Besi_Tuang_Cast_Iron.docx

8/18/2019 Besi_Tuang_Cast_Iron.docx

1/27

Besi Tuang (Cast Iron)

I. Pembuatan Besi Tuang

Besi Tuang terbuat dari besi kasar (pig iron) hasil tanur tinggi dari bijih besi.Kemudian

besi kasar dilebur kembali agar bisa menjadi besi tuang.Peleburan besi tuang biasanya dilakukan

dalam tungku yang sering disebut Kupola.

Bentuk dan konstruksi Kupola tersebut hampir sama dengan konstruksi tanur tinggi (blast

furnace). Bahan baku yang dilebur terdiri dari batang logam besi kasar yang dihasilkan dari

proses tanur tinggi. Bahan baku yang dilebur terdiri dari ingot besi kasar yang dihasilkan dari

proses tanur tinggi, ditambah dengan skrap baja ataupun skrap besi tuang (return scrap).

Disamping itu penambahan bahanbahan seperti ferosilikon (!e"i) dan feromangan (!e#n)

sering pula dilakukan. $al ini dimaksudkan untuk menaikkan kembali kadar "i dan #n dalam

besi tuang karena sebagian dari kedua unsur tersebut biasanya berkurang (hilang) akibat oksidasi

pada saat peleburan.

Bahan bakar yang digunakan adalah kokas dan dimasukkan ke dalam Kupola selang

seling dengan muatan logam. Proses pembakaran terjadi dengan meniupkan udara ke dalam

Kupola dengan menggunakan Blower. %ntuk mendapatkan proses peleburan yang baik maka

perbandingan antara muatan logam, bahan bakar dan kebutuhan udara harus dijaga sebaik

mungkin.

Disamping membutuhkan bahanbahan seperti yang disebutkan diatas, ke dalam Kupola

juga ditambahkan sejumlah batu kapur.Bahan ini dapat membantu pembentukan terak (slag)

yang dapat mengikat kotorankotoran sehingga memisahkannya dari besi cair.

Proses peleburan besi tuang dengan Kupola biasanya terjadi secara kontinyu artinya

begitu muatan logam mencair maka langsung mengalir keluar tungku. &ogam cair yang keluar

dari Kupola ditampung pada alat perapian depan (forehearth) yang kemudian diangkut dengan

menggunakan ladel untuk dituang ke dalam cetakan. Dengan proses peleburan seperti itu maka

sering kali mempersulit untuk melakukan pengaturan komposisi kimia. $al ini dapat

mengakibatkan daerah komposisi kimia yang dihasilkan menjadi lebar sehingga memberikan

'ariasi pula terhadap kualitas produk yang dibuat.


2/27

Disamping itu kekurangan lainnya pada proses peleburan dengan Kupola yaitu logam

cair mudah mengalami kontaminasi oleh sulfur atau unsurunsur lainnya yang disebabkan oleh

bahan bakar kokas. Pengotoran karena sulfur ini dapat menurunkan sifatsifat besi tuang.

Karena kekurangankekurangan di atas, maka deasa ini banyak pabrik pengecoran

menggunakan tungku listrik untuk menggantikan Kupola.Tungku listrik yang banyak digunakan

adalah dari jenis tungku induksi. Bahan baku yang dilebur pada umumnya tidak menggunakan

besi kasar melainkan sebagian besar berupa skrap baja atau skrap besi tuang. Peleburan dengan

tungku ini dapat menghasilkan logam cair dengan komposisi kimia yang lebih konsisten dengan

kadar impuritas yang lebih rendah karena bahan baku yang dilebur biasanya berupa skrap baja,

maka untuk menaikkan kadar karbon agar mencapai kadar yang sesuai untuk besi tuang biasanya

dilakukan dengan memasukkan sejumlah arang kayu ke dalam tungku. Berikut ini adalah gambar

proses peleburan dan penuangan besi tuang

Gambar proses pembuatan besi tuang

Dalam pemakaian di industri, ada tiga jenis besi tuang yang banyak digunakan, yaitu

besi tuang kelabu (grey cast iron), besi tuang ulet atau besi tuang nodular (nodular cast iron) dan

besi tuang putih (hite cast iron). Ketiga jenis besi tuang ini mempunyai komposisi kimia yang

hampir sama yaitu *,++ ,+ -, / -"i, #n kurang dari /- sedangkan " dan P dibatasi

antara 0,0+0,/0 - (maksimum). 1alaupun komposisi kimianya hampir sama, tetapi karena

prosesnya berbeda maka struktur dan sifatsifat dari ketiga besi tuang tersebut berbeda.


3/27

II. Klasifikasi Besi Tuang

"ebelum kita masuk ke dalam klasifikasi besi tuang, kita harus mengenal tentang diagram

besi tuang. 2ika kita sudah mengenal gambar diagram besi tuang, kita bisa mengubah sifat dan

struktur besi tuang yang di inginkan. Berikut dibaah ini gambar diagram besi tuang.

