LAPORAN KERJA PRAKTIK
ANALISIS KEGAGALAN PADA SPRING PLATE GIRTH GEAR KILN PABRIK INDARUNG V PT SEMEN PADANG
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Kelulusan Mata Kuliah Kerja Praktek Pada Program Studi
Teknik Mesin
Disusun Oleh :
ANNISA ALIVIA SULHANI 2007113862
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS RIAU 2023
LEMBARAN PENGESAHAN
Laporan Akhir Kerja Praktik dengan judul:
ANALISIS KEGAGALAN PADA SPRING PLATE GIRTH GEAR KILN PABRIK INDARUNG V PT SEMEN PADANG
Yang disusun oleh:
ANNISA ALIVIA SULHANI 2007113862
Program Studi Sarjana Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Riau Telah disetujui oleh:
Ir. Warman Fatra S.T.,M.T NIP: 19720805 199903 1 003
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Riau
Ketua Prodi Sarjana Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Riau
Feblil Huda, ST.,MT.,Ph.D Asral, ST.,M.Eng.,Ph.D NIP. 19720301 200003 1 003 NIP. 19720305 199802 1 001
LEMBARAN PENGESAHAN
ANALISIS KEGAGALAN PADA SPRING PLATE GIRTH GEAR KILN PABRIK INDARUNG V PT SEMEN PADANG
LAPORAN PRAKTEK KERJA LAPANGAN ANNISA ALIVIA SULHANI
2007113862
Diperiksa dan disahkan oleh:
Pembimbing Lapangan
An Harizal NIP. 8211042
Ka. Sie Inspeksi
Pemeliharaan Ka. Unit Inspeksi
Pemeliharaan dan PGOH
Benny Dwi Putra, S.T Ir.Faisal Arif,ST.,MM.,IPM
NIP. 7598249 NIP. 8409040
iii
PERNYATAAN Saya, yang bertanda tangan dibawah ini:
Nama: ANNISA ALIVIA SULHANI NIM : 2007113862
Menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa laporan kerja praktik saya yang berjudul:
ANALISIS KEGAGALAN SPRING PLATE GIRTH GEAR KILN INDARUNG V PT. SEMEN PADANG
Adalah hasil karya sendiri dan bukan jiplakan hasil karya orang lain.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya. Jika dikemudian hari terbukti bahwa laporan kerja praktik saya merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi apapun yang diberikan.
Pekanbaru, November 2023
Annisa Alivia Sulhani
iv
ABSTRAK
Rotary kiln merupakan salah satu alat pendukung pada sistem smelter yang berfungsi untuk membantu proses kalsinasi raw material. Gerak rotasi Kiln berasal dari drive system yang diteruskan oleh Spring plate sehingga Kiln Shell dapat berputar. Tujuan dari pembuatan laporan ini adalah untuk menganalisis kegagalan pada spring plate girth gear kiln PT. Semen Padang untuk mengetahui faktor-faktor yang menyebabkan kerusakannya dan memberikan solusi untuk mengatasi kegagalan pada spring plate tersebut . Analisis ini dilakukan dengan melakukan pemeriksaan visual, pengumpulan data dan informasi terkait hal-hal yang menyebabkan kegagalan pada komponen spring plate ini. Dari hasil analisis menunjukkan bahwa terdapat beberapa faktor yang menjadi penyebab keretakan pada spring plate ini, antara lain adalah terjadinya misalignment pada kiln, lalu beban yang diberikan pada spring plate terlalu besar sehingga menyebabkan komponen spring plate tidak mampu menahan beban dan akhirnya retak. Dan juga tegangan yang diterima komponen spring plate lebih besar dibanding tegangan tarik maksimum yang dimiliki oleh spring plate tersebut. Berdasarkan analisis tersebut, solusi yang dapat diberikan untuk mencegah kegagalan pada material spring plate ini adalah mengganti jenis baja yang digunakan untuk komponen spring plate dengan baja yang memiliki kekuatan tarik yang lebih besar, jika tidak memungkinkan untuk mengganti jenis baja yang digunakan, maka bisa mengganti komponen spring plate dengan yang baru jika sudah terjadi keretakan, jika ingin dilakukan pengelasan lakukan preheat sebelum pengelasan agar setelah dilakukan pengelasan material spring plate tersebut tidak getas.
Laporan ini juga dapat memberikan pemahaman lebih lanjut mengenai faktor- faktor yang menjadi penyebab kerusakan pada komponen spring plate pada girth gear kiln Indarung V PT. Semen Padang
Kata Kunci: Spring plate, girth gear, mesin kiln.
v
ABSTRACT
The rotary kiln is one of the supporting tools in the smelter system which functions to assist the raw material calcination process. The rotational motion of the Kiln comes from the drive system which is continued by the Spring plate so that the Kiln Shell can rotate. The purpose of making this report is to analyze the failure of the spring plate girth gear kiln PT. Semen Padang to find out the factors that cause damage and provide solutions to overcome the failure of the spring plate. This analysis was carried out by carrying out a visual inspection, collecting data and information related to things that caused failure in this spring plate component. The analysis results show that there are several factors that cause cracks in the spring plate, including misalignment in the kiln, then the load given to the spring plate is too large, causing the spring plate component to be unable to withstand the load and ultimately crack. And also the stress received by the spring plate component is greater than the maximum tensile stress possessed by the spring plate. Based on this analysis, the solution that can be given to prevent failure of the spring plate material is to replace the type of steel used for the spring plate component with steel that has greater tensile strength. If it is not possible to change the type of steel used, then you can replace the component.
spring plate with a new one if a crack occurs, if welding is to be carried out, preheat it before welding so that after welding the spring plate material does not become brittle. This report can also provide further understanding regarding the factors that cause damage to the spring plate component of PT's Indarung V kiln girth gear. Semen Padang
Keywords: Spring plate, girth gear, kiln machine.
vi
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, puji syukur kehadirat Allah SWT yang mana beliau telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan laporan dengan judul “ANALISIS KEGAGALAN PADA SPRING PLATE GIRTH GEAR KILN PABRIK INDARUNG V PT SEMEN PADANG”.
Shalawat beriring salam tak lupa penulis ucapkan kepada Nabi Muhammad SAW, yang mana beliau telah membawa manusia dari alam jahiliyah ke alam berilmu pengetahuan dan menjadi suri tauladan bagi umat manusia.
Sejalan dengan selesainya penulisan laporan ini, penulis ucapkan terimakasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan, bimbingan dan dorongan kepada penulis. Rasa terima kasih secara khusus penulis sampaikan kepada
1. Orang tua dan keluarga, yang telah memberikan dorongan moril dan materil dalam pembuatan laporan ini
2. Bapak Ir.Warman Fatra, S.T.,M.T selaku Dosen Pembimbing Kerja Praktek.
3. Ibu Putri Nawangsari, S.T.,M.T.,Ph.D selaku Koordinator Kerja Praktik Teknik Mesin S1 Universitas Riau.
4. Bapak Feblil Huda, ST.,MT.,Ph.D Selaku Ketua Jurusan Teknik
vii
Mesin Universitas Riau.
5. Bapak Asral, S.T.,M.Eng.,Ph.D selaku Koordinator Program Studi S1 Jurusan Teknik Mesin Universitas Riau.
6. Bapak Benny Dwi Putra, S.T, selaku Kepala Sie. Inspeksi Pemeliharaan di PT. Semen Padang
7. Bapak An Harizal Selaku Pembimbing Lapangan yang telah membimbing penulis dalam menyelesaikan laporan ini di PT. Semen Padang
8. Seluruh Staf Karyawan di PT. Semen Padang
9. Serta semua pihak yang telah membantu kelancaran pelaksanaan praktek kerja lapangan baik moril maupun materil kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan laporan ini.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan ini terdapat banyak kekurangan. Penulis berharap adanya masukan dan saran sehingga laporan ini dapat memberikan manfaat khususnya dalam rangka pengembangan untuk penulisan laporan. Semoga Allah SWT memberkati dan meridhoi kita semua.
Aamiin Yaa Rabbal‘Alamiin.
Padang, November 2023
Penulis
viii
DAFTAR ISI
LEMBARAN PENGESAHAN...ii
LEMBARAN PENGESAHAN...iii
PERNYATAAN...iv
ABSTRAK...v
ABSTRACT...vi
KATA PENGANTAR...vii
DAFTAR ISI...ix
DAFTAR GAMBAR...x
DAFTAR TABEL...xi
BAB I PENDAHULUAN...1
1.1 Latar Belakang...1
1.2 Tujuan...2
1.3 Batasan Maalah...2
1.4 Manfaat...2
1.5 Sistematika Penulisan Laporan...3
BAB II TEORI DASAR...4
2.1 Rotary kiln...4
2.2 Komponen di Rotary kiln...6
2.3 Prinsip Kerja dan Pembagian Zona Rotary kiln...8
2.3.1 Zona Kalsinasi (Calsining Zone)...8
2.3.2 Zona Transisi (Transition Zone)...9
2.3.3 Zona Klinkerisasi (Clinkerization Zone)...9
2.3.4 Zona Pendinginan (Cooling Zone)...9
2.4 Bagian- bagian Kiln...10
2.4 Spring plate...19
BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN...23
4.1 Analisis Kegagalan Spring plate...23
4.2 Spesifikasi Material Spring plate...24
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN...32
5.1 Kesimpulan...32
ix
5.2 Saran...32 DAFTAR PUSTAKA...33
DAFTAR GAMBA
x
Gambar 2.1 Komponen Rotary kiln Tanpa Slope...15
Gambar 2.2 Komponen Rotary kiln...16
Gambar 2.3 Zona Rotary kiln...17
Gambar 2. 4 Kiln Shell...19
Gambar 2. 5 Tyre / Livering...20
Gambar 2. 6 Supporting Roller...20
Gambar 2.7 Thrust Roller...21
Gambar 2.8 Pad...21
Gambar 2. 9 Hydraulic Thrust Device...22
Gambar 2. 10 Kiln Drive Station...22
Gambar 2. 11 Kiln Inlet dan Outlet Seal...23
Gambar 2. 12 Kiln Axis...23
Gambar 2. 13 Kiln Shell Ovality...24
Gambar 2.14 Measuring “Creep”...25
Gambar 2.15 Crank In Tyre Area (Up)...26
Gambar 2. 16 Axial Balance...27
Gambar 2. 17 Skewing of Supporting Roller...27 Y Gambar 4. 1 Spring plate yang mengalami kerusakan...30
Gambar 4. 2 gaya radial setelah terjadi misalignment...31
Gambar 4. 3 gaya aksial setelah terjadi misalignment...31
Gambar 4. 4 gambar spring plate...32
Gambar 4. 5 Tabel nilai karbon ekuivalen...34
DAFTAR TABEL
xi
Tabel 4. 1 komposisi kimia baja Q345...32
xii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sumber Daya Manusia (SDM) merupakan suatu komponen yang berperan penting dalam keberlangsungan suatu kegiatan yang dilakukan secara berkelanjutan sehingga sangat penting untuk memiliki SDM yang berkemampuan tinggi. Dengan tujuan menghasilkan SDM yang berkemampuan tinggi serta berkualitas tersebut, maka diperlukan ilmu sebanyak-banyaknya sebagai landasan dari kegiatan yang akan dilakukan serta pengalaman dengan tujuan meningkatkan kemampuan tersebut. Disamping itu, dewasa kini terdapat banyak inovasi setiap harinya, terutama dalam perkembangan teknologi, dimana ini dapat mempermudah manusia dalam hal apapun. Teknologi-teknologi tersebut tentunya tidak terlepas dari manusia yang senantiasa selalu memperkaya diri dengan mencari ilmu sebanyak-banyaknya. ilmu tersebut dapat diperoleh dari perkuliahan di suatu Universitas. Tetapi, untuk pengalaman tidak dapat diperoleh dari universitas saja. Oleh karena itu, diperlukanlah suatu program kerja praktik demi memberi pengalaman kepada mahasiswa.Kerja praktik merupakan suatu wadah untuk mahasiswa dalam menerapkan ilmu yang sudah dipelajari dalam Universitas dengan tujuan untuk memberikan suatu manfaat berupa pengalaman dan ilmu pengetahuan secara langsung. Dengan adanya proses pembelajaran melalui kerja praktik ini, mahasiswa dapat melihat langsung aplikasi dari ilmu pengatuhan yang sudah dipelajari di perguruan tinggi. Adanya program ini diharapkan mahasiswa dapat bekerja dengan baik serta dapat menyelesaikan permasalahan secara nyata di dunia kerja. PT Semen Padang merupakan wadah bagi mahasiswa untuk menggali ilmu dari apa yang telah dipelajari di bangku perkuliahan sebagai wujud bentuk dunia kerja sungguhan sebelum mahasiswa memasuki dunia kerja nantinya. PT. Semen Padang juga dapat membina sikap dan mental mahasiswa selama pelaksanaan kegiatan kerja praktek agar mahasiswa memiliki sikap dan mental yang baik, mapan dan tidak canggung jika nantinya memasuki dunia industri. Hal ini menjadi dasar kami untuk mempelajari lebih lanjut dan detail mengenai proses pengolahan bahan baku hingga menjadi produk
1
pada PT Semen Padang serta untuk mengaplikasikan ilmu yang telah dipelajari di perguruan tinggi. Disini penulis akan memberikan mengenai Masalah-masalah yang terjadi saat Praktek Kuliah Kerja (PKL) serta pemecahan masalah yang dihadapi.
