cara kerja dapur induksi atau dapur listrik

8/10/2019 Cara Kerja Dapur Induksi Atau Dapur Listrik

1/19

1. Cara kerja dapur induksi atau dapur listrik

Tuntutan moderenisasi diberbagai aspek, mutu dan kualitas serta produktifitas

menjadi sangat penting kendati harus dibayar mahal, hal ini terjadi pula dalam proses

peleburan dalam upaya menghasilkan produk yang bermutu tinggi dikembangkan

pemakaian energi listrik sebagai sumber panasnya. Dalam beberapa hal pemakaian

energi listrik ini memiliki berbagai keunggulan, antara lain :

a. Memberikan jaminan homogenitas kemurnian bahan tuangan sesuai dengan

komposisi yang diharapkan

b. Temperatur pemanasan dapat dikendalikan pada konstanta yang diinginkan

c. Dapat memperbaiki mutu logam dari bahan baku dengan mutu rendah.

Pada dasarnya dapur peleburan ini merupakan tungku penghasil panas dengan

temperatur kerja diatas titik cair dari bahan yang akan diproses, demikian halnya

dengan dapur listrik ini. Yang berbeda dari dapur listrik dengan dapur-dapur lainnya

adalah system pembentukan panasnya dimana panas pada dapur listrik diperoleh dari

energi listrik yang dialirkan melalui electrode atau busur sebagai penghantar.

Dengan logam sebagai bahan baku produk dimana juga merupakan

penghantar arus listrik , maka hantaran listrik dapat dilakukan dengan 2 cara yaknisecara langsung atau yang disebut dengan direct arc dan tidak langsu ng atau yang

disebut indirect arc. Perletakan dari macam-macam Dapur peleburan dapat dilihat

pada gambar berikut.


2/19

Gambar Electric Furnace indirect system

Gambar Electric Furnace Direct system

Dapur peleburan dengan Induksi listrik frekwensi rendah

Industri-industri pengecoran logam dewasa ini banyak menggunakan dapur

listrik dalam proses peleburannya, dimana dapur listrik yang digunakan ini terdapat

dua type, yakni : Dapur Induksi dan dan dapur busur listrik. Untuk dapur induksi ini

merupakan dapur yang paling banyak digunakan dalam proses peleburan karenabiaya operasionalnya murah serta mudah pengoperasiannya sehingga disebut sebagai

dapur induksi frekwensi rendah. Yang termasuk dalam dapur jenis ini antara lain :

a) Dapur listrik jenis Krus

b) Dapur listrik jenis saluran


3/19


4/19

listriknya diperoleh dari dua bagian yakni dari bagian Krus dan bagian saluran. (lihat

gambar berikut). Dapur induksi saluran ini konsumsi listriknya relatif kecil sehingga

pemanasannya dilakukan pada kurang lebih 20% sampai 30% dari bahan yang akan

dilebur kemudian ditambah setelah peleburan ini, disamping itu dapur ini juga

memerlukan bata tahan api yang bermutu tinggi dari berbagai jenis yang disesuaikan

dengan kebutuhan (lihat tabel berikut). Konstruksi dapur ini memungkinkan

pengeluaran hasil peleburan melalui sudut kemiringan yang kecil, dapur dengan

ukuran kecil ini sering digunakan sebagai penyimpanan dan pemanasan duplek untuk

pembakaran pada dapur kupola. Tabel berikut dapat digunakan sebagai pedoman

pemilihan dan pemakaian batu tahan api pada dapur listrik dengan frekwensi rendah.

Gambar Dapur Induksi dengan sisitem saluran


5/19

Bahan-bahan seperti besi tuang, besi kasar baru, skrap serta potongan-

potongan baja dapat dilebur pada dapur ini, hal ini sangat berbeda dengan dapur

kupola dimana skrap lebih banyak dilebur maka untuk memperoleh sifat besi tuang

sesuai dengan yang diinginkan diperlukan pengetahuan dan teknologi yang tinggi.