Gambar Diagram Fe3C

1. Besi Tuang Kelabu

%ntuk memperoleh besi tuang kelabu kita harus berpangkal pada besi kasar kelabu. Besi

kasar kelabu memiliki kadar silikon yang tinggi (kurang lebih +,+ sampai +0-) dan kadar

mangan yang rendah. Karena itu pembentukan karbon bebas jadi meningkat.2adi besi tuang

kelabu setelah didinginkan mengandung grafit.3rafit tersebut terdapat dalam besituang berupa

pelatpelat tipis.Besi tuang kelabu memperoleh namanya dari bidang patahan yang berarna

kelabu, yang disebabkan oleh grafit hitam.


4/27

Gambar struktur besi tuang kelabu

. Besi Tuang Puti!

%ntuk memperoleh besi tuang putih, kita harus berpangkal pada besi kasar putih. Besi

kasar putih itu memiliki kadar silikon yang rendah (kurang lebih 0,+-) dan kadar mangan yang

tinggi. Dengan demikian pembentukan sementit digiatkan. Karena kadar silikon yang sangat

rendah hanya terbentuk sementit. 2adi untuk besi tuang putih hanya diagram menstabil yang

penting.

Dengan demikian besi tuang putih setelah didinginkan tediri dari perlit dan sementit. Besi

tuang putih dengan kadar karbon *.+- sampai .4- mengandung banyak sementit. Dengan

adanya kadar yang besar dari sementit yang sangat keras,akan tetapi rapuh itu, besi tuang putih

memperoleh kekerasan sangat besar, akan tetapi kekuatan tarik yang sangat rendah dan reganganyang sangat kecil


5/27

Gambar struktur besi tuang puti!

3. Besi Tuang mampu tempa

%ntuk memperoleh besi tuang yang dapat di tempa, kita harus berpangkal pada besi tuang

putih.Bahan ini dipanaskan sampai kurang lebih 500 6 dan dibiarkan beberapa hari pada suhu

tersebut. Besi tuang jenis ini dibuat dari besi tuang putih dengan melakukan heat treatment

kembali yang tujuannya menguraikan seluruh gumpalan grafit akan terurai menjadi matriks

ferrit, pearlit, martensit. Besi tuang ini juga mempunyai sifat yang mirip dengan baja

Gambar struktur besi tuang mampu tempa

". Besi Tuang #o$ular

%ntuk memperoleh besi tuang noduler, kita harus berpangkal pada besi kasar kelabu.

Besi kasar kelabu memiliki kadar silikon yang tinggi (kurang lebih +,+ sampai /,+-), dan kadar


6/27

mangan rendah. Karena itu pada pendinginan perlahanlahan pembentukan karbon bebas akan

meningkat. Karena selama fabrikasi dimasukkan magnesium ke dalam bahan, maka karbon

bebas itu terjadi berupa bola.Bolabola itu dinamakan nodul.7odul grafit memberikan

pengurangan penampang yang lebih kurang dan tidak menyebabkan pengerjaan takik.

Besi tuang noduler, setelah pendinginan dan setelah pengerjaan pemijaran terutama dari

ferit, perlit, dan grafit.Karena adanya ferit atau perlit dan karena bentuk nodul grafit yang sangat

menguntungkan, maka besi tuang noduler memiliki kekuatan tarik yang tinggi dan regangan

yang besar.

Gambar struktur besi tuang no$ular

III. %tan$ar$ $an ko$ifikasi

Terdapat berbagai macam standard dan kodifikasi dalam menentukan jenis besi tuang.

"beberapa contohnya

"89 ("ociety of 8utomoti'e 9ngineers)

8:": (8merican :ron and "teel :nstitute)

%7" (%nified 7umbering "ystem)

1. %&'

"istem "89 hanya menggunakan nomor nomor angka.

8ngka pertama menunjukkan tanda ;group Baja


7/27

/. "89 /0++, artinya %nalloy steel mengandung 0,++ -

*. "89 *>+, artinya 7i steel mengandung 0, - 7i, 0,>+ -

. "89 +*/00, artinya rsteel mengandung /,>+ - r, /,0

. &I%I

Bila terdapat huruf didepan angka maka huruf tersebut menunjukkan proses pembuatan bajanya

/. 8 ? Basic @penhearth

*. B ? 8cid Bassemer

. ? Basic @pen$eath

>. D ? 8cid @pen$eath

+. 9 ? 9lectric !urnace

3. #%

%7" terdiri dari huruf diikuti oleh lima nomor. "istem ini hanya menunjukkan komposisi kimia

dari metal atau paduannya dan bukan menunjukkan standar atau spesifikasi dari metal tersebut

!0000/!55555 ast irons

!/000/!/++0/ ast :ron, 3ray

!/0050!/05*0 ast :ron 1elding !iller #etal

!*0000!**>00 ast :ron, #alleable

!**A0!*4*0 ast :ron, Pearlitic #alleable

!0000!4*00 ast :ron, Ductile (7odular)

!>/000!>/00 ast :ron, 3ray, 8ustenitic!>000 !>00 ast :ron, Ductile (7odular),

8ustenitic

!>+000 ! >+005 ast :ron, 1hite

!>00/!>004 ast :ron, orrosion

I. Pengaru! unsur pa$uan

Besi or terbuat dari paduan besi karbon silikon dengan unsur tambahan

lainnya."eperti halnya bahan campuran yang lainnya, besi cor juga bisa dipengaruhi unsurunsur kimia.