1.2 Tujuan
Adapun tujuan yang ingin dicapai dari penulisan Laporan Praktek Kerja Lapangan ini adalah :
1. Dalam melakukan Praktek Kerja lapangan dapat dijadikan sebagai pengetahuan tentang kegagalan yang terjadi pada spring plate.
2. Mengetahui penyebab kegagalan pada spring plate girth gear kiln Indarung V PT Semen Padang.
3. Menemukan solusi yang tepat terhadap pemasalahan kegagalan pada spring plate.
1.3 Batasan Masalah
Dengan banyaknya kajian yang dapat dibahas di PT. Semen Padang maka dilakukan pembatasan masalah yang akan dibahas, untuk itu Laporan Kerja Praktek (KP) ini akan di khususkan hanya membahas mengenai analisis penyebab kegagalan pada spring plate girth gear .
1.4 Manfaat
Adapun manfaat yang diperoleh dari kerja praktek ini adalah
1. Mampu menerapkan ilmu dalam perkuliahan ke permasalahan yang ada di lapangan disaat kerja praktek.
2. Menambah ilmu dan pengetahuan mengenai penyebab kegagalan pada spring plate dan menemukan solusi yang tepat untuk mengatasinya.
1.5 Sistematika Penulisan Laporan
Untuk mempermudah penulisan laporan ini, maka penulis membuat suatu sistematika pembahasan yang merupakan urutan dari pembahasan laporan.
BAB I PENDAHULUAN
Pada Bab ini berisi tentang latar belakang pelaksanaan Praktek Kerja Lapangan, tujuan pelaksanaan, batasan masalah, waktu dan tempat pelaksanaan, metodologi penulisan dan sistematika penulisan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ini berisi tentang pengertian, fungsi, cara kerja, serta bagian- bagian yang ada pada Kiln Indarung V PT Semen Padang.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Berisi tahapan-tahapan yang dilakukan untuk menganalisis kegagalan pada spring plate girth gear mesin kiln Indarung V PT. Semen Padang.
BAB IV TUGAS KHUSUS
Pada bab ini berisikan data pengamatan, perhitungan data, dan Analisis data.
BAB V PENUTUP
Berisi kesimpulan dan saran dari penulisan Laporan Praktek Kerja Lapangan, agar dapat dijadikan sebagai bahan pertimbangan dalam upaya peningkatan dan pengembangan di masa yang akan datang.
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
4
BAB II TEORI DASAR
2.1 Rotary kiln
Rotary kiln pada pabrik semen digunakan untuk proses pembakaran, pencampuran, dan penguraian raw mix yang terdiri dari campuran limestone, tanah liat, pasir silika dan pasir besi untuk menghasilkan suatu produk yang disebut klinker. Klinker adalah batuan buatan yang dihasilkan dari raw mix melalui proses yang terjadi dalam rotary kiln ada temperatur sekitar 1450 ℃.
Selama proses pembakaran di dalam rotary kiln, akan terjadi suatu reaksi fisika dan kimia secara bersamaan sehingga terjadi interaksi antar molekul yang membentuk senyawa klinker.
Rotary kiln berbentuk bejana silinder terletak dalam posisi miring yang berputar perlahan pada porosnya yang mana di dalam rotary kiln tersebut membakar material raw mix atau kiln feed. Rotary kiln terpasang dengan inklinasi 3%, berputar pada putaran rendah sekitar 2-6 rpm. Konsumsi energi dari rotary kiln pabrik semen cukup tinggi sehingga biaya yang dikeluarkan perusahaan juga besar. Oleh karena itu diperlukan upaya untuk dapat meningkatkan efisiensi penggunaan energi pada alat rotary kiln.
Proses pembakaran di rotary kiln selama produksi semen perlu pengelolaan energi yang baik sehingga biaya produksi optimal. Beberapa permasalahan yang terjadi selama pembakaran material di dalam rotary kiln, salah satunya adalah heat loss (panas yang hilang). Perhitungan heat loss pada rotary kiln diperlukan untuk mengetahui efisiensi termal rotary kiln yang berdampak pada pembakaran karena terjadi perpindahan panas yang tidak merata pada dinding rotary kiln sehingga penggunaan bahan bakar lebih banyak, maka dari itu dilakukan evaluasi seperti maintenance dari alat rotary kiln .
Pada rotary kiln Pabrik Indarung V PT. Semen Padang, panas yang masuk tidak sepenuhnya digunakan untuk pembakaran raw mix, tetapi juga terdapat energi 2 panas yang terbuang ke lingkungan. Panas yang terbuang tersebut bisa dimanfaatkan kembali atau dikurangi. Panas yang terbuang terjadi karena umur
5
dari alat yang sudah tua, sehingga besar kemungkinan suatu alat sudah menurun dalam menjalankan fungsinya.
Rotary kiln banyak ditemukan pada proses yang melibatkan pengolahan padatan, termasuk pengeringan, pembakaran, pencampuran, pemanasan, pendinginan, humidifikasi, kalsinasi, reducing, clinkerization dan reaksi gas-padat (jauhari et.al. 1998). Rotary kiln merupakan peralatan paling utama pada proses pembuatan semen. Fungsi utamanya adalah sebagai tempat terjadinya kontak antara gas panas dan material umpan Rotary kiln sehingga terbentuk senyawa- senyawa penyusun semen yaitu C3S, C2S, C3A dan C4AF. Rotary kiln berbentuk silinder yang terbuat dari baja yang dipasang secara horizontal dengan kemiringan 1.5 - 4°, berdiameter 4 -7 m; panjang 70 -100 m dan kecepatan putar 1 - 4 rpm.
Rotasi menyebabkan umpan secara bertahap bergerak dimana umpan masuk pada keadaan dingin dan keluar pada kondisi panas.
Rotary kiln diperkenalkan pada tahun 1890 dan meluas di awal abad ke- 20, yang dapat produksi secara kontinyu dan produk yang lebih seragam dalam jumlah besar. Alat ini dilengkapi dengan suspension preheater sebagai pemanas awal dan precalciner. Gerakan antara material dan gas panas hasil pembakaran batubara berlangsung secara counter-current. Panas yang ditimbulkan batubara tinggi maka Rotary kiln perlu dilapisi batu tahan api pada bagian dalamnya untuk mencegah agar baja tidak meleleh.
Saat ini, semua industri penghasil klinker menggunakan Rotary kiln karena satu-satunya cara yang layak untuk mengatur proses dengan suhu tinggi dan material dengan beragam sifat. Rotary kiln harus memenuhi 3 jenis kebutuhan, kebutuhan pertama ialah pembakaran sebagai combustion chamber untuk bahan bakar pada zona klinkerisasi, yang kedua sebagai reaktor untuk proses pereaksi menghasilkan klinker, dan yang terakhir mekanikal yang menjaga stabilitas bentuk, fleksibilitas panas, dan kekuatan.
2.2 Komponen di Rotary Kiln
Rotary kiln terdiri dari beberapa komponen. Komponen rotary kiln dapat dilihat pada Gambar 2.1:
6
Gambar 2.1 Komponen rotary kiln tanpa slope
Keterangan:
1 : Rotary kiln Shell 2 : Rotary kiln Inlet 3 : Rotary kiln Outlet
4,5,6 : Supporting Roller Station 7 : Riding Rings
8 : Roller dan Bearing 9 : Gear dan Motor
Gambar 2.2 Komponen rotary kiln
1 : Riding Ring 2 : Supporting Roller 3 : Bearing Utama 4 : Bed Plates 5 : Girth gear 6 : Spring plates 7 : Pengikat (Pinion)
7
8 : Bearing untuk Pengikat (Pinion shaft) 9 : Lapisan Refaktori
10 : Rotary kiln Shell 11 : Shoes
12 : Bed Plates untuk Pengikat (Pinion shaft) 13 :Idler for lubrication
14 : Pelindung Gear II.
2.3 Prinsip Kerja dan Pembagian Zona Rotary kiln
Umpan rotary kiln dari Suspension Preheater akan masuk melalui rotary kiln inlet. Tenaga gerak dari motor dan gear utama menyebabkan rotary kiln berputar. Perputaran pada rotary kiln diatur oleh girth gear yang berfungsi sebagai pengaman dan mengurangi beban gear utama. Pengaruh kemiringan dan gaya rotary kiln, maka umpan rotary kiln akan bergerak perlahan disepanjang rotary kiln shell.
Arah yang berlawan gas panas hasil pembakaran batubara dihembuskan oleh burner, sehingga terjadi kontak panas dan perpindahan panas antara umpan rotary kiln dengan gas panas. Kontak panas tersebut akan mengakibatkan terjadinya reaksi kimia untuk membentuk komponen semen. Pembakaran akan terus berlangsung sampai terbentuk clinker dan akan keluar menuju clinker cooler. Proses pereaksi material akan melewati empat zona dalam rotary kiln dengan jangkauan suhu yang berbeda-beda sehingga dalam rotary kiln akan terjadi reaksi kimia pembentukan senyawa penyusun semen.
Gambar 2.3 Zona rotary kiln
8
Zona pada rotary kiln Pada rotary kiln terbagi menjadi empat zona, yaitu:
2.1.1 Zona Kalsinasi (Calsining Zone)
Zona ini terjadi proses kalsinasi lanjutan, yaitu reaksi peruraian kalsium menjadi CaO dan CO2. Temperatur di zona kalsinasi ini sekitar 900°C – 1100°C.
Partikel CaCO3 pada rotary kiln akan mengalami kalsinasi relatif lebih cepat, karena secara terus menerus dibantu oleh gerakan tumbling selama rotary kiln berputar. Saat proses kalsinasi berlangsung akan terjadi proses pembentukan mineral C2S atau 2CaO.SiO2.
2.3.1 Zona Transisi (Transition Zone)
Oksida besi mulai mengikat campuran oksida kalsium dan oksida alumina membentuk campuran C2(A,F). Meningkatnya temperatur, maka oksida kalsium (CaO) bergabung dengan kalsium alumina dan C2(A,F) masing-masing membentuk 3CaO.Al2O3 atau C3A dan 4CaO.Al2O3.Fe2O3 atau C4AF.
Pembentukan C3A dan C4AF terjadi pada temperatur 1100°C – 1250°C.
Reaksinya adalah sebagai berikut:
2.3.2 Zona Klinkerisasi (Clinkerization Zone)
Campuran kalsium alumina ferrit (C4AF) berubah fase menjadi cair pada temperatur 1250°C – 1400°C. Zona ini, temperatur operasi terus meningkat sampai mencapai 1400°C sehingga memperbesar fase cair sekitar 20% – 30%.
Jumlah fase cair tersebut tergantung pada komposisi kimia pada raw mix design, silika modulus tinggi akan menyebabkan fase cairnya berkurang. Viskositas dari fase cair ini bergantung pada alumina rasio, alkali, SiO3. Partikel padat dalam Rotary kiln terdiri dari C2S dan CaO bebas. Pada temperatur ini, sisa unsur CaO akan mengikat C2S untuk membuat campuran kristal 3CaO.SiO2 atau C3S.
Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:
2.3.3 Zona Pendinginan (Cooling Zone)
Pendinginan dimulai setelah terak melewati flame. Reaksi kimia juga terjadi di akhir Rotary kiln. Senyawa C2A tidak stabil terdapat dalam clinker akan
9
berubah menjadi C3A. Ada yang bergabung dengan CaO bebas yang tidak membentuk C2S dan ada juga yang bergabung dengan CaO dari mineral C3S yang cenderung melepaskan CaO selama pendinginan dan kembali menjadi C2S.
Sebanyak 28% mineral C3A terbentuk di dalam cooling zone rotary kiln dan di dalam grate Cooler.
Selain itu, di daerah ini campuran kalsium alumina ferrit yang berbentuk cairan, mengalami perubahan fisis menjadi kristal. Pembangkit panas pada rotary kiln, digunakan batubara sebagai bahan bakar dalam burner. Operasi start up rotary kiln, mengunakan IDO sebagai bahan bakar sementara. Pemasok oksigen menggunakan dua sumber yaitu udara primer (udara luar) dan udara sekunder (berasal dari Grate Cooler).
Reaksi 110 Penguapan kandungan air pada tepung baku 100-400 Penguapan kandungan air terikat 450-800 Dehidrasi tanah liat / kaolin 𝐴�2�3.
2𝑆𝑖�2. 2�2� → 𝐴�2�3. 2𝑆𝑖� 2 + 2�2� − 231 𝑐𝑎�/� 700-800 Pembentukan 𝐶𝑎�.
𝐴�2�3 750-900 Dissosiasi Kalsium Karbonat 𝐶𝑎𝐶�3 → 𝐶𝑎� + 𝐶�2 − 420 𝑐𝑎�/�
800-900 Pembentukan 2𝐶𝑎�. 𝑆𝑖�2 900-950 Pembentukan 3𝐶𝑎�. 3𝐴�2�3 950- 1200 Pembentukan 2𝐶𝑎�. 𝑆𝑖�2 (𝐶2𝑆) 1200-1300 Pembentukan 3𝐶𝑎�. 𝐴�2�3 (𝐶3𝐴) dan 4𝐶𝑎�. 𝐴�2�3. 𝐹�2�3 (𝐶4𝐴𝐹) 1260-1450 Pembentukan 3𝐶𝑎�. 𝑆𝑖�2 (𝐶3𝑆), Pembentukan fase cair 1200-1350 Pendinginan ( kristalisasi aluminat dan ferit ) 80-150 Pedinginan di dalam cooler
2.4 Bagian- bagian Kiln
Bagian-bagian utama pada rotary kiln serta pemeliharaannya, adalah : 1. Kiln Shell
Kiln shell terbuat dari baja structural yang didesain untuk mampu menahan tegangan bengkok (bending) terutama di daerah tyre. Ketebalan plate kiln shell sepanjang kiln tidak sama, tergantung beban bending yang diterimanya. Kiln shell di bawah tyre didesain lebih tebal dibanding posisi lainnya. Penyambungan antar shell menggunakan teknologi pengelasan.
Pada saat kiln sedang beroperasi, sering ditemukan beberapa masalah pada kiln shell, beberapa diantaranya yaitu : terjadinya penipisan pada beberapa segmen kiln shell yang mengakibatkan tegangan yang bekerja akan
10
berubah, dan beberapa kasus dapat mengakibatkan kiln shell pada bagian tertentu sobek.
Gambar 2. 4 Kiln Shell 2. Kiln Support
Kiln support terdiri dari :
Tyre / Livering
Tyre / livering terbuat dari high-quality cast steel, cast tempering steel, atau forged steel. Seluruh beban baik berat kiln shell, refractory lining, raw mill dan putaran kiln ditransmisikan melalui tyre.
Gambar 2. 5 Tyre / Livering
Supporting Roller
Supporting roller terbuat dari cast steel atau forged steel. Roller dipasangkan pada shaft dengan suaian paksa. Supporting roller menahan beban yang diteruskan oleh tyre. Kiln di support dengan dua supporting roller pada masing-masing pondasi.
Kiln Shell
Tyre / Livering
11
Gambar 2. 6 Supporting Roller
Thrust Roller
Thrust Roller merupakan sistem mekanis yang berfungsi untuk mengatur gerak maju atau mundur kiln sepanjang sumbunya.
Gambar 2.7 Thrust Roller 3. Pad
Pad berfungsi untuk menjadi penguat shell, selain itu juga pad juga menjadi landasan untuk gerak putar realtive tyre terhadap kiln shell. Model pad yang digunakan full floating bar / floating pad dikarenakan lebih mudah dalam perawatan, pad bisa cepat dilepas, diganti atau ditambah shim tanpa perlu melakukan pengelasan.
Supporting Roller
Thrust Roller
12
Gambar 2.8 Pad
4. Hydraulic Thrust Device
Hydraulic thrust device berfungsi untuk mengontrol gerak aksial kiln dan memastikan kontak permukaan antara tyre dan supporting roller begitu juga girth gear dan pinion tetap seragam, dengan begitu operasional menjadi lebih ringan dan menjaga life time komponen berputar. Hydraulic thrust device didesain untuk menahan beban penuh kiln arah aksial, sehingga skewing supporting roller menjadi tidak terlalu terbebani.
Gambar 2. 9 Hydraulic Thrust Device
5. Kiln Drive Station
Girth gear & pinion assembly berfungsi untuk meneruskan daya dari motor dan gearbox menjadi gerakan berputar.
Pad
13
Gambar 2. 10 Kiln Drive Station
6. Kiln Inlet dan Outlet Seal
Berfungsi untuk mencegah false air masuk ke dalam kiln system. Beberapa type seal adalah :
Graphite block seals
Face plate seals
Outward leaf seal dan inverted leaf seals
Gambar 2. 11 Kiln Inlet dan Outlet Seal
2.7 Terminologi Pada Rotary kiln
Dibawah ini beberapa terminologi pada kiln sebagai berikut : 1. Kiln Axis
Dalam teori elastisitas disebut neutral axis, merupakan garis maya yang menggambarkan kiln sebagai silinder lurus tanpa bengkok. Dalam operasionalnya kiln mendapatkan beban dari berat shell, berat lining brick, berat coating, dan material klinker. Beban-beban tersebut tidak merata
Gear Pinion
Inlet Seal
14
sepanjang kiln, sehingga posisi axis menjadi berubah dari garis maya tersebut. Selain itu keasusan juga terjadi pada tyre dan supporting roller.
Keadaan ini menyebabkan beban pada masing-masing support (tyre dan supporting roller berubah), sehingga tiap tahunnya diperlukan pengecekan dan adjustment kiln axis (jika dibutuhkan).
Gambar 2. 12 Kiln Axis
2. Kiln Shell Ovality
Kiln shell ovality disebabkan oleh besarnya jari-jari shell kiln dan berat shell kiln serta linning di dalamnya sehingga kiln shell bagian atas menjadi datar. Relative ovality didefinisikan sebagai perbedaan antara diameter arah horizontal dan vertikal di bagi dengan diameter nominal kiln shell.
Pada desain kiln yang baru dari FLSmidth, relative ovality sekitar 0.30%.
Gambar 2. 13 Kiln Shell Ovality
15
Kiln shell ovality ini menjadi beban dinamik bagi shell kiln. Jika ovality ini meningkat maka akan menjadi penyebab utama pendeknya umur brick dan terjadinya crack pada kiln shell dan las-an pada area tyre.
3. Tyre Migration / Creep
Pada operasional kiln, kiln shell diputar oleh main drive melalui girth gear yang disambung ke shell dengan spring plate. Dikarenakan adanya gap antara tyre dan kiln shell sehingga kecepatan putar tyre tidak sama dengan kecepatan putar kiln shell. Perbedaan setiap putaran ini lah yang disebut dengan tyre migration. Gap / air gap / hot clearence akan semakin mengecil jika temperatur pada kiln shell naik dikarenakan pemuaian shell.
Pemuaian shell lebih cepat dari pada pemuaian tyre karena adanya perbedaan temperatur shell dan tyre. Pada kiln FLSmidth, rata-rata tyre migration dianggap baik di angka 10 mm/putaran.
Gambar 2.14 Measuring “Creep”
4. Kiln Crank / Banana Shape
Sedikit berbeda dengan perubahan pada kiln axis (missalignment), kiln crank merupakan bending yang terjadi lebih dari satu section sambunagn shell pada salah satu support. Ada dua jenis crank :
Thermal Crank
Disebabkan oleh oleh ketidak seragaman coating sehingga terjadinya ketidak seragaman temperatur kiln shell, terutama didaerah burning zone. Hal ini umumnya bersifat tidak permanen sampai terjadi perbaikan proses pembakaran.
Mechanical Crank
16
Thermal crank akan bersifat permanen manakala kenaikan temperatur shell kiln menyebabkan shell tersebut masuk ke zona plastis (melewati batas elastisitasnya), hal ini menjadi mechanical crank. Tetapi missalignment dikarenakan penyambungan kiln shell yang tidak baik juga disebut mechanical crank. Perbaikan mechanical crank karena tidak bagusnya penyambungan ini dilakukan dengan memotong dan menyambung ulang.
