Pada proses reduksi langsung,
maka bijih besi bereaksi langsung dengan suatu gas didalam tanur yang menghasilkan “besi spons”, prinsip ini yang di adopsi oleh PT. Krakatau Steel –
Cilegon.
Dalam hal ini, bijih besi
atau disebut juga “pelet”,direaksi kan dengan gas alam
dalam 2 (dua) unit penghasil atau pembuat besi spons. Masing-masing unit
peleburan ini dapat memproduksi besi spons sebanyak 1.000.000 ton per tahun
nya.
Besi spons yang masih berbentuk
butiran, kemudian diolah lebih lanjut di dalam sebuah dapur listrik, sedangkan
gas alam yang dibutuh kan
untuk berlangsungnya reduksi langsung, dipasok dari beberapa sumber di dalam
negeri. Besi spons bila diolah lebih lanjut, dapat menghasilkan bilet baja,
yakni: mencampur besi spons dengan besi tua (scrap) didalam tanur listrik.
Manfaat reduksi langsung
ini adalah: dapat menggunakan jenis bijih besi dengan kadar Fe yang rendah,
sebab, selain dapat mereduksi oksida-oksida, sekaligus juga dapat mereduksi
belerang (S).
4.3.1. Pengolahan Besi
Kasar
Seperti yang telah diterangkan di
atas, besi kasar hasil Tanur Tinggi, memerlukan pengolahan lebih lanjut, oleh
karena itu besi kasar cair, biasa nya dituangkan ke dalam cetakan, dan hasilnya
adalah besi kasar batangan (ingot). Tujuan
nya adalah untuk memudahkan transportasi ke lokasi peleburan selanjut nya,
misalnya:
- untuk dijadikian besi karbon rendah (wrought
iron), kadar C á 0,1 %
- baja (steel), kadar C nya adalah: 0,1 % á C á 2 %
- besi mampu tempa (malleable iron), kadar C
nya adalah: 2 % á C á 2,5 %
- besi cor nodular (nodular cast iron), kadar C
nya adalah: 2,5 % á C á 3,75 %
- dll.
4.3.2. Macam-Macam Tanur
Untuk Mengolah Besi
a. Dapur Kupola.
- Bahan bakar (sumber
energi) = kokas (batu bara)
- Muatan logam = besi kasar ingot + besi bekas (scrap)
- Hasil (produk) = besi cor kelabu dan besi cor nodular
b. Oksigen Basa.
- Bahan bakar (sumber
energi) = oksigen
- Muatan logam = besi kasar cair + besi bekas (scrap)
- Hasil (produk) = baja
c. Dapur Listrik
- Bahan bakar (sumber
energi) = listrik
- Muatan logam = besi bekas (scrap)
- Hasil (produk) = baja dan besi cor kelabu
d. Tanur Udara Terbuka
- Bahan bakar (sumber
energi) = gas alam atau kokas atau
serbuk nya
- Muatan logam = besi kasar cair
- Hasil (produk) = baja
e. Tanur Udara
- Bahan bakar (sumber
energi) = serbuk batu bara atau minyak alam
- Muatan logam = besi kasar ingot ataupun cair
- Hasil (produk) = besi
cor kelabu dan besi cor putih
f. Converter
- Bahan bakar (sumber
energi) = udara
- Muatan logam = besi kasar cair atau besi cair hasil dari
Dapur Kupola
- Hasil (produk) = menjadi bahan baku untuk pembuatan baja dan baja karbon
rendah
g. Dapur Induksi
- Bahan bakar (sumber
energi) = listrik
- Muatan logam = besi bekas (scrap)
- Hasil (produk) = baja
h. Kowi (Crucibel)
- Bahan bakar (sumber
energi) = gas alam atau kokas atau minyak alam
- Muatan logam = besi kasar (scrap)
- Hasil (produk) = baja
dan besi cor dalam jumlah terbatas
Setiap proses atau dapur
mempunyai karakteristik yang berbeda, termasuk bahan-bahan yang digunakan serta
sumber energi yang nya juga bisa
berbeda. Oleh karena itu, dirasa perlu untuk menjelaskan secara ringkas tentang
dapur-dapur yang di sebutkan diatas.
4.3.2.a. Tanur Oksigen
Basa
Sekitar tahun 1800-an,
Bessemer mengemukakan ide agar besi kasar hasil Tanur Tinggi dijadikan bahan
baku utama dan dicampur dengan besi bekas (scrap) ditambah batu kapur (batu
gambing), Dari ide ini, di cipiptakan lah Tanur Oksigen Basa yang sumber panas
nya diperoleh dari reaksi bahan-bahan tersebut diatas dengan oksigen.
Tanur Oksigen Basa ini
dikenal dengan nama: B.O.F atau Basic
Oxygen Furnace.
