Minggu, 27 Februari 2011

Uji Tarik

PENDAHULUAN
Dalam kehidupan sehari-hari pemakaian logam biasanya berdasarkan sifat yang dimiliki logam tersebut contoh pada pembuatan konstruksi untuk jembatan dibutuhkan logam yang kuat dan tangguh berbeda dengan pemakaian logam untuk pagar rumah yang tidak terlalu memperhatikan sifat mekaniknya. Contoh-contoh sifat mekanik adalah kekuatan tarik, kekerasan, keuletan dan ketangguhan. Pengujian sifat-sifat mekanik ini dapat dilakukan dengan pengujian mekanik. Salah satu pengujian yang digunakan untuk mengetahui sifat mekanis logam adalah uji tarik (tensile test). Uji tarik adalah suatu metode yang digunakan untuk menguji kekuatan suatu bahan/material dengan cara memberikan beban gaya yang berlawanan arah. Hasil yang didapatkan dari pengujian tarik sangat penting untuk rekayasa teknik dan desain produk karena mengahsilkan data kekuatan material. Pengujian uji tarik digunakan untuk mengukur ketahanan suatu material terhadap gaya statis yang diberikan secara lambat.Sifat mekanis logam yang dapat diketahui setelah proses pengujian ini seperti kekuatan tarik, keuletan dan ketangguhan.
Pengujian tarik sangat dibutuhkan untuk menentukan desain suatu produk karena menghasilkan data kekuatan material. Pengujian tarik banyak dilakukan untuk melengkapi informasi rancangan dasar kekuatan suatu bahan dan sebagai data pendukung bagi spesifikasi bahan. Karena dengan pengujian tarik dapat diukur ketahanan suatu material terhadap gaya statis yang diberikan secara perlahan.




Pengujian tarik ini merupakan salah satu pengujian yang penting untuk dilakukan, karena dengan pengujian ini dapat memberikan berbagai informasi mengenai sifat-sifat logam. Dalam bidang industri juga diperlukan pengujian tarik ini untuk mempertimbangkan faktor metalurgi dan faktor mekanis yang tercakup dalam proses perlakuan terhadap logam jadi, untuk memenuhi proses selanjutnya.
Oleh karena pentingnya pengujian tarik ini, kita sebagai mahasiswa metalurgi hendaknya mengetahui mengenai pengujian ini. Dengan adanya kurva tegangan regangan kita dapat mengetahui kekuatan tarik, kekuatan luluh, keuletan, modulus elastisitas, ketangguhan, dan lain-lain. Pada pegujian tarik ini kita juga harus mengetahui dampak pengujian terhadap sifat mekanis dan fisik suatu logam. Dengan mengetahui parameter-parameter tersebut maka kita dapat data dasar mengenai kekuatan suatu bahan atau logam.
TINJAUAN PUSTAKA


2.1 Uji Tarik
Uji tarik adalah suatu metode yang digunakan untuk menguji kekuatan suatu bahan/material dengan cara memberikan beban gaya yang berlawanan arah dalam satu garis lurus.. Hasil yang didapatkan dari pengujian tarik sangat penting untuk rekayasa teknik dan desain produk karena mengahasilkan data kekuatan material. Pengujian uji tarik digunakan untuk mengukur ketahanan suatu material terhadap gaya statis yang diberikan secara lambat. Mekanisme proses uji tarik seperti pada Gambar 2.1
















Gambar 2.1. Mesin uji tarik dilengkapi spesimen ukuran standar.

Seperti pada Gambar 2.1 benda yang di uji tarik diberi pembebanan pada kedua arah sumbunya. Pemberian beban pada kedua arah sumbunya diberi beban yang sama besarnya. Beban yang diberikan pada bahan yang di uji ditransmisikan pada pegangan bahan yang di uji. Dimensi dan ukuran pada benda uji disesuaikan dengan standar baku pengujian.
75 mm


50 mm


Gambar 2.2 Dimensi dan ukuran spesimen untuk uji tarik

Kurva tegangan-regangan teknik dibuat dari hasil pengujian yang didapatkan.











Gambar 2.3 Contoh kurva uji tarik



2.1 Sifat-Sifat Logam Pada Uji Tarik (Tensile Properties)
Pengujian dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat mekanis suatu material, khususnya logam diantara sifat-sifat mekanis yang dapat diketahui dari hasil pengujian tarik adalah sebagai berikut:
1. Kekuatan tarik
2. Kuat luluh dari material
3. Keuletan dari material
4. Modulus elastic dari material
5. Kelentingan dari suatu material
6. Ketangguhan.

1. Kekuatan Tarik
Kekuatan tarik atau kekuatan tarik maksimum (Ultimate Tensile Strength) (UTS) adalah beban maksimum dibagi luas penampang lintang awal benda uji.
………………………………………………………… (1)
di mana Su = Kuat tarik
Pmaks = Beban maksimum
A0 = Luas penampang awal
Untuk logam-logam yang liat kekuatan tariknya harus dikaitkan dengan beban maksimum dimana logam dapat menahan sesumbu untuk keadaan yang sangat terbatas.
Tegangan tarik adalah nilai yang paling sering dituliskan sebagai hasil suatu uji tarik, tetapi pada kenyataannya nilai tersebut kurang bersifat mendasar dalam kaitannya dengan kekuatan bahan. Untuk logam-logam yang liat kekuatan tariknya harus dikaitkan dengan beban maksimum, di mana logam dapat menahan beban sesumbu untuk keadaan yang sangat terbatas. Akan ditunjukkan bahwa nilai tersebut kaitannya dengan kekuatan logam kecil sekali kegunaannya untuk tegangan yang lebih kompleks, yakni yang biasanya ditemui. Untuk berapa lama, telah menjadi kebiasaan mendasarkan kekuatan struktur pada kekuatan tarik, dikurangi dengan faktor keamanan yang sesuai.
Kecenderungan yang banyak ditemui adalah menggunakan pendekatan yang lebih rasional yakni mendasarkan rancangan statis logam yang liat pada kekuatan luluhnya. Akan tetapi, karena jauh lebih praktis menggunakan kekuatan tarik untuk menentukan kekuatan bahan, maka metode ini lebih banyak dikenal, dan merupakan metode identifikasi bahan yang sangat berguna, mirip dengan kegunaan komposisi kimia untuk mengenali logam atau bahan. Selanjutnya, karena kekuatan tarik mudah ditentukan dan merupakan sifat yang mudah dihasilkan kembali (reproducible). Kekuatan tersebut berguna untuk keperluan spesifikasi dan kontrol kualitas bahan. Korelasi empiris yang diperluas antara kekuatan tarik dan sifat-sifat bahan misalnya kekerasan dan kekuatan lelah, sering dipergunakan. Untuk bahan-bahan yang getas, kekuatan tarik merupakan kriteria yang tepat untuk keperluan perancangan.

2. Pengukuran Batas Luluh (Yielding)
Batas luluh adalah titik yang menunjukkan perubahan dari deformasi elastis ke deformasi plastis.Tegangan dimana deformasi atau batas luluh mulai teramati tergantung pada kepekaan pengukuran regangan.Telah digunakan berbagai kriteria permulaan batas luluh tergantung pada ketelitian pengukuran tegangan dan data-data yang digunakan.
1. Batas elastik sejati berdasarkan pada pengukuran regangan mikro pada skala regangan 2 X 10-6 inci/inci. Batas elastik nilainya sangat rendah dan dikaitkan dengan gerakan beberapa ratus dislokasi.
2. Batas proporsional adalah tegangan tertinggi untuk daerah hubungan proporsional antara tegangan-regangan. Harga ini diperoleh dengan cara mengamati penyimpangan dari bagian garis lurus kurva tegangan-regangan.
3. Batas elastik adalah tegangan terbesar yang masih dapat ditahan oleh bahan tanpa terjadi regangan sisa permanen yang terukur pada saat beban telah ditiadakan. Dengan bertambahnya ketelitian pengukuran regangan, nilai batas elastiknya menurun hingga suatu batas yang sama dengan batas elastik sejati yang diperoleh dengan cara pengukuran regangan mikro. Dengan ketelitian regangan yang sering digunakan pada kuliah rekayasa (10-4 inci/inci), batas elastik lebih besar daripada batas proporsional. Penentuan batas elastik memerlukan prosedur pengujian yang diberi beban-tak diberi beban (loading-unloading) yang membosankan.
4. Kekuatan luluh adalah tegangan yang dibutuhkan untuk menghasilkan sejumlah kecil deformasi plastis yang ditetapkan. Definisi yang sering digunakan untuk sifat ini adalah kekuatan luluh ofset ditentukan oleh tegangan yang berkaitan dengan perpotongan antara kurva tegangan-regangan dengan garis yang sejajar dengan elastis ofset kurva oleh regangan tertentu. Di Amerika Serikat ofset biasanya ditentukan sebagai regangan 0,2 atau 0,1 persen (e = 0,002 atau 0,001).
so = F (ofset regangan = 0,002) ............................. (2)
Ao
Cara yang baik untuk mengamati kekuatan luluh ofset adalah setelah benda uji diberi pembebanan hingga 0,2% kekuatan luluh ofset dan kemudian pada saat beban ditiadakan maka benda ujinya akan bertambah panjang 0,1 sampai dengan 0,2%, lebih panjang daripada saat dalam keadaan diam.
Tegangan ofset di Britania Raya sering dinyatakan sebagai tegangan uji (proff stress), di mana harga ofsetnya 0,1% atau 0,5%. Kekuatan luluh yang diperoleh dengan metode ofset biasanya dipergunakan untuk perancangan dan keperluan spesifikasi, karena metode tersebut terhindar dari kesukaran dalam pengukuran batas elastik atau batas proporsional.
Beberapa bahan pada dasarnya tidak mempunyai bagian linier pada kurva tegangan-regangannya, misal tembaga lunak atau besi cor kelabu. Untuk bahan-bahan demikian, metode ofset tidak dapat digunakan dan untuk pemakaian praktis, kekuatan luluh didefinisikan sebagai tegangan yang diperlukan untuk menghasilkan regangan total tertentu, misalnya ε = 0,005.




3. Pengukuran Keuletan.
Keuleten adalah kemampuan suatu bahan untuk menahan beban pada daerah plastis tanpa terjadi perpatahan. Secara umum pengukuran keliatan dilakukan untuk memenuhi kepentingan tiga buah hal:
1. Untuk menunjukan perpanjangan di mana suatu logam dapat berdeformasi tanpa terjadi patah dalam suatu proses suatu pembentukan logam, misalnya pengerolan dan ekstrusi.
2. Untuk memberi petunjuk secara umum kepada perancang mengenai kemampuan logam untuk mengalir secara pelastis sebelum patah.
3. Sebagai petunjuk adanya perubahan permukaan kemurnian atau kondisi pengolahan.

4. Modulus Elastisitas
Modulus Elastisitas adalah ukuran kekuatan suatu bahan akan keelastisitasannya. Makin besar modulus, makin kecil regangan elastik yang dihasilkan akibat pemberian tegangan.Modulus elastisitas ditentukan oleh gaya ikat antar atom, karena gaya-gaya ini tidak dapat dirubah tanpa terjadi perubahan mendasar pada sifat bahannya. Maka modulus elastisitas salah satu sifat-sifat mekanik yang tidak dapat diubah. Sifat ini hanya sedikit berubah oleh adanya penambahan paduan, perlakuan panas, atau pengerjaan dingin.
Secara matematis persamaan modulus elastic dapat ditulis sebagai berikut.
………………………………………. (3)
dimana  = tegangan
ε = regangan






Tabel 1.1 Harga modulus elastisitas pada berbagai suhu

Bahan Modulus elastisitas, psi x 106
Suhu kamar 4000 F 8000 F 10000 F 12000 F
Baja karbon
Baja tahan karat austenit
Paduan titanium
Paduan aluminium 30,0
28,0
16,5
10,5 27,0
25,5
14,0
9,5 22,5
23,0
10,7
7,8 19,5
22,5
10,1 18,0
21,0


5. Kelentingan (Resilience)
Kelentingan adalah kemampuan suatu bahan untuk menyerap energi pada waktu berdeformasi secara elastis dan kembali ke bentuk awal apabila bebannya dihilangkan. Kelentingan biasanya dinyatakan sebagai modulus kelentingan, yakni energi regangan tiap satuan volume yang dibutuhkan untuk menekan bahan dari tegangan nol hingga tegangan luluh σ0. Untuk menentukan nilai modulus kelentingan dapat dapat digunakan persamaan sebagai berikut.

U0 = ½ σx ex ................................................. ....... (4)

Dari definisi diatas , modulus kelentingan adalah :
UR = ½ soeo = ½ so so = so2 ................... (5)
E 2E
Persamaan ini menunjukan bahwa bahan ideal untuk menahan beban ebergi pada pemakaian di mana bahan tidak mengalami deformasi permanen, misal pegas mekanik, adalah data bahan yang memiliki tegangan luluh tinggi dan modulus elastisitas rendah. Tabel 2 memberikan beberapa modulus kelentingan untuk berbagai bahan.




Tabel 2.1 Modulus kelentingan untuk berbagai bahan

Bahan E, Psi so, Psi Modulus kelentingan UR
Baja karbon rendah 30 X 106 45,000 33,7
Baja pegas karbon tinggi 30 X 106 140,000 320
Duralumunium 10,5 X 106 18,000 17
Tembaga 16 X 106 4,000 5,3
Karet 150 300 300
Polimer akrilik 0,5 X 106 2,000 4,0


6. Ketangguhan (Toughness)
Ketangguhan (Toughness) adalah kemampuan menyerap energi pada daerah plastik. Kemampuan untuk menahan beban yang kadang-kadang diatas tegangan luluh tanpa terjadi patah, dan khususnya diperlukan pada bagian–bagian rantai, roda gigi, kopling mobil barang, dan cangkuk kran. Pada umumnya ketangguhan menggunakan konsep yang sukar dibuktikan atau didefinisikan. Salah satu menyatakan ketangguhan adalah meninjau luas keseluruhan daerah di bawah kurva tegangan-regangan. Luas ini menunjukan jumlah energi tiap satuan volume yang dapat dikenakan kepada bahan tanpa mengakibatkan pecah. Baja pegas karbon tinggi mempunyai kekuatan luluh dan kekuatan tarik lebih tinggi dibandingkan baja struktur karbon menengah. Akan tetapi baja struktur lebih liat dan memiliki perpanjangan total lebih besar. Luas keseluruhan daerah dibawah kurva tegangan-regangan lebih besar untuk baja struktur, oleh karena itu baja struktur merupakan bahan yang lebih tangguh. Hal ini menunjukan bahwa ketangguhan adalah parameter yang terdiri dari dua hal yakni tegangan dan keliatan. Terdapat beberapa cara pendekatan matematik untuk menentukan luas daerah di bawah kurva tegangan- regangan. Luas dibawah kurva dapat didekati dengan persamaan- persamaan berikut :


UT ≈ su ef ...................................... (6)
UT ≈ so + su ef .......................................... (7)
2
Untuk logam- logam getas, kadang-kadang tegangan-regangan dianggap sebagai parabola, dan luas daerah di bawah kurva diberikan oleh persamaan
UT = 2/3 su ef ........................................... (8)
Semua hubungan diatas hanya cara pendekatan untuk mengetahui luas daerah di bawah kurva regangan–tegangan. Kurva-kurva tersebut tidak menggambarkan perilaku yang sejati pada daerah plastis, karena pembuatan kurva didasarkan pada luas semula benda uji. Perbandingan antara regangan-tegangan suatu bahan dengan ketangguhannya tinggi dan rendah dapat kita lihat pada (gambar 3 ) dibawah ini :








Gambar 2.4 Perbandingan antara Kurva-kurva Tegangan-Regangan untuk Bahan
dengan Ketangguhannya Tinggi dan Rendah

Pengeecoran

PENDAHULUAN


Coran dibuat dari logam yang dicairkan, dituang kedalam cetakan, kemudian dibiarkan dingin dan membeku. Sejarah pegecoran dimulai ketika orang mengetahui bagaimana mencairkan logam dan memasukan kedalam cetakan. Hal itu terjadi kira-kira tahun 4.000 sebelum masehi.
Awal penggunaan logam adalah ketika orang membuat perhiasan dari emas dan perak tempaan, dan kemudian membuat senjata atau mata bajak dengan menempa tembaga, hal itu karena dimungkinkan karena logam-logam ini ditemukan di alam dalam keadaan murni, sehingga dengan mudah orang-orang dapat menempanya. Pengecoran perunggu pertama dilakukan di Mesopotamia kemudian berkembang ke Asia Tenggara, India, dan Cina. Proses pengecoran ini dilakukan dengan cara menuang logam cair kedalam rongga yang terbuat dari batu. Bahan batu tersebut adalah pasir, batu gamping dan tanah liat untuk menguatkannya.
Cetakan biasanya dibuat dengan cara memadatkan pasir. Pasir yang biasa digunakan adalah pasir alam atau pasir buatan yang mengandung kadar lempung. Cetakan pasir mudah dibuat dan tidak mahal harganya asalkan memakai pasir yang cocok. Pasir cetak yang baik harus memiliki sifat-sifat tertentu yang memenuhi persyaratan diantaranya adalah permeabilitas. Pengujian permeabilitas dilakukan untuk mengetahui kemampuan aliran udara atau gas saat proses penuangan logam cair.
Pengecoran merupakan salah satu cara pembentukan logam banyak digunakan orang. Kebutuhan akan teknik pengecoran ini meningkat seiring dengan banyak permintaan logam yang dibutuhkan masyarakat. Pembangunan di bidang industri misalnya, dalam memenuhi kebutuhan akan mesin-mesin produksi yang sebagian besar terbuat dari logam semakin hari semakin bertambah. Untuk membuat coran dilakukan proses-proses seperti pencairan logam, membuat cetakan, menuang, membongkar dan membersihkan cetakan. Proses mencairkan logam dilakukan dalam berbagai macam tanur seperti tanur induksi frekwensi rendah yang digunakan untuk besi cor, tanur busur listrik yang digunakan untuk baja coran dan tanur krus untuk tembaga dan logam paduan ringan lainnya. Dalam proses pengecoran banyak variabel yang menentukan produk coran maka dibutuhkan kehati-hatian dalam proses ini, baik dalam mendesain bentuk cetakan, pembuatan cetakan, penuangan dan pembersihan cetakan.
Oleh karena itu penting sekali untuk mengenal dan memahami teknik-teknik dari pengecoran. Maka, perlu diadakan praktikum untuk mengenalkan teknik pengecoran pada aplikasinya.
TINJAUAN PUSTAKA
Awal penggunaan logam oleh orang ialah ketika orang membuat perhiasan dari emas atau perak tempaan, dan kemudian membuat senjata atau mata bajak dengan menempa baja,. Hal itu dimungkinkan karena logam-logam ini terdapat di alam dalam keadaan murni, sehingga dengan mudah orang dapat menempanya. Kemudian secara kebetulan orang menemukan tembaga mencair, selanjutnya mengetahui cara untuk menuangkan logam cair ke dalam cetakan. Dengan demikian untuk pertama kalinya orang dapat membuat coran yang berbentuk rumit, seperti perabot rumah tangga atau perhiasan.
Produk yang dihasilkan pada waktu itu adalah meriam, peluru meriam, tungku, pipa, dan lain-lain. Cara pengecoran pada zaman itu adalah menuangkan secara langsung logam cair yang didapat dari bijih besi ke dalam cetakan. Jadi tidak dengan jalan mencairkan kembali besi kasar seperti yang kita lakukan sekarang ini. Kokas ditemukan di Inggris pada abad 18, yang kemudian di Perancis diusahakan agar kokas tersebut dapat dipakai untuk mencairkan kembali besi kasar dalam tanur kecil dalam usaha membuat coran. Kemudian tanur yang serupa dengan tanur kupola yang ada sekarang, di buat Inggris, dengan cara mencairkan besi kasar yang dilakukan kira-kira sama dengan cara yang dilakukan orang sekarang.

2.2 Pengertian Pengecoran
Pengecoran adalah sebagian dari proses pembentukan logam melalui fasa cair dengan menggunkaan cetakan (mould), adapun proses pengecoran meliputi pembuatan cetakan, proses peleburan logam, penuangan logam cair kedalam cetakan, dan pembersihan coran serta daur ulang pasir cetak.
Produk dari pengecoran biasa disebut dengan coran atau benda cor. Pengecoran juga dapat diistilahkan denagan foundry, namun kata foundry mempunyai artian yang lebih luas, yaitu segala macam yang berhubungan dengan pengecoran. Menurut definisinya pengecoran adalah menuangkan cairan logam kedalam suatu cetakan yang berongga kemudian dibiarkan dingin dan membeku mengikuti bentuk cetakan.

2.3 Membuat Coran
Pada saat membuat coran harus dilakukan proses-proses seperti : pencairan logam, membuat cetakan, menuang, membongkar dan membersihkan coran.Untuk mencairkan logam bermacam-macam tanur dipakai, umumnya kupola atau tanur induksi frekuensi rendah dipergunakan untuk besi cor, tanur busur listrik atau tanur induksi frekuensi tinggi dipergunakan untuk baja cor dan tanur krus untuk paduan tembaga atau coran paduan ringan, karena tanur-tanur ini dapat memberikan logam cair yang baik dan sangat ekonomis untuk logam-logam tersebut.

Bahan baku Tungku Ladel

Sistem pengolahan Mesin Pembuat Penuangan
pasir cetakan

Pasir Rangka cetak
Pembongkaran


Pembersihan


Pemeriksaan
Gambar 1. Aliran Proses Pembuatan Coran.

