Dasar Teknologi Baja (Rangakaian Proses Pembuatan Baja)

Bijih Besi

Bijih besi pada umumnya adalah besi oksida, yaitu Hematit, Magnetit dan Limonit. Hemtati adalah bijih besi paling banyak dimanfaatkan karena kadar besinya tinggi mencapai 66% dan kadar kotorannya relatif rendah. Pda tahap selanjutnya hematit ini akan dimasukkan ke dalam blast furnace, yaitu tungku besar yang berfngsi melebur bijih besi pada tahap awal.

Proses Pembuatan Baja

Secara tradisional, bahan baku untuk menghasilkan gas reduktor karbon monoksida adalah arang atau batubara. Dewasa ini sekitar 80% baja dihasilkan dengan melewati jalur tanur tinggi(blast furnace), sedangkan 20% sisanya melalui jalur reduksi langsung (direct reduction).

Jalur Reduksi Langsung

Proses reduksi langsung dapat menggunakan reduktor yang berasal dari gas alam. Proses direct reduction ini digunakan di PT Krakatau Steel. Bahan bakunya adalah pelet bijih besi dan gas alam. Gas alam yang dipanaskan sampai suhu sekitar 900 derajat Celcius direaksikan dengan air dengan katalis Ni akan berubah menjadi gas H2 dan CO. Keduanya merupakan gas reduktor yang akan mengikat dan mengambil oksigen dari bijih besi.

Dengan demikian pelet bijih besi berubah menjadi besi spons, tetap dalam keadaan padat berbentuk butiran (pelet). Besi spons memiliki kadar karbon yang terlalu tinggi (untuk baja) dan unsur pengotor. Selanjutnya besi spons (ditambah bahan baku lainnya: oksigen batu kapur dan unsur-unsur paduan) dilebur di tungku busur listrik atau E.A.F. (Electric Arc Furnace) menjadi baja cair. Baja cair dituang dengan proses pengecoran kontinu menjadi fillet dan slab.

Jalur Blast Furnace

Teknologi Bals Furnace atau Hoogoven atau tanur tinggi saat ini adalah hasil perkembangan sejak abad 14. Teknologinya sudah matang, produktivitasnya sangat tinggi. Be=ijih besi dicampurkan kokas dan dipanaskan dalam klinker bernama "sinter". Kokas diperoleh dari batubara yang dipilih dan dipanaskan dalam coke oven menjadi kokas. Bijih besi, kokas, batu kapur, dan udara panas dipadu dalam blast furnace.

Blast Furnace

• Hematit akan dimasukkan ke dalam blast furnace, disertai dengan beberapa bahan lainnya seperti kokas, batu kapur,  dan udara panas. bahan baku yang terdiri dari campuran bijih besi, kokas, dan batu kapur, dinaikkan puncak blast furnace yang tingginya bisa mencapai 60 m. 
• Setelah bahan-bahan dimasukkan ke dalam blast furnace, lalu udara panas dalirkan dari dasar tungku dan menyebabkan kokas terbakar sehingga nantinya akan membentuk karon monoksida. 
• Maka didapatlah besi yang kita inginkan. Namun besi tersebut masih mengandung karbon yang cukup banyak yaitu 3-4,5 % padahal besi yang paling banyak digunakan saat ini adalah yang berkadar karbon kurang dari 1% saja. Besi yang mengancdung karbon dengan kadar >4% biasa disebut pig iron.
• Batu kapur digunakan sebagai fluks yang mengikat kotoran-kotoran yang terdapat dalam ijih besi.
• Perlu diperhatikan bahwa bijih besi yang akan dimasukkan ke dalam blast furnace haruslah digumpalkan terlebih dahulu.
• Hal tersebut berguna agar aliran udara panas bisa dengan mudah bergerak melewati celah0celah biji besi dan tentunya akan mempercepat proses reduksi.

• Bahan Baku: bijih besi, batu kapur, kokas, dan udara
• Pembakaran kokas mempunyai dua fungsi:
• Menghasilkan panas
• Pembakaran tidak sempurna menghasilkan gas karbon monoksida sebagai reduktor.
• Batu kapur berfungsi untuk mengikat kotoran pada besi cair menjadi terak (Slag) yang terapung diatas besi kasar cair.
• Hasil Blast furnace adalah besi kasar cair.
• Besi kasar segera dikirim dan dimasukkan ke converter di Basic Oxygen Furnace atau Basic Oxygen Steelmaking

Konversi Besi Ke Baja

BOF

• Kedalam BOF dimasukkan:
• Besi kasar cair
• Baja bekas
• oksigen
• batu kapur
• unsur-unsur paduan
• Penambahan oksigen (dengan oxygen lance) adalah untuk mengurangi kadar karbon hingga mencapai yang dikehendaki.
• Batu kapur mengikat kotoran menjadi terak.
• Sesudah komposisi kimia tepat seperti yang diminta  (sample diperiksa dengan spektrometer), Baja cair dipindahkan ke ladle.

EAF

• EAF hanya memakai cold scrap metal. 
• EAF hanya untuk membuat baja mutu tinggi.

Secondary Steelmaking

• Ekstra Treatment sesuai mutu baja yang diingikan.
• Bisa ditambah argon, injeksi powder atau wire, vacuum atau pemanasan tambahan.
• Mengurangi kadar hidrogen dan sulfur
• Penuangan baja cair dapat dilakukan dengandua cara:
• Dalam bentuk balok baja (ingot)
• menjadi slab atau billet dengan proses cor kontinu (continuous casting)

Continuous casting

Casting

Proses Pembuatan Produk Setengah Jadi

• Hot Rolling
• Cold Rolling
• Hot Forging
• Hot Tube Fiercing
• Pembuatan Welded Pipe (Longitudinal & Spiral)

Hot Rolling

Ingot, Billet dan Slab Diroll panas (Hot Rolling) menjadi:

• Flat Product : Pelat
• Long Product : Baja profil, besi beton, dan batang kawat.

• Ingot, Slab atau billet dipanaskan di tungku pemanas
• Hot rolling dilakukan bertahap

Cold Rolling

• Dengan Cold rolling bertahap pelat diubah menjadi baja lembaran (Sheet)
• Dilanjutkan dengan proses pemanasan/annealing untuk melunakkan dan diakhiri dengan temper rolling untuk menyetrika.

Hot Forging

• Untuk membuat komponen yang berukuran besar, misalnya pros turbn, digunakan proses tempa panas.

Hot Tube Piercing

• Tahap awal pembuatan pipa seamless dilakukan dengan
• Hot tube piercing terhadap billet yang dipanaskan
• salah satu variannya adalah proses Mannesmann

• Pengecilan diameter pipa berdinding tebal tersebut dilakukan dengan proses hot tube rolling. tebal dindingnya juga akan berkurang.
• Untuk membuat pipa yang lebih kecil lagi diameternya dipakai proses cold tube drawing.

Pembuatan Welded Pipe

• Welded pipe dapat dibuat dengan dua cara:
• Longitudinal welded pipe 
• spiral welded pipe

Longitudinal Welded Pipe

• Bahan baku : Pelat baja hasil hot rolling
• Proses pembentukan dengan roll forming bertahap

Spiral Welded Pipe

• Bahan baku pelat baja hasil hot rolling dapat dibentuk menjadi pipa dengan alur spiral.
• Dengan satu lebar pelat dapat diperoleh pipa dengan berbagai diameter, tergantung pada cetakan dan sudut pemasukan pelat.
• Pengelasan dilakukan dengan Submerged Arc Welding atau las busur terendam.

Klasifikasi dan Standard

Jenis baja dikelompokkan Sbb:

-Baja karbon (plain carbon steel)

• Low Carbon Steel      : C<0,25%
• Medium Carbon Steel : C=0,25%=0,5%
• High Carbon Steel      : C>0,5%

- Baja Paduan (Alloy Steel)

• Low Alloy Steel : E unsur-unsur paduan < 8%
• High Alloy Steel : E unsur-unsur paduan >8%

Standard yang banyak dipakai dalam perdagangan/industri baja adalah:

• AISI = American Iron % Steel Institute
• SAE = Society of Automotive Engineers
• ASME = American Society of Mechanical Engineers
• ASTM = American Society for Testing and Materials
• DIN = Deutsche Industrie Normen
• JIS = Japanese Industrial Standard

Klasifikasi/ standard baja dibuat merut hal berikut:

1. Proses Pembuatan/ Bentuk Produk
2. Kekuatan
3. Komposisi kimia
4. Nomor Standard Tanpa Pola Tertentu