BAB III PROSES PEMBUATAN BAJA SLAB

LAPORAN KERJA PRAKTEK PT. KRAKATAU STEEL DIVISI SLAB STEEL PLANT (SSP) II

BAB III PROSES PEMBUATAN BAJA SLAB 3.1 Sekilas Tentang Slab Steel Plant II (SSP II) PT. Krakatau steel memiliki 2 buah pabrik proses peleburan baja yaitu SSP 1 dan SSP 2. SSP 1 mulai beroperasi pada tahun 1983 dengan memiliki 4 buah dapur listrik (Electric Arc Furnace) yaitu EAF V, VI, VII dan VIII dengan masing-masing dapur busur listrik di supply daya oleh trafo peleburan berkapasitas 60/66 MVA. Slab Steel Plant 1 (SSP-1) didirikan oleh SMS Demag (Jerman) pada tahun 1982 dan kemudian commissioning tahun 1983. SSP-1 awalnya memiliki kapasitas produksi sebesar 1.000.000 Ton Slab Baja/Tahun, dan sejak diadakannya refamping mesin – mesin tahun 2002 – 2003 kapasitasnya bertambah menjadi 1.200.000 Ton Slab Baja/Tahun Pabrik SSP 2 beroperasi pada tahun 1993 dibangun oleh VAI Austria. Pabrik ini memiliki 2 buah dapur listrik yaitu EAF IX dan EAF X dengan masing-masing dapur busur listrik di supply daya dari trafo peleburan berkapasitas 93,5 / 103 MVA, dimana pengaturan dapur peleburan menggunakan system otomatisasi komputer level 1 dan level 2. kapasitas produksinya 850.000 ton per tahun, dengan ukuran slab yang dihasilkan adalah dengan tebal 200 mm, lebar 800-900 mm dan panjang 6000-12000 mm. Pada tahun 2001, terjadi pengurangan jumlah produksi tahunan SSP-1 dan SSP-2 (Ton Slab Total)

terjadi pengurangan jumlah produksi

dikarenakan krisis ekonomi, namun pada tahun 2004 mulai nampak peningkatan jumlah produksi walaupun jumlah tersebut tidak mencapai angka yang sama seperti tahun 2000 ke atas.

Fakultas Teknologi Industri Jurusan Teknik Mesin S-1 Institut Teknologi Nasional Malang

37


Gambar 3.1 Produksi Baja di PT. Krakatau Steel

Sumber : Brosur, produksi PT.Krakatau Steel

Gambar 3.2 Proses Produksi Pabrik Baja Slab II

Slab-Making Process Route SSP-2 Crane 220T

-Energy -Electrode

T=1564-15680C -Tundish=24 T -T=1536-15510C

-Scrap -Sponge -Slag

Mould EAF 130 T

T=1610 C 130 TLS Ferroalloys 0

Cutting Torch

Energy Electrode Ferroalloys T=15650C -Argon=300 l/min

Slab Inspection

Ladle Furnace

Melting Process

Secondary Process

Casting Process



38


3.2 Baja Slab 3.2.1

Dimensi Baja Slab Pada pabrik slab steel plant dibuat baja slab (slab steel) dengan dimensi Tebal

: 150 - 200 mm

Lebar

: 950 - 2.100 mm

Panjang maksimal Length group I

: 4.500 - 6.000 mm

Length group II

: 6.700 - 8.600 mm

Length group III : 8.600 - 10.500 mm Length group IV : 10.500 - 12.000 mm Berat maksimal 3.2.2

: 30 ton

Toleransi Baja Slab Baja slab dibuat dengan toleransi : Tebal ± 15 mm Lebar ± 30 mm Panjang ± 100 mm Chamber 1 % maksimal dari panjang total Flatness 1,5 % maksimal dari panjang total Concavity (kecekungan) dan convexity (kecembungan) max 15 mm Gambar 3.3 Baja Slab

Sumber : Gudang produksi PT.Krakatau Steel


39


3.2.3 Fasilitas produksi Pabrik Slab Baja 2 yaitu : a.

EAF (Electric Arc Furnace) : Adapun spesifikasi dari Electric Arc Furnace ialah : Diameter keseluruhan

: 7.040 mm

Diameter sheel

: 6.100 mm

Tinggi dapur

: 4.120 mm

Tinggi efektif

: 1.585 mm

Tebal lapisan (dengan magnesite): dinding : 350 mm dasar

: 600 mm

Tebal plat

: 30 mm

Diameter elektroda

: 550 mm

Kapasitas trafo

: 93,5 MVA

Diameter pitch elektroda

: 1.450 mm

Mekanisme operasi elektroda

: dijalankan dengan motor listrik

Konsumsi daya elektroda

: 680 KW/ton

Volume total cooling water

: 1.360 m3/jam

(temperatur inlet 35 ºC dan temperatur outlet 50 º C) Tekanan cooling water

: 4,5 bar

Laju aliran peniupan oksigen

: 20 Nm3/ton

Roof lift dan mekanisme swing

: system hidrolik

Mekanisme tilt

: hidrolik

Level shell

: 2.100 mm

(jarak antara bagian atas shell dan bagian atas dinding shell) Mekanisme operasi pintu

: motor listrik


40


Gambar 3.4 Electric Arc Furnace


b.

LF (ladle furnace) : Kapasitas ladle

: 130 ton baja cair

Berat kosong

: 62,5 ton

ukuran ladle

: Diameter atas

: 3.700 mm

Diameter bawah

: 3.500 mm

Tinggi

: 3.700 mm

Voltase ladle furnace

: 6 MVA

Ladle dilengkapi oleh Ladle shroud, yaitu tempat untuk mengalirnya baja cair ke tundish. Slide gate, yaitu alat untuk membuka dan menutup ladle shroud. Gambar 3.5 Ladle Furnace



41


c.

CCM (Continuous Casting Machine) : •

2 (dua) Continous Casting Machine.

•

2 (dua) unit Mesin Potong.

•

2 (dua) Automatic Mould Adjusment.

•

2 (dua) Cooling System.

•

2 (dua) unit Ladle Turret.

•

2 (dua) unit Tundish.

•

2 (dua) unit Mould. Gambar 3.6 Continuous Casting Machine


d.

Fasilitas Penunjang : •

Bridge Crane kapasitas 220 ton max.