"eperti tingginya kadar karbon menyebabkan besi cor bersifat rapuh dan tidak dapat

ditempa. %nsurunsur paduan yang dimasukan ke dalamnya seperti karbon, silicon, mangan,

fosfor dan belerang akan berpengaruh besar pada pembentukan sifat fisikCmekaniknya. "ecara

detailnya akan dibahas sebagai berikut


8/27

/. Karbon ()

Besi yang mengandung kadar karbon * - adalah besi cor dan besi cor kelabu ( > -).

Kadar karbon ini tergantung dari jenis besi kasarnya, besi bekas dan yang diserap dari kokas

selama proses peleburan. "ifat fisis logam selain tergantung pada kadar karbon, juga ditentukan

oleh bentuk karbon (grafit)nya. #orfologi grafit tergantung dari laju pendinginan dan kadar

silikon. Kadar silikon yang tinggi memperbesar kemungkinan pembentukan grafit.3rafit

meningkatkan kemampuan permesinan. Kekuatan dan kekerasan besi meningkat dengan

bertambahnya kadar karbon.Bila karbon terikat pada besi tuang sebagai sementit akan diperoleh

besi tuang putih, dan bila karbon terikat sebagai grafit akan diperoleh besi tuang kelabu

*. Belerang (")

Belerang sangat merugikan, karena menyebabkan terjadinya lubanglubang (blow holes)

akibat membentuk ikatan dengan karbon dan menurunkan fluiditas sehingga mengurangi

kemampuan tuang besi cor. 2adi, selama proses peleburan selalu diusahakan untuk mengikatnya,

antara lain dengan menambahkan ferromangan. "etiap kali melebur besi cor, kadar belerang akan

meningkat sebesar 0,0 - yang berasal dari bahan bakar.

. !osfor (P)

Bahan ini membuat besi mudah mencair dan bertambah getas. Bila kandungan fosfor

tidak lebih dari 0,-, besi tuang menjadi kehilangan kekerasannya. Dan tidak mudah dikerjakan.

Bila besi yang diinginkan amat halus dan tipis kandungan fosfornya ber'ariasi sekitar / sampai

/,+-.

>. "ilikon ("i)

"ilikon bersamasama dengan besi dalam bentuk massa. Bila kandungan silikon kurang

dari *,+- menjadi besi bersifat lebih mudah di tuang. "ilikon juga mengurangi besar susut

pengerasan maupun menjadikan besi bersifat lunak. Kandungan kadar silikon sampai ,*+ -

bersifat menurunkan kekerasan besi. "ebaliknya kelebihan silikon diatas ,*+ - akan

membentuk ikatan yang keras dengan besi, sehingga meningkatkan kekerasan besi. Kadar silikon

menentukan berapa bagian dari karbon terikat dengan besi dan berapa bagian membentuk grafit

(karbon bebas) setelah tercapai keadaan setimbang. Pada benda coran yang kecil dianjurkan

menggunakan kadar silicon yang tinggi dan yang besar dengan kadar yang lebih rendah. %ntuk

memperoleh paduan yang tahan asam dan tahan korosi, sebaiknya diberi kadar silicon / / -.


9/27

Besi tuang kelabu berkadar silicon rendah mudah untuk perlakuan panas. "ilikon yang mungkin

hilang selama proses peleburan berkisar E /0 -.

+. #angan (#n)

#angan merupakan unsur deoksidasi, pemurni sekaligus meningkatkan fluiditas,

kekuatan dan kekerasan besi. Bila kadarnya ditingkatkan, kemungkinan terbentuknya ikatan

kompleks dengan karbon meningkat dan kekerasan besi cor akan naik. 2umlah mangan yang

hilang selama proses peleburan berkisar antara /0*0 -. Kandungan mangan tidak boleh lebih

dari 0,/-.

. %ifat *ekanis $ari Besi Tuang

Keras dan mudah meleburCmencair

3etas sehingga tidak dapat menahan benturan

Temperatur meleleh /*+06

Kekuatan tarik menurun

Fegangan menurun

"angat tahan terhadap karat (jauh lebih baik daripada baja)

Tidak dapat di beri muatan magnit

Tidak dapat disambung dengan las dan paku keling, disambung dengan baut dan sekrup.

Kuat dalam menahan gaya tekan, lemah dalam menahan tarik kuat tekan sekitar 400 #pa, kuat

tarik +0 #pa

#enyusut aktu pendinginanCaktu dituang.

Besi tuang hampir bisa dicetak dalam bentuk apa saja.

Bisa tahan terhadap tekanan yang besar

I. Kegunaan

Kerangka mesin, seperti mesin bubut, mesin ketam, dan alat pengepres

PsabukG dalam motor dan mesin

Besi silinder

Pipa yang menahan tekanan dari luar sangat tinggi

Tutup lubang saluran drainasi dan alat saniter lain

Bagian mesin, blok mesin

Pintu gerbang,tiang lampu

"endi, rol jembatan.


10/27

II. *asala! $an solusin+a

#engapa ast :ron jika di &as "ering terjadi retakH

Keretakan pada proses pengelasan ast :ron, ada beberapa faktor yang saling dukung

mendukung sehingga memudahkan terjadinya rack.

!aktor utamanya adalah

/. hemical omposition - ? arbon terlalu tinggi. %nsur yang tinggi memang akan

menurunkan Titik &ebur baja, antara proses peleburan dan penuangan di cetakan lebih

mudah. Tetapi karena sifatnya yang lunak akan menjadi sumber keretakan di paduan Besi

or, apalagi yang nya berbentuk !lake. -P? Posphor dan -"? "ulfur Tinggi. Dalam

paduan !e, kadar P dan " tidak boleh lebih besar dari keteentuan. Karena lebih dari ituakan menyebabkan sumber keretakan. Dalam proses pengecoran, unsur P dan " sangat

diperlukan untuk meningkatkan mampu alir dari cairan besi.

*. !aktorfaktor lain seperti bentuk yang kompleks dan lain tidak banyak berpengaruh,

karena kebanyakan pada proses pengelasan ast :ron, keretakan terjadi pada daerah

$8I.

. Bagaimana pengaruh @li dll H Pengotor seperti ini lebih banyak berpengaruh terhadapterjadinya Porosity pada eld metal.

%ntuk menghindari terjadinya keretakan pada cast iron dengan cara sebagai berikut

/. 3unakan kaat las 7ickel.

*. Kontrol heat input dan ooling rate

. "ebelum mengelas harus dibersihkan terlebih dulu dari misalnya @li, cat, dan lainlain.

Pada umumnya Besi Tuang (ast :ron) mempunyai bentuk yang rumit suatu contoh (P:P9

!:TT:73, "PF@K9T, P%#P, F87K "$8!T #9":7 #@B:& dan beberapa peralatan yang

lain dengan ukuran besar.


11/27

Dengan adanya bentuk yang rumit besi tuang tersebut sedikit banyak mempunyai

ketebalan yang tidak seragam hal ini akan mempengaruhi konstraksi tegangan yang terjadi pada

material tersebut dan mudah terjadi retak.

%ntuk menghindari timbulnya keretakan pada sebuah besi tuang karena keteganganakibat konstraksi tegangan selama pengelasan sering dilakukan dengan memperluas bidang yang

dipanasi dengan PF9$98T:73 untuk menyeimbangkan K@7TF8K": T9387387 dalam hal

ini ada metode yang dilakukan dalam preheating

/. PF9$98T:73 "9T9#P8T.Tujuannya untuk menghambat tingkat pendinginan

sambungan las.

*. PF9$98T:73 K9"9&%F%$87.#empunyai fungsi untuk melepaskan tegangan

internal yang tersembunyi dan untuk memperlambat pendinginan pengelasan. $al ini

cocok untuk material yang mempunyai bentuk rumit "eperti F@D8 3:3:, "PF@K9T

dsb


12/27

Pengolahan Bijih Besi

Logam adalah unsur kimia yang mempunyai sifat-sifat kuat, liat, keras,penghantar listrik dan panas, serta mempunyai titik cair tinggi. Bijih logam

ditemukan dengan cara penambangan yang terdapat dalam keadaan murni atau

bercampur dengan unsur-unsur seperti karbon, sulfur, fosfor, silikon, serta kotoran

seperti tanah liat, pasir, dan tanah.

Bijih logam yang ditemukan dengan cara penambangan terlebih dahulu

dilakukan proses pendahuluan sebelum diolah dalam dapur, pengolahan logam

dengan cara dipecah sebesar kepalan tangan, dipilih yang mengandung unsur

logam, dicuci dengan air unruk mengeluarkan kotoran dan terakhir dikeringkan

dengan cara dipanggang untuk mengeluarkan uap yang mengandung air.Selain

logam ada yang disebut dengan istilah bukan logam (nonmetal) dan unsur metaloidyang menyerupai logam.

Logam dapat dibagi dalam beberapa golongan, yaitu :

1. Logam berat : besi, nikel, krom, tembaga, timah putih, timah hitam, danseng.. Logam ringan : alumunium, magnesium, titanium, kalsium, kalium, natrium,

dan barium.!. Logam mulia : emas, perak, dan platina.". Logam tahan api : #olfram, molibden, titanium, dan $irkonium.

%alam penggunaan serta pemakainnya, logam pada umumnya tidak

merupakan senya#a logam, tetapi merupakan paduan.Logam dan paduannyamerupakan bahan teknik yang penting, dipakai untuk konstruksi mesin, kendaraan,

jembatan, bangunan, dan pesa#at terbang.

Sehubungan dengan pemakainnya pada teknik mesin, sifat logam yang penting

adalah mekanis, &sik, dan kimia yang sangat menentukan kualitasnya.

