Tahukah Anda, baja adalah logam yang terbuat dari besi sebagai bahan dasar dan karbon sebagai bahan campurannya. Karakteristik utama dari besi ialah mempunyai struktur yang kuat dan keras. Penambahan karbon di sini berguna untuk memperkuat dan memperkeras besi. Teapi di sisi lain, penambahan karbon secara berlebihan dapat mengakibatkan struktur baja menjadi rapuh. Kandungan karbon di dalam baja biasanya berkisar antara 0,2-2,1 persen dari berat baja tersebut tergantung kelasnya. Kini baja menjadi salah satu material yang paling populer digunakan untuk membuat konstruksi bangunan.
Besi sudah dikenal dalam sejarah peradaban manusia di Mesir sejak 3000 SM. Metode pengerasan besi menggunakan teknik heat treatment bahkan sudah menyebar luas di kalangan masyarakat Yunani sejak pada 1000 SM. Sedangkan pembuatan besi tempa telah dilakukan sedari abad 14 M, di mana proses ini secara tidak sengaja juga terkadang menghasilkan baja. Kegiatan memproduksi baja secara kecil-kecilan baru dimulai pada tahun 1960. Dari sinilah, baja terus mengalami perkembangan sampai sekarang. Anda bisa menyaksikannya sendiri bagaimana baja kini menjadi salah satu material yang begitu penting.
Pada prinsipnya, baja dibuat di dalam dapur yang didesain secara khusus untuk pengolahan baja. Bahan dasar yang digunakan dalam proses ini meliputi besi kasar yang padat atau cair, besi bekas atau sekrap, dan tambahan logam-logam tertentu. Sementara itu proses pembuatan baja sendiri terdiri atas berbagai macam metode. Setidaknya terdapat 8 macam teknik dasar yang dapat digunakan untuk membuat baja.
Metode Konvertor
Sesuai namanya, metode konvertor merupakan teknik pembuatan baja yang menggunakan bantuan alat konvertor. Wujud alat ini berupa tabung yang berbentuk bulat memanjang dan menghadap ke samping. Makanisme dalam proses pembuatannya yaitu masukkan kokas ke dalam konvertor untuk dipanaskan hingga suhunya mencapai 1.500 derajat celcius. Lalu konvertor dimiringkan kembali untuk memasukkan bijih besi dan bahan alloy sampai volumenya 1/8 dari kapasitas konvertor. Kemudian udara bertekanan sekitar 1,5- 2 atm dihembuskan dari kompresor ke konvertor selama 20-30 menit.
Prinsip kerjanya adalah sebagai berikut :
Metode Bassemer
Proses bassemer memanfaatkan reaksi asam untuk menciptakan struktur baja. Proses ini menggunakan material tahan api yang mengandung kuarsa asam atau aksid asam (SiO2). Sedangkan bahan dasar yang dipakai berupa besi kasar kelabu dengan wujud cair. Metode bassemer sama sekali tidak menggunakan kalsium oksida (CaO) supaya menghindari terbentuknya kalsium silikat (CaSiO3), di mana percampuran SiO2 ditambah Cao menghasilkan CaSiO3.
Prinsip kerjanya adalah sebagai berikut :
Metode Thomas
Pada proses thomas, pembuatan baja memanfaatkan reaksi kimia yang bersifat basa. Lapisan baja paling dalam berupa material yang tahan api seperti kalsium karbonat (CaCO3) serta magnesium karbonat (Mg CO3). Wujud besi yang digunakan sebagai bahan dasar adalah besi kasar putih yang mengandung fosfor sekitar 1,7-2 persen, magnesium sekitar 1-2 persen, dan silikon sekitar 0,6-0,8 persen. Jadi ketika unsur magnesium dan silikon terbakar, fosfor pun lantas akan bereaksi membentuk phospor oksida (P2O5). Pengeluaran besi cair selanjutnya bisa dilakukan dengan menambah zat kapur (CaO). Sehingga terjadilah reaksi kimia yaitu 3 (CaO) ditambah P2O5 menghasilkan Ca3(PO4)2 dibaca terak cair.
Metode Siemens Martin
Kekhasan dari metode ini adalah menggunakan sistem regenerator bersuhu sekitar 3.000 derajat celcius untuk memanaskan gas atau udara, meningkatkan temperatur dapur, sebagai landasan dapur, dan juga menghemat penggunaan tempat. Metode siemens martin ini tidak terikat dengan bahan dasar sehingga bisa menggunakan besi kelabu maupun besi putih. Agar menghasilkan baja dengan kualitas yang sesuai standar, bahan baku besi kelabu tadi harus dilapisi dengan batu silika (SiO2) di dinding bagian dalamnya. Begitu pula dengan besi putih wajib dilapisi dengan batu dolomit berupa magnesium karbonat (MgCO3) dan kalsium karbonat (CaCO3) dengan perbandingan 60:40.
Prinsip kerjanya adalah sebagai berikut :
Metode Basic Oxygen Furnace
Proses pembuatan baja memakai prinsip basic oxygen furnace dimulai dengan memasukkan logam cair ke ruang bakar. Setelah itu, oksigen bertekanan lebih dari 1.000 kN/m2 dihembuskan melalui Oxygen Lance menuju ke ruang bakar dengan kecepatan tinggi. Terakhir, tambahkan bubuk kapur (CaO) untuk menurunkan kadar fosfor dan belerangnya. Kelebihan dari metode ini yaitu prosesnya yang relatif lebih singkat cuma berkisar 50 menit, tak diperlukan lagi tuyer di bagian bawah, hanya menggunakan oksigen murni, dan biaya pembuatannya pun terbilang lebih murah.
Prinsip kerjanya adalah sebagai berikut :
Metode Dapur Listrik
Metode dapur listrik ini memanfaatkan temperatur yang tinggi dengan memakai busur cahaya electrode dan induksi listrik. Hal ini memungkinkan pencapaian suhu maksimal hanya membutuhkan waktu yang singkat dan temperaturnya pun dapat diatur dengan mudah sehingga kerugian akibat proses penguapan di sini bisa diminimalisir. Di samping itu, tingkat efisiensi termis dapur pada teknik ini pun terbilang lebih tinggi dengan perlindungan maksimal terhadap cairan besi.
Prinsip kerjanya adalah sebagai berikut :
Metode Dapur Kopel
Pengolahan besi kasar kelabu serta besi bekas menjadi baja umumnya juga dikerjakan dengan metode dapur kopel. Metode ini dilakukan dengan memanaskan bahan pembentuk baja terlebih dahulu supaya terbebas dari uap air selama kurang lebih 15 jam lamanya. Perhatikan udara yang dihembuskan dengan kecepatan rendah sampai kokas mencapai 700-800 mm dari dasar tungku. Setelah itu, masukkanlah besi kasar dan baja bekas secara bertahap dengan kapasitas 10-15 persen setiap jam. Setelah terbentuk baja cair, pengeluaran baja cair tersebut baru boleh dilaksanakan setelah 15 menit kemudian.
Metode Dapur Cawan
Dan untuk metode pembuatan baja yang terakhir yaitu metode dapur cawan. Ini merupakan salah satu metode yang paling banyak digunakan sampai sekarang. Adapun mekanismenya adalah sebagai berikut. Pertama-tama, masukkanlah besi kasar dan baja bekas ke dalam dapur cawan, lalu tutup dengan rapat. Kemudian masukkan gas-gas panas yang mengelilingi cawan ini sehingga membuat muatan cawan akan mencair. Lantas cairan baja tersebut pun siap dituang untuk diolah menjadi baja tulangan. Apabila ingin membentuk baja dengan karakteristik tertentu, tambahkan bahan alloy sesuai sifat dan karakteristik baja yang ingin dimunculkan.