•

Water Treatment Plant (WTP).


42


3.3

Bahan Baku Proses Produksi Dalam proses peleburan tidak lepas dari bahan baku, baik bahan utama maupun bahan tambahan (additive), yaitu : 3.3.1

a.

Bahan baku utama :

Scrap (besi tua) Bahan baku scrap pada PT. Krakatau Steel diperoleh dari 3 sumber yaitu : •

Home Scrap

: besi bekas yang

berasal dari sisa produksi PT. Krakatau Steel. •

Import Scrap

: scrap yang berasal

dari import luar negeri. •

Local Scrap

: scrap yang berasal

dari luar pabrik tetapi masih dalam wilayah indonesia. Gambar 3.7 Scrab Hasil Pemilihan dan Pemotongan

Sumber : Pabrik Slab baja PT.Krakatau Steel


43


Tabel 3.1 Kategori Scrap Katagori Scrap

Deskripsi

Ex.Heavy Scrap

Home scrap(slab, tundish) HBI & CBI Pig Iron Home scrap(plate,spill&"D"") Ex.Heavy Equipment Home Scrap HMS Bonus Structure & Plate Sparating Shreeded,Shear& Bailing HMS-1 Plus HMS1 HMS1/2 Merchant Scrap KOMBINASI

Heavy Scrap Medium Scrap

Medium-Lighty

Light

Bulk Density Scrap Scrap Scrap Range Rerata Ratio Volume Weight [Ton/m3] [Ton/m3] % [M3] [Ton] >=2,0 2,00 30% 7,52 15,04

1,5-1,9

1,50

10%

3,34

5,01

1,2-1,4

1,25

20%

8,02

10,02

0,9-1,1

1,00

35%

17,54

17,54

<=0,8

0,70

5%

3,59

2,51

1,25

100%

40

50,12

Sumber : manual book Machine Continous Casting Machine PT.Krakatau Steel

1. Direct Reduction Iron (DRI) atau besi sponge Besi sponge adalah material hasil olahan dari pellet (bijih besi) yang direduksi dengan H2 dan CO. Komposisi besi spons yang dihasilkan oleh PT Krakatau Steel sebagai berikut : Tabel 3.2 Komposisi besi spons No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

Komposisi Fe total Fe metallic Metalisasi Karbon total FeO SiO2 Al2O3 CaO MgO Fosfor

Jumlah (%) 88 – 91 76 – 82 86 – 92 1,8 – 2,5 6 -15 1,25 – 2,5 0,6 – 1,3 1,5 – 2,8 0,31 – 1,25 0,014 – 0,41


Kelebihan besi spons antara lain :


44


a.

Komposisi homogen dan dapat diketahui

secara pasti. b.

Mudah membentuk leburan dengan scrap.

c.

Kandungan fosfor dan sulfur kecil.

d.

Mudah diangkut dan murah. Secara umum scrap mempunyai sifat yang cenderung keras, sementara besi spons lebih lunak. Gambar 3.8 Sponge Iron

2.

Lime Stone (batu kapur) CaCO3 ↔ CaO + CO2 CaO berfungsi sebagai fluks pembentuk slag (pengotor) dan mengikat unsur-unsur pengotor seperti SiO2, MnO, S, dan P. Lapisan fluks (slag) ini juga melindungi baja cair dari oksidasi langsung dengan udara. Penambahan lime stone dapat di lakukan bersamaan dengan bahan baku logam. Batu kapur yang ideal memiliki kandungan CaCO3 sebesar 95% dengan kandungan S< 0,10%, porositas 1 ~ 5 dan ukuran 12,5 cm.

3. Grafit Grafit digunakan sebagai pengatur kadar karbon dan sebagai agen foamy slag agent proces untuk meningkatkan perolehan baja cair. Pada pengaturan komposisi Karbon dalam baja, di gunakan Coke Breze dan pada potongan elektroda yang larut. Cara lain adalah dengan injeksi grafit melalui mesin Blomat injector.


45


4. Bahan tambahan Bahan tambahan adalah material-material yang ditambahkan dengan maksud untuk mengikat unsur pengotor dan pengganggu yang kemudian membentuk suatu sistem oksida yang akan keluar dalam bentuk terak (slag). 1.

Ferro Alloy

Ferro Alloy adalah unsur-unsur campuran yang mempengaruhi sifat dimana penggunaan harus dibatasi. Unsur-unsur tambahan logam tersebut antara lain : a.

Silikon (Si) : fungsi logam ini adalah agen utama dalam proses peleburan dimana silikon yang bersifat sebagai deoksidizer untuk baja killed atau semi killed digunakan untuk menambah

kekuatan

dan

kekerasan

juga

sifat

listriknya,

penggunaan khusus untuk baja transformator. b.

Mangan (Mg) : fungsi logam ini adalah sebagai deoksidizer, lebih lemah dibandingkan Si, mangan ditambahkan untuk kekuatan dan kekerasan, biasanya baja yang digunakan untuk konstruksi.

c.

Vanadium (Va) : fungsi logam ini sebagai deoksidizer kuat. Kegunaan vanadium ini menambah kekutan plastis dan tahan terhadap gaya tekan untuk pembuatan baja struktur tool dan spring.

b)

Alumunium (Al) : deoksidizer yang sangat efektif digunakan untuk baja killed.

c)

Nikel (Ni) : sebagai tambahan pembuatan baja stainless.

d)

Molibdenum (Mo) : digunakan untuk memperbaiki sifat mekanis, digunakan untuk gear dan rool.

e)

Tembaga (Cu) : ditambahkan untuk menahan korosi.


46


f)

Karbon (Ca) : untuk mereduksi slag dan sebagai deoksidizer dibawah kondisis vakum.

g)

Titanium (Ti) : diambahkan pada komposisi baja biasa akan menghasilkan baja dengan kekerasan yang lebih tinggi.

2.

Fluks Digunakan untuk mendapatkan baja yang lebih bersih. Senyawa fluks antara lain:

a)

Cacl CaCO : Mmembentuk slag yang mengikat segala kotoran, abu sisa pembakaran serta menahan busur listrik yang berada didapur agar tidak merusak batu tahan api (refractory).

b)

CaF2

:

digunakan

sebagai

CaSi

:

digunakan

sebagai

mengencerkan slag. c) deoksidizer. 3. Non Ferro Alloy Bahan campuran yang tidak mengandung besi dan karbon, sebagai unsur dasarnya adalah grafit. 3.4

Peralatan Utama yang Digunakan Pabrik Slab Baja a.

Badan dapur (Furnace Shell) Gambar 3.9 Furnace


47


Sumber : Pabrik Slab bajaPT.Krakatau Steel

Dapur yang dipakai melebur baja adalah EAF ( Electric Arc Furnace) dengan diameter dapur 6.700 mm dan berkapasitas lebur 130 ton baja cair. Dapur busur listrik ini dilengkapi denagn batu tahan api (Refractory) yang terbuat dari alumunium (Al) dan Silika (M) dengan kadar Mg 0 lebih dari 80 %. dari MgO kurang lebih 80% dan sisanya alumina dan unsur – unsur lain. Penggunaan bata tahan api yang bersifat basa ini sesuai material pengikat yaitu CaO yang bersifat basa. CaO yang bersifat basa ini mampu mengikat unsur – unsur Phospor (P) dan Sulfur (S) yang bersifat asam sehingga penggunaan CaO efisien hanya untuk mengikat

pengotor yang bersifat asam

menjadi terak tanpa kecuali dengan bata tahan api. Adapun fungsi batu tahan api adalah untuk melindungi dapur listrik terhadap radiasi panas

berlebiihan.

Pemilihan

material

refraktori

dilakukan

berdasarkan aspek mekanisme, kimia maupun fisika pada bagian – bagian tertentu dari dapur. Syarat – syarat refraktori yang harus diperhatikan adalah : •

Tahan terhadap reaksi kimia dengan baja cair dan slag pada

temperatur tinggi •

Tahan terhadap kerusakan dan keausan mekanik dengan

baja cair dan slag. •

Tahan terhadap radiasi.

•

Tahan terhadap perubahan panas yang cepat.

Dengan memakai refractory ini, maka dinding pelat dapur tersebut akan tahan terhadap radiasi panas yang dihasilkan oleh busur listrik (Arc). Bahan dapur terluar yang disebut furnace shell, merupakan bagian terluar dari dapur yang berbentuk silinder dan terbuat dari plat baja yang disambung dengan pengelasan (welding). Pada furnace shell ini


48


terdapat bagian slag door tempat keluarnya slag yang kemudian ditampung dalam slag pot dan tap hole tempat mengeluarkan baja cair yang mengalir yang melalui saluran penuangan (tapping spout). Posisi kedua bagian tersebut diatas yakni slag door dan tap hole adalah berlawanan arah. Roof adalah tutup dapur bagian luar yang terbuat dari plat baja, bisa dibuka dan ditutup dengan cara menggeser kesamping. Pada roof ini terdapat beberapa lubang untuk electrode, off-gas main ducting dan material feeding. Gerakan membuka roof ini disebut swanging yang pergerakannya digerakkan oleh silinder hidrolik. Gear berfungsi untuk menggerakan atau menunggingkan badan dapur sehingga dapur bisa melakukan aktivitas untuk membuang slag dan menuang baja cair ke ladel. Tenaga untuk menggerakan sistem tersebut berasal dari hidrolik sehingga dapat dihasilkan pergerakan yang halus. b.

Dedusting System

Dedusting system dipasang dengan tujuan untuk memproses debu yang diakibatkan oleh proses peleburan. Alat tersebut berguna untuk menangkap debu agar mengurangi polusi yang diakibatkan pada saat proses baja di dapur busur listrik (Electric Arc Furnace). Polusi debu dari proses dapur listrik ini dikategorikan Debu yang mengandung B3, sehingga harus diminimalisasi pencemarannya. Gambar 3.10 Dedusting system



49


c.

Continous Feeding Alat ini unuk mengisi bahan baku seperti besi spons dan batu kapur. Continous feeding dilakukan setelah dapur dengan bahan baku 40% dari total bahan yang harus dilebur. Sehingga dengan demikian continous feeding dilakukan pada saat kondisi furnace bekerja pada potensi maksimum.

d.

Mould Alat yang berada ada unit continous casting machine ini berguna untuk pencetakan slab baja. Disamping itu dilakukan pengaturan ketebalan dan lebar sesuai dengan ukuran permintaan konsumen.

e.

Electric System (Sistem Elektrik) Transformer merupakan sistem elektrik yang memegang peranan penting dalam proses peleburan baja. Transformer yang digunakan untuk mensuplai daya ke dapur listrik (EAF). Pada sekundernya dilengkapi dengan tap-tap pengatur tegangan, dengan tujuan untuk menghasilkan panas pada elektrode sesuai dengan yang diinginkan. Dengan demikian kestabilan panas pada baja cair dapat dijaga sehingga mempercepat proses peleburan dan menjaga dinding dapur agar tidak cepat gugur akibat radiasi panas yang berlebihan.

f.

Sistem Hidrolik (hidroulic system) Sistem ini yang sangat dominan digunakan untuk menggerakkan peralatan mekanik seperti : Roof (tutup dapur), mengatur posisi tungku (furnace) dan menggerakkan peralatanperalatan dengan piston silinder. Ada 3 fungsi dari silinder hidrolik pada ladle furnace. Yang pertama digunakan untuk mengangkat dan menurunkan roof dari ladle furnace ketika proses akan dilaksanakan ataupun proses telah selesai, terdapat tiga buah


50


cylinder hidraulic. Yang kedua untuk digunakan untuk menaikkan dan menurunkan tiga buah elektroda, masing – masing digerakkan oleh satu buah cylinder hydaulic. Yang ketiga digunakan untuk menjepit elektroda tersebut. g.

Elektroda Elektroda

Karbon

terbuat

dari

grafit

dan

dapat

menghasilkan arus listrik yang dapat dikonversikan menjadi energi panas yang tinggi. Ukuran dari elektroda tergantung dari kapasitas dapur. Elektroda dapat disambung satu dengan yang lain melalui nipple pada ujung-ujungnya. Penyangga elektroda terdiri dari tiang-tiang penyangga (electrode coulumn) dan lengan penyangga (electrode arm). Diujung lengannya terdapat penjepit untuk menjepit elektroda. Tiang dan lengan penyangga tersebut dapat bergerak naik dan turun serta kesamping secara mekanik. Untuk menghasilkan arus dengan rugi yang sangat kecil, maka dalam peleburan baja dapur busur listrik menggunakan elektroda dengan nilai tahanan yang sangat kecil, selain itu elektroda dapat melakukan peleburan baja hingga 400-600 heat. h.

