PELEBURAN DAN KESETIMBANGAN MUATAN

A. Pengertian Peleburan

Peleburan logam adalah proses mencairkan logam pada temperatur tertentu dengan energi panas yang dihasilkan oleh tungku. Tungku adalah sebuah peralatan yang digunakan untuk melelehkan logam atau untuk memanaskan bahan serta mengubah bentuknya dan juga sifat-sifatnya. Tungku yang paling banyak digunakan dalam pengecoran logam antara lain : tungku jenis kupola, tungku pengapian langsung, tungku krusibel, tungku busur listrik, dan tungku induksi.B. Macam-Macam Tungku Peleburan1. Tungku busur listrik laju peleburan tinggilaju produksi tinggi polusi lebih rendah dibandingkan tungku-tungku lain memiliki kemampuan menahan logam cair pada temperatur tertentu untuk jangka waktu lama untuk tujuan pemaduanTanur berlapis basa dengan alas dari magnesit, biasanya digunakan untuk membuat berbagai jenis baja dan baja paduan. Dapur ini dapat mengendalikan kadar fosfor dengan baik, sekaligus mereduksi jumlah belerang, sekaligus mengendalikan suhu, sehingga hasil nya mempunyai komposisi yand baik. Ke-unggulan lain nya adalah: dapat ditambah kan unsur lain, ketika proses peleburan sedang berlangsung, sehingga dihasil kan komposisi baja seperti yang di inginkan. Di bawah ini, dapat dilihat gambar penampang sebuah Tanur Listrik, baik yang berlapis bata tahan api dari jenis basa, maupun dari jenis asam.

Salah satu dari elektroda yang menyentu logam-lagam (bahan baku) tersebut akan mengalirkan arus listrik 3-fasa dan kembali ke elektroda lain nya, sehingga membentuk busur listrik.Biasanya digunakam elektroda jenis grafit dengan panjang 24 m, 760 mm, kuat arus listrik bisa 12.000 Ampere. Sementara itu, kapasitas dapur bervariasi, antara 50 kg sampai dengan 270 ton dalam sekali ber operasi. Sebagai contoh; untuk yang berkapasitas 115 ton, diperlukan waktu untuk peleburan, sekitar 3 jam, dengan energi listrik sebesar = 50.000 kWh.2. Tungku induksi Khususnya digunakan pada industri pengecoran kecil Mampu mengatur komposisi kimia pada skala peleburan kecil Terdapat dua jenis tungku yaituCoreless(frekuensi tinggi) dancoreatauchannel(frekuensi rendah, sekitar 60 Hz) Biasanya digunakan pada industri pengecoran logam-logam non-ferro Secara khusus dapat digunakan untuk keperluan superheating (memanaskan logam cair diatas temperatur cair normal untuk memperbaiki mampu alir), penahanan temperatur (menjaga logam cair pada temperatur konstan untuk jangka waktu lama, sehingga sangat cocok untuk aplikasi proses die-casting), dan duplexing/tungku parallel (menggunakan dua tungku seperti pada operasi pencairan logam dalam satu tungku dan memindahkannya ke tungku lain)

3. Tungku krusibel Telah digunakan secara luas disepanjang sejarah peleburan logam. Proses pemanasan dibantu oleh pemakaian berbagai jenis bahan bakar. Tungku ini bias dalam keadaan diam, dimiringkan atau juga dapat dipindah-pindahkan Dapat diaplikasikan pada logam-logam ferro dan non-ferrro

4. Tungku kupola Tungku ini terdiri dari suatu saluran/bejana baja vertical yang didalamnya terdapat susunan bata tahan api Muatan terdiri dari susunan atau lapisan logam, kokas dan fluks Kupola dapat beroperasi secara kontinu, menghasilkan logam cair dalam jumlah besar dan laju peleburan tinggi

Muatan Kupolaa. Besi kasar (20 % - 30 %)b. Skrap baja (30 % - 40 %)Kadar karbon dan siliko yang rendah adalah menguntungkan untuk mendapat coran dengan prosentase Carbon dan Si yang terbatas. Untuk besi cor kekuatan tinggi ditambahkan dalam jumlah yang banyak.c. Skrap balikYang dimaksud skrap balik adalah coran yang cacat, bekas penambah, saluran turun, saluran masuk atau skrap balik yang dibeli dari pabrik pengecoran.d. Paduan besiPaduan besi seperti Fe-Si, Fe-Mn ditambahkan untuk mengatur komposisi. Prosentase karbon berkurang karena oksidasi logam cair dalam cerobong dan pengarbonan yang disebabkan oleh reaksi antar logam cair dengan kokas. Prosentase karbon terutama diatur oleh perbandingan besi kasar dan skrap baja. Tambahan harus dimasukkan dalam perhitungan untuk mengimbangi kehilangan pada saat peleburan. Penambahan dimasukkan 10 sampai 20 % untuk Si dan 15 sampai 30 % untuk Mn. Prosentase steel bertambah karena pengambilan steel dari kokas. Peningkatan kadar belerang (steel) yang diperbolehkan biasanya 0,1 %

4. Tanur TinggiProses pembakaran yang terjadi pada tanur tinggi ini disebabkan karena adanya perpaduan antara bahan bakar batubara dengan udara atau oksigen yang betekanan tinggi dimana batubara yang digunakan adalah batubara yang telah dihaluskan hingga berbentuk seperti tepung yang dapat menghasilkan semburan api hingga suhu C 1500 . Tanur memiliki dua lapisan yaitu lapisan luar dan lapisan dalam dimana pada lapisan luar dilapisi dengan baja st 400 sedangkan pada lapisan dalam menggunakan bata tahan api jenis CAST-15ES yang berfungsi sebagai isolasi untuk menahan panas yang terjadi pada saat proses pembakaran terjadi untuk menahan panas hingga suhu C 1500 dimana bata ini memiliki kemampuan tahan panas dan air yang baik. Dalam proses pembakaran di tanur terjadilah proses perpindahan panas secara alamiah baik secara konduksi, konveksi dan radiasi. Dalam perpindahan panas ini mambahas perpindahan panas secara konduksi, dimana panas yang terjadi antara didalam dan diluar tanur itu berbeda. Dalam hal ini membahas perpindahan yang terjadi dari dalam hingga ke luar tanur dengan suhu bagian dalam C 1500 yang dalam prosesnya melewati beberapa hambatan baik dari material yang di panaskan hingga dinding isolasi bata tahan api dan baja ST 400 kemudian barulah kita bisa mengetahui panas akhir setelah melewati hambatan-hanbatan tadi menggunakan perhitungan perpindahan panas secara konduksi.Tanur tinggi juga merupakan tungku besar yang bentuknya seperti terowongan. Bahan yang harus dipanaskan dimasukan pada bagian atas tungku. Dibagian bawah tungku ditiup udara yang sebelumnya telah dipanaskan terlebih dahulu. Suhunya naik sampai 20000C. Pada suhu yang setinggi itu bijih-bijih meleleh dan menetes pada dasar tungku. Berbagai batuan lain yang terikut didalam bijih-bijih tadi ikut meleleh juga. Bijih beserta bebatuan yang meleleh tadi membentuk terak tanur tinggi.Bahan utama besi dan paduannya adalah besi kasar, yang dihasilkan dalam tanur tinggi. Bijih besi yang dicampur dengan kokas dan batu gamping (batu kapur) dilebur dalam tanur ini. Komposisi kimia besi yang dihasilkan bergantung pada jenis bijih yang digunakan. Jenis bijih besi yang lazim digunakan adalah hematit, magnetit, siderit dan himosit. Hematit (Fe2O3) adalah bijih besi yang paling banyak dimanfaatkan karena kadar besinya tinggi, sedangkan kadar kotorannya relatif rendah. Meskipun pirit (FeS2) banyak ditemukan, jenis bijih ini tidak digunakan karena kadar sulfur yang tinggi sehingga diperlukan tahap pemurnian tambahan.

Karena di alam ini besi berbentuk oksida dan karbonat, atau sulfida sehingga hampir semua proses produksinya diawali dengan reduksi dengan gas reduktor H2 atau CO.proses reduksi ini di bedakan menjadi dua, yaitu reduksi langsung dan tidak langsung. Gambaran dari proses reduksitersebut di jelaskan di bawah ini:1. Proses Reduksi Tidak Langsung (Indirect Reduction)Pada proses ini menggunakan tungku tanur tinggi (blast furnace) dengan porsi 80% diproduksi dunia.Besi kasar dihasilkan dalam tanur tinggi. Diameter tanur tinggi sekitar 8m dan tingginya mencapai 60 m. Kapasitas perhari dari tanur tinggi berkisar antara 700 1600 Megagram besi kasar. Bahan baku yang terdiri dari campuran bijih, kokas, dan batu kapur, dinaikkan ke puncak tanur dengan pemuat otomatis, kemudian dimasukkan ke dalam hopper. Untuk menghasilkan 100 Megagram besi kasar diperlukan sekitar 2000 Megagram bijih besi, 800 Megagram kokas, 500 Megagram batu kapur dan 4000 Megagram udara panas. Bahan baku tersebut disusun secara berlapis-lapis.Udara panas dihembuskan melalui tuyer sehingga memungkinkan kokas terbakar secara efektif dan untuk mendorong terbentuknya karbon monoksida (CO) yang bereaksi dengan bijih besi dan kemudian menghasilkan besi dan gas karbon dioksida (CO2). Dengan digunakannya udara panas, dapat dihemat penggunaan kokas sebesar 30% lebih. Udara dipanaskan dalam pemanas mula yang berbentuk menara silindris, sampai sekitar 500*C. Kalor yang diperlukan berasal dari reaksi pembakaran gas karbon monoksida yang keluar dari tanur. Udara panas tersebut memasuki tanur melalui tuyer yang terletak tepat di atas pusat pengumpulan besi cair.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 dna terapung diatasnya dan secara berkala disadap. Besi cair yang telah bebas dari kotoran-kotoran dialirkan kedalam cetakan setiap 5 6 jam. Disamping setiap Megagram besi dihasilkan pula 0,5 Megagram terak dan 6 Megagram gas panas. Terak dapat dimanfaatkan sebagai bahan bangunan (campuran beton) atau sebagai bahan isolasi panas. Gas panas dibersihkan dan digunakan untuk pemanas mula udara, untuk membangkitkan energi atau sebagai media pembakar dapur-dapur lainnya. Komposisi besi kasar dapat dikendalikan melalui pengaturan kondisi operasi dan pemilihan susunan campuran bahan baku.2. Proses Reduksi Langsung (Direct Reduction)Pada proses reduksi langsung bijih besi bereaksi dengan gas atau bahan padat reduksi membentuk sponge iron. Proses ini diterapkan di PT Krakatau Steel, CIlegon. Disini bijih besi / pellet direaksikan dengan gas alam dalam dua unit pembuat sponge iron, yang masing-masing berkapasitas 1juta ton pertahun.Sponge iron yang dihasilkan PT Krakatau Steel memiliki komposisi kimia :Fe : 88 91 %; C : 1,5 2,5%; SiO2 : 1,25 3,43%; Al2O3 : 0,61 1,63%; CaO : 0,2 2,1%; MgO : 0,31 1,62%; P : 0,014 0,027%; Cu : 0,001 0,004 %; Kotoran (oksida lainnya) : 0,1 0,5 %Tingkat metalisasi : 86 90 %Sponge Iron yang berbentuk butiran kemudian diolah lebih lanjut dalam dapur listrik. Disini sponge iron bersama-sama besi tua (scrap), dan paduan ferro dilebur dan diolah menjadi billet baja.Untuk menghasilkan 63 megagram sponge iron diperlukan sekitar 100 megagram besi pellet. Proses ini sangat efektif untuk mereduksi oksida-oksida dan belerang sehingga dapat dimanfaatkan bijih besi berkadar rendah.Terak yang di hasilkan akan ditampung secara terpisah dan diolah menjadi berbagai bahan bangunan jalan. Dengan menambahkan kapur yang diberikan pada biji besi dan kokas maka terdapat terak yang bermutu baik.Besi yang cair disebut besi yang kasar yang terkumpul pada bagian terbawah tanur tinggi tersebut dan ditampung pad waktu-waktu tertentu. Besi kasar itu mengandung cukup banyak karbon ( 4 %) dan pencemaran yang lain sesudah massa pendinginan menyebabkan besi kasar itu menjadi rapuh. Oleh karena itu, besi kasar itu belum dapat ditempa atau digiling.Besi yang mengandung karbon 2%, dinamakan baja. Sebagian besar besi kasar yang dihasilkan dari tungku tanur tinggi diubah menjadi baja dipabrik baja dengan cara menurunkan kadar karbonnya. Perubahan ini, dimana kelebihan kadar karbon dibakar dan terlepas menjadi karbon monoksida, erjadi didalam sebuah tabung reaksi atau didalam tungku. Didalam tabung reaksi (converter) kadar dari karbon itu diturunkan tanpa diberikan pemanasan dari luar. Muatannya dibentuk dari cairan besi kasar. Kadang-kadang ditambahkan besi tua dan bijih besi supaya suhu dapat dikendalikan Pada proses pengolahan yang kurang modern, seperti pada proses Bessemer dan proses Thomas, udara ditiupkan pada besi kasar tadi. Proses oxy baja yang modern hanya menggunakan oksigen murni, oleh sebab ini terdapatlah baja yang berkualitas lebih baik. Untuk mengurangi kadar karbon, juga dipakai dengan metode meniupkan panas dari luar tungku. Dengan cara ini bias diolah lebih banyak lagi baja bekas (besi tua) dan besi mentah yang padat ; proses ini lebih mudah dikendalikan karena lebih lamban kerjanya. Pada proses Siemens-Martin digunakan minyak atau gas sebagai bahan bakar ; pada pemakaian tungku listrik, maka listriklah yang memanaskan. Dengan menggunakan tungku listrik, komposisi baja dapat diatur dengan teliti. Oleh sebab itu tungku ini biasa dipakai untuk pembuatan baja yang khusus.Proses pengolahan bijih besi untuk menghasilkan logam besi dilakukan dalam tanur sembur (blast furnace). Tanur sembur berbentuk menara silinder dari besi atau baja dengan tinggi sekitar 30 meter dan diameter bagian perut sekitar delapan meter. Karena tingginya alat tersebut, alat ini sering juga disebut sebagai tanur tinggi. Bagian bagian dari tanur tinggi adalah sebagai berikut:a. Bagian puncak yang disebut dengan Hopper, dirancang sedemikian rupa sehingga bahan bahan yang akan diolah dapat dimasukkan dan ditambahkan setiap saat.b. Bagian bawah puncak, mempunyai lubang untuk mengeluarkan hasil hasil yang berupa gas.c. Bagian atas dari dasar (kurang lebih 3 meter dari dasar), terdapat pipa pipa yang dihubungkan dengan empat buah tungku dimana udara dipanaskan (sampai suhunya kurang lebih 1.100o C). udara panas ini disemburkan ke dalam tanur melalui pipa pipa tersebut.d. Bagian dasar tanur, mempunyai dua lubang yang masing masing digunakan untuk mengeluarkan besi cair sebagai hasil utama dan terak (slag) sebagai hasil samping.

5. Tanur Terbuka Tanur ini, termasuk salah satu tipe tanur berkapasitas besar, yang mampu berproduksi sampai dengan ratusan ribu ton per tahun nya.Dibawah ini terlihat gambar penampang sebuah Tanur Terbuka.

Atap dapur yang rendah, dapat memantulkan panas langsung ke tumpukan logam (bahan baku), dimana panas bisa berasal dari gas atau pun nyala minyak. Dapur jenis ini mempunyai efisiensi pem- bakaran yang tinggi, sebab: ruangan pemanas di ke-2 sisi dapur dapat memanaskan udara dan bahan bakar yang masuk kedalam dapur, itu juga makanya, dapur jenis ini disebut tanur regenerasi.Keunggulan lain dari tanur ini adalah dapat menurunkan kadar fosfor, belerang, silikon, mangan dan karbon, sampai pada persentase yang diharapkan untuk membuat baja dan paduan nya.Bahan baku utamanya: scrap, besi kasar cair (hasil Tanur Tinggi), baja bekas atau campuran dari besi kasar dan baja bekas. Dua atau tiga jam setelah besi kasar dan baja bekas tersebut melebur, dimasuk kan besi cair dan di biarkan selama 6 atau 7 jam, sambil ditambahkan fluks, biasanya setelah 10 jam, isi tanur siap untuk dituang kedalam cetakan. Untuk mempercepat proses peleburan (sekitar 25 %), maka sering ditambahkan Oksigen, sehingga reaksi kimia berlangsung lebih cepat.Peleburan besi cor dalam kupola a.konstruksinya sederhana dan operasinya mudahb. memberikan kemungkinan peleburan kontinu c. memungkinkan untuk mendapat laju peleburan yang besar untuk tiap jamnyad.biaya yang rendah untuk alat-alat dan peleburane.memungkinkan pengentrolan komposisi kimia dalam daerah luas

gambar peleburan dan penuangan besi cor

C. TUNGKU KUPOLA

Konstruksi kupola1. Garis Besar KonstruksiKonstruksi dari kupola umum dapat dilihat pada gambar (a) dibawah. Ia dibuat dari silinder baja yang tegak, dilapisi oleh bata tahan api. Bahan baku logam dan kokas diisikan dari pintu pengisi. Udara ditiupkan kedalam melalui tuyer, kokas terbakar dan bahan logam mencair. Logam cair dan terak dikeluarkan melalui lubang-lubang keluar pada dasar kupola. Jadi dalam kupola, logam dipanaskan langsung oleh panas pembakaran dari kokas dan mencair, oleh karena itu mempunyai efisiensi yang tinggi.2. Penggolongan daerah dalam kupolaBagian dari mulai pintu pengisian sam[ai lubang keluar, dibagi menjadi beberapa daerah. Seperti:a. Daerah pemanasan mula. Adalah bagian dari pintu pengisisan sampai di tempat dimana logam mulai mencair. Selama turun di daerah ini, logam mengalami pemanasan mula. b. Daerah lebur. Ialah bagian atas dari alas kokas dimana logam mencair.c. Daerah panas lanjut. Adalah bagian dari bagian bawah daerah lebur sampai rata tuyer. Logam cair dipanaskan lanjut selama turun melalui daerah ini.d. Daerah krus. Adalah bagian dari tuyer sampai dasar kupola. Logam cair dan sebagian kecil terak ditampung di daerah ini.Selain dari pada itu, bagian dala mupola dibagi menjadi daerah oksidasi dan daerah reduksi. Tergantung pada reaksi kokas dan gas.a. Daerah oksidasi. Daerah ini adalah daerah dari mulai tuyer sampai rata tengah-tengah alas kokas. Dalam daerah ini, kokas di oksidasi oleh udara yang di tiupkan melalui tuyer.b. Daerah reduksi. Bagian dari atas daerah oksidasi. Dimana gas CO2 yang timbul di daerah oksidasi, di reuksi oleh kokas.3. Kapasitas peleburanKapasitas peleburan dari kupola dinyatakan oleh peleburan dalam ton per jam. Kapasitas peleburan berubah menurut: volume udara tiup, perbandingan besi pada kokas, dan syarat-syarat operasi peleburan lainnya. Walaupun diameter kupola sama. 4. Tinggi efektif Tinggi efektif dari kupola adalah tinggi dari pertengahan tuyer sampai bagian bawah dari pintu pengisian. Di daerah ini logam dipanaskan mula. Krena itu kupola yang panjang akan efektif untuk pemindahan panas, tetapi kupola yang terlalu panjang mempunyai tahanan besar terhada[ aliran gas jadi melibatkan resiko terjadinya penghancuran kokas.5. Daerah krusDaerah krus adalah daerah dari bagian bawah tuyer sampai ke dasar kupola. Daerah krus dari kupola yang mempunyai perapian muka dibuat dangkal, sebab tidak perlu menyimpan logam cair di dalamnya.6. Lubang Cerat dan Lubang TerakLubang cerat dan lubang trak dibuat di daerah krus. Bentuk dan susunan lubang-lubang ini berbeda menurut cara pengeluaran besi cair dari trak.7. Tuyer Tuyer berfungsi memasukan udara untuk pembakaran kokas pada aliran, volume dan tekanan yang memadai. Jadi jumlah luas penampang tuyer harus di tentukan secara secara tepat.

