Bab II Tinjauan Pustaka II

Bab II Tinjauan Pustaka
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1.
UMUM
Setiap industri mempunyai acuan mutu masing – masing dengan
adanya manajemen mutu yang diterapkan disetiap bidang. Adapun
pengertian mutu adalah suatu faktor yang sangat menentukan keberhasilan
suatu produk atau jasa untuk menembus pasarnya, disamping faktor utama
yang lain seperti : harga dan pelayanan. Manajemen mutu adalah semua
aktifitas dari keseluruhan fungsi manjemen yang menetapkan kebijakan
mutu, tujuan dan tanggung jawab perusahaan, serta melaksanakannya
dengan cara seperti perencanaa mutu, pengendalian mutu, pemastian mutu
dan peningkatan mutu di dalam sistem mutu.
Refractori bila diterjemahkan secara bebas adalah material tahan
temperature tinggi. Karena temperatur tinggi sering dihubungkan dengan
api, maka dapat disebut juga material tahan api. Bahan atau material
refraktori adalah suatu jenis material yang punya mampu menahan suhu
panas amat tinggi tanpa kehilangan sifat ketahanannya (contohnya : tidak
akan melunak/mencair). Material refractory mempunyai sifat-sifat
mekanis dan elektris yang unik. Umumnya bersifat sebagai termal
insulator.
II - 1
Bab II Tinjauan Pustaka
2.2.
DEFINISI SISTEM MANAJEMEN MUTU
Sistem manajemen mutu yang dimaksud dalam tulisan ini adalah :
a. Sistem adalah kumpulan unsur – unsur yang saling terkait atau
interaksi
b. Manajemen adalah kegiatan terkoordinasi untuk mengarahkan dan
mengendalikan sebuah organisasi
c. Sistem manajemen adalah system untuk menetapkan kebijakan dan
sasaran serta untuk mencapai sasaran itu
d. Manajemen mutu adalah kegiatan terkoordinasi untuk mengarahkan
dan mengendalikan organisasi dalam hal mutu.
Jadi
sistem
manajemen
mutu adalah system manajemen untuk
mengarahkan dan mengendalikan organisasi dalam hal mutu.
2.2.1. PRINSIP MANAJEMEN MUTU
Delapan prinsip manajemen mutu mengadopsi sistem
manajemen mutu merupakan keputusan strategis organisasi.
Desain dan penerapan sistem manajemen mutu dipengaruh oleh
kondisi yang berubah, sasaran tertentu produk yang disediakan,
dan ukuran serta struktur organisasi. Sistem manajemen mutu ISO
9001:2000 didasarkan pada delapan prinsip manajemen mutu
Prinsip-prinsip ini dapat digunakan oleh manajemen senior sebagai
suatu kerangka kerja ( framework) yang membimbing organisasi
menuju peningkatan kinerja. Delapan prinsip manajemen mutu in
nantinya akan berintegrasi pada klausal-klausal ISO 9001:2000,
II - 2
Bab II Tinjauan Pustaka
yang secara singkat akan dijelaskan satu per satu pada uraian di
bawah ini.
1. Fokus
Pelanggan
Pelanggan
merupakan
kunci
meraih
keuntungan Kelangsungan hidup perusahaan/organisasi sangat
ditentukan
bagaimana
pandangan
pelanggan
terhadap
organisasi tersebut. Oleh karena itu organisasi harus dapat
mengerti dan memaham kebutuhan pelanggan baik kebutuhan
sekarang maupun kebutuhan masa depan dan berusaha untuk
memenuhi persyaratan pelanggan serta berupaya untuk
melebihi harapannya. Fokus pada pelanggan hanya mungkin
jika harapan pelanggan diketahui dengan pasti. Untuk dapat
mengetahu harapan pelanggan, maka perlu mengidentifikas
segmen pasar terlebih dahulu. Setiap segmen mempunyai
pelanggan yang berbeda termasuk kebutuhan dan harapan
pelanggan. Dengan demikian perlu adanya penelitian untuk
dapat mengidentifikasinya dengan benar, segmen mana atau
harapan apa yang dapat dipenuhi oleh organisasi.
2. Kepemimpinan Manajemen dan kepemimpinan ( leadership)
sering disamaartikan, padahal keduanya adalah dua ha yang
berbeda,
kepemimpinan
berhubungan
dengan
top
line,
sedangkan manajemen berhubungan dengan bottom line.
Walaupun berbeda keduanya tetap saling melengkapi. Seorang
pemimpin mempunyai andil yang besar dalam menentukan
arah dan tujuan perusahaan. Oleh karena itu seorang pemimpin
II - 3
Bab II Tinjauan Pustaka
juga harus memiliki kemampuan menciptakan visi sekaligus
mewujudkannya menjad kenyataan.
3. Keterlibatan Personel Keterlibatan personel merupakan dasar
yang penting dalam prinsip manajemen mutu. Persone pada
semua tingkatan adalah modal utama perusahaan, dimana
keterlibatan kemampuannya secara penuh sangat bermanfaat
bagi perusahaan Hal ini dapat dilakukan dengan cara
memberikan kesempatan kepada personel untuk merencanakan
menerapkan rencana, dan mengendalikan rencana pekerjaan
yang menjadi tanggung jawabnya Kebebasan dan pemberian
wewenang perlu dilakukan kepada karyawan dalam melakukan
pekerjaan dengan baik. Dengan adanya keterlibatan personel
secara menyeluruh, maka akan menghasilkan rasa memiliki dan
tanggung jawab dalam memecahkan masalah. Hal ini akan
memicu karyawan untuk aktif dalam melihat peluang untuk
peningkatan, kompetensi, pengetahuan, dan pengalaman. Hal
ini tidak diartikan membiarkan karyawan untuk memutuskan
caranya dalam melakukan segala sesuatu. Dalam hal ini semua
karyawan harus tetap berada dalam koridor yang benar yaitu
dengan mematuhi semua standar yang telah ditetapkan.
Penerapan prinsip keterlibatan personel bagi organisasi akan
memberikan dampak yaitu meningkatnya antusiasme dan rasa
bangga karena personel merasa menjadi bagian/memilik
II - 4
Bab II Tinjauan Pustaka
perusahaan, yang pada akhirnya akan berfokus pada kreasi dan
memberikan nilai bagi pelanggan.
4. Pendekatan Proses Proses adalah kumpulan aktivitas yang
saling berhubungan dan saling mempengaruhi dalam rangka
merubah input menjadi output. Sedangkan pendekatan proses
berarti identfikasi yang sistematis dan pengelolaan proses yang
digunakan organisas dan keterangan yang mempengaruhi setiap
proses. Dalam konteks ISO 9001:2000, pendekatan proses
mensyaratkan
penerapan,
organisasi
pengelolaan,
untuk
dan
melakukan
melakukan
identifikasi,
peningkatan
berkelanjutan ( continual improvement ) proses yang
dibutuhkan untuk sistem manajemen mutu, dan mengelola
interaksi masing-masing proses yang bertujuan untuk mencapai
sasaran organisasi.
5. Pendekatan Sistem Terhadap Manajemen Pendekatan sistem
terhadap manajemen diartikan sebagai pengidentifikasian,
pemahaman, dan pengelolaan sistem dari proses yang saling
terkait untuk pencapaian dan peningkatan sasaran perusahaan
dengan efektif dan efisien.
6. Peningkatan
berkesinambungan
Berkesinambungan
didefenisikan
sebagai
Peningkatan
kegiatan
yang
dilakukan berulang kali untuk meningkatkan kemampuan
memenuhi persyaratan mutu. Peningkatan berkesinambungan (
improvement) harus menjadi sasaran tetap perusahaan. Pada
II - 5
Bab II Tinjauan Pustaka
continious improvement terjad proses pendekatan yang terusmenerus
dan
dilakukan
dengan
segera
setelah
terjad
penyempurnaan. Hal ini akan menjadi standar dan tantangan
untuk melakukan penyempurnaan lagi.
7. Pembuatan Keputusan Berdasarkan Fakta Keputusan yang
efektif adalah keputusan yang berdasarkan analisis data dan
informasi yang dapat dipertanggungjawabkan.
Hubungan yang saling menguntungkan dengan pemasok yang
berarti sebuah organisasi dan pemasok saling bergantung dan suatu
hubungan yang saling menguntungkan meningkatkan kemamouan
keduanya untuk menciptakan nilai.
2.2.2. MACAM – MACAM MANAJEMEN MUTU
Macam – macam manajemen mutu adalah sebagai berikut :
1. Perencanaan mutu adalah bagian dari manajemen mutu yang
difokuskan ke penetapan sasaran mutu dan merinci proses
operasional dan sumber daya terkait yang diperlukan untuk
memenuhi sasaran mutu.
2. Pengendalian mutu adalah bagian dari manajemen mutu yang
difokuskan pada pemenuhan persyaratan mutu.
3. Pemastian mutu adalah bagian dari manajemen mutu yang
difokuskan pada pemberian keyakinan bahwa persyaratan mutu
akan dipenuhi.
II - 6
Bab II Tinjauan Pustaka
Perbaikan mutu adalah bagian dari manajemen mutu yang
difokuskan pada peningkatan kemampuan memenuhi persyaratan
mutu.
2.3.
PENDEKATAN SISTEM MANAJEMEN MUTU
Pendekatan pada pengimplementasikan suatu system manajemen
mutu terdiri dari beberapa langkah termasuk yang berikut :
1. Menentuksn kebutuhan dan harapan pelanggan dan pihak lain yang
berkepentingan.
2. Menetapkan kebijakan mutu dan sasaran mutu.
3. Menentukan proses dan tanggung jawab yang diperlukan untuk
mencapai sasaran mutu.
4. Menentukan dan menyediakan sumber daya yang diperlukan untuk
mencapai sasaran mutu.
5. Menetapkan metode untuk mengukur keefektifan dan efisiensi tiap
proses.
6. Menerapkan pengukuran ini untuk menentukan keefektifan dan
efisiensi tiap proses.
7. Menentukan sarana pencegahan ketidaksesuaian dan penghilangan
penyebabnya.
8. Menetapkan dan menerapkan proses perbaikan berkesinambungan dari
system manajemen mutu.
II - 7
Bab II Tinjauan Pustaka
2.4.
KEBIJAKAN MUTU DAN SASARAN MUTU
Kebijakan mutu adalah maksud dan arahan secara menyeluruh
sebuah organisasi yang terkait dengan mutu seperti yang dinyatakan secara
resmi oleh pimpinan puncak.
Sasaran mutu adalah sesuatu yang dicari atau dituju berkaitan dengan
mutu. Sasaran mutu meliputi :
1. Tersedianya detail engineering desain yang lengkap dan bermanfaat
bagi pelaksana fisik/konstruksi sesuai dengan kebutuhan program.
2. Terjaminnya pelaksanaan pengawasan/supervisi konstruksi yang
sesuai dengan prosedur Sistem Manajemen Mutu dan terlaksananya
Quality Assurance secara keseluruhan.
3.
Manajemen Mutu untuk meraih kinerja yang memuaskan pada ruang
lingkup Perencanaan dan Pengawasan.
4. Terpenuhinya Persyaratan atau Spesifikasi Produk yang telah
ditetapkan.
2.5.
DEFINISI REFRAKTORI
Refractori (refractory) menurut pengertian bahasa berarti tahan
terhadap temperature tinggi. Menurut terminology ASTM-C-71-99a,
refraktori didefinisikan sebagai bahan anorganik bukan logan yang
memiliki sifat kimia dan fisika sedemikian rupa sehingga dapat digunakan
untuk bahan konstruksi struktur atau sebagai komponen suatu system yang
dikenai lingkungan panas dengan suhu minimum 538 °C. Bahan refraktori
dapat berupa bahan alam, bahan olahan, bahan sintetis dan refractori bekas
II - 8
Bab II Tinjauan Pustaka
pakai. Bahan alam yang dapat digunakan secara langsung sebagai bahan
baku refraktori tidak banyak macamnya. Bahan – bahan tersebut yaitu
kaolin, fire clay, lempung tahan api plastis, piropilit, batuan silica, batuan
forsterit dan andalusit. Bahan-bahan refraktori dibuat dengan kombinasi
dan bentuk yang bervariasi tergantung pada penggunaannya. Persyaratanpersyaratan umum bahan refraktori adalah:
1. Tahan terhadap suhu tinggi
2.
Tahan terhadap Perubahan suhu yang mendadak
3.
Tahan terhadap lelehan terak logam, kaca, gas panas, dll.
4.
Tahan terhadap beban pada kondisi perbaikan
5.
Tahan terhadap beban dan gaya abrasi
6.
Menghemat panas
7.
Memiliki koefisien ekspansi panas yang rendah
8.
Tidak boleh mencemari bahan yang bersinggungan
Jenis refraktori yang digunakan tergantung pada area penggunaannya
seperti boiler, tungku, kiln, oven dll., suhu dan tekanan yang dibutuhkan.
Pemasangan refraktori ditunjukkan dalam Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Lining refraktori Furnace
Gambar 2.2Dinding bagian
busur/ arc
dalam refraktori blok burner
II - 9
Bab II Tinjauan Pustaka
2.5.1. SIFAT – SIFAT REFRAKTORI
Beberapa sifat-sifat penting refraktori adalah:
Titik leleh: Bahan-bahan murni meleleh dengan seketika pada suhu
tertentu. Hampir kebanyakan bahan refraktori terdiri dari partikel
yang terikat bersama dan memiliki suhu leleh tinggi. Pada suhu
tinggi, partikel tersebut meleleh dan membentuk terak. Titik leleh
refraktori adalah suhu dimana piramida uji (kerucut) gagal
mendukung beratnya sendiri.
Ukuran: Bentuk dan ukuran refraktori merupakan bagian dari
rancangan tungku, karena hal ini mempengaruhi stabilitas struktur
tungku. Ukuran yang tepat sangat penting untuk memasang bentuk
refraktori dibagian dalam tungku dan untuk meminimalkan ruang
antara sambungan konstruksinya.
Bulk density: Bulk density merupakan sifat refraktori yang penting,
yakni jumlah bahan refraktori dalam suatu volum (kg/m3).
Kenaikan dalam bulk density refraktori akan menaikan stabilitas
volum, kapasitas panas dan tahanannya terhadap penetrasi terak.
Porositas: Porositas merupakan volume pori-pori yang terbuka,
dimana cairan dapat menembus, sebagai persentase volum total
refraktori. Sifat ini penting ketika refraktori melakukan kontak
dengan terak dan isian yang leleh. Porositas yang nampak rendah
mencegah bahan leleh menembus refraktori. Sejumlah besar poripori kecil biasanya lebih disukai daripada sejumlah kecil pori-pori
yang besar.
II - 10
Bab II Tinjauan Pustaka
Cold crushing strength: Cold crushing strength merupakan
resistansi refraktori terhadap kehancuran yang sering terjadi selama
pengiriman. Hal ini hanya keterkaitan tidak langsung terhadap
kinerja refraktori, dan digunakan sebagai salah satu indikator
resistansi terhadap abrasi. Indikator lainnya adalah bulk density dan
porositas.
Kerucut pyrometric dan kerucut pyrometric eqivalen/ Pyrometric
Cones Equivalent (PCE):
‘Kerefraktorian’ batu bata (refraktori) adalah suhu dimana
refraktori melengkung yang disebabkan tidak dapat menahan
beratnya lagi, Kerucut pyrometric digunakan di industri keramik
untuk menguji kerefraktorian batu bata (refraktori). Kerucut ini
terdiri dari campuran oksida yang dikenal meleleh pada kisaran
suhu yang sempit. Kerucut dengan komposisi berbagai oksida
diletakkan berurutan sesuai dengan suhu lelehnya sepanjang bata
refraktori dalam tungku. Tungku dibakar dan suhunya akan naik.
Satu kerucut akan melengkung bersama bata refraktori. Nilai ini
merupakan kisaran suhu dalam oC, dimana diatas suhu tersebut
refraktori tidak dapat digunakan. Hal ini disebut suhu Kerucut
Pyrometric Ekivalen (Gambar 3)
II - 11
Bab II Tinjauan Pustaka
Creep pada suhu tinggi: Creep merupakan sifat yang tergantung
pada waktu, yang menentukanrusaknya bentuk pada waktu dan
suhu yang diberikan pada bahan refraktori dengan penekanan.
Stabilitas volum, pengembangan, dan penyusutan pada suhu
tinggi: kontraksi atau ekspansi refraktori dapat berlangsung selama
umur pakai. Perubahan yang permanen dalam ukurannya dapat
disebabkan oleh:
1.
Perubahan dalam bentuk allotropic, yang dapat menyebabkan
perubahan dalam specific gravity
2. Reaksi kimia, yang menghasilkan bahan baru dari specific
gravity yang berubah
3.
Pembentukan fase cair
4. Reaksi sintering
5. Penggabungan debu dan terak atau karena adanya alkali pada
refraktori semen tahan api, membentuk basa alumina silikat.
Hal ini biasanya teramati pada blast furnace.
II - 12
Bab II Tinjauan Pustaka
Ekspansi panas dapat balik: Bahan apapun akan mengembang
jika
dipanaskan,
akan
menyusut
jika
didinginkan.
Pengembangan/ekspansi panas yang dapat balik merupakan
cerminan perubahan fase yang terjadi selama pemanasan dan
pendinginan.
Konduktivitas panas: Konduktivitas panas tergantung pada
komposisi kimia dan mineral dan kandungan silika pada refraktori
dan pada suhu penggunaan. Konduktivitas biasanya berubah
dengan naiknya suhu. Konduktivitas panas refraktori yang tinggi
dikehendaki bila diperlukan perpindahan panas yang melalui bata,
sebagai contoh dalam recuperators, regenerators, muffles, dll.
Konduktivitas panas yang rendah dikehendaki untuk penghematan
panas seperti refraktori yang digunakan sebagai isolator. Isolasi
tambahan dapat menghemat panas namun pada saat yang sama
akan meningkatkan suhu panas permukaan, sesampai diperlukan
refraktori yang berkualitas lebih baik. Oleh sebab itu, atap bagian
luar dari tungku dengan perapian terbuka/tungku open hearth
biasanya tidak diisolasi, karena akan menyebabkan runtuhnya atap.
Refraktori yang ringan dengan konduktivitas panas yang rendah
digunakan secara luas pada tungku perlakuan panas suhu rendah,
sebagai contoh dalam tungku jenis batch dimana kapasitas panas
struktur refraktori yang re ndah meminimalkan panas tersimpan
selama siklus pemanasan dan pendinginan. Refraktori untuk isolasi
memiliki konduktivitas panas yang sangat rendah. Hal ini biasanya
II - 13
Bab II Tinjauan Pustaka
dicapai dengan penjebakan sebagian besar udara kedalam struktur.
Beberapa contohnya adalah:
1. Bahan yang terjadi secara alami seperti asbes merupakan
isolator yang baik namun bukan merupakan satu-satunya
refraktori yang baik.
2. Wool mineral yang tersedia yang memadukan sifat isolasi
dengan resistansi yang baik terhadap panas namun bahan ini
tidak kaku
3.
Batu bata berpori yang kaku pada suhu tinggi dan memiliki
konduktivitas panas rendah.
2.6.
JENIS - JENIS REFRAKTORI
Refraktori dapat digolongkan berdasarkan komposisi kimianya,
pengguna akhir dan metoda pembuatannya sebagaimana diperlihatkan
dibawah ini.
Tabel 2.1 Klasifikasi Refraktori berdasarkan komposisi kimianya
(Diambil dari Gilchrist)
II - 14
Bab II Tinjauan Pustaka
2.6.1. REFRAKTORI SEMEN TAHAN API
Batubata tahan api merupakan bentuk yang umum dari
bahan refraktori. Bahan ini digunakan secara luas dalam industri
besi dan baja, metalurgi non besi, industri kaca, kiln barang
tembikar, industri semen, dan masih banyak yang lainnya.
Refraktori semen tahan api, seperti batu bata tahan api, semen
tahan api silika dan refraktori tanah liat alumunium dengan
kandungan silika (SiO2) yang bervariasi sampai mencapai 78
persen dan kandungan Al2O3 sampai mencapai 44 persen. Tabel 5
memperlihatkan bahwa titik leleh (PCE) batu bata tahan api
berkurang dengan meningkatnya bahan pencemar dan menurunkan
Al2O3. Bahan ini seringkali digunakan dalam tungku, kiln dan
kompor sebab bahan tersebut tersedia banyak dan relatif tidak
mahal.
Tabel 2.2 . Sifat-sifat batu bata tahan api (BEE, 2005)
2.6.2. REFRAKTORI ALUMINA TINGGI
Refraktori silikat alumina yang mengandung lebih dari 45
persen alumina biasanya dikatakan sebagai bahan-bahan alumina
II - 15
Bab II Tinjauan Pustaka
tinggi. Konsentrasi alumina berkisar dari 45 sampai 100 persen.
Penerapan refraktori alumina tinggi meliputi perapian dan batang
as tungku hembus, kiln keramik, kiln semen, tangki kaca dan
wadah tempat melebur berbagai jenis logam.
2.6.3. BATU BATA SILIKA
Batu bata silika (atau Dinas) merupakan suatu refraktori
yang mengandung paling sedikit 93 persen SiO2. Bahan bakunya
merupakan batu yang berkualitas. Batu bata silika berbagai kelas
memiliki penggunaan yang luas dalam tungku pelelehan besi dan
baja dan industri kaca. Sebagai tambahan terhadap refraktori jenis
multi dengan titik fusi yang tinggi, sifat penting lainnya adalah
ketahanannya yang tinggi terhadap kejutan panas (spalling) dan
kerefraktoriannya. Sifat batu bata silika yang terkemuka adalah
bahwa bahan ini tidak melunak pada beban tinggi sampai titik fusi
terdekati. Sifat ini sangat berlawanan dengan beberapa refraktori
lainnya, contohnya bahan silikat alumina, yang mulai berfusi dan
retak pada suhu jauh lebih rendah dari suhu fusinya. Keuntungan
lainnya adalah tahanan flux dan stag, stabilitas volum dan tahanan
spalling tinggi.
2.6.4. MAGNESIT
Refraktori magnesit merupakan bahan baku kimia, yang
mengandung paling sedikit 85 persen magnesium oksida. Tersusun
dari magnesit alami (MgCO3). Sifat-sifat refraktori magnesit
tergantung pada konsentrasi ikatan silikat pada suhu operasi.
II - 16
Bab II Tinjauan Pustaka
Magnesit kualitas bagus biasanya dihasilkan dari perbandingan
CaO-SiO2 yang kurang dari dua dengan konsentrasi ferrit yang
minimum, terutama jika tungku yang dilapisi refraktori beroperasi
pada kondisi oksidasi dan reduksi. Perlawanan terak sangat tinggi
terutama terhadap kapur dan terak yang kaya dengan besi .
2.6.5. REFRAKTORI KHROMIT
Dibedakan dua jenis refraktori khromit:
Refraktori Khrom- magnesit, yang biasanya mengandung 15-35
persen Cr2O3 dan 42-50 persen MgO. Senyawa-senayawa
tersebut dibuat dengan kualitas yang bermacam- macam dan
digunakan untuk membentuk bagian-bagian kritis pada tungku
bersuhu tinggi.Bahan tersebut dapat tahan terhadap terak dan
gas yang korosif dan memiliki sifat refaktori yang tinggi.
Refraktori Magnesit-khromit, yang mengandung paling sedikit
60 persen MgO dan 8-18 persen Cr2O3. Bahan tersebut cocok
untuk pelayanan pada suhu paling tinggi dan untuk kontak
dengan terak/slag yang sangat dasar yang digunakan dalam
peleburan baja. Magnesitkhromit biasanya memiliki tahanan
spalling yang lebih baik daripada khrom- magnesit.
2.6.6. REFRAKTORI ZIRKONIA
Zirkonium dioksida (ZrO2) merupakan bahan polymorphic.
Penting untuk menstabilkan bahan ini sebelum penggunaannya
sebagai refraktori, yang dicapai dengan mencampurkan sejumlah
kecil kalsium, magnesium dan cerium oksida, dll. Sifatnya
II - 17
Bab II Tinjauan Pustaka
tergantung
terutama
pada
derajat
stabilisasi,
jumlah
penstabil/stabiliser dan jumlah bahan baku orisinalnya. Refraktori
zirkonia memiliki kekuatan yang sangat tinggi pada suhu kamar,
yang dicapai sampai suhu setinggi 15000C. Oleh karenanya bahan
tersebut berguna sebagai bahan konstruksi bersuhu tinggi dalam
tungku dan kiln. Konduktivitas panas zirkonium dioksid lebih
rendah dari kebanyakan refraktori oleh karena itu bahan ini
digunakan sebagai refraktori isolasi suhu tinggi. Zirkonia
memperlihatkan kehilangan panas yang sangat rendah dan tidak
bereaksi dengan logam cair, dan terutama berguna untuk
pembuatan wadah tempat melebur logam pada refraktori dan
tempat
lainnya
untuk
keperluan
metalurgi.
Tungku
kaca
menggunakan zirkonia sebab bahan ini tidak mudah basah oleh
kaca yang meleleh dan tidak mudah bereaksi dengan kaca.
2.6.7 REFRAKTORI OKSIDA (ALUMINA)
Bahan refraktori alumina yang terdiri dari alumunium
oksida dengan sedikit kotoran dikenal sebagai alumina murni.
Alumina merupakan satu dari bahan kimia oksida yang dikenal
paling stabil. Bahan ini secara mekanis sangat kuat, tidak dapat
larut dalam air, steam lewat jenuh, dan hampir semua asam
inorganik
dan
alkali.
Sifatnya
membuatnya
cocok
untuk
pembentukan wadah tempat melebur logam untuk fusi sodium
karbonat, sodium hidroksida dan sodium peroksida. Bahan ini
memiliki tahanan tinggi dalam oksidasi dan reduksi pada kondisi
II - 18
Bab II Tinjauan Pustaka
atmosfir. Alumina digunakan dalam industri dengan proses panas.
Alumina yang sangat berpori digunakan untuk melapisi tungku
dengan suhu operasi sampai mencapai 1850oC.
2.6.8. MONOLITIK
Refraktori monolitik adalah sebuah cetakan tunggal dalam
pembentukan peralatan, seperti sendok besar seperti yang
ditunjukkan dalam Gambar 9. Refraktori ini secara cepat
menggantikan
refraktori
jenis
kovensional
dalam
banyak
digunakan termasuk tungku-tungku industri. Keuntungan utama
monolitik adalah:
1. Penghilangan sambungan yang merupakan titik kelemahan
2. Metoda penggunaannya lebih cepat
3. Tidak diperlukan keakhlian khusus untuk pemasangannya
4. Mudah dalam penanganan dan pengangkutan
5. Cakupan yang lebih baik untuk mengurangi waktu penghentian
dalam perbaikan
6. Cakupannya sungguh mengurangi tempat penyimpanan dan
menghilangkan bentuk khusus
7. Penghematan panas
8. Tahanan spalling yang lebih baik
9. Stabilitas volum yang lebih besar
Penempatan monolitik menggunakan berbagai macam metoda,
seperti ramming, penuangan, gunniting, penyemprotan, dan sand
slinging. Ramming memerlukan tool yang baik dan kebanyakan
II - 19
Bab II Tinjauan Pustaka
digunakan pada penggunaan dingin dimana penggabungan bahan
merupakan hal yang penting. Dikarenakan semen kalsium aluminat
merupakan bahan pengikat, maka bahan ini harus disimpan secara
benar untuk mencegah penyerapan kadar air. Kekuatannya mulai
berkurang setelah 6 sampai 12 bulan.
Gambar 2.3. Pelapisan Monolitik untuk Ladel
2.7
BAHAN – BAHAN ISOLASI
Bahan-bahan isolasi sangat mengurangi kehilangan panas yang
melalui dinding. Isolasi dicapai dengan memberikan sebuah lapisan bahan
yang memiliki konduktivitas panas rendah antara permukaan panas
dibagian dalam tungku dan permukaan luar, jadi menjaga suhu permukaan
luar tetap rendah. Bahan-bahan isolasi dapat dikelompokkan sebagai
berikut :
1. Batu bata isolasi
2.
Castables isolasi
3.
Serat keramik
4.
Kalsium silikat
5.
Pelapis keramik
Bahan-bahan isolasi memiliki konduktivitas yang rendah terhadap poriporinya sementara kapasitas panasnya tergantung pada bulk density dan
II - 20
Bab II Tinjauan Pustaka
panas jenisnya. Bahan isolasi udara terdiri dari pori-pori yang sangat kecil
dan diisi oleh udara, yang memiliki konduktivitas panas sangat rendah.
Panas berlebih merugikan seluruh bahan isolasi, namun pada suhu berapa
hal ini terjadi sangat bervariasi. Oleh karena itu pemilihan bahan isolasi
harus didasarkan pada kemampuannya menahan konduktivitas panas dan
pada suhu tertinggi dimana bahan ini maíz dapat bertahan. Salah satu
bahan isolasi yang paling banyak digunakan adalah diatomite, juga dikenal
dengan kiesel guhr, yang terdiri dari sejumlah massa kerangka tanaman air
yang sangat kecil yang terendapkan ribuan tahun didasar lautan dan danau.
Komposisi kimianya adalah silika yang tercemari oleh lempung dan bahan
organik. Kisaran luas dari refraktori isolasi dengan perpaduan luas yang
sekarang sudah tersedia. Tabel 6 memperlihatkan sifat fisik penting dari
beberapa refraktori isolasi.
Tabel 2.3. Sifat-sifat fisik bahan-bahan isolasi (BEE, 2005)
2.7.1. SERAT KERAMIK
Serat keramik merupakan bahan isolasi massa panas yang
rendah, yang merombak rancangan tungku sistim pelapisan. Serat
keramik dibuat dengan cara pencampuran dan pelelehan alumina
dan silika pada suhu 1800 – 2000oC, dan mematahkan aliran
lelehan
dengan
menghembuskan
udara
bertekanan
atau
II - 21
Bab II Tinjauan Pustaka
menjatuhkan aliran lelehan ke cakram berputar membentuk serat
keramik lepasan atau dalam kumpulan yang besar. Serat dalam
jumlah besar digunakan untuk memproduksi berbagai produk
isolasi termasuk selimut/mantel, bilah/ strip, vernis dan modul
jangkar, kertas, papan dan potongan yang dibentuk vakum, tali, felt
basah, semen mastik, dll.
Serat biasanya dihasilkan dalam dua jenis suhu terga ntung pada
kandungan Al2O3. Produk yang baru adalah ZrO2 yang
ditambahkan serat alumino-silikat, yang membantu mengurangi
tingkat penyusutan dan oleh karenanya membuat serat cocok untuk
suhu
yang
lebih
tinggi.
Suhu
operasi
kontinyu
yang
direkomendasikan untuk serat-serat diberikan dalam Tabel 7.
Tabel 2.4. Suhu operasi kontinyu yang direkomendasikan untuk
serat-serat (BEE, 2005)
Serat keramik biasanya dihasilkan dalam bentuk wool ukuran besar
dan dijahitkan ke mantel dengan masa jenis yang bervariasi
berkisar dari 64 sampai190 kg/m3. Produk-produk yang diubah
dan lebih dari 40 jenis berbeda dibuat dari mantel untuk memenuhi
berbagai permintaan. Karakteristik serat keramik merupakan
kombinasi yang luar biasa dari sifat-sifat refraktori dan bahan
isolasi tradisional.
II - 22
Bab II Tinjauan Pustaka
a. Konduktivitas panas yang lebih rendah
Dikarenakan konduktivitas panas yang rendah (0,1 kKal/m per
jam per oC pada 600 oC untukmantel dengan massa jenis 128
kg/m3) maka memungkinkan untuk membuat lapisan yang
lebih tipis dengan efisiensi panas yang sama dengan refraktori
konvensional. Sebagai hasil dari lapisan yang lebih tipis, volum
tungku menjadi lebih besar. Lapisan ini 40 persen lebih efektif
daripada batu bata isolasi kualitas baik dan 2,5 kali lebih baik
dari asbes. Serat keramik merupakan bahan isolasi yang lebih
baik dari kalsium silikat.
b. Ringan
Massa jenis rata-rata serat keramik adalah 96 kg/m3. Nilai ini
sepersepuluh berat batu bata isolasi dan sepertiga berat papan
asbes/kalsium silikat. Untuk tungku yang baru, penyangga
struktur bangunan dapat berkurang 40 persen.
c.
Penyimpan panas yang lebih rendah
Lapisan serat keramik menyerap sedikit panas disebabkan masa
jenisnya yang lebih rendah. Oleh karena itu tungku dapat
dipanaskan dan didinginkan pada laju yang lebih cepat.
Biasanya panas yang disimpan dalam sistim pelapisan serat
keramik berkisar antara 2700 - 4050 kKal/m2 (1000 – 1500
Btu/Ft2) dibandingkan terhadap sistim pelapisan secara
konvensional yang berkisar 54200-493900 kKal/m2 (20000 –
250000 Btu/Ft2).
II - 23
Bab II Tinjauan Pustaka
d. Tahan terhadap goncangan panas
Pelapis serat keramik menahan goncangan panas karena matrik
yang berpegas. Hal ini jugamenjadikan siklus pemanasan dan
pendinginan lebih cepat, dengan demikian memperbaiki
kemampuan dan produktivitas tungku.
e. Tahan kimia
Serat keramik menahan hampir seluruh serangan kimia dan
tidak dipengaruhi oleh hidrokarbon, air dan steam yang ada
dalam gas buang.
f. Pegas mekanik
Gaya pegas mekanik yang tinggi dari serat keramik
memungkinkan untuk membuat tungku berlapis serat di luar
pabrik, mengirimnya ke lokasi dalam bentuk rakitan tanpa
resiko rusak.
g. Biaya pemasangan yang rendah
Dikarenakan serat keramik merupakan proses yang sudah
distandarisasi, maka tidak diperlukan keakhlian khusus. Pelapis
serat tidak memerlukan waktu pengeringan atau waktu curing
dan tidak terdapat resiko retak atau spalling bilamana
dipanaskan setelah pemasangan.
h. Mudah dalam perawatan
Dalam hal kerusakan fisik, bagian serat keramik yang rusak
dapat dengan segera dibuang dan diganti dengan yang baru.
Seluruh bagian panel dapat dipasang sebagian terlebih dahulu
II - 24
Bab II Tinjauan Pustaka
untuk pemasangan cepat dengan waktu penghentian yang
minimal.
i. Mudah dalam penanganan
Seluruh bentuk produk mudah ditangani dan hampir seluruhnya
dapat dengan cepat dipotong oleh pisau atau gunting. Produk
yang dibentuk oleh vakum memerlukan pemotongan dengan
menggunakan gergaji/band saw.
j. Efisiensi panas
Efisiensi panas sebuah tungku yang dilapisi dengan serat
keramik diperbaiki dalam dua cara. Pertama, konduktivitas
panas yang rendah dari serat keramik me njadikan lapisan lebih
tipis dan oleh karena itu tungkunya dapat menjadi lebih kecil.
Kedua, respon cepat serat keramik terhadap perubahan suhu
juga menjadikan pengendalian distribusi suhu yang lebih akurat
dalam tungku. Keuntungan lain yang diberikan oleh serat
keramik adalah:

Tungkunya ringan

Pekerjaan fabrikasi bajanya sederhana

Waktu penghentian pabriknya sedikit

Produktivitas meningkat

Kapasitas tambahan

Biaya perawatan rendah

Umur layanan yang lebih panjang

Efisiensi panas lebih tinggi
II - 25
Bab II Tinjauan Pustaka

Responnya lebih cepat
2.7.2. PELAPIS EMISIVITAS YANG TINGGI
Emisivitas (yakni ukuran kemampuan bahan untuk
menyerap dan meradiasikan panas) seringkali dianggap sebagai
sifat fisik yang sudah melekat yang biasanya tidak berubah (contoh
lainnya adalah masa jenis, panas jenis dan konduktivias panas).
Walau begitu, perkembangan pelapis dengan emisivitas tinggi me
njadikan emisivitas bahan meningkat. Pelapis dengan emisivitas
tinggi diterapkan pada permukaan interior tungku. Gambar 10
memperlihatkan
bahwa
emisivitas
berbagai
bahan
isolasi
berkurang dengan meningkatnya suhu proses. Keuntungan pelapis
dengan emisivitas tinggi adalah bahwa emisivitas kurang lebih
konstan.
Gambar 2.4. Emisivitas Bahan Refraktori pada Berbagai Suhu (BEE,
2005)
II - 26
Bab II Tinjauan Pustaka
Emisivitas tungku yang beroperasi pada suhu tinggi adalah 0,3.
Dengan menggunakan pelapis beremisivitas tinggi nilai ini akan
naik mencapai 0,8, mengakibatkan naiknya perpindahan panas
melalui radiasi. Manfaat lain dari pelapisan dengan emisivitas
tinggi dalam ruang tungku adalah pemanasan yang seragam dan
memperpanjang umur refraktori dan komponen logam seperti pipa
radian dan elemen pemanas. Untuk tungku intermittent atau
dimana diperlukan pemanasan cepat, penggunaan pelapis seperti
itu akan menurunkan penggunaan bahan bakar atau daya 25 – 45
persen.
2.8.
DEFINISI TUNGKU (FURNACE)
Tungku adalah sebuah peralatan yang digunakan untuk melelehkan
logam untuk pembuatan bagian mesin (casting) atau untuk memanaskan
bahan serta mengubah bentuknya (misalnya rolling/penggulungan,
penempaan) atau merubah sifat-sifatnya (perlakuan panas). Karena gas
buang dari bahan bakar berkontak langsung dengan bahan baku, maka
jenis bahan bakar yang dipilih menjadi penting. Sebagai contoh, beberapa
bahan tidak akan mentolelir sulfur dalam bahan bakar. Bahan bakar padat
akan menghasilkan bahan partikulat yang akan mengganggu bahan baku
yang ditempatkan didalam tungku. Untuk alasan ini:
Hampir seluruh tungku menggunakan bahan bakar cair, bahan bakar
gas atau listrik sebagai masukan energinya.
II - 27
Bab II Tinjauan Pustaka
Tungku induksi dan busur/arc menggunakan listrik untuk melelehkan
baja dan besi tuang.
Tungku pelelehan untuk bahan baku bukan besi menggunakan bahan
bakar minyak.
Tungku yang dibakar dengan minyak bakar hampir seluruhnya
menggunakan minyak tungku, terutama untuk pemanasan kembali dan
perlakuan panas bahan.
Minyak diesel ringan (LDO) digunakan dalam tungku bila tidak
dikehendaki adanya sulfur. Idealnya tungku harus memanaskan bahan
sebanyak mungkin sampai mencapai suhu yang seragam dengan bahan
bakar dan buruh sesedikit mungkin. Kunci dari operasi tungku yang
efisien terletak pada pembakaran bahan bakar yang sempurna dengan
udara berlebih yang minim. Tungku beroperasi dengan efisiensi yang
relatif rendah (serendah 7 persen) dibandingkan dengan peralatan
pembakaran lainnya seperti boiler (dengan efisiensi lebih dari 90
persen). Hal ini disebabkan oleh suhu operasi yang tinggi dalam
tungku.
Sebagai
contoh,
sebuah
tungku
yang
lebih
yang
mengakibatkan kehilangan panas yang cukup signifikan melalui
cerobong.
Seluruh tungku memiliki komponen-komponen seperti yang ditunjukkan
dalam Gambar 2.5 (Carbon Trust, 1993):
Ruang refraktori dibangun dari bahan isolasi untuk menahan panas
pada suhu operasi yang tinggi.
II - 28
Bab II Tinjauan Pustaka
Perapian untuk menyangga atau membawa baja, yang terdiri dari
bahan refraktori yang didukung oleh sebuah bangunan baja, sebagian
darinya didinginkan oleh air.
Burners yang menggunakan bahan bakar cair atau gas digunakan untuk
menaikan dan menjaga suhu dalam ruangan. Batubara atau listrik dapat
digunakan dalam pemanasan ulang/reheating tungku.
Cerobong digunakan untuk membuang gas buang pembakaran dari
ruangan
Pintu pengisian dan pengeluaran digunakan untuk pemuatan dan
pengeluaran muatan.
Peralatan bongkar muat termasuk roller tables, conveyor, mesin pemuat
dan pendorong tungku.
Gambar 2.5 : Komponen-komponen Tungku (The Carbon Trust, 1993)
II - 29
Bab II Tinjauan Pustaka
2.9.
INDUSTRI – INDUSTRI PENGGUNA PRODUK REFRAKTORI DI
INDONESIA
Sebaran pemakaian produk refractori terutama didominasi oleh
industri besi/baja seperti PT. Krakatau Steel sebesar 68 %. Sedangkan
pemakaian berikutnya adalah industry semen seperti PT. Indocement
Tunggal Prakarsa 7 %, industry logam bukan besi seperti PT. Molten
Alumunium Producer Indonesia sebesar 5 %, industri lainnya oil/gas,
fertilizer, keramik dan boiler seperti PT. Pertamina dan PLN sebesar 7 %.
II - 30