Makalah Proses Peleburan Baja

MAKALAH PROSES PELEBURAN BAJA

Disusun Oleh :

Aji Fitrian Hidayat 3.31.14.0.02

Andi Purwanto 3.31.14.0.03

Annisa Rahmah H 3.31.14.0.04

POLITEKNIK NEGERI SEMARANG

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

PRODI TEKNIK LISTRIK

2016

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Semakin berkembangnya peradaban manusia, semakin bermacam-macam pula kebutuhan manusia. Ini sanggup dilihat dari aspek teknik sipil. Pada jaman dahulu orang menciptakan jalan hanya dengan menyusun batu-batuan atau kerikil-kerikil, tapi kini semuanya telah berubah, insan berusaha menciptakan jalan sebagai sarana transportasi dengan kualitas yang baik menggunakan teknologi rekayasa guna memenuhi kebutuhannya.

Pembangunan dalam setiap bidang yang bekerjasama dalam teknik sipil dimulai dari bangunan gedung, jembatan, jalan dan bangunan lainnya tidak akan terpisahkan dari bahan yang berasal dari dalam perut bumi. Mulai dari batuan, batubara, minyak bumi sampai berbagai macam mineral yang pribadi dipakai maupun yang diolah terlebih dahulu. Untuk itu dalam kesempatan ini, akan dibahas ihwal baja. Masalah ini diangkat lantaran ingin mengetahui jenis-jenis baja, proses peleburan baja serta syarat apa saja yang harus dipenuhi oleh baja sebagai materi pembuatan baja.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang maka sanggup diambil rumusan persoalan sebagai berikut:

a. Apakah itu baja ?

b. Apa saja sifat-sifat baja ?

c. Apa saja macam-macam penjabaran baja?

d. Bagaimana proses peleburan baja?

1.3 Tujuan

a. Memahami definisi dari baja itu sendiri.

b. Mengerti apa saja sifat-sifat baja.

c. Mengetahui macam-macam penjabaran baja.

d. Memahami proses peleburan baja beserta flow diagramnya.

1.4 Metode Pengumpulan Data

1.4.1 Metode Literatur

Literatur yaitu materi atau sumber ilmiah yang biasa dipakai untuk menciptakan suatu karya tulis atau pun kegiatan ilmiah lainnya. Literatur ini menyerupai dengan daftar pustaka atau referensi. Jika anda kebingungan untuk mencari materi dari suatu ilmu pengetahuan, maka anda akan mencari acuan ke sumber lain. Referensi ke sumber lain itulah yang dinamakan literatur. Bentuk dari literatur bisa berupa softcopy atau hardcopy. Yang dimaksud softcopy yaitu materi atau acuan yang berbentuk data komputer, sedangkan hardcopy yaitu materi atau acuan yang berbentuk buku dan telah tercetak di kertas.

1.4.2 Metode Searching

Searching berarti pencarian suatu situs yang belum diketahui secara niscaya alamat yang dimiliki. Dalam melaksanakan searching biasanya memakai search engine sebagai mesin pembantu dalam pencarian situs tersebut. Search engine yaitu sebuah akomodasi (web) yang bisa mencari links dari situs lain. Ada banyak sekali macam search engine yang bisa dipakai dalam searching, yaitu yahoo, google, altavista, lycos, astaga, msn, dan lain sebagainya.

1.5 Sistematika Penulisan

Dalam penyusunan laporan Praktik Kerja Industri ini, penulis telah menyusun secara sistematis menjadi 5 (lima) pecahan yaitu sebagai berikut :

1.5.1 BAB I PENDAHULUAN

Terdiri dari latar belakang, rumusan masalah, tujuan, metode penulisan dan sistematika penulisan.

1.5.2 BAB II PEMBAHASAN

Terdiri dari pengertian baja, sejarah inovasi baja, sifat-sifat baja, penjabaran baja dan proses peleburan baja.