Di bawah ini akan dijelaskan macam-macam dari pengecoran, yaitu sebagai berikut :
1. Pengecoran cetak adalah satu cara pengecoran dimana logam cair ditekan ke dalam cetakan logam dengan tekanan tinggi, coran tipis dapat dibuat dengan cara ini.
2. Pengecoran tekanan rendah adalah satu cara pengecoran dimana diberikan tekanan yang sedikit lebih tinggi dari tekanan atmosfir pada permukaan logam dalam tanur, tekanan ini mengakibatkan mengalirnya logam cair ke atas melalui pipa ke dalam cetakan.
3. Pengecoran sentrifugal adalah suatu cara pengecoran dimana cetakan diputar dan logam cair dituangkan ke dalamnya, sehingga logam cair tertekan oleh gaya sentrifugal dan kemudian membeku. Coran berbentuk pipa dapat dibuat dengan jalan tersebut.
Pada saat setelah penuangan, coran dikeluarkan dari cetakan dan dibersihkan, bagian-bagian yang tidak perlu dibuang dari coran. Kemudian coran diselesaikan dan dibersihkan dengan disemprot mimis atau semacamnya agar memberikan rupa dan kerusakan, dan akhirnya dilakukan pemeriksaan dimensi.
Oleh karena itu untuk membuat coran yang baik, perencana dan pembuat coran perlu mengerti mengenai pengecoran. Bahan-bahan untuk pengecoran yang biasa digunakan yaitu coran besi cor, coran baja, coran paduan tembaga, coran logam ringan, dan coran paduan lain.

2.4 Pola
Hal pertama yang harus dilakukan pada pembuatan pola adalah mendeskripsikan gambar perencanaan produk menjadi gambar untuk pengecoran, sehingga pola dapat memenuhi beberapa ketentuan-ketentuan, antara lain:
1. Pola harus mudah dikeluarkan
2. Penempatan Inti harus mudah
3. Sistim saluran harus dibuat sempurna untuk mendapatkan aliran logam
cair yang optimum
4. Kemiringan Pola
Setiap pola yang akan dibuat harus memiliki kemiringan tertentu yang bertujuan untuk memudahkan pencabutan pola dari cetakannya sehingga tidak mengalami kerusakan. Kemiringan setiap pola tergantung pada tinggi rendahnya ukuran pola tersebut, yaitu:
a) Apabila ukuran dari suatu pola tinggi maka kemiringannya kecil.
b) Apabila ukuran dari suatu pola rendah maka kemiringannya besar.
5. Permesinan
Setelah dilakukan proses pengecoran, maka suatu produk coran akan dilanjutkan dengan proses permesinan. Oleh karena itu dalam hal pembuatan pola harus memperhatikan tambahan ukuran untuk perlakuan permesinan. Biasanya penambahan ukuran ini hanya diberikan pada bagian-bagian tetentu yang akan dilakukan proses permesinan. Penentuan ketebalan ini berbeda-beda, tergantung pada bahan, ukuran, serta keadaan pekerjaan mekanik.
6. Penyusutan Pola
Pada pembuatan setiap pola harus diketahui dahulu material apa yang akan digunakan untuk pembuatan produk corannya contohnya: Alumunium, besi, baja, kuningan, tembaga dan lain-lain, karena hal ini akan mempengaruhi faktor penyusutan ketika proses pembekuan dan pendinginan logam. Besarnya penyusutan sering tidak homogen, hal ini tergantung pada bahan coran, bentuk, tempat, tebal coran ataupun ukuran dan kekuatan inti.
2.4.1 Jenis Pola
Pola mempunyai berbagai macam bentuk antara lain adalah :
1. Pola pejal
Pola pejal adalah pola yang biasa dipakai yang bentuknya hampir
serupa dengan bentuk coran.
2. Pola Pelat Pasangan
Pola ini merupakan pelat dimana pada kedua belahnya ditempelkan pola demikian juga saluran turun, saluran masuk, dan penambah. Pla ini cocok sekali untuk masa produksi dari coran kecil. Pola biasanya dibuat dari logam atau plastik.
3. Pola Pelat Kup dan Drag
Dalam hal ini pola kayu, logam atau plastik dilekatkan pada dua pelat demikian juga saluran turun pengalir, saluran masuk, dan penambah. Pelat tersebut adalah pelat kup dan pelat drag. Kedua pelat dijamin oleh pena-pena agar bagian atas dan bawah dari coran menjadi cocok. Pola semacam ini dipakai untuk meningkatkan produksi.
4. Pola Cetakan Sapuan
Dalam hal ini bentuk dari coran silinder atau bentuk benda putar. Alat ini dibuat dari pelat dengan sebuah penggeret dan pemutar pada tengahnya. Pembuatan cetakan dilakukan dengan memutar penggeret disekeliling pemutar.
5. Pola Penggeret dan Penuntun
Ini dipergunakan untuk pipa lurus atau pipa lengkung yang penampangnya tidak berubah. Penuntun dibuat dari kayu, dan pembuatan cetakan dilakukan dengan menggerakkan penggeret sepanjang penuntun. Harga pola ini tidak mahal, tetapi pembuatan cetakannya membutuhkan waktu dua atau tiga kali waktu yang diperlukanuntuk pembuatan cetakan biasa dengan pola tunggal.
6. Pola Penggeret Berputar dengan Rangka Cetak
Ini suatu kasus dimana bagian pola dapat diputar secara konsentris. Kedua ujung dari penggeret mempunyai poros. Pembuatan cetakan dilakukan dengan mengayunkan penggeret sekeliling porosnya.
2.4.2 Bahan Pola
Adapun syarat-syarat kayu yang dapat digunakan dalam pembentukan pola
antara lain:
1. Kayu dalam kondisi kering (agar tidak terjadi pelentingan).
2. Mempunyai serat-serat yang halus.
3. Tidak nudah retak atau pecah akibat pengerjaan.
4. Mudah dikerjakan tangan ataupun mesin.


2.5 Pembuatan Cetakan Pasir
Pasir cetak merupakan suatu bahan yang memiliki sifat-sifat tertentu yang dapat digunakan sebagai cetakan, sehingga tidak semua pasir dapat dijadikan pasir cetak. Dapat dikatakan bahwa coran yang baik dihasilkan dari logam yang sesuai dan dituang ke dalam cetakan yang baik, yang terbuat dari pasir cetak yang baik pula. Sifat-sifat pasir cetak yang baik adalah:
1. Permeabilitas yang cukup baik untuk melewatkan dengan cepat gas yang terjadi pada saat logam cair dituang ke dalam cetakan.
2. Kekuatan yang cukup baik untuk menahan tekanan pada saat logam cair dituang ke dalam cetakan.
3. Mampu cetaknya baik.
4. Mampu padatnya baik.
5. Dapat digunakan ulang untuk cetakan.
6. Mampu ambruk setelah penuangannya baik.
7. Tidak menimbulkan polusi.
8. Harganya murah.
Ada beberapa jenis cetakan yaitu antara lain :
1. Cetakan pasir basah (green sand moulds)
2. Cetakan pasir muka kering (skin dried moulds).
3. Cetakan pasir kering (dry sand moulds).
4. Cetakan semen (cemen process moulds).
5. Cetakan pasir proses CO2 (CO2 process moulds).
6. Cetakan pasir kulit kerang (croning/shell process moulds)

2.6 Peleburan
Secara konstruksi, tanur ini lebih sederhana dari tanur induksi frekuensi menengah, karena tidak diperlukan peralatan perubah frekuensi. Frekuensi yang digunakan adalah 50 Hz (frekuensi jaringan listrik). Frekuensi yang rendah mengakibatkan gejolak pada cairan di dalam tanur, tetapi tidak mampu melebur bahan baku yang berukuran kecil. Oleh karena itu pada tanur ini harus selalu ditinggalkan cairan paling sediit ¼ dari isi tanur saat penuangan bila tanur akan dioperasikan kembali.








Gambar 2. Tanur Induksi (kiri) dan Tanur Induksi Saluran (kanan).

2.7 Penuangan
Proses penuangan ini merupakan proses penting dalam pengecoran walaupun berlangsung dalam waktu yang pendek saja. Kecerobohan yang dilakukan dapat membahayakan keselamatan pekerja dan selalu berakibat rusaknya benda tuangan. Untuk menjamin hasil yang baik pada pekerjaan ini, maka digunakan ladel penuangan yang memenuhi syarat-syarat teknis maupun keselamatan kerja. Ladel ini harus digunakan untuk membawa logam cair dari tanur ke cetakan dan menuangkannya dengan aman.
Ladel penuang terbuat dari pelat baja yang bagian dalamnya dilapisi dengan tanah liat, pasir cetak ataupun bahan tahan api lain dan dikeringkan dengan baik. Ladel yang lembab sama sekali tidak berguna, karena pada saat diisi akan menimbulkan uap air yang bercampur dengan cairan. Hal ini akan menyebabkan timbulnya gas pada tuangan. Disamping itu bahaya yang lebih besar timbul karena pecahnya lapisan pelindung menyebabkan cairan tumpah.
Beberapa hal yang harus diperhatikan pada saat penuangan :
1. Menahan terak
Terak akan mengambang dipermukaan cairan dan diusahakan tidak turut tertuang pada cetakan, oleh karena itu terak ini sesaat sebelum penuangan disingkirkan dengan bantuan batang penyingkir. Batang penyingkir harus kering dan dipanaskan terlebih dahulu, jika tidak maka akan terjadi uap air atau bahkan ledakan yang cukup berbahaya. Cara lain yang dilakukan pada ladel kecil yaitu dengan menaburkan pengikat terak pada permukaan cairan sampai terak menjadi suatu lapisan pada permukaan cairan dan tertinggal di dalam ladel pada saat penuangan. Pengikat terak tersebut adalah sekam maupun bahan industri (slag remover).
2. Posisi Ladel
Posisi ladel harus serendah dan sedekat mungkin dengan cawan tuang, hal ini bertujuan untuk mengurangi oksidasi, menghindari pusaran, dan erosi.
3. Penuangan
Cara penuangan terdiri dari 3 macam, yaitu : penuangan radial, tangensial, dan sentral. Dari ketiganya hanya cara penuangan radial yang dibenarkan, karena dengan cara ini pusaran maupun aliran yang kacau dapat dikurangi. Dalam hal ini bentuk cawan tuang sangat mempengaruhi penuangan.
4. Waktu penuangan
Waktu penuangan ini dapat dihitung dengan tepat. Faktor-faktor yang mempengaruhi perhitungan ini adalah tinggi penuangan, luas penampang saluran masuk, dan volume tuangan. Maka tugas penuang cetakan di sini hanyalah menuangkan cairan ke dalam cetakan pada ketinggian yang sesuai dengan yang dianjurkan.

2.8 Proses Pembersihan
Pekerjaan pembersihan adalah pekerjaan lanjut dari pengecoran untuk membebaskan hasil tuangan (coran) dari pasir cetakan, sistem penuangan, dan penambah, sirip tuangan dan bagian lain yang tidak dikehendaki. Proses ini meliputi pembongkaran, penyemprotan, dan penyelesaian.
1. Pembongkaran
Pembongkaran adalah pekerjaan pembebasan tuangan dari cetakannya terutama pasir cetak.

a) Penggetar tempel
Penggetar tempel menggantikan cara lama di mana dalam membebaskan tuangan dari pasir cetak dilakukan dengan pemukulan pada rangka cetaknya. Penggetar hanya sekedar ditempelkan pada rangka cetak kemudian bergetar secara elektris, maupun secara hidrolis. Karena getaran ini, pasir akan rontok. Penggetar ini hanya digunakan untuk pasir dengan pengikat bentonit.






Gambar 3. Penggetar Tempel.
b) Meja penggetar
Meja penggetar bekerja lebih praktis dari pada penggetar tempel, dimana cetakan hanya diatasnya dan digetarkan. Pasir akan rontok, menembus lubang pada lantai penggetar dan dengan ban berjalan dikirim kembali ke mesin pendaur ulang








Gambar 4. Meja Penggetar.

Minggu, 20 Februari 2011

Tugas ekonomi teknik

Usaha : pembuatan PANCI


Diketahui : INVESTASI AWAL
Peralatan, bahan baku, sewa tempat 75.000.000

PENGELUARAN BULANAN
Gaji karyawan tiap 1 set 3.500
Jumlah produk per hari per karyawan 10 set
Gaji karyawan sebulan 1.050.000
Total gaji 4 karyawan 4.200.000
Harga bahan baku per kg 8.700
Jumlah bahan baku 5-6 ton per bulan
Total bahan baku per bulan 50.000.000
Total PENGELUARAN BULANAN 54.200.000

PENGHASILAN BULANAN
Harga per set 50.000
Jumlah produk per bulan 1200
Total penjualan per bulan 60.000.000

LABA BERSIH 5.800.000

n 1 bulan

Ditanya : a. Jangka waktu balik modal?
b. Berapakah ROR dari bisnis ini?

Jawab Month
0 75.000.000 - -75.000.000
1 54.200.000 60.000.000 5.800.000 -92%
2 54.200.000 60.000.000 5.800.000 #NUM! -68%
3 54.200.000 60.000.000 5.800.000 #NUM! -48%
4 54.200.000 60.000.000 5.800.000 -34,64%
5 54.200.000 60.000.000 5.800.000 -25,12%
6 54.200.000 60.000.000 5.800.000 -18,33%
7 54.200.000 60.000.000 5.800.000 -13,35%
8 54.200.000 60.000.000 5.800.000 -9,59%
9 54.200.000 60.000.000 5.800.000 -6,69%
10 54.200.000 60.000.000 5.800.000 -4,42%
11 54.200.000 60.000.000 5.800.000 -2,60%
12 54.200.000 60.000.000 5.800.000 -1,13%
13 54.200.000 60.000.000 5.800.000 0,08%
14 54.200.000 60.000.000 5.800.000 1,08%
15 54.200.000 60.000.000 5.800.000 1,92%
16 54.200.000 60.000.000 5.800.000 2,62%
17 54.200.000 60.000.000 5.800.000 3,22%
18 54.200.000 60.000.000 5.800.000 3,74%
19 54.200.000 60.000.000 5.800.000 4,18%
20 54.200.000 60.000.000 5.800.000 4,57%
21 54.200.000 60.000.000 5.800.000 4,90%
22 54.200.000 60.000.000 5.800.000 5,20%
23 54.200.000 60.000.000 5.800.000 5,45%
24 54.200.000 60.000.000 5.800.000 5,68%

a. Jangka waktu usaha sampai balik modal : 12-13 bulan
b. ROR saat balik modal 0,08% 69.600.000
ROR per bulan 5,68%
ROR per tahun 68%



0 -170.000.000
1 66.000.000
2 66.000.000
3 66.000.000
4 21.000.000
13%

Kamis, 17 Februari 2011

Tugas Reduksi Bijih Besi


PRODUKTIVITAS TANUR TINGGI

1.1 PENDAHULUAN
Gambar di bawah ini menjelaskan tentang proses tanur tinggi secara umum.















Gambar 1. Proses pada tanur tinggi
Terdapat beberapa faktor yang menentukan produktifitas tanur tinggi agar jauh lebih efesien. Faktor – faktor tersebut akan dibahas pada halaman selanjutnya, sedangkan gambar di bawah ini menerangkan tentang reaksi yang terjadi pada tanur tinggi baik reduksi secara langsung ataupun tidak langsung.














Gambar 2. Reaksi – reaksi yang terjadi pada tanur tinggi

Perkembangan teknologi tanur tinggi antara tahun 1860 dan 1960 secara perlahan tapi pasti. Selama periode ini diameter yang digunakan meningkat dari 1 meter menjadi 8 atau 9 meter dengan produksi dari 25 – 150 THM menjadi 1500 – 2000 THM tiap harinya secara berturut-turut. Terkait dengan hal itu pada tahun 1960an terjadi ekspansi dalam bidang teknologi yang berkembang dengan cepat mengenai diameter tanur tinggi menjadi dua kali lipatnya dan peningkatan produksi menjadi lima kali lipat. Sekarang ini khususnya di Jepang, tanur dengan diameter 14 – 15 meter dapat memproduksi 10000 – 12000 THM per hari.
Karena peningkatan diameter, tentunya terjadi peningkatan tinggi dan volume. Karena pertumbuhan dibatasi oleh kekuatan mekanik dari besi, diimbangi dengan kokas, kapasitas tanur tinggi meningkat ke samping daripada ke atas untuk meningkatkan volume supaya pemanasan dan reduksi berlangsung dengan efisien. Kinerja volume meningkat, pada tahun 1960 dari 64 m3 memproduksi 25 THM per hari menjadi 5000 m3 memproduksi 13000 THM per hari pada tahun 1975, dan direncanakan untuk kedepannya sekitar 5500 m3 dengan laju kapasitas 14000 THM per hari.
Secara teoritis gambaran tingginya produktivitas mungkin tidak mengherankan terkait dengan meningkatnya volume tanur tinggi misalnya semakin tinggi pemasukan oksigen akan semakin banyak kokas yang terbakar, oleh karena itu produktivitasnya semakin bertambah.
Produktivitas bergantung pada banyaknya jumlah karbon yang terbakar pada tiap unit di tuyers dan tuyer karbon dikonsumsi untuk memproduksi besi kasar. Dengan kata lain, produktivitas adalah fungsi dari gas pada saat reaksi tuyers berlangsung dan dibutuhkan untuk memproduksi besi kasar. Banyaknya kokas biasanya disebut dengan jumlah kokas atau laju pembakaran kokas atau laju dorong per hari. Pengkonsumsian kokas untuk tiap unit besi kasar diistilahkan sebagai laju konsumsi kokas atau mudahnya disebut laju kokas dalam kilogram atau tonase per THM. Laju produktivitas dikenal juga sebagai laju pelelehan atau keluaran yang didenotasikan seperti
P = Q/K …………….. (1)
Dimana,
P= Produktivitas, THM per hari
Q= Pembakaran kokas, Tonase per hari
K= Konsumsi kokas, Tonase per THM

Dari persamaan 1, dapat disimpulkan bahwa apabila produktivitas meningkat sejalan dengan meningkatnya pembakaran kokas dan berbanding terbalik dengan pengkonsumsian kokas. Laju Produksi P dapat ditentukan dengan cara
P (THM / hari) = … (2)
Karena saat ini setiap hari jumlah pembakaran kokas digantikan oleh pembakaran hydrogen, produktivitas dapat digambarkan seperti dibawah ini
P = …… (3)



read more



1.2 INDEKS PRODUKSI TANUR TINGGI (BPI)
Indeks produksi tanur tinggi (BPI) didenotasikan sebagai persentase rasio dari produksi aktual dengan target produksi yang diterima.
BPI = X 100 ………….. (4)
Target produksi tidak memiliki nilai mutlak dan meningkat secara berkala seiring berkembangnya teknik pada tanur tinggi. Target itu sendiri dapat diderivasi dari persamaan 1 dari rata-rata tampilan tanur tinggi terbaik di dunia terkait dengan hal jumlah kokas dan laju pengkonsumsian kokas.

1.2.1 TARGET LAJU KOKAS
Target laju kokas dapat diderivasi berdasarkan ilmu statistik terkini. Ini merupakan fungsi dari berat bersih dan variabel lainnya seperti jumlah batu kapur, sinter, pelet dll. Variasi laju kokas dengan berat bersih adalah sebagai berikut
K = 200 + 0,200 B
Gambaran tadi didapat dari analisa sekitar 200 tanur tinggi di penjuru dunia, dengan persamaan
K = 470 + 0,164 B + 0,249 Z – 1,006 S – 1,142 P – 0,039 tbo
Persen penjelas = 71.3%
Standar deviasi = 28,5 kg / THM
K = Laju kokas, kg/THM (87,5% C)
B = Berat bersih burden, kg/THM
Z = Pembakaran batu kapur, kg/THM
S = Persentase sinter berdasarkan pada berat gross burden
P = persentase pellet berdasarkan pada berat gross burden
Tbo = Temperatur panas pada tanur, oC

1.2.2 TARGET JUMLAH KOKAS
Laju pembakaran kokas biasanya merujuk pada jumlah kokas yang terbakar tiap harinya per m2 daerah hearth. Hal itu juga berlaku hal yang sama pada produktivitas tanur. Asumsi basis pembakaran kokas hanya di dalam lajunya sehingga daerah efektif hearth dimana kokas terbakar lebih rendah dari total daerah hearth. Dapat kita lihat pada sesi sebelumnya bahwa proporsi dari daerah efektif hearth terhadap total daerah hearth menurun seiring meningkatnya diameter hearth. Oleh karena itu tanur kecil posisinya akan lebih menguntungkan dari yang lebih besar dalam hal basis dari daerah total hearth. Sebuah perhitungan dari laju pembakaran kokas per m2 dari daerah efektif hearth perhitungannya akan lebih realistis untuk membandingkan jumlah kokas dari variasi tanur. Rice berdasarkan studi statistik dari 130 tanur di dunia mengatakan bahwa pembakaran kokas pada lebar 6 kaki didepan tuyere dan laju pembakaran kokas optimum sekitar 6000 pon dari 86 % C - kokas / kaki2 dari perimeter aktif.
Sebuah konversi dari nilai rice terhadap sistemmetrik, dengan lebar = 1,83 m dan tuyere = 0,23 m ditentukan daerah efektif hearth
A = 5.746 (D – 2.29)…………. (7)
Dimana,
D = diameter hearth, m
A = Daerah efektif hearth, m2
Laju pembakaran kokas rice sekitar 30,753 t kokas/m2/hari. Oleh karena itu jumlah kokas ditentukan sebagai berikut







Gambar 3. Grafik hubungan antara jumlah kokas ditambah oli dan diameter hearth pada tanur tinggi

Q = 30,753 . A
Garis A, Q = 177 (D – 2,29) : D = 4 – 6 m
Garis B, Q = 218 (D – 2,83) : D = 4 – 8 m
Garis C, Q = 307 (D – 3,15) : D = 4 – 9 m
Garis D, Q = 735 (D – 7,25 ) : D = 10 – 14 m

Indeks rice berdasarkan lebar dari rice 1,83 m didapat nilai yang mendekati aktual dengan selang 0,75 – 1,75 m.











Gambar 4. Grafik hubungan antara diameter hearth tanur tinggi dan tampilan spesifik hearth.

Gambar 5. Grafik parabolik hubungan antara diameter hearth tanur tinggi dan jumlah kokas ditambah oli
Dari gambar 3 didapat sebuah hubungan
Q = γ. D2
Dimana nilai γ sudah ditentukan pada gambar 3 diatas.

