Cari Blog Ini

Memuat...

Rabu, 23 Februari 2011

MatEri BAJA

Baja
PENGERTIAN :
Baja adalah logam paduan dengan besi sebagai unsur dasar dan karbon sebagai unsur paduan utamanya. Kandungan karbon dalam baja berkisar antara 0.2% hingga 2.1% berat sesuai grade-nya. Fungsi karbon dalam baja adalah sebagai unsur pengeras dengan mencegah dislokas bergeser pada kisi kristal atom besi. Unsur paduan lain yang biasa ditambahkan selain karbon adalah mangan , krom, vanadim dan tungsten. Dengan memvariasikan kandungan karbon dan unsur paduan lainnya, berbagai jenis kualitas baja bisa didapatkan. Penambahan kandungan karbon pada baja dapat meningkatkan kekerasan hardness dan kekuatan tariknya tense streghth namun di sisi lain membuatnya menjadi getas brittle serta menurunkan keuletannya ductility
Klasifikasi baja
Berdasarkan komposisi
Baja karbon
Baja paduan rendah
Baja tahan karat
Berdasarkan proses pembuatan
Tanur baja terbuka
Dapur listrik
Proses oksidasi dasar
Berdasarkan bentuk produk
Pelat batangan
Tabung
Lembaran
Pita
Bentuk struktural
Berdasarkan struktur mikro
Feritik
Perlitik
Martensitik
Austenitik
Berdasarkan kegunaan dalam konstruksi
Baja Struktural
Baja Non-Struktural
PROFIL BAJA
Baja Pelat Yaitu baja berupa pelat baik pelat lembaran maupun pelat strip dengan tebal antara 3 mm s.d 60 mm. Baja Pelat Lembaran terdapat dengan lebar antara 150 mm s.d 4300 mm dengan panjang 3 s.d 6 meter. Sedangakan Baja Pelat Strip biasanya dengan lebar < 600 mm dengan panjang 3 s.d 6 meter. Permukaan baja pelat ada yang polos dan ada yang bermotif dalam berbagai bentuk motif. Namun untuk keperluan konstruksi pada umumnya digunakan baja pelat yang polos rata dengan lebar dapat dipotong sendiri sesuai dengan kebutuhan.
Baja Profil Yaitu baja berupa batangan (lonjoran) dengan penampang berprofil dengan bentuk tertentu dengan panjang pada umumnya 6 meter ( namun dapat dipesan di pabrik dengan panjang sampai 15 meter. Adapun bentuk-bentuk profil penampang baja dapat dilihat/dipelajari dalam buku Daftar-Daftar Untuk Konstruksi Baja ( daftar baja lama ) dan Tabel Profil Konstruksi Baja ( daftar baja yang baru ).
Dalam daftar baja lama terdapat profil INP, Kanal, DIN, DiE, DiR, DiL, INP, ½ DIN, Profil T, Profil L ( baja siku s ama kaki dan tidak sama kaki ), batang profil segi empat sama sisi, dan batang profil bulat, juga daftar paku keling, baut, dan las.
Sedangkan daftar baja yang baru profil INP, DIN, DiE, DiR, DiL, ½ INP, DIN, batang profil segi empat sama sisi, batang profil bulat, daftar paku keling, baut, dan las tidak ada, yang ada adalah : profil WF, Light Beam and Joists, H Bearing Piles, Structural Tees, Profil Kanal, Profil Siku ( sama kaki dan tidak sama kaki ), Daftar Faktor Tekuk (w), Light Lip Channels, Light Channel, Hollow Structural Tubings ( profil tabung segi empat ), Circular Hollow Sections ( profil tabung bulat ), serta tabel-tabel pelengkap lainnya. Kedua daftar baja tersebut di atas masih tetap digunakan kedua-duanya karena saling melengkapi satu sama lain. Untuk memahami profil-profil baja secara lebih mendetail maka pelajarilah secara teliti kedua daftar baja tersebut di atas. Sebagai petunjuk tentang buku referensi lihat Daftar Pustaka di bagian belakang dari modul ini.
Baja Beton Yaitu baja yang digunakan untuk penulangan / pembesian beton ( untuk konstruksi beton ). Pada umumnya berbentuk batangan / lonjoran dengan berbagai macam ukuran diameter, panjang 12 meter. Terdapat baja tulangan berpenampang bulat polos, juga baja tulangan yang diprofilkan.
PEMANFAATAN LIMBAH TERAK BAJA SEBAGAI PENGGANTI AGREGAT PADA CAMPURAN BETON
Terak baja merupakan limbah industri baja PT. XYZ yang terletak di Cilegon, Banten. Limbah ini mengandung unsur Silika (Si) yang berperan dalam memperbaiki interface antara agregat dengan pasta serta Ferro yang dapat menambah berat material terak baja itu sendiri. Pemanfaatan terak baja sebagai agregat dalam teknologi beton ternyata dapat menaikkan berat isi beton normal dari 2200-2500 kg/m3 menjadi 2800-3000 kg/m3. Perubahan tersebut menjadi sangat signifikan untuk aplikasi beton berat. Aplikasi beton berat ini antara lain seperti pemberat pipa dalam laut, bendungan dan tetra pod pada pantai untuk melindungi pinggiran pantai dari abrasi oleh ombak.
Peningkatan kualitas beton terak baja terutama kekuatan ikatan antara pasta dan agregat dapat terjadi karena agregat terak baja mengandung senyawa sementik yang secara kimiawi dapat bereaksi dengan senyawa Calcium Hydroxide hasil reaksi hidrasi semen dan air. Dalam penelitian ini dibuat empat kombinasi agregat pada campuran beton yaitu beton 1 (normal) (agregat halus pasir, agregat kasar batu), beton 2 (agregat halus terak, agregat kasar batu), beton 3 (agregat halus pasir, agregat kasar terak) dan beton 4 (agregat halus terak, agregat kasar terak). Dari hasil pengujian kuat tekan, beton 1 memberikan nilai kuat tekan 37,33 MPa pada umur 56 hari, beton 2 memberikan nilai kuat tekan 38,1 MPa pada umur 56 hari, beton 3 memberikan nilai kuat tekan 38,5 pada umur 56 hari sedangkan beton 4 memberikan nilai kuat tekan 45,43 pada umur 56 hari. Karakterisasi SEM digunakan dalam penelitian ini untuk melihat interface antara agregat dan matriks semen, sedangkan karakterisasi XRD digunakan untuk memprediksi jumlah senyawa CSH yang terbentuk pada beton.
Inovasi Beton Melalui Pemanfaatan Limbah
Fly ash, iron slag dan copper slag dipilih karena material tersebut banyak mengandung oksida silica. Oksida silica adalah senyawa yang dapat bereaksi sebagai pelekat campuran beton. "Kita memilih limbah tersebut karena setelah diteliti, banyak mengandung senyawa oksida silica. Rata-rata diatas 40 persen," jelas Tavio yang juga seorang dosen Teknik Sipil.

