Proses Pengolahan Logam (Ferro), Besi Tuang dan Baja di Industri

2  PENGOLAHAN BAHAN

Pada proses pengolahan logam (ferro)  di pabrik, terlebih dahulu digalilah bijih-bijih besi yang berupa gumpalan tanah yang mengandung pasir besi dalam pertambangan. Kemudian bijih-bijih besi tersebut diangkut ke pabrik pengolahan besi baja untuk diproses lebih lanjut. 

Sebelum  dimasukkan kedalam dapur tinggi, bijih besi tersebut didahului proses pendahuluan, yaitu :  1.  Penyucian

2.  Pemecahan

3.  Pembersihan

4.  Pemanggangan

Maksud  perlakuan   pendahuluan  ini  adalah,  setelah  di  cuci  bersih  dari kotoran   yang  melekat  lalu  dipecah-pecah  menjadi  bagian  kecil  yang  sama besarnya  dan  mudah  diangkut  serta  mudah  pengerjaannya.  Kemudian dimasukkan  kedalam  alat  pemisah  untuk  memilah  bijih  besi  yang  banyak kandungan besinya. 

Proses  selanjutnya  di  lakukan  pemanggangan  di  dalam  oven  pemanas untuk mengurangi berat kadar belerang yang dalam bijih besi dan mengeluarkan kandungan zat asam arangnya.

Bijih-bijih besi ada beberapa macam jenisnya, jenis-jenis yang terpenting ialah:

1.  Batu besi coklat (2Fe2O3 + 3H2O), mengandung kadar besi 40%.

2.  Batu besi merah (Fe2O3), mengandung kadar besi 50% 

3.  Batu besi magnet (Fe3O4), mengandung kadar besi antara 60% 

4.  Batu besi kalsit (FeCO3), mengandung kadar besi 40%

2.1   PENGOLAHAN BESI

Seperti telah diuraikan didepan, besi di olah dari bijih besi, terutama batu besi  coklat,  batu  besi  merah  dan   batu  besi  magnet.  Tingkat  pertama  ialah mereduksi  bijih  besi  menjadi  logam  besi.  Sifat  oksida  besi  sangat  berbeda dengan  sifat  unsur  besi,  untuk  itu  zat  asam  yang  ada  didalamnya  perlu dikeluarkan.  Untuk  memisahkan  zat  asam  dari  bijih  besi  biasanya  digunakan dapur tinggi. Proses ini dikenal sebagai peleburan dalam dapur tinggi. 

Dapur  tinggi  dari  puncaknya  diberi muatan  bijih  besi,  kokas  dan  batu kapur.  Kokas  memberikan  panas dan  untuk  membantu  pembakaran. 

Dari  bawah  ditiupkan  udara  panas melalui  pipa-pipa  yang  disebut dengan  pipa  tiup  ke  dalam  dapur tinggi. Bagian-bagian bijih besi yang bukan  logam  bersenyawa  dengan batu kapur,   kemudian menjadi buih logam atau terak.Selama  pemberian  panas  yang  merupakan  proses  terus  menerus,  besi yang mencair turun ke dasar dapur tinggi dengan membiarkan terak terapung di atasnya. Terdapat dua buah saluran dan berselang-selang terak dialirkan melalui saluran  atas  dan  besi  cair  melalui  saluran  bawah  yang  kemudian  di  alirkan kedalam  cetakan-cetakan.  Balok-balok  besi  yang  diperoleh  secara  demikian disebut  besi  kasar.  Besi  kasar  yang  dihasilkan  dapur  tinggi  dibagi  menjadi  2 golongan, yaitu besi kasar kelabu dan besi kasar putih.  Suhu  kerja pada proses pengolahan besi ini 1320ºC – 1800ºC

2.2   PENGOLAHAN BESI TUANG

Besi tuang diproduksi dengan melebur kembali besi kasar kelabu dengan besi tua dan baja, lalu membakarnya dengan kokas dan batu kapur dalam dapur tinggi yang lebih kecil  sama  seperti pada dapur tinggi, dapur ini juga diisi bahan bakar dan bahan tambahan. Proses pencairan dalam dapur dilakukan beberapa kali untuk memperbaiki mutu. 

