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