Secondary Metallurgy

M.Ekaditya Albar / 0806331683 Tugas PPBB Secondary Metallurgy untuk Baja Khusus Sebagai proses lanjutan dari primary steel making (BOF maupun EAF), molten steel yang dihasilkan akan di-tapped ke sebuah ladle dan ditransfer ke bagian casting. Pada saat di ladle, molten steel tersebut akan mengalami berbagai treatment, seperti pengaturan komposisi, stirring, degassing dan reheating. Secara umum, tahapan ini dari keseluruhan proses pembuatan baja disebut Secondary Metallurgy atau Secondary Steel Making. Proses secondary metallurgy merupakan suatu proses yang diperlukan untuk membuat baja khusus dengan paduan dan requirement tertentu. Baja khusus ini tentu saja tidak mungkin kita dapatkan dengan hanya menggunakan proses primary metallurgy karena keterbatasan grade baja yang dihasilkan. Selain itu, beberapa kekurangan lain jika kita menggunakan primary steel making untuk membuat baja khusus adalah waktu proses yang lama, biaya yang tinggi, dan produktifitas yang rendah. Tujuan utama dari proses secondary metallurgy adalah:  Adjustment (Kontrol Komposisi) Proses ini dapat dilakukan terhadap baja setelah baja di-tapped dari BOF. Penambahan alloy (paduan) seperti C, Si dan Mn ke dalam baja akan meningkatkan kualitas dari baja yang dihasilkan. Contohnya adalah baja tinplate dengan komposisi paduan seperti berikut:  Removing Gases (Degassing) Sejumlah oksigen akan terlarut di dalam baja ketika furnace ditiup. Penambahan sedikit aluminium akan menghilangkan oksigen tersebut sebagai aluminium oksida yang akan [1] M.Ekaditya Albar / 0806331683 Tugas PPBB membentuk slag pada permukaan baja yang akan dihilangkan sebelum metal dicetak. Beberapa jenis baja butuh kandungan gas yang sangat kecil. Gas-gas tersebut dapat dihilangkan melalui proses vacuum degassing. Proses ini meliputi penggoyangan (shaking) molten metal pada tekanan yang sangat rendah. Proses ini akan menghilangkan gas-gas impurities seperti oksigen untuk keluar dari molten metal.  Making it Uniform (Homogenisasi Temperatur dan Komposisi Kimia) Dalam proses secondary metallurgy, molten metal akan di-stir dengan menggunakan tiupan gas argon. Proses ini akan memastikan komposisi metal tersebut seragam (uniform). Stirring juga berfungsi untuk menyeragamkan suhu yang ada di dalam molten metal. Suhu merupakan factor kritis yang perlu diperhatikan pada saat metal akan dicetak (cast). Proses-proses yang terjadi saat molten metal mengalami secondary metallurgy umumnya meliputi:     Deoksidasi Desulfurisasi Clean sheets Dehydrogenation    Decarburization Alloy addition Reheating Pengelompokan proses secondary metallurgy yang umum dipakai saat ini adalah sebagai berikut:  Immersion Process Proses secondary metallurgy tertua dan umumnya hanya untuk proses desulfurisasi dengan penambahan Ca atau Mg bersamaan dengan coke ke torpedo car agar pig iron terdesulfurisasi. [2] M.Ekaditya Albar / 0806331683 Tugas PPBB  Injection Process (AOD)  Gas akan diinjeksikan melalui nozzle di samping converter.  Akan terjadi mixing antara oksigen dan argon dan reaksi berlangsung cepat.  AOD banyak digunakan pada proses pembuatan baja Stainless Steel yang memiliki kadar Cr yang tinggi.  Pada proses AOD, proses refining akan berlangsung tanpa terbakarnya paduan Cr.  Proses AOD juga dapat digunakan untuk membuat baja dengan kadar karbon yang rendah.  Ladle Furnace (LF) Ladle Furnace bekerja antara kombinasi gas dan powder injection. Proses yang terjadi di dalam Ladle Furnace yaitu:  Electric heating  Desulfurisasi karena reaksi slag dengan metal  Alloying  Slag management  Shape control  Homogenisasi komposisi dan temperature  Vacuum Process  Vacuum Degassing (VD) Proses selama VD adalah degassing, deoksidasi, dekarburisasi, desulfurisasi dan alloying yang terjadi pada kondisi vakum. Keuntungan proses VD:  Kadar C,O2,H2,N2 dan S rendah  Didapat baja yang bersih dari oksida dan sulfide  Biaya investasi dan operasi yang rendah [3] M.Ekaditya Albar / 0806331683 Tugas PPBB  Vacuum Oxygen Decarburization (VOD) Keuntungan proses VOD:  Memproduksi baja ULC dan stainless steel ELC  Dapat mengatur kadar karbon  Dapat untuk alloying  Krom yang hilang sedikit dan dapat direcovery dengan slag metallurgy  Kadar gas terlarut sedikit  Komposisi yang dihasilkan eksak  Ruhrstahl Heraeus (RH) Process Keuntungan RH Process:  Temperature yang hilang sedikit  Waktu treatment yang singkat  Dekarburisasi optimal (< 15ppm)  Dapat mengontrol kadar karbon  Dapat untuk alloying  Memungkinkan chemical heating  Kadar gas terlarut rendah  Meningkatkan steel cleanliness  Mendapatkan komposisi kimia yang eksak Pada proses secondary metallurgy, molten metal tidak harus mengalami seluruh proses di atas. Proses yang dipilih adalah proses yang sesuai dengan tipe dan sifat baja yang ingin dibuat, serta ketersediaan proses tersebut di suatu pabrik. Umumnya proses secondary metallurgy yang dilakukan menggunakan kombinasi dari beberapa proses tersebut di atas. Dalam pembahasan ini, ada tiga jenis baja yang dapat digolongkan sebagai baja khusus untuk keperluan tertentu yang harus melalui proses secondary metallurgy untuk memenuhi requirement dari customer, yaitu: [4] M.Ekaditya Albar / 0806331683 Tugas PPBB  Universal Beams for Building Construction Baja jenis ini digunakan sebagai baja konstruksi dengan komposisi: %C %Si %Mn %P %S %Al 0.14 0.26 1.22 0.019 max 0.018 max 0.022 Sifat Mekanik : Yield Strength : 429 MPa UTS : 537 MPa % El : 25 Mikrostruktur : Ferrite + ~15% Pearlite Mean Grain Size : 6.6 μm %Nb 0.033  TiNb Ultra-Low Carbon (ULC) Steel Baja jenis ini digunakan untuk automotive strip yang membutuhkan processing yang berbeda untuk menghilangkan karbon untuk menciptakan baja dengan kadar karbon yang sangat rendah sehingga memiliki formability yang baik. Baja ini memiliki komposisi: %C %Si %Mn %P %S %Ti %Nb 0.003 0.21 0.75 0.01 max 0.012 max 0.01 0.01 Sifat Mekanik : Yield Strength : 180-280 MPa UTS : 310-375 MPa % El : 34-40  Line Pipe Steel Baja jenis ini digunakan untuk mengalirkan minyak dan gas yang memiliki syarat kadar sulfur dan hydrogen yang sangat rendah. Pipa baja yang digunakan untuk mengalirkan gas atau minyak harus memiliki sifat mampu las (weldability) yang baik dan ketangguhan yang tinggi untuk mencegah adanya crack. Oleh karena itu, mulai banyak dikembangkan pipa baja dengan yield strength yang lebih tinggi. Selain itu, pipa baja ini juga harus memiliki ketahanan terhadap korosi, terutama jenis hydrogen induced cracking. Komposisi dari baja ini yaitu: %C %Si %Mn %P %S 0.07 0.18 1.05 0.012 max 0.003 max [5] M.Ekaditya Albar / 0806331683 Tugas PPBB Sifat Mekanik : Yield Strength : 448 MPa TS : 530 MPa % El : 23.5 Selain beberapa jenis baja khusus di atas, ada beberapa baja lain yang harus melewati proses secondary metallurgy dalam pembuatannya, yaitu      Silicon steel Medium carbon structural steel High carbon structural steel High alloyed steel Stainless steel : Electrical sheets : Forgings : Bearings : Hot work tools : Austenitic and ferritic Sumber: www.sms-mevac.com/media/Mevac_SecMet_D_sp.pdf http://resources.schoolscience.co.uk/corus/14-16/steel/msch4pg3.html http://www.emt-india.net/process/iron_steel/sec_steel.htm http://www.keytometals.com/page.aspx?ID=CheckArticle&site=kts&NM=220 [6]