Operasi Kupola1. PelapisanLapisan: Bahan tahan api, bahan tahan api yang dapat dicorkan, atau bahan tahan api penambal dipergunakan untuk lapisan kupola. Operasi dengan lapisan asam memerlukan bahan tahan api schamote, atau silika dan operasi dengan lapisan basa memerlukan bahan tahan api magnesia atau dolomit.Ketebalan yang dikehendaki dari adonan kira kira 3 sampai 4 mm dan untuk pengikat dipakai air sesedikit mungkin. Kupola yang baru dilapisi, sebaiknya dikeringkan secara alamiah untuk dua atau tiga hari yang kemudian dilanjutkan dengan membakar kokas atau kayu sekurang-kurangnya satu hari satu malam. Perbaikan biasanya mempersiapkan kupola dimulai dengan memperbaiki lapisan yang telah kena erosi selama pemakaian yang lalu. Mula-mula pintu dasarnya dibuka dan baru tempat-tempat yang terkena erosi diperbaiki setelah bagian dalam dari kupola mendingin. Biasanya perbaikan ini dibatasi pada daerah lebur yang bertemperatur tinggi.2. PersiapanPenyulutan: Setelah kupola diperbaiki dan dikeringkan, penyulutan harus dilakukan kira-kira tiga sampai empat jam sebelum jadwal waktu pengeluaran. Pada permulaan, sejumlah yang cocok dari kayu bakar ditempatkan di dasar dan dinyalakan dengan membakar kain yang telah diberi minyak alas dengan burner disertai tiupan. Apabila digunakan burner gas khusus untuk penyulutan, alas kokas langsung bisa dinyalakan tanpa kayu bakar. Dengan mempergunakan cara terakhir ini banyak waktu dihemat dibanding dengan cara pertama. Tiupan mula: Saat api pembakaran telah mencapai bagian alas dari alas kokas, lubang-lubang pengintip ditutup dan tiupan mulai dilakukan selama tiga sampai lima menit. Selama tiupan mula, alas kokas harus diatur sampai mencapai tinggi yang benar, yaitu diukur dari pintu pengisian dengan mempergunakan rantai atau batang baja. Untuk kupola kecil yang diameternya kurang dari 700 mm, tinggi alas kokasnya 1,5 sampai 1,8 kali diameter dalam, dan untuk kupola besar 1200 sampai 1300mm. Bahan muatan: Jumlah bahan logam sebagai muatan dihitung berdasarkan daftar penyusunan bahan. Berat satu muatan logam disarankan 1/10 sampai 1/15 dari laju peleburan per jam. Jumlah muatan kokas ditentukan berdasarkan angka perbandingan besi terhadap kokas. Jumlah batu gamping sebagai pengikat terak disarankan 25 sampai 35 persen dari berat kokas.

3. Cara OperasiPermulaan dari tiupan: Setelah bahan-bahan dimuatkan sampai mencapai bagian bawah pintu pengisian, logam dipanaskan mula selama 15 sampai 20 menit tanpa tiupan. Pemanasan mula yang terlalu lama menyebabkan turunnya tinggi alas kokas, karena alas kokas terus terbakar. Setelah pemanasan mula, tiupan udara dimulai. Tetesan besi dapat dilihat melalui lubang pengintip tiga atau empat menit setelah tiupan dimulai. Biasanya pembukaan pertama dari lubang cerat dilakukan 20 menit setelah tiupan dimulai. Logam cair yang pertama mempunyai temperatur rendah dan mempunyai perubahan komposisi yang besar. Karena itu ia tidak dipakai untuk coran Untuk mendapat logam cair yang bertemperatur tinggi sejak permulaan, perlu dipergunakan alas kokas yang tinggi, tiupan udara yang berlebih atau ditambahkan 1 sampai 2 % kalsium karbid pada muatan kokas yang pertama.

Pencairan dan pengeluaran: Dalam proses-proses pengeluaran terak dari depan dan, dari muka, pengeluaran besi dilakukan secara kontinyu tanpa henti. Terak dari dalam kupola mengalir keluar bersama-sama logam cair tetapi sudah terpisah. Dalam proses pengeluaran terak secara terputus-putus, lubang cerat dibuka setelah waktu tertentu, yaitu apabila jumlah tertentu dari besi cair dan terak telah terkumpul dalam tanur. Kokas, batu gamping dan logam harus dimasukkan pada waktu-waktu tertentu untuk mengisi kupola sampai bagian bawah dari pintu pengisian. Selama proses pencairan perlu dilakukan pengecekan pada laju pencairan, temperatur besi cair, tekanan angin dan lain-lainnya. Jadi, keadaan tanur, yaitu temperatur, tekanan, tinggi alas kokas dan sebagainya harus diusahakan stabil. Walaupun kupola beroperasi pada angka perbandingan yang cocok antara besi dan kokas, namun dalam pemakaian yang lama akan terjadi penurunan tinggi alas kokas disebabkan erosi pada lapisan dalam tanur di daerah cair. Oleh karena itu agar tinggi alas kokas tetap, maka perlu diisikan kokas tambahan kira-kira satu muatan untuk tiap-tiap satu jam atau satu setengah jam. Akhir dari waktu operasi: Menjelang akhir operasi, tekanan udara turun disebabkan penurunan tinggi alas kokas. Oleh karena itu katup udara perlu diturunkan, agar volume angin tetap. Kalau operasi dilanjutkan sampai logam dalam tanur semuanya mencair, hal ini dapat menyebabkan: melekatnya besi pada lapisan dalam tanur karena percikan besi cair, erosi dari bata tahan api, oksidasi dari besi dan lain sebagainya. Oleh karena itu tiupan udara dihentikan sementara dua atau tiga muatan masih berada di alas alas kokas.Serempak dengan penghentian tiupan udara; lubang intip tuyer dibuka, besi dari terak dikeluarkan dari lubang cerat dan lubang terak. Kemudian pintu dasar kupola dibuka dan isinya dijatuhkan/dikeluarkan di atas landasan pasir yang sudah ditaburkan di bawah kupola. Apabila isi yang tersisa tidak jatuh/keluar dengan sendirinya, maka proses ini harus dibantu dengan cara menusuk lapisan pasir dasar dengan mempergunakan batang baja. Kesukaran ini biasanya disebabkan karena tanah lempung yang berlebihan pada pasir dasar, oleh karena itu perlu pengaturan komposisi dari pasir dasar tersebut.4. Persyaratan Operasi yang SempurnaDalam peleburan kupola, sifat-sifat besi akan berubah mengikuti perubahan keadaan tanur, walaupun tanur bekerja pada keadaan kontinyu. Oleh karena itu tanur perlu bekerja dengan persyaratan yang cocok, sesuai dengan perubahan keadaannya.

a). Persyaratan untuk pengeluaran dengan temperatur yang tinggi adalah:1. Tinggi efektif dari kupola.2. Volume angin yang cocok (perbandingan tuyer yang cocok)3. Mempergunakan kokas yang keras, mengandung sedikit abu4. Alas kokas yang tinggi5. Peniupan yang cukup sebelum tanur bekerja secara stabil6. Muatan kokas yang cukup7. Ukuran dari berat besi muatan sesuai dengan diameter kupola8. Laju pencairan yang cocok sesuai dengan diameter kupola.b) Persyaratan untuk besi bersih tanpa oksida adalah:1. Alas kokas yang tinggi2. Muatan kokas yang cukup3. Ukuran dan berat besi muatan sesuai dengan diameter kupola4. Mencegah kelebihan volume dan tekanan angin.c) Persyaratan untuk besi yang homogen dan mempunyai komposisi kimia yang sesuai dengan permintaan adalah:1. Mempergunakan besi kasar yang baru yang komposisi kimianya diketahui.2. Pengaturan lebih baik dari sekrap balik dengan penggolongan sekrap.3. Mempergunakan besi yang cocok dengan diameter kupola.4. Mempergunakan tuyer yang meniupkan jumlah udara yang sama.5. Mempergunakan perapian muka. Operasi Kupola Masa SekarangUntuk memperbaiki produktivitas, maka dalam industri-industri masa sekarang dipergunakan kupola berpendingin air dan kupola angin panas. a. Kupola Berpendlngln Air Lapisan di daerah cair diatas tuyer adalah bagian yang paling banyak mengalami erosi, dan apabila terjadi erosi yang sangat kuat, sehingga dinding baja terpanaskan dan menjadi merah, maka operasi harus dihentikan. Erosi lapisan kupola yang berlebihan akan membutuhkan waktu perbaikan yang lama. Karena alasan-alasan tersebut, maka secara umum sekarang banyak dipergunakan kupola dengan pendinginan air, terutama pendinginan di daerah cair.Dipergunakan dua jenis kupola dengan pendinginan air, yaitu jenis pertama mem-pergunakan selubung air dan jenis kedua mempergunakan semprotan air pada bagian luar dinding baja. Pada pendinginan dengan selubung air, dinding baja didinginkan secara merata dengan mempergunakan selubung pendingin yang terpisah. Pendinginan dengan selubung air biasanya dipergunakan untuk kupola ukuran kecil. Pada pendinginan dengan semprotan air, dinding baja harus tertutup lapisan air secara merata. Kupola macam ini memerlukan dinding baja yang lebih tebal di atas 10 mm, sehubungan dengan konduktivitas termal dan kekuatan mekanis. Cara pendinginan tersebut dipergunakan pada kupola yang ukuran besar.

Keuntungan dari kupola berpendingin air adalah memungkinkan operasi yang lama dan memungkinkan pekerjaan perbaikan yang sedikit. Selain hal tersebut fluktuasi dari komposisi besi menjadi kecil disebabkan oleh keadaan tanur yang stabil karena erosi lapisan yang sedikit.Sekarang kupola yang didinginkan dengan air dipakai dengan mempergunakan lapisan kira-kira 2 atau 3 cm atau tanpa lapisan. Agar dapat membatasi pembakaran di daerah yang dikonsentrasikan dan untuk mencegah kehilangan panas yang berlebihan, maka beberapa kupola mempergunakan tuyer tembaga yang didinginkan dengan air.b. Operasi Tlupan Udara PanasKupola yang biasa, dioperasikan dengan mempergunakan tiupan udara dingin dimana temperaturnya sama dengan temperatur udara luar. Tetapi sekarang beberapa kupola mempergunakan udara yang dipanaskan mula, penggunaan itu disebut "operasi tiupan udara panas". Udara yang dipanaskan mula akan meningkatkan temperatur di dalam kupola dan keuntungannya adalah sebagai berikut:a. Menaikkan temperatur besi cair.b. Menurunkan perbandingan besi dan kokas pada temperatur tertentu.c. Menurunkan kehilangan unsur-unsur silikon, mangan, besi dan lainnya, karena oksidasi.d. Memungkinkan untuk mempergunakan bahan logam yang berkwalitas rendah dan ongkos bahan yang lebih sedikit.e. Meningkatkan laju pencairan.Ada tiga macam cara memanaskan udara: pertama mempergunakan panas yang terdapat dalam gas buang dari kupola, kedua mempergunakan panas pembakaran dari gas CO yang terdapat pada gas kupola dan ketiga mempergunakan sumber panas dari luar, yaitu panas dari pembakaran gas atau minyak. Temperatur udara panas-mula hasil sistem pertama adalah 150C hingga 200C dan pengaruhnya tidak begitu terlihat. Temperatur udara panas hasil sistem kedua adalah 350 hingga 500C dan pengaruhnya besar sekali.c. Operasi Tlupan Dengan Penurunan KelembabanUap air dalam udara masuk ke dalam kupola dan menurunkan temperatur besi cair yang menyebabkan cacat tuangan. Alasannya adalah sebagai berikut:Uap air dari udara bereaksi dengan kokasH2O + C -> CO + H2 H = - 29,4 cal2H2O + C -> CO2 + 2H2 H = - 19,4cal

Reaksi ini adalah reaksi endotermik dan karenanya panas dari pembakaran kokas terbuang untuk reaksi tersebut. Pengaruhnya ialah menurunkan temperatur, memperluas daerah oksidasi, dan menyebabkan oksidasi pada waktu pencairan.

Agar dapat menghilangkan pengaruh buruk tersebut perlu dilakukan penurunan kelembaban udara yang ditiupkan. Di bawah ini adalah penanggulangan yang banyak dipakai untuk proses tersebut dalam kupola:a) Penurunan kelembaban dengan slika gel (padat),b) Penurunan kelembaban dengan litium khlorida (larutan),c) Penurunan kelembaban dengan refrigerasi.

D. PENCAIRAN BESI COR DENGAN TANUR INDUKSI FREKUENSI RENDAHBesi cor dicairkan dalam kupola secara tradisionil, tetapi pencairan dengan listrik dalam industry sekarang menjadi meluas. Sebab-sebabnya adaalah: Mudah mengontrol komposisi dan temperature. Kehilangan logam yang sedikit. Memungkinkan untuk memakai logam bermutu rendah. Mengurangi jumlah pekerja. Memperbaiki persyaratan kerja. Macam dan kontruksi tanur induksi frekuensi rendah1. Tanur jenis krusTanur ini disebut juga jenis tanur tak berinti. Ruangan tanur tempat logam cair berbentuk krus.2. Tanur jenis saluranRuangan Tanur dibagi menjadi dua daerah, daerah daerah pemanasan dan daerah krus.Tanur jenis sluran mengambil tenaga listrik lebih sedikit, tetapi memerlukan bahan tahan api yang netral dan berkualitas tinggi dan membutuhkan tenaga ahli dalam pembuatannya. Keistimewaan dari peleburan dalam tanur induksi frekuensi rendah Gerakan pengaduakan dari logam cair. K K Operasi dari Tanur Induksi frekuensi rendah Pelapisan Penyinteran lapisan Kombinasi dari Logam Beban dan Muatan

Tabel titik cair logam