Indikasi penampilan yang lain
Terdapat 3 indikasi penampilan yang lain yang digunakan untuk memproduksi besi cair diantaranya :
1. THM / m2. 24 jam digunakan hampir diseluruh eropa dan amerika berdasarkan unit area dari hearth

Gambar 6. Variasi indikasi penampilan hearth dan hubungan dengan diameter hearth
2. Volume efisiensi, THM m3. 24 jam digunakan sebagian besar di amerika dan uni soviet, berdasarkan perhitungan volume tanur dari tingginya yang di ambil dibawah 1 m dari axis tuyer
3. Koefisien peralatan volume tanur ( KIPO), m3/ THM.24 jam digunakan di uni soviet


3. TEKNIK – TEKNIK BARU UNTUK MENINGKATKAN KINERJA TANUR TINGGI
Antara tahun 1950 – 1975 banyak teknik-teknik baru yang dikembangkan untuk meningkatkan kerja tanur tinggi. Pada periode tersebut rata – rata kecepatan produksi besi cair persatuan volume dapur, naik lebih dari dua kali dari peiode sebelumnya. Pemakaian kokas menurun, dari 925 kg ke 550 kg kokas/ton besi cair.
Pada tahun 1960an, dapur dengan diameter 14 m dapat menghasilkan lebih dari 10000 ton besi cair/ hari, pemakaian kokas kurang dari 450 kg/ton besi cair.
Pada tahun 1990-an, progress berlanjut dan tanur tinggi menjadi semakin efisien dan produktif. Teknologi injeksi bahan bakar menurunkan pemakaian kokas kurang dari 300 kg/ton besi cair.
Dari persamaan 1, produksi blast furnace dapat meningkat seiring dengan peningkatan jumlah kokas dan penurunan laju konsumsi kokas. metode untuk mendapatkan laju produksi yang tinggi ditunjukkan pada gambar 5.
Jumlah kokas dapat ditingkatkan dengan cara:
1. Meningkatkan persediaan oksigen ( meningkatkan volume peniupan, peniupan oksigen, kelembaban, tekanan)
2. Mengurangi volume, kekentalan dan meningkatkan kerapatan, tekanan permukaan dari slag.
Teknik-teknik baru tersebut antara lain:
• Benefisisasi bahan
• Udara panas temperature tinggi
• Penyuntikan bahan bakar
• Pengkayaan kandungan oksigen dalam udara panas
• Operasi dengan tekanan tinggi
• Perbaikan distribusi burden

Gambar 7. Beberapa metode yang meningkatkan produktivitas tanur tinggi

1.1 BENEFISIASI BAHAN
Perbaikan sifat fisika dan kimia bahan-bahan akibat kemajuan teknologi benefisiasi bijih membantu peningkatan kinerja tanur tinggi. Pencucian batu bara dari ash (abu) dan sulfur (S) memberikan perbaikan yang besar pada komposisi kokas. Kekuatan kokas juga diperbaiki dengan teknik pulverisasi dan pencampuran batu bara. Penggunaan kokas kekuatan tinggi dengan ukuran butir maksimum 65 mm dan minimum 35 mm memperbaiki permeabilitas bahan, kecepatan produksi dan efisiensi. Perbaikan kekuatan kokas mencegah terbentuknya kokas halus (coke fines) yang dapat mengganggu aliran gas dan kontak gas dengan bahan.

Penggunaan lump ore dengan ukuran -25mm+10mm. fines tidak langsung digunakan dalam tanur tinggi, tetapi di aglomerasi terlebih dahulu menjadi sinter atau pelet. Penggunaan fluxed pellet atau sinter, tidak memerlukan proses kalsinasi. Selain itu akan mempercepat proses reduksi dan mencegah pembentukan besi silikat yang bertitik lebur rendah. Kondisi tersebut mencegah pelelehan aglomerat sebelum ia tereduksi menjadi besi, sehingga memungkinkan penggunaan temperature udara panas yang tinggi dan perbaikan efisiensi bahan bakar.

1.2 UDARA PANAS TEMPERATUR TINGGI (HIGH HOT-BLAST TEMPERATURE)
Pada tahun 1950an temperatur udara panas hanya sekitar 550 oC. Pada tahun 1996 temperatur udara panas dapat ditingkatkan menjadi 1110 oC. Hal tersebut dimungkinkan dengan adanya perbaikan teknologi pembakaran stove, kualitas bata tahan api yang lebih baik, rancangan dan peralatan penggantian operasi stove yang lebih modern.
Perbaikan tersebut juga dibantu dengan perbaikan benefisiasi bahan, penggunaan injeksi bahan bakar melalui tuyere dan pengendalian kelembaban udara yang digunakan. Untuk kenaikan temperatur udara panas 500 oC, pemakaian kokas sekitar 398 kg/ton besi cair.

1.3 PENYUTIKAN BAHAN BAKAR (FUEL INJECTION)
Untuk mencapai temperatur udara panas yang tinggi, sekitar 1000o – 1220 oC dan kebutuhan untuk mengendalikan temperatur nyala akibat bervariasinya bahan (burden), dapat disuntikan bahan bakar hidrokarbon ke dalam tanur tinggi. Injeksi bahan bakar tersebut dapat dikendalikan untuk mendapatkan temperatur nyala yang cocok, meningkatkan kemampuan gas reduktor didalam bosh dan mengurangi pemakaian kokas.
Jika jumlah kokas banyak, jumlah panas yang dihasilkan oleh injeksi bahan bakar sedikit lebih kecil dari jumlah yang dihasilkan oleh pembakaran kokas, namun gas reduktor (CO dan H2) yang dihasilkan lebih banyak. Banyak jenis bahan bakar yang dapat digunakan, yaitu : gas alam, coke oven gas, minyak bakar, tar, serbuk batu bara, dan larutan batu bara dalam minyak.
Dengan menggunakan pipa, bahan bakar yang bertekanan lebih tinggi dari tekanan udara panas diinjeksikan melalui tuyere ke dalam dapur. Pembakaran terjadi pada zona di depan tuyere.

1.4 PENGKAYAAN OKSIGEN DALAM UDARA PANAS (OXIGEN ENRICHMENT)
Jika udara panas diperkaya gas oksigen, temperatur nyala yang dihasilkan menjadi lebih tinggi. Jumlah gas oksigen yang ditambahkan sekitar 12%. Setiap persen penambahan oksigen dapat meningkatkan produktivitas 2 – 4 %. Jika bahan yang digunakan mempunyai reducibility yang baik, proses reduksi akan berjalan cepat, efisiensi pemakaian bahan bakar menjadi lebih baik. Dalam produksi ferromangan, dimana diperlukan temperatur yang tinggi dan jumlah panas yang lebih besar, pengkayaan oksigen bias mencapai 30 %.

1.5 OPERASI DENGAN TEKANAN TINGGI (HIGH PRESSURE OPERATION)
Operasi tekanan tinggi dicapai dengan memasang keran penyekat dalam sistem pengeluaran gas (top gas), sehingga diperlukan tekanan gas yang lebih tinggi untuk dapat keluar dari sistem. Kondisi tersebut dapat dipenuhi jika jumlah debit udara panas ditingkatkan. Dengan meningkatnya volume udara per menit yang dimasukan, proses reduksi semakin intensif dan produktivitas meningkat. Disamping itu kecenderungan pembentukan SiO dikurangi, sehingga diperoleh besi cair dengan kandungan Si yang rendah.
Peningkatakan tekanan sistem top gas berbanding langsung dengan tekanan udara panas yang masuk. Oleh sebab itu diperlukan blower yang lebih besar untuk dapat menghasilkan jumlah udara yang banyak dengan tekanan tinggi. Dinding dapur, stove, dust catcher, pipa gas dan semua perlatan yang berhubungan dengan sistem gas perlu diperkuat struktur dan bahannya.