1.5.3 BAB III PENUTUP

Terdiri dari kesimpulan.

Baca Juga CONTOH MAKALAH PENCAIRAN KREDIT

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Baja

Baja yaitu logam aloy yang komponen utamanya yaitu besi, dengan karbon sebagai material pengaloy utama. Karbon bekerja sebagai biro pengeras, mencegah atom besi, yang secara alami dalam lattice, begereser melalui satu sama lain. Memvariasikan jumlah karbon dan penyebaran alloy sanggup mengontrol kualitas baja. Baja dengan peningkatan jumlah karbon sanggup memperkeras dan memperkuat besi, tetapi juga lebih rapuh. Definisi klasik, baja yaitu besi-karbon aloy dengan kadar karbon hingga 5,1 persen yang dimana aloy dengan kadar karbon lebih tinggi dari ini dikenal dengan besi.

Sekarang ini ada beberapa kelas baja di mana karbon diganti dengan material aloy lainnya apabila karbon bila ada tidak diinginkan. Definisi yang lebih baru, baja yaitu aloy berdasar-besi yang sanggup dibuat seccara plastik. Dan umumnya baja juga menjadi materi pelapis rompi anti peluru, yang dimana baja menjadi materi pelapis materi inti rompi tersebut, yaitu materi milik Kevlar.

2.2 Sejarah Penemuan Baja

Baja yaitu logam paduan, logam besi sebagai unsur dasar dengan beberapa elemen lainnya, termasuk karbon. Teknik peleburan logam telah ada semenjak zaman Mesir kuno pada tahun 3000 SM. Bahkan pembuatan suplemen dari besi telah ada pada zaman sebelumnya. Proses pengerasan pada besi dengan heat treatment mulai diperkenalkan untuk pembuatan senjata pada zaman Yunani 1000 SM.

Proses pemaduan yang dibuat mulai ada semenjak masa 14 yang diklasifikasikan sebagai besi tempa. Proses ini dilakkan dengan pemanasan sejumlah besar bijih besi dan charchoal dalam tungku atau furnance. Dengan proses ini bijih besi mengalami reduksi menjadi besi sponge metalik yang terisi oleh slag yang merupakan adonan dari pengotor metalik dan debu charcoal. Spone iron ini dipindahkan dari furnance pada dikala masih bercahaya dan diselimuti oleh slag yang tebal kemudian slagnya dihilangkan untuk memperkuat besi. Pembuatan besi meggunakan metode ini menghasilkan kandingan slag sekiar 3 persen dan 0,1 persen pengotor lain. Kadang kala hasil produksi dengan metode ini menghasilkan baja bukannya besi tempa. Para pembuat besi berguru untuk menciptakan baja dengan memanaskan besi tempa dan charcoal pada boks yang terbuat dar tanah liat selama beberapa hari. Dengan proses ini besi akan menyerap cukup karbon untuk menjadi baja sebenarnya.

Setelah masa ke 14 tungku atau furnance yang dipakai mulai mengalami peningkatan ukuran dan draft yang dipakai untuk pembakaran gas melewati “charge,” pada pencampuran material mentah. Pada tungku yang lebih besar ini, bijih besi pada pecahan bagian atas furnance akan direduksi pertama kali direduksi menjadi besi metalik dan menghasilkan banyak karbon sebagai hasil dari serangan gas yang dilewatinya. Hasil dari furnance ini yaitu pig iron, yaitu paduan yang meleleh pada temperatur rendah. Pig iron akan dproses lebih lanjut untuk menciptakan baja.

Pembuatan baja modern memakai blast furnance yang juga dipakai untuk memurniakan besi oleh pembuat besi yang lampau. Proses pemurnian besi cair dengan peledakan udara diakui oleh penemu Inggris Sir Henry Bessemer yang mengembangkan Bessemer furnance, atau pengkonversi, pada tahun 1855. Sejak tahun 1960 telah diproduksi baja dari besi bekas secara kecil-kecilan pada furnance elektrik, sehingga dinamakan mini mills. Mini mills yaitu komponen yang sangat sangat penting bagi produksi baja Amerika. Mills yang lebih besar dipakai pada produksi baja dari bijih besi.