Alur logika dari ide Bessemer ini, dapat
dilihat pada gambar skema dibawah ini:
Besi bekas atau scrap
sebanyak ± 30 % dari volume dapur, dimasukkan ke dalam dapur yang dilapisi oleh
batu tahan api, kemudian logam yang panas dituangkan kedalam dapur tersebut.
Sebuah sistem pemipaan
yang ber pendingin air, dimasukkan kedalam dapur untuk mengalirkan oksigen,
ujung pipa tidak menyentuh logam cair, tetapi berada sekitar 1 (satu) sampai 3
(tiga) meter di atas nya.
Segera setelah oksigen
dihembuskan, maka akan timbul nyala, temperatur akan naik mendekati titik didih
besi yang sekitar 1650 °C, akibat nya unsur-unsur
seperti karbon, mangan dan silikon, akan ter- oksidasi dengan sempurna.
Untuk penyempurnaan hasil, maka
diperlukan adanya “fluks”, yakni
suatu unsur atau zat yang perlu ditambahkan agar dapat mengikat kotoran-kotoran
lain nya, seperti: fosfor dan belerang.
Fluks yang umum digunakan
adalah batu kapur dan kalsium fluor, hasil dari pengikatan
ini adalah: terak cair, yang
kemudian dapat digunakan sebagai campuran beton atau isolasi tahan panas.
Menjelang selesai nya proses,
nyala api akan menyusut dan suara yang tadi nya sangat bising, akan berkurang,
demikian juga warna nya pun akan turut berubah. Setelah peleburan selesai,
aliran oksigen dihentikan dan pipa dikeluarkan, kemudian dapur dimiringkan
untuk mengeluarkan terak cair (massa
jenis terak cair lebih ringan, sehingga berada diatas logam cair).
Disaat ini, perlu
dilakukan pengukuran terhadap suhu logam cair, termasuk kadar karbon nya dengan
menggunakan peralatan khusus. Setelah semua memenuhi persyaratan yang di
tentukan, sekali lagi dapu dimiringkan untuk mengeluarkan logam cair (baja
cair) dan memasukkan nya kedalam kereta ladle, selanjutnya dicetak menjadi baja
ingot.
4.3.2.b. Tanur
Listrik
Melalui tanur listrik ini, dapat
dihasilkan: baja paduan umum, baja perkakas, baja tahan panas dan baja tahan
karat, selain baja, tanur ini juga dapat menghasilkan besi cor kelabu yang
dikenal bermutu tinggi. Penggunaan tanur ini sudah begitu pesat, sebab
disamping polusi yang dihasilkan relatif sedeikit, mutu baja atau besi dapat
dihasilkan pun dikendalikan dengan baik.
Dikenal ada 2 (dua) tipe
tanur listrik, yakni:
1. Dapur busur
tak-langsung; yakni: busur dipancarkan dari dua elektroda yang di tempatkan di
atas logam, sehingga logam menjadei panas akibat panas berpindah secara
radiasi. Akhir-akhir ini, jenis tanur ini sudah agak jarang digunakan, sebab
dirasakan kurang ekonomis, dibandingkan jenis tanur listrik tipe dapur busur
langsung.
2. Dapur busur langsung;
yakni: arus listrik mengalir melalui elektroda ke dalam muatan logam atau logam
cair dan kemudian kembali lagi ke elektroda.
Pada dapur jenis busur langsung,
ruang dapur nya dilapisi oleh batu tahan api, jenis basa atau jenis asam. Kalau
dari jenis asam, maka alas nya terbuat dari serbuk ganister dan dindingnya dari
batu bata silika; biasanya digunakan untuk membuat baja karbon rendah atau baja paduan dengan paduan nya yang rendah.
Untuk dapur jenis ini, maka bahan bakunya yang berupa scrap harus dengan kadar
fosfor dan sulfur yang rendah.
Tanur berlapis basa dengan
alas dari magnesit, biasanya digunakan untuk membuat berbagai jenis baja dan
baja paduan. Dapur ini dapat mengendalikan kadar fosfor dengan baik, sekaligus
mereduksi jumlah belerang, sekaligus mengendalikan suhu, sehingga hasil nya
mempunyai komposisi yand baik. Ke-unggulan lain nya adalah: dapat ditambah kan unsur lain, ketika proses peleburan sedang
berlangsung, sehingga dihasil kan
komposisi baja seperti yang di inginkan.
Di bawah ini, dapat
dilihat gambar penampang sebuah Tanur Listrik, baik yang berlapis bata tahan
api dari jenis basa, maupun dari jenis asam.
Salah satu dari elektroda
yang menyentu logam-lagam (bahan baku )
tersebut akan mengalirkan arus listrik 3-fasa dan kembali ke elektroda lain
nya, sehingga membentuk busur listrik.
