< PreviousTeknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 180 Gambar 5. Grafik hubungan antara energi yang dibutuhkan dengan kandungan karbon, pada peleburan dengan tanur busur api Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa semakin rendah kandungan karbon pada cairan, maka kebutuhan energi listrik akan semakin besar. Efisiensi dari energi yang digunakan disebut dengan power factor ( PF ). Dimana nilai dari power factor (PF) tersebut adalah sebagai berikut: 100xVAWPF dimana : W= Daya ( Watt ) VA= Volt – amper Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 181 3.1.5. Bahan Pelapis Tanur (Lining) Tanur dilapisis oleh material tahan api (refractory) yang dibedakan menjadi jenis asam, basa dan netral. Pada umumnya bahan pelapis yang digunakan pada tanur busur api adalah jenis basa dan netral, tetapi bahan pelapis jenis asam ada kalanya digunakan bila bahan yang akan dilebur bersifat asam, seperti contohnya pada peleburan baja dengan kandungan silisium tinggi. 3.1.6. Proses Pemuatan Saat proses pemuatan penutup tanur dibuka, dan setelah material dimuatkan kedalam tanur, kemudian penutup ditutup kembali, elektroda diturunkan , dan aliran listrik diberikan. Elektroda diturunkan sampai dasar sampai cairan logam mulai terkumpul dan mulai naik. Elektroda kemudian dinaikan secara bertahap seiring dengan kenaikan permukaan cairan logam. Untuk mendapatkan hasil yang optimal dari proses peleburan dengan menggunakan tanur busur api dapat dicapai dengan melakukan proses perencanaan dan pengendalian pemuatan yang baik. Secara umum komposisi pemuatan adalah sebagai berikut : bahan baku dengan ukuran besar/tebal sebanyak 40% bahan baku dengan ukuran medium sebanyak 40% bahan baku dengan ukuran kecil sebanyak 20% Penggunaan sistem saluran dengan ukuran yang besar ( tebal ) akan mengakibatkan proses peleburan menjadi semakin lama. Pemuatan bahan baku dilakukan dengan cara sebagai berikut : distribusikan bahan baku pada seluruh permukaan tanur hindari bahan baku yang terkumpul dibawah elektroda akan lebih mudah apabila bahan baku dengan ukuran kecil diletakan diatas bahan baku yang besar/tebal. 3.1.7. Proses Peleburan Secara garis besar proses peleburan baja dengan tanur busur api terbagi menjadi dua proses , yaitu : Proses terak asam Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 182 Proses terak basa Kedua proses tersebut sangat tergantung dari pembentukan terak dan komposisi kimia cairan logam. Terak asam pada dasarnya mengandung Silika yang terdapat dalam ikatan ikatan kimia FeMnS ( iron manganese silicate ).Terak ini merupakan terak yang terbentuk akibat reaksi oksidasi. Pada tahapan ini terjadi proses pemurnian dari cairan logam yang dilakukan dengan melakukan pengendalian dalam penghilangan (reduksi) beberapa unsur seperti carbon, mangan dan silicon melalui proses oksidasi. Proses penghilangan phosphor dan sulfur sulit dilakukan. Pengontrolan kandungan kedua unsur tersebut hanya dapat dilakukan dengan pemilihan secara ketat bahan yang akan dimuat, dimana bahan yang akan dimuat harus memiliki kandungan yang rendah dari kedua unsur tersebut. Pada proses terak basa, perhatian pada kandungan sulfur dan phosphor tidak perlu dilakukan selama kedua unsur tersebut dapat dikurangi/dihilangkan dengan pemilihan material yang tepat. Pada peleburan baja paduan, dapat dilakukan dengan melakukan pemuatan menggunakan bahan baku dengan kandungan karbon yang rendah, dan untuk mencapai kandungan kimia akhir dilakukan dengan menambahkan bahan paduan. Secara ekonomis kandungan komposisi kimia dapat dicapai dari penggunaan bahan baku yang dimuatkan. Pada tahap ini untuk pengikatan terak dilakukan dengan penambahan bijih besi dan batu kapur yang ditambahkan pada saat pemuatan awal atau pada saat bahan baku telah mencair. Penambahan bijih besi dan batu kapur saat awal proses peleburan dapat mengakibatkan hilangnya unsur phosphor. Yang harus diperhatikan pada pemberian bijih besi dan batu kapur adalah : kedua bahan tersebut dapat memperlambat proses peleburan hindari saat pemasukan kedua bahan tersebut dibawah busur api yang juga akan merusak elektroda. pemberian bijih besi tergantung dari kebersihan skrap yang digunakan pemberian batu kapur bervariasi, berkisar antara 2% - 5 % dari total bahan baku yang digunakan, tergantung dari kandungan sulphur dan phosphor yang akan dihilangkan. Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 183 Komposisi akutual dari terak yang terbentuk pada saat pendidihan tergantung dari kandungan carbon pada cairan logam serta proses desulphurisasi dan dephosporisasi. Untuk lebih jelasnya berikut ini akan diuraikan mengenai tahapan peleburan baja : 1. Tahap pencairan Yaitu tahap pertama peleburan dimana bahan baku pada diubah menjadi material cai hingga temperature 15500C – 16000C. Disini reaksi-reaksi dalam terhadap elemen-elemen yang dikandungnya ( C, Mn, S, Si, P, Cr) mulai berlangsung dengan pembubuhan besi oksid , sebagai pereaksi. Fe3O4 -----------> 4 FeO Fe2O3 -----------> 3 FeO Perhatikan persamaan-persamaan reaksi berikut ini : C + FeO -----------> Fe + CO ( belum terjadi pendidihan ) Si + 2 FeO -----------> SiO2 + 2 Fe Mn + FeO -----------> MnO + Fe ( terjadi pada temperatur relative rendah ) 2 P + 5 FeO -----------> 5 Fe + P2O5 2 Cr + 3 FeO -----------> Cr2O3 + 3 Fe Tahap ini berlangsung selama ± 1,5 jam dan diakhiri dengan pembuangan terak. 2. Tahap pembersihan Dilakukan dengan pembubuhan bahan pembawa CaO dan FeO sebanyak 3% - 4% dari seluruh berat bahan baku. Pada temperatur tinggi, maka reaksi C + FeO -----------> Fe + CO akan mengakibatkan terjadi pendidihan. Sementara itu karena adanya penambahan CaO akan terjadi pengikatan elemen Cr, V , Ni , W , Al , Zn , dan B menjadi terak. Lama dari tahap ini berkisar sekitar 30 menit setelah pembersihan ini akan menghasilkan : C turun sampai 0,5 % Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 184 Si < 0,1 % Mn < 0,1 % P = 0,02 % S = 0,04 % Cairan mengandung O2 yang tidak mengambil kotoran ( tidak ada yang dioksidasi ). 3. Tahap penyelesaian Tujuan tahap ini adalah untuk : Menyingkirkan O2 dari cairan Penataan susunan komposisi Desulfurisasi akhir Pencapaian temperature ideal untuk penuangan Penyingkiran sisa-sisa deoksidasi Deoksidasi akhir Pada tahap ini temperature dinaikan hingga 16500C – 17000C, dan membutuhkan waktu sekitar 30 menit. 3.1.8. Peralatan Pendukung Pada Tanur Busur Api Beberapa peralatan pendukung yang digunakan untuk membantu proses peleburan diantaranya adalah : 1. Pendingin air , digunakan pada tanur busur api untuk mendinginkan bagian-bagian penting dari tanur. Bagian-bagian yang diberi pendingin air adalah : Pemegang, lengan dan penjepit elektroda Bagian penutup tanur Daerah sekitar pintu 2. Peralatan preheating (pemanasan awal) material yang akan dilebur, dilakukan dengan menggunakan gas alam atau bahan bakan cair lainnya, akan mengurangi penggunaan energi listrik saat proses peleburan. Dengan dilakukan pemanasan awal akan mengurangi waktu peleburan serta akan mengurangi oksida – oksida dari bahan baku yang kemudian akan memperpanjang usia bahan pelapis tanur dan elektroda. Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 185 3. Penghisap debu dan asap, diperlukan sebagai peralatan pendukung pada tanur busur api. Gambar dibawah ini akan menjelaskan beberapa tipe dari penghisap debu dan asap. Gambar 6.Peralatan pengendalian debu dan asap pada tanur busur api Pada gambar diatas dapat kita lihat 4 jenis peralatan pengendalian debu dan asap pada tanur busur api : a) Ventilasi ( saluran udara ) yang digunakan untuk mengendalikan pemisahan debu dan asap b) Pengisap debu dan asap yang di pasang langsung diatas tanur c) Penghisap debu dan asap yang secara keseluruhan menutupi permukaan tanur d) Penghisap debu dan asap berbentuk canopy Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 186 Tanur berputar Tanur berputar berbentuk tromol atau silindris dengan konstruksi mesin yang dapat diputar menggunakan roda – roda dibawah tanur. Tromol yang terdapat di luar, bagian dalamnya dilapisi oleh bahan tahan api. Tanur diletakan mendatar dengan posisi lubang penghembusan api, horizontal arah pembuanganya dan kemudian diputar secara perlahan. Untuk mendapatkan hasil peleburan yang maksimal dan efisiensi proses peleburan maka udara yang ditiupkan ke dalam tanur dipanaskan terlebih dahulu menggunakan alat yaitu rekuperator. Dengan cara ini waktu peleburan dapat dipercepat hingga 30%. Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 187 Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 188 Ladel Penuang dan Pot Ladel penuang terbuat dari pelat baja yang bagian dasarnya dilapisi dengan tanah liat, pasir cetak ataupun bahan tahan api dan dikeringkan dengan baik ladel yang lembab sama sekali tidak berguna, karena pada saat diisi akan menimbulkan uap air yang bercampur dengan cairan. Hal ini menyebabkan timbulnya gas pada tuangan. Disamping itu bahaya yang lebih besar timbul karena pecahnya lapisan pelindung, menyebabkan cairan tumpah. Ladel tangan umumnya berisi hingga 25 kg berupa gayung dan dioperasikan cukup dengan seorang operator saja. Teknik Pengecoran Logam & Perlakuan Panas | Semester 3 Hal - 189 Next >