2.3 Sifat Baja

Adapun sifat-sifat baja seacara umum yaitu sebagai berikut :

2.3.1 Sifat Fisik

Sifat fisik baja mencakup berat, berat jenis, daya hantar panas dan konduktivitas listrik. Baja sanggup berubah sifatnya lantaran adanya dampak beban dan panas.

2.3.2 Sifat Mekanis

Sifat mekanis suatu materi yaitu kemampuan materi tersebut menawarkan perlawanan apabila diberikan beban pada materi tersebut. Atau sanggup dikatakan sifat mekanis yaitu kekuatan materi didalam memikul beban yang berasal dari luar. Sifat mekanis pada baja meliputi:

a. Kekuatan.

Sifat penting pada baja yaitu berpengaruh tarik. Pada dikala baja diberi beban, maka baja akan cenderung mengalami deformasi/perubahan bentuk. Perubahan bentuk ini akan menimbulkan regangan/strain, yaitu sebesar terjadinya deformasi tiap satuan panjangnya. Akibat regangan tersebut, didalam baja terjadi tegangan/stress.

Ada 3 jenis tegangan yang terjadi pada baja, yaitu :

- tegangan , dimana baja masih dalam keadaan elastis

- tegangan leleh, dimana baja mulai rusak/leleh

- tegangan plastis, tegangan maksimum baja, dimana baja mencapaikekuatan maksimum.

b. Keuletan (ductility)

Kemampuan baja untuk berdeformasi sebelum baja putus. Keuletan ini bekerjasama dengan besarnya regangan/strain yang permanen sebelum baja putus. Keuletan ini juga bekerjasama dengan sifat sanggup dikerjakan pada baja. Cara ujinya berupa uji tarik.

c. Kekerasan

Kekerasan yaitu ketahanan baja terhadap besarnya gaya yang sanggup menembus permukaan baja. Cara ujinya dengan kekerasan Brinell, Rockwell, ultrasonic, dll.

d. Ketangguhan (toughness)

Ketangguhan yaitu kekerabatan antara jumlah energi yang sanggup diserap oleh baja hingga baja tersebut putus. Semakin kecil energi yang diserap oleh baja, maka baja tersebut makin ringkih dan makin kecil ketangguhannya. Cara ujinya dengan cara memeberi pukulan mendadak (impact/pukul takik).

e. Elastisitas (elasticity)

Kemampuan atau kesanggupan untuk dalam batas–batas pembebanan tertentu sesudahnya pembebanan ditiadakan kembali kepada bentuk semula.

f. Kekenyalan atau keliatan (tenacity)

Kemampuan atau kesanggupan untuk sanggup mendapatkan perubahan perubahan bentuk yang besar tanpa menderita kerugian-kerugian berupa cacat atau kerusakan yang terlihat dari luar dan dalam untuk jangka waktu pendek.

g. Kemungkinan ditempa (maleability)

Sifat dalam keadaan merah pijar menjadi lembek dan plastis sehingga sanggup dirubah bentuknya.

Baca Juga GAYA GERAK LISTRIK (GGL)

Baca Juga

2.4 Klasifikasi Baja

2.4.1 Baja Karbon

Baja karbon disebut juga plain karbon steel, mengandung terutama unsure karbon dan sedikit silicon, sulfur dan pospor. Berdasarkan kandungan karbonnya, baja karbon dibagi menjadi :

- Baja dengan kadar karbon rendah ( < 0,2 % C)

- Baja dengan kadar karbon sedang ( 0,1%-0,5 % C)

- Baja dengan kadar karbon tinggi ( >0,5 % C)

Kadar karbon yang terdapat di dalam baja akan menghipnotis berpengaruh tarik, kekerasan dan keuletan baja. Semakin tinggi kadar karbonnya, maka berpengaruh tarik dan kekerasan baja semakin meningkat tetapi keuletannya cenderung turun.

