MATERIAL PEMBUATAN BAJA
UNIVERSITAS UNIVERSITAS INDONESIA INDONESIA FAKULTAS FAKULTAS TEKNIK TEKNIK DEPARTEMEN DEPARTEMEN METALURGI METALURGI DAN DAN MATERIAL MATERIAL 2007 2007
DR.-ING. Bambang DR. DR.-ING. Bambang Suharno Suharno
Ir. Ir. Bustanul Bustanul Arifin Arifin M. M. Phil.Eng Phil.Eng
INTRODUCTION µ Fe metal ¾ Padat
¾ Cair Besi mentah cair
: scrap , sponge iron , pig iron : besi mentah cair Bessemer Thomas
LD konverter Resistance
Bahan padat
tanur listrik
µ EAF di Indonesia Æ kapasitas 10-130 ton
Induction arc
¾ Alloy ¾ Pembentuk slag ¾ Fluxing agent
1
BESI MENTAH CAIR Komposisi besi mentah cair Æ menentukan jenis baja yang ingin dihasilkan
µ Secara umum : C = 3,2 – 4,5 % P ≤ 0,3 %
Æ untuk baja-baja berkadar P rendah
= 1,5 – 22 % Æ 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 µ Alasan : ¾Kokas terbatas dan mahal ¾Ada bahan reduktor lain - Gas alam - Coal ¾Penggunaan scrap tinggi , perlu dieliminir oleh sponge iron Æ agar kualitas baja terjaga RL : pengurangan (reduksi) O2 dari bijih besi melalui reduktor (coal atau gas alam) dalam keadaan padat
2
SPONGE IRON
SPONGE IRON µ Sifat-sifat : ¾ Porositas tinggi ¾ Daya hantar panas rendah ¾ Cenderung untuk reoksidasi Æ dapat dikurangi dengan briketasi ¾ Derajat metalisasi : 85-95 % Derajat metalisasi (%) = Femet Fetot
x 100 %
¾ BJ : 1,2 – 2,5 ton/m3 ¾ Gangue (oksida-oksida tetap berada dalam sponge iron
3
SCRAP EAF LD
: bisa 100 % scrap : max 25 % (sebagai media pendingin)
µ Jenis scrap : ¾Home scrap ¾Process scrap ¾Obsolete scrap µ Keuntungan scrap: ¾Hemat energi s/d 60 % ¾Tak perlu kokas ¾Emisi CO2 rendah ¾Penambangan ore tak perlu
SCRAP HOME SCRAP Æ Dihasilkan pada saat penuangan (continous casting) & rolling µ Sifat : ¾ Bersih ¾ Komposisi dikenal ¾ Tak problematis direcycling Jumlah ± 100 kg scrap/ton baja yang diproduksi
4
SCRAP PROCESS SCRAP Æ
Dihasilkan pada saat pengerjaan lanjut (fabrikasi)
Baja lembaran karoseri mobil µ Sifat : ¾Bersih ¾Komposisi dikenal ¾Tak problematis direcycling Jumlah ± 10-15 kg/ton baja
SCRAP OBSOLETE SCRAP
Merupakan besi/baja bekas dari mesin / bendabenda yang tak terpakai (mobil , kapal , konstruksi) Æ
µ Sifat : ¾Komposisi tak dikenal dengan pasti ¾Terkontaminasi dengan logam/material lain µ Perkiraan jumlah scrap dunia 1994 = 456 juta ton Asumsi untuk obsolete scrap : • Masa pakai 20 tahun • ada kehilangan 30 % akibat korosi
5
SCRAP µ Problem Obsolete Scrap
Karet
¾Mengandung bahan-bahan non metal Plastik (tercampur) Lemak / oli ¾Terlapis logam (Coating) : Sn,Zn ¾Adanya metal non Fe seperti Cu,Pb,Cr,Ni
µ Sebelum dilebur perlu :
¾Sortir : berdasarkan komposisi kimia ¾Jika mungkin , semua kotoran (lemak,oli,non logam) dipisahkan karena : – Kebutuhan energi tinggi – Jumlah gas & terak tinggi – Kualitas baja rendah – (Cu,SnÆ sulit untuk dipisahkan pada proses refining)
SCRAP µ SCRAP DUNIA ¾Harganya berfluktuasi ¾Ada 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 Æ Dikembangkan sponge iron
6
UNSUR PENGOTOR TEMBAGA TL : 1084 oC >1% : memperbaiki ketahanan korosi terutama untuk lingkungan asam sulfat
µ Efek negatif Cu ¾Terhadap hot forming ¾Cu 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
UNSUR PENGOTOR µ Pada hot rolling 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 oC Æ Efeknya mirip dengan Cu SENG (Zn) galvanisasi Æ korosi TL : 491 oC Tdidih : 908 oC Saat peleburan Æ menguap Æ teroksidasi kembali Æ dikumpulkan pada dust collector Dust filter :
EAF : 10-15 kg/ton baja LD : 12-16 kg/ton baja
8
LIME STONE Æ Membentuk/mengatur basasitas terak
B CaCO3
=
> 400 oC
CaO SiO2 CaO + CO2
-176 KJ/mol
µ Jumlah CaO yang ditambahkan tergantung : ¾Komposisi kimia besi mentah atau scrap ¾Basasitas terak yang diinginkan ¾Rasio scrap/besi mentah yang diolah EAF : 25 – 50 kg CaO LD : 60 kg CaO
FLUXING AGENT Æ Untuk mengencerkan terak sehingga reaksi interface metal cair-terak berlangsung baik
µ Syarat : ¾Dalam jumlah kecil mampu menurunkan titik lebur CaO atau 2 CaO.SiO2 ¾Harganya murah ¾Tidak beracun ¾Tidak merusak refraktori ¾Tidak mengandung elemen yang mengurangi kualitas baja seperti Cu,Pb dll Æ Sering dipakai CaF2 EAF : 2,5 -6,3 kg CaF2/ton baja LD : 2,5 – 5,8 kg CaF2/ton baja
9
BAHAN PADUAN Æ Æ
Penambahan unsur / elemen tertentu untuk menghasilkan jenis baja tertentu Untuk proses deoksidasi
Kebanyakan : Ferro alloy FeSi Æ FeSi 45 Æ % Si : 45 FeMn FeCr TL (oC): Mo = 2622 FeNi Nb = 1950 FeW Ta = 3030 FeV Cr = 1920 FeMo Ni = 1453 Atau metal murni : Æ Cr,Mn,Ni,Al,Ce,Co
BAHAN PADUAN Penambahan alloy atau bahan deoksidasi dengan berat jenis rendah , affinitas thd O2 tinggi , kelarutan kecil µ Dilakukan dengan cara : ¾Pada saat penuangan ¾Celup cepat dengan pengepakan Mekanis ¾‘mixing’ Æ
Induktif gas
Mixing
distribusi alloy merata kehilangan akibat oksidasi rendah Bentuk halus (alloy) Æ gas Ar atau N diinjeksikan dalam baja cair
10
11
