1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Sebagai Negara yang berkembang, Indonesia berusaha keras dalam memajukan sektor perindustrian agar dapat bersaing dengan Negara lain di dunia Internasional, terutama dalam bidang perindustrian logam dan baja yang saat ini berkembang dengan sangat pesat. Salah satunya adalah PT. Krakatau Steel (Persero) Tbk., yang merupakan industri baja terpadu pertama dan berkembang serta berkualitas di Indonesia. PT. Krakatau Steel (Persero) Tbk. merupakan salah satu tempat tempat yang cocok bagi mahasiswa untuk mengaplikasikan ilmu – ilmu yang diperolehnya semasa bangku perkuliahan, demi menghadapi tantangan di era globalisasi yang akan datang. Seiring dengan berjalannya waktu, PT. Krakatau Steel (Persero) Tbk. terus berupaya untuk meningkatkan produknya, baik dari segi kuantitas, kualitas, harga, maupun pengolahan lingkungan yang terencana. Oleh karena itu, PT. Krakatau Steel (Persero) Tbk. telah menerapkan ISO 9001:2000 dan ISO 14001 sebagai landasan dasar kualitas Internasional, sehingga produk yang dihasilkan tidak kalah dengan produk luar negeri.
PT. Krakatau Steel (Persero) Tbk. dalam melakukan proses produksinya secara global, terbagi menjadi beberapa urutan proses yang dilakukan secara bertahap, yaitu :
1) Proses Produksi Besi Spons (Iron Melting)
2) Proses Produksi Baja (Steel Melting) yang terbagi menjadi dua bagian, yaitu :
a) Produksi Baja Billets (Billets Steel) b) Produksi Baja Slab (Slab Steel)
3) Proses Pengerolan Baja Lembaran Panas (Hot Strip Mill) 4) Proses Pengerolan Baja Lembaran Dingin (Cold Strip Mill)
2
Perusahaan yang bergerak di bidang industri manufaktur besi baja ini sudah banyak menghasilkan produk seperti kawat baja, plat baja, maupun baja beton. Dalam kesempatan ini, Penulis akan membahas salah satu permasalahan yang terjadi pada divisi Hot Strip Mill (HSM). Dalam setiap proses produksi selain mengutamakan mutu produk, effisiensi dari setiap mesin yang digunakan untuk setiap proses produksi, seperti Mesin Reheating Furnace, Mesin Sizing
Press, Mesin Roughing Mill, Mesin Thermopanel, Mesin Crop Shear, Mesin Finishing Mill, Mesin Laminar Cooling, Mesin Down Coiler, dan Mesin Shearing Line, perlu diperhitungkan, yang dimana nantinya akan berakibat kepada besar
atau kecilnya biaya proses produksi. Oleh karena itu, Penulis tertarik untuk mengangkat judul “Efisiensi Thermal Mesin Reheating Furnace Type Walking
Beam Dengan Menggunakan Bahan Bakar Gas Alam” di divisi Hot Strip Mill
(HSM) PT. Krakatau Steel (Persero) Tbk.
Mesin Reheating Furnace adalah sebuah peralatan yang digunakan untuk melelehkan logam untuk pembuatan bagian mesin (casting) atau untuk memanaskan bahan serta mengubah bentuknya (misalnya rolling / penggulungan, penempaan) atau merubah sifat – sifatnya (perlakuan panas). Karena gas buang dari bahan bakar berkontak langsung dengan bahan baku, maka pemilihan bahan bakar yang akan digunakan menjadi sangat penting. Sebagai contoh, beberapa bahan tidak akan mentolerir sulfur yang terkandung dalam bahan bakar. Bahan baku yang akan diletakan di dalam Mesin Reheating Furnace, akan terganggu dengan adanya bahan partikulat yang dihasilkan akibat penggunaan bahan bakar padat. Untuk alasan ini :
1) Hampir seluruh Mesin Reheating Furnace menggunakan bahan
bakar cair, bahan bakar gas, atau listrik sebagai input energinya. 2) Mesin Reheating Furnace induksi dan busur (arc) menggunakan
listrik untuk melelehkan baja dan besi tuang (cast iron).
3) Mesin Reheating Furnace untuk melelehkan bahan baku bukan besi,
3
4) Mesin Reheating Furnace yang dibakar dengan minyak bakar,
hampir seluruhnya menggunakan minyak Furnace, terutama untuk pemanasan kembali dan perlakuan panas bahan.
