Bessemer Converter Furnace

Oleh : Danu WijayaCilegon, Banten

danuwijaya@gmail.com

Kunci Kunci: Bessemer, converter, besi, oksidasi.

Abstract : Jurnal ini membahas proses Bessemer pada besi hingga membentuk baja menggunakan alat converter. Serangkain proses Bessemer ini diawali dengan proses oksidasi untuk menghilangkan kandungan pengotor dalam besi, proses penyemburan oksigen, proses perapian terbuka, hingga tahap penghalusan. Sedangkan converter sendiri adalah alat baja berbentuk bulat telur yang digunakan dalam proses Bessemer. Hasil dari proses Bessemer ini adalah baja malleable.

PendahuluanProses Bessemer adalah proses untuk produksi massa baja dari cair pig iron. Proses ini

dinamai penemunya, Henry Bessemer, yang mengeluarkan paten pada tahun 1855.[1] Ini adalah proses pertama untuk produksi-massa baja dari besi cair.

Proses ini juga telah digunakan di luar Eropa selama ratusan tahun, tetapi tidak pada skala industri. Prinsip utama adalah menghilangkan kotoran dari besi dengan oksidasi dengan udara yang ditiup melalui besi cair. Oksidasi juga meningkatkan suhu massa besi dan menyimpannya cair.[2]

Converter BessemerProses pembentukan ini dilakukan dalam kontainer baja bulat telur besar dilapisi dengan

tanah liat atau dolomit disebut konverter Bessemer. Dibagian atasnya terbuka sedangkan pada bagian bawahnya terdapat sejumlah lubang-lubang untuk saluran udara. Bejana ini dapat diguling-gulingkan. Kapasitas sebuah konverter 8-30 ton besi cair dengan muatan yang biasa berada di sekitar 15 ton. Dibagian atas konverter merupakan pembukaan, biasanya miring ke sisi relatif terhadap tubuh kapal, dimana besi diperkenalkan dan produk jadi dihapus. Bagian bawah ini berlubang dengan sejumlah saluran yang disebut tuyères melalui udara dipaksa menjadi konverter. Konverter ini diputar pada trunnions sehingga dapat diputar untuk menerima tuduhan, berbalik tegak selama konversi dan kemudian diputar lagi untuk menuangkan baja cair di akhir. [3]

Gambar 1.Komponen Converter Bessemer

Kerja Proses Bessemer a. Oksidasi 

Proses oksidasi menghilangkan pengotor seperti silikon, mangan dan karbon sebagai oksida yang akan membentuk gas ataupun terak padat. Lapisan tahan panas konverter juga memainkan peran dalam lapisan tanah liat yang konversinya menggunakan dalam asam Bessemer, dimana ada rendah fosfor dalam bahan baku. Dolomit digunakan ketika kandungan fosfor tinggi di dasar Bessemer (kapur atau magnesit pelapis juga kadang-kadang digunakan sebagai pengganti dolomit). Dalam rangka memberikan baja sifat yang diinginkan, zat lainnya dapat ditambahkan ke baja cair saat konversi selesai adalah spiegeleisen (karbon-mangan paduan besi). 

Konverter untuk proses oksidasi berkapasitas antara 50-400 ton. Besi kasardari tanur yang dituangkan ke dalam converter disemburkan oksigen dari atas melalui pipa sembur

yang bertekanan kira-kira 12 atm. Reaksi yang terjadi adalah : [5]

Penyemburan oksigen berlangsung antara 10-20 menit. Penambahan waktu penyemburan akan mengakibatkan terbakarnya C, P, Mn dan Si.

Konverter dibuat dari plat baja dengan las atau paku keeling. Bagian dalamnya dibuat dari batu tahan api. Converter disangga dengan alat penyangga yang dilengkapi dengan trunnion untuk mengatur posisi horizontal dan vertical konvertor.pada bagian bawah konvertor terdapat lubang-lubang angina (tuyer) sebagai saluran udara penghembus (air blast).batu tahan api yang digunakan untuk lapisan bagian dalam Konvertor dapat bersifat asam atau basa tergantung sifat baja yang diinginkan.

Sifat lapisan tahan panas konverter tergantung pada komposisi pig iron yang digunakan: Dalam proses-proses Bessemer Asam, lapisan adalah silika (SiO 2) bata. Ini digunakan,

ketika pig iron tidak termasuk fosfor. Dalam proses Bessemer Basic, lapisan adalah dari (dolomit CaO.MgO) dikalsinasi batu

bata. Ini digunakan, ketika babi-besi mengandung persentase yang tinggi fosfor.Konverter tersebut kemudian dibawa dalam posisi vertikal dan ledakan panas udara

dipaksa melalui logam cair. Selama 5 menit pertama, semua Si Mn, yang hadir dalam besi, yang masing-masing dioksidasi untuk MnO dan SiO 2, yang bergabung membentuk terak silikat mangan.

b. Proses BessemerPada proses ini, besi cair hasil dari tanur sembur dimasukkan ke dalam reaktor

silinder. Udara panas disemburkan dari lubang-lubang pipa untuk mengoksidasi karbon dan zat pengotor yang masih tersisa. [4]

Persamaannya :

∆C(s) + O2(g) → CO2(g)

∆Si(l) + O2(g) → SiO2(l)

∆2Fe(l) + O2(g) → 2FeO(l)

Tabel 1.

Untuk mereduksi kembali FeO yang turut teroksidasi, ditambahkan logam mangan. Reaksi yang terjadi:

∆Mn(l) + FeO(l) → (Fe–MnO)(l)

feromanganTabel 2.

Baja jenis feromangan mutunya kurang baik dan harganya relatif murah. Baja feromangan biasanya dipakai untuk membuat kerangka beton bangunan, pipa ledeng, dan kawat pagar.

c. Proses Perapian Terbuka Pada proses perapian terbuka digunakan reaktor serupa mangkuk yang memuat

sekitar 100–200 ton besi cair. Untuk menjaga besi tetap cair maka atap wadah dibentuk cembung agar dapat memantulkan kalor ke arah permukaan besi cair.

Semburan udara panas mengandung oksigen dilewatkan melalui permukaan besi dan bereaksi dengan pengotor. Si dan Mn dioksidasi pertama kali menjadi terak, diikuti oleh oksidasi karbon menjadi CO yang menimbulkan agitasi dan busa di atas mangkuk.

Gambar 2. Proses Bessemer

Oksidasi termal karbon meningkatkan suhu dalam mangkuk yang menyebabkan fluks batu kapur terkalsinasi menghasilkan kapur tohor yang mengambang di atas lelehan. Kapur ini bergabung dengan fosfat, sulfat, silikat, dan pengotor lain. Kalsinasi adalah proses pemanasan di bawah titik leleh zat untuk menghilangkan pengotor.

d. Tahap Penghalusan Baja KarbonTahap penghalusan melibatkan oksidasi karbon dan pengotor secara terus-menerus.

Pengotor seperti Mn, P, dan Si bereaksi dengan oksigen membentuk oksida, dan direaksikan kembali dengan suatu fluks. Jenis fluks bergantung pada pengotor. Jika pengotor adalah mangan (basa) maka fluks yang bersifat asam ditambahkan (silika).

∆MnO(s) + SiO2(s) → MnSiO3(l)

Tabel 3.

Jika pengotor silikon atau fosfor (asam) maka fluks yang bersifat basa ditambahkan (CaO atau MgO):

∆SiO2(s) + MgO(s) → MgSiO3(l)

∆P4O10(s) + 6CaO(s) → 2Ca3(PO4)2(l)

Tabel 4.

Sebelum dikeluarkan dari tanur, logam lain, seperti Co, Cr, Ni, V, atau W dapat ditambahkan pada baja agar menghasilkan paduan yang memiliki sifat-sifat tertentu.

HasilHasil dari poses Bessemer ini adalah baja malleable. Yang nantinya dapat diproduksi lebih

lanjut menjadi bentuk produk seperti : Strip, Plate, Body karoseri, konstruksi baja. [6]

Referensi

[1][3] http://awalterang.com/2010/12/proses-bessemer.html. Diakses Minggu, 31 Mei 2015

Gambar 3.Keseluruhan Proses Bessemer

[2][6] Ihsan, Rizki M. “Dapur Bassemer”. Jurnal Teknik Pengecoran. Diakses Minggu, 31 Mei 2015, melalui slideshare.com

[4] www.tcetoday.com Diakses Minggu, 31 Mei 2015

[5] http://kiteklik.com/2011/01/pengolahan-baja-dengan-konverter.html/. Diakses Minggu, 31 Mei 2015