Pengolahan Besi Dan Baja Dalam Industri Peleburan

Pada proses pengolahan logam (ferro) di pabrik, terlebih dahulu digalilah bijih-bijih besi yang berupa gumpalan tanah yang mengandung pasir besi dalam pertambangan. Kemudian bijih-bijih besi tersebut diangkut ke pabrik pengolahan besi baja untuk diproses lebih lanjut.
Sebelum dimasukkan kedalam dapur tinggi, bijih besi tersebut didahului proses pendahuluan, yaitu : 1. Penyucian
2. Pemecahan
3. Pembersihan
4. Pemanggangan

Maksud perlakuan pendahuluan ini adalah, setelah di cuci bersih dari kotoran yang melekat lalu dipecah-pecah menjadi bagian kecil yang sama besarnya dan mudah diangkut serta mudah pengerjaannya. Kemudian dimasukkan kedalam alat pemisah untuk memilah bijih besi yang banyak kandungan besinya.
Proses selanjutnya di lakukan pemanggangan di dalam oven pemanas untuk mengurangi berat kadar belerang yang dalam bijih besi dan mengeluarkan kandungan zat asam arangnya.

Bijih-bijih besi ada beberapa macam jenisnya, jenis-jenis yang terpenting ialah:
1. Batu besi coklat (2Fe2O3 + 3H2O), mengandung kadar besi 40%.
2. Batu besi merah (Fe2O3), mengandung kadar besi 50%
3. Batu besi magnet (Fe3O4), mengandung kadar besi antara 60%
4. Batu besi kalsit (FeCO3), mengandung kadar besi 40%

PENGOLAHAN BESI
Seperti telah diuraikan didepan, besi di olah dari bijih besi, terutama batu besi coklat, batu besi merah dan batu besi magnet. Tingkat pertama ialah mereduksi bijih besi menjadi logam besi. Sifat oksida besi sangat berbeda dengan sifat unsur besi, untuk itu zat asam yang ada didalamnya perlu dikeluarkan. Untuk memisahkan zat asam dari bijih besi biasanya digunakan dapur tinggi. Proses ini dikenal sebagai peleburan dalam dapur tinggi.

Dapur tinggi dari puncaknya diberi muatan bijih besi, kokas dan batu kapur. Kokas memberikan panas dan untuk membantu pembakaran.

Dari bawah ditiupkan udara panas melalui pipa-pipa yang disebut dengan pipa tiup ke dalam dapur tinggi. Bagian-bagian bijih besi yang bukan logam bersenyawa dengan batu kapur, kemudian menjadi buih logam atau terak.Selama pemberian panas yang merupakan proses terus menerus, besi yang mencair turun ke dasar dapur tinggi dengan membiarkan terak terapung di atasnya. Terdapat dua buah saluran dan berselang-selang terak dialirkan melalui saluran atas dan besi cair melalui saluran bawah yang kemudian di alirkan kedalam cetakan-cetakan. Balok-balok besi yang diperoleh secara demikian disebut besi kasar. Besi kasar yang dihasilkan dapur tinggi dibagi menjadi 2 golongan, yaitu besi kasar kelabu dan besi kasar putih. Suhu kerja pada proses pengolahan besi ini 1320ºC – 1800ºC.

PENGOLAHAN BESI TUANG
Besi tuang diproduksi dengan melebur kembali besi kasar kelabu dengan besi tua dan baja, lalu membakarnya dengan kokas dan batu kapur dalam dapur tinggi yang lebih kecil sama seperti pada dapur tinggi, dapur ini juga diisi bahan bakar dan bahan tambahan. Proses pencairan dalam dapur dilakukan beberapa kali untuk memperbaiki mutu.
Bahan tambahan yang dipakai biasanya kapur, kadang-kadang bahan tambahan lain. Hal ini dilakukan untuk memberikan sifat-sifat yang lebih baik kepada besi. Kalau menghendaki suhu cair rendah 1100ºC – 1200ºC, tetapi keras dan rapuh, cukup diambilkan besi kasar yang berasal dari bijih besi dengan kadar zat arang yang tingggi.

Bahan tambahan silisium dipergunakan untuk menambah kekuatan benda dan mempertinggi titik cair. Fosfor dapat memudahkan penuangan tetapi membuat besi tuang menjadi rapuh. Bila besi tuang dipakai untuk mutu yang tinggi, maka harus ditambahkan nikel atau krom waktu terjadi proses peleburan. Besi tuang yang diberi bahan tambahan mangaan, warnanya menjadi kehitam-hitaman.
Dapur besi tuang yang dikenal dengan nama dapur kubah tingginya bervariasi antara 3 – 10 m dengan suhu kerja 1320ºC – 1500ºC. Panas diperoleh dari kokas dan udara panas yang ditiupkan
melalui pipa tiup untuk membantu pembakaran. Besi cair turun edasar dapur kubah, di salurkan dan dialirkan kecetakan-cetakan. Cetakan-cetakan ini dibuat dari pasir khusus menurut bentuk model kayu yang di inginkan. Produk hasil proses ini dikenal sebagai tuangan.

PENGOLAHAN BAJA
Pengerjaan dasar dalam pengolahan baja, ialah peleburan bahan-bahan logam dan kemudian mengolahnya. Bahan bakunya untuk pengolahan baja terdiri atas:
• besi dapur tinggi (besi kasar)
• baja tua
• bahan tambahan (batu kapur, silika dan antrasit)
Pengolahan baja modern dialihkan ke metode busur nyala api atau metode oksigen basah (metode LD dan LDAC). Selama beberapa waktu, dapur tungku terbuka diterapkan secara luas dalam pengolahan baja di Inggris.
Proses Bessemer juga diterapkan di Inggris, tetapi lebih popular di Eropa. Walaupun masih dipergunakan, metode dapur tungku terbuka dan proses Bessemer makin lama makin menjadi kuno. Dengan diperkenalkannya dapur busur nyala api dan metode oksigen basah.Dapur busur nyala api mampu mengolah baja berkualitas tinggi dan baja campuran dari baja tua.

Metode oksigen basah, yang mula-mula dikembangkan di Linz dan Donawitz di Austria merupakan metode yang sederhana dan ekonomis untuk mengolah bermacam-macam besi kasar.Proses Kaldo yang diterapkan di Swedia berdasarkan metode dapur tungku terbuka. Daripada menambahkan oksida besi, oksigen ditiupkan pada terak. Bejana diputar untuk membantu pemindahan panas. Metode lain yang dikembangkan di Jerman ialah proses Rotor. Metode ini sama dengan proses Kaldo, tetapi sejumlah oksigen juga ditiupkan kedalam cairan untuk membantu pengoksidasian yang cepat. Bejana dalam proses ini juga diputar untuk membantu pemindahan panas.Bila lapisan dapur rusak karena panas yang berlebihan, lapisan diperbaiki antara proses pembakaran dengan cara mengkondisikannya (Fettling). Cara memuat dapur dan proses peleburan diatur untuk mengurangi kerusakan lapisan, tetapi tetap diperlukan perbaikan pada setiap kerusakan. Perbaikan itu dilakuk an
dengan melempar dolomite, maknesit atau dalam hal-hal tertentu pasir silika kebagian yang rusak. Suhu kerja pengolahan baja ini 1320ºC – 1500ºC.