BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar
Belakang
Pembuatan
baja dalam dapur listrik merupakan cara yang paling baik dan menguntungkan
dibandiangkan dengan cara-cara lainnya. Prinsip kerja dapur listrik: Energi
listrik diubah dengan bermacam-macam cara menjadi energi panas untuk memanaskan
dan mencairkan logam.
Bahan
yang diolah adalah besi mentah (pig iron) dan besi rongsokan/ besi bekas yang dicampur potongan baja untuk membantu mengontrol kandungan karbon akhir. Sejumlah kecil batu kapur dicampurkan ke dalam muatan untuk membantu
pembentukan terak dan beberapa tambahan yang diperlukan untuk mengatur analisa
dari besi biasanya dicampurkan ke dalam cawan saat dikeluarkan dari ruang peleburan/ pencairan besi dan baja tersebut.
1.2 Rumusan Masalah
1.
Beberapa metode dalam pembuatan PCB.
2.
Pembuatan PCB yang banyak digunakan.
3.
Proses pembuatan PCB.
4. Hasil pembuatan PCB.
1.3 Tujuan
1.
Mengetahui gambar konstruksi dapur listrik.
2.
Mengetahui proses kerja dapur listrik.
3.
Mengetahui jenis dapur listrik.
4.
Mengetahui keuntungan (advantage) dapur listrik.
BAB II
ISI
2.1 Gambar konstruksi dapur listrik.
Dapur
listrik adalah tempat peleburan/pembuatan besi dan baja. Dewasa ini penggunaan dapur listrik dalam pembuatan
besi dan baja mendominasi pabrikan-pabrikan besi dan baja karena konstruksinya
yang sangat efisien (tidak membutuhkan tempat yang sangat luas) dan memudahkan
pengguna dalam pembuatan besi dan baja (karena suhu/panas untuk peleburan
maupun pencairan yang bisa diatur sesuai keinginan pengguna).
Bahan
yang diolah adalah besi mentah (pig iron) dan besi rongsokan/ besi bekas yang dicampur potongan baja untuk membantu mengontrol kandungan karbon akhir. Sejumlah kecil batu kapur dicampurkan ke dalam muatan untuk membantu
pembentukan terak dan beberapa tambahan yang diperlukan untuk mengatur analisa
dari besi biasanya dicampurkan ke dalam cawan saat dikeluarkan dari ruang peleburan/ pencairan besi dan baja tersebut.
Gb. Tanur induksi (Kumparan)
Gb. Tanur
busur api (Elektroda)
Konstruksi
dari dapur
listrik (tanur busur listrik dan tanur induksi), dijelaskan pada gambar Dapur
Listrik yang terbuat
dari silinder baja yang tegak, dilapisi oleh bata tahan api. Bahan baku logam
dan kokas diisikan dari pintu pengisi. Panas dari aliran listrik dialirkan
melalui elektroda dan kumparan yang terdapat pada bagian atas dapur (tanur
busur api/ elektroda) dan bagian bawah dapur (tanur induksi/ kumparan), kemudian kokas terbakar dan bahan logam
mencair. Logam cair dan terak dikeluarkan melalui saluran
keluar baja cair pada
bagian bawah
dapur listrik. Jadi dalam dapur
listrik,
logam dipanaskan langsung oleh panas pembakaran dari kokas dan mencair, oleh
karena itu mempunyai efisiensi yang tinggi.
2.2 Proses Kerja Dapur
Ada
beberapa tahapan dalam pembuatan baja melalui proses dapur listrik,
proses-prosesnya adalah sebgaia berikut :
Proses
Pemuatan
Saat proses pemuatan penutup tanur dibuka, dan setelah material dimuatkan kedalam tanur, kemudian penutup ditutup kembali kemudian panas dialirkan ke ruang bakar (untuk tanur busur api elektroda diturunkan sampai dasar sampai cairan logam mulai terkumpul dan mulai naik, Elektroda kemudian dinaikan secara bertahap seiring dengan kenaikan permukaan cairan logam.
dan untuk tanur induksi kumparan dipanskan ditempatnya) kemudian aliran listrik diberikan.