Penggunaan baja di bidang teknik sipil pada umumnya berupa baja konstruksi atau baja profil, baja tulangan untuk beton dengan kadar karbon 0,10% - 0,50%. Selain itu baja karbon juga dipakai untuk baja/kawat pra tekan dengan kadar karbon s/d 0,90%. Pada bidang teknik sipil sifat yang paling penting yaitu berpengaruh tarik dari baja itu sendiri.

2.4.2 Baja Paduan

Baja dikatakan di padu jikalau komposisi unsur-unsur paduannya secara khusus, bukan baja karbon biasa yang terdiri dari unsure silisium dan mangan. Baja paduan semakin banyak di gunakan.Unsur yang paling banyak di gunakan untuk baja paduan , yaitu : Cr, Mn, Si, Ni, W, Mo, Ti, Al, Cu, Nb, Zr.

2.4.3 Baja Tahan Karat

Baja tahan karat yaitu paduan besi dengan minimal 12% Chromium. Makara tanpa tambahan apapun perpaduan Besi dengan 12% Chromium bisa disebut Stainless Steel. Komposisi ini membentuk thin protective layer Cr₂O₃.

Stainless Steel biasanya dibedakan menjadi lima golongan ,penggolongan ini dilakukan berdasarkan kadar paduan di dalamnya yaitu :

1. Stainless Steel martensitik

2. Steinless steel feritik

3. Stainless Steel Austenitik

4. Stainless Steel duplex

5. Precipitation –hardening Stainless Steel.

2.5 Proses Peleburan Baja

Dalam Proses Peleburan Baja didapatkan flowchart diagrmab sebagai berikut:

Gambar 2.1 Diagram Flowchart Proses Peleburan Baja

2.5.1 Proses Konverter

Proses konverter terdiri dari satu tabung yang berbentuk bundar lonjong dengan menghadap kesamping. Sistem kerja dari proses konverter sanggup dijelaskan sebagai berikut:

· Dipanaskan dengan kokas hingga ± 1500 ⁰C,

· Dimiringkan untuk memasukkan materi baku baja. (± 1/8 dari volume konvertor)

· Kembali ditegakkan.

· Udara dengan tekanan 1,5 – 2 atm dihembuskan dari kompresor.

· Setelah 20-25 menit konvertor dijungkirkan untuk mengelaurkan hasilnya.

Gambar 2.2 Skematik Proses Konverter

Proses konverter terdiri dari beberapa macam proses, diantara lain sebagai berikut:

a. Proses Bessemer

Konvertor Bessemer yaitu sebuah baskom baja dengan lapisan kerikil tahan api yang bersifat asam. Dibagian atasnya terbuka sedangkan pada pecahan bawahnya terdapat sejumlah lubang-lubang untuk akses udara. Bejana ini sanggup diguling-gulingkan.

Korvertor Bessemer diisi dengan besi garang kelabu yang banyak mengandung silisium. Silisium dan mangan terbakar pertama kali, setelah itu gres zat arang yang terbakar. Pada dikala udara mengalir melalui besi garang udara mengkremasi zat arang dan adonan tambahan sehingga isi dapur masih tetap dalam keadaan encer.

Setelah lebih kurang 20 menit, semua zat arang telah terbakar dan terak yang terjadi dikeluarkan. Mengingat baja membutuhkan karbon sebesar 0,0 hingga 1,7 %, maka pada waktu proses terlalu banyak yang hilang terbakar, kekurangan itu harus ditambah dalam bentuk besi yang banyak mengandung karbon. Dengan jalan ini kadar karbon ditingkatkan lagi. dari oksidasi besi yang terbentuk dan mengandung zat asam sanggup dikurangi dengan besi yang mengandung mangan.