1.6 PERBAIKAN DISTRIBUSI BURDEN
Untuk memperbaiki kontak gas dan padatan dan effisiensi bahan bakar telah dilakukan perbaikan distribusi bahan – bahan (burden). Perbaikan tersebut dicapai dengna memasang moveable stock line armor, yaitu alat yang dapat diubah – ubah diameternya untuk dapat menempatkan bahan – bahan yang masuk didalam dapur. Pengembangan lainnya dengan menghilangkan large bell dan menggantinya dengan rotating chute (corong yang dapat diputar dengan kecepatan yang dapat diatur dan dipasang dengan sudut kemiringan yang diinginkan).

Tugas Pirometalurgi


TEKNIK PENGOLAHAN TEMBAGA


Tembaga atau Cupper berlambang unsur Cu berasal dari bahasa yunani Kypros atau Siprus berarti merah. Tembaga adalah salah satu dari dua logam dibumi selain emas yang berwarna merah atau kekuningan, mempunyai nomor Atom 29 dengan kepadatan 8, 92g/ cm3 . Tembaga murni mencair pada suhu 1083° C dan akan menjadi uap atau mendidih pada suhu 2567° C pada tekanan normal.
Dalam Sistim Periodik Unsur masuk di golongan IB, satu golongan dengan perak dan emas yang berarti bahwa tembaga adalah salah satu dari logam mulia, itu karena tingkat kereaktifannya yang rendah.

• Sifat-sifat tembaga antara lain:

1. Kuat dan Ulet
2. Dapat ditempa
3. Tahan Korosi
4. Penghantar listrik dan panas yang baik
5. Logam yang kurang aktif

Bijih tembaga yang terpenting adalah berupa sulfida seperti kalkosit dan kalkopirit. Penambangan tembaga di Indonesia terdapat di Papua ( irja) , Sulut, Jabar dan beberapa daerah lain di Indonesia.

• Penggunaan Tembaga

1. Untuk kawat listrik
2. Untuk membuat logam paduan
Seperti:
• Kupronikel, terdiri dari 75% Cu dan Ni 25% , untuk membuat koin.
• Duralium, terdiri dari Al 96% dan Cu 4% , untuk komponen pesawat.
• Kuningan, terdiri dari Cu 70% dan Zn 30% , untuk alat musik dan berbagai aksesoris.
• Perunggu, terdiri dari Cu 95% dan Sn 5% , untuk membuat patung dan ornament

Tembaga ( II) sulfat, CuSO4.5H2O yang dikenal dengan nama terusi atau blue vitriol digunakan sebagai fungisida, misalnya pada kolam renang. Kegunaan lain adalah pada pemurnian tembaga dan penyepuhan dengan tembaga.

Tembaga di alam terdapat sebagai:

• Sulfida, seperti chalcopite, bronit, chalcocite, covelite.
• Oksida, seperti cuprite, ferronite

Untuk pengolahan mineral tembaga menjadi tembaga batang dikenal 2 macan cara, yaitu:

A. Phyrometalurgi

Adalah suatu proses pengolahan mineral dengan dasar panas. Inti dari proses ini adalah pengolahan tembaga dengan melalui suatu proses yang bertujuan untuk mengubah pengotor senyawa Sulfida menjadi Oksida atau disebut dengan proses Roasting

CuFeS2+ 9O2 menjadi 2Cu2S+ 2Fe2O3+ 6SO2

Pada persamaan kimia diatas menunjukan bahwa proses Roasting bertujuan untuk mengubah Besi Sulfida menjadi Besi Oksida sedangkan Tembaga tetap Sulfida. Diubahnya besi sulfida menjadi besi oksida adalah agar pada proses selanjutnya yaitu smelting atau peleburan, tembaga sulfida akan mencair meninggalkan besi oksida yang bertitik cair lebih tinggi dan akan ditinggalkan sebagai terak pengotor, sedangkan tembaga yang telah mencair akan turun kebawah karena berat jenis tembaga yang lebih tinggi dari besi oksida. Adapun urutan prosesnya sebagai berikut:

1. Bijih tembaga dihaluskan dengan alat peremuk batuan
2. Bijih dicampur air sehingga terbentuk slurry
3. Slurry dimasukkan ke tangki sel flotasi dengan tujuan pemisahan dari mineral pengotor
4. Diperoleh konsentrat Cu dalam bentuk Cu dengan kadar tinggi
5. Diproses lanjut dalam pabrik pengawa-airan ( dewatering plant) untuk menghilangkan air dengan:
• Penyaring putar
• Pengeringan sampai di dapat konsentrat Cu yang kering
6. Roasting atau pemanggangan bertujuan untuk proses reduksi pengotor
7. Ekstraksi tembaga murni dari konsentrat tembaga dengan dengan:
• Prometalurgi
• Elektrolisis ( dengan arus listrik)

Namun seiring dengan kemajuan teknologi, proses Phyrometalurgi sudah tidak diterapkan untuk pengolahan tembaga, karena kemudian diketahui ada suatu proses yang lebih ekonomis untuk pengolahan tembaga yaitu hidrometalurgi. Phyrometalurgi tetap digunakan tetapi dipakai pada pengolahan-pengolahan mineral lain seperti nikel, manganese, chrom dll.

B. Hidrometalurgi

Hidrometalurgi adalah suatu proses pengolahan tembaga dari batuan alam dengan berdasar pada air sebagai pengolahnya, namun maksud air adalah bukan air biasa melainkan air yang telah dicampur dengan suatu asam tertentu sebagai reduktor. Hidrometalurgi dipakai karena keuntungan-keuntungannya antara lain :

o Biaya pengolahan yang rendah
o Recovery yang tinggi
o Proses pengolahan relatif mudah
o Investasi alat yang rendah sehingga memungkinkan percepatan BEP
o Proses pengolahan yang relatif lebih singkat

Pada proses ini dipakai suatu asam sebagai reduktor yaitu asam sulfat ( H2SO4) yang mudah didapatkan dan rendah biaya pengolahan. Dipakainya asam sulfat sebagai pereduktor adalah bertujuan untuk membentuk tembaga sulfat ( CuSO4.5H2O) . Tembaga adalah suatu unsur yang sangat mudah membentuk sulfida. Maka dari itu asam sulfat dipakai sebagai pilihan. Adapun prosesnya adalah sebagai berikut :

o Mula-mula batuan tembaga dihancurkan hingga menjadi halus sampai mess tertentu.
o Selanjutnya tempatkan pada suatu tabung yang terbuat dari bahan tahan asam ( plastik, fiber, dll) lalu ditambah air dengan ukuran tertentu.
o Kemudian tambahkan asam sulfat pekat sambil diaduk agar terbentuk larutan tembaga sulfat ( CuSO4.5H2O) .
o Setelah terbentuk larutan tembaga sulfat pindahkan pada suatu tabung elektrolisis yang bertujuan untuk mengambil ion tembaga dari larutan tembaga sulfat yang terbentuk pada proses pengasaman.
o Secara bertahap ambil tembaga yang menempel pada katoda, dan tembaga hasil dari katoda adalah tembaga murni.
o Selanjutnya tembaga hasil dari katoda siap untuk proses peleburan pada tungku peleburan tembaga yang mampu menghasilkan suhu 1300° C.

Dari uraian diatas dapat disimpulkan bahwa pengolahan mineral tembaga untuk saat ini yang terbaik dan termurah dari biaya produksi adalah proses hidrometalurgi yang dilanjutkan dengan proses elektrolisa kemudian dilanjutkan dengan proses peleburan.
Maka dari itulah kami menyarankan proses hidrometalurgi dan elektrolisis yang akan kami terapkan pada teknologi pengolahan untuk batuan dari Indonesia karena proses ini sangat tepat diterapkan untuk jenis batuan dari Indonesia.