MODUL 2 PEMBUATAN BESI KASAR DAN BAJA · PDF fileimbuhan-imbuhan yang terdiri atas kapur dan...

14
2-1 MODUL 2 PEMBUATAN BESI KASAR DAN BAJA Materi ini membahas tentang proses pembuatan besi kasar dan baja. Tujuan Instruksional khusus yang ingin dicapai adalah (1) Menjelaskan sifat-sifat umum besi, (2) Menyebutkan jenis-jenis senyawa dari bijih-bijih besi, (3) Menjelaskan tahapan proses pemurnian bijih besi menjadi besi kasar pada tanur tinggi, (4) Menjelaskan jenis-jenis besi kasar yang dihasilkan tanur tinggi, (5) Menjelaskan perbedaan proses pembuatan baja dengan menggunakan converter oksigen dan listrik. 2.1. Pendahuluan Besi adalah logam yang berasal dari bijih besi (tambang) yang banyak digunakan untuk kehidupan manusia sehari-hari. Logam ini yang paling banyak dan paling beragam penggunaannya. Hal itu karena beberapa hal, diantaranya: a). Kelimpahan besi di kulit bumi cukup besar, b) Pengolahannya relatif mudah dan murah, dan c) Besi mempunyai sifat-sifat yang menguntungkan dan mudah dimodifikasi. Besi yang kimiawi murni (Ferro, Fe), tidak cocok sebagai bahan, karena ia terlalu lunak. Besi yang dapat diperoleh secara teknis selalu merupakan suatu paduan antara besi (Fe) dengan zat arang (C) dan unsur unsur lainnya. Ukuran yang menentukan untuk kekerasan, kekuatan, dan keuletan ialah tinggi kadar karbon yang selalu ada di dalam besi. Selaras dengan itu maka besi dibedakan; Besi yang dapat ditempa, ialah besi dengan kandungan karbon 0,05—0,06% . Besi yang tidak dapat ditempa (besi tuang), dengan kandungan C 2,5—4,0% . 2.2. Bijih-bijih Besi Besi mentah diperoleh dari bijih besi melalui pengolahan lebur di dalam tanur tinggi. Bijih besi pada pokoknya merupakan ikatan kimiawi antara besi (Fe) dengan zat asam (O), sebagian juga dengan zat air (H) atau dengan zat arang (C). Selain itu bijih besi masih mengandung imbuhan imbuhan kecil seperti mangan (Mn), silisium (Si) belerang (S), posfor (P), dan lain-lain.

Transcript of MODUL 2 PEMBUATAN BESI KASAR DAN BAJA · PDF fileimbuhan-imbuhan yang terdiri atas kapur dan...

Page 1: MODUL 2 PEMBUATAN BESI KASAR DAN BAJA · PDF fileimbuhan-imbuhan yang terdiri atas kapur dan lempung (pengadonan) hingga terjadi terak yang mudah melebur. Di dalam bagian bawah tanur

2-1

MODUL 2

PEMBUATAN BESI KASAR DAN BAJA

Materi ini membahas tentang proses pembuatan besi kasar dan baja.

Tujuan Instruksional khusus yang ingin dicapai adalah (1) Menjelaskan sifat-sifat

umum besi, (2) Menyebutkan jenis-jenis senyawa dari bijih-bijih besi, (3)

Menjelaskan tahapan proses pemurnian bijih besi menjadi besi kasar pada tanur

tinggi, (4) Menjelaskan jenis-jenis besi kasar yang dihasilkan tanur tinggi, (5)

Menjelaskan perbedaan proses pembuatan baja dengan menggunakan converter

oksigen dan listrik.

2.1. Pendahuluan

Besi adalah logam yang berasal dari bijih besi (tambang) yang banyak

digunakan untuk kehidupan manusia sehari-hari. Logam ini yang paling banyak

dan paling beragam penggunaannya. Hal itu karena beberapa hal, diantaranya: a).

Kelimpahan besi di kulit bumi cukup besar, b) Pengolahannya relatif mudah dan

murah, dan c) Besi mempunyai sifat-sifat yang menguntungkan dan mudah

dimodifikasi.

Besi yang kimiawi murni (Ferro, Fe), tidak cocok sebagai bahan, karena ia

terlalu lunak. Besi yang dapat diperoleh secara teknis selalu merupakan suatu

paduan antara besi (Fe) dengan zat arang (C) dan unsur unsur lainnya. Ukuran

yang menentukan untuk kekerasan, kekuatan, dan keuletan ialah tinggi kadar

karbon yang selalu ada di dalam besi. Selaras dengan itu maka besi dibedakan;

Besi yang dapat ditempa, ialah besi dengan kandungan karbon 0,05—0,06% .