Logam dapat dibagi dalam dua golongan yaitu logam ferro atau logam besi

dan logam non ferro yaitu logam bukan besi.

1. Logam Ferro (Besi)

Logam ferro adalah suatu logam paduan yang terdiri dari campuran unsur

karbon dengan besi. 'ntuk menghasilkan suatu logam paduan yang mempunyai

sifat yang berbeda dengan besi dan karbon maka dicampur dengan bermacam

logam lainnya.Logam ferro terdiri dari komposisi kimia yang sederhana antara besi

dan karbon. (asuknya karbon ke dalam besi dengan berbagai cara.


13/27

)enis logam ferro adalah sebagai berikut :

a. Besi Tuang

*omposisinya yaitu campuran besi dan karbon.*adar karbon sekitar "+,

sifatnya rapuh tidak dapat ditempa, baik untuk dituang, liat dalam pemadatan,

lemah dalam tegangan. %igunakan untuk membuat alas mesin, meja perata, badan

ragum, bagian-bagian mesin robot, blok slinder, dan cincin torak.

b. Besi Tempa

*omposisi besi terdiri dari besi murni, sifat dapat ditempa, liat, dan tidak

dapat dituang. Besi tempa antara lain dapat digunakan untuk membuat rantai

jangkar, kait keran, dan landasan kerja plat.

c. Baja Lunak

*omposisi campuran besi dan karbon, kadar karbon +,1 - +,!, membuatsifat dapat ditempa dengan tanah liat. %igunakan untuk membuat mur, sekrup,

pipa, dan keperluan umum dalam pembangunan.

d. Baja Karbon Sedang

*omposisi campuran besi dan karbon, kadar karbon +," - +,. Sifat lebih

kenyal dan keras.%igunakan untuk membuat benda kerja tempa berat, poros, da rel

baja.

e. Baja Karbon Tinggi

*omposisi campuran besi dan karbon. *adar karbon +,/ - 1,0. Sifat dapatditempa, dapat disepuh keras, dan dimudakan.%igunakan untuk membuat kikir,

pahat, gergaji, tap, stempel, dan alat bubut lainnya.

f. Baja Karbon Tinggi Dengan Campuran

*omposisi baja karbon tinggi ditambah nikel atau kobalt, krom atau tungsten, sifat

rapuh, tahan suhu tinggi tanpa kehilangan kekerasan, dapat disepuh keras, dan

dimudakan.%igunakan unutk membuat mesin bubut dan alat-alat mesin.

2. Logam Nonferro

Logam nonferro yaitu logam yang tidak mengandung unsur besi 2e3. Logam

nonferro antara lain sebagai berikut :

a. Tembaga (Cu)

4arna cokelat kemerah-merahan, sifatnya dapat ditempa, liat, baik untuk

penghantar panas, listrik, dan kukuh.5embaga digunakan untuk membuat suku

cadang bagian listrik, radio penerangan, dan alat-alat dekorasi.


14/27


15/27

%ari mesin pemecah bijih, besi diantar ke tromol magnet dengan sebuah

talang goyang yang lain. %alam tromol tersebut bijih besi dipisahkan dari batu-batu

yang tercampur.Bijih besi kemudian dimasukkan ke dalam instalasi penyaring untuk

disortir menurut besarnya, selanjutnya dimasukkan ke dalam sebuah instalasi

pencuci.Bijih halus dan butiran yang lebih kecil dari 19 mm yang datang dari

pemecah bijih diaglomir di dalam dapur atau panci sinter.Pada proses sinter selaluditambahkan debu bijih yang berjatuhan dari dapur tinggi dan dari instalalsi

pembersih gas supaya dapat diambil besinya.

%i dalam dapur sinter mula-mula diisikan selapis bijih halus dan diatasnya

bijih besi yang akan diaglomir. Bubuk bijih tidak dapat jatuh melalui rangka bakar

karena ditahan oleh bijih halus itu. 6pabila isi panci tekah selesai dikerjakan panci

berputar dan massa dijatuhkan ke dalam gerobak melalui pemecah bergigi yang

berputar dan memecah menjadi potongan yang sama besar.

2. "embua,an Besi Kasar (Ingot)

Bahan utama untuk membuat besi kasar adalah bijih besi. Berbagai macam

bijih besi yang terdapat di dalam kulit bumi berupa oksid besi dan karbonat besi,

diantaranya yang terpenting adalah sebagai berikut :

a. Batu besi coklat 2e7! !;73 dengan kandungan besi berkisar "+.b. Batu besi merah yang juga disebut hematit 2e7!3 dengan kandungan besi

berkisar 0+.c. Batu besi magnet 2e7"3 ber#arna hijau tua kehitaman, bersifat magnetis

dengan mengandung besi berkisar +.d. Batu besi kalsit atau spat 2e87!3 yang juga disebut sferosiderit dengan

mengandung besi berkisar "+.

Bijih besi itu dipanggang di dalam dapur panggang agar kering dan unsur-

unsur yang mudah menjadi gas keluar dari bijih kemudian diba#a ke dapur tinggi

diolah menjadi besi kasar. %apur tinggi mempunyai bentuk dua buah kerucut yang

berdiri satu di atas yang lain pada alasnya. Pada bagian atas adalah tungkunya

yang melebar ke ba#ah, sehingga muatannya dengan mudah meluncur keba#ah

dan tidak terjadi kemacetan.Bagian ba#ah melebar ke atas dengan maksud agar

muatannya tetap berada di bagian ini. %apur tinggi dibuat dari susunan batu tahan

api yang diberi selubung baja pelat untuk memperkokoh konstruksinya. %apur diisi

dari atas dengan alat pengisi.Berturut-turut dimasukkan kokas, bahan tambahan

batu kapur3 dan bijih besi.

*okas adalah arang batu bara yaitu batu bara yang sudah didestilasikan

secara kering dan mengandung belerang yang sangat rendah sekali. *okas

berfungsi sebagai bahan bakarnya dan membutuhkan $at asam yang banyak

sebagai pengembus. 6gar proses dapat berjalan dengan cepat udara pengembus

itu perlu dipanaskan terlebih dahulu di dalam dapur pemanas udara.


16/27

Besi cair di dalam dapur tinggi, kemudian dicerat dan dituang menjadi besi

kasar, dalam bentuk balok-balok besi kasar yang digunakan sebagai bahan ancuran

untuk pembuatan besi tuang di dalam dapur kubah3, atau dalam keadaan cair

dipindahkan pada bagian pembuatan baja di dalam kon


17/27

pengolahan baja atau dituang menjadi balok-balok tuangan yang dikirimkan pada

pabrik-pabrik pembuatan baja sebagai bahan baku. Besi cair dicerat dan dituang

menjadi besi kasar dalam bentuk balok-balok besi kasar yang digunakan sebagai

bahan ancuran untuk pembuatan besi tuang di dalam dapur kubah3 atau masih

dalam keadaan cair dipindahkan pada bagian pembuatan baja dapur Siemen

(artin3.

5erak yang keluar dari dapur tinggi dapat pula dimanfaatkan menjadi bahan

pembuatan pasir terak atau #ol terak sebagai bahan isolasi atau sebagai bahan

campuran semen. Besi cair yang dihasilkan dari proses dapur tinggi sebelum

dituang menjadi balok besin kasar sebagai bahan ancuran di pabrik penuangan,

perlu dicampur dahulu di dalam bak pencampur agar kualitas dan susunannya

seragam. %alam bak pencampur dikumpulkan besi kasar cair dari bermacam-

macam dapur tinggi yang ada untuk mendapatkan besi kasar cair yang sama dan

merata. 'ntuk menghasilkan besi kasar yang sedikit mengandung belerang di

dalam bak pencampur tersebut dipanaskan lagi menggunakan gas dapur tinggi.

. "embua,an Baja Dari Besi Kasar

Besi kasar sebagai hasil dari dapur tinggi masih banyak mengandung unsur-

unsur yang tidak cocok untuk bahan konstruksi, misalnya $at arang karbon3 yang

terlalu tinggi, fosfor, belerang, silisium dan sebagainya. 'nsur-unsur ini harus

serendah mungkin dengan berbagai cara.

'ntuk menurunkan kadar karbon dan unsur tambahan lainnya dari besi kasar

digunakan dengan cara sebagai berikut :

a. "roses Kon/er,or 0 Proses Bessemer untuk besi kasar dengan kadar fosfor yang rendah. Proses 5homas untuk besi kasar dengan kadar fosfor yang tinggi. Proses 7ksi, proses L%, *aldo dan 7berhauserb. "roses ar,in (dapur Siemen ar,in) Proses (artin asam untuk besi kasar dengan kadar fosfor rendah. Proses (artin basa untuk besi kasar dengan kadar fosfor tinggi.c. Dapur Lis,rik un,uk baja Campuran %apur listrik busur nyala api. %apur listrik induksi.


18/27

BB ###

"$%S&S "&L&B$' B*

%i dalam proses peleburan baja terdiri dari beberapa proses yaitu seperti

proses con


19/27

Penyemburan 7ksigen berlangsung antara 1+-+ menit. Penambahan #aktu

penyemburan akan mengakibatkan terbakarnya 8, P, (n dan Si.*on


20/27

Proses Pembuatan Baja %engan (etode Bessemer

Proses Bessemer adalah proses untuk produksi massa baja dari cair pig iron.

Proses ini dinamai sesuai dengan nama penemunya, ;enry Bessemer, yang

mengeluarkan paten pada tahun 1900. Proses itu independen ditemukan pada 1901

oleh 4illiam *elly. Proses ini juga telah digunakan di luar Eropa selama ratusantahun, tetapi tidak pada skala industri. Prinsip utama adalah menghilangkan kotoran

dari besi dengan oksidasi dengan udara yang ditiup melalui besi cair. 7ksidasi juga

meningkatkan suhu massa besi dan menyimpannya cair.

