Pembuatan baja: Perbedaan antara revisi

'''Pembuatan baja''' adalah proses untuk memproduksi [[baja]] dari [[bijih besi]] dan [[scrap]]. Dalam pembuatan baja, [[Impurity|kotoran]] seperti [[nitrogen]], [[silikon]], [[Fosforus|fosfor]], [[Belerang|sulfur]] dan kandungan [[karbon]] berlebih dikeluarkan dari [[Pig iron|bahan baku besi]], dan elemen paduan seperti [[mangan]], [[nikel]], [[kromium]] dan [[vanadium]] ditambahkan untuk menghasilkan berbagai [[Steel grades|nilai dari baja]]. Membatasi gas-gas terlarut seperti [[nitrogen]] dan [[oksigen]], dan kotoran terlarut (disebut "inklusi") dalam baja ini juga penting untuk memastikan kualitas produk cor dari [[Baja|baja cair]].<ref>B. Deo and R. Boom, Fundamentals of Steelmaking Metallurgy, Prentice and Hall, 1993</ref>

 

 

== Sejarah ==

Pembuatan baja telah memainkan peran penting dalam pengembangan komunitas teknologi zaman kuno, abad pertengahan dan zaman modern. Awal proses pembuatan baja telah dilakukan selama era klasik di [[Science and technology in Iran|Iran Kuno]], [[Sejarah Tiongkok|Cina Kuno]], [[Ancient India|India]], dan [[Romawi Kuno|Roma]], tapi proses kuno pembuatan baja hilang di [[Dunia Barat|Barat]] karena [[Keruntuhan Kekaisaran Romawi Barat|jatuhnya]] Kekaisaran Romawi Barat pada abad ke-5 Masehi.<ref>{{Cite book|title=Breaking Away from the Textbook: Prehistory to 1600|last=Pahl|first=Ron|publisher=Scarecrow Press Inc.|year=2002|isbn=978-0810837591|page=53}}</ref>

 

 

Revolusi nyata dalam pembuatan baja modern baru dimulai pada akhir tahun 1850-an ketika proses Bessemer menjadi sukses pertama metode pembuatan baja dengan kuantitas raksasa, diikuti oleh [[open-hearth furnace]].

 

== Proses pembuatan besi ==

Proses pembuatan baja didahului dengan pembuatan [[besi kasar]] sebagai bahan baku. Terdapat beberapa cara modern proses pembuatan besi di dunia :

* Blast Furnace. Menggunakan kokas sebagai reduktor. Produk berupa logam cair dan pig iron. Hampir 85% produk besi kasar dari blast furnace. Ekonomis pada skala besar 1 ~ 6 juta ton/tahun.

* Direct Reduction Smelting. Menggunakan batu bara sebagai reduktor. Menggunakan bijih besi kadar rendah. Teknologi yang digunakan SR-Shaft : Corex. SR-Vessel : Dios, Aisi, CCF. SR-Hearth : Hismelt, Ausiron, Romelt

 

 

Bahan baku blast furnace adalah bijih besi, fluks dan kokas. Fungsi fluks adalah untuk menurunkan titik cair slag dan membuat slag menjadi lebih encer, Sehingga mudah dialirkan keluar BF serta mengikat abu dari batubara dan unsur unsur pengotor dalam bijih besi. Fungsi utama kokas adalah menghasilkan panas untuk peleburan, memasok unsur karbon dan gas CO sebagai hasil reaksi C dengan udara panas untuk mereduksi bijih besi, menahan beban(burden) dalam Blast Furnace, dan menjaga permeabilitas tungku

 

 