Biasanya digunakam
elektroda jenis grafit dengan panjang 24 m, Ø £ 760 mm, kuat arus listrik bisa 12.000 Ampere. Sementara itu, kapasitas
dapur bervariasi, antara 50 kg sampai dengan 270 ton dalam sekali ber operasi.
Sebagai contoh; untuk yang berkapasitas 115 ton, diperlukan waktu untuk
peleburan, sekitar 3 jam, dengan energi listrik sebesar = 50.000 kWh.
4.3.2.c. Tanur Terbuka
Tanur ini, termasuk salah satu
tipe tanur berkapasitas besar, yang mampu berproduksi sampai dengan ratusan
ribu ton per tahun nya.
Dibawah ini terlihat
gambar penampang sebuah Tanur Terbuka.
Atap dapur yang rendah,
dapat memantulkan panas langsung ke tumpukan logam (bahan baku ), dimana panas bisa berasal dari gas
atau pun nyala minyak. Dapur jenis ini mempunyai efisiensi pem- bakaran yang
tinggi, sebab: ruangan pemanas di ke-2 sisi dapur dapat memanaskan udara dan
bahan bakar yang masuk kedalam dapur, itu juga makanya, dapur jenis ini disebut
tanur regenerasi.
Keunggulan lain dari tanur
ini adalah dapat menurunkan kadar fosfor, belerang, silikon, mangan dan karbon,
sampai pada persentase yang diharapkan untuk membuat baja dan paduan nya.
Bahan baku utamanya: scrap, besi kasar cair (hasil
Tanur Tinggi), baja bekas atau campuran dari besi kasar dan baja bekas. Dua
atau tiga jam setelah besi kasar dan baja bekas tersebut melebur, dimasuk kan
besi cair dan di biarkan selama 6 atau 7 jam, sambil ditambahkan fluks,
biasanya setelah 10 jam, isi tanur siap untuk dituang kedalam cetakan. Untuk
mempercepat proses peleburan (sekitar 25 %), maka sering ditambahkan Oksigen,
sehingga reaksi kimia berlangsung lebih cepat.
4.3.2.d. Dapur Listrik Induksi
Prinsip kerja dari dapur ini
adalah memanfaatkan arus induksi yang timbul dalam bahan baku , sehingga menimbulkan panas hingga dapat
mencairkan logam. Secara skematik, gambar penampang sebuah dapur listrik
induksi, dapat dilihat dibawah ini.
Arus listrik berasal dari
sumber arus berfrekwensi sekitar 1000
Hz, dapur di isi logam, logam bekas atau potongan-potongan logam, akibat
induksi, pada logam tersebut timbul arus induksi sekunder. Biasanya, logam
mencair dalam waktu 90 menit (tergantung banyak nya bahan baku ).
Keunggulan dapur ini,
kapasitas nya cukup bebvariasi (beberapa kg s/d 3,6 ton), harganya relatif
murah, tidak menimbulkan polusi, baik udara maupun suara, serta hemat energi.
Suhunya dapat
dikendalikan, sehingga tidak terjadi pemanasan yang berlebihan, dan paduan nya
dapat dilebur kembali, tanpa kehilangan unsur paduan nya. Oleh karena itu,
dapur jenis ini banyak digunakan didalam industri pengecoran logam.
4.3.2.e. Dapur Kupola
Gambar ilustrasi secara
skematik sebuah Dapur Kupola adalah
sebagai berikut.
· Agar % C dari hasil suatu pengecoran
relatif rendah, maka dapur kupola sering
digunakan.
· Kriteria sebuah Dapur Kupola:
1.
Mempunyai bentuk silindris, dengan garis tengah yang sama
dari atas ke bawah.
2.
Bagian sebelah dalam, dilapisi oleh batu tahan api
3.
Bagian sebelah luar, dibungkus pelat baja.
· Bahan baku :
- pig iron
hasil tanur tinggi yang % C masih tinggi atau rongsokan besi tuang (scrap)
· Bahan bakar
1.
Kokas
2.
Udara
· Bahan tambahan
Batu kapur atau Kalsium fluor () atau Soda abu fluks
4.3.2.f. Dapur Kowi
Dapur Kowi ini, tercatat sebagai
dapur tertua yang pernah digunakan untuk melebur baja.
Gambar penampang sebuah
dapur kowi, dapat dilihat dibawah ini.
Untuk membuat sebuah dapur
kowi, biasanya digunakan campuran grafit dan tanah liat. Kekurangan nya adalah,
mudah pecah pada keadaan biasa (dingin), tetapi cukup keras pada keadaan panas.
Bahan bakar Dapu Kowi adalah: kokas, minyak atau gas.
Bahan baku nya adalah:
- baja karbon rendah
- baja bekas
- arang kayu
- paduan ferro
Kapasitas dapur kowi ini
cukup kecil, yakni sekitar 50 kg saja.
Sangat bermanfaat,tambah wawasan
BalasHapus