makalah dapur listrik

20
1 MAKALAH DAPUR LISTRIK Makalah ini disusun untuk memenuhi salah satu Mata Kuliah Teknologi Mekanik Disusun oleh : 1. DANE SURYA 095524232 2. INDRA WIJAYA 095524298 3. BANGUN KOKO 095524300 4. SYOIM NUZULLIYANTO 095524305 5. CHAMIM 095524304 UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA FAKULTAS TEKNIK JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK MESIN SURABAYA 2012

Upload: dane-surya-febianto

Post on 03-Aug-2015

896 views

Category:

Documents


42 download

TRANSCRIPT

Page 1: makalah dapur listrik

1

MAKALAH

DAPUR LISTRIK

Makalah ini disusun untuk memenuhi salah satu Mata Kuliah

Teknologi Mekanik

Disusun oleh :

1. DANE SURYA 095524232

2. INDRA WIJAYA 095524298

3. BANGUN KOKO 095524300

4. SYOIM NUZULLIYANTO 095524305

5. CHAMIM 095524304

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK MESIN

SURABAYA

2012

Page 2: makalah dapur listrik

2

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT senantiasa kami kehadiran atas segala kasih sayang

yang telah kami terima, sehingga makalah ini dapat terselesaikan dengan baik, tanpa

hambatan yang berarti.

Makalah yang berjudul “Dapur Listrik” ini disusun dalam rangka memenuhi salah

satu tugas mata kuliah Teknologi Mekanik. Dalam makalah ini membahas tentang pengertian

dan proses dapur listrik.

Atas tersusunnya makalah ini, tidak lupa penulis sampaikan terima kasih kepada:

1. Drs. Soeparno HS selaku dosen mata kuliah Teknologi Mekanik

2. Kepada semua pihak yang telah membantu dan memberikan dukungan atas

terselesaikannya makalah ini.

Tak ada gading yang tak retak. Begitu pepatah mengatakan, bahwa makalah ini masih

ada kekurangannya sehingga mohon kritik dan sarannya demi kesempurnaan laporan ini.

Surabaya, 02 Oktober 2012

Penulis

Page 3: makalah dapur listrik

3

DAPUR LISTRIK

Baja adalah logam aloy yang komponen utamanya adalah besi,

dengan karbon sebagai material pengaloy utama. Karbon bekerja sebagai agen pengeras,

mencegah atom besi, yang secara alami teratu dalam lattice, begereser melalui satu sama lain.

Memvariasikan jumlah karbon dan penyebaran alloy dapat mengontrol kualitas baja. Baja

dengan peningkatan jumlah karbon dapat memperkeras dan memperkuat besi, tetapi juga

lebih rapuh. Definisi klasik, baja adalah besi-karbon aloy dengan kadar karbon sampai 5,1

persen; ironisnya, 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, dan karbon, bila ada, tidak diinginkan. Definisi yang lebih baru, baja adalah aloy

berdasar-besi yang dapat dibentuk seccara plastik.

Dan umumnya baja juga menjadi bahan pelapis rompi anti peluru, yang dimana baja menjadi

bahan pelapis bahan inti rompi tersebut, yaitu bahan milik Kevlar.

Sejarah Penemuan Baja

Teknik peleburan logam telah ada sejak zaman Mesir kuno pada tahun 3000 SM. Bahkan

pembuatan perhiasan 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 sejak abad 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 campuran dari pengotor metalik dan abu

charcoal. Spone iron ini dipindahkan dari furnance pada saat masih bercahaya dan diselimuti

oleh slag yang tebal lalu 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. Parapembuat besi belajar untuk membuat 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 abad ke 14 tungku atau furnance yang digunakan mulai mengalami peningkatan

ukuran dan draft yang digunakan untuk pembakaran gas melewati “charge,” pada

Page 4: makalah dapur listrik

4

pencampuran material mentah. Pada tungku yang lebih besar ini, bijih besi pada bagian

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 adalah pig iron, yaitu paduan yang meleleh pada temperatur rendah. Pig iron

akan dproses lebih lanjut untuk membuat baja.

Pembuatan baja modern menggunakan blast furnance yang juga digunakan untuk

memurniakan besi oleh pembuat besi yang lamapu. 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 adalah komponen yang sangat sangat penting bagi produksi

baja Amerika. Mills yang lebih besar digunakan pada produksi baja dari bijih besi.

Gambar Proses Peleburan Baja

Pembuatan baja dalam dapur listrik merupakan cara yang paling baik dan

menguntungkan dibandiangkan dengan cara-cara lainnya. Prinsip kerja dapur listrik: Energi

listrik diubah dengan bermacam-macam cara menjadi energi panas untuk memanaskan dan

mencairkan logam.

Page 5: makalah dapur listrik

5

Dapur listrik yang digunakan untuk pembuatan baja ada dua macam yaitu:

1. Electric are-furnace

2. Induction furnace

Pembuatan baja dalam dapur listrik mempunyai banyak kelebihan yaitu:

1. Temperatur yang dicapai cukup tinggi (dapat mencapai 2000oC) sehingga mampu untuk

mencairkan logam-logam paduan yang titik cairnya tinggi, misal : paduan chrom,

molybdenum, nikel, tungsten dan lain-lain.

2. Bekerja dengan menghasilkan terak yang banyak (sampai 55 - 60% CaO), lagi pula dapat

menghilangkan unsur-unsur yang merugikan terhadap sifat-sifat baja seperti Phosfor (P)

dan Sulfur (S).

3. Terutama pada induction furnace akan diperoleh deoksidasi dan degasifikasi dari pada

baja.

4. Menghasilkan cairan dengan kualitas tinggi dan efisiensi yang tinggi dengan material

yang hilang terbakar yang minimum serta kemudahan dalam pengendalian temperatur

cairan logam

Harga yang mahal (investasi yang besar) baik dari pengadaan tanur itu sendiri dan dari

biaya energi yang tinggi merupakan kekurangan dalam penggunaan tanur listrik.

Tanur listrik saat ini digunakan untuk proses peleburan seluruh jenis baja, termasuk

stainless steel, tool steel dan baja paduan lainnya. Berikut ini akan dijelaskan lebih lanjut

mengenai kedua tanur tersebut.

1. Tanur Busur Api (Arc Furnace)

Tanur ini digunakan untuk proses peleburan, pemurnian dan untuk proses

penahanan cairan logam pada temperatur tertentu (holding furnace). Tanur ini biasanya

memiliki kapasitas untuk menampung cairan logam sebanyak 5 – 25 ton. Keuntungan dari

penggunaan tanur busur api adalah:

a. busur api yang terbentuk merupakan sumber panas tanpa resiko terkena kontaminasi,

sehingga kemurnian cairan logam dapat terjaga.

b. penggunan panas dapat dikendalikan dengan mudah

c. efisiensi panas sangat baik sekitar 70%, disamping muncul biaya yang tinggi akibat

kebutuhan listrik merupakan kerugian dari penggunaan tanur jenis ini.

d. lapisan udara diatas cairan logam mudah untuk dikendalikan

Page 6: makalah dapur listrik

6

e. kehilangan (losses) bahan paduan seperti crom, nikel, dan tungsten yang rendah.

Material logam dapat mencair karena adanya elektroda yang dihubungkan dengan

rangkaian listrik (electrical circuit) yang akan membentuk suatu busur api yang akan

mencairkan logam. Electric arc-furnace menggunakan tiga buah elektrode yaitu sesuai

dengan jumlah phase dari aliran listrik yang digunakan. Arus yang digunakan adalah arus

bolak-balik 3 phase ( 3 alternating current). Pada electric arc-furnace ini bahan isian akan

dipanaskan dan dicairkan oleh adanya radiasi dari busur listrik (electric arc) yang terjadi

antara electrode-electrode yang digunakan. Pada instalasi electric arc furnace ini

digunakan step-down transformer yang berguna menurunkan tegangan (voltage) aliran

listrik yang tinggi yang akan digunakan memanaskan dan mencairkan bahan isian.

Gambar Tanur Busur Api

Tanur busur api memiliki lapisan baja berbentuk silinder dengan landasan

berbentuk lengkung atau datar yang ditopang rol penahan yang memungkinkan tanur

untuk dimiringkan. Sebagai gambaran, tanur busur api yang memiliki kapasitas 10 ton

memiliki diameter luar sebesar 3 meter, diameter dalam bahan tahan api sebesar 2,4 meter,

tinggi 2,25 meter dan memiliki lapisan baja setebal 25 mm , sedangkan power input

sebesar 850 kva sampai dengan 30.000 kva. Prinsip Dasar Pemanasan Material Pada

Tanur Busur Api Prinsip timbulnya panas pada tanur busur api adalah panas timbul akibat

Page 7: makalah dapur listrik

7

adanya tahanan (resistansi) saat arus listrik mengalir. Dalam hal ini, logam yang

dimuatkan dalam tanur yang akan memberikan tahanan terhadap arus listrik. Saat logam

mencair, terak akan memberikan tahanan pada aliran arus listrik. Untuk mempertahankan

pemberian panas saat logam telah mencair, elektroda harus diangkat sehinnga elektroda

tersebut hanya menyentuh permukaan lapisan terak. Panas dihasilkan oleh loncatan

electron (busur api) dengan aliran listrik dengan adanya aliran listrik ini maka, akan

menimbulkan aliran induksi dalam cairan yang akan menyebabkan terjadinya gerak

cairan,sehingga homogenisasi cairan dapat terjadi. Elektroda-Elektodenya dibuat dari

bahan Carbon atau grafit dimana elektrode dari bahan grafit lebih menguntungkan sebab

lebih tahan terhadap temperatur tinggi. Ketiga elektrode yang digunakan, semakin lama

akan semakin pendek di bagian ujung bawahnya disebabkan panas yang terjadi pada ujung

tersebut. Pada saat operasi/bekerja, ketiga elektrode diturunkan secara bersama-sama

hingga menyinggung bahan isian. Agar terbentuk busur api, tiga elektroda dipasang secara

vertical dalam formasi segitiga. Elektroda dikelilingi pendingin dan penutup untuk

mendinginkan dan mengurangi gas yang keluar lewat elektroda. Ketiga elektroda yang

digunakan dapat dinaikan atau diturunkan secara otomatis dengan menggunakan perangkat

pengendali listrik atau hidrolik. Sistem kendali manual dan otomatis digunakan untuk

menaikkan, menurunkan, dan menggeser elektroda saat proses peleburan berlangsung.

Jika elektrode tersebut sudah pendek, perlu diganti yang baru. Proses Pemuatan

Saat proses pemuatan penutup tanur dibuka, dan setelah material dimuatkan kedalam

tanur, kemudian penutup ditutup kembali, elektroda diturunkan , dan aliran listrik

diberikan. Elektroda diturunkan sampai dasar sampai cairan logam mulai terkumpul dan

mulai naik. Elektroda kemudian dinaikan secara bertahap seiring dengan kenaikan

permukaan cairan logam. Untuk mendapatkan hasil yang optimal dari proses peleburan

dengan menggunakan tanur busur api dapat dicapai dengan melakukan proses perencanaan

dan pengendalian pemuatan yang baik. Secara umum komposisi pemuatan adalah sebagai

berikut :

1. bahan baku dengan ukuran besar/tebal sebanyak 40%

2. bahan baku dengan ukuran medium sebanyak 40%

3. bahan baku dengan ukuran kecil sebanyak 20%

Penggunaan sistem saluran dengan ukuran yang besar ( tebal ) akan mengakibatkan

proses peleburan menjadi semakin lama. Pemuatan bahan baku dilakukan dengan cara

sebagai berikut :

Page 8: makalah dapur listrik

8

1. distribusikan bahan baku pada seluruh permukaan tanur

2. hindari bahan baku yang terkumpul dibawah elektroda

3. akan lebih mudah apabila bahan baku dengan ukuran kecil diletakan diatas bahan baku

yang besar/tebal. Proses Peleburan

Proses peleburan baja dengan tanur busur api terbagi menjadi dua proses, yaitu :

1. Proses terak asam

2. Proses terak basa

Terak asam pada dasarnya mengandung Silika yang terdapat dalam ikatan ikatan

kimia FeMnS (iron manganese silicate).Terak ini terbentuk akibat reaksi oksidasi. Pada

tahapan ini terjadi proses pemurnian dari cairan logam yang dilakukan dengan

pengendalian dalam penghilangan (reduksi) beberapa unsur seperti carbon, mangan dan

silicon melalui proses oksidasi.

Proses penghilangan phosphor dan sulfur sulit dilakukan. Pengontrolan kandungan

kedua unsur tersebut hanya dapat dilakukan dengan pemilihan secara ketat bahan yang

dimuat, dimana bahan yang dimuat harus memiliki kandungan rendah dari kedua unsur

tersebut.