Gambar 2.15 Crank In Tyre Area (Up) 5. Axial Balance
Pada desainnya, sesuai inklinasi kiln dan akibat gerakan putar kiln, kecendrungan kiln akan bergerak menuju bawah slope inklinasi (outlet kiln), karena itu dipasang hydraulic thrust device untuk mengembalikan posisi kiln serta menyeimbangkan kontak tyre dan supporting roller dan girth gear dengan pinion. Jika gerakan kiln ini tertahan, maka tekanan pada posisi support yang menghambat gerakan ini akan mengalami kenaikan.
Faktor yang ada pada axial balance sebagai berikut :
1. Gaya gravitasi sesuai inklinasi kiln menuju bawah (outlet).
2. Gaya aksial sebagai akibat kontak supporting roller dan tyre jika kontak tidak parallel (skew) (bisa membuat kiln cenderung ke atas atau ke bawah, tergantung kondisi).
3. Keausan pada tyre atau supporting roller (cekung / cembung) sehingga menghambat gerakan naik atau turun (bisa membuat kiln cenderung ke atas atau ke bawah, tergantung kondisi).
17
4. Reaksi dari thrust roller untuk mempertahankan posisi kiln menuju ke atas (di desain sesuai limit jarak tertentu pompa hydraulic mendorong kiln menuju ke atas).
Gambar 2. 16 Axial Balance
6. Skewing of Supporting Roller
Kondisi dimana supporting roller tidak berada pada posisi parallel dengan horizontal kiln axis, (Gambar 2.52).
Gambar 2. 17 Skewing of Supporting Roller
Skewing roller ini perlu di cek dan di adjust sesuai dengan kondisi naik turunnya kiln, serta dengan meperhatikan tekanan aksial yang terjadi pada masing-masing shaft supporting roller. Dengan kata lain roller diputar tetapi shell tidak diangkat atau dipindahkan secara signifikan ke samping.
Kemiringan dibuat dengan penyetelan pivot yang sangat kecil yaitu 0,004 hingga 0,040 inci, 0,1 hingga 1,0 mm dan hanya mengubah hubungan
18
parallel roller dengan sumbu longitudinal shell yang berputar. Hal ini tidak mempengaruhi (sampai tingkat signifikan) posisi shell baik dalam tampilan rencana ataupun pada elevasi. Kemiringan nol tidak dapat di adjust dengan roller yang memiliki fixed base. Hal ini hanya mungkin jika support base dibiarkan mengartikulasi untuk mengikuti goyangan shell
2.4Spring plate
Spring plate merupakan suatu komponen mekanikal yang dirancang untuk meneruskan putaran dari girth gear ke shell kiln dan menyerap gaya-gaya eksternal pada suatu struktur. Teori dasar tentang spring plate melibatkan prinsip- prinsip fisika dan mekanika bahan, termasuk hukum hooke tentang elastisitas yang menyatakan bahwa gaya yang diberikan pada bahan elastis proporsional dengan perubahan deformasinya. Spring plate bekerja berdasarkan konsep deformasi elastis, di mana material spring plate dapat mengalami perubahan bentuk (deformasi) saat diberi beban, namun kembali ke bentuk semula setelah beban tersebut dihapus.
Penggunaan spring plate umumnya ditemui dalam berbagai aplikasi, termasuk suspensi kendaraan, peralatan industri, dan konstruksi. Keefektifan spring plate dalam menahan beban dan mengatasi gaya eksternal sangat tergantung pada desain geometris, bahan material, dan pemilihan parameter teknis lainnya. Spring plate pada girth gear mesin kiln digunakan untuk menstabilkan girth gear, yang merupakan roda gigi besar pada mesin kiln semen. Fungsi utama dari spring plate adalah untuk menyerap getaran dan gaya yang dihasilkan oleh putaran girth gear. Dengan cara ini, spring plate membantu menjaga kestabilan dan kinerja mesin kiln. Spring plate biasanya terbuat dari material yang kuat dan elastis agar dapat menahan beban yang diberikan dan kembali ke bentuk semula setelah beban dihapus. Desain spring plate harus mempertimbangkan berbagai faktor, termasuk beban yang diberikan pada girth gear, sudut putaran, dan lingkungan operasional mesin kiln. Penerapan spring plate pada girth gear mesin kiln di pabrik semen seperti Semen Padang membantu mengoptimalkan operasional kiln, memperpanjang umur pakai peralatan, dan meningkatkan efisiensi produksi semen.
BAB III METODOLOGI
3.1 Diagram Proses Analisis Kegagalan Spring plate
Dalam proses Analisis kegagalan spring plate terdapat beberapa langkah yang harus dilaksakan agar proses Analisis dapat berjalan dengan lancar dan sesuai SOP.
Analisis Data dan Pembahasan
19 Mulai
Studi Lapangan dan Identifikasi Masalah
Pengumpulan Data
Studi Literatur
Investigasi kerusakan
Kesimpulan dan Saran
Selesai
Gambar 3.1 Diagram Alir Proses Analisis kegagalan Spring plate
20
21
3.2 Langkah-Langkah Penelitian
3.2.1 Studi Lapangan dan Identifikasi Masalah
Tahap pertama yang dilakukan penulis pada penelitian ini bertujuan untuk mengetahui data awal dari kondisi actual saat ini maupun histori yang telah tercatat sebelumnya. Penulis mempelajari permasalahan yang ada dengan cara wawancara dengan pihak Inspeksi Pemeliharaan & PGOH PT Semen Padang di lapangan hingga didapatkan topik untuk laporan kerja praktik ini. Hal yang menjadi dasar dari identifikasi masalah adalah permasalahan yang telah dikemukakan sebelumnya pada latar belakang, yaitu terjadinya keretakan pada bagian spring plate girth gear kiln Indarung V PT. Semen Padang.
3.2.2 Pengumpulan Data
Tahap kedua adalah mengumpulkan data-data penunjang mengenai kinerja Rotary Kiln terutama pada bagian Spring plate yang ada dilapangan. Beberapa data yang didapat antara lain:
1. Dokumentasi kerusakan pada Spring plate 2. Spesifikasi Rotary Kiln
3. Spesifikasi Spring plate
3.2.3 Studi Literatur
Tahap selanjutnya adalah studi literatur. Studi literatur merupakan suatu proses ulasan terhadap buku maupun jurnal yang mendukung dalam pemberian informasi terkait dengan penelitian ini. tahap ini akan didapatkan referensi literatur untuk mendukung Analisis permasalahan yang ada.
3.2.4 Investigasi Kerusakan
Studi literatur yang didapat akan dijadikan pedoman untuk menginvestigasi permasalahan yang ada. Penelitian ini menggunakan metode investigasi menggunakan software ANSYS 2020 untuk menganalisis tegangan yang terjadi pada material spring plate.
22
3.2.5 Analisis Data dan Pembahasan
Pembahasan yang dilakukan berdasarkan Analisis yang telah dilakukan nantinya akan menjawab permasalahan yang telah dikemukakan pada perumusan masalah diawal, antara lain:
1. mengAnalisis penyebab keretakan yang terjadi pada material Spring plate.
2. MengAnalisis tegangan yang terjadi pada material spring plate.
3.2.6 Kesimpulan dan Saran
Tahap ini merupakan tahap akhir dari penelitian ini. Analisis yang telah dilakukan akan dapat menjelaskan penyebab keretakan yang terjadi pada spring plate girth gear kiln Indarung V PT. Semen Padang ini. Berdasarkan data tersebut pula akan diperoleh solusi yang bisa dijadikan sebagai kesimpulan agar dapat dijadikan pertimbangan untuk pihak Inspeksi Pemeliharaan & PGOH PT. Semen Padang dalam menanggulangi atau menghindari kasus kerusakan yang serupa.
BAB IV
ANALISIS DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisis Kegagalan Spring plate
Kegagalan pada spring plate adalah kondisi dimana suatu material spring plate tidak dapat mempertahankan atau melakukan fungsi dan kegunaannya akibat berbagai penyebab. Banyak hal yang mempengaruhi kondisi ini baik internal maupun eksternal diantaranya adalah terjadinya deformasi, suhu dan tekanan yang terlalu tinggi, dan lain lain. Analisis kegagalan spring plate dapat didefinisikan sebagai langkah-langkah pemeriksaan atas komponen spring plate yang mengalami kegagalan untuk dicari penyebab kerusakannya.
Spring plate berperan dalam meneruskan transmisi dari Kiln Drive sehingga Kiln Shell dapat bergerak. Disamping sebagai penerus transmisi, spring plate juga berfungsi untuk menyerap getaran yang terjadi akibat gerakan kontraksi-ekspansi sebagai akibat pergerakan dari kiln shell ketika berotasi sekaligus pergerakan raw material ketika diproses, sehingga mekanisme spring plate mirip dengan prinsip kerja jari-jari pada roda sepeda yang mampu memfleksibelkan diri ketika mendapatkan perubahan beban secara tiba-tiba.
Gambar 4. 1(a) Rotary kiln (b) Spring plate
Berdasarkan wawancara yang telah dilakukan, spring plate pada girth gear kiln Indarung V PT. Semen Padang ini terakhir diganti pada tahun 2011 dan mulai
23
terjadi keretakan pada tahun 2015. Jadi terjadi keretakan setelah 4 tahun pemakaian
24
25
Gambar spring plate yang mengalami kegagalan dapat dilihat pada gambar 4.2 berikut.
Gambar 4. 2 Spring Plate Yang Mengalami Kerusakan
Gambar 4.2 adalah gambar komponen spring plate yang gagal atau mengalami keretakan. Kegagalan spring plate ini disebabkan oleh beberapa faktor. Disini akan dianalisis faktor penyebab kegagalan pada spring plate tersebut.
4.2 Spesifikasi Material Spring plate
Pada spring plate material yang digunakan adalah baja Q345. Baja Q345 adalah salah satu jenis baja struktural yang populer di Tiongkok, yang setara dengan baja ASTM A572 Grade 50 di Amerika Serikat. Spesifikasi material baja Q345 dapat dilihat pada table 4.1 berikut ini.
Tabel 4. 1 Komposisi kimia baja Q345
Kandungan Komposisi Kimia (≤%)
Kualita s baja
Kualita
s kelas C Si M
n P S Cr Ni M
o C
u Ti N Nb V B Al,
≥
Q345
Q345A
0.2
0.
5 1.
7 0.03
5 0.03
5
0.
3 0.
5 0.
1 0.
3 0.
2 0.01
2 0.0
7 0.1
5 -
-
Q345B 0.03
5 0.03
5
Q345C 0.03 0.03
0.01 5 Q345D
0.1 8
0.03 0.02 5
Q345E 0.02
5 0.02
26
1. Sifat Mekanik:
- Kekuatan Tarik Minimum: 345 MPa.
- Batas Tarik Minimum: 470-630 MPa.
- Kekuatan luluh minimum: 275 MPa.
- Regangan Patah Minimum: 21%.
- Densitas : 7,85 g/ cm3
2. Ketahanan Terhadap Cuaca: Baja Q345 biasanya memiliki ketahanan yang baik terhadap korosi atmosfer, sehingga cocok untuk digunakan di lingkungan yang memerlukan ketahanan terhadap cuaca.
3. Baja Q345 sering digunakan dalam aplikasi konstruksi, seperti pembuatan struktur bangunan, jembatan, menara, dan kontruksi lainnya. ( Fei Zhu, 2020)
Kekurangan baja Q345
1. Kinerja pengelasan baja Q345 tidak terlalu baik, dan langkah-langkah proses yang ketat perlu dirumuskan selama pengelasan.
2. Baja Q345 rentan terhadap masalah selama pengelasan.
3. Kecenderungan pengerasan zona yang terpengaruh panas.
4. Selama proses pendinginan pengelasan baja Q345, martensit struktur mudah terbentuk di zona yang terkena panas, yang meningkatkan kekerasan dan menurunkan elastisitas pada bagian yang dihubungkan.
Akibatnya, terjadi retakan setelah pengelasan. Retakan pengelasan baja Q345 sebagian besar merupakan retakan dingin. ( Fei Zhu, 2020)
4.3 Pengelasan
Pada saat terjadi keretakan pada komponen spring plate, komponen tersebut disambungkan kembali dengan cara melakukan pengelasan pada bagian yang retak. namun setelah dilakukan pengelasan spring plate ini kembali mengalami keretakan. Untuk mengetahui penyebabnya perlu dicari sifat mampu las dari
27
material ini, yaitu dengan cara menghitung nilai karbon ekivalen (CE) yang dimiliki oleh baja U
Dibawah ini adalah table yang menunjukkan kategori jumlah atau standar batasan nilai karbon ekivalen baja untuk dapat dilas.
Tabel 4.2 Nilai Karbon Ekivalen
Carbon Equivalent (CE) Weldability
Up to 0,35 Excellent
0,36 – 0,40 Very Good
0,41 – 0,45 Good
0,46 – 0,50 Fair
Over Poor
Apabila CE sama atau lebih kecil dari 0,45% maka baja tersebut cukup weldable dan pengelasan tidak memerlukan cara-cara khusus, namun bila CE berada di antara 0,40 dan 0,60%, maka baja memerlukan perlakuan preheat.
Apabila CE berada lebih dari 0,60%, maka baja memerlukan perlakuan preheat dan postheat pengelasan (Herbanu, 2020).
Berikut perhitungan ekuivalen (CEQ) Baja Q345:
Ceq=C+Mn/6+Ni/15+Cu/15+Cr/5+Mo/5+V/5 CEQ didapat = 0,536%,
Dapat dilihat bahwa kinerja pengelasan baja Q345 tidak terlalu baik, dikarenakan nilai ekuivalen nya terlalu tinggi dan menyebabkan material mudah membentuk martensit struktur jika dilakukan pengelasan dan martensit struktur ini meningkatkan kekerasan dan menurunkan elastisitas pada baja, akibatnya terjadi retakan setelah pengelasan.