5) Minyak diesel ringan (LOD) digunakan dalam tungku bila tidak dikehendaki adanya sulfur..
Energi panas untuk bahan bakar Mesin Reheating Furnace, didapat dari pembakaran bahan bakar, melalui listrik seperti Electrical Arc Furnace, atau melalui pemanasan dalam Induction Furnace.
Mesin Reheating Furnace memiliki komponen – komponen pendukung seperti :
1) Ruang Refraktori dibangun dari bahan isolasi untuk menahan panas
pada suhu tinggi
2) Perapian untuk menyangga atau membawa baja, yang terdiri dari bahan refraktori yang didukung oleh sebuah bangunan baja, sebagian darinya didinginkan oleh air.
3) Burners yang menggunakan bahan bakar cari atau gas digunakan
untuk menaikan dan menjaga suhu dalam ruangan. Batubara atau listrik dapat digunakan dalam pemanasan ulang / Reheating Furnace. 4) Cerobong digunakan untuk membuang gas buang pembakaran dari
ruangan
5) Pintu pengisian dan pengeluaran digunakan untuk pemasukan
muatan dan pengeluaran muatan (Charge and Discharge Door). 6) Cold Descaling Device yang berfungsi menghilangkan kotoran dan
kerak yang terbentuk pada permukaan slab sebelum memasuki Mesin Reheating Furnace.
7) Cold Roll Table berfungsi sebagai media transfer setelah
dilakukannya Cold Descaling.
8) Double Walking Beam, berfungsi sebagai lengan yang mengangkat slab yang berada pada Cold Roll Table, dan membawanya masuk ke
4
9) Slab Removing Device / Extractor, yaitu enam buah lengan yang
berfungsi untuk mengeluarkan slab dari dalam Mesin Reheating
Furnace, dan meletakannya pada Hot Roller Table
10) Hot Roller Table yang memiliki fungsi sebagai media transfer slab
setelah slab dikeluarkan dari Mesin Reheating Furnace.
Untuk mendapatkan nilai effisiensi Thermal pada Mesin Reheating
Furnace Type Walking Beam ini, perlu dilakukan beberapa langkah perhitungan,
yaitu :
1) Perhitungan Stoikiometri,
2) Perhitungan energi yang dihasilkan bahan bakar,
3) Perhitungan energi yang digunakan untuk memanaskan slab,
4) Perhitungan energi yang hilang akibat adanya water cooler,
5) Perhitungan energi yang hilang akibat bukaan pintu (Charge /
Discharge Door), dan
6) Perhitungan energi yang hilang pada dinding Mesin Reheating
Furnace Type Walking Beam.
7) Perhitungan efisiensi Thermal pada Mesin Reheating Furnace
Dengan mengetahui besar – kecilnya efisiensi sebuah mesin, maka dapat diperkirakan berapa besarnya biaya produksi yang harus dikeluarkan. Oleh karena itu, berbagai cara terus dilakukan untuk meningkatkan effisiensi dari mesin – mesin produksi, yang dimana dalam hal ini adalah Mesin Reheating Furnace Type
Walking Beam, agar dapat menekan biaya produksi seminimun mungkin tanpa
mengurangi kualitas produk yang dihasilkan. Beberapa cara yang dapat dilakukan untuk meningkatkan effisiensi Mesin Reheating Furnace ini salah satunya adalah dengan mengubah desain Mesin Reheating Furnace tersebut. Berbagai penelitian dan percobaan mengenai efisiensi Thermal Mesin Reheating Furnace terus dilakukan baik di kalangan akademisi, mau pun industri di seluruh dunia, termasuk di Indonesia.
