BESI DAN BAJA

Oleh : Kelompok IElsha Jessica Christine113120041Afinda Putri113120028Marsha Nur Fitria113120039Nafitri Dania113120027Wira Dharma113120025Iyad Mandagi113090011

PROGRAM STUDI TEKNIK INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI INDONESIASERPONG2013DAFTAR ISI

Daftar Isi.....................................................................................11. Besi.............................................................................................21.1 Pembuatan Besi Kasar..................................................31.2 Pengolahan Besi Kasar...................................................52. Baja.............................................................................................52.1 Pembagian Baja menurut komposisi kimia.................52.2 Pembagian Baja menurut mikrostruktur......................52.3 Pembagian Baja menurut cara pembuatannya............62.4 Pembagian Baja menurut penggunaannya.................62.5 Pembagian Baja menurut bentuknya.........................62.6 Pembuatan Baja......................................................6Analisa...........................................................................................8Daftar Pustaka...............................................................................10

Besi dan baja merupakan logam yang paling banyak di gunakan, meliputi 95% logam di dunia. Besi mempunyai sifat mekanik (misalnya kekuatan, keuletan, dan lain-lain) yang memadai. Untuk penggunaan tertentu, besi dan baja merupakan satu-satunya logam yang memenuhi persyaratan teknis maupun ekonomis, namun di beberapa bidang lainnya logam ini mulai mendapat persaingan dari logam bukan besi.Tabel 1. Perbedaan Sifat Besi dan BajaBesiBaja

2% < C < 6%< 2%

Mikrostrukutur Matriks: Ferit, Perlit, Sementit, Martensit

Mikrostruktur Filler:Grafit atau Karbida Besi(Fe3C)Mikrostrukur:Ferit, Perlit, Sementit, Martensit

Keuletan rendahKeuletan atau kelenturan tinggi

Kekuatan tinggiKekuatan lebih rendah

Daya redam terhadap getaran tinggiDaya redam terhadap getaran rendah

Mudah mengalami korosiMudah mengalami korosi

(Sumber: Pengetahuan Bahan Kimia Tahun 2006 Universitas Bina Nusantara)

1.BesiBahan utama besi dan paduannya adalah besi kasar, yang dihasilkan dalam tanur tinggi. Hematit (Fe2O3) adalah bijih besi yang paling banyak dimanfaatkan karena kadar besinya tinggi, sedangkan kadar kotorannya relatif rendah. Meskipun pirit (FeS2) banyak ditemukan, jenis bijih ini tidak digunakan karena kadar sulfur yang tinggi sehingga diperlukan tahap pemurnian tambahan.Karena di alam ini besi berbentuk oksida dan karbonat, atau sulfida sehingga hampir semua proses produksinya diawali dengan reduksi dengan gas reduktor H2 atau CO.

Gambar 1. Tanur Tinggi(Sumber: givuin.blogspot.com)

1.1Pembuatan Besi KasarPembuatan besi kasar dibagi menjadi dua yaitu proses reduksi tidak langsung dengan menggunakan tanur tinggi dan proses reduksi langsung.

Reduksi Tidak Langsung (Indirect Reduction)Tanur TinggiBahan baku yang diperlukan dimasukkan dalam tanur tinggi yaitu bijih besi, karbon, dan batu kapur (CaCO3). Proses tanurtinggiadalah reduksi bijih besi dengan karbon monoksida yang dihasilkan dari kokas dan udara yang dihembuskan dari dasar tanur. Campuran pereaksi dimasukkan dari puncak tanur dalam selang waktu yang teratur, bergerak ke bawah sampai lapisan terbawah yang panas keputih-putihan. Suhu pada dasar tanur cukup panas sehingga melelehkan besi dan terak (zat pengotor yang telah terikat kalsium) yang terdapat sebagai lapisan yang tak tercampur di dasar tanur. Leburan terak mengapung di atas permukaan lelehan besi.Besi yang dihasilkan dari tanur hembus masih mengandung zat pengotorseperti karbon, silikon, belerang.Zat-zat pengotor ini menyebabkan besi lebih getas, besi ini disebut besi tuang. Komposisi besi tuang bervariasi bergantung pada sumbernya. Baja merupakan suatu alloy besi. Baja dibuat dari besi tuang. Setelah zat pengotor dalam besi dihilangkan, kemudian ditambah sejumlah karbon dan unsur lain yang memberikan sifat khas pada baja itu.

Gambar 2. Proses Reduksi Tidak Langsung(Sumber: givuin.blogspot.com)

Reduksi Langsung (Direct Reduction)Pada proses reduksi langsung bijih besi bereaksi dengan gas atau bahan padat reduksi membentuk sponge iron. Disini bijih besi / pellet direaksikan dengan gas alam dalam dua unit pembuat sponge iron, yang masing-masing berkapasitas 1juta ton pertahun.

Gambar 3. Proses Reduksi Langsung(Sumber: satriopage.blogspot.com)

1.2Pengolahan Besi KasarBesi kasar yang dihasilkan memerlukan pengolahan lebih lanjut. Dengan pengolahan lebih lanjut diperoleh besi karbon rendah, baja, besi cor, dan besi mampu tempa atau besi cor.

Proses puddelProses BessernerTanur Oksigen Basa(BOF)Tanur terbukaTanur terbukaDapur listrikTanur udaraKupola Besi KasarBesi Kasar

Gambar 4. Pengolahan Besi Kasar

2.Baja2.1 Pembagian Baja menurut komposisi kimia baja karbon rendah(low carbon steel) : C ~ 0,25 %, baja karbon menengah (medium carbon steel) : C = 0,25 % - 0,55 %, baja karbon tinggi (high carbon steel) : C > 0,55 %, baja paduan rendah (low alloy steel) : unsur paduan < 10 %, baja paduan tinggi (high alloy steel) : unsur paduan > 10 %.

2.2 Pembagian Baja menurut mikrostruktur baja hipoeutektoid : ferit dan perlit, baja eutektoid : perlit, baja hipereutektoid : sementit dan perlit, baja bainit, baja martensit.

2.3 Pembagian Baja menurut cara pembuatannya Baja Bessemer, Baja Siemen Martin, Baja listrik,

2.4 Pembagian Baja menurut penggunaannya Baja konstruksi, Baja mesin, Baja pegas, Baja ketel,Baja perkakas, dll.

2.5 Pembagian Baja menurut bentuknya Baja pelat, Baja strip, Baja sheet, Baja pipa, Baja batang profil

2.6 Pembuatan Baja

Gambar 5. Proses Pembuatan Baja(Sumber: metaltransition.wordpress.com)

Pembuatan Tahapan proses adalah sebagai berikut.- Sekitar 70% lelehan besi gubal dari tanur tiup dan 30% besi/baja bekas dimasukkan ke dalam tungku, bersama dengan batu kapur (CaCO3).- Selanjutnya, O2murni dilewatkan melalui campuran lelehan logam. O2akan bereaksi dengan karbon (C) di dalam besi dan juga zat pengotor lainnya seperti Si dan P, dan membentuk senyawa-senyawa oksida. Senyawa-senyawa oksida ini kemudian direaksikan dengan CaO, yang berasal dari peruraian batu kapur (CaCO3), membentuk terak, seperti CaSiO3dan Ca3(PO4)2. Kandungan C pada baja yang dihasilkan bervariasi dari~0,2% sampai 1,5%. Berdasarkan kadar C ini, kita mengenal tiga macam baja seperti yang ditunjukkan tabel berikut.

Tabel 2. Jenis-Jenis Baja

ANALISA

Perbedaan dapur tinggi dan dapur bajaDapur tinggi adalah dapur yang digunakan untuk mengolah bijih besi menjadi besi kasar. Besi kasar ini diolah kembali dalam dapur lain untuk dijadikan besi cor atau baja.Dapur baja adalah dapur yang digunakan untuk mengolah besi kasar menjadi baja, yakni dengan membuang sebagian besar karbon dan kotoran yang tidak diperlukan yang menempel pada besi kasar. Ada berbagai macam cara dalam dapur baja, yaitu: dapur baja oksigen, dapur baja terbuka, dan dapur baja listrik.

Dapur baja listrik dapat menghasilkan baja yang baikKarena dapur baja listrik dapat menghasilkan suhu hingga 70000C yang ditimbulkan dari elektroda karena tegangan tinggi. Hal tersebut dapat melelehkan baja dari padat menjadi cair sehingga kotoran-kotorannya terangkat.

Perbedaaan dari besi kasar dan besi bekasBesi kasar merupakan hasil pokok dari dapur tinggi yang berasal dari reaksi reduksi atas bijih besi dengan komposisi sebagai berikut: Karbon (C): 3,85% (rata-rata) Mangan (Mn): 0,9% (rata-rata) Phospor (P): 0,9% (rata-rata) Belerang (S): 0,025% (rata-rata) Silikon (S): 0,12% (rata-rata)

Sifat utama dari besi kasar adalah getas (rapuh). Sehingga hal ini perlu dilakukan pengolahan lebih lanjut dengan menggunakan dapur-dapur baja dan kupola.Besi bekas adalah besi yang sudah digunakan dalam produk atau besi yang sudah tidak digunakan lagi sehingga mengandung senyawa atau zat-zat yang tidak dibutuhkan. Teknik yang membuat baja lebih kuatBaja bisa diolah menjadi lebih kuat lagi dengan teknik peleburan dengan suhu tinggi. Alat yang biasa digunakan adalah dapur listrik, karena pada dapur listrik baja akan dilelehkan oleh suhu yang tinggi sehingga menjadi cair. Setelah itu diberikan karbon dengan kualitas yang baik. Tahap selanjutnya adalah proses pendinginan bertahap agar baja dapat mengeras secara merata. Hasil akhirnya adalah baja dengan kualitas yang kuat.

KESIMPULAN

1. Besi dan baja merupakan satu-satunya logam yang memenuhi persyaratan teknis maupun ekonomis.2. Bahan utama besi dan paduannya adalah besi kasar, yang dihasilkan dalam tanur tinggi. 3. Pembuatan besi kasar dibagi menjadi dua yaitu proses reduksi tidak langsung dengan menggunakan tanur tinggi dan proses reduksi langsung. 4. Bahan baku yang diperlukan dimasukkan dalam tanur tinggi yaitu bijih besi, kokas, dan batu kapur (CaCO3).

DAFTAR PUSTAKA

Begeman, Myron. Amstead, dkk. Teknologi Mekanik Jilid 1. Jakarta.http://metaltransition.wordpress.com/2009/11/30/proses-ekstraksi-besi-dan-pembuatan-baja/http://ahmadserius.blogspot.com/2012/01/jf302-bab-2c.html