PENGARUH TEMPERATURE PADA PROSES BATCH ANNEALING
FURNACE TERHADAP KEKERASAN PADA COLD ROLLED CARBON
STEEL STRIP AND SHEETS DI DIVISI COLD ROLLING MILL
PT. KRAKATAU STEEL PERSERO
S K R I P S I
Oleh :
ADITIA GRAHAPUTRA
K 25 05 003
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2009
ii
PENGARUH TEMPERATURE PADA PROSES BATCH ANNEALING
FURNACE TERHADAP KEKERASAN PADA COLD ROLLED CARBON
STEEL STRIP AND SHEETS DI DIVISI COLD ROLLING MILL
PT. KRAKATAU STEEL PERSERO
Oleh :
ADITIA GRAHAPUTRA
K 25 05 003
Skripsi
Ditulis dan diajukan untuk memenuhi syarat
mendapatkan gelar Sarjana Pendidikan
Program Pendidikan Teknik Mesin
Jurusan Pendidikan Teknik Dan Kejuruan
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2009
iii
PERSETUJUAN
Skripsi ini telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji
Skripsi Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
Persetujuan Pembimbing
Pembimbing I
Drs. Suhardi.HW, M.T
NIP.19460604 197501 1 001
Pembimbing II
Drs. Subagsono, M.T
NIP. 19510209 197603 1 002
iv
SURAT PERNYATAAN
Dengan ini penulis menyatakan bahwa dalam penulisan skripsi ini tidak
terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu
perguruan tinggi dan menurut sepengetahuan penulis juga tidak terdapat karya atau
pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain kecuali secara tertulis
mengacu dalam naskah dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Surakarta,10 September 2009
Penulis,
ADITIA GRAHAPUTRA
K 25 05 003
v
PENGESAHAN
Skripsi ini telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Skripsi Fakultas
Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta dan diterima
untuk memenuhi persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Pendidikan.
Pada hari : Kamis
Tanggal : 10 September 2009
Tim Penguji Skripsi :
Nama Terang Tanda Tangan
Ketua : Drs.C.Sudibyo, M.T .....................
Sekretaris : Drs. Karno, M.W, S.T ........................
Anggota I : Drs. Suhardi, M.T .....................
Anggota II : Drs. Subagsono, M.T ........................
Disahkan oleh
Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Dekan,
Prof. Dr. M. Furqon. Hidayatullah, M. Pd
NIP. 19600727 198702 1 001
vi
ABSTRAK
Aditia Grahaputra. PENGARUH TEMPERATURE PADA PROSES BATCH ANNEALING FURNACE TERHADAP KEKERASAN PADA COLD ROLLED CARBON STEEL STRIP AND SHEETS DI DIVISI COLD ROLLING MILL PT. KRAKATAU STEEL PERSERO. Skripsi, Surakarta: Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan. Universitas Sebelas Maret, September 2009.
Tujuan penelitian ini adalah untuk: (1) Menyelidiki seberapa besar
Pengaruh Temperature Pada Proses Batch Annealing Furnace Terhadap Kekerasan
Pada Cold Rolled Carbon Steel Strip and Sheets Di Divisi Cold Rolling Mill PT
Krakatau Steel Persero (2) Menganalisa spesifikasi produk setelah proses Batch
Annealing Furnace dilakukan. Jenis penelitian ini merupakan jenis penelitian
eksperimen kuantitatif.
Obyek penelitian ini berupa angka-angka (nilai) kekerasan cold rolled
carbon steel strips and sheets dengan ukuran 0,7mm dan mempunyai steel grade
dengan kode 1A0603. Data tersebut diperoleh dari hasil pengujian kekerasan
system Rockwell-B dengan skala HR30T sebelum dan sesudah dilakukan proses
pada BAF dengan perlakuan panas 600oC,620oC, dan 640oC yang kemudian
ditahan selama 6 jam. Nilai kekerasan tersebut diukur pada satu permukaan sampel,
diambil 4 buah titik. Jumlah keseluruhan sampel dalam penelitian sebanyak 16
buah dibagi menjadi 4 kelompok sehingga total data sebanyak 64 data pengukuran
HRB.
Berdasarkan pengujian hasil analisis data yang bertujuan untuk meneliti
apakah ada pengaruh variasi temperature pada proses Batch Annealing Furnace
terhadap kekerasan pada cold rolled carbon steel strips and sheets ternyata telah
terbukti, yaitu dari hasil perhitungan uji statistik anava satu arah didapat harga F0=
383.15 sedangkan Ft =3.49, dengan demikian harga F0 lebih besar dibanding harga
Ft , maka hipotesis nihil (H0) ditolak, sedangkan hipotesis kerja (H1) diterima pada
taraf nyata α = 0.05, dengan demikian ada pengaruh variasi temperature pada
proses Batch Annealing Furnace terhadap kekerasan pada cold rolled carbon steel
strips and sheets. Pada proses Batch Annealing Furnace dengan suhu 640°C yang
ditahan selama 6 jam memiliki nilai kekerasan paling rendah dan nilai kekerasan
vii
yang paling tinggi yakni pada suhu 600⁰C. Efektifitas laju temperature anil yang
berbeda-beda yang dilakukan pada proses Batch Annealing Furnace memberikan
hasil nilai kekerasan yang berbeda pula
viii
MOTTO
Satu-satunya cara agar kita memperolehi kasih sayang, ialah jangan
menuntut agar kita dicintai, tetapi mulailah memberi kasih sayang kepada
orang lain tanpa mengharapkan balasan. (Dale Carnagie)
Ketimbang tersinggung dengan ejekan dan kritikan, akan lebih baik jika
kita malah mengambil manfaatnya. Kadang ejekan dari musuh lebih jujur
dari pada pujian seorang teman.(Mario Teguh)
Bekerja keras sekarang, merasakan hasilnya nanti; bermalas-malas
sekarang, merasakan akibatnya nanti.( John C. Maxwell)
Tidak akan ada keberhasilan tanpa tindakan. Tidak akan ada tindakan
tanpa keberanian. Jadi tidak akan ada keberhasilan tanpa keberanian.
Sukses sejalan dengan keberanian.(Penulis)
Jika Anda dapat memimpikannya, Anda dapat melakukannnya. (Penulis)
Jika sukses merupakan akibat, tentu saja ada sebabnya. Jadi langkah
pertama jika Anda ingin sukses ialah dengan mengetahui terlebih dahulu
sebab-sebab yang membuat orang lain sukses (Penulis)
ix
PERSEMBAHAN
Karya ini kupersembahkan kepada :
Gusti Yesus, yang selalu melimpahkan kemudahan dan kelancaran
Ibu dan Bapak tersayang,
Keluarga besar di Solo
Paduan Suara Mahasiswa (Vox Magistra) yang telah membesarkanku
Almamaterku tercinta
x
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena
atas rahmatNya, skripsi ini akhirnya dapat diselesaikan, untuk memenuhi sebagian
persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Pendidikan.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini menghadapi
hambatan dan kesulitan. Namun dengan bantuan berbagai pihak, hambatan dan
kesulitan tersebut dapat teratasi. Oleh karena itu penulis menyampaikan terima
kasih kepada pihak-pihak yang dengan sepenuh hati memberi bantuan, dorongan,
motivasi, bimbingan dan pengarahan sehingga penyusunan skripsi ini dapat
terselesaikan. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada :
1. Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan UNS beserta seluruh stafnya.
2. Ketua Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan FKIP UNS
3. Ketua Program Studi Pendidikan Teknik Mesin.
4. Bapak Drs. Suhardi, MT selaku Koordinator Skripsi bidang teknik (produksi)
dan Pembimbing I.
5. Bapak Drs.Subagsono,M.T selaku Pembimbing II.
6. Bapak Drs. Karno MW.ST selaku Pembimbing Akademik.
7. Segenap dosen Program Studi Pendidikan Teknik Mesin.
8. Segenap karyawan Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan FKIP UNS.
9. Manajer Produksi CRM PT Krakatau Steel.
10. Seluruh karyawan di CRM PT. Krakatau Steel yang telah membantu.
11. Ibu dan Bapak tercinta yang telah memberikan sumbangan besar baik moril
maupun materil.
12. Adikku Ivan Nugroho.
13. Segenap UKM yang mendidikku selama jadi mahasiswa UNS, Paduan Suara
Mahasiswa (Vox Magistra, KMK Universitas dan Fakultas.
14. Teman-teman AIKO Band dan seluruh musisi di Solo atas kehangatan kalian.
15. Keluarga Bapak Ag.Siswanto di Batu.
16. Diana Permata, Ashar, Petrus Sigid, Natalia DH, Dik Andri Harjono, Dik
Rahma,Vitri, Bima Setiadi, Frederika, Bernard, Anggri, Yosua Gugum
xi
17. Teman-teman seperjuangan di Program Studi Pendidikan Teknik Mesin
terutama angkatan 2005.
18. Kepada seluruh pihak yang telah membantu, yang tidak dapat penulis sebutkan
satu per satu. Terima kasih atas dukungan dan kerjasamanya.
Menyadari bahwa terbatasnya ilmu pengetahuan yang dimiliki
menyebabkan kurang sempurnanya penyusunan skripsi ini. Oleh karena itu,
diharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca demi
kesempurnaan skripsi ini. Harapan penulis semoga skripsi ini dapat bermanfaat.
Surakarta, 10 September 2009
Penulis
xii
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL........................................................................................
HALAMAN PENGAJUAN.............................................................................
HALAMAN PERSETUJUAN.........................................................................
HALAMAN SURAT PERNYATAAN...........................................................
HALAMAN PENGESAHAN..........................................................................
HALAMAN ABSTRAK..................................................................................
HALAMAN MOTTO......................................................................................
HALAMAN PERSEMBAHAN.......................................................................
KATA PENGANTAR......................................................................................
DAFTAR ISI....................................................................................................
DAFTAR TABEL............................................................................................
DAFTAR GAMBAR.......................................................................................
DAFTAR LAMPIRAN....................................................................................
DOKUMENTASI PENELITIAN....................................................................
