Proses Pengolahan Besi Dan Baja

oleh

Pembuatan Besi dan Baja

Proses pembuatan besi dilakukan melalui dua tahap.

Peleburan besi

Peleburan besi dilakukan dalam suatu alat yang disebu blast furnance (tungku sembur) dengan tinggi 40 m dan lebar 14 m dan diperbuat dari batu bata yang tahan panas tinggi. Bahan yang dimasukkan dalam tungku ini ada tiga jenis, yaitu bijih besi  yang bercampur pasir (biasanya hematit), batu kapur (CaCO3) untuk mengikat kotor(fluks) pada besi, dan karbon (kokas) sebagai zat.

Reaksi: 2 FeO3 + 3 C → 4 Fe + 3 CO2

Suhu reaksi sangat tinggi dan tekanan tungku sekitar 1 – 3 atm gauge, sehingga besi mencair dan disebut besi gubal (pig iron). Besi cair pada umumnya terus 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, iaitu 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.

Pelenburan ulang besi

Proses pembuatan baja dibagi menjadi beberapa tahap sebagi berikut.

  1. Menurunkan kadar karbon dalam besi gubal dari 3 – 4% menjadi 0 – 1,5%, yaitu dengan mengoksidakannya dengan oksigen.
  2. Membuang Si, Mn, dan P serta pengotor lain melalui pembentukan terak.
  3. Menambahkan logam aliase, seperti Cr, Ni, Mn, V, Mo, dan W sesuai dengan jenis baja yang diinginkan.

Berbagai jenis zat ditambahkan pada pengolahan baja yang berguna sebagai “scavengers” (pengikat pengotor), terutama untuk mengikat oksigen dan nitrogen. Scavengers yang penting adalah alumunium, ferosilikon, feromangan, dan ferotitan. Zat tersebut bereaksi dengan nitrogen atau oksigen yang terlarut membentuk oksida yang kemudian terpisah ke dalam terak.