Proses pembuatan Kaleng dari Baja

TUGAS

TEKNOLOGI BESI BAJA

Disusun oleh :

Shafina Istiqomah       (3335110629)

1.      Pembuatan Baja

Besi kasar adalah hasil pengolahan dari bijih besi dengan melalui beberapa proses. Proses awal adalah dengan mengurangi senyawa-senyawa dan zat-zat lain yang terkandung dalam bijih besi dengan tahap, yaitu : dibersihkan, dipecah-pecah dan digiling sampai menjadi halus, sehingga partikel besi dapat dipisahkan dari bahan yang tidak diperlukan dengan menggunakan magnit dan dibentuk menjadi “pellet” (bulatan-bulatan kecil) dengan diameter + 14 mm. Untuk memudahkan dalam pembentukan “pellet” maka ditambahkan tanah liat, sehingga dapat dirol menjadi bentuk bulat. Setelah proses awal dilakukan, maka bijih besi diproses pada dapur tinggi. Dapur tinggi mempunyai konstruksi yang cukup besar dengan ketinggian mencapai 100 meter. Dinding luar terbuat dari baja dan bagian dalam dilapisi batu tahan api yang mampu menahan temperatur tinggi. Pada bagian atas dapur tinggi terdapat corong untuk memasukkan bahan baku, yaitu bijih besi, kokas dan batu kapur. Kokas adalah batu bara yang telah diproses (disuling kering) sehingga dapat menghasilkan panas yang tinggi. Batu kapur berfungsi untuk mengikat bahan-bahan yang tidak diperlukan.

Proses pada dapur tinggi adalah dengan meniupkan udara panas ke dalam dapur tinggi untuk membakar kokas dengan temperatur + 2000oC. Cairan besi dan terak akan turun ke dasar dapur tinggi secara perlahan-lahan dan selanjutnya dituang ke kereta khusus. Hasil ini disebut besi kasar, yang kemudian dapat diproses lebih lanjut menjadi baja. Besi kasar dari hasil proses dapur tinggi, kemudian diproses lanjut untuk dijadikan berbagai jenis baja. Ada beberapa proses yang dilakukan untuk merubah besi kasar menjadi baja :

a.       Proses Konvertor

Terdiri dari satu tabung yang berbentuk bulat lonjong dengan menghadap kesamping. Sistem kerja : Dipanaskan dengan kokas sampai ± 1500⁰C, Dimiringkan untuk memasukkan bahan baku baja. (± 1/8 dari volume konvertor), setelah itu kembali ditegakkan. Udara dengan tekanan 1,5 – 2 atm dihembuskan dari kompresor. Setelah 20-25 menit konvertor dijungkirkan untuk mengelaurkan hasilnya

b.      Dapur Baja Oksigen (Proses Bassemer)

Proses Bessemer adalah proses untuk produksi massa baja dari cair pig iron. Proses ini dinamai penemunya, Henry Bessemer , yang mengeluarkan paten pada tahun 1855. 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. 

Converter Bessemer 

Proses ini dilakukan dalam kontainer baja bulat telur besar dilapisi dengan tanah liat atau dolomit disebut konverter Bessemer. 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.  

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).

Mengelola proses  

Ketika baja yang diperlukan sudah terbentuk, itu dicurahkan ke dalam ladle dan kemudian ditransfer ke dalam cetakan dan terak ringan yang tertinggal. Proses konversi yang disebut "pukulan" dilakukan dalam waktu sekitar dua puluh menit. Selama periode ini kemajuan oksidasi kotoran dapat dilihat atau dinilai oleh penampilan dari api yang keluar dari mulut konverter. Penggunaan metode modern fotolistrik pencatatan karakteristik nyala api telah sangat membantu blower dalam pengendalian kualitas akhir produk. Setelah pukulan, logam cair recarburized ke titik yang dikehendaki dan bahan paduan lainnya ditambahkan, tergantung pada produk yang diinginkan.

c.       Proses  Siemens Martin 

Dapur baja terbuka (Siemens Martin) juga merupakan dapur yang digunakan untuk memproses besi kasar menjadi baja. Dapur ini dapat menampung baja cair lebih dari 100 ton dengan proses mencapai temperatur + 1600^oC; wadah besar serta berdinding yang sangat kuat dan landai. Proses pembuatan dengan dapur ini adalah proses oksidasi kotoran yang terdapat pada bijih besi sehingga menjadi terak yang mengapung pada permukaan baja cair. Oksigen langsung disalurkan kedalam cairan logam melalui tutup atas. Apabila selesai tiap proses, maka tutup atas dibuka dan cairan baja disalurkan untuk proses selanjutnya untuk dijadikan bermacam-macam jenis baja

d.      Proses Basic Oxygen Furnace

Proses tanur oksigen basa ( Basix Oxygen Furnace, BOF) menggunakan besi kasar (65 – 85 %) yang dihasilkan oleh tanur tinggi sebagai bahan dasar utama dicampur dengan besi bekas dan batu kapur. Panas ditimbulkan oleh reaksi dengan oksigen. Gagasan ini dicetuskan oleh Bessemer sekitar tahun 1800. Logam cair dimasukkan ke ruang baker (dimiringkan lalu ditegakkan). Oksigen (± 1000) ditiupkan lewat Oxygen Lance ke ruang bakar dengan kecepatan tinggi. (volume 55 m³ (99,5 %O₂) tiap satu ton muatan) dengan tekanan 1400 kN/m2, lalu 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

e.       Proses Dapur Listrik (Electical Arc Furnace).

Proses ini menggunakan proses peleburan pada temperatur tinggi dengan menggunkan busur cahaya electrode dan induksi listrik. Panas yang dibutuhkan untuk pencairan baja adalah berasal arus listrik yang disalurkan dengan tiga buah elektroda karbon dan dimasukkan/diturunkan mendekati dasar dapur. Penggunaan arus listrik untuk pemanasan tidak akan mempengaruhi atau mengkontaminasi cairan logam, sehingga proses dengan dapur baja listrik merupakan salah satu proses yang terbaik untuk menghasilkan baja berkualitas tinggi dan baja tahan karat (stainless steel).

f.       Proses Dapur Kopel

Mengolah besi kasar kelabu dan besi bekas menjadi baja atau besi tuang. Prosesnya dengan 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, setelah 15 menit baja cair dikeluarkan dari lubang pengeluaran. Untuk membentuk terak dan menurunkan kadar P dan S ditambahkan batu kapur (CaCO3) . Gas CO yang dikeluarkan melalui cerobong, panasnya dapat dimanfaatkan untuk pembangkit mesin-mesin lain.

g.      Proses Dapur Cawan

Proses kerja dapur cawan dimulai dengan memasukkan baja bekas dan besi kasar dalam cawan,kemudian dapur ditutup rapat.Setelah itu  dimasukkan gas-gas panas untuk 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. Baja yang dihasilkan oleh proses ini adalah Baja karbon & Baja paduan 0,1 % < c < 2,0 %.

Pembentukan baja adalah tahap lanjutan dari proses pengolahan baja dengan berbagai  jenis dapur baja. Baja yang telah cair dan ditambah dengan campuran lain (sesuai dengan kebutuhan/sifat-sifat baja yang diinginkan) dituang ke dalam cetakan yang berlubang dan didinginkan sehingga menjadi padat. Batangan baja yang masih panas dan berwarna merah dikeluarkan dari cetakan untuk disimpan sementara dalam dapur bentuk kotak serta dijaga panasnya dengan temperatur 1100^oC - 1300^oC menggunakan bahan bakar gas atau minyak. Penyimpanan tersebut adalah untuk meratakan suhu sebelum dilakukan proses pembentukan atau pengerolan. Proses pembentukan produk baja dilakukan dengan proses pengerolan. Proses ini adalah dengan cara melewatkan baja batangan diantara rol-rol yang berputar sehingga baja batangan tersebut menjadi lebih tipis dan memanjang. Proses pengerolan ini dimaksudkan agar struktur logam (baja) menjadi merata, lebih kuat dan liat, disamping membentuk sesuai ukuran yang diinginkan, seperti pelat tebal (bloom), batangan (billet) atau  pelat (slab). Dari baja yang berbentuk lembaran ini, dapat dihasilkan tinplate yang dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan kaleng.

2.      Pembuatan Tin Plate

PT Latinusa merupakan satu satunya industri yang bergerak dalam industri bahan baku kemasan kaleng atau yang lebih dikenal dengan nama Tin Plate. Proses pembuatan pelat timah menggunakan sistem Electrolyic Tinning Line (ETL) dengan bahan bakunya berupa lembaran baja tipis yang dihasilkan dari pabrik baja yang digiling tanpa pemanasan. Berikut ini pembuatan Tinplate di perusahaan ini :

Tin mill black plate (TMBP) digulung didalam Pay off reel. Lalu TMBP dibawa ke mesin Double cut shear sebagai persiapan proses penyambungan TMBP. Setelah itu, gulungan coil TMBP disambungkan dengan gulungan coil TMBP yang sudah lebih dulu diulur. Proses penyambungan dilakukan dengan metode press welding dengan roda tembaga yang dialiri arus listrik searah (Direct Current) dan pada setiap sambungan diberi tanda berupa sebuah lubang. Strip TMBP disimpan didalam entry loop tower yang berfungsi untuk memastikan bahwa seluruh proses berjalan secara berkelanjutan pada saat penyambungan strip TMBP di welding machine. Selanjutnya tepi strip TMBP dipotong untuk mendapatkan ukuran sesuai dengan pesanan pelanggan didalam Side Trimmer yang terdiri dari dua buah pisau pemotong di sisi kiri dan kanan strip TMBP serta sebuah Scrap Baller untuk menampung sisa potongan.

TMBP dimasukkan kedalam cleaning unit untuk dibersihkan dari minyak, debu, minyak, dan partikel-partikel lainnya yang tidak diinginkan. Proses ini terdiri dari 2 tahap dengan cairan kimiawi NaOH sebagai medianya yang kemudian dilanjutkan dengan pembilasan menggunakan air yang disemprotkan dengan tekanan 8 bar. Unit ini juga bermanfaat sebagai buffer untuk menjaga proses produksi terus berlangsung selagi ada penghentian proses atau pemeriksaan kualitas produk. Selanjutnya dikirim ke pickle unit untuk membersihkan oksida (karat) yang mungkin masih menempel pada permukaan TMBP dan juga bertujuan untuk mengkasarkan permukaan TMBP sehingga memudahkan pelapisan timah pada proses selanjutnya. Dalam proses ini digunakan cairan konsentrat Asam Sulfat (H2SO4), kemudian TMBP dibilas dengan air yang disemprotkan dengan tekanan 8 bar. Lalu ke Plating Unit. Tahap ini merupakan proses utama, dimana proses pelapisan timah dilakukan dengan sistem elektrolisis menggunakan cairan konsentrat phenol suphonic acid. Setelah proses pelapisan selesai dilakukan, maka dilanjutkan dengan proses pembilasan dengan air lalu dikeringkan dengan udara panas bersuhu 140^o C. Pelat yang sudah dilapisi timah kemudian dipanaskan dengan menggunakan arus listrik. Setelah dipanaskan, pelat tersebut kemudian didingkan secara tiba-tiba (quenching) di dalam Quench Tank untuk mendapatkan permukaan tinplate yang mengilap dan bersih. Kemudian dilakukan elektrolisis pada tinplate menggunakan Na₂Cr₂O₇ (Natrium Dicromate) yang bertujuan untuk melapisi tinplate sehingga tidak mudah teroksidasi, berkarat dan tergores. Kemudian, tinplate dibilas dan dikeringkan. Permukaan tinplate kemudian dilapisi dengan minyak Dioctyl Sebacate untuk melindungi permukaan tinlate dari kerusakan gores pada proses selanjutnya atau saat pengepakan.

3.      Pembuatan Kaleng

Lembaran tinplate ini dapat dibuat  menjadi kaleng yang berbentuk hollow (berlubang), atau flat can yaitu kaleng yang digepengkan baru kemudian dibentuk kembali. Masalah dalam penggunaan kemasan tin plate sebagai bahan kemasan pangan adalah terjadinya migrasi (perpindahan) logam berat  yaitu Pb dan Sn dari kaleng ke makanan yang dikemas.  Batas maksimum Sn yang diperbolehkan dalam bahan pangan adalah 200 mg/kg makanan. Untuk mencegah terjadinya kontak langsung antara kaleng pengemas dengan bahan pangan yang dikemas, maka kaleng plat timah harus diberi pelapis yang disebut dengan enamel.  Interaksi antara bahan pangan dengan kemasan ini dapat menimbulkan korosi yang menghasilkan warna serta flavor yang tidak diinginkan, misalnya :

·         Terbentuknya warna hitam yang disebabkan oleh reaksi antara besi atau timah dengan sulfida pada makanan berasam rendah (berprotein tingg).

·         Pemucatan pigmen merah dari sayuran/buah-buahan seperti bit atau anggur karena reaksi dengan baja, timah atau aluminium.

Secara umum proses pembuatan kaleng terdiri dari  printing/coating, slitting/shearing, pressing dan assembly.  Printing dilakukan dengan tujuan untuk pembuatan : dekorasi dan melindungi kaleng dari karat atau untuk mencegah reaksi antara tinplate dengan bahan yang dikemas. Slitting / Shearing adalah proses memotong tinplate menjadi body blank atau strip  yang  digunakan untuk pembuatan komponen-komponen kaleng sesuai kebutuhan.  Pressing adalah proses pembuatan komponen-komponen kaleng seperti tutup atas /  bawah atau body kaleng pada two pieces. Jumlah proses pembuatan komponen tergantung dari bentuk kaleng yang akan dibuat. Pada pembuatan tutup latex sebagai bahan pengisi sambungan body dengan tutup membuat kaleng kedap udara. Assembly adalah proses menyatukan badan dan tutup kaleng dengan menggunakan mesin-mesin soudronic, soldering atau mesin lain.  Pembuatan kemasan kaleng dilakukan dengan menyambung lembaran plat timah hingga membentuk  kaleng .  Proses penyambungan dilakukan dengan cara soldering (patri), cementing dan welding.  Soldering adalah cara perekatan dengan panas pada metal solid (tin plate) dengan metalic boundary agent dengan menggunakan fluks pada suhu 45^o. Cementing adalah perekatan dengan menggunakan bahan perekat berupa poliamida dan polyester. Teknik cementing tidak tahan sterilisasi dan biasanya digunakan untuk kaleng –kaleng minyak goreng. Urutan pembuatan kemasan kaleng dari plat timah secara konvensional adalah  sebagai berikut  :

o   Pemberian lapisan enamel pada lembar plat timah

o   Pencetakan disain grafis

o   Pemotongan lembaran plat timah menjadi body blank yang disebut proses slitting

o   Pembentukan badan kaleng (body making)

o   Pembentukan leher kaleng (necking) untuk beberapa jenis kaleng

o   Pembentukan body hood (flanging) untuk semua bentuk kaleng.

o   Pembersihan permukaan dalam kaleng dengan menggunakan sikat dan hembusan udara.

o   Pelapisan enamel kedua (enamel ganda), yaitu untuk kaleng kemasan minuman berkarbonasi.  Proses pelapisan enamel kedua ini dilakukan dengan cara pengabutan bahan pelapis (sprayed coating).

o   Pemasangan tutup kaleng dengan mesin seamer.

Tahap-tahap pembentukan kaleng ini :

a         Lembaran badan kaleng dengan sudut bercelah

b        Lembaran badan kaleng berkait

c         Pembentukan silinder

d        Kaitan didatarkan, dilas bagian luar dan dalam

e         Strip bagian luar

f         Pembentukan body hook (flanging)

g        Model lipatan sambungan