i
ii
iii
iv
v
vi
viii
ix
x
xii
xiv
xv
xvi
xvii
BAB I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah ........................................................... 1
B. Identifikasi Masalah ................................................................ 2
C. Pembatasan Masalah ................................................................ 3
D. Perumusan Masalah.................................................................. 3
E. Tujuan Penelitian...................................................................... 3
F. Manfaat Penelitian.................................................................... 4
1. Manfaat Teoritis.................................................... ............. 4
2. Manfaat Praktis................................................................... 4
BAB II. LANDASAN TEORI
A. Tinjauan Pustaka ...................................................................... 5
1. Proses Pembentukan Logam .............................................. 5
2. Perlakuan Panas Pada Baja................................................. 6
a. Pengerasan...................................................................... 7
xiii
1) Kekerasan Maksimum Baja........................................ 7
2) Tingkat Kekerasan ...................................................... 8
a) Dasar Pengujian Rockwell .................................... 10
b. Anil (Annealing) ............................................................ 16
1) Temperature Pada Batch Annealing Furnace............. 20
3. Baja..................................................................................... 23
a. Baja Karbon.................................................................... 23
1) Baja Karbon Rendah................................................... 23
2) Baja Karbon Menengah .............................................. 23
3) Baja Karbon Tinggi .................................................... 24
B. Kerangka Pemikiran ................................................................. 25
C. Hipotesis Penelitian.................................................................. 28
BAB III. METODE PENELITIAN
A. Tempat dan Waktu Penelitian .................................................. 29
B. Metode Penelitian..................................................................... 30
C. Populasi dan Sampel ................................................................ 30
D. Teknik Pengambilan Sampel.................................................... 31
E. Teknik Pengumpulan Data ....................................................... 32
F. Teknik Analisis Data ................................................................ 35
1. Uji Persyaratan Analisis Data............................................... 37
2. Uji Analisis Data .................................................................. 38
BAB IV. HASIL PENELITIAN........................................................ .............. 40
A. Deskripsi Data.......................................................................... 40
B. Pengujian Persyaratan Analisis Data.............................. ......... 43
C. Pengujian Hipotesis.................................................................. 46
D. Pembahasan Hasil Penelitian ................................................... 47
BAB V. SIMPULAN, IMPLIKASI DAN SARAN......................................... 49
A. Simpulan .................................................................................. 49
B. Implikasi................................................................................... 49
1. Implikasi Teoritis ............................................................... 49
2. Implikasi Praktis................................................................. 50
D. Saran .......................................................................................... 50
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 51
xiv
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Beban Identor dan Skala Kekerasan ............................................... 11
Tabel 2. Skala Kekerasan Rockwell dan Pemakaiannya .............................. 13
Tabel 3. Uji Kekerasan Rockwell-C ............................................................. 14
Tabel 4. Uji Kekerasan Rockwell-B ............................................................. 15
Tabel 5. Fasilitas BAF .................................................................................. 21
Tabel 6. Spesifikasi Produk Cold Rolled Steel Strip and Sheets
PT Krakatau Steel ......................................................................................... 24
Tabel 7. Unannealed Steel Strip and Sheets ................................................. 31
Tabel 8. Desain Penelitian ............................................................................ 36
Tabel 9. Ringkasan Perhitungan Homogenitas Dengan Uji Bartlett ............ 37
Tabel 10. Daftar Anova Satu Arah................................................................ 39
Tabel 11. Hasil Pengukuran Nilai Kekerasan ............................................... 41
Tabel 12. Hasil Perhitungan Uji Chi Kwadrat .............................................. 44
Tabel 13. Hasil Uji Homogenitas Dengan Metode Bartlett .......................... 45
Tabel 14. Hasil Pengujian Anava Satu Arah................................................. 46
xv
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Cara Penentuan Sifat Bahan........................................................ 8
Gambar 2. Hubungan Antara Kekuatan Tarik dan Kekerasan Untuk Baja .. 9
Gambar 3 Mesin Uji Rockwell ..................................................................... 15
Gambar 4. Pembebanan Pada Pengujian Rockwell ...................................... 16
Gambar 5. Kurva Transsformasi Untuk Anil Sempurna............................... 17
Gambar 6. Diagam besi-karbida besi ............................................................ 19
Gambar 7. Penampang BAF ......................................................................... 21
Gambar 8. Grafik Proses yang Terjadi Pada BAF........................................ 23
Gambar 9. Diagram Proses Pada Batch Annealing Furnace......................... 26
Gambar 10. Penampang Permukaan yang Diuji ........................................... 34
Gambar 11. Diagram Alur Penelitian ........................................................... 35
Gambar 12. Grafik Hasil Pengujian Kekerasan ............................................ 42
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran Tabel Perhitungan dan Tabel Distribusi
Lamp 1 Hasil Pengujian Kekerasan…………………………................. 53
Lamp 2.a Uji Normalitas Sebelum Perlakuan Pada Proses BAF……….. 54
Lamp 2.b Uji Normalitas Pada Temperatur 600°C Pada Proses BAF….. 55
Lamp 2.c Uji Normalitas Pada Temperatur 620°C Pada Proses BAF….. 56
Lamp 2.d Uji Normalitas Pada Temperatur 640°C Pada Proses BAF….. 57
Lamp 3.a Menghitung Variansi Sebelum Perlakuan Pada Proses BAF… 58
Lamp 3.b Menghitung Variansi Pada Temperatur600°C Pada Proses BAF 59
Lamp 3.c Menghitung Variansi Pada Temperatur620°C Pada Proses BAF 60
Lamp 3.d Menghitung Variansi Pada Temperatur640°C Pada Proses BAF 61
Lamp 4 Uji Homogenitas Sampel……………………………………….. 62
Lamp 5 Uji Analisis Variansi Satu Arah………………………………... 63
Lamp 6 Tabel of Percentage Points X2 Distribution…………………….. 67
Lamp 7 Daftar Nilai Persentil Untuk Distribusi P………………………. 68
Lampiran Surat-Surat Administrasi Skripsi
Lamp 1 Pengesahan Judul……………………………………………..... 72
Lamp 2 Surat Penunjukkan Pembimbing I……………………………... 73
Lamp 3 Surat Penunjukkan Pembimbing II…………………………….. 74
Lamp 4 Presensi Seminar Skripsi………………………………………. 75
Lamp 5 Surat Permohonan Ijin Menyusun Skripsi…………………….. 77
Lamp 6 Surat Keputusan Dekan FKIP UNS……………………………. 78
Lamp 7 Surat Ijin Research di JPTK………………………………….... 79
Lamp 8 Surat Balasan dari JPTK……………………………………….. 80
Lamp 9 Surat Ijin Research di PT Krakatau Steel……………………… 81
Lamp 10 Surat Bimbingan Mahasiswa di PT Krakatau Steel…………. 82
Lamp 11 Surat Persetujuan Penelitian di PT Krakatau Steel………….. 83
xvii
DOKUMENTASI PENELITIAN
Halaman
Dok 1. Pengambilan sampel……………………………………………… 84
Dok 2.Suasana Di Lini BAF Divisi CRM PT Krakatau Steel…………… 84
Dok 3.Base Furnace dari Batch Annealing Furnace………………………. 85
Dok 4. Alat Uji Kekerasan (Rockwell Hardness Tester)………………….. 85
Dok 5. Batch Annealing Furnace…………………………………………. 86
Dok 6. Proses Loading Coil……………………………………………… 86
Dok 7. Pengawasan Terhadap Proses Perlakuan Annealing di ECR…….. 86
Dok 8. Proses Pengangkutan Coil dan Inner Cover…………………….. 87
Dok 9. Pemotongan Bahan Sampel…………………………………….. 87
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Baja dapat dikatakan sebagai bahan dasar vital untuk industri. Semua
segmen kehidupan, mulai dari peralatan dapur, transportasi, generator pembangkit
listrik, sampai kerangka gedung dan jembatan menggunakan baja. Dalam
kehidupan sehari-hari, biasanya keberadaan baja diabaikan karena umumnya
produk baja tersebut dilapisi oleh bahan lain. Pada kenyataannya, setiap manusia
dalam kehidupannya banyak bersentuhan dengan produk yang berasal dari baja.
Begitu pula dengan berbagai jenis kaleng makanan dan kaleng minuman yang
tentunya sudah akrab dengan kehidupan kita sehari-hari.
PT. Krakatau Steel Persero merupakan industri baja kelas dunia (world
class) dan sampai saat ini masih menjadi perusahaan industri baja terbesar untuk
kapasitas Asia Tenggara. PT Krakatau Steel divisi Cold Rolling Mill dipilih sebagai
sebagai tempat untuk melaksanakan penelitian karena merupakan salah satu pabrik
xviii
yang berkembang dalam bidang perindustrian baja yang aplikasinya sering
digunakan dalam kebutuhan manusia sehari-hari
Baja lembaran dingin yang banyak dikenal dengan nama 'baja putih'
('white steel') adalah salah satu bentuk produk baja yang dihasilkan dari proses
pengerolan dingin yang merupakan produk dari PT Krakatau Steel divisi Cold
Rolling Mill. 'Baja putih' ini memiliki sifat tipikal yang berbeda secara signifikan
dengan 'baja hitam' atau baja lembaran panas. Baja lembaran dingin atau biasa juga
disebut Cold Rolled Coil (CRC) yang sudah berbentuk gulungan memiliki kualitas
permukaan yang lebih baik, lebih tipis dan dengan ukuran yang lebih presisi, serta
mempunyai sifat mekanis yang baik dan formability yang sangat bagus.Baja dalam
kategori ini umumnya dimanfaatkan dalam proses pembentukan karena material ini
memiliki formability, weldability, dan kualitas roughness yang lebih baik. Baja
putih ini juga dipakai untuk aplikasi dalam industri galvanizing (zinc-coating),
enamelware (porcelain-coating), dan digunakan sebagai bahan baku pembuatan
kaleng makanan berlapis timah (tin mill-black plate) dalam industri makanan dan
minuman. Untuk lembaran baja yang dikuatkan (annealed sheet), kisaran ketebalan
baja putih yang dihasilkan Krakatau Steel adalah 0,20 hingga 3,00 mm, sedangkan
untuk unannealed (dalam bentuk gulungan) ketebalan maksimumnya adalah 2,00
mm.
Untuk dapat memenuhi kebutuhan baja lembaran dingin dengan
formability dan kualitas permukaan yang tinggi, PT Krakatau Steel divisi Cold
Rolling Mill juga menggunakan fasilitas Batch Annealing Furnace khusus dengan
atmosfer hidrogen murni yang tujuannya adalah memperbaiki sifat mekanis atau
mechanical properties dari cold rolled carbon steel strip and sheets sehingga
produk yang dihasilkan sesuai dengan pesanan pelanggan dan inilah kehandalan
dari produk yang dihasilkan oleh PT Krakatau Steel divisi CRM. Di sini sangat
diperlukan kendali temperatur untuk menentukan tingkat kekerasan dari cold rolled
carbon steel strip and sheets karena sifat keras terkadang sangat merugikan dan
tentunya menurunkan kualitas dari produk yang dihasilkan sehingga kebutuhan
konsumen akan baja yang mudah dibentuk bersifat tangguh dan ulet tidak bisa
terpenuhi. Latar belakang mengenai hal ini perlu dilakukan agar dapat memenuhi
xix
quality code yang dibutuhkan konsumen. Tata Surdia (1992) menyatakan bahwa
sifat mekanis dari suatu logam dapat dibentuk dengan proses perlakuan panas.
Berdasarkan latar belakang tersebut di atas menimbulkan keinginan untuk
melakukan penelitian dan menyusun skripsi tentang PENGARUH
TEMPERATURE PADA PROSES BATCH ANNEALING FURNACE TERHADAP
KEKERASAN PADA COLD ROLLED CARBON STEEL STRIP AND SHEETS DI
DIVISI COLD ROLLING MILL PT KRAKATAU STEEL PERSERO
B. Identifikasi Masalah
Dari latar belakang masalah di atas dapat diidentifikasikan permasalahan –
permasalahan sebagai berikut :
1. Proses pembentukan logam telah mengakibatkan cold rolled carbon steel sheet
and strips mengalami tegangan sisa.
2. Cold rolled carbon steel sheet and strips sebelum dilakukan proses Batch
Annealing Furnace (BAF) memiliki mikrostruktur yang kurang baik.
3. Sifat keras (hardness) pada cold rolled carbon steel sheet and strips sangat
merugikan.
4. Cold rolled carbon steel strip and sheets yang bersifat getas memiliki nilai
harga yang sangat rendah.
5. Kekerasan dari cold rolled carbon steel strip and sheets dapat dibentuk dengan
proses Batch Annealing Furnace (BAF).
6. Kendali temperature pada proses Batch Annealing Furnace dapat menentukan
kekerasan dari cold rolled carbon steel strip and sheets sehingga baja mudah
dibentuk.
7. Cold rolled carbon steel sheet and strips yang memiliki ductibility,yield
elongation, softness dan drawability menjadi produk yang paling banyak
dibutuhkan oleh konsumen.
C. Pembatasan Masalah
Dari identifikasi masalah di atas, pembatasan masalah dibatasi pada :
1. Temperature Pada Proses Batch Annealing Furnace
xx
2. Kekerasan Pada Cold Rolled Carbon Steel Strip And Sheets
D. Perumusan Masalah
Berdasarkan beberapa uraian pada latar belakang di atas maka ditentukan
perumusan sebagai berikut :
1. Adakah Pengaruh Temperature Pada Proses Batch Annealing Furnace
Terhadap Kekerasan Pada Cold Rolled Carbon Steel Strip and Sheets Di Divisi
Cold Rolling Mill PT Krakatau Steel Persero?
E Tujuan
Berdasarkan permasalahan di atas maka tujuan hendak dicapai dalam
penelitian ini adalah
1. Menyelidiki seberapa besar Pengaruh Temperature Pada Proses Batch
Annealing Furnace Terhadap Kekerasan Pada Cold Rolled Carbon Steel Strip
and Sheets Di Divisi Cold Rolling Mill PT Krakatau Steel Persero
2. Menganalisa spesifikasi produk setelah proses Batch Annealing Furnace
dilakukan.
F. Manfaat Penelitian
1. Manfaat Teoritis
a. Menambah khasanah ilmu pengetahuan khususnya bidang studi yang berkaitan
dengan penelitian ini.
b. Sebagai referensi bagi pihak lain yang mengadakan penelitian sejenis.
c. Sebagai referensi untuk mengembangkan teknik-teknik perlakuan panas dan
mengolah logam sesuai dengan kebutuhan
2. Manfaat Praktis
a. Bagi penulis, sebagai tambahan informasi dan pengetahuan mengenai heat
treatment dan pengaruhnya.
b. Bagi responden, untuk mengetahui Pengaruh Temperature Pada Proses Batch
Annealing Furnace Terhadap Kekerasan Pada Cold Rolled Carbon Steel Strip
and Sheets Di Divisi Cold Rolling Mill PT Krakatau Steel Persero
xxi
c. Bagi masyarakat, dapat menjadi sumber informasi dalam bidang industri
pengolahan logam dan dapat dijadikan masukan penelitian – penelitian
selanjutnya.
d. Bagi instansi pendidikan, dapat membuka komunikasi antara instansi
pendidikan dengan perusahaan terkait.
e. Sebagai bahan masukan, informasi dan bahan pertimbangan bagi Program
Pendidikan Teknik Mesin JPTK Universitas Sebelas Maret Surakarta untuk
lebih meningkatkan kualitas lulusannya.
BAB II
LANDASAN TEORI
A. Tinjauan Pustaka
Produk baja lembaran dingin (Cold Rolled Sheet/Coil) adalah merupakan
salah satu produk akhir dari PT Krakatau Steel yang dihasilkan dari Divisi Pabrik
Pengerolan Baja Lembaran Dingin (PPBLD/CRM). Tujuan penggunaannya sudah
mulai dekat dengan kebutuhan manusia sehari-hari sehingga membuat produk ini
special.
Contoh hasil akhirnya seperti meja, kursi, file cabinet, kaleng (susu,
makanan, minuman, pelumas, dsb) dan juga otomotif. Bila sudah berkaitan dengan
manusia bukan hanya dari segi fungsi yang menjadi syarat bahkan segi estetika
(tampilan luar) juga menjadi perhatian. Bandingkan saja dengan fungsi baja
tulangan yang dilapisi semen hanya mementingkan segi fungsi saja.
Bila demikian tentu permbuatan produk pun harus dilakukan dengan baik
sehingga produk diharapkan akan baik pula. Semua itu berkaitan dengan tiap proses
yang dialami oleh bahan sehingga menjadi produk. Dengan demikian adalah
penting untuk mengetahui proses-proses yang dialami bahan untuk menghasilkan
produk yang diinginkan.
1. Proses Pembentukan Logam
Proses pembentukan pada prinsipnya adalah merubah bentuk sepotong
logam menjadi bentuk yang lain melalui deformasi plastic. Proses ini dapat berupa
xxii
rolling, extrusion, maupun drawing. Tentu saja dalam proses ini diperlukan tenaga
dari luar dan besarnya harus melampaui kekuatan luluh dari logam.
Ketika pengerjaan pembentukan ini dilakukan di atas temperature
rekristalisasi maka proses ini disebut HOT WORKING, sedangkan lawannya adalah
COLD WORKING. Pada hot working deformasi besar dapat dilakukan karena
logam masih lunak (soft) dan ulet (ductile), selain itu energi untuk deformasi juga
lebih rendah dari cold working. Yang disayangkan di sini adalah pada banyak
logam selama proses deformasi hot working, permukaan logam akan mengalami
oksidasi sehingga menyebabkan hasil akhir permukaan yang jelek.
Pada cold working akan menyebabkan meningkatnya kekuatan dan
menurunkan sifat ulet. Namun demikian cold working memiliki kelebihan dalam
hal kehalusan permukaan produk, sifat mekanik yang lebih baik dan beragam dan
kemudahan dalam mengatur dimensi yang diinginkan.
Berikut adalah teknik pembentukan logam :
a. Forging
Forging adalah pembentukan potongan logam secara mekanik. Logam
diletakkan pada penahan yang berpola atau cetakan. Ketika penahan ditekan
maka ligam secara otomatis akan membentuk dirinya sesuai dengan bentuk
penahan
b. Rolling
Yaitu dengan melewatkan potongan logam pada celah dua buah roll,
reduksi tebal diperoleh dengan memberikan gaya tekan dari roll kepada
logam.Colled rolling biasa digunakan untuk memproduksi sheet, strip dan foil
dengan kualitas permukaan yang sangat baik.
c. Extrussion
Pada extrusi logam dipaksa melewati suatu celah sempit dengan gaya
tekan. Logam keluaran akan mengikuti bentuk dari celah.
d. Drawing
Yaitu pembentukan logam dengan menarik potongan logam melewati
suatu penahan.
xxiii
2. Perlakuan Panas Pada Baja
Pada proses reduksi dingin yang tujuan utamanya untuk memperoleh
ketebalan strip yang diinginkan terbentuk kondisi work hardened (yaitu pengerasan
akibat pengerjaan benda kerja) di dalam strip dan selain itu pada permukaan strip
pun terdapat sisa dari berbagai zat yang digunakan selama rolling. Setelah
mengalami pengerolan strip akan berubah menjadi lebih keras dan getas, tentu saja
sifat ini kurang menguntungkan bagi proses-proses yang membutuhkan keuletan
dan daya bentuk yang bagus dari strip.
a. Pengerasan
Amstead, Otswald dan Begeman (1997) mengemukakan bahwa
pengerasan adalah proses pemanasan baja sampai suhu di daerah atau di atas daerah
kritis dengan pendinginan yang cepat. Bila kadar karbon diketahui, suhu
pemanasannya dapat dibaca dari diagram fasa besi – karbida besi Gambar 6. Akan
tetapi bila komposisi baja tidak diketahui, perlu diadakan percobaan untuk
mengetahui daerah pemanasannya. Cara yang terbaik ialah memanaskan dan
mencelup beberapa potong baja pada berbagai suhu disusul dengan pengujian
kekerasan atau pengamatan mikroskopik. Bila suhu yang tepat telah diperoleh akan
terjadi perubahan dalam kekerasan dan sifat lainnya.
Pada setiap operasi perlakuan panas, laju pemanasan merupakan faktor
yeng penting. Panas merambat dari luar ke dalam dengan kecepatan tertentu. Bila
pemanasan terlalu cepat, bagian luar akan jauh lebih panas dari bagian dalam
sehingga tidak dapat diperoleh struktur yang merata. Bila bentuk benda tidak
teratur, benda harus dipanaskan perlahan-lahan agar tidak mengalami distorsi atau
retak. Makin besar potongan benda, makin lama waktu yang diperlukan untuk
memperoleh hasil merata.
Kekerasan yang dapat dicapai tergantung pada laju pendinginan, kadar
karbon dan ukuran benda. Pada baja paduan, jenis dan jumlah paduan akan
mempengaruhi kemampuan pengerasan.
Untuk baja karbon rendah dan baja karbon sedang, lazim dilakukan
pencelupan dalam air. Laju pendinginannya cukup cepat sehingga terbentuk
xxiv
martensit. Baja dengan kadar karbon rendah sulit untuk dikeraskan. Dengan
meningkatnya kadar karbon sampai sekitar 0,60% kekerasan akan naik pula. Di atas
0,60%C kenaikan harga karbon hanya sedikit pengaruhnya, karena di atas suhu
eutektoid baja dalam keadaan anil terdiri dari perlit dan sementit. Baja yang untuk
sebagian besar terdiri dari perlit diubah menjadi baja yang keras.
1) Kekerasan Maksimum Baja
Kekerasan maksimum baja dapat dicapai tergantung pada kadar karbon.
Meskipun penambahan unsur paduan seperti krom dan vanadium dapat
meningkatkan kemampuan pengerasan baja paduan, kekerasan maksimal tidak
dapat melampaui kekerasan baja dengan karbon yang sama. Lihat gambar
Untuk dapat mencapai kekerasan maksimum karbon harus larut sempurna
dalam austenit. Laju pendinginan minimal dapat menghasilkan 100% martensit
disebut kecepatan pendinginan atau pencelupan kritis. Selain itu harus diusahakan
agar jumlah austenit sisa dapat ditekan karena austenit sisa akan melunakkan
struktur.
Kekerasan maksimum dapat dicapai bila austenit seluruhnya berubah
menjadi martensit dan nilai kekerasannya 66 sampai 67 Rockwell C. Untuk dapat
mencapai inti kadar karbon harus sama dengan atau lebih 0,60%.
2) Tingkat Kekerasan
Alois Schonmetz dan Karl Gruber (1994: 195) menyatakan bahwa
kekerasan adalah penolakan suatu bahan atau material melawan desakan suatu
benda lainnya.
Nilai kekerasan dari suatu bahan dinyatakan dengan angka kekerasan yang
berlainan untuk setiap pengujian. Ada beberapa cara untuk mengukur nilai
kekerasan bahan biasanya digunakan metode pengukuran ketahanan terhadap
penetrasi bola kecil, kerucut atau piramida. Pada gambar 1 terlihat pengukuran
kekerasan penetrasi.
xxv
Gambar 1 Cara Penentuan Sifat Bahan Tertentu (Amstead, Otswald dan Begeman
1997 : 29)
Pertama-tama, alat ditekan ke dalam bahan dengan beban mula tertentu. Kemudian
beban dinaikkan dan kekerasan dibaca, yaitu selisih kedalaman penetrasi yang
ditimbulkan oleh beban akhir dan beban mula. Skala kekerasan tergantung pada
bentuk dan jenis penekan dan beban. Selain itu pengujian kekerasan diantaranya
adalah pengujian Brinell, pengujian Vickers dan pengujian Rockwell.
Dalam hal ini kekerasan Rockwell yang digunakan karena memilki
keunggulan karena penekan dan beban dapat diubah-ubah sesuai kebutuhan.
Dengan demikian kekerasan dari selaput yang tipis hingga logam paling keras pun
dapat kita ukur. Bila penekan terbuat dari intan dan beban yang digunakan besarnya
331 pound maka disebut skala kekerasan Rockwell C, skala ini umumnya
digunakan untuk baja yang keras. Pada skala B digunakan penekan berbentuk bola
dengan diameter 1 1/16 inci dan beban sebesar 220 lb, skala ini digunakan untuk
baja yang lebih lunak dan logam non fero. Pengukuran kekerasan digolongkan
dalam kelompok pengujian tak merusak dan diterapkan untuk inspeksi sebagai suku
cadang karena kekerasan sebanding dengan kekuatan tarik sedang ketahanan aus
berbanding terbalik dengan kekerasan. Hal ini dapat dilihat pada gambar 2.
xxvi
Gambar 2 Hubungan Antara Kekuatan Tarik dan Kekerasan Untuk Baja
(Amstead, Otswald dan Begeman 1997 :30)
Karena kekerasan mudah ditentukan dan tidak merusak contoh, cara
pengujian ini sering dimanfaatkan untuk quality control pada proses-proses
perlakuan panas pembentukan dingin maupun pembentukan panas. Bila nilai
kekerasan merata, dapat ditarik kesimpulan umum bahwa mechanical properties
nya pun seragam
Cold rolled carbon steel strip and sheets adalah produk unggulan divisi
CRM PT KS. Oleh karena itu pengujian yang paling sesuai untuk bahan ini adalah
pengujian Rockwell B dengan penekan berbentuk bola dengan diameter 1 1/16 inci
dan beban sebesar 220 lb.
a) Dasar Pengujian Rockwell
Pengujian Rockwell didasarkan pada kedalaman tekan pada material uji.