Bahan  tambahan  yang  dipakai  biasanya  kapur,  kadang-kadang  bahan tambahan  lain.  Hal  ini  dilakukan  untuk  memberikan  sifat-sifat  yang  lebih  baik kepada  besi.  Kalau  menghendaki  suhu  cair  rendah  1100ºC  –  1200ºC,  tetapi keras dan rapuh, cukup diambilkan besi kasar yang berasal dari bijih besi dengan kadar zat arang yang tingggi.

Bahan  tambahan  silisium  dipergunakan  untuk  menambah  kekuatan benda dan mempertinggi titik cair. Fosfor dapat memudahkan penuangan tetapi membuat  besi  tuang  menjadi  rapuh.  Bila  besi  tuang  dipakai  untuk  mutu  yang tinggi, maka harus ditambahkan nikel atau krom waktu terjadi proses peleburan. Besi tuang yang diberi bahan tambahan mangaan, warnanya menjadi kehitam-hitaman.

Dapur  besi  tuang  yang  dikenal  dengan nama  dapur  kubah  tingginya  bervariasi antara  3  –  10  m  dengan  suhu  kerja 1320ºC  –  1500ºC.  Panas diperoleh dari kokas  dan  udara  panas  yang  ditiupkan 

melalui  pipa  tiup  untuk  membantu pembakaran.  Besi  cair  turun  edasar dapur  kubah,  di  salurkan  dan  dialirkan kecetakan-cetakan. Cetakan-cetakan ini dibuat dari pasir khusus menurut bentuk model  kayu  yang  di  inginkan.  Produk hasil proses ini dikenal sebagai tuangan.

2.3   PENGOLAHAN BAJA

Pengerjaan dasar dalam pengolahan baja, ialah peleburan bahan-bahan logam  dan  kemudian  mengolahnya.  Bahan  bakunya  untuk  pengolahan  baja terdiri atas:

•  besi dapur tinggi (besi kasar)

•  baja tua 

•  bahan tambahan (batu kapur, silika dan antrasit)

Pengolahan  baja  modern  dialihkan  ke  metode  busur  nyala  api  atau metode oksigen basah (metode LD dan LDAC). Selama beberapa waktu, dapur tungku terbuka diterapkan secara luas dalam pengolahan baja di Inggris.  

Proses Bessemer juga diterapkan di Inggris, tetapi lebih popular di Eropa. Walaupun  masih  dipergunakan,  metode  dapur  tungku  terbuka  dan  proses Bessemer  makin  lama  makin  menjadi  kuno.  Dengan  diperkenalkannya  dapur busur nyala api dan metode oksigen basah.Dapur busur nyala api mampu mengolah baja berkualitas tinggi dan baja campuran dari baja tua. Metode oksigen basah, yang mula-mula dikembangkan di  Linz  dan  Donawitz  di  Austria  merupakan  metode  yang  sederhana  dan ekonomis untuk mengolah bermacam-macam besi kasar.Proses  Kaldo  yang  diterapkan  di  Swedia  berdasarkan  metode  dapur tungku  terbuka.  

Daripada  menambahkan  oksida  besi,  oksigen  ditiupkan  pada terak. Bejana diputar untuk membantu pemindahan panas. Metode lain yang dikembangkan di Jerman ialah proses Rotor. Metode ini sama  dengan  proses  Kaldo,  tetapi  sejumlah  oksigen  juga  ditiupkan  kedalam cairan  untuk  membantu  pengoksidasian  yang  cepat.  Bejana  dalam  proses  ini juga diputar untuk membantu pemindahan panas.Bila lapisan dapur rusak karena panas yang berlebihan, lapisan diperbaiki antara  proses  pembakaran  dengan  cara  mengkondisikannya  (Fettling).  Cara memuat dapur dan proses peleburan diatur untuk mengurangi kerusakan lapisan, tetapi tetap diperlukan perbaikan pada setiap kerusakan. Perbaikan itu dilakuk an 

dengan  melempar  dolomite,  maknesit  atau  dalam  hal-hal  tertentu  pasir  silika kebagian yang rusak. Suhu kerja pengolahan baja ini 1320ºC – 1500ºC.