Proses peleburan

F. Proses peleburan

Bijih besi yang akan dilebur dipersiapkan dan dimasukkan ke dalam dapur tinggi dimana proses peleburan tersebut dilakukan. Proses peleburan terjadi secara kimiawi, hal ini sekaligus menghindari unsur-unsur kotoran terbawa dan bercampur pada produk yang dihasilkan. Proses ini terjadi dimana pada saat dilakukan pembakaran dengan pemanasan awal dari bahan bakar kokas mengakibatkan penurunan ikatan daya electromagnetic dari atom-atom logam serta molekul-molekul dari berbagai unsur, pada saat yang ini oksigen panas dihembuskan kedalam ruangan pembakaran, dengan demikian gas karbon yang terbentuk oleh pembakara kokas akan bersenyawa dengan oksigen dan menghasilkan karbon monoksida (C0) yang akan mereduksi unsur Fe dari bijih besi. Pemanasan yang terus- menerus pada unsur karbon ini juga akan membentuk karbon dioxide

(C0 2 ), molekul ini akan terbakar dan menjadi terak dan mengalir bersama lelehan batu kapur (limestone) serta sebagian akan bersenyawa dengan besi mentah.

Metoda peleburan dapat dilakukan secara praktis untuk kuantitas produksi, besi akan mengalir dari dalam dapur, sedangkan endapan batu serta berbagai unsur mineral yang tidak dikehendaki tidak mudah untuk dipisahkan dari endapan, namun pada saat endapan (slag) itu cair akan mengalir dari dalam dapur, penambahan panas pada kokas akan membantu pengaliran endapan cair dari dalam dapur tinggi, dengan demikian titik cair dari paduan menjadi lebih rendah karena batu kapur menghasilkan slag cair dari senyawa

kimia 2C + O 2 = 2CO + heat yang dapat mengalir dari dapur tinggi. (lihat gambar 5).

Proses reduksi secara kimiawi yang terjadi di dalam dapur tinggi, dimana pemanasan awal mengakibatkan awal penguraian (pre-smelting) molekul-molekul dari berbagai unsur baik yang ditambahkan maupun yang terkandung bijih besi itu sendiri, peleburan

secara kimiawi dengan CO 2 mengakibatkan terjadi persenyawaan

unsur karbon dengan besi (Fe) itu sendiri yang sangat sulit untuk dipisahkan selain unsur-unsur yang sejak awal menjadi bagian dari bijih besi, seperti silisium (Si) dan phosphor (P) yang sangat berpengaruh terhadap perfoma dari besi kasar yang dihasilkan. Oleh kerana itu maka terdapat 2 jenis besi kasar (pig iron) yang dihasilkan dari dapur tinggi atau yang disebut Blast Furnace Metal :

Gambar 2.3 Diagram pengaruh kandungan Karbon terhadap pembentukan besi

1. Besi mentah putih

Besi mentah putih ialah besi mentah yang memiliki bidang pecahan berwarna putih dengan butiran kristal yang halus serta struktur yang lebih padat sehingga memiliki tingkat kekerasan yang tinggi. Sifat dari besi mentah ini terbentuk karena pengaruh unsur manganese (Mn). Kandungan unsur manganese (Mn) pada bijih besi dapat mengubah persenyawaan antara karbon (C) dengan besi

(Fe), dan membentuk molekul besi carbide (Fe 3 C), dengan struktur

padat sehingga besi carbide ini memiliki tegangan yang besar dan bebas dari graphite serta derajat penyusutan dan titik lebur (melting point) yang tinggi.

2. Besi mentah kelabu

Besi mentah kelabu ialah besi mentah yang memiliki bidang pecahan berwarna kelabu dengan butiran kristal yang besar sehingga strukturnya terbuka (longgar). Keadaan yang demikian ini mengakibatkan penurunan titik lebur (melting point) serta derajat penyusutan dan tegangan menjadi lebih rendah. Besi mentah kelabu terbentuk karena pengaruh unsur silisium (Si), dimana silisium menguraikan unsur karbon (C) dan menghambat persenyawaannya dengan unsur ferrite (Fe) sehingga karbon dioxide mengalir bersama besi mentah (pig iron) dan membentuk graphite diantara rongga- rongga pada struktur ferrite (Fe).

Tititk lebur (melting point) yang rendah dari besi mentah kelabu menjadikannya mudah dibentuk melalui proses pengecoran (penuangan) atau disebut sebagai besi mentah mampu cor (castability).

Proses persenyawan dari berbagai unsur yang terdapat didalam besi mentah berjalan sangat cepat, dinamana proses pembekuan (pemadatan) itu sendiri sudah terjadi sejak besi mentah tersebut berada didalam dapur tinggi, dimana dinding dapur itu

sendiri dimana besi mentah itu mengalir memiliki temperature 600 0 C dengan titik cair besi (Fe) 1535 0

C (lihat gambar 6) dan pada kondisi yang demikian terdapat unsur karbon monoxide (CO 2 ) yang mengapung dalam bentuk karbon bebas (free-Karbon) karena pengaruh Silikon (Si) yang cenderung untuk menguraikan karbon monoxide. Kendati terdapat sulfur yang terkandung didalam bijih besi dan dapat mengikat karbon tetapi bahkan menghambat persenyawaan unsur karbon terhadap ferrite. Namun demikian besi mentah masih dapat mengalir keluar dari dapur melalui saluran pengetapan yang dibantu oleh terak cair dari batu kapur (limestone) yang kemudian terak (slag) ini akan mengapung diatas permukaan besi mentah pada cetakan yang C (lihat gambar 6) dan pada kondisi yang demikian terdapat unsur karbon monoxide (CO 2 ) yang mengapung dalam bentuk karbon bebas (free-Karbon) karena pengaruh Silikon (Si) yang cenderung untuk menguraikan karbon monoxide. Kendati terdapat sulfur yang terkandung didalam bijih besi dan dapat mengikat karbon tetapi bahkan menghambat persenyawaan unsur karbon terhadap ferrite. Namun demikian besi mentah masih dapat mengalir keluar dari dapur melalui saluran pengetapan yang dibantu oleh terak cair dari batu kapur (limestone) yang kemudian terak (slag) ini akan mengapung diatas permukaan besi mentah pada cetakan yang