MATERIAL PEMBUATAN BAJA UNIVERSITAS INDONESIA FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN METALURGI DAN MATERIAL 2007 INTRODUCTION

Transkripsi

1 MATERIAL PEMBUATAN BAJA UNIVERSITAS INDONESIA FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN METALURGI DAN MATERIAL 2007 DR.-ING. Bambang Suharno Ir. Bustanul Arifin M. Phil.Eng INTRODUCTION Fe metal Padat Cair : scrap, sponge iron, pig iron : besi mentah cair Besi mentah cair Bessemer Thomas LD konverter Bahan padat tanur listrik EAF di Indonesia kapasitas ton Alloy Pembentuk slag Fluxing agent Resistance Induction arc 1

2 BESI MENTAH CAIR Komposisibesimentahcair menentukan jenis baja yang ingin dihasilkan Secara umum : C = 3,2 4,5 % P 0,3 % untuk baja-baja berkadar P rendah = 1,5 22 % untuk baja-baja berkadar P tinggi Mn = 0,4 1,75 % Si 1% ; supaya tercapai B slag yang diinginkan tanpa terbentuk jumlah slag yang banyak S = 0,02 0,035 % SPONGE IRON Alasan : Kokasterbatasdanmahal Ada bahan reduktor lain - Gas alam -Coal Penggunaan scrap tinggi, perlu dieliminir oleh sponge iron agar kualitas baja terjaga RL : pengurangan (reduksi) O 2 dari bijih besi melalui reduktor (coal atau gas alam) dalam keadaan padat 2

3 SPONGE IRON SPONGE IRON Sifat-sifat : Porositas tinggi Daya hantar panas rendah Cenderung untuk reoksidasi dapat dikurangi dengan briketasi Derajat metalisasi : % Derajat metalisasi (%) = Fe met x 100 % Fe tot BJ : 1,2 2,5 ton/m 3 Gangue (oksida-oksida tetap berada dalam sponge iron 3

4 SCRAP EAF : bisa 100 % scrap LD : max 25 % (sebagai media pendingin) Jenis scrap : Home scrap Process scrap Obsolete scrap Keuntungan scrap: Hemat energi s/d 60 % Tak perlu kokas Emisi CO 2 rendah Penambangan ore tak perlu SCRAP HOME SCRAP Dihasilkan pada saat penuangan (continous casting) & rolling Sifat : Bersih Komposisi dikenal Tak problematis direcycling Jumlah ± 100 kg scrap/ton baja yang diproduksi 4

5 PROCESS SCRAP SCRAP Dihasilkan pada saat pengerjaan lanjut (fabrikasi) Baja lembaran karoseri mobil Sifat : Bersih Komposisi dikenal Tak problematis direcycling Jumlah ± kg/ton baja OBSOLETE SCRAP SCRAP Merupakan besi/baja bekas dari mesin / bendabenda yang tak terpakai (mobil, kapal, konstruksi) Sifat : Komposisitakdikenaldenganpasti Terkontaminasi dengan logam/material lain Perkiraan jumlah scrap dunia 1994 = 456 juta ton Asumsi untuk obsolete scrap : Masa pakai 20 tahun ada kehilangan 30 % akibat korosi 5

6 SCRAP Problem Obsolete Scrap Mengandung bahan-bahan non metal (tercampur) Terlapis logam (Coating) : Sn,Zn Adanya metal non Fe seperti Cu,Pb,Cr,Ni Karet Plastik Lemak / oli Sebelum dilebur perlu : Sortir : berdasarkan komposisi kimia Jika mungkin, semua kotoran (lemak,oli,non logam) dipisahkan karena : Kebutuhan energi tinggi Jumlah gas & terak tinggi Kualitas baja rendah (Cu,Sn sulit untuk dipisahkan pada proses refining) SCRAP SCRAP DUNIA Harganya berfluktuasi Ada aturan baru, scrap sebagai waste/bahan berbahaya bukan raw material Sulit bagi negara berkembang untuk memperoleh dengan harga wajar Indonesia : kebutuhan scrap 2,5 3,0 juta ton/tahun Dari : Eropa Asia US Dikembangkan sponge iron 6

7 UNSUR PENGOTOR TEMBAGA TL : 1084 o C >1% : memperbaiki ketahanan korosi terutama untuk lingkungan asam sulfat Efek negatif Cu Terhadap hot forming Cu berdifusi lewat batas butri ke permukaan baja Untuk wire drawing Cu 0,1 % Deep drawing Cu 0,06 % Cu : meningkatkan kekerasan bahan UNSUR PENGOTOR Cu (awal peretakan) 7

8 Pada hot rolling UNSUR PENGOTOR Kadar Cu dalam baja Kegagalan akibat retak pada permukaan 0,09 % Tidak 0,1 % Ya 0,18 % Ya UNSUR PENGOTOR TIMAH (Sn) TL : 231,8 o C Efeknya mirip dengan Cu SENG (Zn) galvanisasi korosi TL : 491 o C T didih : 908 o C Saat peleburan menguap teroksidasi kembali dikumpulkan pada dust collector Dust filter : EAF : kg/ton baja LD : kg/ton baja 8

9 Membentuk/mengatur basasitas terak B = CaO SiO 2 CaCO 3 CaO + CO KJ/mol Jumlah CaO yang ditambahkan tergantung : Komposisi kimia besi mentah atau scrap Basasitas terak yang diinginkan Rasio scrap/besi mentah yang diolah EAF : kg CaO LD : 60 kg CaO LIME STONE > 400 o C FLUXING AGENT Untuk mengencerkan terak sehingga reaksi interface metal cair-terak berlangsung baik Syarat : Dalam jumlah kecil mampu menurunkan titik lebur CaO atau 2 CaO.SiO 2 Harganya murah Tidak beracun Tidak merusak refraktori Tidak mengandung elemen yang mengurangi kualitas baja seperti Cu,Pb dll Sering dipakai CaF 2 EAF : 2,5-6,3 kg CaF 2 /ton baja LD : 2,5 5,8 kg CaF 2 /ton baja 9

10 BAHAN PADUAN Penambahan unsur / elemen tertentu untuk menghasilkan jenis baja tertentu Untuk proses deoksidasi Kebanyakan : Ferro alloy FeSi FeSi 45 % Si : 45 FeMn FeCr FeNi FeW FeV FeMo Atau metal murni : Cr,Mn,Ni,Al,Ce,Co TL ( o C): Mo = 2622 Nb = 1950 Ta = 3030 Cr = 1920 Ni = 1453 BAHAN PADUAN Penambahan alloy atau bahan deoksidasi dengan berat jenis rendah, affinitas thd O 2 tinggi, kelarutan kecil Dilakukandengancara: Pada saat penuangan Celup cepat dengan pengepakan mixing Mekanis Induktif gas Mixing distribusi alloy merata kehilangan akibat oksidasi rendah Bentuk halus (alloy) gas Ar atau N diinjeksikan dalam baja cair 10

11 11