bijih besi banyak ditemukan dalam bentuk senyawa besi-oksida
dan memiliki berbagai macam warna mulai dari abu, kuning, ungu, hingga merah.
Bijih besi yang dimaksud itu sendiri diantaranya adalah pyrite (FeS2), Magnetite (Fe3O4),
dan Hematite (Fe2O3). Hematit adalah
bijih besi yang paling banyak dimanfaatkan karena kadar besinya tinggi,
mencapai 66%, dan kadar kotorannya relatif rendah. Pada tahap selanjutnya
hematit ini akan dimasukkan ke dalam blast furnace, yaitu tungku
besar yang berfungsi melebur biji besi pada tahap awal.
BLAST FURNACE
Hematit akan dimasukkan ke dalam blast furnace,
disertai denganbeberapa bahan lainnya seperti kokas (coke), batu kapur(limestone),
dan udara panas. Bahan baku yang terdiri dari campuran biji besi, kokas, dan
batu kapur, dinaikkan ke puncakblast furnace yang tingginya bisa
mencapai 60 meter.
Setelah bahan-bahan dimasukkan ke dalam blast
furnace, lalu udara panas dialirkan dari dasar tungku dan menyebabkan kokas
terbakar sehingga nantinya akan membentuk karbon monoksida (CO). Reaksi reduksi
pun terjadi, yaitu sebagai berikut :
Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2
Maka didapatlah besi (Fe) yang kita inginkan. Namun besi
tersebut masih mengandung karbon yang cukup banyak yaitu 3% – 4,5%, padahal
besi yang paling banyak digunakan saat ini adalah yang berkadar karbon kurang
dari 1% saja. Besi yang mengandung karbon dengan kadar >4% biasa disebut pig
iron.
Batu kapur digunakan sebagai fluks yang mengikat
kotoran-kotoran yang terdapat dalam bijih besi.
Berikut merupakan gambaran asli blast furnace :
Perlu diperhatikan bahwa bijih besi yang akan dimasukkan ke
dalam blast furnaceharuslah digumpalkan terlebih dahulu. Hal
tersebut berguna agar aliran udara panas bisa dengan mudah bergerak melewati
celan-celah biji besi dan tentunya akan mempercepat proses reduksi.
Selain dengan cara blast furnace seperti di
atas, pembuatan besi kasar (pig iron) dapat pula dilakukan dengan metode
reduksi langsung (direct reduction).
Reduksi Langsung (Direct Reduction)
Di dalam proses reduksi langsung ini, bijih besi direaksikan
dengan gas alam sehingga terbentuklah butiran besi yang dinamakan besi spons.
Besi spons kemudian diolah lebih lanjut di dalam sebuah tungku yang bernama
dapur listrik (Electric Arc Furnace). Di sini besi spons akan dicampur
dengan besi tua (scrap), dan paduan fero untuk diubah menjadi batangan
baja, biasa disebut billet.
Proses reduksi langsung ini salah satunya dipakai oleh P.T. Karakatau Steel.
Fungsi dari gas alam itu sendiri sebenarnya adakalah sebagai gas reduktor,
dimana gas alam mengandung CO dan H2, yang dapat bereaksi dengan bijih
menghasilkan besi murni (Fe).
Keuntungan dari proses reduksi langsung ketimbang blast
furnace adalah :
- Besi spons memiliki kandungan besi lebih tinggi
ketimbang pig iron, hasil blast furnace.
- Zat reduktor menggunakan gas (CO atau H2) yang
terkandung dalam gas alam, sehingga tidak diperlukan kokas yang harganya
cukup mahal.
Pengolahan Besi Kasar
Besi kasar (pig iron) yang dihasilkan melalui blast
furnace atau reduksi langsung perlu pengolahan yang lebih lanjut.
Pengolahan tersebut ditujukan untuk mengurangi kadar karbon yang terkandung
dalam besi dengan mengontrol oksidasi. Di dalam istilah asing kita menyebut
proses ini dengan Steelmaking Processes.
Ada dua prinsip dalam steelmaking processes,
yaitu:
Inti dari steelmaking processes ini adalah
pemurnian besi kasar diiringi dengan perpaduan besi dengan berbagai unsur
lainnya demi mendapatkan suatu sifat yang diinginkan.
logam cair yang telah dipanaskan dengan suhu yang cukup
tinggi +/- 1600 C dapat menyerap gas yang berasal dari uap-uap hasil proses
produksi sebelumnya. Laju oksida logam ini berbanding lurus dengan suhu
pemanasannya. Oleh karena itu pengaturan suhu harus dilakukan secara hati-hati.
PROSES PENGECORAN
Proses pengecoran logam adalah membentuk suatu benda logam
dengan cara menuangkan logam cari ke dalam suatu cetakan. Cetakan tersebut
dapat dibuat dari pasir, keramik, atau logam.
Dalam memilih suatu teknik pengecoran kita harus melihat
produk seperti apa yang ingin kita hasilkan, bagaimana beban kerjanya, apakah
produk tersebut merupakan mass product, dan pertimbangan harga
jualnya. Semua itu demi menjamin keefektifan dari pengecoran yang kita buat.