Semakin keras bahan yang akan di uji, semakin dangkal masuknya penekan
tersebut. Sebaliknya, semakin dalam masuknya penekan pada bahan uji maka bahan
tersebut semakin kecil nilai kekerasannya.
Cara Rockwell banyak digunakan karena dengan cepat dapat diketahui
kekerasan tanpa banyak mengukur dan meghitung seperti cara Brinell dan Vickers,
nilai kekerasan dapat langsung dibaca setelah terjadi pembebanan utama
dihilangkan, dimana beban awal masih menekan bahan tersebut (Edith Supardi,
1999: 68)
xxvii
Angka-angka kekerasan dari Rockwell dapat langsung dibaca pada
penunjuk dial indicator yang diperoleh dari ukuran-ukuran dalamnya penekan
dengan rumus sebagai berikut.
HR = E – e
(Edith Supardi, 1999: 69)
Dimana HR = Nilai kekerasan Rockwell
E = Konstanta tergantung bentuk identor (penekan)
100 untuk penekan Intan 120o
130 untuk penekan bola baja
e = perbedaan antara dalamnya penembusan, sebelum dan
sesudah penambahan beban utama dan beban awal bekerja
pada kedua kedua keadaan
Rockwell menetapkan skala harga kekerasan yaitu :
HRA = 100 untuk kedalaman penetrasi 0 mm
HRC = 0 untuk kedalaman penetrasi 0,2 mm
HRF = 130 untuk kedalaman penetrasi 0 mm
Pada skala Rockwell, jarak 0,2 mm dibagi ke dalam 100 bagian sama yaitu
masing-masing 0,002 mm. Untuk skala Rockwell dinyatakan : HRA,C, D =10 – e
dan HRF 130 – e, dimana lambang e adalah kedalaman penetrasi yang dinyatakan
dalam satuan 0,002 mm , jadi e = tb / 0,002.
Untuk mengetahui dalamnya penetrasi dapat dihitung berdasarkan petunjuk
angka kekerasan, misalnya 60 HRC maka dalamnya penetrasi (tb )=(100-60) x
0,002 = 0,08 mm dan HRF dalam penetrasinya (tb ) = (130-60) x 0,002 = 0,14 mm.
Jadi rumus ini hanya untuk mengetahui tingkat kekerasan Rockwell dapat dihitung
dengan rumus berikut
HRC = 100 - tb / 0,002 untuk Rockwell A, C dan D
HRB = 130 - tb / 0,002 untuk Rockwell selain A, C dan D
Untuk mengukur kekerasan baja yang diperkeras maka pengukuran
kekerasan disarankan menggunakan Rockwell C.
Tabel 1 Beban Identor dan Skala Kekerasan
xxviii
Beban Simbol
Skala
Penekanan
Awal Utama Jumlah
Skala
Kekeras
an
Warna
Angka
A
B
C
D
E
F
G
H
K
L
M
P
R
Kerucut intan
120o
Bola baja
1.588mm
(1/16”)
Kerucut intan
120o
Kerucut intan
120o
Bola baja
3.175mm (1/8”)
Bola baja
1.588mm
(1/16”)
Bola baja
1.588mm
(1/16”)
Bola baja
3.175mm (1/8”)
Bola baja
3.175mm (1/8”)
Bola baja
3.175mm (1/8”)
Bola baja
3.175mm (1/8”)
Bola baja
3.175mm (1/8”)
Bola baja
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
50
90
140
90
90
50
140
50
140
50
90
140
50
60
100
150
100
100
60
150
60
150
60
100
150
60
60
100
100
100
130
130
130
130
130
130
130
130
130
Hitam
Merah
Hitam
Hitam
Merah
Merah
Merah
Merah
Merah
Merah
Merah
Merah
Merah
xxix
S
3.175mm (1/8”)
Bola baja
3.175mm (1/8”)
10
90
100
130
Merah
Sumber : Edih Supardi, Pengujian Logam
Hubungan penggunaan besarnya beban, indentor, skala kekerasan Rockwell
C dan B dapat dibaca pada tabel. Dari tabel tersebut dapat dibaca hubungan
pemakaian beban, identor dan skala kekerasan serta warna angka yang terdapat
pada piringan Rockwell.
Tabel 2. Skala Kekerasan Rockwell dan Pemakaiannya
Skala Pemakaian
A
B
C
D
E
F
G
H
K
L
M
Untuk carbida cementite, baja tipis dan baja dengan lapisan keras yang
tipis
Untuk paduan tembaga, baja lunak, paduan alumunium dan besi tempa
Untuk baja, besi tuang, besi tempa perlitik, titanium, baja dengan lapisan
keras yang dalam dan bahan-bahan lain yang lebih keras pada skala B-
100
Untuk baja tipis, baja dengan lapisan keras yang sedang dan besi tempa
perlitik
Untuk besi tuang , paduan alumunium, magnesium dan logam-logam
bantalan
Untuk paduan tembaga yang dilunakkan dan plat lunak yang tipis
Untuk besi tempa, paduan tembaga, nikel-seng dan tembaga nikel
Untuk alumunium, seng dan timbal
Untuk logam bantalan dan logam yang sangat lunak lainnya atau bahan
yang tipis
Sama dengan skala K
Sama dengan skala K
xxx
P
R
S
V
Sama dengan skala K
Sama dengan skala K
Sama dengan skala K
Sama dengan skala K
(Sumber : Edith Supardi, 1999 :71)
Dari Tabel 2 di atas dapat kita menentukan mengenai jenis skala kekerasan
Rockwell yang digunakan dengan menyesuaikan terhadap jenis/tipe baja yang akan
diuji kekerasannya.
Demikian pula dengan Tabel 2. Skala kekerasan da pemakaiannya dalam
melakukan proses pengujian kekerasan dengan sistem Rockwell. Dengan skala
yang ada, dapat melakukan proses pengujian kekerasan berdasarkan jenis bahan
yang diinginkan. Pengertian, notasi satuan besaran sebagai berikut
a. Angka kekerasan Rockwell (HRC atau HRB) adalah selisih antara konstanta
dan dalamnya luka tekan permanen e yang dibagi dengan 0,002mm
b. Pengujian dengan kerucut diamond (Rockwell-C)
c. Pengujian dengan bola baja (Rockwell-B)
Tabel 3. Uji Kekerasan Rockwell-C
xxxi
Simbol Arti Satuan
-
-
F0
F1
F
Ea
Eg
E
-
Sudut lancip diamond (=120o)
Radius ujung kerucut diamond (=0,2mm)
Beban uji awal (=98,1 N)
Beban uji utama (=1373,4 N)
Beban uji total (=1471,5 N)
Dalam ujung luka tekan akibat beban uji awal
Dalam ujung luka tekan akibat beban uji utama
Dalam ujung luka tekan permanen jika beban utama F1
dihilangkan
Angka kekerasan Rockwell C
= 100 – (e mm / 0,002mm)
Derajat
Mm
N
N
N
mm
mm
mm
HRC
Gambar 3 Mesin Uji Rockwell
xxxii
Tabel 4. Uji Kekerasan Rockwell B
Simbol Arti Satuan
D
F0
F1
F
Ea
Eg
E
-
Diameter bola baja (=1/16”)
Beban uji awal (=98,1 N)
Beban uji utama (=882,9 N)
Beban uji total (=981 N)
Dalam ujung luka tekan akibat beban uji awal
Dalam ujung luka tekan akibat beban uji utama
Dalam ujung luka tekan permanen jika beban utama F1
dihilangkan
Angka kekerasan Rockwell B
= 100 – (e mm / 0,002mm)
Inchi
N
N
N
mm
mm
mm
HRB
Dalam pengujian kekerasan Rockwell, mesin yang dipakai mempunyai
banyak ragam dan bentuknya. Pada mesin uji kekerasan Rockwell beban atau benda
kerja di tempatkan pada landasan uji lalu ditekan atau press dengan pembebanan
yang telah ditentukan. Berikut ini gambar salah satu tipe dari mesin uji kekerasan
Rockwell.
Cara pengoperasian alat uji kekerasan Rockwell adalah sebagai berikut.
Pertama, suatu beban pendahuluan dikenakan pada bahan uji, biasanya dengan
pembebanan uji sebesar 10 daN dan kemudian petunjuk jarum ukur distel pada nol.
Setelah itu beban ditingkatkan menjadi 100 daN (beban tambahan 90 daN)
sehingga tercapai kedalaman pembebanan terbesar. Kemudian bebas tambahan 90
daN ditiadakan, namun beban awal 10 daN dipertahankan
xxxiii
Gambar 4. Pembebanan Pada Pengujian Rockwell
b. Anil (Annealing)
Tujuan utama dari proses anil adalah pelunakan sehingga baja yang keras
dapat dikerjakan dengan pemesinan atau pengerjaan dingin. Hal ini
dilakukan dengan memanaskannya di atas suhu kritis Ac3, dibiarkan
sampai suhu merata dan disusul dengan pendinginan secara perlahan-
lahan sambil dijaga agar suhu dibagian luar dan dalam kira-kira sama.
Anil proses sering kali diterapkan dalam industri lembaran dan kawat
sewaktu proses pengerjaan dingin dan terdiri dari pemanasan baja pada
suhu sedikit dibawah kritis diikuti dengan pendinginan perlahan. (BH.
Amstead, Philip F.Ostwald dan Myron L.Begeman, 1997: 150)
Proses yang digambarkan pada Gambar 5 disebut proses anil sempurna
karena struktur sebelumnya akan berubah, struktur kristal merata dan logam
lebih lunak.
xxxiv
Gambar 5. Kurva transformasi untuk anil sempurna (Amstead, Otswald dan
Begeman 1997 : 143)
Bila logam telah dikeraskan dipanaskan di atas daerah kritis, struktur
kembali menjadi austenit dan pendinginan perlahan-lahan memungkinkan
terjadinya transformasi dari austenit menjadi struktur yang lebih lunak. Baja
hipoeutektoid bertransformasi menjadi perlit atau ferit. Perlu diketahui disini bahwa
suhu anil untuk baja hipereutektoid harus lebih rendah yaitu sekitar garis A1 . Bila
suhu melampaui garis Acm, akan terjadi pengendapan butir-butir sementit yang
keras. Martensit akan berubah seluruhnya menjadi perlit bila dipanaskan di atas
daerah kritis bawah disusul dengan pendinginan secara perlahan-lahan. Sementit
bebas yang terdapat dalam baja tidak akan terpengaruh oleh perlakuan panas ini.
Suhu pemanasan proses anil tergantung pada komposisi, dan untuk
carbon steel dapat dilihat pada diagram Fe-C, pada gambar 6.
xxxv
.
xxxvi
Gambar 6 Diagram FeC
Laju pemanasan ditentukan oleh bentuk dan variasi ukuran profil ; harus
diusahakan agar suhu merata. Bila suhu anil telah merata, baja didiamkan beberapa
lama , biasanya diperlukan waktu sekitar 45 menit untuk ketebalan 25mm pada
penampang yang paling besar. Agar kekerasan minimal dan keuletan maksimal,
laju pendinginan harus lambat, untuk ini dapat dilakukan pendinginan dalam dapur.
Makin tinggi kadar karbon, makin lambat laju pendinginan.
Di sini disimpulkan bahwa proses anil digunakan untuk memperbaiki
ductility dan formability dari baja lembaran dingin yang sudah di roll, maka
xxxvii
dilakukan annealing. Umumnya annealing berfungsi untuk menghilangkan internal
stress, menghasilkan mikrostruktur yang lebih spesifik dan meningkatkan softness,
ductility dan toughness.