Iron slag digunakan sebagai substitusi untuk mengurangi penggunaan kerikil dan pasir. Disamping itu, iron slag dapat mengurangi penggunaan pasir sebesar 40 persen dan kerikil berkurang menjadi 50 persen. "Dengan substitusi ini kita bisa menghasilkan beton dengan kekuatan 100 MPa dalam waktu 28 hari," jelas Wahyu Candra Prasetya, mahasiswa Teknik Sipil yang menyabet juara 2 dalam lomba beton di Universitas Kristen Petra.

Penggunaan iron slag juga bisa menghemat biaya hingga 15 persen. Harga pembuatan beton per-meter kubik sebesar 774 ribu rupiah. Sedangkan, jika menggunakan material konvensional biaya yang dibutuhkan sebesar 896 ribu rupiah per-meter kubiknya. "Itu untuk satu meter kubik, kalau misalnya untuk pembuatan gedung dan jembatan bentang panjang bisa sangat besar penghematannya," ungkap Wahyu.

Sama seperti iron slag, copper slag juga menjadi material substitusi pasir. Campuran copper slag yang digunakan sebesar 30 persen dari total pasir dan tambahan fly ash sebesar 15 persen dapat menghasilkan kekuatan beton hingga 101 MPa dalam waktu 28 hari.

Selain ramah lingkungan, keuntungan lain yang didapat dari pemanfaatan limbah tersebut adalah penghematan biaya produksi. Campuran Iron slag dan fly ash pada beton mampu mengurangi harga produksi sebesar 81 ribu rupiah dibanding pembuatan beton biasa. "Penghematan ini akan menjadi daya tarik bagi masyarakat," jelas Tavio.
Proses pembuatan baja
Baja diproduksi didalam dapur pengolahan baja dari besi kasar baik padat maupun cair, besi bekas ( Skrap ) dan beberapa paduan logam. Ada beberapa proses pembuatan baja antara lain :
1.proses konvertor
terdiri dari satu tabung yang berbentuk bulat lonjong dengan menghadap kesamping.
Sistem kerja
Dipanaskan dengan kokas sampai ± 1500 0C,
Dimiringkan untuk memasukkan bahan baku baja.
(± 1/8 dari volume konvertor)
Kembali ditegakkan.
Udara dengan tekanan 1,5 – 2 atm dihembuskan dari kompresor.
Setelah 20-25 menit konvertor dijungkirkan untuk mengeluarkan hasilnya.
proses Bassemer (asam)
lapisan bagian dalam terbuat dari batu tahan api yang mengandung kwarsa asam atau aksid asam (SiO2), Bahan yang diolah besi kasar kelabu cair, CaO tidak ditambahkan sebab dapat bereaksi dengan SiO2,
SiO2 + CaO >> CaSiO3
proses Thomas (basa)
Lapisan dinding bagian dalam terbuat dari batu tahan api bisa atau dolomit [ kalsium karbonat dan magnesium (CaCO3 + MgCO3)], besi yang diolah besi kasar putih yang mengandung P antara 1,7 – 2 %, Mn 1 – 2 % dan Si 0,6-0,8 %. Setelah unsur Mn dan Si terbakar, P membentuk oksida phospor (P2O5), untuk mengeluarkan besi cair ditambahkan zat kapur (CaO),
3 CaO + P2O5 Ca3(PO4)2 (terak cair)
2.proses Siemens Martin
menggunakan sistem regenerator (± 3000 0C.) fungsi dari regenerator adalah :
a.memanaskan gas dan udara atau menambah temperatur dapur
b.sebagai Fundamen/ landasan dapur
c.menghemat pemakaian tempat
Bisa digunakan baik besi kelabu maupun putih,
Besi kelabu dinding dalamnya dilapisi batu silika (SiO2),
besi putih dilapisi dengan batu dolomit (40 % MgCO3 + 60 % CaCO3)

3.proses Basic Oxygen Furnace
logam cair dimasukkan ke ruang baker (dimiringkan lalu ditegakkan)
Oksigen (± 1000) ditiupkan lewat Oxygen Lance ke ruang bakar dengan kecepatan tinggi. (55 m3 (99,5 %O2) tiap satu ton muatan) dengan tekanan 1400 kN/m2.
ditambahkan bubuk kapur (CaO) untuk menurunkan kadar P dan S.
Keuntungan dari BOF adalah:
BOF menggunakan O2 murni tanpa Nitrogen
Proses hanya lebih-kurang 50 menit.
Tidak perlu tuyer di bagian bawah
Phosphor dan Sulfur dapat terusir dulu daripada karbon
Biaya operasi murah

4.proses dapur listrik
temperatur tinggi dengan menggunkan busur cahaya electrode dan induksi listrik.
Keuntungan :
Mudah mencapai temperatur tinggi dalam waktu singkat
Temperatur dapat diatur
Efisiensi termis dapur tinggi
Cairan besi terlindungi dari kotoran dan pengaruh lingkungan sehingga kualitasnya baik
Kerugian akibat penguapan sangat kecil

5.proses dapur kopel
mengolah besi kasar kelabu dan besi bekas menjadi baja atau besi tuang.
Proses
pemanasan pendahuluan agar bebas dari uap cair.
Bahan bakar(arang kayu dan kokas) dinyalakan selama ± 15 jam.
kokas dan udara dihembuskan dengan kecepatan rendah hingga kokas mencapai 700 – 800 mm dari dasar tungku.
besi kasar dan baja bekas kira-kira 10 – 15 % ton/jam dimasukkan.
15 menit baja cair dikeluarkan dari lubang pengeluaran.
Untuk membentuk terak dan menurunkan kadar P dan S ditambahkan batu kapur (CaCO3) dan akan terurai menjadi:
akan bereaksi dengan karbon:
Gas CO yang dikeluarkan melalui cerobong, panasnya dapat dimanfaatkan untuk pembangkit mesin-mesin lain.
6.proses dapur Cawan
Proses kerja dapur cawan dimulai dengan memasukkan baja bekas dan besi kasar dalam cawan,
kemudian dapur ditutup rapat.
Kemudian dimasukkan gas-gas panas yang memanaskan sekeliling cawan dan muatan dalam cawan akan mencair.
Baja cair tersebut siap dituang untuk dijadikan baja-baja istimewa dengan menambahkan unsur-unsur paduan yang diperlukan

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar