NAMA: RAHMAWATI RAHMANNIIM: TK145924KELAS: TEKIM I APENGETAHUAN BAHAN TEKNIK Proses Pembuatan BajaBaja Paduan adalah terdiri dari baja (Fe = Besi + Karbon = C) ditambah dengan unsur logam lain.Untuk memperoleh besi dari biji besi dilakukan proses reduksi dengan menggunakan bahan reduktor yang kuat (Biasanya Karbon) dan fluks dengan pemanasan. Fluks berfungsi sebagai bahan pengikat kotoran sehingga kotoran mudah mencair dam menjadi retak.Cara yang selama ini banyak digunakan adalah dengan reduksi bertingkat yang dilakukan dalam dapur tinggi (Blast Furnance).Konvertor adalah bejana yang berbentuk bulat lonjong terbuat dari pelat baja. Bagian dalam dilapisi dengan batu tahan api yang berfungsi untuk menyimpan panas yang hilang sekaligus menjaga supaya pelat baja tidak lekas aus.Pemurnian Besi Prinsip dasar : Menghilangkan kandungan oksigen dalam bijih besi.Cara tradisional : blomery, pada proses ini bijih besi dibakar dengan charcoal, dimana banyak mengandung carbon sehingga terjadi pengikatan oksigen, pembakaran tersebut menghasilkan karbondiokasida dan karbon monoksida yang terlepas ke udara, sehingga besi murni didapat dan dikeluarkan dari dapur,kekurangnya tidak semua besi dapat melebur sehingga terbentuk spoge, spoge berisi besi dan silica. Proses lebih modern adalah dengan blas furnace, blast furnace diisi oleh bijih besi, charcoal atau coke (coke adalah charcoal yang terbuat dari coal) dan limestone (CaCO3). Angin secara kencang dan kontinu ditiupkan dari bawah dapur. Hasil peluburan besi akan berada di bawah, cairan besi yang keluar ditampung dan disebut dengan pig iron.

Pembuatan baja dengan cara konvertor

Pembuatan Baja dengan cara ini yang diolah adalah besi cair, yang diperoleh dari dapur tinggi atau peleburan lain. Besi cari ditunagkan ke dalam konventor kemudian dihembuskan udara /oksigen sehingga bahan dan unsur pengotoran akan terbakar dan keluar dari besi cair berupa gas atau terak. Cara ini mula-mula diperkenalkan oleh Henry Bessemer.

Proses pembuatan baja dapat diartikan sebagai proses yang bertujuan mengurangi kadar unsur C, Si, Mn, P dan S dari besi mentah dengan proses oksidasi peleburan.Konventer untuk proses oksidasi berkapasitas antara 50-400 ton. Besi kasar dari tanur yang dituangkan ke dalam konventer disemburkan oksigen dari atas melalui pipa sembur yang bertekanan kira-kira 12 atm.Pengisian dilakukan saat posisi horizontal dan dilanjutkan dengan mengembalikannya ke posisi vertikal sambil dihembuskan udara dari bawah. Hal ini menyebabkan terjadinya reaksi 2Fe + O2 ------------------------- 2 FeOSebagian oksida besi ini menjadi terak dan yang lainnya bereaksi dengan Si dan Mn , Si + 2FeO -------------------------- SiO2 + 2FeMn + FeO ------------------------- MnO + FeReaksi-reaksi itu akan menyebabkan panas (exothermic) dan akan menaikkan temperature cairan. Oksida mangan dan oksida silicon ini akan menjadi terak pada saat Si dan Mn hampir habis temperature menjadi sangat tinggi dan karbon mulai terbakar, C + FeO -------------------------- Fe + COCO berupa gas dan keluar melalui mulut konventor, disini CO akan terbakar dan menjadi CO2. Hal ini di tandai dengan nyala api yang panjang dan terang. Bila nyala api mulai meredup dan yang ada adalah asap kemerahan hal ini berarti C sudah habis terbakar, dan hembusan angin harus segera dihentikan, agar besi tidak habis terbakar. Kemudian konvertor dimiringkan dan cairan besi dikeluarkan. Karena dalam cairan baja ini masih banyak oxygen maka perlu diberikan oksidan (ferromangan, ferrosilikat, atau alumunium) untuk menghilankannya. Sedangkan pengaturan kadar karbon dapat dilakukan dengan menambahkan sejumlah besi kasar ke dalam baja cair.Penyemburan Oksigen berlangsung antara 10-20 menit. Penambahan waktu penyemburan akan mengakibatkan terbakarnya C, P, Mn dan Si. Konvertor dibuat dari plat baja dengan sambungan las atau paku keling. Bagian dalamnya dibuat dari batu tahan api. Konvertor disangga dengan alat penyangga yang dilengkapi dengan trunnion untuk mengatur posisi horizontal atau vertikal Konvertor.Pada bagian bawah konvertor terdapat lubang-lubang angin (tuyer)sebagai saluran udara penghembus (air blast). Batu tahan api yang digunakan untuk lapisan bagian dalam Konvertor dapat bersifat asam atau basa tergantung dari sifat baja yang diinginkan.Secara umum proses kerja konverter adalah :a. Dipanaskan dengan kokas sampai suhu 15000C.b. Dimiringkan untuk memasukkan bahan baku baja (+1/8 dari volume konverter).c. Konverter ditegakkan kembali.d. Dihembuskan udara dengan tekanan 1,5 2 atm dengan kompresor.e. Setelah 20 25 menit konverter dijungkirkan untuk mengeluarkan hasilnya.Batu kapur sebagai bahan tambahan gunanya untuk mengikat abu kokas dan batu-batu ikutan hingga menjadi terak yang dengan mudah dapat dipisahkan dari besi kasar. Terak itu sendiri di dalam proses berfungsi sebagai pelindung cairan besi kasar dari oksida yang mungkin mengurangi hasil yang diperoleh karena terbakarnya besi kasar cair itu. Batu kapur (CaCO3) terurai mengikat batu-batu ikutan dan unsur-unsur lain.

Proses Baja dalam Dapur TinggiDapur tinggi terbuat dari susunan batu tahan api yang diperkuat dengan tiang-tiang baja, Dalam dapur tinggi akan terjadi proses reduksi bijih besi menjadi besi kasar (besi mentah). Selain itu juga reaksi-reaksi kimia yang menyertai proses reduksi tersebut. Dapur tinggi berukuran tinggi 30 m garis tengan maksimum 7 m, garis tengah puncak 4,5 m, garis tengah bawah 4m. Dapur tinggi didirikan diatas fondasi yang diperkuat oleh tiang-tiang baja. Bagian dalam dapur tinggi dilapisi batu tahan api yang mempunyai sifat tahan terhdap suhu tinggi dan merupakan penyekat panas. Pada bagian atas dapur terdapat corot pengisi yang bekerja bergantian sehingga kehilangan gas dapur tinggi dapat dicegah. Serta dilengkapi dengan alat pemanas udara dan alat pemisah debu.Bahan-bahan yang dimasukkan pada dapur tinggi : bijih besi, kokas, dan batu kapur. Bahan ini disimpan dedekat dapur tinggi supaya pengisiannya mudah. Bahan-bahan diangkut ke puncak dapur tinggi dengan alat pengangkut selapis demi selapis secara terus-menerus.Prinsip dari proses dapur tinggi adalah prinsip reduksi. Pada proses ini zat karbon monoksida dapat menyerap zat asam dari ikatan-ikatan besi zat asam pada suhu tinggi. Pada pembakaran suhu tinggi + 18000 C dengan udara panas, maka dihasilkan suhu yang dapat menyelenggarakan reduksi tersebut.Agar tidak terjadi pembuntuan karena proses berlangsung maka diberi batu kapur sebagai bahan tambahan. Bahan tambahan bersifat asam apabila bijih besinya mempunyai sifat basa dan sebaliknya bahan tambahan diberikan yang bersifat basa apabila bijih besi bersifat asam.Gas yang terbentuk dalam dapur tinggi selanjutnya dialirkan keluar melalui bagian atas dan ke dalam pemanas udara. Terak yang menetes ke bawah melindungi besi kasar dari oksida oleh udara panas yang dimasukkan, terak ini kemudian dipisahkan. Proses reduksi di dalam dapur tinggi tersebut berlangsung sebagai berikut:Zat arang dari kokas terbakar menurut reaksi : C+O2 CO2 sebagian dari CO2 bersama dengan zat arang membentuk zat yang berada ditempat yang lebih atas yaitu gas CO. CO2+C 2CO Di bagian atas dapur tinggi pada suhu 3000 sampai 8000 C oksid besi yang lebih tinggi diubah menjadi oksid yang lebih rendah oleh reduksi tidak langsung dengan CO tersebut menurut prinsip :Fe2O3+CO 2FeO+CO2Pada waktu proses berlangsung muatan turun ke bawah dan terjadi reduksi tidak langsung menurut prinsip :FeO+CO FeO+CO2Reduksi ini disebut tidak langsung karena bukan zat arang murni yang mereduksi melainkan persenyawaan zat arang dengan oksigen. sEdangkan reduksi langsung terjadi pada bagian yang terpanas dari dapur, yaitu langsung di atas pipa pengembus. Reduksi ini berlangsung sebagai berikut.FeO+C Fe+COCO yang terbentuk itulah yang naik ke atas untuk mengadakan reduksi tidak langsung tadi. Setiap 4 sampai 6 jam dapur tinggi dicerat, pertama dikeluarkan teraknyadan baru kemudian besi. Besi yang keluar dari dapur tinggi disebut besi kasar atau besi mentah yang digunakan untuk membuat baja pada dapurpengolahan baja atau dituang menjadi balok-balok tuangan yang dikirimkan pada pabrik-pabrik pembuatan baja sebagai bahan baku. Besi cair dicerat dan dituang menjadi besi kasar dalam bentuk balok-balok besi kasar yang digunakan sebagai bahan ancuran untuk pembuatan besi tuang (di dalam dapur kubah) atau masih dalam keadaan cair dipindahkan pada bagian pembuatan baja (dapur Siemen Martin).Terak yang keluar dari dapur tinggi dapat pula dimanfaatkan menjadi bahan pembuatan pasir terak atau wol terak sebagai bahan isolasi atau sebagai bahan campuran semen. Besi cair yang dihasilkan dari proses dapur tinggi sebelum dituang menjadi balok besin kasar sebagai bahan ancuran di pabrik penuangan, perlu dicampur dahulu di dalam bak pencampur agar kualitas dan susunannya seragam. Dalam bak pencampur dikumpulkan besi kasar cair dari bermacam-macam dapur tinggi yang ada untuk mendapatkan besi kasar cair yang sama dan merata. Untuk menghasilkan besi kasar yang sedikit mengandung belerang di dalam bak pencampur tersebut dipanaskan lagi menggunakan gas dapur tinggi.Bahan-bahan pengisi daput tinggi ini akan mengalami proses fisika dan kimia sebagai berikut : 1. Mula-mula dilakukan pemanasan pendahuluan, didalam dapur tinggi gas-gas hasil pembakaran yang suhunya masih panas akan naik ke atas sambil memanaskan bahan-bahan yang disikan., sehingga air dan zat-zat yang mudah menguap dalam zat-zat pengisi akan segera menguap hingga bahan2 mencadi cukup kering. 2. Langkah berikutnya adalah proses reduksi, dalam dapur tinggi yang bertemperatur antara 800C sd 1400C , akan terjadi serangkaian reaksi-reaksi kimia antara lain reaksi reduksi bijih besi, reaksi pembakaran kokas, dan peruraian batu kapor. Karena pengaruh udara panas kokas akan terbakar menurut reaksi C+CO CO2Gas CO yang terjadi akan mereduksi bijih besi menurut reaksi sebagai berikut. CO2+ C 2COGas CO yang terjadi akan mereduksi bijih besi menurut reaksi berikut. Fe3O4 +CO 3FeO+CO2Fe2O3 + CO 2 FeO + CO2Kedua reaksi tersebut dinamakan reaksi tidak langsung. Pada daerah reduksi juga terjadi peruraian batu kapur dan mungkin juga peruraian MgCO3 ataupun FeCO3 yang mungkin terdapat dalam batu kapur tersebut menurut reaksi berikut: CaCO3 CaO + CO2MgCO3 MgO +CO2FeCO3 FeO + CO2Gas CO2 hasil dari peruraian ini akan bersinggungan dan bereaksi dengan lapisan kokas menurut reaksi berikut: CO2 + C 2CO3. Langkah berikutnya adalah proses peleburan, Pada temperature 1400C sd 1600C akan terjadi peleburan hasil reduksi tak langsung dan juga terjadi pembentukan terak. Disamping itu juga akan terjadi reduksi langsung FeO oleh kokas. Reaksi kimia yang terjadi pada daerah ini adalah sebagai berikut. a. Reaksi langsung FO + C Fe + CO b. Pembentukan terak CaO + SiO2 Ca SiO3 Kalau bijih besi mengandung mangan MnO + SiO2 MnSiO3 Karena berat jenis terak lebih ringan daripada berat jenis besi, maka terak akan mengapung pada bagian atas. Besi mentah yang dihasilkan bukan merupakan besi murni tetapi masih mengandung unsur yang lainnya yaitu karbon(C), yang berasal dari kokas, sisilium (Si), Mangan(Mn), dan Phosphor (P) yang berasal dari bijih besi. Oleh karena itu besi mentah masih harus mengalami proses pengerjaan lanjutan.

Pembuatan Baja dengan Open Head FurnacePada furnace ini udara dan bahan bakar gas akan bercampur dan terbakar menghasilkan panas yg tinggi , pembakaran menghasilkan panas yang tinggi karena bahan bakar maupun uadara sudah dipanaskan didalam suatu regenerator. Karena temperature yang tinggi pada ruang bakar maka muatan dapur yang diletakkan diruang bakar akan mencair dan cairan ini akan mendidih sehingga reaksi oksidasi dari unsur pengotoran/pembentuk terak akan dapat berlangsung. Muatan pengisian dimasukkan melalui pintu pengisian (charging door) muatan ini dapat berupa bahan padat ataupun besi cairan. Pada proses basa juga ditambahkan batu kapur sebagai pembentuk terak / pengikat phosphor. Reaksi yang berlangsung sama seperti pada konventor. Sebagian Fe, Si,Mn akan teroksidasi dan menjadi terak. Terak ini akan mengapung dipermukaan cairan sehingga menghalangi kontak antara cairan dan udara, untuk menjamin kelangsungan reaksi maka kedalam cairan ditambahkan bijih besi. Proses dalam dapur ini berlangsung sangat lambat 6-14 jam sedangkan pada konventor hanya 15 menit atau kurang). Karena proses dalam dapur sangat lambat maka dapat dilakukan analisa kimia dari cairan pada sitiap saat dan komposisinya dapat dikontrol dengan mudah. Dan karena cairan besi tidak bersentuhan dengan udara luar maka baja yang dihasilakan tidak mengandung nitrogen.

Pembuatan baja dengan electric furnace Pembuatan baja dengan cara ini lebih luas digunakan karena, metoda ini akan menghasilkan panas yang sangat tinggi sehingga pemaduan dengan unsur-unsur yang memiliki titik leleh yang sangat tinggi dapat dilakukan. Diasmping itu atmosfir di permukaan cairan dapat dikontrol dengan mudah sehingga dapat menghasilkan baja yang lebih bersih. Kelemahannya pada kapasitasnya yang tidak terlalu tinggi, sehingga biasanya dipergunakan pada pabrik baja yang tidak terlalu besar.atau hanya untuk membuat special steel dalam jumlah yang terbatas, atau hanya dipergunakan untuk pengolahan besi tua ( remelling) dan pabrik pengecoran (foundry).

Electric furnace ini pada dasarnya ada dua yaitu: 1. Electrical Arc Furnace 2. Induction FurnacePROSES SIEMENS MARTIN menggunakan sistem regenerator ( 3000 0C.) fungsi dari regenerator adalah:1. memanaskan gas dan udara atau menambah temperatur dapur2. sebagai Fundamen/ landasan dapur3. menghemat pemakaian tempatBisa 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/m2. 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

Referensi : staff.ui.ac.id/system/files/users/ir.bambang61/material/prosespembuatanbesidanbaja.pdfhttp://ibnukrisna.blogspot.com/2013/05/proses-pembuatan-baja.htmlyudhi anggani makalah dapur pembuatan baja.html.