Cetakan pasir memiliki kelebihan dari proses pembuatan
cetakan yang relatif lebih mudah dan murah, namun menimbulkan beberapa resiko
seperti masuknya butiran-butiran pasir ke dalam campuran baja cair yang
tentunya akan menyebabkan kerugian dalam hal properties produknya. Kerugian
lainnya dari pengecoran dengan cetakan pasir (sand casting) adalah
cetakannya yang bersifat sekali pakai, jadi setelah selesai digunakan untuk
mengecor maka cetakan tersebut harus dihancurkan, tak dapat digunakan kembali.
Walaupun begitu proses ini masih tergolong murah mengingat harga pasir silika,
sebagai bahan cetakan, tidak terlalu tinggi. Pengecoran dengan cetakan pasir
juga memerlukan riser yang merupakan cadangan bagi logam cair saat
terjadi pendinginan. Riser ini akan dibuang pada akhir proses, hal tersebut
membuat pengecoran dengan cetakan pasir menjadi kurang efisien sebab harus ada
logam yang terbuang.
Cetakan pasir tentunya tak cocok digunakan untuk membuat mass
product yang sangat banyak karena hanya bisa digunakan sekali. Oleh
karena itu digunakanlah cetakan permanen yang menggunakan logam tahan suhu
tinggi (heat resisting metals) sebagai bahan cetakannya.
Pengecoran dengan cetakan permanen dapat pula dilakukan
sambil memberi gaya tekan pada logam cair sehingga proses ini biasa disebut
proses cetak-tekan. Hasil dari proses cetak tekan ini memiliki beberapa
kelebihan dibanding pengecoran dengan cetakan pasir yaitu produk memiliki
densitas lebih besar serta terhindar dari kemungkinan masuknya pengotor ke
dalam logam cair. Contoh produk hasil dari pengecoran cetak menggunakan rangka
logam adalah piston kendaraan bermotor, dan front fork untuk
suspensi sepeda motor.
Jenis pengecoran lainnya adalah pengecoran presisi. Produk
yang dihasilkan memiliki toleransi dimensi yang sangat ketat, permukaan yang
halus, dan biasanya bentuk yang rumit. Proses ini memerlukan biaya yang cukup
mahal, terbatas hanya pada benda-benda berukuran kecil, dan tingkat
kesulitannya tinggi. Contoh dari pengecoran presisi adalah lost wax
casting (investment casting). Contoh produk dari
proses ini adalah turbine blade untuk mesin pesawat terbang.
Pembentukan Logam Tanpa Pencairan
Baja cair (ingot) yang telah dingin akan sulit dibentuk
menjadi batang, lembaran, ataupun profil, Ingot yang panas jauh lebih mudah
dibentuk. Perubahan bentuk logam dalam proses ini terjadi karena adanya
deformasi plastis pada material sebagai akibat bekerjanya gaya pembentukan
melalui perkakas bentuk (tools). Jenis proses ini ada dua, yaitu pengerjaan
panas logam, dan pengerjaan dingin logam.
Pengerjaan Panas Logam
Adalah proses merubah bentuk logam tanpa terjadi pencairan
(T proses : T cair > 0,5), volume benda kerja tetap dan tak adanya geram
(besi halus sisa proses).
Keuntungan dari pengerjaan panas logam adalah :
- Porositas dalam logam dapat dikurangi. Batangan hasil
cor biasanya memiliki banyak lubang berisi udara. Lubang tersebut akan
tertekan dan hilang akibat gaya kerja yang tinggi.
- Sifat fisis logam akan meningkat, diakibatkan adanya
penghalusan butir logam.
- jumlah energi untuk menghasilkan kerja dalam mengubah
bentuk baja lebih sedikit ketimbang proses pembentukan dingin.
Sedangkan kerugian dari proses panas ini adalah pada suhu
tinggi terjadi oksidasi dan pembentukan kerak pada permukaan logam sehingga
penyelesaian pada permukaannya kurang bagus. Proses panas kurang bisa
menghasilkan produk dengan toleransi dimensi yang cukup ketat.
Pengerjaan Dingin Logam
Pengerjaan dingin logam dilakukan saat T proses/T cair < 0,3.
Artinya suhu proses berada di bawah suhu rekristalisasi. Proses ini biasanya
dilakukan setelah proses panas dengan tujuan memperbaiki cacat permukaan,
memperbaiki sifat, dan memperoleh dimensi produk yang sesuai.
Proses pengerjaan dingin akan berakibat :
- Timbulnya tegangan dalam logam (Perlu proses Annealing)
- Struktur butir mengalami perpecahan
- Diperolehnya dimensi ukuran yang ketat
- Kekerasan dan kekuatan meningkat
- Penyelesaian permukaan cukup baik
Pengerjaan dingin logam meliputi proses : Penarikan (Drawing),
Pemampatan (Squeezing), Tekuk (Bending), dan Geser (Shearing).
Sumber:
https://geowana.wordpress.com/2008/11/16/perjalanan-panjang-sang-baja/
diakses tanggal 27 November 2016
Tidak ada komentar:
Posting Komentar