Saat proses pemuatan penutup tanur dibuka, dan setelah material dimuatkan kedalam tanur, kemudian penutup ditutup kembali kemudian panas dialirkan ke ruang bakar (untuk tanur busur api elektroda diturunkan sampai dasar sampai cairan logam mulai terkumpul dan mulai naik, Elektroda kemudian dinaikan secara bertahap seiring dengan kenaikan permukaan cairan logam.
dan untuk tanur induksi kumparan dipanskan ditempatnya) kemudian aliran listrik diberikan.
Untuk
mendapatkan hasil yang optimal dari proses peleburan dengan menggunakan dapur listrik dapat dicapai
dengan melakukan proses perencanaan dan pengendalian pemuatan yang baik. Secara
umum komposisi pemuatan adalah sebagai berikut :
• bahan baku dengan ukuran besar/tebal sebanyak 40%
• bahan baku dengan ukuran medium sebanyak 40%
• bahan baku dengan ukuran kecil sebanyak 20%
Penggunaan sistem saluran dengan ukuran yang besar ( tebal ) akan mengakibatkan proses peleburan menjadi semakin lama. Pemuatan bahan baku dilakukan dengan cara sebagai berikut :
• distribusikan bahan baku pada seluruh permukaan tanur/ dapur
• hindari bahan baku yang terkumpul dibawah elektroda
• akan lebih mudah apabila bahan baku dengan ukuran kecil diletakan diatas bahan baku yang besar/tebal.
Proses Peleburan
Proses peleburan baja dengan tanur busur api terbagi menjadi dua proses, yaitu :
Terak asam pada dasarnya mengandung Silika yang terdapat dalam ikatan ikatan kimia FeMnS (iron manganese silicate). Terak ini terbentuk akibat reaksi oksidasi. Pada tahapan ini terjadi proses pemurnian dari cairan logam yang dilakukan dengan pengendalian dalam penghilangan (reduksi) beberapa unsur seperti carbon, mangan dan silicon melalui proses oksidasi.
Proses penghilangan phosphor dan sulfur sulit dilakukan. Pengontrolan kandungan kedua unsur tersebut hanya dapat dilakukan dengan pemilihan secara ketat bahan yang dimuat, dimana bahan yang dimuat harus memiliki kandungan rendah dari kedua unsur tersebut.
Terak basa, perhatian pada kandungan sulfur dan phosphor tidak perlu dilakukan selama kedua unsur tersebut dapat dikurangi/dihilangkan dengan pemilihan material yang tepat. Pada peleburan baja paduan, dapat dilakukan dengan melakukan pemuatan menggunakan bahan baku dengan kandungan karbon yang rendah, dan untuk mencapai kandungan kimia akhir dilakukan dengan menambahkan bahan paduan.
Pada tahap ini untuk pengikatan terak dilakukan dengan penambahan bijih besi dan batu kapur yang ditambahkan pada saat pemuatan awal atau pada saat bahan baku telah mencair. Penambahan bijih besi dan batu kapur saat awal proses peleburan dapat mengakibatkan hilangnya unsur phosphor. Yang harus diperhatikan pada pemberian bijih besi dan batu kapur adalah :
• kedua bahan tersebut dapat memperlambat proses peleburan
• hindari saat pemasukan kedua bahan tersebut dibawah busur api yang juga akan merusak elektroda.
• pemberian bijih besi tergantung dari kebersihan skrap yang digunakan
• pemberian batu kapur bervariasi, berkisar antara 2% - 5 % dari total bahan baku yang digunakan, tergantung dari kandungan sulphur dan phosphor yang akan dihilangkan.
Komposisi aktual dari terak yang terbentuk pada saat pendidihan tergantung dari kandungan carbon pada cairan logam serta proses desulphurisasi (pemisahan sulfur) dan dephosporisasi (pemisahan phosphor).
• bahan baku dengan ukuran besar/tebal sebanyak 40%
• bahan baku dengan ukuran medium sebanyak 40%
• bahan baku dengan ukuran kecil sebanyak 20%
Penggunaan sistem saluran dengan ukuran yang besar ( tebal ) akan mengakibatkan proses peleburan menjadi semakin lama. Pemuatan bahan baku dilakukan dengan cara sebagai berikut :
• distribusikan bahan baku pada seluruh permukaan tanur/ dapur
• hindari bahan baku yang terkumpul dibawah elektroda
• akan lebih mudah apabila bahan baku dengan ukuran kecil diletakan diatas bahan baku yang besar/tebal.
Proses Peleburan
Proses peleburan baja dengan tanur busur api terbagi menjadi dua proses, yaitu :
Terak asam pada dasarnya mengandung Silika yang terdapat dalam ikatan ikatan kimia FeMnS (iron manganese silicate). Terak ini terbentuk akibat reaksi oksidasi. Pada tahapan ini terjadi proses pemurnian dari cairan logam yang dilakukan dengan pengendalian dalam penghilangan (reduksi) beberapa unsur seperti carbon, mangan dan silicon melalui proses oksidasi.
Proses penghilangan phosphor dan sulfur sulit dilakukan. Pengontrolan kandungan kedua unsur tersebut hanya dapat dilakukan dengan pemilihan secara ketat bahan yang dimuat, dimana bahan yang dimuat harus memiliki kandungan rendah dari kedua unsur tersebut.
Terak basa, perhatian pada kandungan sulfur dan phosphor tidak perlu dilakukan selama kedua unsur tersebut dapat dikurangi/dihilangkan dengan pemilihan material yang tepat. Pada peleburan baja paduan, dapat dilakukan dengan melakukan pemuatan menggunakan bahan baku dengan kandungan karbon yang rendah, dan untuk mencapai kandungan kimia akhir dilakukan dengan menambahkan bahan paduan.
Pada tahap ini untuk pengikatan terak dilakukan dengan penambahan bijih besi dan batu kapur yang ditambahkan pada saat pemuatan awal atau pada saat bahan baku telah mencair. Penambahan bijih besi dan batu kapur saat awal proses peleburan dapat mengakibatkan hilangnya unsur phosphor. Yang harus diperhatikan pada pemberian bijih besi dan batu kapur adalah :
• kedua bahan tersebut dapat memperlambat proses peleburan
• hindari saat pemasukan kedua bahan tersebut dibawah busur api yang juga akan merusak elektroda.
• pemberian bijih besi tergantung dari kebersihan skrap yang digunakan
• pemberian batu kapur bervariasi, berkisar antara 2% - 5 % dari total bahan baku yang digunakan, tergantung dari kandungan sulphur dan phosphor yang akan dihilangkan.
Komposisi aktual dari terak yang terbentuk pada saat pendidihan tergantung dari kandungan carbon pada cairan logam serta proses desulphurisasi (pemisahan sulfur) dan dephosporisasi (pemisahan phosphor).
Tahap
pencairan
Yaitu tahap pertama peleburan dimana bahan baku pada diubah menjadi material cair hingga temperature 15.500C – 16.000C. Tahap ini berlangsung selama 1,5 jam dan diakhiri dengan pembuangan terak.
Yaitu tahap pertama peleburan dimana bahan baku pada diubah menjadi material cair hingga temperature 15.500C – 16.000C. Tahap ini berlangsung selama 1,5 jam dan diakhiri dengan pembuangan terak.
Tahap
Pembersihan
Dilakukan dengan pembubuhan bahan pembawa CaO dan FeO sebanyak 3% - 4% dari seluruh berat bahan baku. Pada temperatur tinggi, reaksi C + FeO ----> Fe + CO akan mengakibatkan terjadi pendidihan. Penambahan CaO akan terjadi pengikatan elemen Cr, V, Ni, W, Al, Zn dan B menjadi terak. Lama dari tahap ini sekitar 30 menit setelah pembersihan ini akan menghasilkan : C turun sampai 0,5%, Si < 0,1%, Mn < 0,1%, P = 0,02 %, S = 0,04 %, Cairan mengandung O2 yang tidak mengambil kotoran ( tidak ada yang dioksidasi ).
Tahap Penyelesaian
Tujuan tahap ini adalah untuk :
• Menyingkirkan O2 dari cairan
• Penataan susunan komposisi
• Desulfurisasi akhir (pemisahan sulfur)
• Pencapaian temperature ideal untuk penuangan
• Penyingkiran sisa-sisa deoksidasi (pembuangan sisa pembakaran awal )
• Deoksidasi akhir (pemansan/pembakaran akhir)
Pada tahap ini temperature dinaikan hingga 16500C – 17000C, dan membutuhkan waktu sekitar 30 menit.
Peralatan Pendukung Pada Tanur / Dapur Listrik
1) Pendingin air, digunakan pada tanur/ dapur untuk mendinginkan bagian-bagian penting dari tanur, yaitu: pemegang, lengan dan penjepit elektroda, bagian penutup tanur, daerah sekitar pintu
2) Peralatan preheating (pemanasan awal) material yang akan dilebur, dilakukan dengan menggunakan gas alam, akan mengurangi penggunaan energi listrik saat proses peleburan. Dengan dilakukan pemanasan awal akan mengurangi waktu peleburan serta akan mengurangi oksida – oksida dari bahan baku yang kemudian akan memperpanjang usia bahan pelapis tanur/ dapur.
Dilakukan dengan pembubuhan bahan pembawa CaO dan FeO sebanyak 3% - 4% dari seluruh berat bahan baku. Pada temperatur tinggi, reaksi C + FeO ----> Fe + CO akan mengakibatkan terjadi pendidihan. Penambahan CaO akan terjadi pengikatan elemen Cr, V, Ni, W, Al, Zn dan B menjadi terak. Lama dari tahap ini sekitar 30 menit setelah pembersihan ini akan menghasilkan : C turun sampai 0,5%, Si < 0,1%, Mn < 0,1%, P = 0,02 %, S = 0,04 %, Cairan mengandung O2 yang tidak mengambil kotoran ( tidak ada yang dioksidasi ).
Tahap Penyelesaian
Tujuan tahap ini adalah untuk :
• Menyingkirkan O2 dari cairan
• Penataan susunan komposisi
• Desulfurisasi akhir (pemisahan sulfur)
• Pencapaian temperature ideal untuk penuangan
• Penyingkiran sisa-sisa deoksidasi (pembuangan sisa pembakaran awal )
• Deoksidasi akhir (pemansan/pembakaran akhir)
Pada tahap ini temperature dinaikan hingga 16500C – 17000C, dan membutuhkan waktu sekitar 30 menit.
Peralatan Pendukung Pada Tanur / Dapur Listrik
1) Pendingin air, digunakan pada tanur/ dapur untuk mendinginkan bagian-bagian penting dari tanur, yaitu: pemegang, lengan dan penjepit elektroda, bagian penutup tanur, daerah sekitar pintu
2) Peralatan preheating (pemanasan awal) material yang akan dilebur, dilakukan dengan menggunakan gas alam, akan mengurangi penggunaan energi listrik saat proses peleburan. Dengan dilakukan pemanasan awal akan mengurangi waktu peleburan serta akan mengurangi oksida – oksida dari bahan baku yang kemudian akan memperpanjang usia bahan pelapis tanur/ dapur.
2.3 Keunggulan dapur listrik
Keuntungan
:
- Mudah mencapai temperatur tinggi dalam waktu singkat
- Temperatur dapat diatur
- Efisiensi termis dapur tinggi
- Cairan besi terlindungi dari kotoran dan pengaruh lingkungan sehingga kualitasnya baik
- Kerugian akibat penguapan sangat kecil