Proses anil melalui tiga tahap. Yaitu
1) Heating
Memanaskan sampai pada temperatur yang diinginkan.
2) Holding (soaking)
Menahan temperatur itu.
3) Cooling
Pendinginan biasanya pada temperatur kamar.
Waktu adalah parameter yang penting untuk ketiga prosedur ini. Perlu
diperhatikan bahwa selama heating dan cooling, ada perbedaan temperatur antara
bagian dalam dan luar material, besarnya perbedaan itu bergantung pada ukuran
dan geometri dari material. Bila perbedaan itu terlalu besar dapat menyebabkan
warping atau bahkan cracking. Makanya biasanya waktu untuk anil harus cukup
lama untuk memberikan kesempatan berbagai reaksi transformasi fasa berlangsung
dengan baik.
1). Temperature Pada Batch Annealing Furnace (BAF)
Batch annealing furnace adalah alat yang banyak digunakan dalam proses
anil. Koil yang akan dianil diletakkan secara bertumpuk di dalam furnace. Setelah
proses anil selesai maka koil dikeluarkan dan diganti dengan koil yang lain.
Setelah proses penipisan di TCM, beberapa coil setelah melalui proses
electrolytic cleaning atau langsung dari TCM harus di panaskan di Batch Annealing
Furnace untuk proses pengkristalisasian. Strip yang mengalami penekanan dan
pengerasan di lintasan mill sebelumnya mengakibatkan perubahan struktur pada
strip tersebut.
Fasilitasnya adalah :
Production : 500,000 tons/year
Tabel 5. Fasilitas BAF
xxxviii
Bottom Temp.Soaking
Gas controlled Temp
Heating Time
Unloading Temp.
620oC (min) x 6 hrs (min)
660oC to 730oC
90oC (Max)
18 - 36 hrs
:
Gambar 7. Penampang BAF
(Sumber Manual Book PT Krakatau Steel)
Berikut ini adalah proses yang terjadi pada BAF :
a) Pemulihan (recovery)
Adalah mekanisme di mana cacat kristal dihilangkan atau penyusutan kembali
susunan baru. Efek utama dari proses ini adalah pengurangan dari internal stresses
(tegangan sisa) selama pengerjaan dingin. Hal ini dapat dicapai dengan pemanasan
dengan temperatur tertentu. Jumlah pengurangan tegangan sisa pada waktu tertentu
menigkat seiring dengan bertambahnya temperatur.
b) Pengkristalan Kembali (recrystalization)
xxxix
Proses ini ditandai dengan terbentuknya kristal baru. Umumnya kristal baru ini
muncul dari bagian butiran yang paling besar terdeformasi biasanya yaitu batas
butiran atau bidang slip. Kumpulan atom darimana butirnan baru ini nantinya
terbentuk disebut nucleus. Pada saat rekristalisasi kerapatan dislokasi berkurang
sangat banyak dan pengaruh pengerasan regang seluruhnya ditiadakan.
Rekristalisasi yang sempurna pada pengerjaan dingin terjadi pada temperatur yang
spesifik disebut dengan temperatur rekristalisasi. Sebagai contoh baja karbon
rendah yang mengalami pengerjaan dingin yang besar, mengalami rekristalisasi
sempurna pada temperatur 5380C dengan lama satu jam.
c) Pertumbuhan Butiran (grain growth)
Pertumbuhan butirnan dimulai dengan bermigrasinya batas butiran dengan lambat.
Ukuran butiran meningkat dan menyeragam. Hal ini merupakan pertumbuhan
butiran normal. Dalam kondisi tertentu sebagian butiran tumbuh dengan cepat dan
mengorbankan butiran lain. Gejala ini merupakan pertumbuhan butiran yang
berlebihan atau abnormal. Energi penggerak pertumbuhan butiran normal berasal
dari energi yang simpanan yang berasosiasi dengan batas butiran. Ketika ukuran
butiran meningkat maka total luas batas butiran akan berkurang, akibatnya energi
logam berkurang sedangkan yang abnormal menggunakan energi permukaan.
Grafik proses yang terjadi pada BAF :
Pemulihan Rekristalisasi Pertumbuhan B
Butiran
Ukuran
butiran
Regangan intern Keuletan
xl
kekuatan
Sifat
Temperatur
Gambar 8 Grafik proses yang terjadi pada BAF
(Sumber Manual Book PT Krakatau Steel)
3. Baja
Baja merupakan paduan, yang terdiri dari besi, karbon dan unsur lainnya.
Baja dapat dibentuk melalui pengecoran, pencanaian dan penempaan. Karbon
merupakan salah satu unsur terpenting karena dapat meningkatkan kekerasan dan
kekuatan baja. Baja merupakan logam yang paling banyak digunakan dalam teknik.
Berikut adalah pengelompokan baja karbon.
a. Baja karbon (carbon steel),
1) Baja Karbon Rendah (low carbon steel)
Sifatnya mudah ditempa dan mudah di mesin. Penggunaannya:
(1) 0,05 % - 0,20 % C : automobile bodies, buildings, pipes, chains,
rivets, screws, nails.
(2) 0,20 % - 0,30 % C : gears, shafts, bolts, forgings, bridges, buildings.
2) Baja Karbon Menengah (medium carbon steel)
Sifatnya kekuatan lebih tinggi daripada baja karbon rendah dan sulit untuk
dibengkokkan, dilas, dipotong. Penggunaan:
(1) 0,30 % - 0,40 % C : connecting rods, crank pins, axles.
(2) 0,40 % - 0,50 % C : car axles, crankshafts, rails, boilers, auger bits,
screwdrivers.
(3) 0,50 % - 0,60 % C : hammers dan sledges.
3) Baja Karbon Tinggi (high carbon steel) è tool steel
xli
(1) Sifatnya sulit dibengkokkan, dilas dan dipotong. Kandungan 0,6-1,5
%C
(2) Penggunaannya :
screw drivers, blacksmiths hummers, tables knives, screws, hammers,
vise jaws, knives, drills. tools for turning brass and wood, reamers,
tools for turning hard metals, saws for cutting steel, wire drawing
dies, fine cutters.
Berikut ini adalah spesifikasi jenis Cold Rolled Steel Strip and Sheets yang
dihasilkan dari PT Krakatau Steel.
Tabel 6. Spesifikasi Produk Cold Rolled Steel Strip and Sheets PT Krakatau Steel
(Sumber www.krakatausteel.com)
B. Kerangka pemikiran
Salah satu dari sifat-sifat mekanis pada baja adalah kekerasannya. Tapi
terkadang sifat kekerasan ini membuat suatu produk menjadi rendah nilainya
karena kekerasan identik dengan sifat kegetasannya. Adapun tujuan dari proses
Batch Annealing Furnace ini adalah untuk mendapatkan kualitas mechanical
properties yang diinginkan sesuai dengan quality code pada coil dan permintaan
customer antara lain tegangan sisa yang sudah hilang, sifat softness, ductility dan
toughness menjadi naik dan menghasilkan mikrostruktur yang lebih baik.
xlii
Cold rolled carbon steel strip and sheets merupakan baja yang dapat
dilakukan proses Batch Annealing Furnace sehingga didapatkan baja yang lebih
mudah dibentuk. Pada proses ini koil yang akan dianil diletakkan secara bertumpuk
di dalam furnace. Setelah proses anil selesai maka koil dikeluarkan dan diganti
dengan koil yang lain.
Setelah proses penipisan di proses Tandem Cold Mill (TCM), beberapa
coil setelah melalui proses electrolytic cleaning atau langsung dari TCM harus di
panaskan di Batch Annealing Furnace untuk proses pengkristalisasian. Strip yang
mengalami penekanan dan pengerasan di lintasan mill sebelumnya mengakibatkan
perubahan struktur pada strip tersebut. Sehingga untuk mengembalikannya harus
dipanaskan pada temperatur 590oC - 720oC untuk menentukan karakteristik yang
tepat dari strip agar didapat ductibility,yield elongation, softness dan drawability
yang dikehendaki. Proses ini melalui tiga tahap yaitu heating, holding atau soaking
dan cooling.
1.Pengaruh Temperature Pada Proses Batch Annealing Furnace Terhadap
Kekerasan Pada Cold Rolled Carbon Steel Strips and Sheets
Agar sifat mekanis dari suatu material dapat sesuai dengan permintaan
customer maka pada proses Batch Annealing Furnace dilakukan secara ringkas
proses berikut
Koil yang akan dianil ditumpuk pada base, antara koil yang satu dengan
yang lain diberi pembatas yaitu convector. Setelah itu koil ditutup dengan inner
cover, selubung ini menjamin bahwa koil tidak kontak lansung dengan api, sebagai
sumber panas. Selubung terakhir adalah furnace. Furnace inilah yang akan
memanaskan koil sesuai dengan temperatur yang dibutuhkan. Panas yang
dihasilkan furnace akan didistribusikkan ke koil melalui perantaraan gas HNX yang
terdapat pada inner cover. Gas ini mengalami sirkulasi terus menerus sehingga
menjamin keseragaman temperatur untuk semua bagian koil.
xliii
Gambar 9. Diagram Proses Pada Batch Annealing Furnace
(Sumber Manual book PT Krakatau Steel)
Batch annealing furnace (BAF), yang terbentuk tabung radial yang
dipanaskan dengan cover yang dapat diangkat terdapat beberapa keuntungan antara
lain, keseragaman maksimum (atau meminimalisasi perbedaan temperatur) pada
bahan selama preheating, soaking dan tahap cooling, permukaan coil yang bersih,
efisiensi panas yang tinggi, tingkat keefektifitas saat kontrol otomatis, baik
temperatur coil dan tekanan gas maupun atmosfer furnace.
Dengan adanya perbedaan besarnya temperature pemanasan dari setiap tahap yakni
heating, holding atau soaking dan cooling maka secara otomatis temperature yang
diperlukan pun berbeda sehingga tingkat kekerasan pada cold rolled carbon steel
strip and sheets pun akan berbeda-beda pula.
Data Data
TO THE HUMIDITYCONTROLLED AREA
COOLING HOOD
INNER COVER
COIL STACK
BASE
COIL FROM TCM/ECL
xliv
Dari uraian di atas maka dapat ditentukan suatu paradigma penelitian
sebagai berikut
X1 = Temperature sebelum dilakukan proses Batch Annealing Furnace.
X2 = Temperature 600o C yang ditahan selama 6 jam pada proses Batch
Annealing Furnace.
X3 = Temperature 620o C yang ditahan selama 6 jam pada proses Batch
Annealing Furnace.
X4 = Temperature 640o C yang ditahan selama 6 jam pada proses Batch
Annealing Furnace.
Y= Kekerasan pada cold rolled carbon steel strip and sheets
C. Hipotesis Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah dan analisa kerangka pemikiran di atas dapat
diambil hipotesis sebagai berikut
1. Ada pengaruh positif temperature pada proses Batch Annealing Furnace
terhadap kekerasan pada cold rolled carbon steel strip and sheets.
2. Semakin tinggi temperature pada proses Batch Annealing Furnace maka
cold rolled carbon steel strip and sheets semakin lunak.
Y
1
2
3
4
xlv
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
A. Tempat dan Waktu Penelitian
1. Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan di PT Krakatau Steel Jl Industri No.5, Cilegon,
Banten (42435) di beberapa tempat yang terintegrasi, yaitu :
a. Line Batch Annealing Furnace divisi Cold Rolling Mill PT Krakatau Steel
untuk melakukan proses perlakuan panas.
b. Laboratorium uji mekanik PT Krakatau Steel Persero. untuk melakukan
pengujian kekerasan.
Adapun alasan pemilihan tempat penelitian itu adalah tempat tersebut
mempunyai situasi dan kondisi yang memungkinkan sesuai dengan yang ingin
diteliti, tempat tersebut telah banyak diketahui dikarenakan pernah dijadikan tempat
untuk melakukan Praktek Industri dan tersedianya data yang memadai.
2. Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan dalam beberapa tahap. Waktu penelitian ini
dimulai pada bulan April 2009 sampai September 2009. Adapun jadwal dari
penelitian ini dapat dilihat di rencana waktu penelitian di bawah ini.
a. Tahap Persiapan
Tahap persiapan ini meliputi pengajuan judul penelitian, penyusunan
proposal, permohonan izin penelitian beserta konsultasi instrument kepada dosen
penelitian.
b. Tahap Penelitian
Tahap penelitian meliputi semua kegiatan yang berlangsung di lapangan
yakni uji coba instrumen, pengambilan data dengan eksperimen maupun dokumen.
Kegiatan ini merupakan kelanjutan setelah tahap persiapan dan dilaksanakan pada
bulan Juli 2009.
xlvi
c. Tahap Penyelesaian
Tahap penyelesaian meliputi kegiatan analisis data dan penyusunan
laporan. Kegiatan ini dilaksanakan pada bulan Agustus sampai September 2009.
Bulan 2009 Kegiatan
April Mei Juni Juli Agust Sept
Pengajuan Judul
Seminar Proposal
Revisi Proposal
Perijinan
Pengumpulan Data
Analisis Data
Penulisan Laporan
B. Metode Penelitian
Pada penelitian ini menggunakan metode eksperimen dan merupakan
penelitian kuantitatif yaitu memberikan gambaran dan memaparkan secara jelas
hasil eksperimen di laboratorium dalam bentuk angka-angka. Menurut Suharsini
Arikunto (1996) metode eksperimen adalah suatu cara mencari hubungan sebab
akibat (hubungan kausial) antara dua faktor yang sengaja ditimbulkan oleh peneliti
dengan menyisihkan faktor-faktor yang lain yang bisa mengganggu penelitian.
Penelitian eksperimen adalah penelitian yang dilakukan dengan mengadakan
manipulasi terhadap obyek penelitian serta adanya pengawasan produk. Penelitian
ini diadakan untuk mengetahui seberapa besar pengaruh temperatur yang dilakukan
pada BAF terhadap cold rolled carbon steel strip and sheets yang merupakan
produk andalan divisi CRM PT Krakatau Steel.
C. Populasi dan Sampel
1. Populasi Penelitian
Populasi menurut Suharsini Arikunto (1992 :115) menyatakan bahwa
”Populasi adalah keseluruhan subjek penelitian”. Populasi dalam penelitian ini
adalah cold rolled carbon steel yang diproduksi PT Krakatau Steel divisi Cold
Rolling Mill.
xlvii
2. Sampel Penelitian
Data ini didapat dari pengukuran kekerasan permukaan segulung cold
rolled carbon steel dengan kode 1A0603 yang dipotong menjadi 20cm x 20cm x
0,7mm di laboratorium dengan temperatur dapur BAF ,serta pengulangan 0 kali dan
pengulangan 1 kali. Sampel kemudian dipotong lagi dengan ukuran
3cmx2cmx0,7mm untuk di uji kekerasan. Jumlah data penelitian ini diperoleh
dengan melakukan 4 kali pengukuran HRB pada setiap proses BAF, sehingga
jumlah data yang diperoleh sebanyak 64 buah data.. Sampel dalam penelitian ini di
produksi oleh PT Krakatau Steel Persero dengan spesifikasi sebagai berikut :
Tabel 7. Unannealed Steel Strip and Sheets
(Sumber www.krakatausteel.com)
D. Teknik Pengambilan Sampel
Dalam penelitian ini sampel penelitiannya di ambil dengan menggunakan
”Purposive Sampling” artinya suatu teknik pengambilan sampel yang dilakukan
hanya untuk tujuan tertentu saja (Sugiyono, 2001 : 62). Teknik purposive sampling
adalah sampel dilakukan dengan cara mengambil subyek bukan didasarkan atas
xlviii
strata, random atau daerah, tetapi didasarkan atas adanya tujuan tertentu (Suharsini
Arikunto, 1993 :113).
E. Teknik Pengumpulan Data
1. Identifikasi Variabel
Definisi variabel penelitian adalah sebagai objek penelitian, atau apa yang
menjadi titik perhatian suatu penelitian (Suharsini Arikunto, 1993 : 91). Variabel
yang digunakan dalam penelitian ini adalah
a. Variabel Bebas
Variabel bebas dalam penelitian ini adalah temperature. Temperature yang
digunakan adalah temperature selama proses perlakuan panas yang dilakukan
pada proses Batch Annealing Furnace adalah temperature sebelum proses BAF
(X1) , temperature 600o C yang ditahan selama 6 jam (X2), 620o C yang ditahan
selama 6 jam (X3) dan temperature 640o C yang ditahan selama 6 jam (X4)
b. Variabel Terikat
Variabel terikat dalam penelitian ini adalah kekerasan. Kekerasan yang
dimaksud dalam penelitian ini adalah nilai-nilai kekerasan baja yang dihasilkan
dari pengukuran benda kerja setelah proses pengerasan dengan perlakuan Batch
Annealing Furnace dengan mesin uji kekerasan Rockwell B skala HR 30T.
c. Varibel kontrol
Variabel kontrol dalam penelitian ini adalah media pendingin, alat uji kekerasan
dan ukuran bahan.
1) Media Pendingin
Media pendingin untuk eksperimen ini yang digunakan adalah suhu udara
luar yang berkisar 27oC.
2) Alat Uji Kekerasan
Alat uji kekerasan yang digunakan dalam eksperimen ini sama untuk
masing-masing kelompok yaitu menggunakan uji kekerasan Rockwell-B Skala
HR30T merk Wilson.
3) Ukuran Bahan
xlix
Ukuran bahan yang digunakan dalam penelitian ini sama untuk masing-
masing kelompok yaitu cold rolled carbon steel strip and sheets dengan spesifikasi
seperti terlihat pada tabel 7. Unannealed Steel Sheet and Strips
4) Steel Grade
Berikut ini adalah spesifikasi grade pada sampel:
Coil No : 305117
Heat No : 92031Y
Grade : 1A0603
C-100 : 0054 Si-100 : 0016
MN-100 : 0198 P-1000 : 0012
S-1000 : 0010 Al-1000 : 0041
N-10000 : 0030 Cr-100 : 0009
Ni-100 : 0012 Cu-100 : 0020
Nb-1000 : 0001 V-1000 : 0001
Mo-1000 : 0002 Ti-1000 : 0001
Sn-1000 : B-10000 : 0001
5) Temperatur dan Waktu Pemanasan
Waktu pada saat heating adalah 36 jam kemudian setelah mencapai
temperature seperti berikut ; 600o C, 620o C,dan 640o C, langsung ditahan selama 6
jam. Pada proses pendinginan menggunakan cooling hood.
2. Pelaksanaan Eksperimen
a. Alat dan Bahan :
(1) Mesin uji kekerasan rockwell-B, (2) Electrical Control , (3) BAF, (4)
termocouple, (5) cold rolled carbon steel strip and sheets, (6) crane dan conveyor,
(7) kawat, (8) tang dan (9) mesin gergaji/potong
b. Langkah-langkah Eksperimen
1) Menyiapkan cold rolled carbon steel strip and sheets yang telah siap dan sudah
dipotong dengan dimensi 20cm x 20cm dengan tebal 0,7mm.
l
2) Memberikan tanda pada masing-masing kelompok spesimen agar mudah
dibedakan dalam melaksanakan ekperimen.
3) Menyiapkan peralatan penelitian
4) Memasukkan koil ke dalam Batch Annealing Furnace dengan menggunakan
crane kemudian bahan disisipkan di sela-sela koil dan diikat .
5) Melaksanakan proses perlakuan panas dan mengatur temperatur pemanasan.
6) Menghitung waktu setup yang seharusnya.
7) Mengambil spesimen dan membiarkannya dingin dengan suhu luar.
8) Memotongnya menjadi lebih kecil sebesar 3cm x 2 cm dengan tebal 0,7mm.
9) Mengulangi langkah di atas untuk setiap spesimen, dalam setiap kelompok
spesimen.
10) Melakukan pengujian kekerasan dengan rockwell-B untuk setiap spesimen dan
masing-masing kelompok.
11) Mencatat data hasil eksperimen.
c. Cara Perlakuan Panas
1) Spesimen dimasukkan ke dalam masing-masing Batch Annealing Furnace.
2) Menghidupkannya masing-masing sampai mencapai suhu 600o C, 620oC dan
640oC.
3) Kemudian masing-masing ditahan selama 6 jam
4) Dibiarkan dingin dengan menggunakan cooling hood.
d. Cara Pengukuran Spesimen
1) Setelah spesimen mengalami perlakuan panas selanjutnya dilakukan
pengukuran kekerasan dengan uji Rockwell-B.
2) Setiap spesimen diambil datanya sebanyak 4 kali pada permukaan yang sama,
karena diperkirakan antara permukaan yang menempel pada dasar tempat
pendinginannya dengan benda yang tidak menempel akan berbeda
kekerasannya.
3) Permukaan yang akan di uji kekerasannya adalah yang tidak menempel pada
dasar tempat pendinginannya.
4) Daerah yang akan diuji kekerasannya terdiri dari 4 titik sesuai dengan gambar
berikut.
li
Gambar 10. Penampang Permukaan yang Diuji
e. Diagram Teknik Pengumpulan Data
Gambar 11. Diagram Teknik Pengumpulan Data
F. Teknik Analisis Data
Teknik analisis data dalam penelitian ini adalah menggunakan analisis
varian (anova) satu arah. Namun sebelum dilakukan uji persyaratan analisis yaitu
Pemotongan bahan spesimen menjadi
3cm x 2cm
Uji Kekerasan Rockwell B
Analisa Data
Kesimpulan
Cold Rolled Carbon Steel Strips and Sheets
Pemotongan bahan spesimen dengan ukuran
20cm x 20cm
Proses Perlakuan Panas di BAF
Sebelum
BAF
Dipanaskan sampai
600oC ditahan selama
6 jam
Dipanaskan sampai
620oC ditahan selama
6 jam
Dipanaskan sampai
640oC ditahan selama
6 jam
lii
uji normalitas dan uji homogenitas. Berikut ini adalah desain penelitian guna
mempermudah analisis data. Desain data tersebut dapat dilihat pada tabel.
Tabel 8. Desain Penelitian
Perlakuan Temperature Pada Proses BAF Sampel Sebelum BAF (X1) 620oC (X2) 620oC (X3) 640oC (X4)
1
Y111
Y112
Y113
Y114
Y121
Y122
Y123
Y124
Y131
Y132
Y133
Y134
Y141
Y142
Y143
Y144
Jumlah J110 J120 J130 J140
Rata-rata Y Y Y Y
2
Y211
Y212
Y213
Y214
Y221
Y222
Y223
Y224
Y231
Y232
Y233
Y234
Y241
Y242
Y243
Y244
Jumlah J210 J220 J230 J240
Rata-rata Y Y Y Y
3
Y311
Y312
Y313
Y314
Y321
Y322
Y323
Y324
Y331
Y332
Y333
Y334
Y341
Y342
Y343
Y344
Jumlah J310 J320 J330 J340
Rata-rata Y Y Y Y
4
Y411
Y412
Y413
Y414
Y421
Y422
Y423
Y424
Y431
Y432
Y433
Y434
Y441
Y442
Y443
Y444
Jumlah J410 J420 J430 J440
Rata-rata Y Y Y Y
Jumlah J J J J
liii
besar
Rata-rata besar Y Y Y Y
1. Uji Persyaratan Analisis Data
a. Uji Normalitas
Untuk mengetahui data tersebut normal atau tidak maka dilakukan uji
normalitas. Uji normalitas ini dilakukan pada tiap kelompok. Uji normalitas yang
digunakan dalam penelitian ini menggunakan rumus chi kuadrat. Adapun rumus chi
kuadrat yaitu :
å -=
X
XX 212 )(
c
Dimana : c 2 = chi kuadrat
X1 = Nilai hasil pengamatan
X = Mean (rata-rata)
Jika c 2 ≤ c 2 tabel dengan c 2 t = (1-α) (k-1) maka data tersebut berdistribusi
normal
b. Uji Homogenitas
Apabila data tersebut normal selanjutnya di uji homogenitas. Uji
homogenitas pada data hasil penelitian ini menggunakan uji Bartlett.
Tabel 9. Ringkasan Perhitungan Homogenitas Dengan Uji Bartlett.
Sampel Dk 1/dk S12 log S1
2 (dk) log S12
1
2
3
4
n1-1
n2-1
n3-1
n4-1
1/ n1-1
1/ n2-1
1/ n3-1
1/ n4-1
S12
S22
S32
S42
log S12
log S22
log S32
log S42
(n1-1) log S12
(n2-1) log S22
(n3-1) log S32
(n4-1) log S42
liv
Jumlah ∑(n-1) ∑(1/ n1-1) ∑(n1-1) log S12
Perhitungan varians gabungan (S2) dari semua sampel :
åå
-
-=
)1(
)1(
1
2112
n
SnS
Untuk menghitung harga satuan B :
B = (log S2). ∑(n-1)
Untuk menghitung chi kuadrat :
χ2 = (ln 10) (B-∑ (n1-1) log S12
Kesimpulan :
Bila didapat χ2hitung ≤ χ2 tabel dengan χ2 tabel = χ2 (1-α) (k-1) maka data
homogen.
2. Uji Analisis Data
Untuk mengetahui ada atau tidaknya pengaruh temperature pada proses
Batch Annealing Furnace terhadap kekerasan pada cold rolled carbon steel strip and
sheets dilakukan uji analisis varian satu arah.
Rumus yang digunakan dalam anova satu arah, yaitu :
)1()1(
--
=nkk
FEy
Py
å 2Y = Jumlah kuadrat dari semua pengamatan, dengan dk = knm
Ry = J2 /knm, dengan dk = 1
Py = å nmji
2
- R , dengan dk = k-1
Ey = å mE y
2
- Ry - Py
lv
Sy = å-Y2 – Ry – Py – Ey
Untuk lebih jelasnya, maka dapat dilihat pada tabel
Tabel 10. Daftar Anova satu arah
Sumber varian dk JK KT F
Rata-rata 1 Ry R = Ry/1
Perlakuan k-1 Py P=Py(k-1) P/E
Kekeliruan eksperimen K(n-1) Ey E=Ey / k(n-1)
Kekeliruan sampling Kn (m-1) Sy S=Sy/ kn(m-1)
Total Knm ∑Y2 -
Kesimpulan :
Bila harga Fo ≤ Ft dalam taraf 5% maka hipotesis nihil (Ho) diterima dan hipotesis
kerja (Hi) ditolak, kemudian sebaliknya bila Fo ≥ Ft maka hipotesis kerja diterima
dan hipotesis nihil (Ho) ditolak.
BAB IV
HASIL PENELITIAN
B. Deskripsi Data
Telah dijelaskan pada Bab III, bahwa dalam penelitian ini data diperoleh
berupa angka-angka (nilai) kekerasan cold rolled carbon steel strips and sheets
dengan ukuran 0,7mm dan mempunyai steel grade dengan kode 1A0603. Data
tersebut diperoleh dari hasil pengujian kekerasan system Rockwell-B dengan skala
HR30T sebelum dan sesudah dilakukan proses pada BAF dengan perlakuan panas
600oC,620oC, dan 640oC yang kemudian ditahan selama 6 jam. Proses pendinginan
dilakukan dengan menyelubungi koil menggunakan cooling hood . Nilai kekerasan
tersebut diukur pada satu permukaan sampel, diambil 4 buah titik untuk mencari
rata-rata dari sampel tersebut. Jumlah keseluruhan sampel dalam penelitian
lvi
sebanyak 16 buah dibagi menjadi 4 kelompok sehingga total data sebanyak 64 data
pengamatan.
Data penelitian yang berjumlah 64 data tersebut terbagi dalam 4
kelompok, yakni 1 kelompok sebelum dilakukan perlakuan dan 3 kelompok lainnya
setelah dilakukan perlakuan. Hasil dari pengujian dari tiap-tiap kelompok perlakuan
dalam proses BAF dapat dilihat pada tabel 11 berikut ini.
Tabel11. Hasil Pengukuran Nilai Kekerasan Cold Rolled Carbon Steel Strips
and Sheets sistem Rockwell-B skala HR30T setiap sampel
Perlakuan Temperatur Dengan Proses BAF Sampel
0o
(X1)
600oC x 6 jam
(X2)
620oC x 6 jam
(X3)
640oC x 6 jam
(X4)
Total
80.2 41.3 13.1 1.5
1 79.4 40.6 12.4 1.2
80.3 39.6 11.7 1
79.1 40.6 12.3 1.3
Jumlah 319 162.1 49.5 5
Rata-rata 79.75 40.53 12.38 1.25
79.7 39.6 15.9 2.7
lvii
2 80.2 42 18.6 4.8
79.3 38.4 16.1 3.6
81.7 37 21 2.2
Jumlah 320.9 157 71.6 13.3
Rata-rata 80.23 39.25 17.90 3.33
82.2 46.5 19.3 4.2
3 86.3 51 21 4.1
85.5 49.1 17.5 4.3
89.1 53.2 23.7 5.6
Jumlah 343.1 199.8 81.5 18.2
Rata-rata 85.78 49.95 20.38 4.55
82.2 39.7 12.2 4.2
4 84.5 40.1 14.9 5.7
87.5 41.3 13.9 3.4
83.5 37.7 13.1 3.3
Jumlah 337.7 158.8 54.1 16.6
Rata-rata 84.43 39.70 13.53 4.15
Jumlah Besar 1320.7 677.7 256.7 53.1 2308.2
Rata-rata Besar 82.54 42.36 16.04 3.32 144.26
Jumlah Data 16 16 16 16 64
Jumlah Kuadrat 109167.99 29061.67 4329.63 211.39 142770.68
Dari data yang diperoleh dalam pengujian kekerasan cold rolled carbon
steel strips and sheets yang di proses pada BAF dengan perbedaan temperature
yang bervariasi maka dapat digambarkan dengan grafik sebagai berikut :
lviii
Gambar 12. Grafik Hasil Pengujian Kekerasan Cold Rolled Carbon Steel Strips and
Sheets.
Dari data hasil pengukuran yang diperoleh dan grafik hasil pengujian
kekerasan Cold Rolled Carbon Steel Strips and Sheets dapat digambarkan dengan
histogram.
Dengan melihat grafik hasil pengujian dan hasil pengukuran kekerasan
cold rolled carbon steel strips and sheets di atas, dapat disimpulkan bahwa variasi
temperature pada proses Batch Annealing Furnace berpengaruh terhadap tingkat
kekerasan cold rolled carbon steel strips and sheets. Dari data yang sudah
diperoleh mempunyai tingkat kekerasan yang berbeda dari tiap perlakuan panas.
lix
Variasi temperature dengan suhu 640°C ternyata mempunyai tingkat kekerasan
yang paling rendah jika dibandingkan dengan perlakuan yang lain, terbukti bahwa
pada temperature 640°C data kekerasan menunjukkan angka 3,32 HRB skala
HR30T.
Adapun data nilai kekerasan dari hasil pengujian rata-rata keempat
perlakuan panas adalah sebagai berikut :
1. Sebelum proses Batch Annealing Furnace mempunyai nilai kekerasan rata-rata
82.54 HRB skala HR30T.
2. Pada temperature 600°C proses Batch Annealing Furnace mempunyai nilai
kekerasan rata-rata 42.36 HRB skala HR30T.
3. Pada temperature 620°C proses Batch Annealing Furnace mempunyai nilai
kekerasan rata-rata 16.04 HRB skala HR30T.
4. Pada temperature 640°C proses Batch Annealing Furnace mempunyai nilai
kekerasan rata-rata 3.32 HRB skala HR30T.
C. Pengujian Persyaratan Analisis
Penelitian ini merupakan jenis penelitian yang termasuk dalam kategori
penelitian eksperimen, maka untuk pengujian persyaratan analisis datanya dengan
menggunakan uji normalitas dan homogenitas.
3. Uji Normalitas
Sebelum dilakukan uji analisis varians satu arah, data harus memenuhi
syarat kenormalan. Oleh karena itu data diuji dengan uji normalitas, sedangkan uji
normalitas yang digunakan data yang digunakan dalam penelitian ini adalah uji chi
kwadrat.
Untuk menerima atau menolak hipotesis nol, bandingkan hitungX 2 ini
dengan nilai kritis tabelX 2 untuk taraf nyata yang dipilih. Jika hitungX 2 < tabelX 2 dari
daftar pada taraf α = 0.05 dengan ukuran sampel n = 16, maka H0 diterima dan H1
ditolak.
Dalam penelitian ini dari hasil pemeriksaan setelah dilakukan uji
normalitas dengan metode Chi Kwadrat didapatkan harga-harga sebagai berikut :
lx
Tabel12. Hasil Perhitungan Uji Chi Kwadrat
Populasi Kekerasan Cold Rolled Carbon Steel Strips And
Sheets Akibat Variasi Temperature Pada Proses BAF
Sebelum 600°C 620°C 640°C
hitungX 2 1.84 8.42 13.16 10.59
Dari keempat populasi tersebut, ternyata harga-harga mutlak hitungX 2 <
tabelX 2 dengan taraf α = 0.05 dengan ukuran sampel n = 16 adalah 25.0. Sehingga
keempat sampel tersebut dinyatakan mempunyai data yang berdistribusi normal.
4. Uji Homogenitas
Uji homogenitas digunakan untuk menguji kesamaan beberapa buah rata-
rata. Dimisalkan populasinya mempunyai varians yang homogeny, yaitu σ12 = σ22
= σ32 = σ42
Dalam uji homogenitas atau di uji hipotesis :
H0 : σ12 = σ22 = σ32 = σ42
H1 : paling sedikit satu tanda sama dengan tidak berlaku,
berdasarkan sampel-sampel acak yang masing-masing diambil dari tiap populasi.
Untuk melakukan pengujian ini digunakan metode Uji Bartlet.
Dari perhitungan Uji Bartlet untuk keempat sampel didapatkan harga-
harga sebagai berikut.
Tabel13. Hasil Uji Homogenitas Dengan Metode Bartlet
Sampel
Ke- dk 1/dk Si2 Log Si2 (dk) Log Si2
1 15 0.0667 10.1640 0.3803 5.7045
2 15 0.0667 23.7893 0.2879 4.3185
3 15 0.0667 14.0800 0.2028 3.042
4 15 0.0667 2.3443 0.0403 0.6045
lxi
Jumlah 60 0.2667 - - 13.6695
1. Menghitung Besarnya B = (log S2)∑dk
Diketahui :
S2 = 12.5944
∑dk = 60
Log S2 = 0.2451
B = 14.706
2. Menghitung Besarnya Chi Kwadrat
2X = {(ln 10) ((B)-( ∑dk log S2)}
Diketahui :
ln 10 = 2,3026
B = 14.706
∑dk Log S12 = 13.6695
hitungX 2 = 2.3866449
( )( )1405.02X = 23.7
Dari perhitungan didapat hasil-hasil sebagai berikut : Ternyata harga
hitungX 2 = 2.38 lebih kecil dari X2 tabel = 25.0 dengan taraf nyata α = 0.05 ,
sehingga sampel-sampel tersebut mempunyai data yang homogen diterima dengan
taraf nyata α = 0.05.
D. Pengujian Hipotesis
Pengujian hipotesis merupakan langkah untuk menguji apakah pernyataan
yang dikemukakan dalam perumusan hipotesis diterima atau ditolak. Dalam
penelitian ini pengujian hipotesis digunakan untuk menguji apakah ada pengaruh
variasi temperature pada proses Batch Annealing Furnace terhadap kekerasan pada
cold rolled carbon steel strips and sheets atau tidak.
lxii
Pengujian hipotesis yang digunakan adalah menggunakan Uji Analisis
Varians Satu Arah. Dalam uji analisis satu arah ini data-data yang digunakan adalah
sebagai berikut :
Tabel 14. Hasil Pengujian Anava Satu Arah
Sumber Variasi dk JK KT F
Rata-rata 1 83246.6756 83246.6756
Perlakuan 3 58768.3419 19589.4473 383.153621
Kekeliruan Eksperimen 12 613.5225 51.126875
Kekeliruan Sampling 48 142.14 2.96125
Total 64 142770.68
Hasil perhitungan anava satu arah memperlihatkan bahwa harga F0=
383.15 sedangkan Ft dengan dk pembilang 3 dan penyebut 12 dengan taraf nyata α
= 0.05 didapat Ftabel (Ft) = 3.49, jadi F0 > Ft, sehingga hipotesis nihil (H0) yang
menyatakan “Tidak ada pengaruh signifikan variasi temperature pada proses Batch
Annealing Furnace terhadap kekerasan pada cold rolled carbon steel strips and
sheets” ditolak, sedangkan hipotesis kerja (H1) yang menyatakan “Ada pengaruh
yang signifikan variasi temperature pada proses Batch Annealing Furnace terhadap
kekerasan pada cold rolled carbon steel strips and sheets” diterima. Dengan
demikian ada pengaruh variasi temperature pada proses Batch Annealing Furnace
terhadap kekerasan pada cold rolled carbon steel strips and sheets”.
E. Pembahasan Hasil Penelitian
Berdasarkan pengujian hasil analisis data yang bertujuan untuk meneliti
apakah ada pengaruh variasi temperature pada proses Batch Annealing Furnace
terhadap kekerasan pada cold rolled carbon steel strips and sheets ternyata telah
terbukti, yaitu dari hasil perhitungan uji statistik anava satu arah didapat harga F0=
383.15 sedangkan Ft =3.49, dengan demikian harga F0 lebih besar dibanding harga
Ft , maka hipotesis nihil (H0) ditolak, sedangkan hipotesis kerja (H1) diterima pada
lxiii
taraf nyata α = 0.05, dengan demikian ada pengaruh variasi temperature pada
proses Batch Annealing Furnace terhadap kekerasan pada cold rolled carbon steel
strips and sheets.
Dalam proses Batch Annealing Furnace ini, dari keempat perlakuan panas
dengan variasi temperature yang berbeda-beda ternyata juga memberikan
pengaruh terhadap nilai kekerasan yang berbeda-beda secara nyata. Terlihat bahwa
perlakuan panas pada temperature 640°C Nampak bahwa mempunyai pengaruh
paling tinggi dibanding perlakuan panas yang lain.
Besarnya temperature pada proses Batch Annealing Furnace yakni sebesar
640°C yang ditahan selama 6 jam mempunyai laju yang paling baik, terbukti pada
perlakuan tersebut mempunyai nilai kekerasan yang turun yakni sebesar 3.32 HRB
skala HR 30T, ini berarti sifat lunak dapat dicapai.
Besarnya temperature pada proses Batch Annealing Furnace berpengaruh
terhadap kekerasan pada cold rolled carbon steel strips and sheets. Hal ini
disebabkan oleh variasi temperature pada proses Batch Annealing Furnace yakni
pada kelompok sebelum diproses,600°C,620°C,dan 640°C memberikan efektifitas
laju anil yang berbeda-beda.
Berdasarkan pada hasil penelitian, terlihat adanya perbedaan tingkat kekerasan pada
masing-masing kelompok perlakuan panas, yaitu :
1. Kelompok sebelum dilakukan proses Batch Annealing Furnace memiliki nilai
kekerasan sebesar 82.54 HRB skala HR30T.
2. Kelompok proses Batch Annealing Furnace dengan temperature 600°C
memiliki nilai kekerasan sebesar 42.36 HRB skala HR30T.
3. Kelompok proses Batch Annealing Furnace dengan temperature 620°C
memiliki nilai kekerasan sebesar 16.04 HRB skala HR30T.
4. Kelompok proses Batch Annealing Furnace dengan temperature 640°C
memiliki nilai kekerasan sebesar 3.32 HRB skala HR30T.
Kemampuan pemanasan oleh proses Batch Annealing Furnace terhadap
spesimen tergantung oleh besarnya temperature yang di setting, sehingga ini
menyebabkan mikrostruktur bahan mengalami perubahan menjadi struktur yang
lebih rapi dan teratur setelah sebelumnya bahan mengalami proses reduksi di
lxiv
Tandem Cold Mill. Bahan akan menjadi keras dan juga mengalami tegangan sisa.
Oleh karena itu proses pelunakan baja dengan proses anil memberikan sifat
keuletan yang sangat baik untuk proses pembentukan baja.
Berdasarkan hasil penelitian yang telah didapat terbukti bahwa dengan
temperature yang berbeda akan dihasilkan nilai kekerasan yang berbeda
pula,semakin tinggi temperature maka semakin lunak.
BAB V
SIMPULAN, IMPLIKASI DAN SARAN
A. Simpulan
Berdasarkan teori dan analisis data yang telah diuraikan di atas, maka
dapat ditarik suatu kesimpulan bahwa temperature pada proses Batch Annealing
Furnace berpengaruh terhadap kekerasan pada cold rolled carbon steel strips and
sheets pada taraf signifikansi 5%. Dari grafik hasil pengukuran (gbr.12) dapat
dilihat juga bahwa temperature berpengaruh terhadap kekerasan, terbukti bahwa
semakin tinggi temperature maka nilai kekerasan semakin turun (baja menjadi
lunak). Pada proses Batch Annealing Furnace dengan suhu 640°C yang ditahan
selama 6 jam memiliki nilai kekerasan paling rendah. Efektifitas laju temperature
anil yang berbeda-beda yang dilakukan pada proses Batch Annealing Furnace
memberikan hasil nilai kekerasan yang berbeda pula.
Jadi hipotesa awal dapat diterima, yakni :
2. Ada pengaruh positif temperature pada proses Batch Annealing Furnace
terhadap kekerasan pada cold rolled carbon steel strip and sheets.
2. Semakin tinggi temperature pada proses Batch Annealing Furnace maka
cold rolled carbon steel strip and sheets semakin lunak.
B. Implikasi
Berdasarkan kajian teori serta hasil penelitian, dapat dikemukakan
implikasi secara teoritis maupun implikasi praktis.
1. Implikasi Teoritis
lxv
Pada proses Batch Annealing Furnace diperlukan laju temperature yang
tepat disesuaikan dengan SOP kemudian didinginkan dengan cooling hood agar
tidak terjadi proses pengerasan baja kembali. Di dalam penelitian ini terbukti
bahwa proses pelunakan dengan anil disesuaikan dengan laju temperature sangat
berpengaruh pada nilai kekerasan. Hasil penelitian ini dapat digunakan sebagai
acuan pengembangan penelitian selanjutnya yang sejenis, karena masih banyak
variable-variabel lain yang mungkin berpengaruh terhadap tingkat kekerasan pada
proses pelunakan baja yang belum terungkap.
2. Implikasi Praktis
Hasil penelitian ini dapat dijadikan suatu pertimabangan untuk
menentukan besar dan jenis media pendingin yang digunakan dalam proses
pelunakan baja yang tepat untuk meningkatkan sifat keuletan baja dalam proses
pelunakan baja. Penelitian ini ternyata pada perlakuan panas dengan temperature
anil sebesar 640°C yang ditahan selama 6 jam mempunyai nilai sifat kelunakan
yang paling tinggi, karena nilai kekerasannya yang paling rendah.
C. Saran-Saran
Berdasarkan hasil penelitian yang diperoleh dari kesimpulan dan
implikasi yang timbul, maka dapat disampaikan saran-saran sebagai berikut :
1. Proses Batch Annealing Furnace baik digunakan untuk melunakkan baja
karena terbukti dari hasil pengukuran, nilai kekerasan baja menjadi turun.
2. Faktor-faktor lain yang mempengaruhi proses pelunakan seperti setup time,
thermocouple, weight charge, burner, furnace, steel grade dan ukuran bahan
harus diperhatikan.
3. Perlu penelitian lebih lanjut untuk diubah variabelnya, misalnya temperature
anil,dan waktu heating-holding-cooling.
4. Untuk mendapatkan nilai kekerasan yang optimal untuk proses pelunakan baja
sebaiknya menggunakan temperature sebesar 640°C yang ditahan selama 6jam.
lxvi
DAFTAR PUSTAKA
Amstead, B.H & Ostwald, P.F & Myrlon Begemen. 1992. Teknologi Mekanik.(edisi
7). Terjemahan Sriati Djaprie. Jakarta :Erlangga..
China Steel Corporation.1982. Annual Report. China.
China Steel Corporation.1984.Annual Report. China.
Didik Wahyudi & Amelia.2000.”Penelitian Optimasi Temperatur yang
Mempengaruhi Kekerasan pada Pembuatan Grinding Ball dengan Cara
Hot Rolling.”Jurnal Teknik Mesin. Vol 2. No 2 : 91-96.
Duskiardi & Soejono Tjitro.2002.”Pengaruh Tekanan dan Temperatur Die Proses
Squeeze Terhadap Kekerasan dan Struktur Mikro Pada Material Piston
Komersial Lokal.”Jurnal Teknik Mesin.Vol-4.No.1 :1-5.
Dedi Priadi, Iwan Setyadi dan Eddy S. Siradj.2003.” Pengaruh Kecepatan dan
Temperatur Uji Tarik Terhadap Sifat Mekanik Baja S48C.”.Jurnal
Teknik Mesin. Vol-7. no. 1.
Krakatau Steel User Manual Book Pengetahuan Proses dan Produk serta Bisnis
Perusahaan PT.Krakatau Steel. Pusdiklat PT Krakatau Steel.
Mahmudi. 2000. Pengaruh Besarnya Kadar Garam (NaCl) Dalam Media
Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan Pada Proses Pengerasan Baja
Karbon K-945 (EMS 45). Skripsi. Surakarta : Universitas Sebelas Maret.
Meyers, Marc Andre & Chawla, Krishan Kumar. 1984 Mechanical Metallurgy
Principles and Applications. New Jersey.
PPBLD,2000. Manual Book Cold Rolling Mill. Cilegon.
Pusdiklat PT. Krakatau Steel. . 2006. Manual Sistem Manajemen Krakatau Steel
(SMKS) Level1 SM/01. PT Krakatau Steel.
Sudjana. 1995. Desain dan Analisis Eksperimen. Jakarta :Tarsito.
1996. Metode Statistika. Bandung : Tarsito.
Suharno. 2007. Metalurgi Fisik dan Mekanik. Surakarta : Universitas Sebelas
Maret.
lxvii
Tata Surdia & Shinroku Saito. 2000. Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta : Pradnya
Paramita.
Tata Surdia & Kenji Chijiwa.1996. Teknik Pengecoran Logam. Jakarta : Pradnya
Paramita. Tim Skripsi. 2007. Pedoman Penulisan Sekripsi. Surakarta: Fakultas Keguruan Dan Ilmu Pendidikan UNS
Www. Krakatausteel.Com
Zulfia,A & Ariati,M .2006.”Pengaruh Suhu Pemanasan dan Waktu Tahan
Terhadap Karakterisasi Material Komposit Logam AL/SiC Hasil Infiltrasi
Tanpa Tekanan,” Jurnal Teknik Metalurgi dan Material.Vol-10.No.1 : 18-
23