Pada proses terak basa, perhatian pada kandungan sulfur dan phosphor tidak perlu

dilakukan selama kedua unsur tersebut dapat dikurangi/dihilangkan dengan pemilihan

material yang tepat. Pada peleburan baja paduan, dapat dilakukan dengan melakukan

pemuatan menggunakan bahan baku dengan kandungan karbon yang rendah, dan untuk

mencapai kandungan kimia akhir dilakukan dengan menambahkan bahan paduan.

Pada tahap ini untuk pengikatan terak dilakukan dengan penambahan bijih besi dan

batu kapur yang ditambahkan pada saat pemuatan awal atau pada saat bahan baku telah

mencair. Penambahan bijih besi dan batu kapur saat awal proses peleburan dapat

mengakibatkan hilangnya unsur phosphor. Yang harus diperhatikan pada pemberian bijih

besi dan batu kapur adalah :

1. kedua bahan tersebut dapat memperlambat proses peleburan

2. hindari saat pemasukan kedua bahan tersebut dibawah busur api yang juga akan

merusak elektroda.

3. pemberian bijih besi tergantung dari kebersihan skrap yang digunakan

4. pemberian batu kapur bervariasi, berkisar antara 2% - 5 % dari total bahan baku yang

digunakan, tergantung dari kandungan sulphur dan phosphor yang akan dihilangkan.

Page 9: makalah dapur listrik

9

Komposisi aktual dari terak yang terbentuk pada saat pendidihan tergantung dari

kandungan carbon pada cairan logam serta proses desulphurisasi dan dephosporisasi.

1) Tahap pencairan

Yaitu tahap pertama peleburan dimana bahan baku pada diubah menjadi

material cai hingga temperature 15500C – 16000C. Disini reaksi-reaksi dalam terhadap

elemen-elemen yang dikandungnya (C, Mn, S, Si, P, Cr) mulai berlangsung dengan

pembubuhan besi oksid , sebagai pereaksi.

Fe3O4 -----------> 4 FeO

Fe2O3 -----------> 3 FeO

Perhatikan persamaan-persamaan reaksi berikut ini :

• C + FeO -----------> Fe + CO ( belum terjadi pendidihan )

• Si + 2 FeO -----------> SiO2 + 2 Fe

• Mn + FeO -----------> MnO + Fe ( terjadi pada temperatur relative rendah )

• 2 P + 5 FeO -----------> 5 Fe + P2O5

• 2 Cr + 3 FeO -----------> Cr2O3 + 3 Fe

Tahap ini berlangsung selama 1,5 jam dan diakhiri dengan pembuangan terak.

2) Tahap Pembersihan

Dilakukan dengan pembubuhan bahan pembawa CaO dan FeO sebanyak 3% - 4%

dari seluruh berat bahan baku. Pada temperatur tinggi, reaksi C + FeO ----> Fe + CO akan

mengakibatkan terjadi pendidihan. Penambahan CaO akan terjadi pengikatan elemen Cr,

V, Ni, W, Al, Zn dan B menjadi terak. Lama dari tahap ini sekitar 30 menit setelah

pembersihan ini akan menghasilkan : C turun sampai 0,5%, Si < 0,1%, Mn < 0,1%, P =

0,02 %, S = 0,04 %, Cairan mengandung O2 yang tidak mengambil kotoran ( tidak ada

yang dioksidasi )

3) Tahap Penyelesaian

Tujuan tahap ini adalah untuk :

a) Menyingkirkan O2 dari cairan

b) Penataan susunan komposisi

c) Desulfurisasi akhir

d) Pencapaian temperature ideal untuk penuangan

Page 10: makalah dapur listrik

10

e) Penyingkiran sisa-sisa deoksidasi

f) Deoksidasi akhir

Pada tahap ini temperature dinaikan hingga 16500C – 17000C, dan membutuhkan

waktu sekitar 30 menit.

Peralatan Pendukung Pada Tanur Busur Api:

1) Pendingin air, digunakan pada tanur busur api untuk mendinginkan bagian-bagian

penting dari tanur, yaitu: pemegang, lengan dan penjepit elektroda, bagian penutup

tanur, aerah sekitar pintu

2) Peralatan preheating (pemanasan awal) material yang akan dilebur, dilakukan dengan

menggunakan gas alam atau bahan bakan cair lainnya, akan mengurangi penggunaan

energi listrik saat proses peleburan. Dengan dilakukan pemanasan awal akan

mengurangi waktu peleburan serta akan mengurangi oksida – oksida dari bahan baku

yang kemudian akan memperpanjang usia bahan pelapis tanur dan elektroda.

3) Penghisap debu dan asap, sebagai peralatan pendukung pada tanur busur api:

a) Ventilasi (saluran udara) digunakan untuk memisahkan debu dan asap

b) Pengisap debu dan asap yang di pasang langsung diatas tanur

c) Penghisap debu dan asap yang menutupi permukaan tanur

d) Penghisap debu dan asap berbentuk canopy

2. Tanur Induksi

Secara umum tanur induksi digolongkan sebagai tanur peleburan (melting furnace)

dengan frekuensi kerja jala-jala (50 Hz) sampai frekuensi tinggi (10000 Hz) dan tanur

penahan panas (holding furnace) yang bekerja pada frekuensi jala-jala. Prinsip kerja

induction furnace hampir sama dengan kerja transformator, dimana ada lilitan litsrik

berfrekuensi tinggi, maka akan didapatkan/timbul arus induksi dalam lilitan sekunder

yang terdiri dari crucible dan isian logam cair.

Arus induksi (arus Eddy) memanaskan dan mencairkan bahan isian. Pemilihan

frekuensi kerja tanur peleburan sangat erat hubungannya dengan material yang dilebur

maupun kapasitas peleburan, mengingat frekuensi kerja tersebut akan mengakibatkan

terjadinya gejolak cairan (stirring) selama proses peleburan dengan tinggi puncak yang

berbeda-beda. Sedangkan semakin tinggi frekuensi kerja maka akan naik pula kapasitas

peleburan. Dengan demikian kompromi antara kebutuhan kapasitas dengan akibat yang

akan ditimbulkan oleh gejolak cairan terhadap material perlu dilakukan.

Page 11: makalah dapur listrik

11

Tanur penahan panas berfungsi sebagai tempat penyimpanan cairan, sehingga

memerlukan daya yang relative kecil namun memiliki kapasitas yang sangat besar.

Proses peleburan dengan menggunakan tanur jenis ini dapat dilakukan, namun harus

selalu diawali dengan bahan cair dan pemasukan bahan padat yang dihitung sedemikian

rupa agar tidak terjadi pembekuan didalam tanur.

Prinsip Dasar Pemanasan Dengan Induksi

Prinsip pemanasan pada benda yang diletakkan diantara medan electromagnetic

arus bolak-balik akan ditembus oleh medan listrik induksi mengakibatkan naiknya

temperature bahan. Laju kenaikkan temperature akan berbeda-beda untuk setiap jenis

maupun ukuran bahan sebab resistansi dari setiap bahan tersebut berbeda.

Sebatang silinder logam diletakan pada sebuah kumparan yang dialiri arus bolak-

balik, maka medan magnet yang terbentuk oleh kumparan akan menimbulkan arus

induksi pada silinder logam. Silinder logam menjadi panas oleh energi panas joule yang

timbul akibat lompatan electron dari arus induksi yang terhambat oleh resistansi dari

logam.

Gambar Tanur Induksi

Pada pemanasan dengan induksi gelombang magnetis dipancarkan dari kumparan

kepermukaan benda serta menembus benda tersebut hingga kedalaman tertentu, maka

sepanjang penampang medan magnit ini akan timbul arus induksi.

Dilihat dari prinsip kerjanya maka tanur induksi dikategorikan menjadi :

1. Tanur induksi saluran

Page 12: makalah dapur listrik

12

2. Tanur induksi krus

Pada umumnya tanur induksi saluran digunakan sebagai alat penahan panas cairan

(holding furnace), sedangkan untuk keperluan peleburan tanur induksi yang digunakan

adalah jenis krus. Krus terbuat dari bahan refractory yang dipadatkan dan disinter

didalam tanur tersebut.

Diameter krus yang terlalu besar mengakibatkan panas akan terserap terlalu banyak

oleh bagian cairan yang tidak terjangkau induksi. Sehingga laju pemanasan cairan akan

menjadi terlalu lambat. Sebaliknya bila diameter krus terlalu kecil, akan terjadi overheat

pada cairan karena laju pemanasannya terlalu tinggi.

Efisiensi Peleburan Dengan Tanur Induksi

Pemanasan tanur induksi efisiensi akan semakin tinggi pada bahan baku yang lebih

besar tanpa dipengaruhi oleh frekuensi kerjanya. Pada awal proses peleburan selalu

dipilih bahan baku dengan dimensi mendekati diameter dalam krus. Muatan awal ini

minimum harus dapat mengisi 20% dari kapasitas tanur.

Penggunaan tanur induksi frekuensi jala-jala, untuk peleburan dari bahan padat

hanya dapat dimulai dengan muatan awal yang dibuat sebagai balok yang massif

(starting block). Untuk menghindari pemakaian starting block harus disisakan sebanyak

1/3 dari kapasitas tanur sebagai muatan awal. Hal ini disebabkan oleh besarnya

kedalaman penetrasi sehingga membutuhkan bahan baku berukuran besar.

Tanur dengan frekuensi lebih tinggi (frekuensi medium) diawali dengan bahan

baku berukuran kecil. Selama bahan belum mencair, setiap potongan bahan akan terjadi

arus induksi yang mengakibatkan naiknya temperature potongan bahan tersebut. Laju

kenaikan temperature lebih tinggi pada potongan bahan yang paling dekat dengan

kumparan.

Bahan baku yang telah mencair dipanaskan terus hingga mencapai temperature

ideal proses peleburan. Pada saat ini akan terjadi gejolak cairan (steering) akibat adanya

gaya yang timbul dari medan induksi dan bergerak secara pheryperal.

Page 13: makalah dapur listrik

13

Gejolak cairan ini pada proses peleburan menjadi hal yang menguntungkan,

dimana akan terjadi distribusi temperature maupun homogenisasi paduan yang baik

didalam cairan terutama pada saat dilakukan rekarburisasi. Namun demikian gejolak

yang besar juga akan meningkatkan laju oksidasi serta erosi pada lining. Oleh karena itu

rancangan tanur induksi untuk peleburan bahan tertentu harus memperhatikan fenomena

tersebut.

Langkah Operasi Peleburan Tanur Induksi

Berikut diuraikan langkah operasi peleburan induksi beserta ilustrasinya :

1. Memasukan bahan dasar

2. Pemanasan awal kurang lebih selama 15 menit dengan pemberian beban 10 kW.

3. Pemberian beban 60 – 120 kW

4. Setelah bahan mulai mencair, masukan bahan selanjutnya

5. Penambahan beban 120 – 190 kW (full power), hingga seluruh bahan mencair.

6. Masukan bahan paduan

7. Ukur temperatur cairan sebelum pengambilan sampel

8. Pengambilan sampel pada temperatur kesetimbangan (lihat tabel), kemudian periksa

komposisi dari sampel ke laboratorium.

9. Penahanan temperatur sedikit diatas temperatur didih dengan pembebanan 60 kW.

10. Lakukan koreksi, bila komposisi belum mencapai target yang diinginkan

11. Naikan temperatur sampai temperatur taping yang diinginkan, periksa temperature

12. Tapping

Keuntungan-keuntungan Induction furnace dibandingkan Electric arc furnace

1. Tidak menggunakan elektrode sehingga mengurangi karburasi yaitu masuknya

karbon ke dalam baja.

2. Pengontrolan selama operasi lebih mudah.

3. Terjadi sirkulasi logam cair sehingga mempercepat reaksi kimia yang etrjadi.

4. Baja yang dihasilkan lebih homogen.

Daya yang diperlukan dari frekuensi arus yang disediakan pada kumparan

induktor tergantung pada kapasitas crucible (diameternya) dan jenis bahan isiannya.

Inductioan furnace biasanya beroperasi pada arus dengan frekuensi 500 - 2500 Cps

(dapur kapaitas besar beroperasi pada fkrekuensi rendah). Rating generator yang

digunakan bervariasi dari 0,4 - 1 KW/kg bahan isian.

Page 14: makalah dapur listrik

14

Crucible dapur ini dapat bersifat asam atau basa, dengan lapisan asam dibuat dari

tanah quarsite dengan bahan pengikat bubuk asamboric sampai 1,5%, dan lapisan basa

dibuat dari bubuk magnesite (MgO) dengan bahan pengikat asam boric sampai 3%.

Dapur Induction furnace banyak digunakan dalam pembuatan baja paduan tinggi (high

alloy stell) dan paduan khusus (special purpose alloy).

Pengetapan Dan Penuangan Baja. (Tapping and Pouring the Steel)

Baja cair yang dihasilkan dari dapur-dapur seperti telah diterangkan di atas

kemudian ditap dalam ladle yang dipanaskan terlebih dahulu. Pemanasan ladle perlu

dilakukan untuk menjaga temperatur baja cair tidak banyak berkurang kapasitas lodle

harus sesuai dengan keperluan. Dari ladle tersebut baja cair dituangkan ke dalam

cetakan logam (metal mould) untuk menghasilkan ingot atau ke dalam cetakan pasir

(sand mould) untuk menghasilkan baja tuang (steel casting).

Page 15: makalah dapur listrik

15

Dapur Listrik

PENGOLAHAN BAJA CARA ELEKTRO

Untuk mendapatkan baja berkualitas tinggi yang digunakan untuk baja konstruksi dan baja

perkakas, maka baja-baja yang dihasilkan dengan caraLinz-Donawitz dan Semens-

Martin harus diolah lagi kedalam proses pemuliaan.

Proses ini bertujuan :

1. Menghilangkan kotoran-kotoran yang tersisa seperti belerang, posfor dan

gas-gas.

2. Bila dikehendaki, memadukan dengan Khrom (Cr), nikel (Ni), vanadium (V)

wolfram (W), molybden (Mo) dan lain-lain tanpa mengalami kerugian.

Dengan cara elektro, hasil yang dikehendaki adalah baja muliaatau baja paduan

Jalannya proses :

Bahan asal Dimuliakan Hasil

- Baja LD atau SM dengan panas listrik Baja mulia/baja elektro

cair atau padat busur nyala atau - tanpa paduan

- Baja LD atau SM imbas (induksi) - paduan rendah

bekas - paduan tinggi

tanur imbas/induksi

Page 17: makalah dapur listrik

17

Baja dan Proses Pembuatannya

Posted June 7, 2009 by shinqueena in Uncategorized. Leave a Comment

Baja adalah logam aloy yang komponen utamanya adalah besi, dengan karbon sebagai

material pengaloy utama. Karbon bekerja sebagai agen pengeras, mencegah atom besi, yang

secara alami teratu dalam lattice, begereser melalui satu sama lain. Memvariasikan jumlah

karbon dan penyebaran alloy dapat mengontrol kualitas baja. Baja dengan peningkatan

jumlah karbon dapat memperkeras dan memperkuat besi, tetapi juga lebih rapuh. Definisi

klasik, baja adalah besi-karbon aloy dengan kadar karbon sampai 5,1 persen; ironisnya, 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,

dan karbon, bila ada, tidak diinginkan. Definisi yang lebih baru, baja adalah aloy berdasar-

besi yang dapat dibentuk seccara plastik.

Dan umumnya baja juga menjadi bahan pelapis rompi anti peluru, yang dimana baja menjadi

bahan pelapis bahan inti rompi tersebut, yaitu bahan milik Kevlar.

Sejarah Penemuan Baja

Teknik peleburan logam telah ada sejak zaman Mesir kuno pada tahun 3000 SM. Bahkan

pembuatan perhiasan 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 sejak abad 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 campuran dari pengotor metalik dan abu

charcoal. Spone iron ini dipindahkan dari furnance pada saat masih bercahaya dan diselimuti

oleh slag yang tebal lalu 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. Parapembuat besi belajar untuk membuat 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 abad ke 14 tungku atau furnance yang digunakan mulai mengalami peningkatan

ukuran dan draft yang digunakan untuk pembakaran gas melewati “charge,” pada

pencampuran material mentah. Pada tungku yang lebih besar ini, bijih besi pada bagian

Page 18: makalah dapur listrik

18

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 adalah pig iron, yaitu paduan yang meleleh pada temperatur rendah. Pig iron

akan dproses lebih lanjut untuk membuat baja.

Pembuatan baja modern menggunakan blast furnance yang juga digunakan untuk

memurniakan besi oleh pembuat besi yang lamapu. 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 adalah komponen yang sangat sangat penting bagi produksi

baja Amerika. Mills yang lebih besar digunakan pada produksi baja dari bijih besi.