Jadi dari nilai ekuivalen baja Q345 yang sudah didapatkan, disimpulkan bahwa baja Q345 mempunyai sifat mampu las yang tidak terlalu baik karena nilai ekuivalennya lebih besar dari 0,45%. Jadi diperlukan perlakuan preheat pada pengelasan. Preheat bertujuan untuk menstabilkan suhu spesimen sebelum dilakukan pengelasan agar tidak terjadi kerusakan pada saat dan setelah
28
pengelasan, preheat juga bertujuan untuk meningkatkan sifat mekanik dan sifat fisis logam (Wartono, 2019)
Salah satu faktor penyebab kegagalan pada komponen spring plate ini adalah karena terjadinya misalignment pada kiln. Misalignment adalah penyimpangan dari garis sumbu kedua poros yang disambungkan, yaitu arah radial maupun arah aksial, sehingga terjadi ketidak barisan pada kedua poros tersebut. Misalignment dapat menyebabkan komponen spring plate yang mengalami getaran berlebihan akan menerima beban dinamik yang berulang dan hal tersebut mengakibatkan kerusakan pada komponen spring plate tersebut.
Berikut adalah hasil pengujian alignment pada mesin kiln.
Gambar 4. 3 Gaya Radial Setelah Terjadi Misalignment
Dari hasil pengujian alignment radial girth gear yang didapat maka posisi yang tertinggi pada point 10 (765) sedangkan posisi yang terendah pada point 3 (290). Dari data tersebut terlihat bahwa runout dari girth gear didapat sebesar 4,75 mm ((765 – 290)/100 = 4,75 mm). Acuan standar radial runout girth gear dari FLSmidth adalah ± 1,5 mm. Kalau mengacu ke standar FLSmidth maka kondisi radial runout girth sudah diluar toleransi
29
Gambar 4. 4 Gaya Aksial Setelah Terjadi Misalignment
Gaya aksial adalah gaya yang searah dengan sumbu poros, jadi pada girth gear gear ini terjadi misalignment pada gaya aksialnya, atau gerakan maju mundurnya, dari data diatas normalnya gaya aksialnya adalah 0,75mm namun setelah terjadi misalignment gaya aksialnya menjadi 1,5 mm.
Kemungkinan penyebab terjadinya misalignment ini adalah:
1. Adanya keausan pada lubang joint spring mount dengan girth gear atau pada pin itu sendiri
2. Terjadinya deformasi pada shell kiln saat mesin beroperasi 3. Ketidakseimbangan beban
4. Ketidakseimbangan poros
5. Perubahan suhu dan kelembaban yang dapat menyebabkan perubahan dimensi pada girth gear
6. Ketidakpresisian dalam proses pembuatan
4.3 Analisis Data
Untuk mengetahui penyebab pasti kegagalan pada komponen spring plate harus dianalisis tegangan dan pembebanan yang terjadi pada komponen tersebut. Pada analisis ini digunakan aplikasi Ansys. Dengan memasukkan desain spring plate yang telah di desain sebelumnya di aplikasi Solidworks dengan dimensi yang sesuai dengan dimensi spring plate yang mengalami kegagalan.
30
Berikut gambar dimensi spring plate yang mengalami kegagalan.
Gambar 4. 5 Spring Plate
Setelah dilakukan analisis tegangan pada komponen spring plate yang gagal, didapatkan hasil sebagai berikut.
Gambar 4. 6 Hasil Analisis Tegangan
Berdasarkan analisis tegangan yang disimulasikan di software Ansys didapatkan tegangan maksimum yang diterima oleh material spring plate yaitu pada bagian berwarna biru terang sebesar 143,67 Mpa dan 287,35 Mpa, sedangkan kekuatan tarik maksimum material ini sebesar 345 Mpa. Ini menunjukkan bahwa kerusakan pada komponen spring plate tidak disebabkan karena kelebihan beban. Namun disebabkan karena terjadinya misalignment pada
31
girth gear dan setelah terjadi keretakan dilakukan pengelasan, namun tidak melakukan preheat sebelum pengelasan yang menyebabkan spring plate yang sudah dilas retak kembali.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Penyebab terjadinya kerusakan pada spring plate girth gear kiln Indarung V PT Semen Padang ini adalah
1. Karena terjadinya misalignment pada girth gear.
2. Setelah dilakukan pengelasan pada material ini terjadi keretakan pada bagian yang dilas.
5.2 Saran
Adapun saran yang dapat diberikan terhadap permasalahan ini adalah
1. Melakukan allignment ulang pada girth gear.
2. Mengganti spring plate jika sudah terjadi kerusakan.
3. Jika tidak memungkinkan melakukan penggantian spring plate, maka dapat melakukan preheat sebelum pengelasan.
DAFTAR PUSTAKA
Alfian Hakim, 2014, Analisis Kegagalan Coil Spring ATV- 1A, Jurnal Teknik Mesin S1, Vol.2 No.4. Universitas Diponegoro
Andita Rahayu, 2014.Evaluasi Efektivitas Mesin Kiln dengan Penerapan Total Productive Maintenance pada Pabrik II/III PT Semen Padang. Universitas Andalas.
Dorce Yunirsyam, 2017.Analisis Statik Kekuatan dan Tingkat Keamanan pada Spring plate Girth gear Kiln Pabrik Indarung V PTSP, Jurnal Sistem Mekanik Dan Termal, Vol.1 , No.1. Universitas Andalas
Fei Zhu, 2020. Studi Eksperimental Sifat Mekanik Baja Q345 Setelah Pendinginan Suhu Tinggi, Jurnal Dunia Teknik dan Teknologi, Vol.8 , No.3. Universitas Sains dan Teknologi Southwest, Cina.
Herbanu Dwi Kuncoro, 2020. Analisis Hasil Pengelasan Baja SA333 Grade 6 Untuk Aplikasi PLTN, Jurnal Pengembangan Energi Nuklir, Vol.22, No.1, 9-17. Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara.
Lusiana Eka, 2009. Pengaruh Carbon Equivalen Terhadap Struktur Mikro dan Sifat Mekanis Besi Tuang Nodular Dinding Tipis 1 MM. Universitas Indonesia.
Nusyirwan, 2007. Analisis Perpatahan Roda Gigi Terhadap Missalignment Gear Box Kiln Indarung V PT. Semen Padang. Universitas Andalas.
Wartono, 2019. Pengaruh Preheat Terhadap Sifat Mekanis Sambungan Metal Inert Gas (MIG) Pada Baja Karbon Rendah, Jurnal Engine, Vol 3 No.1.
Universitas Proklamasi 45 Yogyakarta.
