Perencanaan produksi merupakan acuan dasar yang digunakan untuk menyusun kegiatan produksi dalam jangka waktu yang tertentu. Salah satu kegunaannya adalah untuk mengetahui jumlah aluminium cair yang akan dihisap dari Seksi Reduksi. Dengan bantuan truk pengangkut logam aluminium cair siap cetak(Metal Transport Car), Ladel pada Metal Transport Car akan dibawa ke Seksi Pencetakan.
Sebelum aluminium cair dimasukkan kedalam dapur, terlebih dahulu ditimbang untuk mengetahui jumlah beratnya. Kemudian aluminium didalam ladel dituang kedalam dapur dengan bantuan Overhead Crane. Setelah aluminium dimasukkan kedalam dapur dengan jumlah dan kadar material tertentu, maka proses selanjutnya adalah perlakuan logam aluminium cair siap cetak, yaitu aluminium cair tersebut mengalami pengolahan dengan penambahan De Inclusion Flux.
Melalui pintu-pintu yang ada dengan menggunakan sekop, de inclusion flux tersebut ditaburkan di atas permukaan logam aluminium cair siap cetak secara merata dan sempurna. Setelah penambahan de inclusion flux, logam aluminium cair siap cetak di dalam dapur penampung diaduk dan dibiarkan selama 2 jam untuk waktu penahanan(holding time) dengan tujuan meningkatkan homogenitas aluminium cair dengan unsur-unsur yang terkandung di dalamnya, pelepasan gas hidrogen dan pemisahan kotoran-kotoran yang terkandung di dalam aluminium cair tersebut.
Jika proses perlakuan logam aluminium cair telah dilakukan proses selanjutnya adalah proses pengujian sample(Test Product Metal) di Semelter Quality Assurance(SQA) yaitu seksi yang bertugas untuk menganalisa kadar aluminium. Kadar material yang paling menentukan tingkatan(Grade) untuk aluminium ingot salah satunya adalah besi(Fe).
Setelah kadar Fe berada didalam batas grade yang telah ditetapkan, selanjutnya proses pencetakan dapat dilakukan dengan catatan terak(dross) hasil perlakuan logam aluminium cair telah dikeluarkan(Proses Skimming-off). Untuk pengolahan dross hasil Skimming off sendiri yaitu menggunakan Dross Processing Equipment (DPE) dengan efisiensi sekitar 40 %.
Terak(Dross) hasil olahan DPE didinginkan di ruang pendingin dross, sedangkan aluminium cair hasil dari pengolahan DPE dapat dimasukkan lagi kedalam dapur. Untuk logam aluminium cair siap cetak yang terdapat didapur, setelah mesin cetak telah dipersiapkan selanjutnya pencetakan aluminium cair menjadi ingot dapat dilakukan.
Dengan bantuan Lengan Pengangkat(Servo Arm), ingot ditumpuk dan ditimbang. Kemudian diikat, dan ditumpuk pada Tempat Penyimpanan Aluminium(Stock Yard). Untuk kegiatan angkat dan angkut ingot dari mesin cetak sampai dengan ke tempat penyimpanan aluminium ingot dilakukan dengan bantuan kendaraan Forklift. Proses tersebut dapat digambarkan dalam skema proses kegiatan pencetakan dan skema gedung pencetakan pada lampiran 1 dan lampiran 2.
2.4.2 Kesetimbangan Massa(Material Balance)
Untuk memproduksi ingot aluminium selain diperlukan logam aluminium cair dibutuhkan juga beberapa bahan-bahan lainnya untuk diproses. Jumlah bahan-bahan tersebut dapat ditentukan berdasarkan jumlah produk yang akan diproduksi.
