pengolahan pellet bijih besi menjadi wrought steel di pt. krakatau steel

PENGOLAHAN PELLET BIJIH BESI MENJADI WROUGHT STEEL DI PT. KRAKATAU STEEL OLEH INSAN FADLI

December 10, 2013

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Baja dan Besi sampai saat ini menduduki peringkat pertama logam yang

paling banyak penggunaanya, penggunaan besi dan baja dewasa ini sangat luas

mulai dari perlatan seperti jarum, peniti sampai dengan alat – alat dan mesin berat.

Hingga ini hampir 90% aplikasi logam dunia adalah besi dan baja (logam

ferrous). Mulai dari keperluan rumah tangga hingga industri berat sekalipun,

setiap tahunnya kebutuhan masyarakat dunia akan baja terus meningkat. Namun

produksi baja dunia saat ini belumlah cukup untuk menjawab semua tantangan

tersebut.

Di Indonesia, pemenuhan akan baja masih jauh dari cukup. Faktor utama

dari hal tersebut yaitu masih minimnya pabrik pengolahan baja yang ada di

Indonesia saat ini. Jika dibandingkan dengan negara-negara lain di dunia,

seharusnya negara ini sudah mampu menghasilkan kapasitas produksi pertahun

yang lebih banyak. Karena dari umur pembangunan baja tahap awal bisa

dikatakan cukup tua, namun dari segi teknologi yang digunakan jauh ketinggalan.

Semakin berkembangnya perekonomian bangsa, maka semakin tinggi pula

tingkat kebutuhan akan baja nasional. Perusahaan-perusahaan baru bermunculan

diiringi kebutuhan material akan pembangunannya, semisal untuk konstruksi

pabrik. Hampir semua industri manufaktur menggunakan baja sebagai konstruksi

bangunan maupun bahan baku. Tidak hanya itu, gedung-gedung pencakar langit

yang ada saat ini sebagian besar menggunakan baja sebagai bahan dasar

konstruksi bangunan, dan masih banyak lagi dalam kehidupan masyarakat modern

saat ini menggunakan baja sebagai kebutuhan tak terelakkan.

Industri baja nasional seperti PT. Krakatau steel sebagai ujung tombak

produksi baja telah memulai produksinya sejak tahun 1970. PT. Krakatau Steel


December 10, 2013

2

didirikan pada tanggal 31 Agustus 1970, bertepatan dengan dikeluarkannya

Peraturan Pemerintah RI No. 35 Tahun 1970 Tentang Penyertaan Modal Negara

Republik Indonesia untuk Pendirian Perusahaan Perseroan (Persero) PT. Krakatau

Steel. Pembangunan industri baja ini dimulai dengan memanfaatkan sisa peralatan

proyek baja Trikora , yakni untuk pabrik kawat baja, pabrik baja tulangan dan

pabrik baja profil. Pada tahun 1979 dilangsungkan persemian fasilitas-fasilitas

produksi seperti pabrik besi spons dengan kapasitas 1,5 juta ton/tahun, pabrik

bileet baja dengan kapasitas 500.000 ton/tahun, pabrik batang kawat dengan

kapasitas 220.000 ton/tahun.

Dengan produksi saat ini sebanyak 5 juta ton slab pertahun, ke depan

produksi baja diperkirakan meningkat sejalan dengan peningkatan permintaan.

Baik dalam kebutuhan dalam negeri maupun eksport. Namun Demikian, hingga

kini bahan baku bijih besi untuk industri baja ini masi diimport dalam berbentuk

pelet dari beberapa negara seperti Brazilia, Peru, Swedia, dan Cina, sehingga

ketergantungan besi baja nasional akan bijih besi dari luar negeri sangat tinggi.

Pengusahaan bijih besi juga sudah mulai digalakkan sejak dahulu untuk

memenuhi kebutuhan baja dalam negeri. Namun demikian, ternyata produksi bijih

besi nasional tidak cukup besar untuk memasok bahan baku untuk pemenuhan

produksi baja dalam negeri. Apabila melihat potensi bijih besi nasional,

sebenarnya cadangan bijih besi di dalam negeri tidaklah kecil dengan kadar besi

(Fe) yang bervariasi. Hanya saja kenyataan yang dijumpai hingga saat ini adalah

bahwa keberadaan sumber bahan tambang besi ini tersebar di beberapa tempat

dalam jumlah yang relatif kecil. Disepanjang pantai Selatan Pulau Jawa dan

Sumatra dengan mineral jenis titanomagnetite, kemudian tersedia juga bijih besi

lateritik hasil pelapukan batuan ultra basa yang terdapat di Kalimantan dan

Sulawesi, dan juga keberadaan bijih besi hematite dan magnetite di Ketapang,

Belitung, Lampung dan Sumatera Barat.

Sebagai salah satu negara yang memiliki cadangan bijih dan pasir besi

dalam jumlah besar dan juga untuk menyongsong negara berbasis industri,

Indonesia harus memiliki pasokan bahan baku baja mandiri. Indonesia tidak boleh

tergantung kepada negara lain yang labil karena diperebutkan oleh negara-negara


December 10, 2013

3

yang lebih maju dengan konsumsi yang jauh lebih besar. Harga bahan baku baja

akan mudah disetir dan sangat merugikan. Program penyelamatan industri baja

nasional melalui pengolahan bijih besi mandiri harus segera digulirkan kalau tidak

ingin menemui kebangkrutan. Untuk mewujudkan program tersebut, Pemerintah

harus dapat membuat kebijakan yang mengatur dan mengontrol terlaksananya

program pengolahan bijih besi mandiri. Dana-dana harus diprioritaskan untuk

tujuan tersebut di samping harus selalu mendorong elemen lain untuk bekerja

keras mensukseskan program tersebut. Nilai ekonomi pasokan baja nasional (5-6

juta ton) melebihi 30 trilyun pertahun dan akan semakin meningkat seiring dengan

kemajuan industri. Sementara itu, dana yang berkaitan dengan riset untuk

pengembangan teknologi pengolahan bijih besi mandiri sangat sedikit bahkan

cenderung tidak ada. Para peneliti di pusat-pusat penelitian harus bersaing untuk

mendapatkan dana riset yang tersedia untuk pengembangan teknologi pengolahan

bijih besi lokal karena tidak adanya prioritas yang mendukung program tersebut.

1.2 Rumusan Masalah

Baja adalah material yang sangat strategis dimana masih perlunya

penanganan yang lebih lanjut untuk memenuhi kebutuhan baja pada sektor

industri yang ada diseluruh Indonesia. Dalam proses pembuatan baja ada beberapa

hal yang sangat perlu diperhatikan, baik dari segi ekonomi, bahan baku dan

tekhnologi yang akan digunakan.

Perumusan pada makalah ini adalah:

1. Bahan baku apakah yang diperlukan dalam pembuatan baja.

2. Bagaimanakah proses dalam pembuatan baja

3. Baja jenis apakah yang dihasilkan.

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah pada makalah ini adalah:.

1. Bahan baku dalam pembuatan baja.

2. Proses dalam pembuatan baja.


December 10, 2013

4

3. Baja yang dihasilkan.

1.4 Tujuan Penulisan

Penulisan makalah ini bertujuan untuk :

1. Mengetahui bahan baku yang digunakan.

2. Mengetahui dan memahami proses pembuatan baja. .

3. Mengetahui baja yang dihasilkan.

1.5 Manfaat Penulisan

Manfaat yang dalam penulisan ini adalah sebagai langkah awal untuk

memahami dan mengenal tentang proses pembuatan baja.


December 10, 2013

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 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 dilakukan 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 kandungan 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 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 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 diproses lebih lanjut untuk

membuat baja.


December 10, 2013

6

Pembuatan baja modern menggunakan blast furnance yang juga

digunakan 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

adalah komponen yang sangat sangat penting bagi produksi baja Amerika. Mills

yang lebih besar digunakan pada produksi baja dari bijih besi.

2.2 Klasifikasi Bijih Besi

Bijih besi (iron ore) adalah bahan galian hasil tambang yang banyak

mengandung unsur besi (Fe) dan bersenyawa atau terikat dengan unsur-unsur lain,

terutama Oksigen, Karbonat dan sifat-sifat yang mengandung Sulfida (ke-3 nya

disebut mineral-mineral). Oleh karena itu, pembagian macam dan jenis bijih besi

didasarkan kepada kandungan mineralnya :

a. Besi Oksida

Ferri Oksida (Fe2O3) atau disebut: “hematit”.

Kandungan Besinya = 69,94 %

Oksigennya = 30,06 %

Warnanya: merah dan tidak mengandung air

Ferro Oksida (Fe3O4) atau disebut: “magnetit”


Oksigennya = 27,6 %

Warnanya abu-abu sampai dengan ke cokelat-cokelat an.

Mempunyai sifat kemagnitan.

FeO(OH)Fe2O3 disebut juga: “limanit”

Limanit ini disebut juga Ferro Oksida yang ada mengandung air.

Kandungan Besinya = (60 65) %

Oksigennya = (8 20) %

Sisanya = air (H2O)


December 10, 2013

7

Warna: cokelat

HFeO2 disebut juga: “goethite”


Oksigennya = 27, 0 %

Sisanya = air

Bentuknya kristal atau seperti jarum.

Warna: kuning, merah atau cokelat.

FeO(OH) disebut juga: “lepidoerosite”

Bijih besi ini merupakan bentuk lain atau variasi dari goethite.

FeO2(OH)2 disebut juga: “turgite”

Bijih besi ini merupakan bentuk lain atau variasi dari limanite

b. Besi Karbonat

FeCO3 disebut juga: “sederit”


Karbonatnya = 50,8 %

Bentuknya seperti kristal dan berlumpur.

Mengandung unsur-unsur lain, seperti: Mg, Mn, Ca, Co

c. Besi Sulfida

Magnetik pyrite


Sulfurnya = 30,6 %

Marcasite, atau disebut bijih besi bersifat putih


Sulfurnya = 39,4 %

Macam bijih besi ini, biasanya merupakan hasil sampingan dari

penambangan:

Zn, Cu, Ni, Au perak atau sulfur (belerang).

“Pyrite lythos”


Sulfurnya = 53,4 % , warnanya: kuning


December 10, 2013

8

2.3 Pembuatan Pellet Bijih Besi

Pembuatan pellet bijih besi secara garis besar ada tiga tahapan, yaitu

sebagai berikut :

1. Kominusi

2. Konsentrasi

3. Dewatering

4. Aglomeration

1. Kominusi

a. Pemecahan (Crushing)

Bijih besi hasil tambang, biasanya masih berbentuk bonglahan-bongkahan

besar, yakni antara 300 400 2mm untuk keperluan “tanur tinggi”di

perlukan ukuran bijih besi antara 10 30 s/d 50 mm2, oleh sebab itu

bongkahan-bongkahan tadi perlu di pecah-pecah sehingga mempunyai

ukuran yang kecil dan seragam. Mesinnya: Jaw Crusher dan atau

Gyratory Crusher. Agar ukuran nya seragam, maka digunakan ayakan

(saringan).

b. Penghalusan (Grinding)

Adakalanya, bijih besi magnetit masih mengandung tanah, ada yang basah

ada pula yang kering dan sedikit bercampur dengan kotoran-kotoran

lainnya. Guna memisahkan antara bijih besi dan kotoran-kotoran tersebut,

digunakan mesin : Ball mill dan atau Rod mil

2. Konsentrasi

a. Gaya berat (Gravity method)

Dengan memanfaatkan beda berat jenis dari bahan-bahan hasil tambang,

maka akan dapat diperoleh bijih besi yang bersih, peralatan-peralatan yang

sering dipakai adalah:

jigging; untuk bijih besi dengan ukuran 0,5 25 mm

hampherey spiral; untuk bijih besi dengan ukuran 0,1 0,5 mm

shaking tabel; untuk bijih besi dengan ukuran 0,1 1,5 mm

cyclone; untuk menghilangkan kotoran-kotoran yang sangat halus.


December 10, 2013

9

b. Pemisahan secara magnetik (Magnetic separation)

Mineral-mineral dengan kemagnitan yang besar (contoh: bijih besi

magnetit), dapat dipisahkan dengan “mineral non-magnetic separation”.

Untuk kemagnitan yang lemah, digunakan “high density dry magnetic

separation”

c. Pembuihan dan pengapungan (Froth floatation)

Untuk bijih-bijih besi yang kemagnitan nya sangat lemah/rendah, dapat

menggunakan cara pengapungan, pH dari bahan yang di apungkan dapat

diperlemah/diperkecil dengan cara menambahkan asam atau alkali

(tergantung dari bahan yang di apungkan).

d. Pemisahan secara elektrostatik ber tegangan tinggi (Electrostatic/high

tension separation)

Elektrostatik atau pemisahan dengan tegangan tinggi dipakai untuk

meningkatkan mutu dari konsentrat-konsentrat yang halus juga untuk

memisahkan bahan-bahan yang tidak di inginkan.

3. Dewatering

Menghilangkan zat cair dan dikeringkan (Dewatering and drying). Bijih

besi yang butiran-butiran nya sangat halus di dalam suatu konsentrat, di

beri air, kemudian dimampatkan kedalam mesin pemampat dan kemudian

dikeringkan.

4. Aglomeration

Mengubah ukuran butiran bijih/ konsentrat menjadi gumpalan yang relatif

besar agar tidak menyumbat lubang-lubang pada tanur yang digunakan

untuk lewat gas-gas.Yang mana pada kali ini menggunakan jenis peletisasi

(peletizing).

2.4 Proses Pembuatan Baja

Besi dan baja mempunyai atom induk yang sama, yaitu Fe secara kimia,

keduanya dibedakan oleh kadar karbon (C) yang dikandungnya. Besi mengandung

karbon lebih besar dari 2,14% sedangkan baja mengandung karbon kurang dari


December 10, 2013

10

2,14%. Secara fisik/mekanis, besi dan baja mempunyai perbedaan sifat yang

sangat besar (tabel 2.1).

Tabel 2.1. Perbedaan sifat fisik dan mekanis antara besi dan baja Baja Besi

Dipukul Bunyinya nyaring

(berdenting)

Bunyinya tidak nyaring

Ditarik Sebelum patah akan

berubah bentuk, tambah

panjang dan ramping

Langsung patah tanpa

berubah bentuk yang

berarti

Ditempa Bisa Tidak bisa

Sifat Getas, Keras, Lebih

mudah terkorosi

Kenyal, lebih sukar

terkorosi

Baja tidak dapat dibuat secara langsung dari bijih besi yang terdapat di

alam, melainkan harus melalui tahapan permunian bijih besi terlebih dahulu. Bijih

besi yang telah dimurnikan kemudian dileburkan untuk memperoleh besi mentah,

baik besi mentah cair (pig iron) maupun besi mentah padat (sponge iron). Pig iron

maupun sponge iron masih mengandung beberapa unsur pengotor seperti C, Si,

Mn, P, S dan lain-lain.

Pada mulanya sebagian besar baja diproduksi dari pig iron. Tetapi, pada

saat ini lebih banyak digunakan sponge iron sebagai bahan bakunya dicampur

dengan besi tua/bekas (scrap), dengan perbandinga tertentu tergantung dari mutu

scrap yang digunakan.

Secara teoritis proses pembuatan baja merupakan pengurangan kadar

karbon dari besi yang berkadar karbon lebih besar dari 2,14% menjadi kurang dari

2,14%, dimana kadar karbon untuk baja teknik adalah 0,03%-1,00%.

Ada beberapa proses pembuatan baja, antara lain:

1. Proses converter

a. Proses Bassemer/proses Asam

b. Proses Thomas/proses Basa


December 10, 2013

11

2. Proses Siemens-Martin (Open Heart Process)

3. Proses dapur listrik

a. Dapur listrik induksi

b. Dapur listrik busur

2.4.1 Proses Converter

Converter merupakan bejana yang didinginkan dilapisi batu tahan api dan

mempunyai lubang-lubnag dibagian bawahnya. Pada proses ini, bahan baku yang

berupa besi mentah cair (pig iron) dimasukkan kedalam converter dengan cara

memutar converter ke posisi horizontal. Selanjutnya converter diputar kembali ke

posisi semula disertai dengan penghembusan udara.

Proses converter merupakan proses eksotern. Unsur-unsur yang

terkandung dalam pig iron akan menghasilkan panas jika terbakar. Hal ini dapat

diketahui dengan naiknnya temperature pig iron dari 1350oC (saaat dimasukkan

kedalam converter) menjadi 1600oC (saat akhir proses). Besar panas yang

dihasilkan beberapa unsur yang terdapat dalam pig iron dapat dilihat pada tabel

2.2.

Tabel 2.2 Jumlah panas yang dihasilkan dari pembakaran setiap unsur yang terdapat dalam pig iron.

Unsur (tiap 0,01%)

Panas yang dihasilkan (oC) Hasil

Fe 0,5 FeO Si 3,1 SiO2

Mn 0,7 MnO C 1,2 CO C 3,8 CO2 P 2,3 P2O5

Batu tahan api adalah jenis batuan mineral yang mengandung oksida-

oksida yang tahan terhadap temperatur tinggi dimana melebihi titik cair besi/baja,

sehingga tidak mengalami perubahan bentuk selama peleburan. Pada proses

converter, batu tahan api dapat berfungsi sebagai isolasi panas dan sebagai wadah

yang tidak bereaksi dengan besi/baja cair. Batu tahan api dapat dibedakan menjadi

:


December 10, 2013

12

a. Batu tahan api asam : Kadar SiO2 dominan

b. Batu tahan api basa : Kadar MgO, Ca2O3 dominan

c. Batu tahan api netral : Kadar Al2O3 dominan.

Pada pembuatan baja menggunakan converter dikenal 2 (dua) macam

proses yaitu proses asam dan proses basa. Disebut proses asam jika bahan baku

yang digunakan pig iron (bersifat asam). Dan disebut proses basa jika pig iron

bersifat basa. Pada proses asam, terak/slag yang dihasilkan bersifat asam. Jika pig

iron yang digunakan bersifat asam, maka batu tahan api yang digunakan harus

bersifat asam, dan juga demikian untuk proses basa.

Secara umum proses kerja converter adalah sebagai berikut :

1. Dipanaskan dengan kokas sampai suhu 1500oC.

2. Dimiringkan untuk memasukkan bahan baku baja (1/8 dari volume

converter).

3. Converter ditegakkan kembali.

4. Dihembuskan udara dengan tekanan1,5 - 2 atm dengan kompresor.

5. Setelah 20 – 25 menit converter dijungkirkan untuk mengeluarkan

hasilnya.

Keuntungan dengan menggunakan proses converter, antara lain :

1. Proses cepat

2. Biaya produksi rendah

3. Perawatan mudah

Kerugian dengan menggunakan proses converter, antara lain :

1. Bahan baku cair (besi mentah cair/pig iron) harus tersdia didekat converter

(dapur).

2. Kualitas baja yang dihasilkan rendah, karena mengandung nitrogen (N)

yang tinggi (0,01%)

3. Baja yang dihasilkan berkadar karbon (C) rendah (0,03%)

Converter dengan penghembus udara dari samping (side-blown converter)

biasa disebut Tropenas terdapat di PT. Barata , Surabaya.


December 10, 2013

13

a. Proses Bessemer (Proses Asam)

Proses ini ditemukan oleh Sir Hnery Bessemer pada tahun 1856. Proses ini

biasa disebut sebagai proses asam Karen pig iron yang digunakan mengandung p

kurang dari 0,05%.

Kriteria proses Bessemer :

Bahan : Besi mentah cair/pig iron (1350oC), berkadar :

- C : 3,5% - 4,0%

- Si : 2,0% - 2,5%

- Mn : 0,75% - 1,0%

- P : 0,05% max

- S : 0,05% max

- Dapat ditambhakan scrap : 8% max

Gambar 2.1. Converter Bessemer

Udara penghembus bertekanan 60 – 70 cmHg

Untuk memperbaiki sifat baja yang dihasilkan, perlu ditambahkan unsur

pengikat O2 (reduktor), sperti Si, Mn, atau Al dalam bentuk Fe alloys.

Tipe terak yang dihasilkan : FeO-MnO-SiO2.

Cara kerja prose Bessemer :

1. Putar converter sampai posisi horizontal, kemudian bahan diisikan

kedalam dapur converter sebanyak 1/5 volume dapur converter.

2. Putar udara keposisi semula disertai dengan penghembusan udara

(blowing).


December 10, 2013

14

3. Sampai 4 menit dari blowing, Si dan Mn terbakar. Ditandai dengan

nyala api pendek, berwarna coklat/kuning.

4. Setelah 4 menit dari blowing, C terbakar. Ditandai dengan nyala api

panjang, berwarna keputih-putihan (terang).

5. Selanjutya, nyala api berwarna kuning emas/agak kemerah-merahan,

pendek dan hampir mati, Karen C semakin kecil dan mendekati habis.

6. Blowing dihentikan. Dengan memiringkan converter, baja cair dituangkan

kedalam leadle, dan kemudian dituangkan kedalam cetakan.

b. Proses Thomas (Proses Basa)

Ditemukan oleh Thomas pada tahun 1878. Proses Thomas merupakan

modifikasi dari proses Bessemer, sehingga prose Thomas sangat mirip dengan

proses Bessemer. Pembuatan baja dengan proses Thomas dikenal sebagai proses

basa, karena pig iron yang digunakan mengandung 1,5%.

Kriteria proses Thomas :

Bahan : Besi mentah cair/pig iron (1350oC), berkadar :

- C : 3,4% - 4,0%

- Si : 0,5% - 1,0%

- Mn : 1,0% - 3,0%

- P : 1,5% min

- S : 0,08% max (sebaiknya, 0,05%)

- Dapat dtambhakan scrap : 12% max

Perlu penambahan kapur bakar (CaO) sebagai pengikat terak.

Udara penghembus bertekanan 60 – 7- cmHg

Untuk memperbaiki sifat baja yang dihasilkan, perlu ditambahkan unsur

pengikat O2 (reduktor), seperti Si, Mn, atau Al dalam bentuk Fe alloys.

Tipe terka yang dihasilkan : FeO-CaO-P2O5.

Cara kerja proses Thomas :

1. Putar converter sampai dengan posisi horizontal, kemudian bahan-bahan

diisikan kedalam dapur converter sebanyak 1/5 dari volume converter.

2. Putra converter ke posisi semula disertai dengan penghembusan udara

(blowing).


December 10, 2013

15

3. Sampai 4 menit dari blowing, Si dan Mn terbakar, temperature naik

dengan perlahan-lahan. C terbakar sedikit, sedangkan P hampir tidak

terbakar. Ditandai dengan nyala api pendek, berwarna coklat/kuning.

4. Setelah 4 menit sampai 14 menit dari blowing, C banyak terbakar.

Ditandai dengan nyala api panjang, berwarna keputih-putihan (terang).

5. Selanjutnya, nyala api berwarna kuning emas/agak kemerahan, pendek dan

hamper mati, Karen C semakin kecil dan mendekati habis.

6. Setelah C habis, P mulai terbakar, nyala api tetap kecil/hamper mati.

(jika kadar P yang diinginkan sangat kecil, maka sebagian Fe akan ikut

terbakar)

7. Blowing dihentikan. Dengan memiringkan converter, baja cair dituangkan

ke dalam ladle. Dan kemudian dituangkan kedalam cetakan.

2.4.2 Proses Siemens-Martin (Open Hearth Furnace)

Gambar 2.2. Open Hearth Furnace

Proses ini ditemukan pada tahun 1861 oleh siemens bersaudara (Williams

Siemens dan Frederick Siemens, Jerman) dan Pieter Mertin (Prancis).

Kriteria proses Siemens-Martin :

Bahan : Dapat berupa :

1. Baja tua/scrap (100%).

2. Pig iron (60%) dan srap (40%).

3. Besi mentah cair (50%) dan scrap (50%).

4. Bijih besi dan scrap.


December 10, 2013

16

5. Besi mentah cair dan bijih besi.

6. Besi mentah cair (100%)

Diperlukan bahan pengikat terak/slag (CaO, CaF, atau CaMg(CO3)2)

Diperlukan pengikat O2 berupa Al, Si atau Mn dalam bentuk ferro alloy.

Batu tahan api yang digunakan sesuai dengan jenis proses.

Bahan bakar dengan kadar S rendah atau gas alam.

Proses pembakaran jika burner I dihidupkan, gas hasil pembakaran akan

mengalir ke regerator I dan regenerator II. Burner I dimatikan, jika batu tahan api

yang terdapat di regenerator I telah panas (berwarna merah). Kemudian burner II

dihidupkan, gas hasil pembakaran akan mengalir ke regenerator II dan regenerator

II. Jika batu tahan api yang terdapat di regenerator II telah panas (berwarna

merah), burner II dimatikan dan burner I dihidupkan kembali. Demikian sterusnya

hingga proses selesai.

Cara kerja Proses Siemens-Martin terjadi atas 4 tahap, yaitu :

1. Tahap pengisian (charging).

2. Tahap peleburan.

3. Tahap pengaturan kompisisi (refining).

4. Tahap penuangan (pouring).

Tahap refining (pengaturan komposisi), dapat berupa pengurangan kadar

karbon atau peningkatan kadar karbon. Penignkatan kadar karbon yang terbaik

dilakukan dengan menambahkan pig iron yang berkadar C lebih besar dari 4,2%.

Penambahan kokas dapat juga dilakukan utuk meningkatkan kadar karbon, tetapi

cara ini kurang efektif. Sedangkan untuk menurunkan kadar dapat dilakukan

dengan menambahkan O2 murni.

Dibandingkan dengan proses converter, baja yang dihasilkan dari proses

open hesrth furnace mempunyai kualitas yang lebih baik. Tetapi biaya operasi

yang cukup mahal (konsumsi minyak tinggi) dan perawatan cukup tinggi. Di

Indonesia, open hearth furnace digunakan oleh PT. BUSI DHARMA, Jakarta.


December 10, 2013

17

2.4.3 Proses Dapur Listrik

a. Dapur Listrik Induksi (Induction Furnace)

Gambar 2.3. Skema Induction furnace

Induction Furnace pertama kali ditemukan oleh Ferranti, Italia (1877).

Dapur induksi ini terdiri atas sebuah mangkok khusus (crucible) sebagai tempat

peleburan. Pemanasan yang diperoleh dari kumparan listrik akan memanasi

mangkok khusus sehingga bahan yang diisikan akan mencair.

Jenis atau komposisi bahan baku yang digunakan biasanya merupakan

bahan baku pilihan, sehingga hasil yang diperoleh akan mempunyai komposisi

yang tidak jauh berbeda dengan bahan bakunya. Oleh karena itu, Induction

Furnace biasanya hanya untuk meleburkan kembali bahan baku yang diisikan.

Induction Furnace banyak digunakan untuk membuat baja yang

berkualitas tinggi yang sangat peka terhadap kontaminasi. Karena proses ini

logam cair yang diproses tidak bersentuhan dengan bahan bakar atau unsur lain

yang dapat menyebabkan logam cair terkontaminasi. Pada proses ini, pengisian

bahan baku dilakukan secara bertahap, tidak sekaligus. Pengisian kedua dilakukan

setelah bahan yang diisikan pertama kali telah mencair.

b. Dapur Listrik Busur (Electric Arc Furnace)

Electric Arc Furnace adalah dapur yang dilengkapi dengan elekrode

(biasanya 3 buah) dan merupakan salah salah satu alat pembuat baja yang paling

praktis. Proses ini dapat berlangsung cepat dan dapat menghasilkan baja yang

berkutlitas sangat tinggi, tetapi perlu tenaga listrik yang cukup banyak.


December 10, 2013

18

Gambar 2.4. Electric Arc Furnace

Bahan baku yang digunakan pada proses ini adalah scrap (100%). Batu

kapur (CaCO3), kapur bakar (CaO) atau fluorspar (CaF2) perlu ditambahkan

sebagai pengikat O2.

Electric Arc Furnace bekerja dengan prinsip yang hampri sama dengan las

listrik, dimana panas yang dihasilkan adalah akibat adanya pertemuan antara

kutub positif (elektroda) dan kutub negative (scrap).

2.5 Klasifikasi Baja

Baja dapat diklasifikasikan dalam beberapa kelompok, yaitu :

1. Berdasarkan metode pembuatan (sudah tidak lazim).

- Bessemer Steel

- Open-hearth steel

- Electric-furnace steel

- Crucible Steel

2. Berdasarkan tujuan penggunaan.

- Machine Steel

- Spring Steel

- Boiler Steel

- Structural Steel

- Tool Steel


December 10, 2013

19

3. Berdasarkan komposisi kimia.

Metode yang paling popular dalam penggolongan baja adalah berdasarkan

komposisi kimia. Metode tersebut menunjukkan kandungan unsur penting

() dalam baja menggunakan system penomoran dengan empat atau lima

angka contohnya standar AISI dan SAE. Angka pertama menunjukkan tipe

baja, misalnya: 1 berarti baja karbon, 2 berarti baja karbon, 3 berarti baja

nikel-kromium dan sebagainya. Dalam baja paduan sederhana, angka kedua

menunjukkan unsur utama dalam paduan. Dua atau tiga angka terkahir

umumnya menunjukkan kadar karbon rata-rata dibagi dengan 100. Sebagai

contoh, symbol 2520 berarti baja nikel dengan kadar nikelnya 5% dan

kadar karbon 0,20%. Beberapa spesifikasi baja paduan dapat dilihat pada

tabel 2.3.

4. Berdasarkan kadar karbon.

a. Baja karbon rendah (low karbon steel/mild steel)

Kadar karbon maksimal 0,25%. Banyak digunakan untuk kawat, baja

profil, skrup. Ulir dan baut.

b. Baja karbon sedang (medium carbon steel)

Kadar karbon antara 0,25%-0,55%. Banyak digunakan untukrel kereta api,

as, roda gigi, suku cadang yang berkekuatan tinggi atau dengan kekerasan

sedang sampai tinggi.

c. Baja karbon tinggi (high carbon steel).

Kadar karbon minimal 0,55%. Banyak dugunakan untuk perkakas potong,

pisau, tap dan bagian-bagian yang harus tahan gesekan.

5. Berdasarkan unsur khusus dalam paduan.

a. Baja paduan rendah (low-alloy steel)

Jumlah unsur khusus dalam paduan kurang dari 5%

b. Baja paduan sedang (medium-alloy steel)

Jumlah unsur khusus dalam paduan antara 5%-10%

c. Baja paduan tinggi (high-alloy steel)

Jumlah unsur khusus dalam paduan lebih dari 10%.


December 10, 2013

20

Selain itu baja paduan dibagi menjadi dua golongan yaitu baja campuran

khusus (special alloy steel) dan high speed steel.

Tabel 2.3. Spesifikasi baja paduan

No. AISI % C % Mn % Ni % Cr % Mo % V No. SAE TIPE

1330 0,28-0,33 1,60-1,90 - - - - 1.330 Baja 1340 0,38-0,43 1,60-1,90 - - - - 1340 Mn 2317 0,15-0,20 0,40-0,60 3,25-3,75 - - - 2315 Baja 2330 0,280,33 0,60-080 3,25-3,75 - - - 2330 Ni 3%

E2512* 0,09-014 0,45-060 4,75-5,25 - - - - Baja 2515 0,12-0,17 0,40-0,60 4,75-5,25 - - - 2515 Ni 5% 3115 0,13-0,18 0,40-0,60 1,10-1,40 0,55-0,75 - - 3115 3130 0,28-0,33 0,60-0,80 1,10-1,40 0,55-0,75 - - 3130 Baja 3140 0,38-0,43 0,70-0,90 1,10-1,40 0,55-0,75 - - 3140 Ni-Cr

E3310 0,08-0,13 0,45-0,60 3,65-3,75 1,40-1,75 - - 3310 4023 0,20-0,25 0,70-0,90 - - 0,20-0,30 - 4023 Baja 4037 0,35-0,40 0,70-0,90 - - 0,20-0,30 - 4037 Mo 4419 0,18-0,23 0,45-0,65 - - 0,45-0,60 - 4419 4118 0,19-0,23 0,70-0,90 - 0,40-0,60 0,08-0,15 - 4118 4130 0,28-0,33 0,40-0,60 - 0,80-0,10 0,15-0,25 - 4130 Baja 4140 0,38-0,43 0,75-1,00 - 0,80-0,10 0,15-0,25 - 4140 Cr-Mo 4150 0,48-0,53 0,75-1,00 - 0,80-0,10 0,15-0,25 - 4150 4320 0,17-0,22 0,45-0,60 1,65-2,00 0,40-0,60 0,20-0,30 - 4320 Baja 4320 0,38-0,43 0,60-0,80 1,65-2,00 0,70-0,90 0,20-0,30 - 4340 Ni-Cr-Mo 4720 0,17-0,22 0,50-0,70 0,90-1,20 0,35-0,55 0,15-0,25 - 4720 4620 0,17-0,22 0,45-0,60 1,65-2,00 - 0,20-0,30 - 4620 Baja 4626 0,24-0,29 0,45-0,65 0,70-1,00 - 0,15-0,25 - 4626 Ni-Mo 4820 0,18-0,23 0,50-0,70 3,25-3,75 - 0,20-0,30 - 4820 5120 0,17-0,22 0,70-0,90 - 0,70-0,90 - - 5120 5130 0,28-0,33 0,70-0,90 - 0,80-1,10 - - 5130 Baja 5140 0,38-0,43 0,70-0,90 - 0,70-0,90 - - 5140 Cr 5150 0,48-0,53 0,70-0,90 - 0,70-0,90 - - 5140

E52100* 0,95-1,10 0,25-0,45 - 1,30-1,60 - - 52100 6118 0,16-0,21 0,50-0,70 - 0,50-0,70 - 0,12 6118 Baja 6160 0,48-0,53 0,70-0,90 - 0,80-1,10 - 0,15 6150 Cr-V 8620 0,18-0,23 0,70-0,90 0,40-0,70 0,40-0,60 0,15-0,25 - 8620 8630 0,28-0,33 0,70-0,90 0,40-0,70 0,40-0,60 0,15-0,25 - 8630

8640 0,38-0,43 0,75-1,00 0,40-0,70 0,40-0,60 0,15-0,25 - 8640 Baja Ni-Cr-Mo

8720 0,18-0,23 0,70-0,90 0,40-0,70 0,40-0,60 0,20-0,30 - 8720 Rendah 8740 0,38-0,43 0,75-1,00 0,40-0,70 0,40-0,60 0,20-0,30 - 8740 8822 0,20-0,25 0,75-1,00 0,40-0,70 0,40-0,60 0,20-0,30 - 8822

9260 0,56-0,64 0,75-1,00 1,80-2,20 (% Si) - - - 9260 Baja

Si E9310* 0,08-0,13 0,45-0,65 3,00-3,50 1,00-1,40 0,08-0,15 - 9310 Baja 9840 0,38-0,43 0,70-0,90 0,85-1,15 0,70-0,90 0,20-0,30 - 9840 Ni-Cr-Mo 9850 0,48-0,53 0,70-0,90 0,85-1,15 0,70-0,90 0,20-0,30 - 9850 Lebih Tinggi

94B30 0,48-0,53 0,70-0,90 0,85-1,15 0,70-0,90 0,20-0,30 - 94B30 Baja Boron

*E = Proses dengan electric-furnace AISI = American Iron and Steel Institute SAE = Society of Automotive Engineers


December 10, 2013

21

Baja Paduan Khusus (special alloy steel)

Baja jenis ini mengandung satu atau lebih logam-logam seperti nikel,

chromium, manganese, molybdenum, tungsten dan vanadium. Dengan

menambahkan logam tersebut ke dalam baja maka baja paduan tersebut

akan merubah sifat-sifat mekanik dan kimianya seperti menjadi lebih

keras, kuat dan ulet bila dibandingkan terhadap baja karbon (carbon steel).

High Speed Steel (HSS)/Self Hardening Steel

Kandungan karbon : 0,70 % – 1,50 %. Penggunaan membuat alat-alat

potong seperti drills, reamers, countersinks, lathe tool bits dan milling

cutters. Disebut High Speed Steel karena alat potong yang dibuat dengan

material tersebut dapat dioperasikan dua kali lebih cepat dibanding

dengan carbon steel. Sedangkan harga dari HSS besarnya dua sampai

empat kali daripada carbon steel.

Baja paduan mempunyai kegunaan khusus yang lebih banyak dibanding baja

karbon. Sifat-sifat baja paduan antara lain:

Keuletan tinggi tanpa pengurangan kekuatan tarik

Kemampukerasan sewaktu dicelup dalam minyak atau udara baik, sehigga

kemungkinan retak kurang.

Tahan terhadap korosi dah kehausan, tergantung pada jenis paduam.

Tahap terhadap perubahan suhu, ini berarti sifat fisisnya tidak banyak

berubah.

Memiliki kelebihan dalam sifat-sifat metalurgi, seperti butir yang halus.

2.5.1 Baja Perkakas (Tool Steel)

Baja perkakas digolongkan berdasarkan atas :

1. Media celup (quenching).

Dibedakan menjadi :

- Water-hardening steel

- Oil-hardening steel

- Air-hardening steel


December 10, 2013

22

2. Unsur Paduan.

Dibedakan menjadi :

- Carbon tool steel

- Low-alloy toll steel

- Medium-alloy tool steel

3. Penggunaanya (aplikasi).

Dibedakan menjadi :

- Hot-work steel

- Shock-resisting steel

- High-speed steel

- Cold-work steel

AISI ( American Iron and Steel Institute), menggolongkan baja perkakas

menjadi tujuh kelompok (group) besar tabel 2.4.

Table 2.4. penggolongan baja perkakas menurut AISI Gorup Simbol dan Tipe

Water-hardening Steels W Shock-resisting Steel S

Cold-work steel O= Oil-hardening A = Medium-alloy air-hardening D = High-carbon high-cromium

Hot-work steel H (H1-H190, meliputi Cr-base (H20-H39), meliputi W-base (H40-H59), meliputi Mo-base

High-speed steels T = Tunsten (wolfram)- base M = Molibdenum (Mo)- base

Mold steel P = Mold steels (P1-P19), meliputi low carbon (P20-P39), tipe lainnya

Special-purpose steels L = Low-alloy F = Carbon-tungsten

Sifat-sifat yang perlu diperhatikan dalam pemilihan baja perkakas, antara lain

:

Ketahanan terhadap deformasi (non deforming properties)

Deep of hardening

Ketangguhan (toughness)


December 10, 2013

23

Ketahanan aus (wear resistance)

Kekerasan pada temperature tinggi (red hardness)

Kemampukerasan (hardenability)

Ketahanan rekarburisasi (resistance to recarburisation)

2.5.2 Baja Konstruksi (Structure Steel)

Baja konstruksi (structure steel) mencakup sekitar 90% dari seluruh

produksi baja. Penggunaan baja konstruksi antara lain untuk :

Pembuatan baja batangan.

Baja profil untuk segala jenis konstruksi (jembatan, menara, bangunan

tinggi, pesawat angkat).

Konstruksi mesin.

Plat-plat, pipa, kawat, dan lain-lain.

Tabel 2.5. Penggolongan baja bukan paduan menurut JIS*

Jenis Kekuatan Tarik (Kg/mm2)

Regangan (%)

Kadar C (%)

St 00 Tidak bersyarat - 0,10 St 34 34 - 42 25 0,10 St 37 37 - 45 20 0,12 St 42 42 - 50 20 0,25 St 50 50 – 60 18 0,35 St 60 60 – 70 14 0,45 St 70 70 – 85 10 0,60 C 10 42 – 52 19 0,06 - 0,12 C 15 50 – 65 16 0,12 - 0,18 C 22 55 – 65 22 0,18 – 0,25 C 35 65 – 80 18 0,32 – 0,40 C 45 75 - 90 16 0,42 – 0,50

Baja konstruksi tidak termasuk dalam jenis baja paduan. Baja konstruksi

distandarisasikan menurut kekuatan tarik terkecilnya. Misalnya baja jenis St 42,

berarti baja konstruksi dengan kekuatan tarik minimal 42 Kg/mm2. Peningkatan

kadar karbon ( C ) pada baja konstruksi akan meningkatkan kekuatan tarik, tetapi

meurunkan regangan, keuletan dan mampu las. Jenis-jenis baja konstruksi dapat

dilihat pada tabel 2.5.


December 10, 2013

24

BAB III

PEMBAHASAN

3.1 Latar Belakang dan Sejarah PT. Krakatau Steel

PT. Krakatau Steel yang berlokasi di Cilegon merupakan industri

pengolah baja terbesar di Indonesia. Pabrik ini merupakan permulaan proyek baja

dari pemerintah yang mulai berdiri pada bulan Mei 1962. Pada mulanya proyek

tersebut dikenal dengan nama proyek pabrik baja “ TRIKORA “ yang mendapat

bantuan dari pemerintah Rusia.

Akibat adanya pemberontakan G30S PKI, proyek pembangunan dari tahun

1966 sampai sekitar tahun 1972 dapat dikatakan terhenti sama sekali, kesulitan

utamanya adalah pembiayaan pembangunan pabrik. Akhirnya, berdasarkan

Peraturan Pemerintah No 35 Tahun 1970 proyek pabrik baja ” TRIKORA “

menjadi PT. Krakatau Steel yang disahkan dengan ditanda tangani akte notaris

No. 35 pada tanggal 23 Oktober 1971. Pembangunan proyek PT. Krakatau Steel

pada akhir tahun 1976, yaitu pabrik Besi Beton telah dapat diselesaikan dan dapat

mulai dioperasikan secara komersil sejak tahun 1977.

Pabrik Besi Siku yang berada di dalam satu gedung dengan pabrik Besi

Beton, selesai pembangunannya pada bulan Juli 1977. Dengan selesainya

pabrik besi siku tersebut, maka seluruh pembangunan pabrik baja yang mulanya

merupakan proyek bantuan Rusia sudah dapat diselesaikan.

Selanjutnya PT. Krakatau Steel melaksanakan pembangunan pabrik-

pabrik baru sebagai perluasan usaha. Sebagai tujuan pendirian PT. Krakatau Steel,

maka pabrik-pabrik yang dibangun adalah yang terpadu yaitu dapat mengolah

biji besi sampai dengan produk-produk jadi dari baja.

Dasar penentuan lokasi pendirian pabrik besi baja, antara lain :

Adanya cikal bakal industri baja ( Trikora ).

Letak geografis ( pinggir laut ).


December 10, 2013

25

Tersedianya tanah yang cukup luas.

Tersedianya air yang cukup banyak.

Kondisi sosial budaya daerah.

Daerah tandus ( bukan agraris ).

Tersedianya tenaga kerja

3.2 Pembagian Plant PT. Krakatau Steel

Sumber : Brosur, produksi PT.Krakatau Steel

Gambar 3.1 Produksi Baja di PT. Krakatau Steel


December 10, 2013

26

Sumber : Brosur, Produksi PT Krakatau Steel

Gambar 3.2 Struktur Produksi PT. Krakatau Steel

Untuk melakukan sebuah produksi PT. Krakatau Steel dibagi dalam

beberapa plant, yaitu :

a. Pabrik pengolahan besi dan baja

b. Pabrik peleburan besi dan baja.

c. Pabrik pengerolan besi dan baja.

a. Pabrik Pengolahan besi dan baja, antara lain :

1. Pabrik Besi Spons HYL I

2. Pabrik Besi Spons HYL III

3. Rotary Kiln (RK)

Pabrik Besi Spons HYL III ini merupakan sebuah pabrik (chemical plant)

yang menangani proses pengolahan biji besi (pellet) menjadi besi spons.

b. Pabrik peleburan besi dan baja, antara lain :

1. SSP I (Slab Steel Plant I)

Bagian pabrik yang memproduksi baja lembaran (slab).


December 10, 2013

27

2. SSP II (Slab Steel Plant II)

Bagian pabrik yang memproduksi baja lembaran (slab).

3. BSP (Billet Steel Plant)

c. Pabrik pengerolan besi dan baja, antara lain :

1. Pabrik Pengerolan Baja Lembaran Panas (HSM).

2. Pabrik Pengerolan Baja Lembaran Dingin (CRM).

3. Pabrik Batang Kawat (WRM).

3.3 Pembuatan Besi Spons

3.3.1 Bahan Baku

Gambar 3.3 Pellet Bijih Besi

Dalam proses pembuatan besi spons, pellet yang digunakan adalah dari

bijih besi Fe2O3 (hematite) dengan kadar Fe 60%-80% dengan ukuran 6-18 mm

yang berasal dari beberapa negara seperti Brasil, Bahrain, Belgia, dan Chili.

Sedangkan dalam membantu proses reduksi langsung digunakan gas alam yang

berasal dari PERTAMINA sebagai reduktor, dimana dengan komposisi gas

sebagai berikut :

H2 = 70 – 73 %

CO = 15 – 17 %

CH4 = 2 – 4 %

CO2 = 7 – 9 %


December 10, 2013

28

3.3.2 Proses Utama

Pabrik Besi Spons PT. Krakatau Steel memproduksi besi spons dari pellet

dan lump ore (10%) sebagai bahan baku utama dengan menggunakan metode

reduksi langsung gas H2 dan CO.

Proses reduksi bijih besi di Pabrik Besi Spons PT. Krakatau Steel

menggunakan proses Hoyalat Y Lamina (HYL) yang berasal dari Meksiko. Dalam

pembuatan besi spons ada dua proses yang paling dominan yaitu proses reformasi

dan reduksi.

Dalam pabrik besi spons HYL – III, pellet direduksi dengan menggunakan

gas H2 dan CO. Proses utama ini terjadi dalam reaktor HYL – III. Fe2O3 akan

direduksi menjadi Fe. Unit ini mempunyai kapasitas produksi 1,35 juta ton besi

spons per tahun. Dengan teknologi proses kontinyu 170 ton spons atau hour

(1993). Tingkat pencapaian metalisasi 91-92%.

Sedangkan proses penting lainya adalah proses reformasi. Proses reformasi

bertujuan untuk memproduksi gas pereduksi H2 dan CO dari gas alam yang

berasal dari PERTAMINA. Dalam proses reformasi ini gas alam direaksikan

dengan steam dalam suatu unggun katalis Ni pada suhu yang sangat tinggi.

Tabel 3.1 Fasilitas Utama Pabrik Besi Spons Nama Perusahaan Fasilitas Utama

HYL-I

Reformer Kapasitas 1.000.000 mtpy Cooling System OP. Rate 500.000 mtpy Primery Reduction Teknologi Hylsa (Meksiko) Secondary Reduntion Ferrostaal (Germany) Reactor

HYL-III

Reformer (Rekondisi ex. HYL-I)

Kapasitas Desain 1.500,000 mtpy Heat Recuparator Teknologi Hylsa (Meksiko) Gas Heater Ferrostaal (Germany) Reactor

Sistem penunjang pada proses HYL-III adalah :

1. CO2 absorption system. 2. Proses Cooling Water System. 3. Equipment Cooling Water System. 4. Steam System


December 10, 2013

29

5. Inert Gas System 6. Intrument Air System 7. Hydroulic System 8. Sulfur Injection System. 9. Iron Ore Pellet Handling System 10. Sponges Handling System 11. Emergency Generator System

1. Proses Reformasi

Proses reformasi memiliki tujuan untuk menghasilkan gas pereduksi yaitu

H2 dan CO. Dalam proses reformasi ini gas alam dari PERTAMINA akan diolah

menjadi gas reduksi. Proses konversi gas alam menjadi gas pereduksi ini

berlangsung dalam beberapa tahap yaitu proses pretreatment, diantaranya

penghilangan fraksi berat, penghilangan kandungan merkuri, pengurangan

kandungan sulfur, kemudian ke tahap pembuatan gas pereduksi dan pendinginan

gas proses.


Gambar 3.4 Proses produksi pabrik besi spons

Komposisi gas pereduksi yang masih diijinkan masuk ke dalam reaktor

adalah :

H2 = 70 – 73 %


December 10, 2013

30

CO = 15 – 17 %

CH4 = 2 – 4 %

CO2 = 7 – 9 %

a. Proses Pretreatment Gas Alam :

Proses Penghilangan Fraksi Berat

Bahan baku gas alam yang berasal dari PERTAMINA masih meiliki

kandungan berbagai kontaminan yang berupa hidrokarbon fraksi berat,

partikel cair, sulfur, dan mercury yang dapat menimbulkan gangguan pada

proses selanjutnya. Oleh karena itu, perlu dilakukan perlakuan awal

terhadap gas alam.

Pada kondisi normal saat kedua reaktor bekerja dengan baik dan pasokan

dari PERTAMINA lancar, sebuah reformer biasanya mengkonsumsi gas

alam sebanyak 20.000 Standart Cubic Metric Hour (SCMH), dengan

tekanan 13 Kg/cm3, dan temperatur sekitar 30 °C. Sebelum masuk ke

reformer mula – mula gas alam dialirkan ke KO Drum untuk

menghilangkan hidrokarbon fraksi berat dan partikel cair yang terkandung

dalam gas alam. Di dalam tangki KO Drum terdapat saringan yang terbuat

dari kawat baja yang berfungsi untuk menyaring fase cair dan padatan,

sementara itu gas akan melewati lubang saringan dan keluar melalui

bagian atas tangki. Fasa cair dan padatan ini akan dibuang melalui bagian

bawah tangki.

Proses Penghilangan Kandungan Merkuri (Demercurizer)

Setelah keluar dari KO Drum, gas akan dialirkan ke dalam demercurizer

untuk menghilangkan kandungan merkuri (Hg). Merkuri harus dihilangkan

karena merupakan pengotor gas proses yang dapat mengganggu proses

selanjutnya.

Penghilangan mercury ini dilakukan dengan cara melewatkan gas alam

melalui tangki yang bagian dalamnya terdapat material karbon aktif dan

saringan serta deflector bagian atasnya, carbon aktif untuk menyerap

mercury, saringan untuk menyaring kotoran gas dan deflector untuk

mencegah adanya turbulensi dari aliran gas alam. Saluran purge di bagian


December 10, 2013

31

bawah untuk mengeluarkan kotoran. Gas alam keluar dari demercurizer

melalui saringan untuk menyaring gas dari karbon aktif yang terbawa.

Reaksi yang terjadi adalah :

Hg + C HgC

HgC + S HgS + C

Proses Penghilangan Kandungan Sulfur (Desulfurizer)

Dari demercurizer gas dengan tekanan 13 Kg/cm2 dan temperatur 30 °C

dialirkan ke dalam desulfurizer untuk menghilangkan kandungan sulfur

pada gas alam. Kandungan sulfur dapat mengganggu fungsi katalis pada

pembentukan gas proses atau gas pereduksi di reformer sehingga konversi

reaksi di reformer menurun serta dapat pula menyebabkan korosif pada

tangki yang lama kelamaan akan membuat reaktor berlubang.

Pengurangan kadar sulfur dilakukan dengan cara melewatkan aliran gas

alam melalui bagian atas tangki yang terbuat dari pelat besi karbon.

Dimana pada bagian dalam tangki berisi ZnO yang berfungsi menangkap

sulfur dari 8 – 10 ppm sedangkan kandungan sulfur untuk proses reformasi

pada gas alam harus tres. Reaksi yang terjadi adalah :

H2S + ZnO ZnS + H2O

b. Konversi Gas Alam menjadi Gas Proses :

Pembuatan Gas Proses

Gas alam dengan tekanan 10 Kg/cm2 dan temperatur 30 °C selanjutnya

dicampur dengan steam yang memiliki tekanan 17,5 kg/cm2 dan

temperatur 273 °C di dalam mix point dan diteruskan ke convection section

reformer untuk pemanasan awal sampai temperatur 400 °C, dengan tujuan

untuk mengurangi beban pemanasan yang diberikan pada radiant section,

pada radiant section gas dengan tekanan 10,5 kg/cm2 dan 510 °C

didistribusikan ke dalam pipa – pipa yang berisi katalis nikel yang

berbentuk raschig ring yang memiliki tujuan untuk mempercepat reaksi

pembentukan gas proses (CO dan H2O).

Radiant section terdiri dari 6 baris pipa, masing – masing baris terdiri dari

54 buah pipa sehingga jumlah pipa keseluruhan adalah 324 buah pipa. Di


December 10, 2013

32

bagian luar pipa dilengkapi dengan 7 baris burner, masing – masing baris

terdiri dari 20 burner sehingga jumlah total burner adalah 140 buah

burner. Temperatur di radiant section berkisar antara 900 – 1000 °C dan

temperatur gas proses yang keluar radiant section adalah 830 °C dengan

tekanan 7 kg/cm2. Sisa gas pembakaran dari radiant section digunakan

sebagai pemanas awal koil – koil yang berada di bagian atas convection

section, sisa gas pembakaran ini kemudian dibuang ke atmosfer melalui

cerobong.

Reaksi – reaksi yang terjadi antara gas alam dengan steam :

CnHm + nH2O ↔ nCO + (n +m/2) H2

CH4 + H2O ↔ CO + 3H2

CO + H2O ↔ CO2 + H2

CO + 3H2 ↔ CH4 + H20

Pendinginan Gas Proses

Proses pendinginan ini diperlukan karena gas proses masih tercampur

dengan H2O sisa. Gas proses yang terbentuk di reformer ditampung di

dalam effluent chamber lalu gas proses ini didinginkan ke dalam Waste

Heated Boiler (WHB) sampai temperaturnya 230 °C dengan air yang

berasal dari steam drum, panas yang diambil dari gas proses sekaligus

digunakan sebagai pemanas air pada steam drum. Dari WHB gas proses

didinginkan lagi di quench orifice dimana terjadi kontak langsung antara

gas proses dengan cooling water dengan cara dispraykan sampai

temperatur gas proses 65 °C.

Setelah itu gas proses didinginkan lagi di quench tower (QT) yang

dilengkapi dengan packing keramik dan spray air dimana QT tersebut

bertujuan untuk memisahkan gas proses dengan air sehingga didapatkan

gas proses yang kering dengan temperatur 38 °C. Komposisi gas proses

yang dihasilkan dari proses reformasi adalah :

CO2 = 7 – 9 %


December 10, 2013

33

CH4 = 2 – 4 %

H2 = 70 – 73 %

CO = 15 – 17 %

2. Proses Reduksi

Pengolahan pellet menjadi spons melalui suatu reaksi reduksi langsung

antara pereduksi H2 dan CO dari hasil reformasi dengan pellet. Adapun pellet

yang digunakan adalah Fe2O3 (hematite) yang berasal dari beberapa negara seperti

Brasil, Bahrain, Belgia, dan Chili.

Reaktor yang digunakan dalam proses reduksi langsung berupa Moving

Bed. Iron Ore Pellet (IOP) dimasukkan di bagian atas dan mengalir secara

counter – current terhadap gas pereduksi yang didistribusikan secara seragam di

sekeliling reaktor. Gas pereduksi yang digunakan adalah CO dan H2. Produk dari

proses reduksi langsung berupa padatan dimana O2 yang terkandung secara

langsung direduksikan dari iron ore pellet tanpa peleburan. Produk dari proses

pereduksi langsung disebut Direct Reduction Iron (DRI). DRI memiliki ukuran

yang sama dengan iron ore pellet. O2 yang terkandung dalam besi membentuk

besi oksida direduksi dengan H2 dan CO. O2 yang dihilangkan dari iron ore pellet

karena reaksi dengan gas pereduksi akan meninggalkan ruang kosong pada DRI.

Selama proses, karbon yang tersimpan dalam DRI sebagai karbon bebas 20 %

total karbon yang terikat dan dalam bentuk sementit (Fe3C).

Proses reduksi langsung adalah suatu proses reduksi oksida besi di bawah

titik leburnya dengan kandungan gas utamanya atau gas yang jumlahnya lebih

banyak H2 dan CO, dikatakan lebih banyak karena ada beberapa gas yang masih

terikut dalam gas hasil reformasi. Metode reduksi langsung diterapkan karena

dalam proses pelelehan timbul kesulitan dalam hal pencapaian temperatur tinggi,

sehingga dengan reduksi langsung dapat bekerja di bawah temperatur pelelehan

besi.

Reaksi – reaksi yang terjadi dalam pengolahan bijih pellet menjadi besi

spons adalah :

Untuk gas reduktor CO :

3Fe2O3 + CO ↔2Fe3O4 + CO2


December 10, 2013

34

Fe3O4 + CO ↔3FeO + CO2

FeO + CO ↔Fe + CO2

Untuk gas reduktor H2 :

3Fe2O3 + H2 ↔ 2Fe3O4 + H2O

Fe3O4 + H2 ↔ 3FeO + H2O

FeO + H2 ↔ Fe + H2O

Besi spons yang memiliki kandungan Fe yang lebih besar dibandingkan

dengan pellet dihasilkan dari proses reformasi dan proses reduksi. Spons inilah

yang akan digunakan sebagai bahan baku untuk proses peleburan menjadi produk-

produk baja.

Tabel 3.2 Komposisi Besi Spons No. Komposisi Jumlah (%)

1. Fe total 88 – 91

2. Fe metallic 76 – 82

3. Metalisasi 86 – 92

4. Karbon total 1,8 – 2,5

5. FeO 6 -15

6. SiO2 1,25 – 2,5

7. Al2O3 0,6 – 1,3

8. CaO 1,5 – 2,8

9. MgO 0,31 – 1,25

10. Fosfor 0,014 – 0,41

Sumber : manual book Machine Continous Casting Machine PT.Krakatau Steel


December 10, 2013

35

3.4 Proses Pembuatan Baja Slab

Sumber : Brosur, PT. Krakatau Steel

Gambar 3.5 Proses Produksi Pabrik Baja Slab II


Gambar 3.6 Proses Produksi Slab Steel Plant

3.4.1 Bahan Baku

Dalam proses peleburan tidak lepas dari bahan baku, baik bahan

utama maupun bahan tambahan (additive), yaitu :


December 10, 2013

36

1. Bahan baku utama :

a. Scrap (besi tua)

Sumber : Pabrik Slab baja PT.Krakatau Steel

Gambar 3.7 Scrab Hasil Pemilihan dan Pemotongan

Bahan baku scrap pada PT. Krakatau Steel diperoleh dari 3 sumber

yaitu :

Home Scrap : besi bekas yang berasal dari sisa produksi PT.

Krakatau Steel.

Import Scrap : scrap yang berasal dari import luar negeri.

Local Scrap : scrap yang berasal dari luar pabrik tetapi masih

dalam wilayah indonesia.

Tabel 3.3 Kategori Scrap

Kategori Scrap Deskripsi

Bulk Density Scrap Ratio (%)

Srap Volume

(M3)

Scrap Weight (Ton)

Range (Ton/m3)

Perata (Ton/m3)

Ex. Heavy Scrap

Home Scrap (slab, tundish) HBL & CBL Pig Iron

>= 2.0 2.00 30 7.52 15.04

Heavy Scrap

Home Scrap (plate, spill & D) Ex. Heavy Equipment

1.5 – 1.9 1.50 10 3.34 5.01

Medium Scrap

Home Scrap HMS Bonus Structure & Plate

1.2 – 1.4 1.25 20 8.02 10.02


December 10, 2013

37

Lanjutan Tabel 3.3 Kategori Scrap….

Medium - Lighty

Sparating Shreeded, Shear & Balling HMS 1 Plus

0.9 – 1.1 1.00 35 17.54 17.54

Light HMS 1 HMS ½ Merchant & Scrap

<= 0.8 0.70 5 3.59 2.51

KOMBINASI 1.25 100 40 50.12 Sumber : manual book Machine Continous Casting Machine PT.Krakatau Steel

b. Direct Reduction Iron (DRI) atau Besi Spons

Besi spons adalah material hasil olahan dari pellet (bijih besi) yang

direduksi dengan H2 dan CO. Komposisi besi spons yang dihasilkan oleh PT

Krakatau Steel sebagai berikut :

Tabel 3.4 Komposisi Besi Spons No. Komposisi Jumlah (%)

1. Fe total 88 – 91

2. Fe metallic 76 – 82

3. Metalisasi 86 – 92

4. Karbon total 1,8 – 2,5

5. FeO 6 -15

6. SiO2 1,25 – 2,5

7. Al2O3 0,6 – 1,3

8. CaO 1,5 – 2,8

9. MgO 0,31 – 1,25

10. Fosfor 0,014 – 0,41



December 10, 2013

38

Gambar 3.8 Sponge Iron

Kelebihan Besi Spons antara lain :

a. Komposisi homogen dan dapat diketahui secara pasti.

b. Mudah membentuk leburan dengan scrap.

c. Kandungan fosfor dan sulfur.

d. Mudah diangkut dan murah.

Secara umum scrap mempunyai sifat yang cenderung keras,

sementara besi spons lebih lunak.

c. Lime Stone (batu kapur)

CaCO3 ↔ CaO + CO2

CaO berfungsi sebagai fluks pembentuk slag (pengotor) dan mengikat

unsur-unsur pengotor seperti SiO2, MnO, S, dan P. Lapisan fluks (slag) ini juga

melindungi baja cair dari oksidasi langsung dengan udara. Penambahan lime

stone dapat di lakukan bersamaan dengan bahan baku logam. Batu kapur yang

ideal memiliki kandungan CaCO3 sebesar 95% dengan kandungan S<0,10%,

porositas 1 ~ 5 dan ukuran 12,5 cm.

d. Grafit

Grafit digunakan sebagai pengatur kadar karbon dan sebagai agen foamy

slag agent proces untuk meningkatkan perolehan baja cair. Pada pengaturan

komposisi Karbon dalam baja, di gunakan Coke Breze dan pada potongan

elektroda yang larut. Cara lain adalah dengan injeksi grafit melalui mesin

Blomat injector.


December 10, 2013

39

2. Bahan Tambahan

Bahan tambahan adalah material-material yang ditambahkan dengan

maksud untuk mengikat unsur pengotor dan pengganggu yang kemudian

membentuk suatu sistem oksida yang akan keluar dalam bentuk terak (slag).

1) Ferro Alloy

Ferro Alloy adalah unsur-unsur campuran yang mempengaruhi sifat

dimana penggunaan harus dibatasi. Unsur-unsur tambahan logam tersebut antara

lain :

a. Silikon (Si) :

Fungsi logam ini adalah agen utama dalam proses peleburan dimana

silikon yang bersifat sebagai deoksidizer untuk baja killed atau semi killed

digunakan untuk menambah kekuatan dan kekerasan juga sifat

listriknya, penggunaan khusus untuk baja transformator.

b. Mangan (Mg) :

Fungsi logam ini adalah sebagai deoksidizer, lebih lemah dibandingkan

Si, mangan ditambahkan untuk kekuatan dan kekerasan, biasanya baja

yang digunakan untuk konstruksi.

c. Vanadium (Va) :

Fungsi logam ini sebagai deoksidizer kuat. Kegunaan vanadium ini

menambah kekutan plastis dan tahan terhadap gaya tekan untuk

pembuatan baja struktur tool dan spring.

d. Alumunium (Al) :

Deoksidizer yang sangat efektif digunakan untuk baja killed.

e. Nikel (Ni) :

Sebagai tambahan pembuatan baja stainless.

f. Molibdenum (Mo) :

Digunakan untuk memperbaiki sifat mekanis, digunakan untuk gear dan

rool.

g. Tembaga (Cu) :

Ditambahkan untuk menahan korosi.


December 10, 2013

40

h. Karbon (Ca) :

Untuk mereduksi slag dan sebagai deoksidizer dibawah kondisis vakum.

i. Titanium (Ti) :

Ditambahkan pada komposisi baja biasa akan menghasilkan baja

dengan kekerasan yang lebih tinggi.

2) Fluks

Digunakan untuk mendapatkan baja yang lebih bersih. Senyawa fluks

antara lain:

a. Cacl CaCO : Membentuk slag yang mengikat segala kotoran, abu sisa

pembakaran serta menahan busur listrik yang berada

didapur agar tidak merusak batu tahan api (refractory).

b. CaF2 : digunakan sebagai mengencerkan slag.

c. CaSi : digunakan sebagai deoksidizer.

3) Non Ferro Alloy

Bahan campuran yang tidak mengandung besi dan karbon, sebagai unsur

dasarnya adalah grafit.

3.4.2 Proses Utama

1. Proses Peleburan Dalam EAF (Electric Arc Furnace)

Electric Arc Furnace adalah jenis dapur yang sumber panasnya didapat

dari busur listrik yang dihasilkan oleh elektroda listrik yang terbuat dari karbon.

Dalam dapur ini terjadi pengikatan mineral - mineral pengotor dengan injeksi

O2 dan penambahan karbon. Selain untuk peleburan, EAF juga dipakai untuk

mengatur komposisi karbon, nikel dan tembaga.

Pada Slab Steel Plant terdapat 6 unit EAF. Pada SSP I terdapat 4 unit dan

2 unit pada SSP II. Masing-masing EAF memiliki daya 50 MW dengan

kapasitas 135 ton.

Adapun spesifikasi dari Electric Arc Furnace ialah :

Diameter keseluruhan : 7.040 mm

Diameter sheel : 6.100 mm

Tinggi dapur : 4.120 mm


December 10, 2013

41

Tinggi efektif : 1.585 mm

Tebal lapisan (dengan magnesite) : dinding : 350 mm

dasar : 600 mm

Tebal plat : 30 mm

Diameter elektroda : 550 mm

Kapasitas trafo : 93,5 MVA

Diameter pitch elektroda : 1.450 mm

Mekanisme operasi elektroda : dijalankan dengan motor listrik

Konsumsi daya elektroda : 680 KW/ton

Volume total cooling water : 1.360 m3/jam

(temperatur inlet 35 ºC dan temperatur outlet 50 º C)

Tekanan cooling water : 4,5 bar

Laju aliran peniupan oksigen : 20 Nm3/ton

Roof lift dan mekanisme swing : system hidrolik

Mekanisme tilt : hidrolik

Level shell : 2.100 mm

(jarak antara bagian atas shell dan bagian atas dinding shell)

Mekanisme operasi pintu : motor listrik

Bagian-bagian Electric Arc Furnace ialah :

a. Roof, ialah bagian tutup dari EAF dimana terdapat lima lubang, yaitu 3

lubang elektroda, 1 lubang penguapan, dan 1 lubang sistem penangkap

debu (dedusting).

b. Pencekam elektroda, ialah alat untuk mencekam/memegang elektroda.

c. Tapping spout, ialah saluran tempat keluarnya baja cair hasil peleburan

dari EAF ke ladle.

d. Slag door, ialah tempat pengeluaran terak yang kemudian

ditampung dalam slag spout yang terdapat di bagian bawah dapur. Dalam

hal ini terak akan terpisah dari baja cair karena perbedaan massa

jenis.

e. Furnace tilting platform, ialah alat yang dapat menggerakkan


December 10, 2013

42

atau mendorong furnace sehingga kedudukannya miring pada saat

penuangan. Menggunakan sistem hidrolik sehingga dapat mencapai

kemiringan hingga 45º.

f. Rocker and rail, ialah landasan penahan furnace pada saat penuangan.

Memonitor kerja furnace pada saat penuangan, terdapat ruang kontrol

dimana dapat dilakukan pengendalian terhadap energi listrik, kedudukan

elektroda, dan kecepatan penuangan. Alat penunjang proses peleburan ialah :

a. Sistem pengangkut bahan baku dari gudang sampai ke dapur dengan belt

conveyor.

b. Bucket charging, tempat bahan baku saat pengisian awal.

c. Crane, alat bantu pengangkat bucket charging.

d. Rincing table, sebagai tempat penambahan bahan-bahan tambahan.

e. Scrap preheater, alat untuk memberi pemanasan mula pada scrap sebelum

dimasukkan ke dalam EAF.

Reparasi dapur sangat diperlukan dengan tujuan untuk memperpanjang

umur bata dapur (refraktori). Pengontrolan dilakukan setiap selesai 1 heat

untuk mengetahui jika ada kerusakan seperti erosi pada dapur karena adanya

cairan bertemperatur tinggi, percikan busur api listrik, pengaruh terak, dan radiasi

panas. Bagian bata yang sering mengalami kerusakan adalah bagian dinding

dapur, dasar dapur, slag door, elekroda, dan top hole. Reparasi dinding dan dasar

dapur dilakukan dengan menyemprot gunning material (dolomite, peromite,

ferofite) pada bagian yang terkikis. Reparasi top hole dilakukan dengan

permasit gemna dan reparasi slag door dengan dolomite. Selain itu juga

dilakukan pengecekan dan penyetelan elektroda.

Charging ialah pemasukan bahan bakar untuk peleburan ke dalam dapur

listrik. Ada dua tahap yaitu charging awal (konvensional) dan kontinyu. Charging

awal bertujuan untuk melebur bahan baku yang jumlahnya ± 20 % dari muatan

total dimana komposisi besi spons 20 ton, batu kapur 2 ton, dan scrap 20 ton.

Pemuatan awal dilakukan dengan bucket charging dan kemudian besi spons –

scrap – besi spons. Komposisi awal muatan EAF adalah sisa baja cair – besi


December 10, 2013

43

spons – scrap – besi spons. Hal ini untuk menghindari kerusakan dasar dapur

karena scrap. Besi spons diletakkan di bagian atas untuk menghindari loncatan

material kearah dinding dapur.

Pemuatan bahan tambahan dilakukan bersamaan dengan besi spons oleh

bucket charging. Charging kontinyu dilakukan setelah tahap penetrasi. Pada

keadaan ini muatan awal telah melebur ± 40 – 60 %. Yang dimuat adalah besi

spons dan kapur. Idealnya perbandingan antara jumlah besi spons dan srap

adalah 85 : 15. Namun dalam keadaan tertentu, misalnya stok besi spons yang

kurang maka prosentase scrap dapat ditambahkan secara ekonomis mengingat

harga besi spons memang relatif mahal.

Namun penambahan jumlah scrap juga mempunyai kekurangan, yaitu :

Proses charging dapat berlangsung beberapa kali.

Sering timbul suara keras dalam dapur karena ada kontak antara elektroda

dengan scrap.

Setelah tahap charging selesai, dilanjutkan dengan melting operation. Hal

ini dilakukan dalam 3 tahap, yaitu melting, refining, dan pouring.

a. Melting

Tahap ini dimulai dengan proses penetrasi. Hal ini bertujuan untuk

menurunkan muatan awal dimana elektroda diturunkan hingga menembus muatan

sedalam 75 cm. Dengan tingkat energi yang rendah pada tahap awal (tap 12),

dilakukan perlahan-lahan hingga tenaganya diperbesar hingga maksimum (tap

18). Hal ini bertujuan untuk menghindari elektroda patah dan untuk efisiensi

penggunaan energi. Selain itu juga untuk mendapatkan peleburan dari arah bawah

ke atas dan mencegah radiasi panas yang berlebihan pada dinding dapur.

Peleburan dihentikan apabila semua bahan telah melebur dan temperatur serta

komposisi target telah tercapai. Bila temperatur lebur telah tercapai dan terbentuk

slag, dilakukan pengambilan contoh slag. Pengambilan contoh slag dilakukan

pada saat pemuatan kontinyu akan selesai (pada temperatur ± 1.500 ºC) yang

hasilnya lalu dikirim ke laboratorium untuk dianalisa komposisinya. Pengambilan

contoh dilakukan dengan cara memasukkan cetakan yang dipasang pada

ujung suatu batang. Kemudian contoh dikirim dengan menggunakan kapsul yang


December 10, 2013

44

dimasukkan ke dalam pipa dan didorong dengan tekanan udara yang disebut

dengan pneumatic tube pot system.

b. Refining

Proses refining bertujuan untuk mengikat/menghilangkan unsur- unsur

pengotor yang tidak diinginkan dan mencapai kadar karbon sesuai target. Pada

tahap refining, kandungan karbon dalam baja diturunkan dengan melakukan

injeksi oksigen. Oksigen inilah yang nantinya akan mengikat karbon. Proses ini

disebut carbon control. Bertujuan untuk mempersingkat effective melting time dan

meningkatkan hasil dapur sehingga kinerja peleburan lebih baik. Selain itu

injeksi oksigen juga berfungsi untuk mengikat fosfor sehingga dihasilkan baja

dengan kandungan fosfor antara 0,015 % – 0,025 %. Proses pengikatan ini

dilakukan dengan membuat suasana basa dengan penambahan kapur. Reaksi yang

terjadi ialah :

P + O2 → P2O5

FeS + CaO → CaS + FeO

c. Pouring

Pouring adalah tahap penuangan baja cair dari dapur ke ladle. Sebelum

penuangan, ladle harus dipanaskan dulu untuk mencegah terjadinya penurunan

temperatur secara drastis. Nozzle pada ladle disumbat dengan pasir silika dan

campuran oksida lainnya agar pada saat slide guide ladle terbuka, baja cair bisa

langsung keluar. Cara penuangan baja cair adalah dengan memiringkan dapur

ke arah ladle dan sumbat pada top hole dibuka. Untuk dapur pada SSP I, sudut

kemiringan untuk penuangan baja cair sebesar 40º dan untuk pengeluaran slag

sebesar 15º. Sementara untuk dapur pada SSP II, sudut penuangan dan sudut

pengeluaran slag lebih kecil, yaitu 15º dan 12º. Hal ini karena lubang pengeluaran

pada dapur SSP I terletak pada bagian atas, sementara pada dapur SSP II,

lubang pengeluaran terletak pada bagian samping. Agar proses penuangan

berjalan lancar, maka bentuk aliran baja cair tidak boleh pecah dan kecepatan

aliran maksimal 25 ton baja cair/menit. Biasanya tidak semua baja cair dituang ke

ladle, tetapi disisakan sedikit di dalam dapur sebagai sisa untuk mempermudah

proses peleburan selanjutnya.


December 10, 2013

45

Untuk melindungi bagian-bagian EAF dari panas yang berlebihan

maka terdapat suatu sistem pendingin air yang terdapat pada bagian:

a. Furnace roof

b. Electrode supporting arm

c. Wall element

d. He – tubes

e. Furnace elbow

f. Electrode spray cooling

g. Hydraulic cooler

h. Transformer cooling

Permasalahan yang sering terjadi pada EAF adalah :

a. Elektroda patah, karena elektroda menyentuh material yang keras, dan

posisi muatan yang kurang baik.

b. Kandungan karbon yang terlalu tinggi, sehingga memerlukan waktu

menurunkannya dengan injeksi oksigen.


Gambar 3.9 Electric Arc Furnace


December 10, 2013

46

2. Proses Pemurnian dan Penambahan Unsur Paduan Dalam LF (Ladle

Furnace)

Gambar 3.10 Ladle Furnace

Ladle furnace adalah tempat baja cair mengalami proses pemurnian dan

penambahan unsur paduan agar sesuai dengan grade baja yang diinginkan.

Bagian luar ladle terbuat dari baja, sedangkan bagian dalam dilapisi dengan bata

tahan api sebagai refraktori. Fungsi bata tahan api adalah untuk mencegah

melumernya logam ke dinding ladle dan untuk mencegah hilangnya/turunnya

panas yang terlalu besar. Komposisi kimia bata tahan api adalah silikat,

alumina silikat, magnesite, cromite, dan zircon. Adapun data-data mengenai

ladle adalah :

Kapasitas ladle : 130 ton baja cair

Berat kosong : 62,5 ton

Ukuran ladle : Diameter atas : 3.700 mm

Diameter bawah : 3.500 mm

Tinggi : 3.700 mm

Voltase ladle furnace : 6 MVA

Ladle dilengkapi oleh Ladle shroud, yaitu tempat untuk mengalirnya

baja cair ke tundish.

Slide gate, yaitu alat untuk membuka dan menutup ladle shroud.

Setelah tahap refining selesai, baja cair dituang ke dalam ladle. Sebelum

dituang pada ladle, dituang beberapa material khusus sebagai zat aditif antara

lain AlP, FeMn, CaO. Hal ini bertujuan agar ladle siap menerima baja cair


December 10, 2013

47

yang suhunya rata-rata 1.600 ºC. Kemudian berlanjut ke tahap alloying.

Baja cair ditambahkan beberapa unsur paduan seperti FeMn, Al,

grafit, FeCr, sintetik slag, dan FeP untuk mencapai komposisi baja yang

diinginkan. Unsur-unsur paduan yang ditambahkan tersebut diletakkan dalam

bunker khusus yang isinya dikontrol dengan sensor khusus. Sebelum proses

alloying, dilakukan pengambilan contoh yang hasilnya digunakan sebagai

patokan untuk penambahan unsur paduan. Pada tahap ini juga dilakukan

pengaturan temperatur dan kualitas baja yang dihasilkan. Alloying selalu

disertai dengan proses rinsing (pengadukan) dengan meniupkan gas Argon. Hal

ini bertujuan untuk :

a. Homogenisasi komposisi cairan baja.

b. Homogenisasi temperatur cairan baja.

c. Mengapungkan pengotor yang masih terjebak dalam cairan baja.

d. Untuk mengatur/mengoreksi komposisi dengan penambahan alloy.

e. Mengatur temperatur agar diperoleh temperatur yang sesuai

dengan temperatur casting.

Peniupan gas Argon dapat dilakukan dari bawah maupun atas. Bila

peniupan dari atas digunakan batu tahan api. Bila dilakukan dari bawah melalui

pipa dan porous plug. Gas Argon digunakan untuk proses rinsing karena gas

Argon adalah gas mulia yang stabil dan sulit bereaksi dengan unsur lain. Dapat

juga digunakan gas N2, namun hasilnya seringkali buruk karena timbul cacat.

Untuk mengontrol temperatur dapat dilakukan dengan menambahkan

potongan billet. Sedangkan isolasi dengan abu gosok untuk menghindari radiasi

dan mencegah oksidasi. Di dalam ladle ditambah unsure Al sebagai deoksidator

untuk mengikat O2 yang tersisa dari EAF. Oleh karena itu baja yang dihasilkan

disebut Al - killed steel. Namun penambahan Al yang berlebihan justru akan

menimbulkan inklusi yang dapat menyebabkan cacat pada produk akhir.


December 10, 2013

48

3. Proses Pengecoran Dalam CCM (Continuous Casting Machine)

Sumber : manual book Machine Continious Machine PT. Krakatau Steel

Gambar 3.11 Steel Making Process

Continuous Casting adalah proses pengecoran baja cair ke dalam

mould dari ladle sehingga terbentuk slab baja secara kontinu. Dalam proses

casting yang perlu diperhatikan adalah bagaimana caranya mendapatkan

kualitas bentuk slab sesuai keinginan dengan kualitas permukaan dan

internal yang baik.

Dalam proses pembentukan baja proses continuous casting

merupakan proses lanjutan setelah peleburan di Electric Arc Furnace dan

alloying dan Refining di Ladle Furnace.

Peralatan Utama dalam proses continuous casting dibagi menjadi tiga

bagian yaitu:

a. Casting Floor Equipment

1. Ladle Turret

2. Tundish Car

3. Tundishes

4. Tundish dan Nozzle Preheater

5. Shroud dan Nozzle Manipulator

6. Flux Feeder


December 10, 2013

49

7. Ladle and Tundish flow control

8. Control Box

9. Overhead Crane

b. Casting Machine

1. Mould dan Mould Level Control

2. Mould Oscillator

3. Cooling Grid

4. Casting Bow Segments

5. Straightener Segments

6. Horizontal Strand Guide Segments

7. Cooling System

8. Greasing Equipment

9. Steam Exhaust System

10. Hydraulic System

c. Run Out Equipment

1. Torch Approach Table

2. Dummy Bar Disconnecting Device

3. Torch Cutting Roller Table

4. Torch Cutting Machine

5. Run Out Roller Tables

6. Dummy Bar

7. Dummy Bar Storage

8. Slab Marking Machine

9. Slab Transfer System


December 10, 2013

50


Gambar 3.12 Proses Continous Casting

Pada persiapan awal proses pengecoran, tundish kosong akan ditempatkan

di tundish car dan akan diposisikan di preheat station. Disini inner lining dari

tundish, shroud tundish, dan block nozzle tundish akan dipanaskan sampai

temperatur ± 1000 – 1500 oC.

Starter dummy bar akan digerakkan diposisinya sehingga starter dummy

bar head akan berada didalam mould dan setelah itu akan dilakukan packing,

yaitu melapisi dummy bar head dengan tissue gulungan, bubuk besi dan pelat

yang berfungsi untuk mempercepat pendinginan baja dan mencegah lengketnya

baja cair di dummy bar head.

Jika seluruh prekondisi casting sudah terpenuhi semua maka parameter-

parameter continuous casting machine seperti speed, waterflow, oscillation,

cutting length dan lain-lain telah siap maka mesin concast sudah siap

digunakan.

Setelah satu heat baja cair di-tapping dari Electric Arc Furnace, maka

akan dipindahkan ke metallurgical treatment station, disini akan dilakukan


December 10, 2013

51

treatment seperti alloying dan refining serta pengaturan temperatur yang sesuai

untuk proses concast.

Setelah menjalani treatment, baja cair di ladle akan dikirim ke ladle turret

arms dengan menggunakan crane. Setelah ladle berada di ladle turret arms, ladle

ditutup dengan ladle cover untuk mempertahankan temperatur.

Ladle berisi baja cair ini akan diputar 180 oC oleh ladle turret dari posisi

load/unload ke posisi casting. Bersamaan dengan itu preheated tundish akan

dipindahkan dari preheat station ke posisi casting, nantinya tepat dibawah ladle.

Setelah itu Shroud ladle akan dipasang di ladle slide gate. Setelah semuanya

siap, slide gate bisa dibuka dan baja cair akan mengalir dari ladle ke tundish.

Setelah baja cair di tundish mencapai level ketinggian tertentu, slide

gate atau stopper tundish dibuka, hal ini akan menyebabkan baja cair mengalir ke

mould. Setelah level baja di mould mencapai ketinggian tertentu, proses casting

dimulai dengan menekan strand start pushbutton yang berlokasi di panel

operator. Pushbutton ini akan menyalakan osilasi mould, driven roll di mesin

concast dan juga akan menyalakan system control cooling spray water. Pada

saat awal casting ini aliran baja dari tundish ke mould biasanya diatur secara

manual dengan merubah-rubah posisi stopper sehingga didapatkan aliran baja cair

yang diinginkan.

Setelah itu sistem control akan berganti dari operasi manual ke operasi

otomatis. Selama proses casting baja cair akan ditaburi dengan casting powder

yang berguna untuk pelumasan mould, pelindung baja dan menangkap inklusi.

Ladle weighing system akan memonitor banyaknya baja di dalam ladle selama

proses concast. Mould level control system akan mengatur aliran baja cair dari

tundish ke mould untuk mempertahankan level ketinggian baja di mould.

Pada mode operasi otomatis, sistem kontrol akan memberi perintah

operasi:

1. Start / open / close driven roll

2. Menutup lateral strand guide

3. Menaikkan dummy bar disconnecting roll

4. Menaikkan moveable stop pada roller table dummy bar


December 10, 2013

52

5. Menaikkan dummy bar storage

6. Start roller table

7. Inisiasi pengukuran panjang dan pemotongan

Pada saat baja cair di ladle sudah habis dan tinggal slag maka slide gate

ditutup, arm turret akan mengangkat ladle, shroud ladle akan dilepas dan

setelah itu ladle diputar 180oC pada posisi load/unload.

Pada proses Sequence casting, sebelum baja cair di ladle habis harus

ditempatkan ladle baru berisi baja cair penuh di arm turret pada posisi

load/unload. Oleh karena itu pergantian ladle bukan hanya memindahkan ladle

kosong dari posisi casting tapi juga memindahkan ladle baru ke posisi casting.

Tundish tidak selamanya dalam kondisi baik, jika diperlukan pergantian tundish

pada saat casting maka hal ini bisa dilakukan tanpa mengganggu proses casting,

hal ini biasa disebut Flying Tundish.

Setelah proses casting dimulai maka strand panas akan ditarik oleh dummy

bar melalui bender, casting bow, straightener dan horizontal guide.

Dummy bar head akan terlepas dari strand di bagian horizontal guide,

dummy bar akan ditarik keatas menuju dummy bar storage dan berada pada posisi

tunggu dan persiapan untuk proses first casting selanjutnya.

Strand panas akan dipotong sesuai dengan ukuran tertentu dengan

menggunakan Torch cutting machine dan akan dikirim ke ujung akhir dari roller

table. Sebelum mendorong slab ke peralatan cross transfer, slab akan di marking

dengan cara manual (ditulis dengan kapur) atau dengan menggunakan slab

marking machine. Pemotongan sampel dilakukan di area pengambilan sampel

dengan menggunakan torch cutting machine.


December 10, 2013

53


Gambar 3.13 Continuous Casting Machine

Setelah itu slab bisa dipindahkan ke area cooling bed dengan

menggunakan crane. Proses pendinginan dilakukan selama ±30 jam.

Slab yang sudah dingin selanjutnya akan dicek kulitasnya, ada tidaknya

defect pada slab. Pengecekan kualitas bisa dilakukan secara visual atau dengan

bantuan alat. Alat bantu dalam pemerikasaan kualitas slab antara lain Sulfur

Print dan Macro etching (Internal defect), flame scarfing, penetrant, dan

Magnetic Particle Tes (External defect)

Sumber : Mechine Continous Casting, PT. Krakatau Steel

Gambar 3.14 Pemotongan Slab di Continous Casting Machine


December 10, 2013

54

Tabel 3.5 Spesifikasi mesin continuous casting

Equipment CCM 1 CCM 2 CCM 3 Type mesin Curved mould Curved mould Straight

Casting radius (m) 9.8 9.796 8 Slab thickness

200 200 200

Width (mm) 950 – 2080 1500 – 2100 800 # 1400

Length (m) 6 – 12 6 – 12 5 – 12 Metallurgical

19.2 18.84 28.5

Machine speed (m/min)

0.2 – 3 0.2 – 3 Max 2

Actual 1.1 – 1.2 Actual 1.1 – 1.2 Actual 1.6

System roll Single roll Split roll Single Roll

Segment

1 cooling grid 12 segment 3 Foot Rollers

7 segment (5roll dan 4 roll)

Foot roll (1 roll)

15 Roll

Segment 2,3 (5 roll) 14 Roll Straightener 15 pasang roll Segment 4#8 (5roll)

Segment 9,10(5 roll) Segment11,12(5roll)

36 Roll bow

Cooling System Speed Proportional cooling dynamic cooling Speed

Proportional cooling Sumber : manual book Machine Continous Casting Machine PT.Krakatau Steel

3.4.3 Dimensi Baja Slab

Pada PT. Krakatau Steel dibuat baja slab (slab steel) dengan dimensi:

Tebal : 150 - 200 mm

Lebar : 950 - 2.100 mm

Panjang maksimal :

Length group I : 4.500 - 6.000 mm

Length group II : 6.700 - 8.600 mm

Length group III : 8.600 - 10.500 mm

Length group IV : 10.500 - 12.000 mm

Berat maksimal: 30 ton


December 10, 2013

55

3.4.4 Toleransi Baja Slab

Baja slab dibuat dengan toleransi : Tebal ± 15 mm

Lebar ± 30 mm

Panjang ± 100 mm

Chamber 1 % maksimal dari panjang total

Flatness 1,5 % maksimal dari panjang total

Concavity (kecekungan) dan convexity (kecembungan) max 15 mm


December 10, 2013

56

BAB IV

PENUTUP

4.1 Kesimpulan

Proses pengolahan besi PT Krakatau Steel berbeda untuk setiap pabrik

sesuai dengan karakteristik pabrik masing-masing. Pabrik Besi Spons (Direct

Reduction Plant) menerapkan teknologi berbasis gas alam dengan proses reduksi

langsung menggunakan teknologi HYL-III dari Meksiko. Proses utama yang ada

dalam pabrik ini meliputi proses reformaasi dan proses reduksi. Pabrik ini

menghasilkan besi spons (Fe) dari bahan mentahnya berupa pellet bijih besi

(Fe2O3 dan Fe3O4), dengan menggunakan gas alam (CH4) dan air (H2O). Besi

spons (sponge iron) inilah yang selanjutnya digunakan sebagai bahan baku

pembuatan baja.

Pabrik baja slab (Slab Steel Plant) terdiri dari 2 (dua) buah pabrik, yang

pertama adalah SSP-1 yang menerapkan teknologi MAN GHH dari Jerman dan

SSP-2 yang dilengkapi dengan teknologi Voest Alpine dari Austria dengan

kapasitas produksi terpasang sebesar 1.000.000 ton/tahun. Pabrik ini

menggunakan bahan baku berupa sponge iron (besi spons) yang merupakan hasil

pengolahan dari Direct Reduction Plant. Pada prosesnya terdapat tiga proses

utama, yakni proses peleburan dalam EAF (Electric Arc Furnace), proses

pemurnian dan penambahan unsur paduan dalam LF (Ladle Furnace), dan proses

pengecoran dalam CCM (Continuous Casting Machine).

Pabrik baja slab menghasilkan produk dengan ukuran – ukuran sebagai

berikut :

Tebal : 150 - 200 mm

Lebar : 950 - 2.100 mm

Panjang maksimal :

Length group I : 4.500 - 6.000 mm


December 10, 2013

57

Length group II : 6.700 - 8.600 mm

Length group III : 8.600 - 10.500 mm

Length group IV : 10.500 - 12.000 mm

Berat maksimal: 30 ton

4.2 Saran

Perusahaan harus bisa menghasilkan pellet bijih besi sendiri supaya

ketergantungan akan impor pellet bijih besi bisa berkurang.


December 10, 2013

58

DAFTAR PUSTAKA Daryanto. (1983). Pengetahuan Tentang Metalurgi. Tarsito. Bandung Dieter, George, E. (1996). Metalurgi Mekanik. Edisi Ketiga. Jilid 1. Erlangga. Jakarta , 2009. Pengolahan Bahan Galian (Bahan Ajar): Program Studi Teknik Pertambangan STTNAS Yogyakarta : , Laporan Kerja Praktek : PT, Krakatau Steel-Divisi Slab Steel Plant (SSP) II

Ratna Kartikasari. (1996). BAHAN PENGAJARAN SATA: ILMU LOGAM I. Yogyakartra

Sobandi, A., 2005. Pemakaian bahan baku lokal pada pembuatan besi di PT.KrakatauSteel, Divisi Riset Pengembangan dan Konservasi Energi, PT. Krakatau Steel.

Wahyu Firmansyah. 2009. Tesis-Telurusan Eksprimental Proses Reduksi Langsung Pellet Pasir Besi Menjadi Ingot Besi: Universitas Indonesia.

pengolahan pellet bijih besi menjadi wrought steel di pt. krakatau steel

Documents