluid Centre

SuperintendentPerawatan Pabrik Billet Baja

Superintendent Fluid Centre

SuperintendentPrwt. Kom. Proses & Instrumen

Sr. EngineerFluid Centre

Sr. EngineerMekanik BSP & SSP

Sr. EngineerListrik BSP & SSP

Sr. EngineerInst & Komp BSP & SSP

Bab III -- Proses Pembuatan Baja PT. KRAKATAU STEEL

Documents

Transcript of Bab III -- Proses Pembuatan Baja PT. KRAKATAU STEEL