Proses peleburan dengan menggunakan dapur listrik ini tidak menimbulkan

pengarbonan sehingga diperlukan penambahan kadar karbon yakni dengan

memasukan bubuk karbon atau bubuk kokas. Untuk mencegah penurunan suhu

didalam dapur pengisian harus dilakukan secara bertahap sedikit demi sedikit. Pada

saat awal dimana skrap baja dimasukan dan saat mulai mencair kira-kira 2/3 bagian

dari bahan pengarbon dimasukan kedalam dapur dan setelah itu ditambah besi kasar

baru, sekrap besi dan potongan-potongan baja dimasukan dan kemudian paduan besi.

Setelah aliran listrik dihentikan, Terak yang terbentuk oleh proses peleburan ini harus

dikeluarkan sebelum logamnya.

2. Kenapa logam dapat mencair?

Dalam proses peleburan bijih besi pada dasarnya pemanasan dilakukan untuk

membuka ikatan struktur dari atom-atom logam itu sendiri sehingga proses pencairan

logam itu sendiri dilakukan oleh reaksi persenyawaan unsur-unsur secara kimiawi,

pada bijih besi dengan kadar besi yang cukup tinggi tentu saja akan memiliki tingkat

kepadatan yang tinggi pula sehingga dengan demikian akan sulit untuk membuka

struktur bahan hingga bagian intinya. Pada bijih besi yang demikian ini walaupun

agak sulit diperlukan pemecahan hingga menjadi butiran-butiran kecil yang memadai

dengan tidak lebih dari 2,5 % kadar phosphor serta 0,2 % Sulphur, dapur harus selalu

digunakan secara kontinyu serta perawatan yang memadai.

Baja dan besi cor merupakan logam paduan antara besi dan karbon, dimana

batas kandungan karbon dalam baja relatif lebih rendah dibandingkan dengan

kandungan karbon dalam besi cor seperti yang ditunjukkan pada Gambar berikut ini.


6/19


7/19

Gambar Diagram Fasa paduan Fe dan C untuk baja dan besi cor.


8/19

Proses peleburan baja, dapat menggunakan bahan baku berupa besi kasar (pig

iron), besi spons (sponge iron) atau berupa skrap. Disamping itu bahan baku lainnya

yang biasanya ditambahkan adalah bahan paduan (master alloys) ferrosilikon,

ferromangan, ferrochrom dan lainnya. Bahan muatan lain pada proses peleburan baja

dalah arang kayu atau kokas serta batu kapur. Proses peleburan baja pada umumnya

mempunyai tiga tujuan utama, yaitu sebagai berikut:

Mengatur kadar karbon agar sesuai dengan tingkat spesifikasi baja

yang diinginkan.

Menambah elemen-elemen pemadu yang diinginkan.

Menghilangkan atau mengurangi unsur-unsur pengotor.

Bijih besi yang akan dilebur dipersiapkan dan dimasukkan ke dalam dapur

tinggi dimana proses peleburan tersebut dilakukan. Proses peleburan terjadi secara

kimiawi, hal ini sekaligus menghindari unsur-unsur kotoran terbawa dan bercampur

pada produk yang dihasilkan. Proses ini terjadi dimana pada saat dilakukan

pembakaran dengan pemanasan awal dari bahan bakar kokas mengakibatkan

penurunan ikatan daya electromagnetic dari atom-atom logam serta molekul-molekul

dari berbagai unsur, pada saat yang ini oksigen panas dihembuskan kedalam ruangan

pembakaran, dengan demikian gas karbon yang terbentuk oleh pembakara kokas akan

bersenyawa dengan oksigen dan menghasilkan karbon monoksida (C0) yang akan

mereduksi unsur Fe dari bijih besi. Pemanasan yang terusmenerus pada unsur karbon

ini juga akan membentuk karbon dioxide (C02), molekul ini akan terbakar dan

menjadi terak dan mengalir bersama lelehan batu kapur (limestone) serta sebagian

akan bersenyawa dengan besi mentah.


9/19


10/19

Perhatikan gambar dibawah yang memperlihatkan urutan proses pembentukan

bahan baku, produk dapur tinggi yang berbentuk pig iron harus diproses melalui salah

satu dari dua metoda pembentukan baja yaitu : convertor dan open-heart furnance

dan dari proses ini akan menghasilkan produk yang kita sebut sebagai baja atau steel

dalam bentuk tuangan (hasil cetakan) atau ingot. baja-baja ini pun masih belum

disebut sebagai bahan baku bahkan untuk memperoleh baja dengan kulitas khusus

baja (steel) masih harus diproses ulang pada electricfurnance. proses ini menjadi

sangat penting dimana bukan saja kadar karbon yang harus dikendalikan melainkan

berbagai unsur yang juga telah dimiliki oleh besi kasar (pig iron) dimana unsur-unsur

ini pun akan sangat merugikan sifat baja itu sendiri bila tidak dikendalikan, seperti

kadar phosphor persenyawaanya akan membentuk phosphida besi yang akan

menurunkan nilai impact sehingga baja menjadi sangat rapuh dan sulit dibentuk.

Untuk itu kadar phosphor yang terkandung pada baja dipersyaratkan maximum

0,05%.


11/19

3. Cooling Process (Proses Pendinginan)

Pada dasarnya besi tuang ataupun baja memiliki perilaku yang sama dimana

apabila dipanaskan diatas temperatur kritis struturnya akan berubah kedalam sebuah

bentuk struktur tertentu tergantung kecepatan pendinginannya.

Proses pemadatan (solidification) pada besi tuang secara langsung akan

memiliki struktur austenite dan cementite, dimana proses pemadatan terjadi melalui

pendinginan lambat hingga mencapai temperatur ruangan. Austenite memecah diri ke

dalam bentuk pearlite yakni lapisan ferrite dan cementite, sedangkan cementite

memecah diri menjadi graphite dan pearlite.

Jika proses pendinginan diberikan cukup cepat maka cukup untuk mencegah

terbentuknya cementite, dan akan diperoleh struktur putih. pembentukan struktur

tuangan putih ini juga tergantung pada rentang pendinginan (cooling rate) dimana

juga tergantung pada tebal atau tipisnya benda tuangan itu sendiri, jika benda tuangan

tersebut tipis maka akan diperoleh struktur putih, namun sebaliknya jika lebih tebal

akan diperoleh struktur kelabu, dimana bagian yang tebal akan lebih lambat proses

pendinginannya dibanding dengan yang tipis. Pada dasarnya kecepatan pendinginan

ini dapat kita atur sesuai dengan kebutuhan sifat akhir dari produk tuangan yang kita

kehendaki, Namun pada benda-benda yang rumit dimana ketebalan bervariasi maka

diperlukan metoda agar proses pendinginan dapat merata kendati pada ketebalan yang

berbeda-beda. Untuk itu maka dibagian lain dimana memiliki ukuran ketebalan yang

lebih besar harus ditempatkan suatu bahan yang membantu penyerapan panas

(ironchill).


12/19


13/19

paduan.(lihat gambar gambar Diagram keseimbangan untuk dua jenis logam tidak

larut secara penuh disetiap proporsi dalam keadaan padat).

1. Proses pemadatan pada paduan 1

Paduan ini mengawali pemadatan pada temperatur t1 : pemadatan yang

diperoleh akan berbentuk logam murni A, tersisa adalah logam B dengan kadar sesuai

prosentasenya dan akan meningkat selama proses pendinginan berlangsung. Hal ini

diperlihatkan pada diagram keseimbangan dengan garis liquidus (liquidus line)

seperti terlihat pada gambar 4.7. Pada saat temperatur turun ke t2 , sisa logam cair

dari logam B sebesar 20 % dan ketika temperatur mencapai t3 sisa logam cair B

sebesar 40 %. Hal ini akan nampak jelas komposisi sisa logam cair mendekati

eutectic selama pendinginan, komposisi ini akan terjadi tercapai capai jika temperatur

turun ke tE dimana temperatur tercapai sisa logam cair akan memadat dalam bentuk

eytectic. Dalam pemadatan ini akan diperoleh logam murni dari logam A + eutectic

(A+B).

GambarDiagram keseimbangan untuk dua jenis logam tidak larut secara penuh di

dalam larutan padat.


14/19

2. Proses pemadatan pada paduan 2

Paduan ini mengawali pemadatan pada temperatur t4 : pemadatan yang

diperoleh akan berbentuk logam murni B, prosentase sisa dari logam B akan

meningkat selama proses pendinginan berlangsung. Hal ini diperlihatkan pada

diagram keseimbangan dengan garis liquidus (liquidus line).dimana akan terlihat

peningkatannya 90% di t5 dan 75 % di t6. Selanjutnya komposisi logam cair akan

mendekati eutectic selama proses pendinginan, dengan demikian komposisi eutectic

akan meningkat pada temperatur tE. Jia temperatur meningkat sisa logam cair akan

meningkat menjadi padat kepada bentuk eutectic. Struktur akhir yang akan diperoleh

ialah logam murni B + eutectic (A+B).

Diagram keseimbangan untuk dua jenis logam dengan batas larutan di dalam

larutan padat

Diagram keseimbangan ini hampir sama dengan diagram keseimbangan yang

yang telah dijelaskan pada uraian 4.6 kecuali dalam setiap susunan dari beberapa

larutan lain. Dua unsur larutan padat justru merupakan logam murni (pure Metals).

Larutan padat ini ialah (1) Larutan B didalam A (terlihat pada diagram dengan ) dan

(2) ialah larutan padat dari A didalam B (terlihat pada diagram dengan ) Untuk

sisitem ini eutectic berisi lapisan dari dua unsur lapisan padat ( + ), seperti terlihat

pada gambar 4.8; garis A-B-C ialah garis liquidus dan garis A-D-C ialah garis

solidus.

Beberapa unsur dari logam B akan pecah dan masuk pada logam A yang

membentuk larutan padat larutan ini akan tergambarkan sebagai garis Solvus

(Solvus line) D-F, beberapa larutan dari logam A akan pecah dan masuk kedalam

larutan B untuk membentuk larutan padat , larutan ini akan terlihat pada diagram

sebagai garis Solvus (Solvus line) E-G


15/19

Gambar Diagram keseimbangan untuk dua jenis logam dengan batas larutan di dalam

larutan padat

Proses yang sama juga terjadi pada larutan padat tersebut untuk logam A yang

masuk kedalam logam B (perhatikan pula titik E pada diagram) dimana maksimum

terjadi pada titik tE, sejalan dengan penurunan temperatur kadar logam A juga akan

menurun hingga 10 % perhatikan titik E pada diagram, penurunan temperatur hingga

temperature ruangan juga akan menurunkan kadar logam A pada larutan padat hingga

2%, terlihat pada diagram melalui garis penghubung EG.

1. Pendinginan pada paduan 1

Awal pemadatan dari bahan paduan 1 terjadi pada temperature dititik t1, dan

secara berangsur-angsur hingga berakhir dititik t2 dimana terbentuknya larutan padat

secara penuh kedalam larutan padat dan tidak terjadi perkembangan hingga

temperatur t4 namun ketika larutan logam B masuk ke dalam larutan logam A yang

merupakan awal pemadatan, kelebihan unsur logam B mengendap dari larutan padat

untuk membentuk larutan padat bersama dengan sebagian logam A. Pengendapan


16/19

ini akan berlangsung hingga temperatur turun hingga temperatur ruangan. Struktur

akhir yang diperoleh dari proses ini ialah + ( + ).


Bahan paduan ini akan mulai memadat pada tempertur dititik t2 yang akan

menghasilkan larutan padat .Selama pemadatan sisa paduan cair akan meningkat

dan sisa paduan cair eutectic terbentuk jika temperatur turun hingga tE , sisa cairan

ini akan memadat dan membentuk eutectic ( + ), sehingga struktur akhir akan

diperoleh +( + ).


