Proses Pembuatan Baja

Bagaimanakah proses pembuatan baja dilakukan? Baja merupakan logam yang terbentuk dari besi sebagai bahan dasar dan karbon sebagai material campurannya. Karakteristik utama dari besi yaitu memiliki struktur yang kuat dan keras. Karbon berfungsi untuk memperkuat dan memperkeras besi. Namun di sisi lain penambahan karbon yang berlebihan dapat menyebabkan strukturnya menjadi rapuh. Kandungan karbon di dalam baja biasanya berkisar antara 0,2-2,1 persen dari berat sesuai kelasnya.

Besi sudah dikenal dalam peradaban manusia di Mesir sejak 3000 SM. Metode pengerasan besi memakai heat treatment bahkan menyebar luas di kalangan masyarakat Yunani pada 1000 SM. Sedangkan pembuatan besi tempa telah dilakukan sejak abad 14 M, di mana proses ini secara tidak sengaja juga terkadang menghasilkan baja. Kegiatan memproduksi baja secara kecil-kecilan baru dimulai tahun 1960.

Pada prinsipnya, baja dibuat di dalam dapur yang didesain khusus untuk pengolahan baja. Bahan dasar yang digunakan dalam proses ini berupa besi kasar yang padat atau cair, besi bekas atau sekrap, dan tambahan logam-logam tertentu. Sementara itu, proses pembuatan baja terdiri dari berbagai macam metode, antara lain :

1. Metode Konvertor

Sesuai namanya, metode konvertor merupakan teknik pembuatan baja yang menggunakan bantuan alat konvertor. Wujud alat ini berupa tabung yang berbentuk bulat memanjang dan menghadap ke samping. Prosesnya yaitu masukkan kokas ke dalam konvertor, lalu panaskan hingga suhunya mencapai 1.500 derajat celcius. Berikutnya konvertor dimiringkan kembali untuk memasukkan bijih besi dan material alloy sampai volumenya 1/8 dari kapasitas konvertor. Lalu udara bertekanan 1,5- 2 atm dihembuskan dari kompresor ke konvertor selama 20-30 menit.

2. Metode Bassemer

Proses bassemer memanfaatkan reaksi asam untuk menciptakan struktur baja. Proses ini menggunakan material tahan api yang mengandung kuarsa asam/aksid asam (SiO2). Sedangkan bahan dasar yang dipakai berupa besi kasar kelabu dengan wujud cair. Metode bassemer sama sekali tidak menggunakan kalsium oksida (CaO) untuk menghindari terbentuknya kalsium silikat (CaSiO3), di mana percampuran SiO2 ditambah Cao menghasilkan CaSiO3.

3. Metode Thomas

Pada proses thomas, pembuatan baja memanfaatkan reaksi kimia yang besifat basa. Lapisan baja paling dalam berupa material yang tahan api seperti kalsium karbonat (CaCO3) dan magnesium karbonat (Mg CO3). Wujud besi yang dipakai sebagai bahan dasar yakni besi kasar putih yang mengandung fosfor sekitar 1,7-2 persen, magnesium sekitar 1-2 persen, dan silikon sekitar 0,6-0,8 persen. Ketika unsur magnesium dan silikon terbakar, fosfor kemudian bereaksi membentuk phospor oksida (P2O5). Pengeluaran besi cair selanjutnya bisa dilakukan dengan menambah zat kapur (CaO). Sehingga terjadilah reaksi kimia yaitu 3 (CaO) ditambah P2O5 menghasilkan Ca3(PO4)2 dibaca terak cair.

4. Metode Siemens Martin

Kekhasan dari metode ini adalah menggunakan sistem regenerator bersuhu sekitar 3.000 derajat celcius untuk memanaskan gas/udara , meningkatkan temperatur dapur, sebagai landasan dapur, dan menghemat penggunaan tempat. Metode siemens martin tidak terikat dengan bahan dasar sehingga bisa menggunakan besi kelabu maupun besi putih. Agar menghasilkan baja dengan kualitas yang sesuai standar, bahan baku besi kelabu harus dilapisi dengan batu silika (SiO2) di dinding bagian dalamnya. Begitu pula dengan besi putih wajib dilapisi dengan batu dolomit berupa magnesium karbonat (MgCO3) dan kalsium karbonat (CaCO3) dengan perbandingan 60:40.

5. Metode Basic Oxygen Furnace

Proses pembuatan baja memakai prinsip basic oxygen furnace diawali dengan memasukkan logam cair ke ruang bakar. Setelah itu oksigen bertekanan lebih dari 1.000 kN/m2 dihembuskan melalui Oxygen Lance menuju ke ruang bakar dengan kecepatan tinggi. Terakhir, tambahkan bubuk kapur (CaO) untuk menurunkan kadar fosfor dan belerangnya. Kelebihan dari metode ini di antaranya prosesnya relatif singkat berkisar 50 menit, tidak diperlukan lagi tuyer di bagian bawah, hanya memakai oksigen murni, dan biaya pembuatannya terbilang murah.

6. Metode Dapur Listrik

Metode dapur listrik memanfaatkan temperatur yang tinggi dengan memakai busur cahaya electrode dan induksi listrik. Hal ini memungkinkan pencapaian suhu maksimal hanya memakan waktu yang singkat dan temperaturnya pun dapat diatur dengan mudah sehingga kerugian akibat proses penguapan bisa diminimalisir. Di samping itu, tingkat efisiensi termis dapur pada metode ini pun terbilang tinggi dengan perlindungan maksimal terhadap cairan besi.

7. Metode Dapur Kopel

Pengolahan besi kasar kelabu dan besi bekas menjadi baja umumnya juga dikerjakan dengan metode dapur kopel. Metode ini dilakukan dengan memanaskan bahan pembentuk baja terlebih dahulu agar terbebas dari uap air selama kurang lebih 15 jam. Perhatikan udara dihembuskan dengan kecepatan rendah sampai kokas mencapai 700-800 mm dari dasar tungku. Berikutnya masukkan besi kasar dan baja bekas secara bertahap dengan kapasitas 10-15 persen setiap jam. Setelah terbentuk baja cair, pengeluaran baja cair tersebut baru boleh dilakukan setelah 15 menit kemudian.

8. Metode Dapur Cawan

Pertama-tama, masukkan besi kasar dan baja bekas ke dalam dapur cawan lalu tutup rapat. Kedua, masukkan gas-gas panas yang mengelilingi cawan sehingga membuat muatan cawan akan mencair. Ketiga, cairan baja tersebut siap dituang untuk diolah menjadi baja tulangan. Apabila ingin membentuk baja dengan karakteristik tertentu, tambahkan bahan alloy sesuai sifat yang ingin dimunculkan.

Referensi :

Arafuru. 2016. "Ini Dia Metode Proses Pembuatan Beton". <

http://arafuru.com/sipil/ini-dia-8-metode-proses-pembuatan-baja.html>. 03 November 2016.