Pengolahan Baja

Pengolahan Baja


Baja adalah logam aloy yang komponen utamanya adalah besi, dengan karbon sebagai material pengaloy utama. Karbon bekerja sebagai agen pengeras, mencegah atom besi, yang secara alami teratu dalam lattice, begereser melalui satu sama lain. Memvariasikan jumlah karbon dan penyebaran alloy dapat mengontrol kualitas baja. Baja dengan peningkatan jumlah karbon dapat memperkeras dan memperkuat besi, tetapi juga lebih rapuh. Definisi klasik, baja adalah besi-karbon aloy dengan kadar karbon sampai 5,1 persen; ironisnya, aloy dengan kadar karbon lebih tinggi dari ini dikenal dengan besi
Sekarang ini ada beberapa kelas baja di mana karbon diganti dengan material aloy lainnya, dan karbon, bila ada, tidak diinginkan. Definisi yang lebih baru, baja adalah aloy berdasar-besi yang dapat dibentuk seccara plastik.

Sifat Baja

Baja Tahan Karat (Stainless Steel)
Sifatnya antara lain:
Memiliki daya tahan yang baik terhadap panas, karat dan goresan/gesekan
Tahan temperature rendah maupun tinggi
Memiliki kekuatan besar dengan massa yang kecil
Keras, liat, densitasnya besar dan permukaannya tahan aus
Tahan terhadap oksidasi
Kuat dan dapat ditempa
Mudah dibersihkan
Mengkilat dan tampak menarik
High Strength Low Alloy Steel (HSLS)
Sifat dari HSLA adalah memiliki tensile strength yang tinggi, anti bocor, tahan terhadap abrasi, mudah dibentuk, tahan terhadap korosi, ulet, sifat mampu mesin yang baik dan sifat mampu las yang tinggi (weldability). Untuk mendapatkan sifat-sifat di atas maka baja ini diproses secara khusus dengan menambahkan unsur-unsur seperti: tembaga (Cu), nikel (Ni), Chromium (Cr), Molybdenum (Mo), Vanadium (Va) dan Columbium.


Klasifikasi Baja


Menurut penggunaannya:
Baja konstruksi (structural steel), mengandung karbon kurang dari 0,7 % C.
Baja perkakas (tool steel), mengandung karbon lebih dari 0,7 % C

Baja dengan sifat fisik dan kimia khusus:
Baja tahan garam (acid-resisting steel)
Baja tahan panas (heat resistant steel)
Baja tanpa sisik (non scaling steel)
Electric steel
Magnetic steel
Non magnetic steel
Baja tahan pakai (wear resisting steel)
Baja tahan karat/korosi
           
    Dengan mengkombinasikan dua klasifikasi baja menurut kegunaan dan komposisi kimia maka diperoleh lima kelompok baja yaitu:
Baja karbon konstruksi (carbon structural steel)
Baja karbon perkakas (carbon tool steel)
Baja paduan konstruksi (Alloyed structural steel)
Baja paduan perkakas (Alloyed tool steel)
Baja konstruksi paduan tinggi (Highly alloy structural steel)
Selain itu baja juga diklasifisikan menurut kualitas:
Baja kualitas biasa
Baja kualitas baik
Baja kualitas tinggi
 

Pembuatan Baja
Baja diproduksi didalam dapur pengolahan baja dari besi kasar baik padat maupun cair, besi bekas ( Skrap ) dan beberapa paduan logam. Ada beberapa proses pembuatan baja antara lain :
1.proses konvertor
terdiri dari satu tabung yang berbentuk bulat lonjong dengan menghadap kesamping.
Sistem kerja
Dipanaskan dengan kokas sampai ± 1500 0C,Dimiringkan untuk memasukkan bahan baku baja. (± 1/8 dari volume konvertor)
Kembali ditegakkan.Udara dengan tekanan 1,5 – 2 atm dihembuskan dari kompresor.Setelah 20-25 menit konvertor dijungkirkan untuk mengelaurkan hasilnya. 

2.proses Bassemer (asam)
lapisan bagian dalam terbuat dari batu tahan api yang mengandung kwarsa asam atau aksid asam (SiO2), Bahan yang diolah besi kasar kelabu cair, CaO tidak ditambahkan sebab dapat bereaksi dengan SiO2,   SiO2 + CaO                CaSiO3

3.proses Thomas (basa)
Lapisan dinding bagian dalam terbuat dari batu tahan api bisa atau dolomit [ kalsium karbonat dan magnesium (CaCO3 + MgCO3)], besi yang diolah besi kasar putih yang mengandung P antara 1,7 – 2 %, Mn 1 – 2 % dan Si 0,6-0,8 %. Setelah unsur Mn dan Si terbakar, P membentuk oksida phospor (P2O5), untuk mengeluarkan besi cair ditambahkan zat kapur (CaO),3 CaO + P2O5                        Ca3(PO4)2 (terak cair)

4.proses Siemens Martin
menggunakan sistem regenerator (± 3000 0C.) fungsi dari regenerator adalah :
memanaskan gas dan udara atau menambah temperatur dapur
sebagai Fundamen/ landasan dapur menghemat pemakaian tempat
Bisa digunakan baik besi kelabu maupun putih, Besi kelabu dinding dalamnya dilapisi batu silika (SiO2),besi putih dilapisi dengan batu dolomit (40 % MgCO3 + 60 % CaCO3)

5.proses Basic Oxygen Furnace
logam cair dimasukkan ke ruang baker (dimiringkan lalu ditegakkan)
Oksigen (± 1000) ditiupkan lewat Oxygen Lance ke ruang bakar dengan kecepatan tinggi. (55 m3 (99,5 %O2) tiap satu ton muatan) dengan tekanan 1400 kN/m2.
ditambahkan bubuk kapur (CaO) untuk menurunkan kadar P dan S.

Keuntungan dari BOF adalah:
-BOF menggunakan O2 murni tanpa Nitrogen
-Proses hanya lebih-kurang 50 menit.Tidak perlu tuyer di bagian bawah
-Phosphor dan Sulfur dapat terusir dulu daripada karbon
-Biaya operasi murah

6.prose's dapur listrik
temperatur tinggi dengan menggunkan busur cahaya electrode dan induksi listrik.
Keuntungan : 
-Mudah mencapai temperatur tinggi dalam waktu singkat
-Temperatur dapat diatur
-Efisiensi termis dapur tinggi
-Cairan besi terlindungi dari kotoran dan pengaruh lingkungan sehingga kualitasnya baik
-Kerugian akibat penguapan sangat kecil

7.proses dapur kopel
mengolah besi kasar kelabu dan besi bekas menjadi baja atau besi tuang.
Proses
pemanasan pendahuluan agar bebas dari uap cair. Bahan bakar(arang kayu dan kokas) dinyalakan selama ± 15 jam. kokas dan udara dihembuskan dengan kecepatan rendah hingga kokas mencapai 700 – 800 mm dari dasar tungku. besi kasar dan baja bekas kira-kira 10 – 15 % ton/jam dimasukkan.15 menit baja cair dikeluarkan dari lubang pengeluaran.


8.proses dapur Cawan

Proses kerja dapur cawan dimulai dengan memasukkan baja bekas dan besi kasar dalam cawan,kemudian dapur ditutup rapat.Kemudian dimasukkan gas-gas panas yang memanaskan sekeliling cawan dan muatan dalam cawan akan mencair.Baja cair tersebut siap dituang untuk dijadikan baja-baja istimewa dengan menambahkan unsur-unsur paduan yang diperlukan.