Macam-macam besi tuang 29 - Cast Iron - Penentuan Nilai Carbon Equivalen (CE) Cast Iron Pada

BAB I PENDAHULUAN

2.5 Cast Iron

2.5.2 Macam-macam besi tuang 29

Namanya diambil dari warna bidang patahnya. Karbon berbentuk sementit yang

keras sehingga besi menjadi keras.

b. Besi tuang kelabu.

Namanya diambil dari warna bidang patahnya. Jenis Besi Tuang ini sering dijumpai (sekitar 70% besi tuang berwarna abu-abu). Mempunyai graphite yang berbentuk flake. Sifat dari Besi Tuang ini kekuatan tariknya tidak begitu tinggi dan keuletannya rendah sekali (Nil Ductility). Karbon dalam keadaan bebas. Sifat mampu mesinnya baik. Struktur besi tuang kelabu dapat dilihat pada gambar 2.5

c. Besi tuang cil

Besi tuang cil Ialah besi tuang yang permukaannya terdiri dari besi tuang putih

dan bagian dalamnya terdiri dari besi tuang kelabu.

d. Besi tuang grafit bulat.

Disebut juga besi tuang nodules. Dibuat dengan jalan mencampurkan

keliatan tinggi, tahan aus juga tahan panas.

e. Besi tuang inoculated.

Dibuat dengan menambahkan. kalsium silikon yang dicampur sebelum

penuangan guna menghasilkan butiran-butiran halus.Sifat-sifat permesinan

diperbaiki.

f. Besi tuang kelas tinggi.

Mengandung sedikit karbon silikon dan grafit bebasnya lebih kecil dibandingkan

dengan besi tuang kelabu.

g. Besi tuang mampu tempa.

Dibuat dari besi tuang putih yang dilunakan dengan heat treatment. Struktur

sementit dari besi tuang putih berubah menjadi ferrit dan perlit serta karbon yang

ditemper mengendap. Sifat-sifat sangat baik jika dibandingkan dengan besi

tuang kelabu tetapi harganya mahal.

h. Besi tuang nodular (nodular cast iron)

Besi tuang nodular adalah perpaduan besi tuang kelabu. Ciri Besi tuang ini bentuk

graphite flake dimana ujung – ujung flake berbentuk takik yang mempunyai pengaruh

terhadap ketangguhan, keuletan dan kekuatan oleh karena untuk menjadi lebih baik, maka graphite tersebut berbentuk bola dengan menambahkan sedikit inoculating agent, seperti magnesium atau kalsium silicide. Karena Besi Tuang mempunyai keuletan yang

tinggi maka besi tuang ini di kategorikan ductile cast iron (Jan, 1979).

2.5.3. Dapur Cast Iron

Pada umumnya dapur tinggi digunakan untuk mengolah bijih-bijih

dijadikan

kedalam dapur, untuk dijadikan baja atau baja tuang; juga besi tuang. Konstruksi

dapur tinggi dapat dilihat pada gambar 2.5

Bahan yang digunakan dalam proses dapur tinggi untuk menghasilkan besi kasar dari

dapur tinggi diperlukan bahan-bahan antara lain : Bijih besi, batu kapur, bahan bakar

dan udara panas.

1. Bijih Besi.

Bijih besi didapat dari tambang setelah melalui proses pendahuluan. Bijih besi

merupakan bahan pokok dari dapur tinggi.

2. Batu Kapur.

Batu kapur digunakan untluk mengikat bahan-bahan yang ikut campur dalam cairan

besi untuk menjadikan terak.

Proses pengikatan bahan yang ikut dalam cairan besi antara lain dapat dilihat pada

reaksi kimia sebagai berikut :

CaCO

CaO + CO

(terak)

FeS + CaO + C Fe + CaS + CO

(terak)

P

O

+ 4CaO (CaO)

P

O

(terak)

Dengan adanya terak yang terletak di permukaan cairan-besi ini, terjadinya oksidasi

oleh udara dapat dihindari. Sebagai bahan tambahan biasanya digunakan batu kapur

(CaCO

) murni, kadang Pula dolomit yang merupakan campuran dari CaCO

dan

MgCO

.