Sistem pendinginan. Sistem ini dengan menggunakan sirkulasi air yang didinginkan, sehingga temperaturnya tidak boleh melebihi 50oC. dengan menggunakan air pendingin maka dapur busur listrik akan aman dari temperatur yang berlebihan. Pendinginan di Furnace khususnya untuk mendinginkan Roof dan Furnace Shell.

3.5

Proses Utama 3.5.1 Proses Peleburan Dalam EAF (Electric Arc Furnace) Electric Arc Furnace adalah jenis dapur yang sumber panasnya didapat dari busur listrik yang dihasilkan oleh elektroda listrik yang terbuat dari karbon. Dalam dapur ini terjadi pengikatan mineral mineral pengotor dengan injeksi O2 dan penambahan karbon. Selain


51


untuk peleburan, EAF juga dipakai untuk mengatur komposisi karbon, nikel dan tembaga. Pada Slab Steel Plant terdapat 6 unit EAF. Pada SSP I terdapat 4 unit dan 2 unit pada SSP II. Masing-masing EAF memiliki daya 50 MW dengan kapasitas 135 ton. Adapun spesifikasi dari Electric Arc Furnace ialah : Diameter keseluruhan

: 7.040 mm

Diameter sheel

: 6.100 mm

Tinggi dapur

: 4.120 mm

Tinggi efektif

: 1.585 mm

Tebal lapisan (dengan magnesite)

: dinding : 350 mm dasar

: 600 mm

Tebal plat

: 30 mm

Diameter elektroda

: 550 mm

Kapasitas trafo

: 93,5 MVA

Diameter pitch elektroda

: 1.450 mm

Mekanisme operasi elektroda

: dijalankan dengan motor listrik

Konsumsi daya elektroda

: 680 KW/ton

Volume total cooling water

: 1.360 m3/jam

(temperatur inlet 35 ºC dan temperatur outlet 50 º C) Tekanan cooling water

: 4,5 bar

Laju aliran peniupan oksigen

: 20 Nm3/ton

Roof lift dan mekanisme swing

: system hidrolik

Mekanisme tilt

: hidrolik

Level shell

: 2.100 mm

(jarak antara bagian atas shell dan bagian atas dinding shell) Mekanisme operasi pintu

: motor listrik

Bagian-bagian Electric Arc Furnace ialah :


52


a.

Roof, ialah bagian tutup dari EAF dimana terdapat lima

lubang, yaitu 3 lubang elektroda, 1 lubang penguapan, dan 1 lubang sistem penangkap debu (dedusting). b.

Pencekam

elektroda,

ialah

alat

untuk

mencekam/memegang elektroda. c.

Tapping spout, ialah saluran tempat keluarnya baja cair hasil peleburan dari EAF ke ladle.

d.

Slag door, ialah tempat pengeluaran terak yang kemudian ditampung dalam slag spout yang terdapat di bagian bawah dapur. Dalam hal ini terak akan terpisah dari baja cair karena perbedaan massa jenis.

e.

Furnace tilting platform, ialah alat yang dapat menggerakkan atau mendorong furnace sehingga kedudukannya miring pada saat penuangan. Menggunakan sistem hidrolik sehingga dapat mencapai kemiringan hingga 45º.

f.

Rocker and rail, ialah landasan penahan furnace pada saat penuangan. Untuk memonitor kerja furnace pada saat penuangan, terdapat ruang kontrol dimana dapat dilakukan pengendalian terhadap energi listrik, kedudukan elektroda, dan kecepatan penuangan. Alat penunjang proses peleburan ialah :

a.

Sistem pengangkut bahan baku dari gudang sampai ke dapur dengan belt conveyor.

b.

Bucket charging, tempat bahan baku saat pengisian awal.

c.

Crane, alat bantu pengangkat bucket charging.

d.

Rincing table, sebagai tempat penambahan bahan-bahan tambahan.

e.

Scrap preheater, alat untuk memberi pemanasan mula pada scrap sebelum dimasukkan ke dalam EAF.


53


Reparasi

dapur

memperpanjang

sangat

umur

bata

diperlukan dapur

dengan

(refraktori).

tujuan

untuk

Pengontrolan

dilakukan setiap selesai 1 heat untuk mengetahui jika ada kerusakan seperti erosi pada dapur karena adanya cairan bertemperatur tinggi, percikan busur api listrik, pengaruh terak, dan radiasi panas. Bagian bata yang sering mengalami kerusakan adalah bagian dinding dapur, dasar dapur, slag door, elekroda, dan top hole. Reparasi dinding dan dasar dapur dilakukan dengan menyemprot gunning material (dolomite, peromite, ferofite) pada bagian yang terkikis. Reparasi top hole dilakukan dengan permasit gemna dan reparasi slag door dengan dolomite. Selain itu juga dilakukan pengecekan dan penyetelan elektroda. Charging ialah pemasukan bahan bakar untuk peleburan ke dalam dapur listrik. Ada dua tahap yaitu charging awal (konvensional) dan kontinyu. Charging awal bertujuan untuk melebur bahan baku yang jumlahnya ± 20 % dari muatan total dimana komposisi besi spons 20 ton, batu kapur 2 ton, dan scrap 20 ton. Pemuatan awal dilakukan dengan bucket charging dan kemudian besi spons – scrap – besi spons. Komposisi awal muatan EAF adalah sisa baja cair – besi spons – scrap – besi spons. Hal ini untuk menghindari kerusakan dasar dapur karena scrap. Besi spons diletakkan di bagian atas untuk menghindari loncatan material kearah dinding dapur. Pemuatan bahan tambahan dilakukan bersamaan dengan besi spons oleh bucket charging. Charging kontinyu dilakukan setelah tahap penetrasi. Pada keadaan ini muatan awal telah melebur ± 40 – 60 %. Yang dimuat adalah besi spons dan kapur. Idealnya perbandingan antara jumlah besi spons dan srap adalah 85 : 15. Namun dalam keadaan tertentu, misalnya stok besi spons yang kurang maka prosentase scrap dapat ditambahkan secara ekonomis mengingat harga besi spons memang relatif mahal.


54


Namun penambahan jumlah scrap juga mempunyai kekurangan, yaitu : a.

Proses charging dapat berlangsung beberapa kali.

b.

Sering timbul suara keras dalam dapur karena ada kontak

antara elektroda dengan scrap. Setelah tahap charging selesai, dilanjutkan dengan melting operation. Hal ini dilakukan dalam 3 tahap, yaitu melting, refining, dan pouring. a.

Melting

Tahap ini dimulai dengan proses penetrasi. Hal ini bertujuan untuk menurunkan muatan awal dimana elektroda diturunkan hingga menembus muatan sedalam 75 cm. Dengan tingkat energi yang rendah pada tahap awal (tap 12), dilakukan perlahan-lahan hingga tenaganya diperbesar hingga maksimum (tap 18). Hal ini bertujuan untuk menghindari elektroda patah dan untuk efisiensi penggunaan energi. Selain itu juga untuk mendapatkan peleburan dari arah bawah ke atas dan mencegah radiasi panas yang berlebihan pada dinding dapur. Peleburan dihentikan apabila semua bahan telah melebur dan temperatur serta komposisi target telah tercapai. Bila temperatur lebur telah tercapai dan terbentuk slag, dilakukan pengambilan contoh slag. Pengambilan contoh slag dilakukan pada saat pemuatan kontinyu akan selesai (pada temperatur ± 1.500 ºC) yang hasilnya lalu dikirim ke laboratorium untuk dianalisa komposisinya. Pengambilan contoh dilakukan dengan cara memasukkan cetakan yang dipasang pada ujung suatu batang. Kemudian contoh dikirim dengan menggunakan kapsul yang dimasukkan ke dalam pipa dan didorong dengan tekanan udara yang disebut dengan pneumatic tube pot system. b.

Refining

Proses refining bertujuan untuk mengikat/menghilangkan unsurunsur pengotor yang tidak diinginkan dan mencapai kadar karbon sesuai target. Pada tahap refining, kandungan karbon dalam baja


55


diturunkan dengan melakukan injeksi oksigen. Oksigen inilah yang nantinya akan mengikat karbon. Proses ini disebut carbon control. Bertujuan

untuk

mempersingkat

effective

melting

time

dan

meningkatkan hasil dapur sehingga kinerja peleburan lebih baik. Selain itu injeksi oksigen juga berfungsi untuk mengikat fosfor sehingga dihasilkan baja dengan kandungan fosfor antara 0,015 % – 0,025 %. Proses pengikatan ini dilakukan dengan membuat suasana basa dengan penambahan kapur. Reaksi yang terjadi ialah : P + O2 → P2O5

(3.1)

FeS + CaO → CaS + FeO

(3.2)

c. Pouring Pouring adalah tahap penuangan baja cair dari dapur ke ladle. Sebelum penuangan, ladle harus dipanaskan dulu untuk mencegah terjadinya penurunan temperatur secara drastis. Nozzle pada ladle disumbat dengan pasir silika dan campuran oksida lainnya agar pada saat slide guide ladle terbuka, baja cair bisa langsung keluar. Cara penuangan baja cair adalah dengan memiringkan dapur ke arah ladle dan sumbat pada top hole dibuka. Untuk dapur pada SSP I, sudut kemiringan untuk penuangan baja cair sebesar 40º dan untuk pengeluaran slag sebesar 15º. Sementara untuk dapur pada SSP II, sudut penuangan dan sudut pengeluaran slag lebih kecil, yaitu 15º dan 12º. Hal ini karena lubang pengeluaran pada dapur SSP I terletak pada bagian atas, sementara pada dapur SSP II, lubang pengeluaran terletak pada bagian samping. Agar proses penuangan berjalan lancer, maka bentuk aliran baja cair tidak boleh pecah dan kecepatan aliran maksimal 25 ton baja cair/menit. Biasanya tidak semua baja cair dituang ke ladle, tetapi disisakan sedikit di dalam dapur sebagai sisa untuk mempermudah proses peleburan selanjutnya.


56


Untuk melindungi bagian-bagian EAF dari panas yang berlebihan maka terdapat suatu sistem pendingin air yang terdapat pada bagian : a.

Furnace roof

b.

Electrode supporting arm

c.

Wall element

d.

He - tubes

e.

Furnace elbow

f.

Electrode spray cooling

g.

Hydraulic cooler

h.

Transformer cooling

Permasalahan yang sering terjadi pada EAF adalah : a. Elektroda patah, karena elektroda menyentuh material yang keras, dan posisi muatan yang kurang baik. b. Kandungan karbon yang terlalu tinggi, sehingga memerlukan waktu menurunkannya dengan injeksi oksigen.

Gambar 3.11 Electric Arc Furnace



57


3.5.2 Proses Pemurnian dan Penambahan Unsur Paduan Dalam LF (Ladle Furnace) Gambar 3.12 Ladle Furnace


Ladle furnace adalah tempat baja cair mengalami proses pemurnian dan penambahan unsur paduan agar sesuai dengan grade baja yang diinginkan. Bagian luar ladle terbuat dari baja, sedangkan bagian dalam dilapisi dengan bata tahan api sebagai refraktori. Fungsi bata tahan api adalah untuk mencegah melumernya logam ke dinding ladle dan untuk mencegah hilangnya/turunnya panas yang terlalu besar. Komposisi kimia bata tahan api adalah silikat, alumina silikat, magnesite, cromite, dan zircon. Adapun data-data mengenai ladle adalah : Kapasitas ladle

: 130 ton baja cair

Berat kosong

: 62,5 ton

ukuran ladle

: Diameter atas

: 3.700 mm

Diameter bawah

: 3.500 mm

Tinggi

: 3.700 mm

Voltase ladle furnace

: 6 MVA

Ladle dilengkapi oleh Ladle shroud, yaitu tempat untuk mengalirnya baja cair ke tundish. Slide gate, yaitu alat untuk membuka dan menutup ladle shroud. Setelah tahap refining selesai, baja cair dituang ke dalam ladle. Sebelum dituang pada ladle, dituang beberapa material khusus sebagai zat aditif antara lain AlP, FeMn, CaO. Hal ini bertujuan agar ladle siap


58


menerima baja cair yang suhunya rata-rata 1.600 ºC. Kemudian berlanjut ke tahap alloying. Baja cair ditambahkan beberapa unsur paduan seperti FeMn, Al, grafit, FeCr, sintetik slag, dan FeP untuk mencapai komposisi baja yang diinginkan. Unsur-unsur paduan yang ditambahkan tersebut diletakkan dalam bunker khusus yang isinya dikontrol dengan sensor khusus. Sebelum proses alloying, dilakukan pengambilan contoh yang hasilnya digunakan sebagai patokan untuk penambahan unsur paduan. Pada tahap ini juga dilakukan pengaturan temperatur dan kualitas baja yang dihasilkan. Alloying selalu disertai dengan proses rinsing (pengadukan) dengan meniupkan gas Argon. Hal ini bertujuan untuk : a.