Besi yang tidak dapat ditempa (besi tuang), dengan kandungan C 2,5—4,0% .

2.2. Bijih-bijih Besi

Besi mentah diperoleh dari bijih besi melalui pengolahan lebur di dalam

tanur tinggi. Bijih besi pada pokoknya merupakan ikatan kimiawi antara besi (Fe)

dengan zat asam (O), sebagian juga dengan zat air (H) atau dengan zat arang (C).

Selain itu bijih besi masih mengandung imbuhan imbuhan kecil seperti mangan

(Mn), silisium (Si) belerang (S), posfor (P), dan lain-lain.

Page 2: MODUL 2 PEMBUATAN BESI KASAR DAN BAJA · PDF fileimbuhan-imbuhan yang terdiri atas kapur dan lempung (pengadonan) hingga terjadi terak yang mudah melebur. Di dalam bagian bawah tanur

2-2

Bijih besi digolongkan kedalam tiga kelompok utama yaitu;

1. Oksid, batu besi magnet, magnetit (Fe204), kandungan Fe 60—70% (Rusia,

Swedia, Amerika). Batu besi merah, hematite (Fe203), kandungan Fe 46—60%

(Kanada, Spanyol, Inggris, Rusia).

2. Hidrokslda, batu besi coklat, limonit (2Fe203 + 3H20), kandungan Fe 20—50 %

(Polandia, Amerika, Jerman, Perancis).

3. Karbonat, Batu besi spatik, siderit (Fe2C03), kandungan Fe 30—40 % (Jerman,

Austria).

2.3. Tanur Tinggi

Perubahan wujud dari bijih menjadi besi berlangsung di dalam tanur

tinggi. Tanur tinggi ialah sebuah tungku rongga setinggi 20—30 m dengan garis

tengah terbesar 8 m dan memiliki dinding tahan api yang memungkinkan

pengoperasian terus menerus selama bertahun-tahun. Tungku ini disodori lapisan-

lapisan bijih den kokas secara bergantian dari atas. Bijih dicampur dengan

imbuhan-imbuhan yang terdiri atas kapur dan lempung (pengadonan) hingga

terjadi terak yang mudah melebur.

Di dalam bagian bawah tanur tinggi dihembuskan angin panas dari

beberapa moncong pancar. Pemanasan udara pembakaran ini berlangsung di

dalam pemanas-pemanas angin yang diberi pemanasan awal dengan gas buangan

(gas tungku). Pengimbuhan zat asam terhadap udara hembus dapat meningkatkan

daya lebur.

Bahan yang digunakan dalam proses tanur tinggi untuk menghasilkan besi

kasar dari tanur tinggi diperlukan bahan-bahan antara lain :

a. Bijih Besi → bahan pokok.

b. Batu Kapur → mengikat bahan-bahan ikutan menjadi terak.

c. Bahan bakar → digunakan bahan bakar kokas, arang kayu dll.

d. Udara panas → membantu pembakaran dan mereduksi biji besi.

Page 3: MODUL 2 PEMBUATAN BESI KASAR DAN BAJA · PDF fileimbuhan-imbuhan yang terdiri atas kapur dan lempung (pengadonan) hingga terjadi terak yang mudah melebur. Di dalam bagian bawah tanur

A. Proses di dalam tanur tinggi.

Udara panas yang masuk melalui moncong pancar angin terbakar menjadi

karbon monoksida (CO). la menyerap

menjadi karbon dioksida (C0

besi murni (Fe).

Besi ini menampung zat arang dari kokas pada penurunan selanjutnya,

meleleh dan mengumpul di dalam bagian bawah tungku (w

dikeluarkan 4 jam sekali sebagai besi mentah (penyadapan besi). Melalui

proses ini terbentuk berbagai macam wilayah di dalam rongga tungku dari

atas ke bawah:

Wilayah pemanasan awal

wilayah karbonisasi

Besi mentah yang setiap 4 jam mengalir keluar, mengering di dalam parit pasir

menjadi gelondongan besi mentah (bahan mentah untuk besi tuang) atau

dituangkan kedalam ciduk yang dapat dijalankan

Terak yang mengapung di

saluran tersendiri. Terak ini terbentuk dari imbuhan

dicampurkan pada pengadukan

besi terhadap oksidas

merusak.

Gambar 2.1. Instalasi tanur tinggi.