Proses ini dilakukan dalam kontainer baja bulat telur besar yang disebut

8on


21/27

Pada periode G Slag forming period H Silicon blo#3 yaitu pada saat penghembusan,

unsur 2e, Si, (n akan teroksider dan terbentuklah terak basa basic slag3. %engan

adanya batu kapur, akan terjadi kenaikan temperatur, tetapi unsur phosfor P3 yang

terkandung dalam besi mentah belum dapat dipisahkan dari 2e.

Pada periode ke GG 5he brilliant Iame blo# H 8arbon blo#3 yang ditandaidengan adanya penurunan temperatur, dimana 8arbon 83 akan terbakar, berarti

kadar 8 menurun. )ika kadar 8 tinggal +,1 - +,, maka temperatur akan turun

menjadi 1"++ - 1"+J8.Setelah temperatur turun menjadi 1"++J8, mulailah periode

ke GGG @eddish Smoke Periode3 yaitu terjadinya oksidasi dari 2e secara intensif dan

terbentuklah terak.

Peristi#a ini berlangsung lebih kurang selama ! - 0 menit, dan selanjutnya

terbentuklah terak Phospor K8a73".P70 yang diikuti kenaikan temperatur yang

mendadak menjadi 1++J8. Setelah periode ke GGG ini berakhir, hembusan udara

panas dihentikan dan con


22/27

terbakar menjadi oksidasinya.Sebagian oksida besi yang terbentuk pada reaksi di

atas akan berubah menjadi terak dan sebagian lagi akan bereaksi dengan Si dan

(n.

@eaksi-reaksi di atas diikuti dengan kenaikan temperatur dari 10+J8 ke

10+J8. %ari reaksi di atas akan terbentuk terak asam kira-kira "+ D 0+ Si7.Periode ini disebut periode pembentukan terak A5he slag forming period3.Periode

ini disebut juga periode ASilicon blo#.Periode ini berlangsung sekitar " D 0 menit

yang ditandai adanya bunga api dan ledakan keluar dari mulut *on


23/27

tungku untuk bahan yang dicairkan dan biasanya menggunakan empat ruangan

sebagai pemanas gas dan udara. Pada proses ini digunakan muatan besi bekas

yang dicampur dengan besi kasar sehingga dapat menghasilkan baja dengan

kualitas yang lebih baik jika dibandingkan dengan baja Bessemer maupun 5homas.

=as yang akan dibakar dengan udara untuk pembakaran dialirkan ke dalamruangan-ruangan melalui batu tahan api yang sudah dipanaskan dengan

temperatur ++ sampai ++ derajat celcius. dengan demikian nyala apinya

mempunyai suhu yang tinggi, kira-kira 19++ derajat celcius. gas pembakaran yang

bergerak ke luar masih memberikan panas kedalam ruang yang kedua, dengan

menggunakan keran pengatur maka gas panas dan udara pembakaran masuk ke

dalam ruangan tersebut secara bergantian dipanaskan dan didinginkan. Bahan

bakar yang digunakan adalah gas dapur tinggi, minyak yang digaskan stookolie3

dan juga gas generator.

Pada pembakaran $at arang terjadi gas 87 dan 87 yang naik ke atas dan

mengakibatkan cairannya bergolak, dengan demikian akan terjadi hubungann yangerat antara api dengan bahan muatan yang dimasukkan ke dapur tinggi. Bahan

tambahan akan bersenya#a dengan $at asam membentuk terak yang menutup

cairan tersebut sehingga melindungi cairan itu dari oksida lebih lanjut. Setelah

proses berjalan selama jam, terak dikeluarkan dengan memiringkan dapur

tersebut dan kemudian baja cair dapat dicerat.

;asil akhir dari proses (artin disebut baja (artin. Baja ini bermutu baik

karena komposisinya dapat diatur dan ditentukan dengan teliti pada proses yang

berlangsung agak lama. Lapisan dapur pada proses (artin dapat bersifat asam atau

basa tergantung dari besi kasarnya mengandung fosfor sedikit atau banyak.

Proses (artin asam teradi apabila mengolah besi kasar yang bersifat asam

atau mengandung fosfor rendah dan sebaliknya dikatakan proses (artin basa

apabila muatannya bersifat basa dan mengandung fosfor yang tinggi.

*euntungan dari proses (artin disbanding proses Bessemer dan 5homas

adalah sebagai berikut :

Proses lebih lama sehingga dapat menghasilkan susunan yang lebih baik dengan

jalan percobaan-percobaan. 'nsur-unsur yang tidak dikehendaki dan kotoran-kotoran dapat dihindarkan atau

dibersihkan. Penambahan besi bekas dan bahan tambahan lainnya pada akhir proses

menyebabkan susunannya dapat diatur sebaik-baiknya. Selain keuntungan di atas

dan karena udara pembakaran mengalir di atas cairan maka hasil akhir akan sedikit

mengandung $at asam dan $at lemas.


24/27

Proses (artin basa biasanya masih mengandung beberapa kotoran seperti

$at asam, belerang, fosfor dan sebagainya. Sedangkan pada proses (artin asam

kadar kotoran-kotoran tersebut lebih kecil.