Pada blastfFurnace terdapat dapur dengan kontruksi baja tegak yang tinggi didalamnya bata tahan api. Bahan baku bijih besi yang berkadar besi tinggi maupun hasil olahan (pellet/sinter/lump), kokas & Flux dimasukkan dari atas dapur dengan cara bergantian. Udara panas dan PCI ditiupkan melalui tuyer yg terletak diatas heart dapur. Akibat semburan udara panas terjadilah berbagai reaksi kimia pada tiap bagian silinder tegak yang memiliki suhu berbeda-beda. Panas yang terjadi sewaktu beroperasi pada bagian masuk tanur 200oC, makin kebagian bawah tanur panasnya makin tinggi. Setelah itu barulah dihembuskan udara panas yang suhu awalnya 800oC. Gas panas ini akan membakar kokas sehingga suhu pada bagian bawah mencapai 1600oC sampai 1800oC. Hasil Pembakaran akan menghasilkan gas CO dan panas, mereduksi dan mencairkan bijih besi secara tidak langsung. Setelah reduksi tadi akan terjadi gas CO2 yang disebut dengan gas tanur tinggi. Hasilnya adalah cairan slag/terak dan besi yang akan ditampung dibagian bawah tungku yang selanjutnya dikeluarkan dari iron and slag notch. Ciran slag/terak ini tidak akan dipakai pada fabrikasi besi kasar. Meskipun demikian terak ini masih bernilai ekonomis, misalnya sebagai bahan aspal. Selain terak, produk sampingan dari blast furnace ini yakni : Gas. Hal ini dikatakan demikian karena Gas ketika keluar dari blast furnace masih mempunyai panas yang tinggi sehingga dapat dimanfaatkan ulang untuk memanaskan dapur atau tanur di hot blast stoves. Gas yang tidak dibakar di hot blast stoves dikirim ke boiler house dan digunakan untuk menghasilkan uap yang memutar turbo blower untuk menghasilkan kompresi udara yang dikenal sebagai “cold blast” dan kemudian masuk kedalam stoves.

 

Hasil dari proses blast furnace adalah pig iron (besi kasar) dan terak. Jenis besi kasar adalah besi kasar putih dan besi kasar kelabu. Pig iron mengandung lebih dari 92% Fe. Selain digunakan sebagai bahan baku pembuatan baja pig iron digunakan secara luas untuk industri pengecoran dan tempa

 

Besi kasar putih dengan ciri-ciri sebagai berikut :

 

== Proses pembuatan besi baja modern ==

 

Baja adalah logam yang dihasilkan dari paduan beberapa logam lainnya. Logam paduannya bisa berupa [[besi]], [[karbon]], [[mangan]], [[fosfor]], [[belerang]], [[silikon]], serta sebagian kecil dari [[aluminium]], [[nitrogen]], dan [[oksigen]]. Selain itu, karakteristik baja yang berbeda bisa menggunakan paduan seperti [[nikel]], [[titanium]], [[kromium]], [[vanadium]], [[boron]], [[niobium]], dan [[Molibdenum|molydenum]].

Pada proses pembuatan besi yang paling awal, bijih yang telah dicuci dan dihancurkan dipanaskan dengan arang dalam sebuah [[Tungku tempa|tungku]] tradisional, biasanya berupa lubang sederhana di tanah. Suhu tercapai tidak mencukupi untuk mencapai leleh dan oksidasi bijih dikurangi dengan karbon dalam keadaan padat, mengarah ke gumpalan yang disebut bloom. Ampas bijih disingkirkan dan bloom berulang kali dipanaskan dan dipalu untuk mengusir sisa ampas, dan membentuk massa yang lebih padat. Bijih yang diperoleh dengan cara ini sepenuhnya murni, dengan kandungan karbon rendah. Oleh karena itu mudah dibentuk dan relatif lunak.

 

 

 

 

Proses Open Hearth Furnace, merupakan proses terbuka tanur berupa piringan datar yang besar. Pada dasar kolom telah ditempatkan oksida basa yang akan berguna sebagai zat pengikat. Ke dalam tanur tinggi dimasukan besi tuang, besi bekas dan batu kapur. Campuran gas pembakar dan udara panas dilewatkan di atas piringan yang berisi besi cair ini. Sementara diaduk maka akan berlangsung reaksi antara oksida-oksida pengotor dengan CaO dan MgO menjadi kerak. Kelebihan proses ini adalah kualitas baja yang dihasilkan mudah dikontrol kualitasnya secara terus menerus selama proses ini berlangsung lama (8 sampai 10 jam) sedangkan Proses Bassemer berlangsung cepat (sekitar 15 menit).

 

 

Proses BOP (Basic Oxigen process), merupakan proses besi tuang dicampur dengan besi rongsokan. Besi tuang meleleh di dalam besi tuang. Kedalam tanur dimasukan oksigen murni melalui pipa. Oksigen murni ini akan membakar zat pengotor didalam cairan besi tuang. Batu kapur yang sebelumnya dimasukan kedalam tanur akan mengikat zat pengotor ini menjadi kerak. Hingga saat ini metode BOP banyak digunakan karena baja yang dihasilkan mutunya tinggi, prosesnya cepat (20 sampai 30 menit), pengontrolan kualitas mudah dilakukan, serta mudah mencampurkan logam-logam lain untuk membuat baja aliasi. Terakhir ini dikembangkan proses busur listrik untuk menghasilkan kualitas baja yang lebih baik lagi.