Adanya data-data pemakaian material(molten, flux, scrap dan lain-lain) dan jumlah produk yang dihasilkan(aluminium ingot dan dross) akan dapat ditentukan nilai konsumsi unit(Unit Consumtion) atau jumlah pemakaian material per ton aluminium. Secara skematis keseimbangan metarial untuk ingot 50lb digambarkan sebagaiberikut:
Gambar 2.4 Diagram Jumlah pemakaian material (Sumber : PT. INALUM) Terak (Dross) 8,94 kg Al 4,2 kg 47 % Al2O3 4,11 kg 46 % Dll 0,62 kg 7,0 % Dapur Cairan aluminium 1005,3 kg O2 3,0 kg Fluks 0,64 kg Produksi 50 lb Al 1000 kg 100%
2.4.3 Konsumsi dan unit konsumsi bahan baku
Konsumsi(consumption) adalah banyaknya bahan yang dipakai atau diperlukan untuk menghasilkan sejumlah produk. Data konsumsi bahan diambil/dikumpulkan dari data harian pemakaian material dari tiap-tiap kelompok(group) atau shift. Banyaknya bahan material yang terpakai dibagi dengan banyaknya produk yang dihasilkan disebut ‘unit konsumsi’ dirumuskan sebagai berikut: Al ton kg UC konsumsi Unit produk Banyak scrap material Banyaknya / ) ( = + ...…….(2.1) Dimana: Banyaknya material (kg) Scrap (kg)
Banyak produk (Ton Al) (Sumber : PT. INALUM)
Adapun tujuan dari perhitungan unit konsumsi(UC) diantaranya untuk menentukan:
• Jumlah material yang dipakai untuk menghasilkan sejumlah produk. • Efisiensi kerja mesin(yield) yang dipakai untuk proses produksi. • Produktivitas tenaga kerja yang terlibat dalam proses produksi.
Angka banyaknya material dan scrap diperoleh dari:
Banyak material + scrap = (A + B + C + D) – (E + F + G)………(2.2)
Dimana;
A: cadangan molten aluminium SCA bulan yang lalu (kg) B: cadangan cold metal di SCA bulan yang lalu (kg)
C: molten aluminium yang diterima dari (SRD) bulan ini (kg) D: cold metal yang diterima dari SCA bulan ini ( kg)
E: molten yang dikirim ke SCA bulan ini (kg)
F: cold metal aluminium yang tersisa di SCA bulan ini (kg) G: cold metal di SCA bulan ini (kg)
(Sumber : PT. INALUM)
2.4.4 Perencanaan produksi
Perencanaan produksi aluminium ingot diseksi penuangan terdiri dari perencanaan produksi aluminium ingot tahunan(SCA’S Annual Management Plan), perencanaan produksi aluminium ingot bulanan(SCA’S Monthly Aluminium Production Plan ), dan perencanaan produksi aluminium ingot harian.
2.4.5 Standart pengendalian grade
Sebelum pencetakan dimulai, dilakukan pengecekan contoh(sample) yang disebut Test Product Metal(TPM). Operasi penganalisaan dilakukan oleh Seksi Quality Control(SQA). Test Product Metal(TPM) bertujuan untuk mengetahui kadar Fe dalam logam aluminium cair.
Apabila kadar Fe sesuai dengan yang dijadwalkan, maka proses pencetakan dapat dimulai. Tetapi bila kadar Fe tidak sesuai maka dilakukan penanggulangan. Adapun jenis penganggulangan ada 2 yaitu :
1. Jika kadar Fe tinggi, maka ditambahkan kadar Fe rendah dengan cara memilih potline dari Smelter reduction Departement(SRD) yang berkadar Fe rendah, setelah itu dicampur dan diaduk di dalam dapur.
2. Jika kadar Fe tinggi dan tidak diperoleh aluminium cair dengan kadar Fe rendah, maka dapat menurunkan tingkat grade orderan.
2.4.6 Pengisian dapur(Charging)
Pengisian logam aluminium cair ke dalam dapur, baik dapur pelebur maupun dapur penampung dilakukan dengan menggunakan MT car(Metal Transport Car) dan ladle dengan bantuan Hoist Crane. Pada pengisian di dapur pelebur selain diisikan logam aluminium cair juga dilakukan pengisian aluminium dingin(cold metal). Pengisian aluminium dingin ini dilakukan pada tahap awal sebelum dapur diisi dengan logam aluminium cair.
