Tuesday, July 18, 2017

Cara Membuat Besi (Proses Pembuatan Besi)

Cara Membuat Besi (Proses Pembuatan Besi) - Pada umumnya dapur tinggi digunakan untuk mengolah bijih-bijih besi menjadi besi kasar. Didalam dapur tinggi tersebut terjadi proses peleburan, dan proses reduksi bijih-bijih besi menjadi besi kasar. Dapur tinggi dibuat dari batu tahan api yang dilapisi dengan mantel baja pada bagian luarnya dan mempunyai bentuk dua buah kerucut terpancung yang berdiri satu diatas yang lain pada alasnya. 

Bagian atas adalah tungkunya yang melebar kebawah, sehingga muatannya dengan mudah mengalir kebawah dan tidak terjadi kemacetan. Bagian bawah melebar keatas dengan maksud agar muatannya tetap berada pada bagian bawah.
Bahan-bahan yang digunakan dalam proses dapur tinggi untuk menghasilkan besi kasar yaitu :

Bijih besi merupakan bahan pokok dari dapur tinggi dan bijih besi tersebut dapat diperoleh dari tambang setelah melalui proses pendahuluan.



Bahan tambahan
Sebagai bahan tambahan biasanya digunakan batu kapur (CaCO3), dimana batu kapur tersebut berguna untuk mengikat abu kokas dan batu-batu ikutan hingga menjadi terak yang dengan mudah dapat dipisahkan dari cairan besi kasar. Dan terak itu sendiri didalam proses berfungsi sebagai pelidung cairan besi kasar dari oksidasi yang mungkin dapat mengurangi hasil yang diperoleh karena terbakarnya besi kasar cair tersebut. Tetapi jika batu-batu ikutan itu sendiri terdiri dari batu-batu basa, maka dipakai bahan tambahan yang asam, misalnya flourida kalsium (CaFO2).

Bahan bakar
Bahan bakar yang sering digunakan untuk dapur tinggi adalah kokas. Kokas tersebut dibuat dari batu bara dengan jalan menyuling kering batu bara dalam perusahaan kokas. Dimana batu bara yang terdiri dari bagian-bagian seperti gas, ter, dan air dikeluarkan dari batu bara oleh suatu proses pemanasan dan yang tinggal hanyalah zat arang (C) dan abu,inilah yang dinamakan kokas.

Udara panas
Udara panas digunakan untuk mengadakan pembakaran dengan bahan bakar yang menjadi CO2 dan CO guna menimbulkan panas, juga untuk mereduksi bijih-bijih besi. Udara panas dihembuskan dengan maksud agar pembakaran lebih sempurna, sehingga kebutuhan kokas berkurang dan pemanasan udara tersebut dilakukan pada dapur pemanas cowper.

Proses Dalam Dapur Tinggi

Cara Membuat Besi (Proses Pembuatan Besi)

Prinsip dari proses dalam dapur tinggi adalah proses reduksi, dimana bijih besi, bahan bakar, dan bahan tambahan dimasukkan kedalam dapur melalui lubang pengisian pada bagian atas dapur.
Didalam dapur tinggi terdapat 3 (tiga) daerah yaitu:
• Daerah pemanasan pendahuluan dengan suhu 2000 C – 8000 C.
• Daerah reduksi dengan suhu 8000 C – 14000 C.
• Daerah pencairan / peleburan dengan suhu 14000 C – 18000 C.

Bahan-bahan yang baru dimasukkan melalui lubang pengisian lebih dahulu dikeringkan pada mulut dapur oleh gas panas dapur tinggi dan lebih kebawah lagi didalam dapur tinggi, maka temperaturnya tambah meningkat lebih panas, disinilah terjadi perubahan oksid-oksid besi yang tinggi menjadi oksid-oksid besi rendah oleh karbon monoksida (CO) yang naik keatas, dan menurut rumus kimia sebagai berikut.

Perubahan dengan CO ini dinamakan reduksi tidak langsung, dan ini berlangsung terus didalam seluruh daerah reduksi.
Pada suhu ± 5350C, karbon monoksida mulai terurai menjadi karbon bebas dan karbon dioksida dengan reaksi kimia yaitu : 2 CO  C + CO2
Pada daerah suhu 4000C – 6000C, terjadi reaksi kimia yaitu : Fe3O4 + CO  3 FeO + CO2

Pada suhu ± 4000C reduksi langsung terhadap bijih-bijih besi, dan terjadi reaksi kimia sebagai berikut:
Fe2O3 + 3C  2 Fe + 3 CO
Fe3O4 + 4C  3 Fe + 4 CO

Pada daerah suhu antara 7000C – 9000C reduksi langsung ferro oksida mulai membentuk besi spat yang mengandung karbon dan batu kapur terurai pada suhu ± 9000C, dan terjadi reaksi kimia sebagai berikut :
CaCO3  CaO + CO2
FeCO3  FeO + CO2

Dan didalam daerah lebur terjadi juga reduksi langsung oleh karbon sendiri, terjadi reaksi kimia yaitu :
FeO + C  Fe + CO