A. Proses di dalam tanur tinggi.

Udara panas yang masuk melalui moncong pancar angin terbakar menjadi

monoksida (CO). la menyerap banyak zat asam dari bijih dan terbakar

dioksida (C02). Akibatnya bijih (oksid besi) direduksi menjadi

Besi ini menampung zat arang dari kokas pada penurunan selanjutnya,

meleleh dan mengumpul di dalam bagian bawah tungku (waduk). Dari sini ia

dikeluarkan 4 jam sekali sebagai besi mentah (penyadapan besi). Melalui

proses ini terbentuk berbagai macam wilayah di dalam rongga tungku dari

Wilayah pemanasan awal → wilayah reduksi →

wilayah karbonisasi →wilayah pelelehan.

Besi mentah yang setiap 4 jam mengalir keluar, mengering di dalam parit pasir

menjadi gelondongan besi mentah (bahan mentah untuk besi tuang) atau

dituangkan kedalam ciduk yang dapat dijalankan dan digiring menuju pabrik baja.

Terak yang mengapung di atas besi cair terus mengalir melalui lubang

saluran tersendiri. Terak ini terbentuk dari imbuhan-imbuhan berkapur yang

dicampurkan pada pengadukan dan bagian-bagian lain dari besi. la

besi terhadap oksidasi oleh angin hembusan dan mengikat belerang yang bersifat

2-3

Udara panas yang masuk melalui moncong pancar angin terbakar menjadi

banyak zat asam dari bijih dan terbakar

). Akibatnya bijih (oksid besi) direduksi menjadi

Besi ini menampung zat arang dari kokas pada penurunan selanjutnya,

aduk). Dari sini ia

dikeluarkan 4 jam sekali sebagai besi mentah (penyadapan besi). Melalui

proses ini terbentuk berbagai macam wilayah di dalam rongga tungku dari

Besi mentah yang setiap 4 jam mengalir keluar, mengering di dalam parit pasir

menjadi gelondongan besi mentah (bahan mentah untuk besi tuang) atau

digiring menuju pabrik baja.

atas besi cair terus mengalir melalui lubang-lubang

imbuhan berkapur yang

besi. la melindungi

mengikat belerang yang bersifat

Page 4: MODUL 2 PEMBUATAN BESI KASAR DAN BAJA · PDF fileimbuhan-imbuhan yang terdiri atas kapur dan lempung (pengadonan) hingga terjadi terak yang mudah melebur. Di dalam bagian bawah tanur

2-4

B. Proses kimia di dalam tanur tinggi.

Operasi tanur tinggi modern secara ringkas sbb;

Kelembaban dan kadar air pada bijih-bijih besi dihilangkan pada daerah suhu

200—300 OC.

Dengan meningkatnya suhu, terjadi reduksi tak langsung terhadap bijih-bijih

besi dengan reaksi sebagai berikut :

1 a). 3 Fe2O3 + CO → 2 Fe3O4 + CO2

1 b). 2 Fe3O4 + 6CO → 4 Fe + 6CO2

Pada suhu ± 535 OC, karban monoksida mulai terurai menjadi karbon bebas

dan karbon dioksid.

2). 2CO → C + CO2

Pada daerah 400 - 600 OC, terjadi reaksi sebagai berikut.

3). Fe3O4 + CO → 3 FeO + CO2

Pada suhu ± 400 OC, reduksi tidak langsung terhadap bijih-bijih besi sebagai

berikut :

4). Fe2O3 + C → 2 FeO + CO

5). Fe3O4 + C → 3 FeO + CO

Pada daerah suhu 700 - 800 OC, reduksi langsung ferro oksida dimulai dengan

membentuk besi spong yang mengandung karbon. Reaksi ini terjadi antara

pertengahan (setengah jalan antara puncak dan dasar tanur tinggi).

Batu kapur terurai pada suhu 800 OC dan dolomit pada suhu 1075 OC dengan

reaksi.

6). - CaCO3 → CaO + CO2

- MgCO3 → MgO + CO2

Sementara besi spong memperoleh kandungan karbon yang menurunkan titik

lebur dan dalam peleburan menyerap karbon dari kokas semakin lama

semakin banyak.