3. Bahan Bakar.

Bahan bakar yang diqunakan dalam proses dapur tinggi ialah kokas, arang kayu, juga

antrasit,

4. Udara panas.

Udara panas digunakan untuk mengadakan pembakaran dengan bahan bakar menjadi

CO

dan gas CO guna menimbulkan panas,juga untuk mereduksi bijih-bijih besi.

Udara panas dihembuskan dengan maksud agar pembakaran sempurna, hingga

kebutuhan kokas berkurang. Pemanasan udara dilakukan pada dapur pemanas cowper

(Sylvia, 1972).

2.6. Pengendalian Kualitas Anoda

Pengujian kualitas dipabrik karbon meliputi pemeriksaan bahan baku (kokas, pitch, dan bola keramik) dan blok anoda. Standar operasi untuk pengukuran / pengujian mutu blok anoda menyangkut proses penentuan apparent density blok anoda mentah untuk mengetahui sifat fisik maupun kimia. Adapun ruang lingkup pengukuran/pengujian mutu blok anoda mentah dan blok anoda panggang meliputi :

1. Apprent Density

Kerapatan diukur dari sampel kokas dengan ukuran 0,84 – 1,41 mm. Kerapatan dihitung dengan membandingkan massa sampel dan volume kokas setelah digetarkan.

2. Daya hantar listrik

Daya hantar listrik mempengaruhi unjuk kerja anoda dalam proses elektrolisa alumina. Semakin kecil hambatan listrik yang dimiliki oleh anoda, kehilangan arus listrik akan semakin kecil.

3. Daya Hambat listrik

Daya hambat listrik mempengaruhi unjuk kerja anoda dalam proses elektrolisa alumina. Semakin kecil hambatan listrik yang dimiliki blok anoda, kehilangan arus listrik semakin kecil. Pengukuran kekuatan lentur anoda dilakukan dengan mengukur berat beban yang dapat ditahan oleh anoda hingga anoda tersebut patah. Kekuatan tekan diukur dengan menggunakan gaya anoda hingga anoda pecah. Nilai kekuatan tekan dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut :

Cs = P/A

dimana : Cs = kekuatan tekan

P = berat beban

A = Luas penampang (cm2)

4. Reaktivitas terhadap O2

Reaktivitas terhadap O2 adalah parameter yang menyatakan seberapa banyak anoda

karbon yang hilang karena bereaksi dengan gas O2. Dengan adanya reaksi ini maka

konsumsi anoda karbon akan meningkat sehingga menurunkan efisiensi proses elektrolisa (Hume, 1999).

BAB 3

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan

3.1.1 Alat

1. ATC (Anoda Transport Car)

2. LO-401 3. P and F Conveyor 4. Crush Breaker (CB) 5. Belt Conveyor (BC) 6. Crusher (CR) 7. Gizzy Fidder (GF)

8. Bucked Elevator (BE)

9. Siever (SR)

10. Silo (S)

11. Press (PR)

12. Magnet Separator (MS)

14. Inspector (IS)

15. Induction Furnace (IF)

16. Ladle

17. Catrige

18. Timbangan

19. Pengaduk

20. STC (Strain Transport Car)

21. Conveyor Machine (CM)

22. Drying (DR)

23. Hammer Mill (HM)

24. Magnet Separator (MS)

3.1.2 Bahan

1. Recycle Cast Iron

2. Pig Iron

3. Ferro Silikon (Si)

4. Ferro Mangan (Mn)

5. Ferro Posfor (P)

3.2 Prosedur

3.2.1 Prosedur Penerimaan Butt Assembly

1. Rakitan butt assembly di transportasikan dari gedung reduksi menuju penangkaian dengan menggunakan ATC (Anode Transport Car).

2. Rakitan butt dari ATC (Anode Transport Car) digantumg pada P dan F conveyor di stasiun LO-401.

3. Rakitan butt yang telah diterima dikirim dan diproses pada crust dan butt system.

3.2.2 Prosedur Pemecahan Crust dan Butt System

1. Crust dipisahkan dari butt assembly menggunakan CB-401

2. Crust yang dipisahkan di CB-401 dicurahkan ke BC-402 yang selanjutnya masuk ke

BC-403 hingga masuk ke CR-401 dan dihancurkan.

3. Crust kemudian diteruskan ke GF-401 untuk memisahkan aluminium metal.

4. Return crust masuk ke BE-401 untuk dialiri ke SR-401.

5. Di SR-401 crust diayak untuk mendapatkan ukuran 30 mm dan 5 mm, untuk crust

yang berukuran diatas 30 mm dimasukkan ke S-402 sedangkan untuk crust yang berukuran dibawah 5 mm dimasukkan ke S-401 dan dihaluskan dengan HM-401 A dan HM-401 B.

6. Return crust kemudian masuk ke BC-404 dan masuk ke S-53.

7. Setelah crust dibersihkan maka akan dilakukan pemecahan butt.

9. Pecahan butt akan jatuh ke BC-405 dan dialirkan ke CR-402 untuk dilakukan pemecahan terhadap butt.

10. Kemudian dilanjutkan ke BE-402 dan diayak di SR-402 sehingga dihasilkan ukuran

150 mm dan 80 mm.

11. Butt yang berukuran diatas 80 mm di recycle ke CR-402 untuk dipecah lagi

sedangkan butt yang berukuran dibawah 80 mm dibawa ke BC-406 untuk memisahkan logam-logam yang terdapat didalam butt melalui MS-402.

12. Kemudian butt yang dihasilkan dialirkan melalui BC-407 untuk diisi ke S-403.

3.2.3 Prosedur Press System

1. Butt assembly yang telah terpisah dari crust masuk ke SH-401 untuk membersihkan crust yang masih lengket di butt.

2. Selanjutnya rakitan butt dibawa ke bagian IS-401 untuk pemeriksaan kondisi butt.

3. Di IS-401 butt dengan ketebalan kurang dari 350 mm dikirim ke pemecahan butt

PR-401 sedangkan butt dengan ketebalan lebih dari 350 mm dikirim ke PR-402.

4. Setelah butt lepas dari tangkai kemudian tangkai dikirim ke PR-403 untuk

melepaskan recycle cast iron (besi tuang) dari stub sebelah rand dan PR-404 pada

stub sebelah blade.

5. Recycle cast iron (besi tuang) akan dibersihkan di SH-403 sebelum digunakan di IF.

6. Rod kemudian dikirim ke IS-402 untuk menentukan tangkai yang bagus atau tangkai

yang reject.

7. Tangkai yang reject dikirim ke Rod Repair Shop.

8. Tangkai yang masih dapat digunakan dikirim ke pembersih SH-402 untuk

dibersihkan dengan shot particle.

10. Stub yang sudah dicelupkan selanjutnya dilakukan pemanasan awal Preheater.

11. Kemudian tangkai dikeringkan memakai DR-401 sebelum dikirim ke casting.

12. Setelah dikeringkan tangkai dikirim ke casting untuk dilakukan proses penangkaian.

3.2.4 Prosedur Pembuatan Cast Iron

1. Ditimbang bahan material yang akan digunakan untuk pembuatan bahan cast iron.

2. Setelah ditimbang bahan-bahan tersebut kemudian dimasukkan ke dalam tungku

induksi (induction furnace).

3. Setelah bahan-bahan material tersebut dimasukkan kedalam tungku, bahan baku

tersebut diaduk.

4. Setelah bahan material diaduk tungku ditutup dan dipanaskan dengan temperatur 1360

°C selama 20 menit.

5. Setelah dipanaskan selama 20 menit maka tutup tungku dibuka dan cast iron siap

untuk dituangkan kedalam ladle.

