Reduksi Langsung KS

 

 

MODUL PERKULIAHAN

   

Proses Produksi

 

 

Proses Reduksi Langsung      

 

 

 

 

Fakultas 

Program Studi 

 

Teknik 

Teknik Mesin 

Tatap Muka 

Kode MK 

Disusun Oleh 

04

MK82005 

Nurato, ST.,MT   

   

Abstract 

Kompetensi 

 

Proses reduksi langsung dalam pembuatan besi dan macammacam tanur    

 

 

Diharapkan dapat menggambarkan proses pembuatan baja dan mengenal macam-macam tanur

   4 Proses Reduksi 4. R Lan ngsung ( Dirrect Reducttion )

P Pada proses s reduksi lan ngsung bijih h besi berea aksi dengan n gas atau bahan padat reduksi membentuk m sponge iron n. Proses ini diterapkan di PT Kraka atau Steel, Cilegon. C Disini bijih besii / pellet dire eaksikan de engan gas alam dalam dua d unit pem mbuat sponge iron, yan ng masing-m masing berka apasitas 1ju uta ton pertahun. Sponge

iron

yang g

dihasilka an

PT

Krrakatau

Ste eel

memiliiki

kompossisi

kimia

:

%; SiO2 : 1,2 25 – 3,43%; Al2O3 : 0,6 61 – 1,63%; CaO : 0,2 – Fe : 88 – 91 %; C : 1,5 – 2,5% 2,1%; Mg gO : 0,31 – 1,62%; P : 0,014 – 0,027%; Cu : 0,001 – 0,004 0 %; Ko otoran (oksid da lainnya) : 0,1 – 0,5 %.Tingkat % me etalisasi : 86 6 – 90 % S Sponge Iron yang berben ntuk butiran kemudian diolah d lebih lanjut dalam m dapur listrik. Disini sp ponge iron bersama-sam b ma besi tua a (scrap), dan paduan ferro dilebu ur dan diola ah menjadi billet baja. Untuk U meng ghasilkan 63 3 megagram m sponge iro on diperlukan sekitar 10 00 am besi pelle et. Proses in ni sangat efe ektif untuk mereduksi oksida-oksida dan beleran ng megagra sehingga a dapat dim manfaatkan bijih besi b berkadar ren ndah. Terakk yang di hasilkan h aka an ditampun ng secara te erpisah dan n diolah menjadi berbag gai bahan bangunan b ja alan. Denga an menambahkan kapu ur yang dibe erikan pada biji besi da an kokas m maka terdapa at terak yan ng bermutu baik.

G Gambar Pellet B Besi yang cair disebut be esi kasar ya ang terkump pul pada bag gian terbawa ah tanur tinggi tersebut dan ditamp pung pada waktu-wakttu tertentu. Besi kasar itu mengandung cuku up n pencema aran yang lain sesudah massa pendingina an banyak karbon (± 4 %) dan

2013

P

P

d k i

   menyeba abkan besi kasar itu menjadi rapuh. Oleh karrena itu, bessi kasar itu belum dapa at ditempa atau digiling g. B Besi yang mengandung karbon ± 2%, dinamak kan baja. Se ebagian besar besi kasa ar yang dih hasilkan darri tungku tan nur tinggi diubah menjadi baja dip pabrik baja dengan carra menurun nkan kadar karbonnya. k P Perubahan n dibakar da an ini, dimana kelebihan kkadar karbon terlepas menjadi karrbon monokksida, terjadi di dalam sebuah s tabu ung reaksi atau a di dalam D dalam tab bung reaksi (converter) kadar dari karbon k itu diiturunkan tan npa diberika an tungku. Di pemanas san dari lu uar. Muatan nnya diben ntuk dari cairan c besi kasar. Ka adang-kadan ng ditambah hkan besi tua a dan bijih besi b supaya suhu s dapat dikendalikan n P Pada proses pengolahan n yang kura ang modern, seperti pad da proses Bessemer B da an proses Thomas, T uda ara ditiupkan n pada besi kasar tadi. Proses P oxy baja yang modern m hanyya menggun nakan oksigen murni, oleh o sebab iini terdapatlah baja yan ng berkualita as lebih baik. Untuk mengurangi kadar k karbon n, juga dipa akai dengan metode me eniupkan pa anas dari lua ar D cara a ini bisa dio olah lebih ba anyak lagi ba aja bekas (b besi tua) dan n besi menta ah tungku. Dengan yang padat ; proses ini lebih mudah dike endalikan ka arena lebih lamban ke erjanya. Pad da S rtin digunaka an minyak a atau gas seb bagai bahan bakar ; pad da pemakaia an proses Siemens-Mar tungku listrik, maka a listriklah yang y mema anaskan. De engan menggunakan tungku t listrik, at diatur de engan teliti. Oleh sebab b itu tungku u ini biasa dipakai d untu uk komposissi baja dapa pembuattan baja yang khusus.

njadi baja 4.1. Besi kasar men P Perubahan dari besi kasa ar menjadi b baja merupa akan proses pembersiha an yang man na kelima elemen yaitu : karbon, phosphor, be elerang, man ngan, dan silicon dikura angi kadarnyya ma sekali. Di D antara elemen- elem men ini, karb bon memeg gang perana an atau dihiilangkan sam dalam menentukan nilai n dari baja a yang dihassilkan, dari mulai m baja ka arbon renda ah, menenga ah k bisa diatur berd dasarkan spesifikasi ya ang berkisa ar antara 0,1 dan tinggi. Kadar karbon d 1,3 persen p dan kadang-kada k ang lebih tinggi daripada a itu. sampai dengan D Dalam prose es pembersiihan itu, kitta temukan bahwa pro oses pembuatan baja ittu terdiri da ari dua prosses kimia ya aitu : prose es asaman dan d proses basa. Pros ses-proses ini terjadi diisebabkan komposisi k da ari besi kassar yang berbeda-beda, beberapa mengandun ng kadar ph hosphor dan n belerang yang tinggi, sedangkan yang lain nnya menga andung kada ar silikon ya ang lebih ting ggi dari kada ar phosphorr dan beleran ng yang lebih rendah. Menghilangka M an karbon, mangan m dan n silikon tida ak merupaka an persoalan n yang besa ar, dan dap pat ditangan ni dengan baik dalam m proses basa b atau asaman. a Menghilangka an phosphor dan belerrang hanya bisa dalam m proses ba asa dimana kapur disertakan dalam anan untu uk membe entuk cam mpuran de engan ked dua eleme en tersebu ut, pembeba

2013

P

P

d k i

   meminda ahkannya ke edalam terakk basa, yang mana keja adian ini adalah yang paling p pentin ng didalam proses. p Isstilah asam m dan basa a diambil berdasarkan b n lapisan d dari tanur tersebut t da an pembenttukan terak-tterak yang secara s alam miah pada ke edua prosess tersebut. Produksi P bajja sekarang g ini dihasillkan dengan n proses ba asa (basic).Penyulingan logam ya ang dicairka an adalah dengan oksid dasi, dengan n jalan mengalirkan okssigen kedala am logam, campuran c ga as an yang tida ak diinginkan n membentu uk oksida-okksida yang akan disera ap dengan bahan-baha ak atau keluar dalam bentuk gass-gas. Seba agian dari b besi juga diioksidasi da an oleh tera dipecah tapi nantiny ya bisa disattukan kemba ali. Pemberssihan belera ang akan tergantung da ari asaan dari te erak dan tem mperature ya ang dicapai selama penyulingan. sifat keba

cam-macam tanur untu uk pengolah han besi dan n baja 4.2. Mac S Setiap proses s/dapur mem mpunyai kara akteristik yang berlainan n. Bahan dan n sumber energy yang digunakkan berbeda a pula. Pemb buatan besi dan d baja pad da hakekatn nya adalah esi kasar diirringi dengan n perpaduan sedemikian n sehingga memenuhi m proses pemurnian be persyaratan kimia tertentu. nis-jenis tan nur Tabel jen

upola 4.2.1. Ku Kontruksi kupola terdiri dari cerobo K ong logam tegak yang g dilapisi ba atu tahan api dibagian dalamnya. Udara dih hembuskan melalui lub bang tuyer yang terda apat dibagia an k bertumpu pelat alas yang bulat, disa angga oleh empat tiang g sedemikia an bawah, kupola sehingga a pintu alas dapat dibukka dengan mudah. Bah han baku pa ada peleburran ini adala ah 2013

P

P

d k i

   Besi, (Fe e) didapatkan dari besi kasar, k besi ttua/baja bekkas, sisa tua angan dan tu uangan rusa ak kokas, bahan tamba ahan yang mana m berfun ngsi mengikat semua bahan b asing g yang buka an an udara, ju umlah udara a yang dihembuskan disamping ko okas sangat menentuka an metal da kemampuan lebur ku upola.

mbar penam mpang dapu ur kupola Gam

anur oksigen basa 4.2.2. Ta P Penemuan Sir S Henry Ba asemmer ta ahun 1856 menyatakan n bahwa ko otoran-kotora an yang tida ak diiinginka an itu bisa dihilangkan d d dari cairan besi b yaitu ka arena terjad dinya oksida asi dengan udara u yang dihembuska an melalui llogam yang panas, carra ini adalah h yang palin ng banyak dijalankan d olleh industry--industri pad da abad 19. Lapisan con nverter adalah silica ata au 2013

P

P

d k i

   tembok-ttembok ganiister dan ini adalah awa al dari pemb buatan baja acid (asam)). Pada wakttu itu ilmu kimia k dari pe embuatan be esi dan baja a tidak dimengerti sepen nuhnya dan usaha-usah ha untuk memperhalus m s besi-besi bantalan p phosphor da an belerang g tidak berhasil denga an memuaskan sampa ai diperkena alkannya lap pisan-lapisa an basa un ntuk mengattasi masala ah a logam. beberapa

Gambar urutan cara kerja darri Bessemerr

anur listrik 4.2.3. Ta Dalam dapurr listrik besi bekas dica D ampur denga an ingot dan bahan pa aduan lainnyya diolah menjadi baja paduan umum, baja pe erkakas, baja a tahan pan nas dan baja a tahan kara at. ng baja, dap pat juga dihasilkan besi cor kelabu u bermutu tinggi. Pengg gunaan dapu ur Disampin listrik akh hir-akhir ini meningkat m d dengan pesa at oleh karen na lebih berrsih, dan mu utu baja dapa at dikendaliikan. Dikenal 2 jenis dapur listrik, : 1. D Dapur busurr tak langsu ung, busur dipancarkan n dari dua elektroda yang y terdapa at diatas loga am . Logam m menjadi panas akib bat radiasi. Jenis ini sudah s jaran ng arena kurang ekonomis. digunakan, ka D busur langsung, disini d arus m mengalir mela alui elektrod da ke muata an logam ata au 2. Dapur lo ogam cair dan kembali ke elektrod da. Karena dipandang d ccukup ekono omis jenis ini m masih banyakk digunakan n. Pada dapur listrik, P l besi bekas b dan b baja daur ula ang dimasukan dengan n mengangkat dan memutarkan n atap dapu ur. Pada tuttup dapur te erdapat tiga a lubang untuk elektrod da genai tumpu ukan besi tu ua. Arus 3 fa asa mengalir melalui ellektroda yan ng grafit yang meng ng hendak d dilebur kemb bali ke elektrroda lainnya a, membentu uk satu ke tumpukan logam yan ktroda grafit berukuran Ф≤ Ф 760 mm dan panjan ngnya dapat mencapai 24 2 busur listrik. Elek ngan 40 vo olt dengan arus yang dapat men ncapai 1200 00 meter. Arus listrik bertegan

2013

P

P

d k i

   ampe ere. Kapasita as dapur bervariasi mula ai dari 50 kg g sampai den ngan 270 Mg g sekali jalan. Untukk kapasitas 115 Mg diiperlukan w waktu 3 jam untuk pele eburan dan energy listrrik sebes sar 50000 kWh. Biayya pelebura an tergantu ung daripad da harga energy e listrik, Keun ntungan utam ma dari dapu ur ini adalah h pengendalian mutu yang cermat dan d komposiisi logam m dapat diatur dengan ra api.

Gam mbar penam mpang dapu ur busur lis strik

anur terbuka a 4.2.4. Ta T Tanur ini merrupakan kelo ompok yang g besar deng gan kapasita as 35 Tg perrtahun, logam sebanyak k 9,9 sampa ai dengan 540 5 Mg dileta akkan pada dasar tanur. Logam dilebur denga an gas atau nyala minya ak yang diarahkan ke permukaan p lo ogam. Perm mukaaannya dapat dilapiisi amun lebih d dari 90% me erupakan tan nur terbuka bersifat basa. bahan jenis asam attau basa, na anur basa , digunakan n lapisan m magnesit ,disini kadar fosfor, bele erang, silikon, Dalam ta mangan dan karbon dapat dituru unkan. Tanur terbuka assam menggu unakan lapissan bata ata au am yang seb bagian besa ar terdiri darii silica. Pada a jenis ini ka adar silikon, mangan da an pasir asa karbon dapat diturun nkan.

2013

P

P

d k i

  

Gam mbar penam mpang tanurr terbuka

apur listrik induksi i 4.2.5. Da K Kerja tanur ini adalah berdasarkan b arus indukksi yang tim mbul dalam muatan yan ng menimbu ulkan panas s dan dapat mencairkan n logam, aru us berasal d dari sumberr berfrekuen nsi tinggi ± 1000 1 HZ . Logam L dapa at mencair 50-90 menit tergantung pada jumlah h logam yan ng terdapat pada kowi. Keunggula an dari dapur ini adalah h murah ha arganya, berrsih dan tida ak erta hemat energi, e oleh karena itu d dapur ini ba anyak diguna akan dalam laboratorium bising se dan peng gecoran-pen ngecoran.

Gambar d dapur induk ksi

2013

P

P

d k i

  

apur kowi 4.2.6. Da D Dapur ini ada alah salah satu s dapur te ertua yang pernah ada dan dipergu unakan untu uk melebur baja. Dibua at dari campuran grafitt dan tanah liat, mudah h pecah da alam keadaa an m keku uatan yang cukup c berartti dalam kea adaan panass. Kowi dapat biasa, akkan tetapi memiliki dipanask kan dengan kokas, minyyak atau ga as alam. Baja karbon re endah, baja bekas, aran ng kayu dan n paduan ferrro digunaka an untuk mem mbuat baja, variasi kapa asitas antara a ± 50 kg.

Gam mbar dapur kowi denga an kokas

2013

P

P

d k i

   DAFTAR R PUSTAKA A T Me ekanik, Jilid 1, B.H Amsttead, Philip F.Oswald, F M Myron L.Bege eman, Sriati 1. Teknologi D Djafrie, Erlangga Jakarta 1993 2. Teori T dan pra aktek kerja lo ogam edisi kketiga, Georg ge Love, Ha arun A.R. Erllangga Ja akarta 3. Diktat D Pengec coran Logam m 2, , Politekknik Mekanikk Swiss-ITB, Bandung 4. www.wordpre w ess.com

2013

P

P

d k i