Homogenisasi komposisi cairan baja.

b.

Homogenisasi temperatur cairan baja.

c.

Mengapungkan pengotor yang masih terjebak dalam cairan baja.

d.

Untuk mengatur/mengoreksi komposisi dengan penambahan alloy.

e.

Mengatur temperatur agar diperoleh temperatur yang sesuai dengan temperatur casting. Peniupan gas Argon dapat dilakukan dari bawah maupun atas. Bila

peniupan dari atas digunakan batu tahan api. Bila dilakukan dari bawah melalui pipa dan porous plug. Gas Argon digunakan untuk proses rinsing karena gas Argon adalah gas mulia yang stabil dan sulit bereaksi dengan unsur lain. Dapat juga digunakan gas N2, namun hasilnya seringkali buruk karena timbul cacat. Untuk

mengontrol

temperatur

dapat

dilakukan

dengan

menambahkan potongan billet. Sedangkan isolasi dengan abu gosok untuk menghindari radiasi dan mencegah oksidasi. Di dalam ladle ditambah unsure Al sebagai deoksidator untuk mengikat O2 yang tersisa dari EAF. Oleh karena itu baja yang dihasilkan disebut Al - killed steel. Namun penambahan Al yang berlebihan justru akan menimbulkan inklusi yang dapat menyebabkan cacat pada produk akhir.


59


3.5.3 Proses Pengecoran Dalam CCM (Continuous Casting Machine) Continuous Casting adalah proses pengecoran baja cair ke dalam mould dari ladle sehingga terbentuk slab baja secara kontinu. Dalam proses casting yang perlu diperhatikan adalah bagaimana caranya mendapatkan kualitas bentuk slab sesuai keinginan dengan kualitas permukaan dan internal yang baik. Dalam proses pembentukan baja proses continuous casting merupakan proses lanjutan setelah peleburan di Electric Arc Furnace dan Alloying dan Refining di Ladle Furnace. Gambar 3.13 Steel Making Process


Peralatan Utama dalam proses continuous casting dibagi menjadi tiga bagian yaitu: a.

Casting Floor Equipment 1.

Ladle Turret

2.

Tundish Car

3.

Tundishes

4.

Tundish dan Nozzle Preheater

5.

Shroud dan Nozzle Manipulator

6.

Flux Feeder

7.

Ladle and Tundish flow control

8.

Control Box

9.

Overhead Crane


60


b.

Casting Machine 1.

Mould dan Mould Level Control

2.

Mould Oscillator

3.

Cooling Grid

4.

Casting Bow Segments

5.

Straightener Segments

6.

Horizontal Strand Guide Segments

7.

Cooling System

8.

Greasing Equipment

9.

Steam Exhaust System

10.

Hydraulic System

c. Run Out Equipment 1.

Torch Approach Table

2.

Dummy Bar Disconnecting Device

3.

Torch Cutting Roller Table

4.

Torch Cutting Machine

5.

Run Out Roller Tables

6.

Dummy Bar

7.

Dummy Bar Storage

8.

Slab Marking Machine

9.

Slab Transfer System Gambar 3.14 Proses Continuous Casting


61



Pada persiapan awal proses pengecoran, tundish kosong akan ditempatkan di tundish car dan akan diposisikan di preheat station. Disini inner lining dari tundish, shroud tundish, dan block nozzle tundish akan dipanaskan sampai temperatur ± 1000 – 1500 oC. Starter dummy bar akan digerakkan diposisinya sehingga starter dummy bar head akan berada didalam mould dan setelah itu akan dilakukan packing, yaitu melapisi dummy bar head dengan tissue gulungan, bubuk besi dan pelat yang berfungsi untuk mempercepat pendinginan baja dan mencegah lengketnya baja cair di dummy bar head. Jika seluruh prekondisi casting sudah terpenuhi semua maka parameter-parameter continuous casting machine seperti speed, waterflow, oscillation, cutting length dll telah siap maka mesin concast sudah siap digunakan. Setelah satu heat baja cair di-tapping dari Electric Arc Furnace, maka akan dipindahkan ke metallurgical treatment station, disini akan dilakukan treatment seperti alloying dan refining serta pengaturan temperatur yang sesuai untuk proses concast.


62


Setelah menjalani treatment, baja cair di ladle akan dikirim ke ladle turret arms dengan menggunakan crane. Setelah ladle berada di ladle turret arms, ladle ditutup dengan ladle cover untuk mempertahankan temperatur. Ladle berisi baja cair ini akan diputar 180 oC oleh ladle turret dari posisi load/unload ke posisi casting. Bersamaan dengan itu preheated tundish akan dipindahkan dari preheat station ke posisi casting, nantinya tepat dibawah ladle. Setelah itu Shroud ladle akan dipasang di ladle slide gate. Setelah semuanya siap, slide gate bisa dibuka dan baja cair akan mengalir dari ladle ke tundish. Setelah baja cair di tundish mencapai level ketinggian tertentu, slide gate atau stopper tundish dibuka, hal ini akan menyebabkan baja cair mengalir ke mould. Setelah level baja di mould mencapai ketinggian tertentu, proses casting dimulai dengan menekan strand start pushbutton yang berlokasi di panel operator. Pushbutton ini akan menyalakan osilasi mould, driven roll di mesin concast dan juga akan menyalakan system control cooling spray water. Pada saat awal casting ini aliran baja dari tundish ke mould biasanya diatur secara manual dengan merubah-rubah posisi stopper sehingga didapatkan aliran baja cair yang diinginkan. Setelah itu sistem control akan berganti dari operasi manual ke operasi otomatis. Selama proses casting baja cair akan ditaburi dengan casting powder yang berguna untuk pelumasan mould, pelindung baja dan menangkap inklusi. Ladle weighing system akan memonitor banyaknya baja di dalam ladle selama proses concast. Mould level control system akan mengatur aliran baja cair dari tundish ke mould untuk mempertahankan level ketinggian baja di mould. Pada mode operasi otomatis, sistem kontrol akan memberi perintah operasi: 1.

Start / open / close driven roll

2.

Menutup lateral strand guide


63


3.

Menaikkan dummy bar disconnecting roll

4.

Menaikkan moveable stop pada roller table dummy bar

5.

Menaikkan dummy bar storage

6.

Start roller table

7.

Inisiasi pengukuran panjang dan pemotongan

Pada saat baja cair di ladle sudah habis dan tinggal slag maka slide gate ditutup, arm turret akan mengangkat ladle, shroud ladle akan dilepas dan setelah itu ladle diputar 180oC pada posisi Load/Unload. Pada proses Sequence casting, sebelum baja cair di ladle habis harus ditempatkan ladle baru berisi baja cair penuh di arm turret pada posisi Load/Unload. Oleh karena itu pergantian ladle bukan hanya memindahkan ladle kosong dari posisi casting tapi juga memindahkan ladle baru ke posisi casting. Tundish tidak selamanya dalam kondisi baik, jika diperlukan pergantian tundish pada saat casting maka hal ini bisa dilakukan tanpa mengganggu proses casting, hal ini biasa disebut Flying Tundish. Setelah proses casting dimulai maka strand panas akan ditarik oleh dummy bar melalui bender, casting bow, straightener dan horizontal guide. Dummy bar head akan terlepas dari strand di bagian horizontal guide, dummy bar akan ditarik keatas menuju dummy bar storage dan berada pada posisi tunggu dan persiapan untuk proses first casting selanjutnya. Strand panas akan dipotong sesuai dengan ukuran tertentu dengan menggunakan Torch cutting machine dan akan dikirim ke ujung akhir dari roller table. Sebelum mendorong slab ke peralatan cross transfer, slab akan di marking dengan cara manual (ditulis dengan kapur) atau dengan menggunakan slab marking machine. Pemotongan sampel dilakukan di area pengambilan sampel dengan menggunakan torch cutting machine.


64


Setelah itu slab bisa dipindahkan ke area cooling bed dengan menggunakan crane. Proses pendinginan dilakukan selama ±30 jam. Slab yang sudah dingin selanjutnya akan dicek kulitasnys, ada tidaknya defect pada slab. Pengecekan kualitas bisa dilakukan secara visual atau dengan bantuan alat. Alat bantu dalam pemerikasaan kualitas slab antara lain Sulfur Print dan Macro etching (Internal defect), flame scarfing, Penetrant, dan Magnetic Particle Test (External defect). Gambar 3.15 Pemotongan slab di Continuous Casting Machine

Sumber : Mesin Continous Casting , Pabrik -PT.Krakatau Steel

Gambar 3.16 Fenomena di Dalam Mould


65



Gambar 3.17Mekanisme Heat Transfer Antara 2 Roll di Zona Nozzle Water Spray



66


Tabel 3.3 Spesifikasi mesin continuous casting Equipment Type mesin

CCM 1 Curved mould

CCM 2 Curved mould

Casting radius (m) Slab thickness

9.8 200

9.796 200

(mm) Width (mm) Length (m) Metallurgical length(m) Machine speed (m/min) System roll Segment

Mould 8

950 – 2080 6 – 12 19.2

1500 – 2100 6 – 12 18.84

200 800 # 1400 5 – 12 28.5

0.2 – 3 Actual 1.1 –

0.2 – 3 Actual 1.1 – 1.2

Max 2 Actual 1.6

1.2 Single roll 1 cooling grid 7 segment

Split roll 12 segment Foot roll (1 roll)

Single Roll 3 Foot Rollers 15 Roll

Segment 1 (7 roll) Segment 2,3 (5 roll)

Bender 14 Roll

dynamic cooling

Proportional

(5roll dan 4

Cooling System

CCM 3 Straight

roll) 15 pasang roll Segment 4#8 (5roll) Straightener Segment 9,10(5 roll) 36 Roll bow Segment11,12(5roll) Speed Speed Proportional cooling

cooling


3.6 Kendali Proses Pembuatan Baja Bersih (Clean Steel) Kendali proses pembuatan baja bersih adalah baja yang memiliki komposisi kimia dan inklusi pengotor yang dapat dikontrol untuk mendapatkan sifat baja yang diinginkan. 3.6.1 Bagian yang dikendalikan Tabel 3.4 Bagian yang dikontrol No 1

Bagian yang dikontrol Kadar oksigen /oksida rendah

Proses yang terlibat Deoksidasi

Alat yang dipakai EAF-tapping, LF


67


2

Kadar posfor (P) rendah

Defosforisasi

EAF

3

Kadar sulfur (S) rendah

Desulfurisasi

LF

4

Kadar hidrogen (H) rendah

Dehidrogenisasi

RH

5

Kadar nitrogen (N) rendah

Denitrogenisasi

RH

6

Kadar karbon (C) bisa rendah

Dekarburisasi

RH

7

Kadar unsur-unsur tertentu

Kontrol komposisi

LF CaSi stand

( Al, Si, Mn, V, Nb, Ti ) 8

Kontrol bentuk inklusi oksida

Modifikasi inklusi

9

Kontrol bentuk inklusi sulfida

(Ca treatment)


3.6.2 Teknik Kontrol Process Clean Stell Bagan 3.1 Teknik Kontrol Proses Clean Steel

EAF  Tapping

LF

RH

CCM

1. Kontrol

1. Slag treatment

1. Vacuum

1. Tundish practice

tapping

2. Soft gas bubling

- Slag fre tapping

3. Desulfurisasi

- Slag modifier

4. Kontrol alloy

2. Deoksidasi

5. Modifikasi

degassing

2. Transfer practice 3. Mould reaction process

inklusi

3.7 Unit Penunjang 3.7.1 Unit Pengolahan Air Proses ( Water Treatment Plant ) Water Treatment Plant adalah salah satu unit penunjang di Pabrik Baja untuk memproduksi Air kebutuhan Produksi. Fungsi air di Pabrik Pengolahan Baja dibagi atas : Air pendingin berdasarkan cara sirkulasi, sistem air pendingin dibedakan menjadi : 1.