Udara masih dihembuskan ke dalam baskom tadi dengan maksud untuk mendapatkan adonan yang baik. Kemudian terak dibuang lagi dan selanjutnya muatan dituangkan ke dalam panci penuang. Pada proses Bessemer memakai besi garang dengan kandungan fosfor dan sulfur yang rendah tetapi kandungan fosfor dan sulfur masih tetap agak tinggi lantaran dalam prosesnya kedua unsur tersebut tidak terbakar sama sekali.

Hasil dari konvertor Bessemer disebut baja Bessemer yang banyak dipakai untuk materi konstruksi. Proses Bessemer juga disebut proses asam lantaran muatannya bersifat asam dan kerikil tahan apinya juga bersifat asam. Apabila dipakai muatan yang bersifat basa lapisan kerikil itu akan rusak akhir reaksi penggaraman.

Gambar 2.3 Skematik Konverter Bessemer

b. Proses Thomas

Konvertor Thomas juga disebut konvertor basa dan prosesnya yaitu proses basa, lantaran kerikil tahan apinya bersifat basa serta dipakai untuk mengolah besi garang yang bersifat basa. Muatan konvertor Thomas yaitu besi garang 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 lantaran 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 materi tambahan kerikil kapur supaya menjadi terak. Terak yang bersifat basa ini sanggup dimanfaatkan menjadi pupuk buatan yang dikenal dengan nama pupuk fosfat. Hasil proses yang keluar dari konvertor Thomas disebut baja Thomas yang biasa dipakai sebagai materi konstruksi dan pelat ketel.

Gambar 2.4 Skematik Konvertor Thomas

c. Proses Basic Oxygen Furnance

Proses Oksi yaitu:

1. Logam cair dimasukkan ke ruang baker (dimiringkan kemudian ditegakkan).

2. Oksigen (± 1000) ditiupkan lewat Oxygen Lance ke ruang bakar dengan kecepatan tinggi. (55 m³ (99,5 %O₂) tiap satu ton muatan) dengan tekanan 1400 kN/m².

3. Ditambahkan bubuk kapur (CaO) untuk menurunkan kadar P dan S.

Proses konvertor yang lebih modern yaitu proses oksi, pada proses ini memakai materi besi garang yang memiliki komposisi kurang baik apabila dikerjakan dengan konvertor Bessemer maupun Thomas. Disini zat asam murni dihembuskan di atas cairan dan kadang kala juga kedalam cairan besi, sehingga karbon, silisium, mangan dan sebagainya terbakar. Hasil pembakaran unsur-unsur tersebut ditampung oleh materi tambahan kerikil kapur dan terikat menjadi terak yang mengapung di atas cairan besi.

Proses pembakaran zat asam dengan zat arang terjadi pada panas yang tinggi sekali, maka dibutuhkan pendinginan dengan jalan menawarkan tambahan baja bekas. Hasil simpulan dari proses ini yaitu baja oksi yang bermutu sangat baik lantaran dampak jelek dari unsur udara tidak ada. Oleh lantaran itu baja oksi baik sekali dipakai sebagai materi pembuatan konstruksi dan komponen-komponen mesin, menyerupai : poros, baut, pasak, batang pencetus dan lain-lainnya.

Keuntungan dari proses oksi yaitu sebagai berikut :

1. Waktu proses relatif pendek.

2. Hasilnya mengandung fosfor (P)dan sulfur (S) yang rendah.

3. Hasil yang diproduksi relatif lebih banyak dalam tempo yang sama dibanding proses lainnya.

4. Biaya produksi baja tiap ton lebih murah.

Gambar 2.5 Proses Basic Oxygen Furnance

2.5.2 Proses Martin (Dapur Siemen Martin)

Proses lain untuk menciptakan baja dari materi besi garang yaitu memakai dapur Siemens Martin yang sering disebut proses Martin. Dapur ini terdiri atas satu tungku untuk materi yang dicairkan dan biasanya memakai empat ruangan sebagai pemanas gas dan udara. Pada proses ini dipakai muatan besi bekas yang dicampur dengan besi garang sehingga sanggup menghasilkan baja dengan kualitas yang lebih baik jikalau dibandingkan dengan baja Bessemer maupun Thomas.

Proses Martin menggunakan sistem regenerator (± 3000 ⁰C.). Fungsi dari regenerator adalah:

· Memanaskan gas dan udara atau menambah temperatur dapur

· Sebagai Fundamen/ landasan dapur

· Menghemat pemakaian tempat

· Bisa dipakai baik besi kelabu yang dilapisi kerikil silka (SiO₂₎ maupun besi putih yang dilapisi dengan kerikil dolmit (40 % MgCO₃ + 60 % CaCO₃)

Gambar 2.6 Dapur Siemen Mastin

Proses Martin dibagi menjadi dua yaitu:

a. Proses Martin asam untuk besi garang dengan kadar fosfor rendah.

b. Proses Martin basa untuk besi garang dengan kadar fosfor tinggi.

Gas yang akan dibakar dengan udara untuk pembakaran dialirkan ke dalam ruangan-ruangan melalui kerikil tahan api yang sudah dipanaskan dengan temperatur 600 hingga 900ᵒ C. dengan demikian nyala apinya memiliki suhu yang tinggi, kira-kira 1800ᵒ C. gas pembakaran yang bergerak ke luar masih menawarkan panas kedalam ruang yang kedua, dengan memakai keran pengatur maka gas panas dan udara pembakaran masuk ke dalam ruangan tersebut secara bergantian dipanaskan dan didinginkan.

Bahan bakar yang dipakai yaitu gas dapur tinggi, minyak yang digaskan (stookolie) dan juga gas generator. Pada pembakaran zat arang terjadi gas CO dan CO2 yang naik ke atas dan menjadikan cairannya bergolak, dengan demikian akan terjadi hubungann yang dekat antara api dengan materi muatan yang dimasukkan ke dapur tinggi. Bahan tambahan akan bersenyawa dengan zat asam membentuk terak yang menutup cairan tersebut sehingga melindungi cairan itu dari oksida lebih lanjut.

Setelah proses berjalan selama 6 jam, terak dikeluarkan dengan memiringkan dapur tersebut dan kemudian baja cair sanggup dicerat. Hasil simpulan dari proses Martin disebut baja Martin. Baja ini bermutu baik lantaran komposisinya sanggup diatur dan ditentukan dengan teliti pada proses yang berlangsung agak lama.

Lapisan dapur pada proses Martin sanggup bersifat asam atau basa tergantung dari besi kasarnya mengandung fosfor sedikit atau banyak. Proses Martin asam teradi apabila mengolah besi garang yang bersifat asam atau mengandung fosfor rendah dan sebaliknya dikatakan proses Martin basa apabila muatannya bersifat basa dan mengandung fosfor yang tinggi.

Keuntungan dari proses Martin dibanding proses Bessemer dan Thomas yaitu sebagai berikut :

a. Proses lebih usang sehingga sanggup menghasilkan susunan yang lebih baik dengan jalan percobaan-percobaan.

b. Unsur-unsur yang tidak dikehendaki dan kotoran-kotoran sanggup dihindarkan atau dibersihkan.

c. Penambahan besi bekas dan materi tambahan lainnya pada simpulan proses menimbulkan susunannya sanggup diatur sebaik-baiknya.

Selain laba di atas dan lantaran udara pembakaran mengalir di atas cairan maka hasil simpulan akan sedikit mengandung zat asam dan zat lemas. Proses Martin basa biasanya masih mengandung beberapa kotoran menyerupai zat asam, belerang, fosfor dan sebagainya. Sedangkan pada proses Martin asam kadar kotoran-kotoran tersebut lebih kecil.

Wiki Dzgn

Makalah Proses Peleburan Baja

Menu Halaman Statis