Proses pembuatan baja

Baja diproduksi didalam dapur pengolahan baja dari besi kasar baik padat maupun cair, besi

bekas ( Skrap ) dan beberapa paduan logam. Ada beberapa proses pembuatan baja antara lain

:

PROSES KONVERTOR

terdiri dari satu tabung yang berbentuk bulat lonjong dengan menghadap kesamping.

Sistem kerja

Dipanaskan dengan kokas sampai ± 1500 0C,

Dimiringkan untuk memasukkan bahan 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.

proses Bassemer (asam)

lapisan bagian dalam terbuat dari batu tahan api yang mengandung kwarsa asam atau aksid

asam (SiO2), Bahan yang diolah besi kasar kelabu cair, CaO tidak ditambahkan sebab dapat

bereaksi dengan SiO2, SiO2 + CaO CaSiO3

proses Thomas (basa)

Lapisan dinding bagian dalam terbuat dari batu tahan api bisa atau dolomit [ kalsium

karbonat dan magnesium (CaCO3 + MgCO3)], besi yang diolah besi kasar putih yang

mengandung P antara 1,7 – 2 %, Mn 1 – 2 % dan Si 0,6-0,8 %. Setelah unsur Mn dan Si

terbakar, P membentuk oksida phospor (P2O5), untuk mengeluarkan besi cair ditambahkan

zat kapur (CaO),

3 CaO + P2O5 Ca3(PO4)2 (terak cair)

Page 19: makalah dapur listrik

19

PROSES SIEMENS MARTIN

menggunakan sistem regenerator (± 3000 0C.) fungsi dari regenerator adalah:

1. memanaskan gas dan udara atau menambah temperatur dapur

2. sebagai Fundamen/ landasan dapur

3. menghemat pemakaian tempat

Bisa digunakan baik besi kelabu maupun putih,

Besi kelabu dinding dalamnya dilapisi batu silika (SiO2),

besi putih dilapisi dengan batu dolomit (40 % MgCO3 + 60 % CaCO3)

PROSES BASIC OXYGEN FURNACE

logam cair dimasukkan ke ruang baker (dimiringkan lalu ditegakkan)

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/m

2.

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

Keuntungan dari BOF adalah:

BOF menggunakan O2 murni tanpa Nitrogen

Proses hanya lebih-kurang 50 menit.

Tidak perlu tuyer di bagian bawah

Phosphor dan Sulfur dapat terusir dulu daripada karbon

Biaya operasi murah

PROSES DAPUR LISTRIK

temperatur tinggi dengan menggunkan busur cahaya electrode dan induksi listrik.

Keuntungan :

Mudah mencapai temperatur tinggi dalam waktu singkat

Temperatur dapat diatur

Efisiensi termis dapur tinggi

Cairan besi terlindungi dari kotoran dan pengaruh lingkungan sehingga kualitasnya baik

Kerugian akibat penguapan sangat kecil

PROSES DAPURKOPEL

mengolah besi kasar kelabu dan besi bekas menjadi baja atau besi tuang.

Proses

pemanasan pendahuluan agar bebas dari uap cair.

Bahan bakar(arang kayu dan kokas) dinyalakan selama ± 15 jam.

kokas dan udara dihembuskan dengan kecepatan rendah hingga kokas mencapai 700 –

800 mm dari dasar tungku.

Page 20: makalah dapur listrik

20

besi kasar dan baja bekas kira-kira 10 – 15 % ton/jam dimasukkan.

15 menit baja cair dikeluarkan dari lubang pengeluaran.

Untuk membentuk terak dan menurunkan kadar P dan S ditambahkan batu kapur (CaCO3)

dan akan terurai menjadi:

akan bereaksi dengan karbon:

Gas CO yang dikeluarkan melalui cerobong, panasnya dapat dimanfaatkan untuk pembangkit

mesin-mesin lain.

PROSES DAPUR CAWAN

Proses kerja dapur cawan dimulai dengan memasukkan baja bekas dan besi kasar dalam

cawan,

kemudian dapur ditutup rapat.

Kemudian dimasukkan gas-gas panas yang memanaskan sekeliling cawan dan muatan

dalam cawan akan mencair.

Baja cair tersebut siap dituang untuk dijadikan baja-baja istimewa dengan menambahkan

unsur-unsur paduan yang diperlukan