Batu kapur mengikat kotoran-kotoran bijih besi dan abu kokas. Semakin ke

bawah, suhu semakin meningkat dan terjadi reduksi langsung pada paduan

dan metalloid dengan reaksi sebagai berikut :

7). a. SiO2 + 2C → Si + 2CO

Page 5: MODUL 2 PEMBUATAN BESI KASAR DAN BAJA · PDF fileimbuhan-imbuhan yang terdiri atas kapur dan lempung (pengadonan) hingga terjadi terak yang mudah melebur. Di dalam bagian bawah tanur

2-5

b. MnO + C → Mn + CO

c. P2O5 + 5C → 2P + 5CO

d. FeS + CaO + C → CaS + Fe + CO

8). Ca3PO4 + 3 SiO2 + 5 CO → 3 Ca Si O3 + 5CO + P2O5

Di dekat tuyer (lubang tiup) ada hembusan udara panas mengenai kokas dan

terjadi reaksi sbb :

9). 2C + 02 -> 2C0

Sehingga selalu ada gas CO yang dipakai untuk reduksi. Jadi kokas di dalam

tanur tinggi selain berfungsi sebagai sumber kalor juga untuk mereduksi

oksigen di dalam bijih-bijih besi.

Kesimpulan dari proses yang terjadi di dalam tanur adalah :

1. Proses reduksi dari besi oksida.

2. Proses oksidasi karbon oleh oksigen.

Gambar 2.2. Reaksi kimia yang terjadi di dalam tanur tinggi.

2.4. Besi Mentah

Sifat-sifat besi mentah (kasar) yang dihasilkan dari tanur tinggi adalah;

Titik lebur ±1300° C.

Page 6: MODUL 2 PEMBUATAN BESI KASAR DAN BAJA · PDF fileimbuhan-imbuhan yang terdiri atas kapur dan lempung (pengadonan) hingga terjadi terak yang mudah melebur. Di dalam bagian bawah tanur

2-6

Kandungan zat arang sekitar 3 - 4 %.

Tidak dapat ditempa (rapuh).

Mudah dituang.

Ada dua macam besi mentah yang dihasilkan oleh tanur tinggi yaitu;

Besi mentah putih

Besi mentah kelabu.

A. Besi Mentah Putih

Ciri-ciri besi mentah putih adalah;

Memiliki bidang patahan yang berwarna putih.

Mempunyai butiran halus, dan sangat keras.

Akibat pengaruh mangan (Mn), zat arang terikat secara kimia dalam besi

karbid (F3C) dan terbagi rata (tiada grafit).

Titik cairnya ± 1100° C dengan kadar karbon 2,3 - 3,5%.

Massa jenisnya 7,58 - 7,73 kg/dm3.

Bahan baku pembuatan baja dan tuangan temper.

B. Besi Mentah Kelabu

Ciri-ciri besi mentah putih adalah;

Memiliki bidang patahan yang berwama kelabu.

Mempunyai butiran kasar.

Mudah digarap dengan pengambilan serpih.

Akibat pengaruh silisium (Si), zat arang terurai sebagai grafit diantara

kisi-kisi ferrit. dan sangat keras.

Silisium menunjang penguraian grafit, meningkatkan kesudian tuang,

menurunkan titik lebur, derajat penyusutan, dan melonggarkan struktur.

Titik cairnya ± 1300° C dengan massa jenisnya 7 - 7,2 kg/dm3.

2.5. Pembuatan Baja (Besi yang dapat ditempa)

Baja adalah logam paduan dengan besi sebagai unsur dasar dan karbon

sebagai unsur paduan utamanya. Kandungan karbon dalam baja berkisar antara

0.2% hingga 2.1%. Fungsi karbon dalam baja adalah sebagai unsur pengeras

dengan mencegah dislokasi bergeser pada kisi kristal (crystal lattice) atom besi.

Page 7: MODUL 2 PEMBUATAN BESI KASAR DAN BAJA · PDF fileimbuhan-imbuhan yang terdiri atas kapur dan lempung (pengadonan) hingga terjadi terak yang mudah melebur. Di dalam bagian bawah tanur

Unsur paduan lain yang biasa ditambahkan selain karbon adalah mangan

(manganese), krom (chromium

kandungan karbon dan unsur paduan lainnya, berbagai jenis kualitas baja bisa

didapatkan. Penambahan kandungan karbon pada baja dapat meningkatkan

kekerasan (hardness) dan kekuatan tariknya (

membuatnya menjadi getas (

Lingkup masalah pembuatan

zat arang dari sekitar 4% si dalam besi mentah menjadi setinggi

dalam baja. Besi mentah yang dihasilkan oleh

conventor untuk membuat berbagai jenis baja.

A. Proses Bessemer (Convertor Asam)

Convertor Bessemer pertama

1855. Konstruksi convertor ini terdiri dari lapisan batu tahan api terbuat dari

kuarsa (SiO2), yaitu suatu oksida asam. Karena itu proses ini disebut proses asam

Gambar 2.3. Penghembusan angin (cara Bessemer dan Thomas) a. Pengisian besi mentah cair b. Penghembusan udara tekan c. Pengeluaran baja lunak.

Bahan baku:

Besi mentah kelabu yang mengandung silisium

Atau besi kasar dengan kadar phosphor rendah (0,1%P)

Prinsip Kerja convertor Bessemer

Besi mentah cair dimasukkan keconvertor.

Udara panas ditiupkan masuk.

Sekitar 20 menit kemudian zat arang dan paduan terbakar sempurna.

Oksida arang akan teroksidasi dengan suara gemuruh

Unsur paduan lain yang biasa ditambahkan selain karbon adalah mangan

chromium), vanadium, dan tungsten. Dengan memvariasikan

kandungan karbon dan unsur paduan lainnya, berbagai jenis kualitas baja bisa

atkan. Penambahan kandungan karbon pada baja dapat meningkatkan

) dan kekuatan tariknya (tensile strength), namun di sisi lain

membuatnya menjadi getas (brittle) serta menurunkan keuletannya (

Lingkup masalah pembuatan baja adalah menurunkan kadar kandungan

zat arang dari sekitar 4% si dalam besi mentah menjadi setinggi-

Besi mentah yang dihasilkan oleh tanur tinggi langsung disalurkan ke

conventor untuk membuat berbagai jenis baja.

Bessemer (Convertor Asam)

Convertor Bessemer pertama-tama ditemukan oleh Bessemer pada tahun

1855. Konstruksi convertor ini terdiri dari lapisan batu tahan api terbuat dari

), yaitu suatu oksida asam. Karena itu proses ini disebut proses asam

. Penghembusan angin (cara Bessemer dan Thomas) a. Pengisian besi mentah cair b. Penghembusan udara tekan c. Pengeluaran baja lunak.

kelabu yang mengandung silisium.

Atau besi kasar dengan kadar phosphor rendah (0,1%P)

convertor Bessemer:

Besi mentah cair dimasukkan keconvertor.

Udara panas ditiupkan masuk.

Sekitar 20 menit kemudian zat arang dan paduan terbakar sempurna.

Oksida arang akan teroksidasi dengan suara gemuruh

2-7

Unsur paduan lain yang biasa ditambahkan selain karbon adalah mangan

. Dengan memvariasikan

kandungan karbon dan unsur paduan lainnya, berbagai jenis kualitas baja bisa

atkan. Penambahan kandungan karbon pada baja dapat meningkatkan

), namun di sisi lain

) serta menurunkan keuletannya (ductility).

baja adalah menurunkan kadar kandungan

-tingginya 2% di

tanur tinggi langsung disalurkan ke

tama ditemukan oleh Bessemer pada tahun

1855. Konstruksi convertor ini terdiri dari lapisan batu tahan api terbuat dari

), yaitu suatu oksida asam. Karena itu proses ini disebut proses asam

. Penghembusan angin (cara Bessemer dan Thomas) a. Pengisian besi mentah cair b. Penghembusan udara tekan c. Pengeluaran baja lunak.

Sekitar 20 menit kemudian zat arang dan paduan terbakar sempurna.

Page 8: MODUL 2 PEMBUATAN BESI KASAR DAN BAJA · PDF fileimbuhan-imbuhan yang terdiri atas kapur dan lempung (pengadonan) hingga terjadi terak yang mudah melebur. Di dalam bagian bawah tanur

2-8

Jika panas turun, maka ditambahkan ferro silicium.

Jika mangan terlalu rendah, maka ditambahkan besi kaca cair atau mangan

ferro cair

Si + FeO → 2 Si O2 + 2 Fe

FeO + Mn → Fe + MnO

Kekurangan proses Bessemer;

Kadar phosphor tak dapat dihilangkan karena phosphor tidak dapat menjadi

terak bila diikat dengan batu kapur (CaO).

Bila ditambahkan batu kapur, lapisan batu tahan api (SiO2) akan bereaksi

dengan batu kapur.

Produksi:

Baja bukan paduan (baja konstruksi).

B. Proses Thomas (Convertor basa).

Perbedaan antara proses Bessemer dan proses Thomas terletak pada bahan

lapisan batu tahan apinya. Lapisan convertor Thomas dari batu tahan api basa

(dolomit). Dolomit adalah campuran kalsium karbonat (CaO3) dan magnesium

karbonat (MgCO3).

Bahan baku:

Besi mentah putih yang mengandung phosfor.

Atau besi kasar dengan kadar silisium rendah.

Prinsip Kerja convertor Thomas:

Proses ini dapat mengikat phospor dengan mencampurkan CaO dengan

reaksi:

3 CaO + PO5 → Ca3 (PO4) 2 (terak cair).

Proses peleburan berlangsung selama 20 menit dengan kapasitas

Kekurangan proses Thomas;

Tidak dapat mengerjakan besi kasar yang kaya silisium, karenanya sebagai

bahan dasar digunakan besi mentah putih.

Produksi:

Baja bukan paduan (baja konstruksi).

Page 9: MODUL 2 PEMBUATAN BESI KASAR DAN BAJA · PDF fileimbuhan-imbuhan yang terdiri atas kapur dan lempung (pengadonan) hingga terjadi terak yang mudah melebur. Di dalam bagian bawah tanur

C. Proses Siemen Martin

Proses ini ditemukan pertama kali oleh Pierre Martin pada tahun 1865.

Gambar

Bahan baku:

Besi mentah cair atau padat bersama

Atau rongsokan baja saja.

Atau besi mentah bersama

Prinsip Kerja convertor Siemen Martin:

Dapur ini dinyalakan dengan gas yang dibuat dari dapur

Temperatur gas yang masuk ke dalam tanur mencapai

Zat asam murni ditiupkan ke dalam udara pembakaran ata

dalam tungku untuk mempertinggi suhu dan memperbaiki keekonomisan

Dengan demikian dimungkinkan pemaduan dengan Iogam yang suhu

leburnya tinggi serta juga pembuatan baja dengan kadar karbon yang sangat

rendah.

Pembakaran bahan pengiring besi

udara pembakaran serta oksid

Pada akhir proses peleburan dibutuhkan zat arang, mangan, dan senyawa

silisium guna pengkarbonan kembali.

Dengan memadukan wolfram, vanadium, molybdenum, dan l

dihasilkan baja-baja paduan.

Proses peleburan berlangsung 4

besi/baja.

C. Proses Siemen Martin (SM).

Proses ini ditemukan pertama kali oleh Pierre Martin pada tahun 1865.

Gambar 2.4. Konstruksi Depur Siemen Martin.

Besi mentah cair atau padat bersama-sama dengan rongsokan baja

Atau rongsokan baja saja.

Atau besi mentah bersama-sama bijih besi (C + O saling mengikat)

Prinsip Kerja convertor Siemen Martin:

Dapur ini dinyalakan dengan gas yang dibuat dari dapur-dapur regenerator

emperatur gas yang masuk ke dalam tanur mencapai ± 800OC.

Zat asam murni ditiupkan ke dalam udara pembakaran ata

ntuk mempertinggi suhu dan memperbaiki keekonomisan

Dengan demikian dimungkinkan pemaduan dengan Iogam yang suhu

leburnya tinggi serta juga pembuatan baja dengan kadar karbon yang sangat

Pembakaran bahan pengiring besi dilakukan dengan pertolongan zat asam

udara pembakaran serta oksid-oksid imbuhan dan rongsokan.

Pada akhir proses peleburan dibutuhkan zat arang, mangan, dan senyawa

silisium guna pengkarbonan kembali.

Dengan memadukan wolfram, vanadium, molybdenum, dan l

baja paduan.

Proses peleburan berlangsung 4—10 jam dengan kapasitas 10

2-9

Proses ini ditemukan pertama kali oleh Pierre Martin pada tahun 1865.

. Konstruksi Depur Siemen Martin.

sama dengan rongsokan baja

besi (C + O saling mengikat)

dapur regenerator.

C.

Zat asam murni ditiupkan ke dalam udara pembakaran atau langsung ke

ntuk mempertinggi suhu dan memperbaiki keekonomisan.

Dengan demikian dimungkinkan pemaduan dengan Iogam yang suhu

leburnya tinggi serta juga pembuatan baja dengan kadar karbon yang sangat

kukan dengan pertolongan zat asam

oksid imbuhan dan rongsokan.

