Metode Pembuatan Baja

PAPER PROPERTI MATERIAL

PAPER PROPERTI MATERIAL

METODE

METODE PEMBUA

PEMBUAT

TAN BA

AN BAJA DENGAN

JA DENGAN

PROSES BESSEMER (1855)

PROSES BESSEMER (1855)

Ditulis oleh :

Ditulis oleh :

A!i

A!i Mu"#$#!

Mu"#$#!

1%&''&&5

1%&''&&5

DEP

DEPAR

ARTEMEN T

TEMEN TE*NI* S

E*NI* SIPIL

IPIL

+A*ULTAS TE*NI* UNI,ERSITAS INDONESIA

+A*ULTAS TE*NI* UNI,ERSITAS INDONESIA

DEPO* -&15

DEPO* -&15

BAB I

Pendahuluan

1.1 Latar Belakang

Semakin berkembangnya peradaban manusia, semakin beragam pula kebutuhanmanusia. Ini dapat dilihat dari aspek teknik sipil. Pada jaman dahulu orang membuat jalanhanya dengan menyusun batu-batuan atau kerikil-kerikil, tapi kini semuanya telah berubah,manusia berusaha membuat jalan sebagai sarana transportasi dengan kualitas yang baik menggunakan teknologi rekayasa guna memenuhi kebutuhannya. Pembangunan dalam setiap bidang yang berhubungan dalam teknik sipil dimulai dari bangunan gedung,  jembatan, jalan dan bangunan lainnya tidak akan terpisahkan dari bahan yang berasal dari

dalam perut bumi. Mulai dari batuan, batu bara, minyak bumi sampai berbagai macam mineral yang langsung digunakan maupun yang diolah terlebih dahulu. ntuk itu dalam kesempatan ini, akan dibahas tentang baja. Masalah ini diangkat karena ingin mengetahui  jenis-jenis baja, serta mengenal salah satu proses pembuatan baja dan syarat apa saja yang

harus dipenuhi oleh baja sebagai bahan pembuatan baja .

1.! "ujuan

ntuk mengetahui pengertian baja, sejarah baja, memahami proses bessemer dan  jenis baja.

1.# Batasan masalah

Batasan masalah paper ini adalah membahas salah satu proses pembuatan baja yaitu  bessemer serta membahas karakteristik baja.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

!.1 Sejarah dan Pengertian Baja

Baja adalah lo.# paduan, logam /esi sebagai unsur dasar dengan 0#!/o" sebagai unsur paduan utamanya. $andungan unsur karbon dalam baja berkisar antara %.!& hingga !.1& berat sesuai grade-nya. 'ungsi karbon dalam baja adalah sebagai unsur pengeras dengan mencegah islo0#si bergeser pada kisi kristal (2!3st#l l#tti2e) atom besi. nsur   paduan lain yang biasa ditambahkan selain karbon adalah (tit#"iu), krom

(2h!oiu), "i0el, 4#"#iu, 2o/#lt dan tungsten ($ol!#). Penambahan kandungan karbon pada baja dapat meningkatkan kekerasan (h#!"ess) dan kekuatan tariknya (te"sile st!e".th), namun di sisi lain membuatnya menjadi getas (/!ittle) serta menurunkan keuletannya (u2tilit3). Baja tahan karat atau lebih dikenal dengan Stainless Steel adalah senya*a besi yang mengandung setidaknya 1%,+& $romium untuk mencegah proses korosi (pengkaratan logam). $emampuan tahan karat diperoleh dari terbentuknya lapisan ilm oksidakromium, dimana lapisan oksida ini menghalangi proses oksidasi besi ('erum). Stainless Steel sering digunakan dalam perlengkapan Stainless Steel untuk industri makanan.

"eknik peleburan logam telah ada sejak aman Mesir kuno pada tahun #%%% SM. Bahkan pembuatan perhiasan dari besi telah ada pada aman sebelumnya. Proses pengerasan  pada besi dengan heat treatment mulai diperkenalkan untuk pembuatan senjata pada aman

unani 1%%% SM.

Proses pemaduan yang dibuat mulai ada sejak abad 1/ yang diklasiikasikan sebagai  besi tempa. Proses ini dilakkan dengan pemanasan sejumlah besar bijih besi dan charchoal

dalam tungku atau urnance. 0engan proses ini bijih besi mengalami reduksi menjadi besi sponge metalik yang terisi oleh slag yang merupakan campuran dari pengotor metalik dan abu charcoal. Spone iron ini dipindahkan dari urnance pada saat masih bercahaya dan

diselimuti oleh slag yang tebal lalu slagnya dihilangkan untuk memperkuat besi. Pembuatan  besi meggunakan metode ini menghasilkan kandingan slag sekiar # persen dan %,1 persen  pengotor lain. $adang kala hasil produksi dengan metode ini menghasilkan baja bukannya  besi tempa. Para pembuat besi belajar untuk membuat baja dengan memanaskan besi tempa

dan charcoal pada boks yang terbuat dar tanah liat selama beberapa hari. 0engan proses ini  besi akan menyerap cukup karbon untuk menjadi baja sebenarnya.

 Setelah abad ke 1/ tungku atau urnance yang digunakan mulai mengalami

 peningkatan ukuran dan drat yang digunakan untuk pembakaran gas mele*ati charge,2  pada pencampuran material mentah. Pada tungku yang lebih besar ini, bijih besi pada bagian  bagian atas urnance akan direduksi pertama kali direduksi menjadi besi metalik dan

menghasilkan banyak karbon sebagai hasil dari serangan gas yang dile*atinya. 3asil dari urnance ini adalah pig iron, yaitu paduan yang meleleh pada temperatur rendah. Pig iron akan dproses lebih lanjut untuk membuat baja.

  Pembuatan baja modern menggunakan blast urnance yang juga digunakan untuk  memurniakan besi oleh pembuat besi yang lampau. Proses pemurnian besi cair dengan  peledakan udara diakui oleh penemu Inggris Sir 3enry Bessemer yang mengembangkan

Bessemer urnance, atau pengkon4ersi, pada tahun 15++. Sejak tahun 167% telah diproduksi  baja dari besi bekas secara kecil-kecilan pada urnance elektrik, sehingga dinamakan mini

mills. Mini mills adalah komponen yang sangat sangat penting bagi produksi baja 8merika. Mills yang lebih besar digunakan pada produksi baja dari bijih besi.

!.! Siat Baja

 Beberapa siat - siat baja secara umum adalah 9 1. $eteguhan (solidity)

!. Mempunyai ketahanan terhadap tarikan, tekanan atau lentur  #. :lastisitas (elasticity)

$emampuan ; kesanggupan untuk dalam batas <batas pembebanan tertentu, sesudahnya pembebanan ditiadakan kembali kepada bentuk semula.

/. $ekenyalan ; keliatan (tenacity)

$emampuan;kesanggupan untuk dapat menerima perubahan perubahan bentuk  yang besar tanpa menderita kerugian-kerugian berupa cacat atau kerusakan yang terlihat dari luar dan dalam untuk jangka *aktu pendek 

+. $emungkinan ditempa (maleability)

Siat dalam keadaan merah pijar menjadi lembek dan plastis sehingga dapat dirubah bentuknya.

7. $emungkinan dilas (*eklability)

Siat dalam keadaan panas dapat digabungkan satu sama lain dengan memakai atau tidak memakai bahan tambahan, tampa merugikan siat-siat keteguhannya

=. $ekerasan (hardness) !.# $lasiikasi Baja

Pengklasiikasian baja secara umum beserta penjelasannya menurut 3andbook  o >omparati4e ?orld Steel Standards2 adalah sebagai berikut9

!.#.1 .Baja $arbon (>arbon Steel)

Baja karbon adalah baja yang mengandung karbon sampai 1,= &.Penggunaan baja karbon banyak dipakai dalam kehidupan sehari-hari untuk kepentingan yang umum. Pembagian baja karbon adalah sebagai berikut9

a. Lo* >arbon Steel ( @ %.! & >arbon )

Baja lo* carbon biasanya digunakan untuk automobile body panels, tin  plate dan *ire product yang membutuhkan keuletan yang tinggi.

 b. Medium >arbon Steel ( %.! - %.+ & >arbon )

Baja medium carbon biasanya digunakan dalam kondisi hasil Auench dan tempered dan banyak digunakan sebagai shat, ale, gear, crankshat, coupling,dan orging.

c. 3igh >arbon Steel ( C %.+ & >arbon )

Baja high carbon banyak digunakan pada spring material dan high-strength *ire. Selain pembagian berdasarkan persen kadar karbon di atas, masih terdapat baja karbon dengan kadar mangan yang tinggi (3igh Manganese >arbon Steel), yaitu sekitar 1.1-1./ & Mn. Baja jenis ini banyak digunakan dalam aplikasi rel kereta api. !.#.! Baja Paduan (8lloy Steel)

Baja paduan adalah campuran antara baja karbon dengan unsur-unsur  lain yang akan mempengaruhi siat-siat baja, misalnya siat kekerasan, liat, kecepatan membeku, titik cair, dan sebagainya yang bertujuan memperbaiki kualitas dan kemampuannya. Penambahan unsur-unsur lain dalam baja karbon dapat dilakukan dengan satu atau lebih unsur, tergantung dari karakteristik  atau siat khusus yang dikehendaki.

Salah satu contoh baja jenis ini yang terkenal adalah 3SL8 (3igh Strength lo*8lloy) yang menggunakan paduan Db, E, "i, dan 8l.

 b. 3igh 8lloy Steel ( C 5 & 8lloying :lement)

Penggunaan baja paduan tinggi biasanya bertujuan untuk meningkatkan siat-siat baja, yaitu9

1. >orrosion Fesistant (8ustenitic dan 0uple) !. 3eat Fesistant (8ustenitic)

#. ?ear Fesistant (Manganese Steel) !.#.# Baja "ahan $arat (Stainless Steel)

Baja tahan karat adalah paduan besi dengan minimal 1!& >hromium. Gadi tanpa tambahan apapun perpaduan Besi dengan 1!& >hromium bisa disebut Stainless Steel. $omposisi ini membentuk thin protecti4e layer >r!H#. Proses pembuatan baja tahan karat terdapat ! tahap, yaitu pertama menggunakan sistem :lectric 8rc'urnace (:8') untuk melelehkan scrap dan erro alloy berkarbon tinggi sebagai bahan murah sumber krom, lalu lelehannya disempurnakan dengan  proses yang menggunakan alat 8rgon Hygen 0ecarburier (8H0), dengan proses

kedua ini akan menghilangkan kandungan $arbon dan pegotor lainnya.

PEMBAHASAN

#.1 Proses Bessemer 

Proses Bessemer adalah proses untuk produksi massa baja dari cair pig iron. Proses ini dinamai penemunya, 3enry Bessemer, yang mengeluarkan paten pada tahun 15++. Proses itu independen ditemukan pada 15+1 oleh ?illiam $elly. Proses ini juga telah digunakan di luar :ropa selama ratusan tahun, tetapi tidak pada skala industri. Prinsip utama adalah menghilangkan kotoran dari besi dengan oksidasi dengan udara yang ditiup melalui besi cair. Hksidasi juga meningkatkan suhu massa  besi dan menyimpannya cair.

Proses Bessemer adalah suatu proses pembuatan baja yang dilakukan di dalam kon4ertor yang mempunyai lapisan batu tahan api dari kuarsa asam atau oksida asam (SiH!), sehingga proses ini disebut Proses 8sam. Besi kasar yang diolah dalam kon4ertor ini adalah besi kasar kelabu yang kaya akan unsur silikon dan rendah osor  (kandungan osor maksimal adalah %,1&). Besi kasar yang mengandung osor  rendah diambil karena unsur osor tidak dapat direduksi dari dalam besikasar apabila tidak diikat dengan batu kapur. 0i samping itu. osor dapat bereaksi dengan lapisan dapur yang terbuat dari kuarsa asam, reaksi ini membahayakan atau menghabiskan lapisan kon4ertor. Hleh karena itu, sangat menguntungkan apabila besi kasar yang diolah dalam proses ini adalah besi kasar kelabu yang mengandung silikon sekitar  1,+& - !&.

0alam proses ini bahan baku dimasukkan dan dikeluarkan se*aktu kon4ertor  dalam posisi horiontal (kemiringannya sekitar #%J). Sementara itu, udara diembuskan dalam posisi 4ertikal atau disebut juga kedudukan proses. 0alam kon4ertor, yang pertama terjadi adalah proses oksidasi unsur silikon yang menghasilkan oksida silikon. $emudian diikuti oleh proses oksidasi unsur osor dan mangan yang menghasilkan oksida osor dan oksida mangan, ditandai dengan adanya  bunga api yang ber*arna kehijau-hijauan.

Baja dapat dihasilkan dengan mengembuskan udara melalui besi kasar cair di dalam dapur yang disebut kon4ertor2, sehingga unsur < unsur yang tidak murni akan

dikeluarkan dengan jalan oksidasi. Pada *aktu itu cara pembuatan jalan kereta api dan pembuatan peralatan hampir sama pentingnya. $arena sejak udara dimasukkan atau diembuskan, kotoran < kotoran di dalam baja akan berkurang.

Proses Bessemer mengolah baja dengan menggunakan besi kasar berkualitas  baik yang mengandung osor rendah. Bila osornya tinggi baja yang dihasilkan  berkualitas rendah, sebab dalam proses pengolahan tidak seluruh osor dapat dikeluarkan. Masalah pengeluaran unsur osor telah dapat dipecahkan pada proses dapur "homas, dengan menggunakan batu kapur pada lapisan dasar dapur. Sehingga sampai saat ini proses "homas digunakan untuk memproses besi kasar dapat kaya dengan osor.

#.! Hksidasi

Proses oksidasi menghilangkan pengotor seperti silikon, mangan dan karbon sebagai oksida yang akan membentuk gas ataupun terak padat. Lapisan tahan  panas kon4erter juga memainkan peran dalam lapisan tanah liat yang kon4ersinya

menggunakan dalam asam Bessemer, dimana ada rendah osor dalam bahan baku. 0olomit digunakan ketika kandungan osor tinggi di dasar Bessemer (kapur atau magnesit pelapis juga kadang-kadang digunakan sebagai pengganti dolomit). 0alam rangka memberikan baja siat yang diinginkan, at lainnya dapat ditambahkan ke baja cair saat kon4ersi selesai adalah spiegeleisen (karbon-mangan paduan besi).

#.# $elemahan proses bessemer  $elemahan proses ini adalah 9

16

$adar phosphor tak dapat dihilangkan karena phosphor tidak dapat menjadi terak bila diikat dengan batu kapur (>aH).

-6

Bila ditambahkan batu kapur, lapisan batu tahan api (SiH!) akan bereaksi

BAB IV

Kesimpulan dan Saran

/.1 $esimpulan

 Baja pada dasarnya adalah besi ('e) dengan tambahan unsur karbon (>) sampai dengan 1,7= & (maksimal). Genis-jenis baja dibagi menjadi beberapa macam, yaitu baja karbon, baja paduan dan baja tahan karat (Stainless Steel). Proses pembuatan baja terbagi menjadi tiga, yaitu 9 proses kon4ertor, proses terbuka (Hpen 3earth 'urnace) dan proses dapur listrik (:lectric 8rc 'urnace).

Pada paper ini , penulis membahas salah satu proses kon4erter yaitu proses bessemer  dan membahas karakteristik baja.

/.! Saran