3.2.5 Prosedur Penerimaan dan Penangkaian Blok Anoda Panggang (Baked Block Anoda)

1. Digudang penyimpanan blok anoda panggang dinaikkan keatas CM-22

menggunakan STC-1.

2. Kemudian diangkut ke pabrik penangkaian yang dilewatkan melalui TL-401 dan

diteruskan melalui CM-402.

3. Setelah sampai dipabrik penangkaian lubang-lubang blok anoda panggang

4. Setelah dilakukan pengeringan maka blok anoda panggang akan dibawa ke bagian

casting untuk dilakukan proses penangkaian

5. Setelah blok anoda panggang sampai di casting, tangkai anoda dimasukkan kedalam

lubang blok anoda panggang dan dituangkan cast iron panas kedalam lubang blok anoda panggang.

BAB 4

DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Data

Dari hasil kerja praktek yang dilaksanakan di unit pembuatan anoda, dilakukan pengamatan langsung ke lapangan dan memperoleh data-data berat dari masing-masing sampel. Adapun data yang diperoleh dapat dilihat pada table berikut ini :

Tabel 4.1 Data perbandingan bahan baku material cast iron

No Jenis Material Berat Material I

(kg/charge)

Berat Material II (kg/charge) 1 Recycle Cast Iron 400 500

2 Pig Iron 22,7 28,3

3 Ferro Silikon (Si) 3,3 4,3

4 Ferro Mangan (Mn) 1,1 1,8

5 Ferro Posfor (P) 1,1 1,8

6 Kokas (C) 2,2 2,9

4.2 Perhitungan

Nilai Carbon Equivalen (CE) adalah parameter yang menyatakan seberapa banyak carbon yang terkandung dalam cast iron untuk ketahanan proses penangkaian.

Dimana : CE = Carbon Equivalen

C = Kokas

Si = Silikon

P = Posfor

- Untuk bahan material I

CE = C + 0,3 ( Si + P ) = 2,2 + 0,3 ( 3,3 + 1,1 ) = 2,2 + 0,3 ( 4,4 ) = 2,2 + 1,32 = 3,52

- Untuk bahan material II

= 2,9 + 0,3 ( 4,3 + 1,8 )

= 2,9 + 0,3 ( 6,1 )

= 2,9 + 1,83

= 4,73

Tabel 4.2 Data hasil perhitungan nilai Carbon Equivalen (CE)

No Jenis Kokas (C) Silikon (Si) Posfor (P) Carbon Equivalen (CE) 1 Bahan Material I 2,2 3,3 1,1 3,52 2 Bahan Material II 2,9 4,3 1,8 4,73 4.3 Pembahasan

Salah satu faktor yang mempenagaruhi kualitas dari cast iron (besi tuang) yaitu nilai Carbon

Equivalen (CE). Kuat atau rapuhnya cast iron tersebut tergantung dari besar kecilnya nilai Carbon Equivalen (CE) yang diperoleh.

Apabila nilai carbon equivalen (CE) pada cast iron kurang dari 4,7 – 4,9 maka cast iron (besi tuang) tersebut akan mudah retak dan terlepas dari rod (tangkai anoda) dan apabila nilai

carbon eqiuvalen (CE) pada cast iron lebih dari 4,7 – 4,9 maka cast iron (besi tuang) tersebut

akan sukar untuk dilepas dari rod (tangkai anoda) karena nilai CE nya sudah mendekati baja. Hal ini mengakibatkan penggunaan cast iron meningkat sehingga PT INALUM akan mengalami kerugian dalam biaya produksi dan proses elektrolisa di pot reduksi juga tidak akan berjalan dengan baik.

Adapun faktor yang mempengaruhi besarnya nilai Carbon Equivalen yaitu karbon, silikon, dan posfor. Karbon merupakan pengaruh kuat dalam struktur dan bahan utama dari besi, dimana presentase dari karbon adalah 3 – 4 %. Jika kandungan karbon lebih dari presentase yang ditentukan maka material tersebut sudah mendekati baja. Karbon ditemukan sebagai sementit dan grafit. Sementit inilah yang menyebabkan cast iron menjadi keras sedangkan grafit menyebabkan cast iron menjadi lunak. Silikon merupakan kandungan di semua besi tuang dengan presentase 1 – 3%, dimana selalu diberikan laju pendinginan yang sama. Semakin tinggi kandungan silikon dan karbon maka kemungkinan besar besi tuang tersebut akan menjadi besi tuang abu-abu. Struktur nyata dari besi adalah dengan terkontrolnya kolerasi dari karbon dan silikon. Silikon berpengaruh untuk menguraikan besi karbid kedalam ferit dan grafit dan membuat aliran besi tuang menjadi lebih baik. Fosfor di temukan di besi dalam jumlah kecil yang tidak melebihi dari 1%. Ini merupakan sebagian dari larutan padat dengan ferit dan sementit. Pengaruh fosfor ini dalam cast iron adalah untuk menurunkan titik lebur besi tuang dan meningkatkan fluiditas dari besi tuang. Kelebihan fosfor dalam cast iron akan menyebabkan cast iron menjadi rapuh dan mudah retak.

Dari hasil perhitungan diatas, dihasilkan nilai Carbon Equivalen (CE) cast iron (besi tuang) yaitu 3,52 dan 4,73. Pada bahan material cast iron II dihasilkan nilai Carbon Equivalen (CE) nya sebesar 4,73 yang menandakan bahwa cast iron yang dihasilkan nilai Carbon

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

- Nilai Carbon Equivalen (CE) yang dihasilkan dari hasil pengamatan yaitu :

3,52 dan 4,73.

- Faktor yang mempengaruhi nilai Carbon Equivalen (CE) cast iron adalah :

* Karbon yang berperan sebagai sementit yang menyebabkan cast iron menjadi keras dan grafit yang menyebabkan cast iron menjadi lunak.

* Silikon yang berpengaruh untuk menguraikan besi karbit dalam grafit dan membuat aliran cast iron menjadi lebih baik.

* Fosfor yang berpengaruh untuk menurunkan titik lebur cast iron dan meningkatkan fluiditas dari cast iron dan apabila kelebihan fosfor dalam cast iron akan menyebabkan cast iron menjadi rapuh dan mudah retak.

5.2 Saran

- Untuk mendapatkan kualitas aluminium yang baik maka perlu ditingkatkan kualitas

anoda yang dihasilkan.

- Untuk mendapatkan cast iron yang sesuai dengan standar mutu maka harus lebih

DAFTAR PUSTAKA

Donet, J. B. 1970. Carbon Black, Physics, Chemistry, and Reinforcemenr. New York : Marcel Dekker.

Grjotheim, K. and B.L. Welc. 1988. Aluminium Smelter Technology. Second Edition. Dusseldorf: Aluminium Verlag.

Hume, M. S. 1999. Anode Reactivity Influence of Row Material Properties. Switzerland: R & D Carbon Ltd.

Jan, P. L. 1979. Principal Of Foundry Technology. New Delhi: Tata Mc Graw Hill Publishing Company.

Oxtoby, J. H. 2003. Prinsip-Prinsip Kimia Modern. Jakarta : Penerbit Erlangga.

PT INALUM. 1988. Produksi Aluminium dengan Proses Elektrolisa, Asahan: PT INALUM. PT INALUM. 2003. Manual Operasi Green Plant, Baking Plant and Rodding Plant. Seksi

Karbon. Asahan : PT INALUM.

Sumanto, M. A. 1994. Pengetahuan bahan untuk mesin dan listrik. Edisi pertama. Yogyakarta: Andi offset.

Sylvia, J. G. 1972. Cast Metal Technology. United State: American Foundrymen Society Training And Research Institute.

Dalam dokumen Penentuan Nilai Carbon Equivalen (CE) Cast Iron Pada Proses Penangkaian Anoda Di Rodding Plant PT. Inalum Kuala Tanjung Batu Bara (Halaman 45-63)