Upload
peter
View
922
Download
41
Embed Size (px)
Citation preview
8/10/2019 Cara Kerja Dapur Induksi Atau Dapur Listrik
1/19
1. Cara kerja dapur induksi atau dapur listrik
Tuntutan moderenisasi diberbagai aspek, mutu dan kualitas serta produktifitas
menjadi sangat penting kendati harus dibayar mahal, hal ini terjadi pula dalam proses
peleburan dalam upaya menghasilkan produk yang bermutu tinggi dikembangkan
pemakaian energi listrik sebagai sumber panasnya. Dalam beberapa hal pemakaian
energi listrik ini memiliki berbagai keunggulan, antara lain :
a. Memberikan jaminan homogenitas kemurnian bahan tuangan sesuai dengan
komposisi yang diharapkan
b. Temperatur pemanasan dapat dikendalikan pada konstanta yang diinginkan
c. Dapat memperbaiki mutu logam dari bahan baku dengan mutu rendah.
Pada dasarnya dapur peleburan ini merupakan tungku penghasil panas dengan
temperatur kerja diatas titik cair dari bahan yang akan diproses, demikian halnya
dengan dapur listrik ini. Yang berbeda dari dapur listrik dengan dapur-dapur lainnya
adalah system pembentukan panasnya dimana panas pada dapur listrik diperoleh dari
energi listrik yang dialirkan melalui electrode atau busur sebagai penghantar.
Dengan logam sebagai bahan baku produk dimana juga merupakan
penghantar arus listrik , maka hantaran listrik dapat dilakukan dengan 2 cara yaknisecara langsung atau yang disebut dengan direct arc dan tidak langsu ng atau yang
disebut indirect arc. Perletakan dari macam-macam Dapur peleburan dapat dilihat
pada gambar berikut.
8/10/2019 Cara Kerja Dapur Induksi Atau Dapur Listrik
2/19
Gambar Electric Furnace indirect system
Gambar Electric Furnace Direct system
Dapur peleburan dengan Induksi listrik frekwensi rendah
Industri-industri pengecoran logam dewasa ini banyak menggunakan dapur
listrik dalam proses peleburannya, dimana dapur listrik yang digunakan ini terdapat
dua type, yakni : Dapur Induksi dan dan dapur busur listrik. Untuk dapur induksi ini
merupakan dapur yang paling banyak digunakan dalam proses peleburan karenabiaya operasionalnya murah serta mudah pengoperasiannya sehingga disebut sebagai
dapur induksi frekwensi rendah. Yang termasuk dalam dapur jenis ini antara lain :
a) Dapur listrik jenis Krus
b) Dapur listrik jenis saluran
8/10/2019 Cara Kerja Dapur Induksi Atau Dapur Listrik
3/19
8/10/2019 Cara Kerja Dapur Induksi Atau Dapur Listrik
4/19
listriknya diperoleh dari dua bagian yakni dari bagian Krus dan bagian saluran. (lihat
gambar berikut). Dapur induksi saluran ini konsumsi listriknya relatif kecil sehingga
pemanasannya dilakukan pada kurang lebih 20% sampai 30% dari bahan yang akan
dilebur kemudian ditambah setelah peleburan ini, disamping itu dapur ini juga
memerlukan bata tahan api yang bermutu tinggi dari berbagai jenis yang disesuaikan
dengan kebutuhan (lihat tabel berikut). Konstruksi dapur ini memungkinkan
pengeluaran hasil peleburan melalui sudut kemiringan yang kecil, dapur dengan
ukuran kecil ini sering digunakan sebagai penyimpanan dan pemanasan duplek untuk
pembakaran pada dapur kupola. Tabel berikut dapat digunakan sebagai pedoman
pemilihan dan pemakaian batu tahan api pada dapur listrik dengan frekwensi rendah.
Gambar Dapur Induksi dengan sisitem saluran
8/10/2019 Cara Kerja Dapur Induksi Atau Dapur Listrik
5/19
Bahan-bahan seperti besi tuang, besi kasar baru, skrap serta potongan-
potongan baja dapat dilebur pada dapur ini, hal ini sangat berbeda dengan dapur
kupola dimana skrap lebih banyak dilebur maka untuk memperoleh sifat besi tuang
sesuai dengan yang diinginkan diperlukan pengetahuan dan teknologi yang tinggi.
Proses peleburan dengan menggunakan dapur listrik ini tidak menimbulkan
pengarbonan sehingga diperlukan penambahan kadar karbon yakni dengan
memasukan bubuk karbon atau bubuk kokas. Untuk mencegah penurunan suhu
didalam dapur pengisian harus dilakukan secara bertahap sedikit demi sedikit. Pada
saat awal dimana skrap baja dimasukan dan saat mulai mencair kira-kira 2/3 bagian
dari bahan pengarbon dimasukan kedalam dapur dan setelah itu ditambah besi kasar
baru, sekrap besi dan potongan-potongan baja dimasukan dan kemudian paduan besi.
Setelah aliran listrik dihentikan, Terak yang terbentuk oleh proses peleburan ini harus
dikeluarkan sebelum logamnya.
2. Kenapa logam dapat mencair?
Dalam proses peleburan bijih besi pada dasarnya pemanasan dilakukan untuk
membuka ikatan struktur dari atom-atom logam itu sendiri sehingga proses pencairan
logam itu sendiri dilakukan oleh reaksi persenyawaan unsur-unsur secara kimiawi,
pada bijih besi dengan kadar besi yang cukup tinggi tentu saja akan memiliki tingkat
kepadatan yang tinggi pula sehingga dengan demikian akan sulit untuk membuka
struktur bahan hingga bagian intinya. Pada bijih besi yang demikian ini walaupun
agak sulit diperlukan pemecahan hingga menjadi butiran-butiran kecil yang memadai
dengan tidak lebih dari 2,5 % kadar phosphor serta 0,2 % Sulphur, dapur harus selalu
digunakan secara kontinyu serta perawatan yang memadai.
Baja dan besi cor merupakan logam paduan antara besi dan karbon, dimana
batas kandungan karbon dalam baja relatif lebih rendah dibandingkan dengan
kandungan karbon dalam besi cor seperti yang ditunjukkan pada Gambar berikut ini.
8/10/2019 Cara Kerja Dapur Induksi Atau Dapur Listrik
6/19
8/10/2019 Cara Kerja Dapur Induksi Atau Dapur Listrik
7/19
Gambar Diagram Fasa paduan Fe dan C untuk baja dan besi cor.
8/10/2019 Cara Kerja Dapur Induksi Atau Dapur Listrik
8/19
Proses peleburan baja, dapat menggunakan bahan baku berupa besi kasar (pig
iron), besi spons (sponge iron) atau berupa skrap. Disamping itu bahan baku lainnya
yang biasanya ditambahkan adalah bahan paduan (master alloys) ferrosilikon,
ferromangan, ferrochrom dan lainnya. Bahan muatan lain pada proses peleburan baja
dalah arang kayu atau kokas serta batu kapur. Proses peleburan baja pada umumnya
mempunyai tiga tujuan utama, yaitu sebagai berikut:
Mengatur kadar karbon agar sesuai dengan tingkat spesifikasi baja
yang diinginkan.
Menambah elemen-elemen pemadu yang diinginkan.
Menghilangkan atau mengurangi unsur-unsur pengotor.
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 terusmenerus pada unsur karbon
ini juga akan membentuk karbon dioxide (C02), molekul ini akan terbakar dan
menjadi terak dan mengalir bersama lelehan batu kapur (limestone) serta sebagian
akan bersenyawa dengan besi mentah.
8/10/2019 Cara Kerja Dapur Induksi Atau Dapur Listrik
9/19
8/10/2019 Cara Kerja Dapur Induksi Atau Dapur Listrik
10/19
Perhatikan gambar dibawah yang memperlihatkan urutan proses pembentukan
bahan baku, produk dapur tinggi yang berbentuk pig iron harus diproses melalui salah
satu dari dua metoda pembentukan baja yaitu : convertor dan open-heart furnance
dan dari proses ini akan menghasilkan produk yang kita sebut sebagai baja atau steel
dalam bentuk tuangan (hasil cetakan) atau ingot. baja-baja ini pun masih belum
disebut sebagai bahan baku bahkan untuk memperoleh baja dengan kulitas khusus
baja (steel) masih harus diproses ulang pada electricfurnance. proses ini menjadi
sangat penting dimana bukan saja kadar karbon yang harus dikendalikan melainkan
berbagai unsur yang juga telah dimiliki oleh besi kasar (pig iron) dimana unsur-unsur
ini pun akan sangat merugikan sifat baja itu sendiri bila tidak dikendalikan, seperti
kadar phosphor persenyawaanya akan membentuk phosphida besi yang akan
menurunkan nilai impact sehingga baja menjadi sangat rapuh dan sulit dibentuk.
Untuk itu kadar phosphor yang terkandung pada baja dipersyaratkan maximum
0,05%.
8/10/2019 Cara Kerja Dapur Induksi Atau Dapur Listrik
11/19
3. Cooling Process (Proses Pendinginan)
Pada dasarnya besi tuang ataupun baja memiliki perilaku yang sama dimana
apabila dipanaskan diatas temperatur kritis struturnya akan berubah kedalam sebuah
bentuk struktur tertentu tergantung kecepatan pendinginannya.
Proses pemadatan (solidification) pada besi tuang secara langsung akan
memiliki struktur austenite dan cementite, dimana proses pemadatan terjadi melalui
pendinginan lambat hingga mencapai temperatur ruangan. Austenite memecah diri ke
dalam bentuk pearlite yakni lapisan ferrite dan cementite, sedangkan cementite
memecah diri menjadi graphite dan pearlite.
Jika proses pendinginan diberikan cukup cepat maka cukup untuk mencegah
terbentuknya cementite, dan akan diperoleh struktur putih. pembentukan struktur
tuangan putih ini juga tergantung pada rentang pendinginan (cooling rate) dimana
juga tergantung pada tebal atau tipisnya benda tuangan itu sendiri, jika benda tuangan
tersebut tipis maka akan diperoleh struktur putih, namun sebaliknya jika lebih tebal
akan diperoleh struktur kelabu, dimana bagian yang tebal akan lebih lambat proses
pendinginannya dibanding dengan yang tipis. Pada dasarnya kecepatan pendinginan
ini dapat kita atur sesuai dengan kebutuhan sifat akhir dari produk tuangan yang kita
kehendaki, Namun pada benda-benda yang rumit dimana ketebalan bervariasi maka
diperlukan metoda agar proses pendinginan dapat merata kendati pada ketebalan yang
berbeda-beda. Untuk itu maka dibagian lain dimana memiliki ukuran ketebalan yang
lebih besar harus ditempatkan suatu bahan yang membantu penyerapan panas
(ironchill).
8/10/2019 Cara Kerja Dapur Induksi Atau Dapur Listrik
12/19
8/10/2019 Cara Kerja Dapur Induksi Atau Dapur Listrik
13/19
paduan.(lihat gambar gambar Diagram keseimbangan untuk dua jenis logam tidak
larut secara penuh disetiap proporsi dalam keadaan padat).
1. Proses pemadatan pada paduan 1
Paduan ini mengawali pemadatan pada temperatur t1 : pemadatan yang
diperoleh akan berbentuk logam murni A, tersisa adalah logam B dengan kadar sesuai
prosentasenya dan akan meningkat selama proses pendinginan berlangsung. Hal ini
diperlihatkan pada diagram keseimbangan dengan garis liquidus (liquidus line)
seperti terlihat pada gambar 4.7. Pada saat temperatur turun ke t2 , sisa logam cair
dari logam B sebesar 20 % dan ketika temperatur mencapai t3 sisa logam cair B
sebesar 40 %. Hal ini akan nampak jelas komposisi sisa logam cair mendekati
eutectic selama pendinginan, komposisi ini akan terjadi tercapai capai jika temperatur
turun ke tE dimana temperatur tercapai sisa logam cair akan memadat dalam bentuk
eytectic. Dalam pemadatan ini akan diperoleh logam murni dari logam A + eutectic
(A+B).
GambarDiagram keseimbangan untuk dua jenis logam tidak larut secara penuh di
dalam larutan padat.
8/10/2019 Cara Kerja Dapur Induksi Atau Dapur Listrik
14/19
2. Proses pemadatan pada paduan 2
Paduan ini mengawali pemadatan pada temperatur t4 : pemadatan yang
diperoleh akan berbentuk logam murni B, prosentase sisa dari logam B akan
meningkat selama proses pendinginan berlangsung. Hal ini diperlihatkan pada
diagram keseimbangan dengan garis liquidus (liquidus line).dimana akan terlihat
peningkatannya 90% di t5 dan 75 % di t6. Selanjutnya komposisi logam cair akan
mendekati eutectic selama proses pendinginan, dengan demikian komposisi eutectic
akan meningkat pada temperatur tE. Jia temperatur meningkat sisa logam cair akan
meningkat menjadi padat kepada bentuk eutectic. Struktur akhir yang akan diperoleh
ialah logam murni B + eutectic (A+B).
Diagram keseimbangan untuk dua jenis logam dengan batas larutan di dalam
larutan padat
Diagram keseimbangan ini hampir sama dengan diagram keseimbangan yang
yang telah dijelaskan pada uraian 4.6 kecuali dalam setiap susunan dari beberapa
larutan lain. Dua unsur larutan padat justru merupakan logam murni (pure Metals).
Larutan padat ini ialah (1) Larutan B didalam A (terlihat pada diagram dengan ) dan
(2) ialah larutan padat dari A didalam B (terlihat pada diagram dengan ) Untuk
sisitem ini eutectic berisi lapisan dari dua unsur lapisan padat ( + ), seperti terlihat
pada gambar 4.8; garis A-B-C ialah garis liquidus dan garis A-D-C ialah garis
solidus.
Beberapa unsur dari logam B akan pecah dan masuk pada logam A yang
membentuk larutan padat larutan ini akan tergambarkan sebagai garis Solvus
(Solvus line) D-F, beberapa larutan dari logam A akan pecah dan masuk kedalam
larutan B untuk membentuk larutan padat , larutan ini akan terlihat pada diagram
sebagai garis Solvus (Solvus line) E-G
8/10/2019 Cara Kerja Dapur Induksi Atau Dapur Listrik
15/19
Gambar Diagram keseimbangan untuk dua jenis logam dengan batas larutan di dalam
larutan padat
Proses yang sama juga terjadi pada larutan padat tersebut untuk logam A yang
masuk kedalam logam B (perhatikan pula titik E pada diagram) dimana maksimum
terjadi pada titik tE, sejalan dengan penurunan temperatur kadar logam A juga akan
menurun hingga 10 % perhatikan titik E pada diagram, penurunan temperatur hingga
temperature ruangan juga akan menurunkan kadar logam A pada larutan padat hingga
2%, terlihat pada diagram melalui garis penghubung EG.
1. Pendinginan pada paduan 1
Awal pemadatan dari bahan paduan 1 terjadi pada temperature dititik t1, dan
secara berangsur-angsur hingga berakhir dititik t2 dimana terbentuknya larutan padat
secara penuh kedalam larutan padat dan tidak terjadi perkembangan hingga
temperatur t4 namun ketika larutan logam B masuk ke dalam larutan logam A yang
merupakan awal pemadatan, kelebihan unsur logam B mengendap dari larutan padat
untuk membentuk larutan padat bersama dengan sebagian logam A. Pengendapan
8/10/2019 Cara Kerja Dapur Induksi Atau Dapur Listrik
16/19
ini akan berlangsung hingga temperatur turun hingga temperatur ruangan. Struktur
akhir yang diperoleh dari proses ini ialah + ( + ).
2. Pendinginan pada paduan 2
Bahan paduan ini akan mulai memadat pada tempertur dititik t2 yang akan
menghasilkan larutan padat .Selama pemadatan sisa paduan cair akan meningkat
dan sisa paduan cair eutectic terbentuk jika temperatur turun hingga tE , sisa cairan
ini akan memadat dan membentuk eutectic ( + ), sehingga struktur akhir akan
diperoleh +( + ).
3. Pendinginan pada paduan 3
Proses pemadatan untuk larutan ini dimulai pada penurunan temperatur pada
titik t6, dalam keadaan ini akan dihasilkan larutan padat , larutan padat ini
mengandung prosentase kadar logam B yang cukup besar serta akan tersisa secara
meningkat sesuai dengan penurunan temperatur (lihat garis liquidus pada diagram
keseimbangan gambar 32) dan penurunan temperatur hingga titi tE kelebihan paduan
cair ini akan membentuk komposisi eutectic dan eutectic padat. Dari proses ini akan
diperoleh struktur +( + ).
4. Pendinginan pada paduan 3
Awal proses pemadatan ini terjadi dimana temperature mencapai titik t5 dan
berlangsung secara berangsur-angsur serta terus menerus hingga temperatur turun ke
t6 namun tidak terjadi perubahan hingga temperatur turun ke t7. Ketika larutan logam
A masuk kedalam larutan logam B , penurunan dimulai. Kelebihan unsur logam A
akan mengendap dari larutan padat dan membentuk larutan padat bersama dengan
beberapa unsure logam B. Ini merupakan temperatur akhir dimana terbentuknya
struktur +( + ). Jika kadar bahan paduan lebih kecil dari 3 % logam B atau lebih
kecil dari 3% logam A, endapan tidak memiliki tempat sehingga hasil akhir dari
struktur bahan
8/10/2019 Cara Kerja Dapur Induksi Atau Dapur Listrik
17/19
4. safety pada induction furnance
1. Peralatan pelindung Kepala
Peralatan pelindung kepala dirancang atau dibuat dari bahan-bahan yang baik
agar dapat menghasilkan helm yang benar-benar dapat melindungi kepala dari luka
akibat benturan, terkena atau kejatuhan benda, terkena benda kerja yang melayang,
bahaya listrik dan lain sebagainya. Di samping itu juga dibuat helm khusus yang
harus dapat melindungi kepala dan muka dari bahan-bahan kimia atau cairan panas.
metallic helm, dipakai untuk pekerja yang bekerja dengan kondisi kerja yang panas,
seperti pada pengecoran logam atau pada dapur-dapur pembakaran.
Gambar Helm/pelindung kepala
2. Peralatan pelindung kebisingan
Kegunaan peralatan pelindung kebisingan adalah untuk melindungi telinga
dari kebisingan yang berlebihan, sehingga dapat menyebabkan kerusakan pada sistem
pendengaran pekerja. Banyak industri yang dalam proses produksinya menimbulkan
kebisingan yang dapat menyebabkan kehilangan pendengaran bagi para pekerja.
8/10/2019 Cara Kerja Dapur Induksi Atau Dapur Listrik
18/19
Gambar Alat pelindung kebisingan
3. Pelindung mata
Kecelakaan pada mata dapat mengakibatkan cacat seumur hidup, di mana
tidak dapat berfungsi lagi atau dengan kata lain orang menjadi buta. Dalam suatu
survei diperoleh data bahwa kecelakaan kerja atau luka pada diakibatkan oleh:
Obyek atau bahan yang mengenai mata (pecahan logam, beram-beram,
pecahan batu gerinda, paku, percikan bunga api dan lain sebagainya)
Debu dari penggerindaan
Karat
Sinar atau cahaya
Gas beracun atau asap beracun.
Gambar Kacamata untuk pekerja
8/10/2019 Cara Kerja Dapur Induksi Atau Dapur Listrik
19/19
4. Pelindung muka
Banyak jenis peralatan dibuat untuk melindungi muka para pekerja. Biasanya
alat tersebut juga berfungsi sebagai pelindung kepala dan leher sekaligus. Alat
tersebut berfungsi melindungi kepala dari benturan, melindungi muka dari cairan
bahan kimia, logam panas dan percikan bunga api dan luka lainnya yang akan terjadi
pada kepala, leher dan muka pekerja.
Gambar Pelindung muka
5. Pelindung Tangan
Jari-jari tangan merupakan bagian tubuh yang sering kali mengalami luka
akibat kerja, seperti: terpotong oleh pisau, luka terbakar karena memegang benda
panas, tergores oleh permukaan benda kerja yang tidak halus dan masih banyak lagi
bentuk luka lainnya.
Gambar Sarung tangan.