Aluminium dingin yang dimasukkan ke dalam dapur diatur sedemikian rupa sehingga tidak menumpuk disatu tempat. Penuangan logam aluminium cair ke dalam dapur penampung dilakukan langsung dari MT car dengan bantuan Hoist Crane 10 ton. Ladle diangkat oleh crane, dimana salah satu sisinya bertumpu pada MT car. Penuangan logam aluminium cair ke dalam dapur penampung dilakukan dengan mengikuti komando aba- aba bunyi pluit dari supir MT car.
Temperatur logam aluminium pada akhir proses pengisian ini diharapkan adalah paling rendah ± 7200C, dimana jumlah logam aluminium yang dimasukkan ke dalam dapur rata-rata 32 ton. Waktu yang dibutuhkan untuk transportasi ladle dari gedung reduksi ke seksi penuangan berkisar 35-40 menit.
Gambar 2.5 Pengisian dapur(Charging) (Sumber : PT. INALUM)
2.4.7 Pencampuran fluks(Flux Treatment)
Setelah proses pengisian logam aluminium cair selesai, selanjutnya dilakukan pemasukan fluks ke dalam dapur. Kemudian dilakukan pengadukan selama 2 menit agar fluks tersebut dapat menyebar di dalam logam aluminium cair. Leburan aluminium mudah mengalami oksidasi membentuk senyawa oksida dipermukaan leburan logam.
Karena oksida memiliki berat jenis yang hampir sama dengan logam cair maka sulit untuk memisahkan oksia-oksida tersebut. Selain itu karena temperatur operasi reduksi aluminium adalah 960-971 0C maka aluminium yang dibawa dari seksi reduksi ke seksi penuangan mengandung gas H2. Adanya gas hidrogen dan inklusi didalam logam aluminium cair akan mengakibatkan cacat pada produk akhir seperti penampakan kusam, adanya lubang-lubang pada permukaan ingot, dan lain-lain. Komponen utama dari fluks adalah khlorida dan florida yang akan bereaksi dengan logam aluminium cair dan mendekomposisi serta memperbaiki berbagai sifat produk aluminium(Sumber: PT. INALUM).
Gambar 2.6 Pencampuran fluks (Sumber : PT. INALUM)
Fungsi fluks dapat dibagi sebagai berikut:
2.4.8 Pengikatan inklusi oksida
Oksida-oksida inklusi dalam produk aluminium menyebabkan turunnya sifat-sifat mekanik seperti ketahanan terhadap korosi, turunnya kualitas permukaan dan lain-lain. Fluks yang telah ditaburkan pada permukaan logam aluminium cair akan terdekomposisi dan bersentuhan dengan oksida-oksida pengotor.
Akibat penambahan fluks akan terjadi dua hal, yaitu:
Keluarnya aluminium dari oksida yang menyelubungi dengan cara reaksi eksoterm yang akan membakar oksida-oksida tersebut.
Oksida-oksida tersebut akan terabsorbsi oleh fluks, membesar dan akhirnya mengapung pada permukaan aluminium cair. Reaksi antar fluks dengan oksida ditunjukan oleh persamaan reaksi dibawah ini:
4 NaF + 2 Al2O3 3NaAlO2 + NaAlF4
6NaF + Al2O3 2 AlF3 + 3Na2O
2.4.9 Pelepasan gas-gas(Degassing)
Fluks tidak hanya berfungsi untuk menghilangkan oksida-oksida inklusi tetapi juga untuk membantu pengeluaran gas-gas yang ada(terutama gas hydrogen). Adanya gas hydrogen tersebut akan diabsorbsi oleh oksida-osida tersebut.
Proses perlakuan fluks ini dilakukan oleh 2 orang pekerja, diselesaikan dalam waktu 5 menit dan dilakukan pada kondisi heater atau burner dalam keadaan tidak menyala. Bahan fluks yang digunakan adalah coverall 1000 Al yang terdiri dari; 50% NaCl, 30% KCl, 15% NaF dan 5% Na2SiF6.
2.4.10 Waktu Penahanan(Holding Time)
Proses penahanan atau(holding) dilaksanakan setelah pengadukan. Dilakukan untuk memberi kesempatan pada inklusi untuk mengapung ke permukaan dan gas-gas terlepas ke udara bebas. Sodium yang mengakibatkan kerapuhan pada temperatur tinggi dapat dengan mudah menguap pada saat penahanan dan juga untuk menurunkan temperatur hingga mencapai temperatur pencetakan(casting) ≥7200
C. Sistem pengontrolan temperatur ini bekerja secara otomatis. Lama waktu penahanan yang ideal adalah 2 jam(Sumber: PT. INALUM).
Gambar 2. 7 Waktu Penahanan(Holding Time) (Sumber : PT. INALUM)
2.4.11 Pengambilan terak(Skimming Off Dross)
Proses pengambilan terak adalah proses pengambilan terak yang telah mengapung di dalam dapur akibat dari proses pemberian fluks. Lamanya waktu skimming off ± 30 menit. Tujuan dari proses skimming off adalah untuk mengeluarkan terak dari dalam dapur. Proses pengambilan terak di seksi penuangan dilakukan dengan bantuan forklift. Adanya bantuan forklift tersebut maka proses skimmimg off dapat dilakukan dengan cepat dan aman bagi keselamatan operator. Mengingat ukuran dapur relatif besar maka proses pengambilan terak dilakukan dalam dua tahap. Proses ini dibagi menjadi:
1. Pengambilan terak menggunakan dross stratcher.
2. Terak yang tidak dapat dijangkau oleh dross stretcher didorong oleh dross pusher sehingga dapat dijangkau oleh dross stretcher.
3. Terak dikumpulkan dan dimasukkan ke dalam crucible untuk kemudian ditimbang lalu dibawa ke mesin pengolah terak.
Gambar 2. 8 Pengambilan terak(Skimming Off Dross) (Sumber : PT. INALUM)
2.4.12 Pencetakan Dengan Mesin Cetak(Casting machine).
Operasi pencetakan ingot dilakukan secara berkesinambungan dengan kecepatan penuangan 12 ton per jam. Aluminium cair dituang dari tungku penampungan ke dalam cetakan dengan cara memiringkan dapur. Aluminium cair mengalir melalui launder ke pouring device. Jumlah mould total adalah 146 buah. Pouring device menuangkan aluminium cair secara otomatis ke dalam mould yang berjalan pada sistem rantai berjalan. Pemiringan dapur diatur sesuai dengan debit aluminium yang diinginkan.
Operator selain mengatur kemiringan dapur juga melakukan scum skimming pada permukaan logam cair yang terdapat didalam mould. Tujuan dari proses scum skimming ini untuk menyingkirkan terak oksida-oksida yang terbentuk pada permukaan logam cair. Cetakan sebelum diisi dengan logam cair terlebih dahulu disemprot dengan parafin untuk memudahkan pelepasan ingot dari cetakan setelah membeku. Batas waktu antara pemasukan aluminium cair ke dalam mould sampai ingot dilepas kira-kira ± 5 menit.
Pendinginan ingot dilakukan dengan dua cara yaitu:
1. Pendinginan pertama dilakukan secara tak langsung dengan cara melewatkan air pada bagian bawah mould.
2. Pendinginan kedua dilakukan secara langsung dengan cara menyemprotkan air pada ingot yang sudah dilepas dari cetakannya.
Ingot diberi nomor sesuai dengan nomor lot logam cair yang dimasukkan ke dalam dapur penampungan. Pemberian nomor lot ingot dilakukan pada saat ingot masih berada di dalam cetakannya. Setelah di beri nomor lot, ingot dilepas dari cetakannya dengan cara di ketuk. Dengan bantuan Servo Arm ingot ditumpuk, proses pencetakan ingot ini melibatkan personel sebanyak 7 orang dengan waktu sekitar ± 2,5 jam.