5
1.2. Rumusan Masalah
Masalah utama dalam penelitian ini adalah bagaimana mengetahui dan menentukan langkah – langkah yang digunakan untuk mencari atau menghitung nilai Efisiensi Thermal pada Mesin Reheating Furnace Type Walking Beam. Dalam termodinamika, efisiensi thermal adalah ukuran tanpa dimensi yang menunjukan performa peralatan atau mesin – mesin thermal seperti mesin pembakaran dan sebagainya, dengan sumber energi adalah energi panas. Permasalahan tersebut diuraikan sebagai berikut :
1) Bagaimana mendapatkan nilai Stoikiometri yang berdasarkan kepada
perhitungan komposisi bahan bakar gas yang digunakan, perhitungan jumlah mol bahan bakar gas yang digunakan, dan perhitungan nilai kalor bahan bakar gas yang digunakan
2) Bagaimana mengetahui serta menentukan besarnya effisiensi thermal pada Mesin Reheating Furnace, dengan berdasarkan perhitungan
Stoikiometri, perhitungan energi yang dihasilkan oleh bahan bakar
gas, perhitungan energi yang digunakan untuk memanaskan slab, perhitungan energi yang hilang pada gas buang, perhitungan energi pada udara poembakaran, perhitungan energi akibat water cooling, perhitungan akibat bukaan pintu Charge / Discharge, dan perhitungan energi yang hilang melewati dinding Mesin Reheating
Furnace Type Walking Beam.
1.3. Batasan Masalah
Dalam penelitian ini ditetapkan beberapa batasan masalah, sehingga persoalan tidak meluas. Berikut batasan – batasan masalah yang ditetapkan dalam penelitian ini :
1) Pembahasan dititik beratkan pada analisa besarnya “Efisiensi
Thermal” pada Mesin Reheating Furnace Type Walking Beam di
divisi Hot Strip Mill (HSM), PT. Krakatau Steel (Persero) Tbk. 2) Perancangan alat dan pengambilan data telah dilakukan oleh pihak
6
3) Data penelitian diolah menggunakan software Ms. Excel, dan dilakukan perhitungan ulang atau verifikasi dengan cara perhitungan secara manual.
4) Medium kerja yang digunakan adalah udara serta komposisi bahan bakar gas alam
5) Penelitian hanya dilakukan di divisi Hot Strip Mill (HSM) PT. Krakatau Steel (Persero) Tbk.
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
1) Mengetahui reaksi Stoikiometri dari komposisi bahan bakar gas alam yang digunakan sebagai media pembakaran pada Mesin Reheating
Furnace Type Walking Beam, melalui langkah – langkah
perhitungan yang ada.
2) Mengetahui langkah – langkah perhitungan yang dilakukan untuk mendapatkan nilai effisiensi Thermal Mesin Reheating Furnace
Type Walking Beam, setelah mendapatkan nilai Stoikiometri dari
bahan bakar gas yang digunakan, diantaranya adalah :
a) Menghitung energi yang dihasilkan oleh bahan bakar gas
b) Menghitung energi yang digunakan untuk memanaskan slab
c) Menghitung energi yang hilang karena adanya gas buang
d) Menghitung energi pada udara pembakar
e) Menghitung energi yang hilang akibat adanya water cooler
f) Menghitung energi yang hilang pada saat bukaan pintu
discharging
g) Menghitung energi yang hilang pada saat bukaan pintu
charging
h) Menghitung energi yang hilang melalui dinding Mesin
Reheating Furnace Type Walking Beam
3) Menghitung effisiensi Thermal pada Mesin Reheating Furnace Type
7
1.5. Manfaat Penelitian
Beberapa Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
1) Pembaca dapat mengetahui langkah – langkah apa saja yang harus dilakukan untuk mencari nilai effisiensi dari Mesin Reheating
Furnace Type Walking Beam
2) Menambah atau memperdalam pengetahuan tentang proses apa saja
yang terjadi di dalam Mesin Reheating Furnace Type Walking Beam
1.6. Metode Penelitian
Untuk menyelesaikan permasalahan yang dihadapi, Penulis perlu mencari sumber – sumber data serta referensi – referensi yang diperlukan. Untuk itu, Penulis menggunakan beberapa metode penelitian, diantaranya adalah :
1) Studi lapangan (observasi),
Dilakukan penelusuran langsung ke lapangan, dimana studi kasus yang diangkat, akan dibahas
2) Wawancara,
Dilakukan dengan memberikan beberapa pertanyaan yang terkait dalam penyelesaian masalah yang dihadapi
3) Studi Literatur,
Dilakukan dengan pembelajaran di perpustakaan Balai Diklat PT. Krakatau Steel (Persero) Tbk. data – data teknik perusahaan, pengkajian buku – buku literatur, mau pun buku – buku referensi perkuliahan
4) Analisa hasil penelitian,
Proses ini menganalisa hasil setiap perhitungan yang dilakukan untuk mencari hasil akhir, yaitu efisiensi Thermal Mesin Reheating
Furnace Type Walking Beam.
5) Penulisan Laporan Tugas Akhir,
