A. Peleburan Besi
Ferrum atau besi dapat diperoleh dengan cara mengekstrasi bijihnya dalam tanur hembus atau tanur tinggi. Bahan baku yang diperlukan dimasukkan dalam tanur tinggi yaitu bijih besi, karbon, dan batu kapur (CaCO3). Proses tanur tinggi adalah reduksi bijih besi dengan karbon monoksida yang dihasilkan dari kokas dan udara yang dihembuskan dari dasar tanur.
Tanur bekerja terus menerus. Campuran pereaksi dimasukkan dari puncak tanur dalam selang waktu yang teratur, bergerak ke bawah sampai lapisan terbawah yang panas keputih-putihan.
Suhu pada dasar tanur cukup panas sehingga melelehkan besi dan terak (zat pengotor yang telah terikat kalsium) yang terdapat sebagai lapisan yang tak tercampur di dasar tanur. Leburan terak mengapung di atas permukaan lelehan besi. Besi yang dihasilkan dari tanur hembus masih mengandung zat pengotor
seperti karbon, silikon, belerang.
Zat-zat pengotor ini menyebabkan besi lebih getas, besi ini disebut besi tuang. Komposisi besi tuang bervariasi bergantung pada sumbernya. Baja merupakan suatu alloy besi. Baja dibuat dari besi tuang. Setelah zat pengotor dalam besi dihilangkan, kemudian ditambah sejumlah karbon dan unsur lain yang memberikan sifat khas pada baja itu.
Peleburan besi dilakukan dalam suatu alat yang disebut blast furnace (tungku sembur) dengan tinggi 40 m dan lebar 14 m dan terbuat dari batu bata yang tahan panas tinggi. Bahan yang dimasukkan dalam tanur ini ada tiga macam, yaitu bijih besi yang dikotori pasir (biasanya hematit), batu kapur (CaCO3) untuk mengikat kotoran (fluks), dan karbon (kokas) sebagai zat pereduksi.
Reaksi: 2 FeO3 + 3 C → 4 Fe + 3 CO2
Suhu reaksi sangat tinggi dan tekanan tanur sekitar 1 – 3 atm gauge, sehingga besi mencair dan disebut besi gubal (pig iron). Besi cair pada umumnya langsung diproses untuk membuat baja, tetapi sebagian ada juga yang dialirkan ke dalam cetakan untuk membuat besi tuang (cast iron) yang mengandung 3 – 4 % karbon dan sedikit pengotor lain, seperti Mn, Si, P. Besi yang mengandung karbon sangat rendah (0,005 – 0,2%) disebut besi tempa (wrought iron).
Batu kapur berfungsi sebagai fluks, yaitu untuk mengikat pengotor yang bersifat asam, seperti SiO2 membentuk terak. Reaksi pembentukan terak adalah sebagai berikut. Mula-mula batu kapur terurai membentuk kalsium oksida (CaO) dan karbon dioksida (CO2).
Reaksi: CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g)
Kalsium oksida kemudian bereaksi dengan pasir membentuk kalsium silikat, komponen utama dalam
terak. Reaksi: CaO(s) + SiO2(s) → CaSiO3(l)
Terak ini mengapung di atas besi cair dan harus dikeluarkan dalam selang waktu tertentu.
B. Peleburan Ulang Besi-Baja
Proses pembuatan baja dibagi menjadi beberapa tahap sebagi berikut.
- Menurunkan kadar karbon dalam besi gubal dari 3 – 4% menjadi 0 – 1,5%,yaitu dengan mengoksidasikannya dengan oksigen.
- Membuang Si, Mn, dan P serta pengotor lain melalui pembentukan terak.
- Menambahkan logam aliase, seperti Cr, Ni, Mn, V, Mo, dan W sesuai dengan jenis baja yang diinginkan.
Teknologi pengolahan besi gubal (pig iron) menjadi baja secara murah dan cepat diperkenalkan oleh Henry Bessemer (1856), tetapi sekarang sudah tidak digunakan lagi. William Siemens tahun 1860 mengembangkan tungku terbuka (open herth furnace), dan sekarang tungku yang banyak digunakan adalah tungku oksigen.
Berbagai jenis zat ditambahkan pada pengolahan baja yang berguna sebagai "scavangers" (pengikat pengotor), terutama untuk mengikat oksigen dan nitrogen. Scavangers yang terpenting adalah aluminium, ferosilikon, feromangan, dan ferotitan. Zat tersebut bereaksi dengan nitrogen atau oksigen yang terlarut membentuk oksida yang kemudian terpisah ke dalam terak.
Baja dapat digolongkan ke dalam tiga golongan, yaitu:
- Baja karbon, terdiri atas besi dan karbon.
- Baja tahan karat (stainless stell), mempunyai kadar karbon yang rendah dan mengandung sekitar 14% kromium.
- Baja aliase, yaitu baja spesial yang mengandung unsur tertentu sesuai dangan sifat yang diinginkan.
Untuk mencegah perkaratan pada baja dapat dilakukan dengan berbagai cara, yaitu:
- Menambahkan logam lain.
- Menggunakan lapisan pelindung.
- Menggunakan logam yang dapat dikorbankan.
- Melindungi secara katodik.
Artikel yang terkait :
- proses peleburan
- besi/baja
- pembuatan baja
- konstruksi bangunan
- untuk mencegah perkaratan
No comments:
Post a Comment