Proses pemadatan untuk larutan ini dimulai pada penurunan temperatur pada

titik t6, dalam keadaan ini akan dihasilkan larutan padat , larutan padat ini

mengandung prosentase kadar logam B yang cukup besar serta akan tersisa secara

meningkat sesuai dengan penurunan temperatur (lihat garis liquidus pada diagram

keseimbangan gambar 32) dan penurunan temperatur hingga titi tE kelebihan paduan

cair ini akan membentuk komposisi eutectic dan eutectic padat. Dari proses ini akan

diperoleh struktur +( + ).


Awal proses pemadatan ini terjadi dimana temperature mencapai titik t5 dan

berlangsung secara berangsur-angsur serta terus menerus hingga temperatur turun ke

t6 namun tidak terjadi perubahan hingga temperatur turun ke t7. Ketika larutan logam

A masuk kedalam larutan logam B , penurunan dimulai. Kelebihan unsur logam A

akan mengendap dari larutan padat dan membentuk larutan padat bersama dengan

beberapa unsure logam B. Ini merupakan temperatur akhir dimana terbentuknya

struktur +( + ). Jika kadar bahan paduan lebih kecil dari 3 % logam B atau lebih

kecil dari 3% logam A, endapan tidak memiliki tempat sehingga hasil akhir dari

struktur bahan


17/19

4. safety pada induction furnance

1. Peralatan pelindung Kepala

Peralatan pelindung kepala dirancang atau dibuat dari bahan-bahan yang baik

agar dapat menghasilkan helm yang benar-benar dapat melindungi kepala dari luka

akibat benturan, terkena atau kejatuhan benda, terkena benda kerja yang melayang,

bahaya listrik dan lain sebagainya. Di samping itu juga dibuat helm khusus yang

harus dapat melindungi kepala dan muka dari bahan-bahan kimia atau cairan panas.

metallic helm, dipakai untuk pekerja yang bekerja dengan kondisi kerja yang panas,

seperti pada pengecoran logam atau pada dapur-dapur pembakaran.

Gambar Helm/pelindung kepala

2. Peralatan pelindung kebisingan

Kegunaan peralatan pelindung kebisingan adalah untuk melindungi telinga

dari kebisingan yang berlebihan, sehingga dapat menyebabkan kerusakan pada sistem

pendengaran pekerja. Banyak industri yang dalam proses produksinya menimbulkan

kebisingan yang dapat menyebabkan kehilangan pendengaran bagi para pekerja.


18/19

Gambar Alat pelindung kebisingan

3. Pelindung mata

Kecelakaan pada mata dapat mengakibatkan cacat seumur hidup, di mana

tidak dapat berfungsi lagi atau dengan kata lain orang menjadi buta. Dalam suatu

survei diperoleh data bahwa kecelakaan kerja atau luka pada diakibatkan oleh:

Obyek atau bahan yang mengenai mata (pecahan logam, beram-beram,

pecahan batu gerinda, paku, percikan bunga api dan lain sebagainya)

Debu dari penggerindaan

Karat

Sinar atau cahaya

Gas beracun atau asap beracun.

Gambar Kacamata untuk pekerja


19/19

4. Pelindung muka

Banyak jenis peralatan dibuat untuk melindungi muka para pekerja. Biasanya

alat tersebut juga berfungsi sebagai pelindung kepala dan leher sekaligus. Alat

tersebut berfungsi melindungi kepala dari benturan, melindungi muka dari cairan

bahan kimia, logam panas dan percikan bunga api dan luka lainnya yang akan terjadi

pada kepala, leher dan muka pekerja.

Gambar Pelindung muka

5. Pelindung Tangan

Jari-jari tangan merupakan bagian tubuh yang sering kali mengalami luka

akibat kerja, seperti: terpotong oleh pisau, luka terbakar karena memegang benda

panas, tergores oleh permukaan benda kerja yang tidak halus dan masih banyak lagi

bentuk luka lainnya.

Gambar Sarung tangan.

cara kerja dapur induksi atau dapur listrik

Documents