F. Pembuatan Baja
1. Pembuatan Baja dengan Conventer
Pada pembuatan baja dengan conventer digunakan besi cair.
Besi cair dimasukkan ke dalam conventer dan lalu dihembus dengan udara/oksigen sehingga karbon dan kotoran lain terbakar dan keluar dari besi cair berupa gas atau terak, seluruh proses berlangsung dalam beberapa menit saja.
a. Proses Konventer Bassemer
Gambar 2.5. Prinsip Pembuatan Baja Menggunakan Konventer
1) Bentuk Konstruksi dapur Bassemer
Konstruksinya terdiri dari sebuah bak, dibuat dari plat baja, di bagian dalamnya dilapisi dengan dinding batu tahap api
yang tebalnya antara 3 - 40 cm dan harus diganti setelah menjalani proses kira-kira 200 kali. Pelapis ini terdiri dari Asam kersik atau Kwarsa (SiO2)
Bagian dasar (alas) yang dapat diturunkan diberi saluran-saluran sebanyak 150 - 200 buah dengan garis tengah masing-masing antara 1,5 - 2 cm. Alas ini sangat cepat aus, oleh karenanya harus diganti setelah melakukan proses 40 atau 50 kali. Konstruksi Bassemer ini bentuknya dibuat sedemikian rupa hingga kalau diputar untuk diisi dapat menerima besi kasar dengan tidak sampai kepada lubang-lubang udara di dalam satu lingkaran yang jauh lebih kecil dari pada garis tengah sebelah dalam konvertor.
Konventor Bassemer berdiri diantara dua batang tap sehingga dapat berputar untuk diisi atau dikosongkan. Walau konvertor itu dalam posisi dibalik, tetapi hubungan pipa udara masih tetap ada dan untuk membalik konvertor yang akan diisi, digerakkan oleh roda gigi dan batang bergiri yang digerakkandengan sistim hidrolis.
2) Proses Bassemer
Besi kasar yang masih dalam keadaan cair itu dimasukkan ke dalam konvertor yang telah diputar miring seperti pada gambar. Kemudian dengan segera udara tekan dimasukkan dan bak ditegakkan kembali dengan cepat.
Karenanya besarnya tekan udara yang dihembuskan dan lama proses berlangsung (±20 menit) maka kalor yang dihasilkan karena pembakaran bahan-bahan paduan akan bebas dalam waktu yang sangat singkat. Suhu besi cair akan naik setiap pembakaran 1% bahan sebagai berikut: Silisium 190°C; Pasfor 120°C; Mangan 46°C; Zat arang 6°C.
Silisium itu merupakan suatu bahan yang paling banyak menimbulkan kalor, maka proses Bassemer mempergunakan besi kasar kelabu.
Oksigen yang mengalir dari udara ke besi cair, mengoksidir bahan-bahan padat dari besi kasar. Silisium dan mangan lebih dahulu terbakar sedangkan karbonnya lambat dan dioksidasikan menjadi oksid arang dan terbakar.
Gambar 2.6. Pengisian Besi Kasar Cair ke dalam Konvertor Bassemer
3) Hasil Proses Bassemer
Proses konvertor itu sesuai dengan hasil dari dapur tinggi yang sebanyak 100 kg besi kasar cair rata-rata menghasilkan 88 - 90kg baja. Hasil terakhir mengandung 0,05 - 0,6 % C.
keburukan konvertor Bassemer yaitu bahwa besi yang mengandung Posfor tidak dapat dikerjakan, karena Posfor tidak berkurang, sebab:
P2O5 + 5SiO2 + 5 Fe → 5FeSiO3 + P2
Bila baja engandung 0,1,2% Posfor akan membuat baja itu menjadi getas pada suhu biasa.
b. Proses Thomas atau Konvertor Basa 1) Konstruksi Konvertor Thomas
Bentuk dan cara kerja konvertor Thomas adalah sama dengan konvertor Bessemer hanya pelapisannya dari dinding batu tahan api dengan bahan dolomit, yaitu batu yang terdiri dari campuran Kalsium Karbonat (MgCO3)
Dalam hal ini dolomite yang dipijarkan menyebabkan terjadinya suatu uraian sebagai berikut:
CaCO3 → CaO + CO2 MghCO3 → MgO + CO2
Sisa oksid basa tidak dapat lagi mengisap oksida karbon dan lengas dari udara (dolomit dikatakan telah terbakar mati).
Sisa pijaknya dicampur ter panas dan dikempakan dalam cetakan besi tuang.
Sebelum dapur dipakai bagian dalamnya dipanaskan dahulu dengan api kokas untuk membuang bagian gas dari ter tersebut. Perlu diingat bahwa dalam konvertor ini tak dapat
dipakai besi kasar yang kaya Silisium, seperti pada proses Bassemer. Karena kemungkinannya lapisan basa itu akan terlalu cepat rusak oleh oksida-silisium.
CaO + SiO3 → CaSi03
Sebab itulah yang dipakai besi kasar putih (0,3 - 0,8% Si) yang menyebabkan bahwa sumber kalor yang terpenting yaitu Silisilium tidak ada. Sebagai pengganti terdapat kadar fosfor sebesar 1,7 - 2%, sehingga Posfor itu menjadi bahan pembakar yang terpenting dan dibantu oleh mangan dalam jumlah yang agak besar 1 - 2%.
2) Proses Konvertor Thomas
Bahan yang dimasukkan ke dalam Konvertor Thomas yaitu besi kasar putih. Proses Thomas berlangsung antara 12 dan 15 menit. Kotoran pembakar dari proses Thomas banyaknya tiga kali daripada yangdiperoleh dari Bassemer dan sangat berharga, yaitu Posfat-Kalsium (12 - 25% P205)
3CaO + P205 → Ca3 (PO4)2
Kotoran ini digiling halus, sangat baik untuk dipergunakan rabuk buatan dan terkenal sebagai kotoran Thomas (mengandung asam Posfat 17 - 20%)
3) Hasil dari Konvertor Thomas
Hasil dari konvertor terakhir ialah baja berkadar 0,05 - 0,6%
C. Di antaranya digunakan untuk baja profil pelat-pelat, dan sebagainya.
c. Oxygen Process
Baja yang dihasilkan dengan menghembuskan udara akan menyebabkan banyak nitrogen yang terdapat dalam baja.
Adanya nitrogen dalam baja akan membawa pengaruh buruk pada baja (baja menjadi getas). Untuk menghilangkan akibat buruk ini akan dikembangkan proses lain dimana oksigen akan menggantikan udara. Ada beberapa macam Oxygen process yang sudah dipergunakan:
1) L-D (Linz-Donawitz) Proses
Converter yang digunakan mirip dengan converter biasa, hanya saja tidak ada lubang udara di bagian bawah, dan
oksigen dihembuskan melalui pipa dari bagian atau ke permukaan cairan besi.
Gambar 2.7. L. D. Top Blown Corverter
2) Kaldo Process
Bentuk converternya masih mirip dengan di atas, hanya saja converter ini juga dapat berputar padasumbunya, sehingga percampuran lebih effisien.
Gambar 2.8. Kaldo Top Blown Converter
3) Rotor Process
Converternya berupa silinder horizontal yang berputar pada sumbunya. Di sini digunakan dua Nozzle oksigen, yang satu menghembuskan oksigen dalam cairan besi dam yang satu lagi ke permukaan.
4) Modifikasi lain
Masih banyak modifikasi yang lain misalnya OLP (Oxygen Line Powder), dengan menghembuskan oksigen bersama dengan bubuk batu kapur. Cara ini dapat digunakan untuk menguragi kadar phosphor.
Ada juga yang menghembuskan oksigen bersama dengan uap air, ini juga akan menghasilkan baja dengan kadar N yang rendah.
Gambar 2.9. Rotor Mixed Blow Converter
2. Pembuatan Baja dengan Dasar Sicmen-Martin (Open