PENDAHULUAN
Pelajaran Teknologi Mekanika adalah salah satu ilmu pengetahuan dalam bidang teknologi yang tidak berdiri sendiri. Melainkan bersangkut paut dengan pelajaran-pelajaran atau pengetahuan-pengetahuan lain baik dalam bidang teknologi maupun dalam bidang pengetahuan matematika dan lain-lain. Jadi pelajaran Teknologi Mekanika berkesinambungan dengan pengetahuan lain.
Pengetahuan yang paling erat hubungannya dengan teknologi mekanika adalah:
1. Metallurgy atau pengetahuan logam.
2. Design Mechine Element atau perencanaan bagian-bagian mesin.
3. Process Engineering (Processing) atau proses pengerjaan mesin.
Metallurgy adalah pelajaran yang mempelajari sifat-sifat kekuatan bahan, heat treitment atau pekerjaan melalui perlakuan panas, dan mengenai struktur logam mikro struktur serta metallograpy.
Design Mechine Element adalah pelajaran yang meliputi pembahasan perhitungan kekuatan, perencanaan dan penggambaran secara teknik dan sebagainya.
Processing adalah pelajaran yang meliputi pembahasan proses pengerjaan pada mesin-mesin pabrik, pembahasan metode proses produksi yang dititik beratkan kepada ekonomi perusahaan.
Pelajaran Teknologi Mekanika terutama yang ditulis pada diktat ini dimulai dengan pengetahuan tentang pengolahan bahan-bahan / material untuk bidang besi dan baja. Adapun material tersebut terbagi dalam dua golongan yaitu golongan logam dan bukan logam. Untuk memperjelas keterangan dapat disusun dalam bentuk diagram dibawah ini:
Dalam pengolahan besi kasar atau besi mentah yaitu pengolahan dari bahan tambang hingga menjadi besi dan baja. Bahan tambang dapat disebut dengan besi jika:
1. Unsur besi murni menurut cara kimia (Fe) berkisar 7,876
2. Besi teknik berkisar 7,85, selalu bercampur dengan unsur-unsur lain terutama zat arang (C), silisium (Si), mangan (Mn), fosfor (F), belerang(S), dan tembaga (Cu). Besi teknik dapat dibagi menjadi 3 macam yaitu:
a. Besi mentah yang tidak dapat ditempa dengan kadar zat arang lebih dari 3,5 %.
b. Besi tuang yang tidak dapat ditempa dengan kadar zat arang lebih dari 2,3 %.
c. Baja yang dapat ditempa dengan kadar zat arang lebih kecil dari 1,7 %.
Sifat-sifat besi teknik ditentukan oleh kadar zat arangnya, jika tak ada campuran lain yang mengubah sifat-sifat itu. Besi yang bercampur dengan zat arang yang kadarnya lebih besar dari 1,7 % tidak dapat ditempa karena ketika dipanaskan ia berubah dari keadaan padat langsung ke dalam keadaan cair. Secara singkat dapat digambarkan secara skematis seperti diagram dihalaman berikut ini, adapun penjelasannya diuraikan pada halaman-halaman selanjutnya.
BAB I
PEMBUATAN BESI KASAR
1.1. Butir-butir besi dan bahan dasar lain untuk pembutan besi
Butir-butir besi adalah batu-batu dari jenis tanah yang paling sedikit mengandung (24 %) besi dimana bahan-bahan kotorannya : tanah, kwarsa tanah, napal dan lain-lain dan tidak merintangi pembuatan besi.
Butir besi yang terpenting adalah:
a. Batu besi maknit atau maknetit (Fe3O4) dengan 60-70% Fe, didapat di Swedia, Norwegia, Rusia, Amerika Utara, dan Afrika Utara.
b. Batu besi merah atau haematit (Fe2O3) dengan 40-60% Fe didapat di Inggris, Spanyol, Afrika Utara, Rusia, Amerika Utara, dan German.
c. Batu besi coklat atau limonit (2FeO3, 3H2O) dengan 30-50% Fe didapat di Luxemburg di Perancis, German.
Jenis-jenis minette (Perancis) dan Rasenerz (German) mengandung kadar P yang tinggi.
d. Batu besi spaat atau siderit (FeCO3) dengan 20-40% Fe didapat di German, Australia, Hongaria, dan sebagainya.
e. Bahan-bahan dasar lain yang penting ialah Butir Mangan; Mangganit (H.MnO4), Spaat Mangan (MnCO3) dan batu Kawi (MnO2) yang didapat di Rusia, India, Brasilia, dan Spanyol.
f. Rongsokan yang mengandung besi seperti terak aduk, bubukan penggilingan kulit besi, bagian-bagian besi yang dikeluarkan dari proses konvertor, butir belerang yang dibakar dari pabrik asam belerang dan butir tembaga yang dibakar dari pengecoran tembaga.
1.2. Pekerjaan Pendahuluan
Pekerjaan pendahuluan dimaksudkan untuk mempertinggi kadar besi dan mengubah butir-butir dalam bagian hingga dapat diisikan atau agar mudah direduksi. Pertama-tama dilakukan dengan mencuci atau merendam, atau dengan pemisahan dengan maknit. Bagian-bagian yang besar dipecah sedangkan yang halus dibuat brikat atau bubukan.
Pembakaran dilakukan untuk merenggangkan butir-butir yang terlalu padat atau untuk membentuk susunan kimia hingga baik dipakai untuk proses tanur tinggi dengan jalan mengeluarkan zat arang atau belerang.
1.3. Bahan Bakar
Bahan bakar yang pada umumnya dipakai: Arang Kayu (di daerah yang banyak kayu seperti Swedia) dan kokas. Kokas tanur tinggi atau kokas yang didapat dengan menyuling kering batu bara dalam dapur kokas selama 16-24 jam.
Dari 1 ton batu bara didapat ± 750 kg kokas, 30 kg ter, 12 kg amoniak, 10 kg bensol kasar dan 300 m³ gas kokas. Yang terakhir ini mempunyai harga bakar dari 3500-5000 kkal/m³ dan dipakai untuk membangkitkan gaya dan penerangan (turbin ketel uap atau motor gas) untuk memanasi tanur tinggi dan untuk pembakaran dapur Martin (biasanya tercampur dengan gas tanur tinggi).
1.4. Bahan Tambahan
Bahan tambahan gunanya ialah agar batu dari butir besi dan sisa bahan bakar dapat dikeluarkan sebagai terak dan biasanya terdiri dari batu kapur, karena kebanyakan besi tercampur dengan kwarsa dan tanah napal.
Kemudian terak melindungi besi waktu melalui daerah pembakaran (di depan lubang-lubang angin) terhadap oksidasi karena angin. Pada saat pembuatan besi kasar yang mengandung banyak pospor (besi Thomas) maka kapur pospat, ialah batu kapur yang mengandung pospor sampai 7% dipakai sebagai bahan tambahan. Pospor dari bahan tambahan dan butir seluruhnya berubah menjadi besi kasar. Belerang dari kokas dan butir seluruhnya dapat terikat oleh terak yang banyak mengandung kapur.
1.5. Angin
Untuk membakar kokas didalam tanur tinggi dibutuhkan ± 3000 m³ atau 4 ton udara setiap 1 ton kokas. Jumlah ini dapat mencapai tekanan sampai 1,7-2 atau dengan menggunakan pompa udara yang bekerja ganda (Ø silinder 2,4 m dan terak 1,5 m) atau kompresor dan untuk penghematan bahan bakar udara dipanaskan lebih dulu dalam pemanasan angin sampai 700º - 800ºC.
Pemanas angin cowper adalah sebuah silinder batu yang dilapisi dengan pelat baja dengan garis tengah 6-8 m dan tinggi ± 20-35 m, yang kecuali saluran pembakaran, seluruhnya diisi dengan batu (camot) yang ditumpu secara rangka bakar dan karenanya mempunyai luas pemanasan sebesar 6000-14000 m².
Setiap tanur tinggi membutuhkan 2-3 pemanas angin yang bergiliran dipanaskan oleh gas tanur tinggi yang telah dibersihkan dan diperlukan untuk memanaskan angin penghembus.
1.6. Tanur Tinggi
Suatu tanur tinggi dengan produksi 400 ton/24 jam besi kasar pada penghasilan 35% memakai kira-kira:
· 1100 ton butir besi.
· 200 ton bahan tambahan.
· 450 ton kokas.
Sedangkan menurut P. Polukhin dalam buku Metal Procest Enginerring halaman 25. Untuk menghasilkan 100 ton besi kasar (pig iron) membutuhkan:
· 180 ton’s iron ore (biji besi)
· 95 ton’s screened coke (kokas)
· 50 ton’s limestone (bahan tambahan)
· 350 ton’s air blast 800ºC
Sedangkan menurut Bassemer dalam buku Manufactoring processes pada halaman 62 bahwa tanur tinggi mampu menghasilkan 600-1000 ton pig iron/hours.
Perusahaan-perusahaan yang besar membutuhkan bahan-bahan dasar 12000 sampai 15000 ton lebih seharinya. Oleh karena itu, untuk keperluan angkutan, pembuatan kokas dan angin, pembersihan gas dapur kokas dan tanur tinggi, dan untuk pengerjaan hasil-hasil tambahan membutuhkan fasilitas dan peralatan yang sangat banyak.
Beberapa macam lapisan dalam tanur tinggi:
· Lapisan cemuk tebalnya 0,6 – 0,8 m
· Lapisan hentian tebalnya 0,5 – 0,7 m
· Lapisan rangka tebalnya 0,8 – 1 m
Sungkup pengisian berfungsi juga menahan gas, dan membagi rata pengisian. Penutupan dapur pipa penyalur gas, bordes pengisian dan cemuk didukung oleh konstruksi baja. Pengisian dapur dilakukan dengan bak-bak tertutup dapat memuat 5 ton kokas atau 14 ton butir besi dan bahan tambahan diangkut dengan lintasan kabel.
Udara panas dihembuskan melalui 8-16 buah pipa yang berjarak 1-1,5 m. Ujung-ujung pipa hembus dibuat dari perunggu, didinginkan dengan air dan mudah diganti dan terletak dalam kotak angin.
Dalam tungku bagian bawah terdapat lubang untuk mencerat besi kasar setiap 3-5 jam. Dibawah lubang-lubang hembus terdapat lubang untuk mengeluarkan terak terus menerus.
1.7. Proses Tanur Tinggi
Udara dengan kecepatan ± 100 m/det menghembus dapur dan membakar kokas menjadi CO2, tetapi karena kelebihan kokas direduksi sampai CO. Suhu yang terjadi antara 1500-1700º C, naik ke atas memanaskan muatan dan meninggalkan mulut pada ± 200º C.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar