Makalah Pembuatan Baja/ Konvertor

BAJA/KONVERTOR

BAB I

PENDAHULUAN

1.1       Latar Belakang

Baja merupakan salah satu bahan yang sangat banyak dipakai di seluruh dunia untuk keperluan kehidupan manusia, khususnya di dunia industri. Ditemukan buat pertama kali olehorang Mesir lebih dari 4000 tahun yang lalu untuk perhiasan dan alat rumah tangga yangkemudian berkembang menjadi bahan berharga dan dimanfaatkan orang setiap hari saat ini.Untuk menjadikan baja, banyak proses yang dilakukan, sehingga membutuhkan ilmu pengetahuan dan teknologi agar dapat dipakai dalam berbagai keperluan.

Pembikinan baja/konvertor merupakan salah satu proses pembuatan alat-alat atau komponen mesin yang membutuhkan pengetahuan dalam pengolahannya, karena itu penting untuk diketahui proses-proses dan pencampuran bahan yang ada dalam penbikinan baja dengan konvertor sebab sangat mempengaruhi kualitas hasil dari proses konvertor.

Makalah ini dibuat sebagai bahan pengetahuan untuk pembikinan baja dengan konvertor melalui proses yang efektif dan efisien serta pencampuran bahan mentah secara proporsional sehingga dapat memperoleh hasil yang maksimal.

 

1.2       Rumusan Masalah

1)      Apakah yang dimaksud dengan konvertor?

2)      Bagaimana proses kerja dari konvertor?

3)      Bagaimana proses kerja dari konvertor bessemer?

4)      Bagaimana proses kerja dari konvertor thomas?

1.3       Tujuan

makalah ini dibuat untuk mengetahui apakah yang dimaksud dengan pembuatan baja secara konvertor baik secara proses maupun pencampuran bahan bakunya serta mengetahui perbedaan antara proses Bessemer, Thomas, sehingga pembuatan baja untuk bahan teknik dapat disesuaikan menurut kekuatan kebutuhan material karena masing-masing konvertor tersebut saling memiliki kekurangan dan kelebihan untuk hasil dari dapur konvertor.

 

BAB II

PEMBAHASAN

2.1       Pembuatan Baja Dengan Konvertor

Konvertor adalah bejana yang berbentuk bulat lonjong terbuat dari pelat baja. Bagian dalam dilapisi dengan batu tahan api yang berfungsi untuk menyimpan panas yang hilang sekaligus menjaga supaya pelat baja tidak lekas aus. Bejana tersebut dapat diputar pada kedua porosnya. pada bagian bawah konvertor terdapat saluran-saluran yang berdiameter antara 15 - 20 mmsebanyak 120 - 150 buah. Melewati poros yang satu dialirkan udara yang bertekanan 1.5 - 2 atmosfer. Sedangkan pada poros yang lain dihubungkan dengan roda gigi untuk mengatur kedudukan konvertor.

2.2       Cara Kerja Konvertor

Proses pembuatan baja dapat diartikan sebagai proses yang bertujuan mengurangi kadar unsur C, Si, Mn, P dan S dari besi mentah dengan proses oksidasi peleburan.

Konventer untuk proses “oksidasi berkapasitas antara 50-400 ton”. Besi kasar dari tanur yang dituangkan ke dalam konventer disemburkan oksigen dari atas melalui pipa sembur yang bertekanan kira-kira 12 atm.
Reaksi yang terjadi:

O2 + C --> CO2

Penyemburan Oksigen berlangsung antara 10-20 menit. Penambahan waktu penyemburan akan mengakibatkan terbakarnya C, P, Mn dan Si.

Konvertor dibuat dari plat baja dengan sambungan las atau paku keling. Bagian dalamnya dibuat dari batu tahan api. Konvertor disangga dengan alat penyangga yang dilengkapi dengan trunnion untuk mengatur posisi horizontal atau vertikal Konvertor.

Pada bagian bawah konvertor terdapat lubang-lubang angin (tuyer)sebagai saluran udara penghembus (air blast). Batu tahan api yang digunakan untuk lapisan bagian dalam Konvertor dapat bersifat asam atau basa tergantung dari sifat baja yang diinginkan.

Secara umum proses kerja konverter adalah:

a. Dipanaskan dengan kokas sampai suhu 15000C.
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.

 
 

2.3       Proses Bessemer (1855)

                  

Proses Bessemer diinginkan baja bersifat asam sehingga batu tahan apinya harus bersifat asam (Misal : kwarsa atau aksid asam SiO2). Besi mentah cair yang digunakan dalam proses Bessemer harus mempunyai kadar unsur Si <= 2%; Mn <= 1,5%; kadar unsur P dan S sekecil mungkin. Ketika udara panas dihembuskan lewat besi mentah cair, unsur-unsur Fe, Si dan Mn terbakar menjadi oksidasinya.

Sebagian oksida besi yang terbentuk pada reaksi di atas akan berubah menjadi terak dan sebagian lagi akan bereaksi dengan Si dan Mn.

Reaksi-reaksi di atas diikuti dengan kenaikan temperatur dari 1250  ke 1650 . Dari reaksi di atas akan terbentuk terak asam kira-kira 40 - 50% Si O2. Periode ini disebut periode pembentukan terak (“The slag forming period”). Periode ini disebut juga periode “Silicon blow”. Periode ini berlangsung sekitar 4 - 5 menit yang ditandai adanya bunga api dan ledakan keluar dari mulut Konvertor.

Pada periode ke dua yang disebut “The brilliant flame blow” atau “Carbon blow” dimulai setelah Si dan Mn hampir semuanya terbakar dan keluar dari besi mentah cair.

Pada periode ke dua ini unsur C akan terbakar oleh panas FeO dengan reaksi yang diikuti dengan penurunan temperatur + 50 - 80% dan berlangsung + 8 - 12 menit. CO akan keluar dari mulut Konvertor dimana CO ini akan teroksider oleh udara luar dengan ditandai dengan timbulnya nyala api bersinar panjang di atas Konvertor. Periode ketiga disebut “Reddisk Smoke period” yang merupakan periode brilliant flame terakhir.

Periode ini ditandai adanya Reddish smoke (nyala api ke merah-merahan) keluar mulut Konvertor . Hal ini menunjukkan bahwa unsur campuran yang terdapat dalam besi mentah telah keluar dan tinggal oksida besi FeO. Periode ini berlangsung + 1 - 2 menit. Kemudian Konvertor diputar sehingga posisinya menuju posisi horizontal, lalu ditambahkan oksider (ferromanganesh, ferrosilicon atau Al) untuk mengikatO2 dan memadunya dengan baja yang dihasilkan. Baja Bessemer yang dihasilkan dengan proses di atas mengandung sangat sedikit unsur C.

Untuk baja Bessemer, kadar unsur C dapat dinaikkan dengan cara :
a. mengurangi udara penghembus terutama pada periode ke dua.
b. menambah C pada periode ke tiga hampir berakhir yaitu dengan menambahkan besi mentah.
Berat logam pada proses Bessemer ini akan berkurang + 8 – 12%.

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.

2.4       Proses 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 CO3 CaCO3).

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.
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.

BAB III

PENUTUP

3.1       Kesimpulan

Konvertor adalah bejana yang berbentuk bulat lonjong terbuat dari pelat baja. Bagian dalam dilapisi dengan batu tahan api yang berfungsi untuk menyimpan panas yang hilang sekaligus menjaga supaya pelat baja tidak lekas aus.

Proses Bessemer diinginkan baja bersifat asam sehingga batu tahan apinya harus bersifat asam (Misal : kwarsa atau aksid asam SiO2). Besi mentah cair yang digunakan dalam proses Bessemer harus mempunyai kadar unsur Si <= 2%; Mn <= 1,5%; kadar unsur P dan S sekecil mungkin. Ketika udara panas dihembuskan lewat besi mentah cair, unsur-unsur Fe, Si dan Mn terbakar menjadi oksidasinya.

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 CO3 CaCO3).

Pada dasarnya berbagai metode dalam proses pembuatan baja ini ialah proses pemurnian unsur besi dari berbagai unsur yang merugikan sebagaimana telah dikemukakan terdahulu, oleh karena itu dalam proses pembuatan baja dengan menggunakan sistem converter ini ialah salah satu proses pemurnian atau pemisahan besi dengan menggunakan bejana sebagai alat pemanasan (peleburan) besi kasar tersebut.

3.2       Saran

Untuk menghasilkan hasil yang maksimal pada proses pembuatan baja dengan konvertor dapat menggunakan proses yang tepat dan pencampuran bahan baku yang sesuai baik menggunakan konvertor bessember, dan Thomas.