Sistem sekali lewat (Direct System), pada sistem ini air

mengalir dipakai sekali saja dan langsung keluar dari sistem. Beda Temperatur dalam sistem sistem ini sekitar 10 oC dan kapasitas air yang diproses cukup banyak.


68


2.

Sistem Resirkulasi tertutup (Close Cooling System), pada

sistem ini air pendingin sama sekali tiak berkontak langsung dengan udara luar. Air hanya mengalir melalui pipa yang didinginkan denagn udara. Beda temperatur dalam sistem ini sekitar 10o-15oC dan konsumsi air yang dipakai untuk pendinginan di Concast (Mould Cooling dan Machine Cooling). 3.

Sistem Resirkulasi Terbuka (Open Cooling System), pada

sistem ini terbagi dua yaitu : a) Sistem

Resirkulasi

Langsung,

dimana

air

pendingin

disemprotkan langsung ke Baja panas. Air yang telah tercemar (kotor) masuk kedalam Scale Pit dan kemudian ditransfer ke tempat pengendap kotoran sehingga terjadi pengendapan dari Suspensi Padat. Selanjutnya air dipompakan ke Unit Filter dan kembali ke Menara pendingin (Cooling Tower), dan dengan bantuan Baling-baling (Fans), panas yang dibawa ole air pendingin akan hilang (Heat Transfer). b) Sistem Resirkulasi tidak langsung, pada sistem ini air pendingin tidak kontak langsung dengan media yang diinginkan. Kemudian air yang sudah digunakan ditampung dan dipompakan kembali ke Filter Unit dan diteruskan ke menara pendingin. Dengan bantuan kipas, panas yang timbul akan didinginkan kembali. 4.

Air Umpan Ketel

Air Umpan Ketel diproses di Water Treatment Plant untuk menghasilkan uap kering dari Boiler unit. Jenis air yang digunakan adalah Demind Water. Air Umpan Ketel adalah air yang ditambahkan ke suatu ketel (Bolier) untuk menggantikan air yang tervoporasi dan air yang hilang karena Blowdown. Dalam banyak kasus, uap dikondensasikan dan dikembalikan ke ketel sebagai bagian dari air umpan. Air baru yang merupakan tambahan pada kondensator untuk memenuhi air umpan ketel disebut Make-Up Water.


69


3.7.2 Unit Udara Kompressor (Air Compressor Plant) Air Compressor yang dipergunakan pada Pabrik Pengolahan Baja adalah untuk keperluan proses di Produksi maupun Sistem Peralatan Mekanik (Pneumatic). Udara yang diharapkan akan menghasilkan tekanan antara 6.0 − 7.0 BAR dan cukup kering dengan RH ≤ 40, sehingga Sistem dan Peralatan Pneumatic dapat berfungsi dengan baik. 3.8

Produk Slab Steel Plant Produk yang dihasilkan di PT. Krakatau Steel memiliki spesifikasi penamaan tersendiri. Kode penamaan yang digunakan: 0

A

18

08

1 / 10 % Mn 1/100 % C Menggunakan Al Derajat desulfurisasi (semakin tinggi maka semakin rendah sulfur, nilainya 0-4)

3.9

Struktur Organisasi Pada SSP II 3.9.1 Struktur Organisasi Divisi Produksi SSP Bagan 3.2 Struktur Organisasi Divisi Produksi SSP


70


M anager P abr ik S lab B aja-II

0 1 0

C hief E ngineer 0 P abrik S lab 1 B aja-II 0

S r. E ngineer P elebur an

0 1 0

E ngineer P elebur an

0 2 0

S ek r etar is

0 1 0

S r. E ngineer P engec oran

0 1 0

E ngineer P engec oran

0 1 0

P lant Ins pec tor

0 1 0

S r. E ngineer 0 P ros es S ek under1 0

E ngineer 0 P ros es S ek under1 0

P lant H ous e K eepi ng Ins pec tor

0 1 0

S r. E ngineer R efrak tory

E ngineer R efr ak tory

M ater ial C ontr oller

0 1 0

A dm inis tr ator P em eliharaan SM KS

0 1 0

K oord.S hift P abrik S lab B aja– II

1 1 1

0 1 0

S uperv is or 0 R efr ak tory 1 P abrik S lab B-II aja 0

0 1 0

S uper v is or 0 A nalis a D ata & 1 S tatis tik O peras i 0

S uperintendent 0 P elebur an 1 P abrik S lab B-IIaja 0

S uper intendent 0 P r os es S ek under 1 P abr ik S lab B-IIaja 0

S uper intendent 0 P engec or an 1 P abr ik S lab B-IIaja 0

Sumber: Brosur profil, PT.Krakatau Steel

3.9.2 Struktur Organisasi Perawatan Pengolahan Pabrik Baja (P3B) Bagan 3.3 Struktur Organisasi Perawatan Pengolahan Pabrik Baja (P3B)


71


Manager Perawatan Pabrik Pengolahan Baja Chief Engineer Perawatan Pabrik Pengolahan

Sr. Engineer Mekanik BSP & SSP

Sr. Engineer Listrik BSP & SSP

Sr. Engineer Inst & Komp BSP & SSP

Engineer Mekanik BSP & SSP

Engineer Listrik BSP & SSP

Engineer Inst & Komp BSP & SSP

Superintend ent Prnc & Pgd.Prwt Pbrik Pengol Baja

Superinten dent Perawatan Pabrik Slab Baja I

Superinten dent Perawatan Pabrik Slab Baja I

Sekretaris

Sr. Engineer Fluid Centre Engineer Inspeksi Prwt PPB Engineer Fluid Centre

Superinten dent Prwt. Kom. Proses & Instrumen

Superinten dent Fluid Centre

Adm SMKS Trning Koord & Lap Mjn

Superinten dent Perawatan Pabrik Billet Baja

Sumber : Borosur, PT.Krakatau Steel


72

BAB III PROSES PEMBUATAN BAJA SLAB

Recommend Documents