Pada akhir proses peleburan dibutuhkan zat arang, mangan, dan senyawa

Dengan memadukan wolfram, vanadium, molybdenum, dan lain-lain

10 jam dengan kapasitas 10—500 ton

Page 10: MODUL 2 PEMBUATAN BESI KASAR DAN BAJA · PDF fileimbuhan-imbuhan yang terdiri atas kapur dan lempung (pengadonan) hingga terjadi terak yang mudah melebur. Di dalam bagian bawah tanur

Produksi:

Baja dengan kualitas yang baik ( lebih kuat, ulet, lebih murni, dan lebih rapat)

bila dibandingkan dengan baja yang dihasilkan oleh

Thomas

Dapur ini dinyalakan dengan gas yang dibuat dari dapur

D. Proses Linz Donawitz.

Proses Linz Donawitz (LD) adalah proses pembuatan baja dengan

penghembusan zat asam dari atas.

Gambar

Bahan baku:

Besi mentah cair.

Besi rongsokan dari berbagai jenis.

Prinsip Kerja convertor Linz Donawitz:

Oksigen yang mendekati mur

1200 mm dari permukaan cairan.

Phosfor dihilangkan dan proses

Muatan ditambahkan selama peniupan.

Produksi:

Baja dengan kualitas yang baik dalam jumlah besar dengan kadar karbon

0,02—1%.

Baja bukan paduan dan baja paduan dengan jumlah unsure paduan sebesar

6%.

Baja dengan kualitas yang baik ( lebih kuat, ulet, lebih murni, dan lebih rapat)

bila dibandingkan dengan baja yang dihasilkan oleh convertor Bessemer dan

Dapur ini dinyalakan dengan gas yang dibuat dari dapur-dapur regenerator.

D. Proses Linz Donawitz.

Proses Linz Donawitz (LD) adalah proses pembuatan baja dengan

penghembusan zat asam dari atas.

Gambar 2.5. Konstruksi Dapur Linz Donawitz

Besi mentah cair.

Besi rongsokan dari berbagai jenis.

Prinsip Kerja convertor Linz Donawitz:

mendekati murni ditiupkan masuk secara verti

1200 mm dari permukaan cairan.

Phosfor dihilangkan dan proses oksidasi karbon terjadi serentak.

Muatan ditambahkan selama peniupan.

Baja dengan kualitas yang baik dalam jumlah besar dengan kadar karbon

Baja bukan paduan dan baja paduan dengan jumlah unsure paduan sebesar

2-10

Baja dengan kualitas yang baik ( lebih kuat, ulet, lebih murni, dan lebih rapat)

convertor Bessemer dan

dapur regenerator.

Proses Linz Donawitz (LD) adalah proses pembuatan baja dengan

ni ditiupkan masuk secara vertikal di dalam

oksidasi karbon terjadi serentak.

Baja dengan kualitas yang baik dalam jumlah besar dengan kadar karbon

Baja bukan paduan dan baja paduan dengan jumlah unsure paduan sebesar

Page 11: MODUL 2 PEMBUATAN BESI KASAR DAN BAJA · PDF fileimbuhan-imbuhan yang terdiri atas kapur dan lempung (pengadonan) hingga terjadi terak yang mudah melebur. Di dalam bagian bawah tanur

2-11

Baja yang memiliki sifat liat, murni, dan miskin gas (tidak ada zat lemas yang

bersifat merusak).

Kelebihan;

Proses LD secara ekonomis mengungguli proses SM berkat kecepatan proses.

Tidak dibutuhkan bahan untuk dibakar.

Biaya instalasi lebih kecil.

E. Proses OBM (Oxygen-Bogen-Maxhutte).

Proses OBM (Oxygen-Bogen-Maxhutte) adalah proses pembuatan baja

dengan penghembusan zat asam dari bawah.

Gambar 2.6. Konstruksi Dapur OBM.

Bahan baku:

Besi mentah cair.

Besi rongsokan dari berbagai jenis.

Prinsip Kerja convertor OBM (Oxygen-Bogen-Maxhutte):

Di dalam lantai dasar sebuah konvertor yang dapat diganti-ganti, ditempatkan

beberapa nossel yang menghembuskan zat asam.

Agar tidak cepat aus, nossel dilindungi dengan zat pelindung berupa zat air

arang (mis. : propan, gas bumi, minyak ringan).

Page 12: MODUL 2 PEMBUATAN BESI KASAR DAN BAJA · PDF fileimbuhan-imbuhan yang terdiri atas kapur dan lempung (pengadonan) hingga terjadi terak yang mudah melebur. Di dalam bagian bawah tanur

2-12

Untuk melangsungkan proses metalurghy dengan baik maka pada penyerapan

diperlukan arang besi mentah kalsium yang dicampurkan kedalam pancaran

zat asam dalam bentuk debu halus.

Kandungan karbon pada akhir proses penghembusan bernilai sekitar 0,03%.

Produksi:

Baja dengan kualitas yang baik dalam jumlah besar dengan kadar karbon

sekitar 0,03%.

F. Proses Tanur Elektroda.

Untuk pembebanan sangat tinggi sebagai baja kontruksi dan baja perkakas,

maka baja-baja bermutu yang dihasilkan melalui cara SM atau LID harus

dilibatkan ke dalam sebuah proses pemuliaan khusus untuk menyaring sejauh

mungkin kotoran-kotoran yang tersisa seperti belerang, fosfor dan gas-gas.

Untuk mencapai maksud ini digunakan tanur elektroda sebagai tempat

peleburan untuk mengubah wujud, memadu dengan khrom, nikel vanadium,

wolfram, molybdenum dan lain-lain. Semua baja yang dihasilkan dari proses

tanur elekroda adalah baja elektroda murni yang disebut baja mulia. Pemuliaan

dilangsungkan di dalam tanur elektroda.

Bahan baku:

Baja hasil olahan Simene martin dan Linz Donawitz.

Prinsip Kerja Tanur Busur Cahaya:

Panas yang diperlukan untuk peleburan, dibangkitkan oleh sebuah busur

cahaya yang melintas dari elektroda arang yang tebal kekubangan lebur.

Untuk arus bolak balik tuga fase diperlukan 3 elektroda.

Zat asam yang diperlukan untuk imbuhan diberikan oleh udara tanur dan

imbuhan yang dapat menghasilkan zat asam.

Arus bolak balik mempunyai tegangan 100 - 250 Volt dan kekuatan arus yang

sangat tinggi.

Suhu yang dapat dicapai adalah 3000 °C sehingga dapat melebur logam-

logam paduan yang suhunya lebih tinggi (wolfram, tantalum, molybdenum).

Proses berlangsung 4 - 8 jam.

Page 13: MODUL 2 PEMBUATAN BESI KASAR DAN BAJA · PDF fileimbuhan-imbuhan yang terdiri atas kapur dan lempung (pengadonan) hingga terjadi terak yang mudah melebur. Di dalam bagian bawah tanur

2-13

Gambar 2.7. Tanur busur cahaya Gambar 2.8. Tanur imbas

a. Peleburan, b. pengeluaran terak c. penyadapan baja

Prinsip Kerja Tanur Imbas:

Pada tanur imbas, baja yang dimasukkan dalam keadaan cair dan telah sangat

murni, berada di dalam sebuah bejana peleburan yang dililiti oleh sebuah

kumparan tembaga yang diberi pendingin dengan air.

Di dalam kumparan mengalir arus bolak-balik yang mengimbaskan arus pusar

di dalam baja.

Panas tahanan yang dihasilkan mengakibatkan garapan melebur dengan cepat.

Akibat gaya elektromagnetis, maka berlangsunglah pengadukan unsur-unsur

paduan secara merata.

Produksi:

Baja-baja perkakas (alat-alat potong).

2.6. Rangkuman

Besi adalah logam yang berasal dari bijih besi. Besi dapat dibedakan

menjadi besi yang dapat ditempa dan besi yang tidak dapat ditempa. Proses

pembuatan besi kasar dilakukan dalam tanur tinggi. Untuk mendapatkan besi yang

dapat ditempa atau baja, maka besi kasar dipanaskan kembali di dalam converter

oksigen dan tanur listrik.

Page 14: MODUL 2 PEMBUATAN BESI KASAR DAN BAJA · PDF fileimbuhan-imbuhan yang terdiri atas kapur dan lempung (pengadonan) hingga terjadi terak yang mudah melebur. Di dalam bagian bawah tanur

2-14

2.7. Soal-soal latihan

1. Apa perbedaan antara besi yang dapat ditempa dan tidak dapat ditempa?

2. Sebut dan jelaskan 3 kelompok utama bijih besi?

3. Jelaskan proses pemurnian bijih besi menjadi besi kasar pada tanur tinggi.

4. Apa yang dimaksud dengan besi kasar dan apa perbedaan antara besi kasar

kelabu dan besi kasar putih.

5. Apa yang dimaksud dengan baja dan apa bedanya dengan besi kasar?

6. Jelaskan proses pembuatan baja pada converter Bessemer dan apa bedanya

dengan converter Thomas?

7. Apa kelebihan produk baja yang dihasilkan dari proses Siemen Martin bila

dibandingan dengan produk yang dihasilkan oleh converter Bessemer atau

Thomas.

8. Bagaimana proses kerja pembuatan baja dengan menggunakan tanur listrik

atau induksi?