Pada proses Open-Hearth digunakan campuran besi mentah (pig iron) padat

atau cair dengan baja bekas (steel scrap) sebagai bahan isian (charge). Pada prosesini temperatur yang dihasilkan oleh nyala api dapat mencapai 19++J8. Bahan bakar

(fuel) dan udara sebelum dimasukkan ke dalam dapur terlebih dahulu dipanaskan

dalam ACheekerwork dari renegarator.

Proses pembuatan baja dengan cara Open-Hearth ini meliputi ! periode yaitu :

Periode memasukkan dan mencairkan bahan isian. Periode mendidihkan cairan logam isian. Periode membersihkanCmemurnikan (rening) dan deoksidasi. Bahan bakar yang dipakai adalah campuran blast furnace gas dan cokes o


25/27

yang berada di dalam kuali tadi dimasukkan kembali ke dalam dapur Siemens

(artin untuk menyelesaikan pembakaran unsur-unsur lain yang belum hilang,

terutama $at arang. Setelah proses pembakaran $at arang dianggap selesai, terak

yang terjadi dikeluarkan selanjutnya baja cair ditampung dalam panci penuangan

untuk dituang atau dicetak menjadi balok tuangan.

b. "roses Ber,rand T+ie!d

Proses ini menggunakan dua buah dapur Siemens (artin. Pada dapur yang

pertama dilakukan pemijaran dan pembakaran untuk memisahkan fosfor sedangkan

dalam dapur kedua diisi dengan besi cair hasil dari dapur yang pertama setelah

teraknya dikeluarkan, didalam dapur

yangkeduatersebutjugadiberitambahanbijihbesiyangbaru.

c. "roses Dup!eks

Proses ini dilakukan dengan cara mengeluarkan $at arang terlebih dahulu

yang berada kon


26/27

)umlah panas yang diperlukan dapat dapat diatur sebaik-baiknya. Pengaruh $at asam praktis tidak ada. Susunan besi tidak dipengaruhi oleh aliran listrik.

Sedangkan kekurangannya adalah harga listrik yang mahal.%apur listrik

dibagi menjadi dua kelompok yaitu dapur listrik busur cahaya dan dapur listrik

induksi.

a. Dapur Busur Ca+a6a

%apur ini berdasarkan prinsip panas yang memancar dari busur api, dapur ini

juga dikenal dengan sebutan dapur busur nyala api. %apur ini merupakan suatu

tungku yang bagian atasnya digantungkan dua batang arang sebagai elektroda

pada arus bolak-balik atau dengan tiga buah elektroda arang yang dialirkan arus

putar.

(isalnya pada dapur Stassano busur api terjadi antara tiga ujung elektroda

arang yang berada di atas baja yang dilebur melalui ujung elektroda itu denganarus putar. Pada dapur =irod, arus bolak balik mengalir melalui satu elektroda yang

membentuk busur api di antara kutub dan baja cair selanjutnya dikeluarkan melalui

enam buah elektroda baja yang didinginkan dengan air ke dasar tungku. Pada dapur

;eroult menggunakan dua elektroda arang dengan arus bolakbalik dan dapat juga

menggunakan tiga buah elektroda pada arus putar.6rus listrik membentuk busur

nyala dari elektroda kepada cairan dan kembali dari cairan ke elektroda lainnya.

b. Dapur #nduksi

%apur induksi dapat dibedakan atas dapur induksi frekuensi rendah dan

dapur induksi frekuensi tinggi.Pada dapur induksi dibangkitkan suatu arus induksidalam cairan baja sehingga menimbulkan panas dalam cairan baja itu sendiri

sedangkan dinding dapurnya hanya menerima pengaruh listrik yang kecil saja.

%apur induksi frekuensi rendah, bekerja menurut prinsip transformator. %apur ini

berupa saluran keliling teras dari baja yang beserta isinya dipandang sebagai

gulungan sekunder transformator yang dihubungkan singkat, akibat hubungan

singkat tersebut di dalam dapur mengalir suatu aliran listrik yang besar dan

membangkitkan panas yang tinggi.6kibatnya isi dapur mencair dan campuran-

campuran tambahandioksidasikan. %apur induksi frekuensi tinggi, dapur ini terdiri atas suatu kuali yang diberi

kumparan besar di sekelilingnya. 6pabila dalam kumparan dialirkan arus bolak-balikmaka terjadilah arus putar didalam isi dapur. 6rus ini merupakan aliran listrik

hubungan singkat dan panas yang dibangkitkan sangat tinggi sehingga mencairkan

isi dapur dan campuran tambahan yang lain serta mengkoksidasikannya. ;asil akhir

dari dapur listrik disebut baja elektro yang bermutu sangat baik untuk digunakan

sebagai alat perkakas misalnya pahat, alat tumbuk dan lain-lainnya.c. "roses Dapur duk


27/27

Besi_Tuang_Cast_Iron.docx

Documents

Transcript of Besi_Tuang_Cast_Iron.docx