Perpustakaan Digital ITB

Baja tahan karat merupakan paduan yang memiliki aplikasi luas dikarenakan sifat ketahanan korosi dan sifat mekaniknya yang unggul. Secara konvensional, baja tahan karat diproduksi melalui duplex process dengan memanfaatkan feronikel (FeNi), ferokromium (FeCr), skrap baja sebagai bahan baku. FeNi dihasilkan melalui reduksi bijih nikel saprolit menggunakan karbon melalui teknologi rotary kiln-electric furnace (RK-EF) dan FeCr dihasilkan melalui reduksi bijih kromit menggunakan karbon melalui submerged arc furnace (SAF). Setelah itu, ketiga bahan baku dilebur di dalam electric arc furnace (EAF), lalu didekarburisasi menggunakan argonoxygen decarburization (AOD). Proses tersebut merupakan proses yang panjang dan menghasilkan emisi CO2 dalam jumlah yang signifikan karena masih menggunakan karbon berbasis fosil sebagai reduktor. Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan metode produksi baja tahan karat AISI seri 300 yang lebih ramah lingkungan dengan menggunakan Hydrogen Plasma Smelting Reduction (HPSR) dalam reduksi satu tahap. Bahan baku yang digunakan untuk memproduksi baja tahan karat pada penelitian ini adalah bijih nikel laterit dan bijih kromit. Terdapat dua metode yang lakukan pada penelitian ini, yaitu perhitungan termodinamika menggunakan FactSage 8.2 dan percobaan menggunakan HPSR. Perhitungan termodinamika dilakukan menggunakan basis data FactPS, FToxid, dan FTmisc yang tersedia pada FactSage 8.2. Tujuan dari perhitungan termodinamika pada penelitian ini adalah untuk mengidentifikasi kestabilan fasa campuran kalsin nikel laterit dan bijih kromit saat direduksi dengan gas hidrogen serta membandingkan hasil perhitungan dengan hasil percobaan menggunakan HPSR. Percobaan di laboratorium dilakukan dengan memvariasikan proporsi bijih kromit, laju alir gas hidrogen, dan durasi peleburan untuk menguji pengaruh ketiga variabel tersebut terhadap komposisi kimia logam dan oksida yang dihasilkan. Percobaan variasi proporsi bijih kromit dilakukan pada 10-50% bijih kromit pada briket. Variasi laju alir gas dilakukan pada 3, 4, dan 5 L/menit aliran gas H2/Ar. Variasi waktu reduksi dilakukan pada 60-240 detik dengan selang 30 detik. Seluruh percobaan dilakukan menggunakan campuran gas hidrogen dan argon dengan rasio H2:Ar (4:1). Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan proporsi bijih kromit dalam briket menghasilkan logam dengan kadar kromium yang lebih tinggi dengan kadar nikel yang lebih rendah. Peningkatan laju alir gas hidrogen dari 3 L/menit menjadi 5 L/menit mampu menghasilkan logam dengan kadar kromium yang lebih tinggi dan oksida dengan kadar kromium yang lebih rendah. Komposisi baja tahan karat AISI seri 300 diperoleh dari briket dengan proporsi bijih kromit sebanyak 30% dan laju alir 5 L/menit dengan waktu reduksi selama 120 detik. Komposisi kimia dari baja tahan karat yang dihasilkan adalah 64,36% Fe, 21,92% Cr, 10,08% Ni, dan 0,61% Si. Meskipun demikian, kandungan Cr2O3 dalam fasa oksida masih tinggi, yaitu sebesar 15,52%. Berdasarkan estimasi, Persen ekstraksi dari Fe, Cr, dan Ni secara berturut-turut adalah sebesar 90%, 43%, dan 100%. Hasil perhitungan menggunakan FactSage 8.2 menunjukkan tren yang mirip dengan ketiga variasi percobaan, terutama pada temperatur 1800 °C. Selain itu, kebutuhan hidrogen dalam pembuatan baja tahan karat menggunakan HPSR dapat menghemat konsumsi hidrogen hingga 43% bila dibandingkan dengan hasil perhitungan FactSage 8.2. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa teknologi HPSR memiliki potensi besar sebagai alternatif produksi baja tahan karat yang lebih ramah lingkungan dan berkelanjutan.