Selanjutnya didalam daerah lebur terjadi terak cair dari batu kapur, batu ikutan, dan abu kokas, terjadi reaksi kimia yaitu : CaO + SiO2  CaSiO3 (silikat-kalsium) dan bila bijih mengandung mangan (Mn) terjadi reaksi kimia yaitu : MnO + SiO2  MnSiO3 (silikat-mangan)

Sebagai hasil antara daerah reduksi dengan daerah lebur terjadi pula terak yang mengandung besi (FeSiO3) yang dibagian paling bawah dari daerah lebur dapat direduksi kembali oleh arang yang memijar dan terjadi reaksi kimia sebagai berikut :
FeO + SiO2  FeSiO3 (terak besi)
FeSiO3  FeO + SiO2 (penguraian) FeO + C  Fe + CO (reduksi)

Karena udara yang dimasukkan pada saluran tiup yang suhunya ± 9000C, kokas terbakar menurut rumus 2C + O2  2 CO, maka dihasilkan kalor yang diperlukan untuk dapat berlangsungnya proses. Tetapi karbon dioksida (CO2) yang terjadi sebagian direduksi kembali oleh kokas memijar, yang letaknya lebih tinggi : CO2 + C  2 CO.

Sehingga gas CO yang dipakai untuk proses reduksi selalu ada. Jadi kokas didalam dapur tinggi selain berfungsi sebagai kalor juga untuk mereduksi oksigen didalam bijih-bijih besi.

Jadi dapat disimpulkan bahwa proses-proses didalam dapur tinggi adalah :
• Proses reduksi dari besi oksida.
• Proses oksidasi karbon oleh oksigen. Adapun hasil-hasil dari dapur tinggi adalah :
1. Besi kasar .
2. Terak.
3. Gas dapur tinggi.

Jenis dan Karakteristik Besi Tuang
Secara umum Besi Tuang (Cast Iron) adalah Besi yang mempunyai kandungan karbon 2.5% – 4%. Oleh karena itu Besi Tuang mempunyai sifat mampu las (weldability) yang rendah dalam arti sulit untuk dilas. Karbon dalam Besi Tuang dapat berupa sementit (Fe3C) atau biasa disebut dengan Karbon Bebas (grafit). Kandungan Fosfor dan Sulfur dari material ini sangat tinggi dibandingkan Baja.

Kelebihan besi tuang
1. Dapat dicetak dalam berbagai bentuk.
2. Tahan aus dan tahan karat.
3. Dapat dikerjakan dengan mesin.
4. Mampu meredam getaran, sehingga sering digunakan untuk body mesin.
5. Tahan terhadap tekanan yang besar. Kelemahan besi tuang

1. Getas sehingga tidak terlalu kuat untuk menahan beban tarik.
2. Tidak terlalu elastic.
3. Sulit dilas.
4. Tidak bisa ditempa.


Ada beberapa jenis Besi Tuang (Cast Iron) yaitu :
1. BESI TUANG PUTIH (WHITE CAST IRON)
Dimana Besi Tuang ini seluruh karbonnya berupa Sementit sehingga mempunyai sifat sangat keras dan getas. Mikrostrukturnya terdiri dari Karbida yang menyebabkan berwarna Putih. Besi tuang ini memiliki sifat yang getas namun memiliki kekerasan yang sangat tinggi. Sifat yang dimilikinya menyebabkan besi tuang ini lebih aplikatif untuk suku cadang yang mensyaratkan ketahanan aus yang tinggi.

2. BESI TUANG MAMPU TEMPA (MALLEABLE CAST IRON)
Besi Tuang jenis ini dibuat dari Besi Tuang Putih dengan melakukan heat treatment kembali yang tujuannya menguraikan seluruh gumpalan graphit (Fe3C) akan terurai menjadi matriks Ferrite, Pearlite dan Martensite. Mempunyai sifat yang mirip dengan Baja.

3. BESI TUANG KELABU (GREY CAST IRON)
Jenis Besi Tuang ini sering dijumpai (sekitar 70% besi tuang berwarna abu-abu). Mempunyai graphite yang berbentuk FLAKE. Sifat dari Besi Tuang ini kekuatan tariknya tidak begitu tinggi dan keuletannya rendah sekali (Nil Ductility).

4. BESI TUANG NODULAR (NODULAR CAST IRON)NODULAR CAST IRON adalah perpaduan BESI TUANG KELABU.
Ciri Besi tuang ini bentuk graphite FLAKE dimana ujung – ujung FLAKE berbentuk TAKIK- AN yang mempunyai pengaruh terhadap KETANGGUHAN, KEULETAN & KEKUATAN oleh karena untuk menjadi LEBIH BAIK, maka graphite tersebut berbentuk BOLA (SPHEROID) dengan menambahkan sedikit INOCULATING AGENT, seperti Magnesium atau calcium silicide. Karena Besi Tuang mempunyai KEULETAN yang TINGGI maka besi tuang ini di kategorikan DUCTILE CAST IRON.

Share on Facebook
Share on Twitter
Share on Google+
Buku Sekolah
Buku Sekolah Updated at: 8:12:00 AM

Related : Cara Membuat Besi (Proses Pembuatan Besi)

0 komentar: