Pembuatan Besi dan Baja

Diperkirakan bahwa besi telah dikenal manusia sekitar tahuan 1200 SM. Proses pembuatan baja diperkenalkan oleh Sir Henry Bessemer dari Inggris sekitar tahun 1800, sedang William Kellydari Amerika pada waktu yang hampir bersamaan berhasil membuat besi mampu tempa (Malleable iron). Hal ini menyebabkan timbulnya persengketaan mengenai masalah paten. Dalam siding pengadilan terbukti bahwa William Kelly lebih dulu mendapatkan hak paten.

Pembuatan Besi Kasar

Bahan utama besi dan paduannya adalah besi kasar, komposisi kimia besi yang dihasilkan tergantung pada jenis bijih yang digunakan. Jenis bijih besi yang lazim digunakan adalah ;hematite, magnetit, siderite dan himosit.

Hematit (Fe₂O₃) adalah bijih besi yang paling banyak dimanfaatkan karena kadar besinya tinggi, sedangkan kadar kotorannya relative rendah.

• Tanur Tinggi

-         Diameter tanur sekitar 8 m dan tingginya mencapai 60 m

-         Kapasitas perhari dari tanur tinggi berkisar antara 700 – 1600 Mg besi   kasar.

-         Bahan baku terdiri dari campuran bijih besi, kokas, batu kapur.

-         Untuk menghasilkan 1000 Mg besi kasar diperlukan sekitar 2000 Mg bijih besi, 800 Mg Kokas dan 500 Mg batu kapur.

Proses ;

• Bahan baku yang terdiri dari campuran bijih besi, kokas dan batu kapur, dinaikkan kepuncak tanur dengan pemuat otomatis, kemudian dimasukkan kedalam hopper.
• Udara panas dihembuskan melalui tuyer sehingga memungkinkan kokas terbakar secara efektif dan untuk mendorong terbentuknya karbon monoksida (Co). Karbon monoksida bereaksi dengan bijih besi dan kemudian menghasilkan besi dan gas karbon dioksida (Co₂).
• Dengan digunakan udara panas dapat dihemat penggunaan kokas sebesar 30 %, udara dipanaskan dalam pemanas mula yang berbentuk menara silindris sampai sekitar 500 ^oC.
• Batu kapur digunakan sebagai fluks yang mengikat kotoran-kotoran yang terdapat dalam bijih-bijih, dan membentuk terak cair., Terak cair ini lebih ringan dari besi cair yang menyebabkan terak terapung diatasnya dan secara berkala disadap.
• Disamping setiap Mg besi dihasilkan pula 0,5 Mg terak dan 0,6 Mg gas panas.
• Besi cair yang telah bebas dari kotoran-kotoran dialirkan ke dalam cetakan setiap 5 atau 6 jam.

• Reduksi Langsung

Pada proses reduksi langsung bijih besi bereaksi dengan gas alam atau bahan padat reduksi membentuk besi spon, Besi spon yang dihasilkan mempunyai komposisi kimia sebagai berikut :

Fe (88-91%), C (1.50-2.50%), SiO₂ (1.25-3.43%), Al₂O₃ (0.61-1.63%), CaO (0.20-2.10%), MgO (0.31-1.62%), P (0.014-0.027%), Cu (0.001-0.004%) dan kotoran (0ksida-oksida lainnya) (0.10-0.50%). Tingkat metalisasinya 86 – 90 %.

Proses ini diterapkan di PT Krakatau Steel Cilegon. Untuk menghasilkan 63 Mg besi spon diperlukan sekitar 100 Mg besi pellet, proses ini sangat efektif untuk mereduksi oksida-oksida dan belerang sehingga dapat dimanfaatkan bijih besi berkadar rendah.