ANALISA PERUBAHAN PROCESS FLOW PADA DEGREASING DAN PRE-TREATMENT UNIT PADA CONTINUOUS GALVANIZING LINE Jumargo Jurusan Teknik Mesin, FT UNNES
ABSTRAK PT. Semarang Makmur adalah salah satu perusahaan baja lapis seng di Indonesia. Hasil produksinya adalah plat baja lapis seng dalam bentuk lembaran plat, gulungan, dan gelombang. Dalam hal pembentukan lapisan seng yang diharapkan tentunya dibutuhkan konsentrasi larutan yang tepat dan waktu pencelupan yang tepat pula. Oleh karena itu penulis akan berusaha menganalisis perubahan proses pencelupan pada pre-threatmen unit dan degreasing unit agar dapat diperoleh waktu yang efisien dan hasil pelapisan yang optimal. Dengan adanya perubahan ini akan dapat menghemat penggunaan beberapa rubber roll dan motor penggerak pada bak pencelupan HCL dan pada proses degreasing. Perubahan yang dilakukan dalam proses degreasing dan pretreatment unit telah berjalan hingga sat ini. Pengerjaan yang paling lama adalah pelapisan dengan serat fiberglass dipadukan dengan resin. Apabila sudah selesai perubahan yang diharapakan, maka pabrik akan menguji coba kinerja degreasing dan pre-treatmen unit yang baru tersebut, sehingga akan didapat kualitas galvanizing yang terjamin dan waktu pelapisan yang efektif. Kata kunci : baja lapis seng, degreasing, pre treatment
PENDAHULUAN Saat ini perkembangan teknologi pengolahan logam telah berkembang dengan pesat, salah satunya adalah teknologi pelapisan logam. Berbagai macam metode dan sistem pelapisan logam mengalami perkembangan dengan pesat. PT. Semarang Makmur adalah salah satu dari beberapa industri baja lapis seng (BJLS) yang sudah berkembang dan menggunakan mesin-mesin berteknologi tinggi karena tidak lagi menggunakan mesin sederhana maupun secara manual. Secara garis besar hasil proses produksinya dapat dibagi menjadi hasil produksi keras atau disingkat (K) dan lunak (L). Kedua spesifikasi tersebut masih dibagi lagi menjadi beberapa bagian seperti terlihat pada gambar 1. Hasil produksi keras adalah produksi seng dengan tingkat kekakuan seng yang cukup tinggi, biasanya produk ini berbentuik seng gelombang (profil trapesium). Pada produksi plat dan gelombang, baik yang gelombang besar maupun kecil dibagi lagi menjadi membujur dan melintang. Membujur adalah gelombang dibuat sejajar dengan lebar plat baja lapis seng, sedangkan melintang dibuat sejajar dengan panjang plat baja lapis seng. Hasil produksi lunak adalah produksi seng dengan tingkat kekakuan yang rendah/lentur, bentuknya bermacam-macam tergantung pesanan dari pasar. Produk lunak ini terbagi menjadi 3 produk yaitu plat dan gelombang, gulungan, dan talang tanpa sambung dimana produk sesuai dengan order dan tanpa adanya sambungan. Dalam industri baja lapis seng digunakan bahan baku, bahan produksi, dan bahan pendukung (Priyanto, 2004). Bahan-bahan tersebut digunakan dalam upaya pencapaian hasil kerja yang maksimal, sehingga membutuhkan kestabilan pasokan dari gudang. Apabila bahan tersebut tidak ada di Indonesia, maka biasanya perusahaan mengimpor bahan tersebut melalui distributor yang terpercaya. 33
34
PROFESIONAL,VOL. 8, No. 1, Mei 2010, ISSN 1693-3745
Bahan baku yang digunakan adalah baja lembaran/plat baja dalam bentuk gulungan (coil) yang diperoleh dengan membeli dari PT. Krakatau Steel atau dengan mengimpor dari luar negeri. Bahan produksi yang digunakan antara lain seng atau Zinc (Zn), yang digunakan untuk melapis plat baja. Bahan selanjutnya adalah timah hitam (Pb), yang digunakan untuk melapis tipis plat baja sebelum dilapis oleh Zn. Fungsi dari Pb adalah untuk mempermudah dan memperkuat penempelan Zn pada plat baja. Bahan Pendukung yang digunakan antara lain larutan caustic soda, yang berfungsi untuk menghilangkan minyak yang terbawa oleh lembaran baja. Larutan HCL dengan kadar 5%, 7%, 10% yang berfungsi untuk membersihkan plat baja sebelum masuk proses galvanizing. Air bersih, dalam hal ini digunakan 2 jenis air bersih yaitu air panas dan dingin berfungsi untuk membilas lembaran plat baja setelah pickling agar larutan HCL yang menempel pada lembaran plat baja tidak ikut terbawa ke proses selanjutnya. PROSES PRODUKSI Gambaran umum proses produksi baja lapis seng di PT. Semarang Makmur memiliki urutan sebagai berikut: 1. Entry Pada proses ini bahan baku utama yang masih berbentuk gulungan lembaran plat baja di buka dengan cara diletakkan pada mesin uncoiler dengan menggunakan crane dan kemudian ditarik oleh pinch roll 1. Lembaran plat baja dilewatkan pada shearing 1 kemudian seam welding dan ditarik oleh entry bridle. Setelah itu lembaran plat baja dilewatkan pada accumulator ke pinch roll 3 dan lalu tension bridle , untuk masuk ke proses selanjutnya. 2. Degreasing Pada proses ini lembaran plat baja dicuci menggunakan caustic soda untuk menghilangkan lapisan minyak pada lembaran plat baja tersebut. Pada proses ini caustic soda disemprotkan pada lembaran plat baja yang dilewatkan melalui serangkaian brush roll dan terakhir dilewatkan pada rubber roll (roll karet) untuk membersihkan larutan caustic soda yang telah digunakan untuk proses. Brush Roll adalah roll yang memiliki permukaan seperti sikat dari plastic yang berfungsi untuk membersihkan lembaran plat baja dari karat. Baja Lapis Seng
Keras
Gelombang (Trapesium)
Lunak
Plat dan gelombang
Gelombang kecil Membujur
Melintang
Gulungan
Talang tanpa sambung
Gelombang besar Membujur
Gambar 1. Spesifikasi baja lapis seng
Melintang
Jumargo, Analisa Perubahan Process Flow
35
Arah proses
Gambar 2. Urutan Proses Produksi Baja Lapis seng 3. Pre Treatment Pada proses pre treatment lembaan plat baja dilewatkan ke dalam pinch roll dan dicelupkan kedalam bak berisi larutan HCL dengan menggunakan rubber roll. Bak pertama mengandung HCL dengan kadar 5%, bak kedua mengandung HCL dengan kadar 7%, bak ketiga mengandung HCL dengan kadar 10%, ketentuan tersebut dapat berubah-ubah tergantung pada kondisi lembaran plat baja, semakin kotor lembaran plat baja maka kadar HCL di tiap-tiap bak semakin tinggi. Setelah itu lembaran plat baja dicelupkan ke dalam bak berikutnya yang berisi air panas agar larutan HCL yang menempel pada lembaran plat baja tidak ikut terbawa ke proses selanjutnya. 4. Galvanizing Proses ini terdiri atas tiga bagian yaitu pra pemanasan, galvanizing, dan pendinginan. Ketiganya adalah proses yang saling berurutan dan mendukung satu sama lain dalam proses pelapisan. Pada awal proses galvanizing lembaran plat baja dimasukkan ke dalam ketel yang terdapat leburan Pb pada bagian bawahnya dan pada bagian atasnya diberi penyekat-penyekat untuk memisahkan antara flux (larutan NH 4 Cl) dengan leburan seng (leburan Zn). Leburan seng dan cairan flux tidak bercampur dengan leburan Pb karena perbedaan massa jenis dan sifat khusus dari Pb itu sendiri. Seng dan flux memiliki massa jenis yang lebih rendah dari Pb sehingga tetap berada diatas leburan Pb (Van, 1991). 5. After Treatment Pada proses after treatment lembaran plat baja lapis seng dilewatkan kedalam pinch
36
PROFESIONAL,VOL. 8, No. 1, Mei 2010, ISSN 1693-3745
roll dan dicelupkan kedalam dua bak. Bak pertama berisi air dingin. Air berfungsi untuk mendinginkan lembaran plat baja setelah mengalami proses galvanizing. Bak kedua berisi larutan CrO 3 (Chromate anhydride). Larutan CrO 3 berfungsi untuk memberikan semacam lapisan perlindungan tipis agar lapisan seng tidak mudah tergores dan terkelupas dari lembaran plat baja tersebut. Lembaran plat baja lapis seng dilewatkan pada dua rubber roll. 6. Drying Pada proses ini lembaran plat baja lapis seng dilewatkan kipas – kipas angin yang terletak pada bagian atas dan bagian bawah dari lembaran yang dilewatkan. Kipas – kipas angin ini berfungsi mendinginkan lembaran plat baja lapis seng tersebut sekering mungkin. 7. Recoiling Pada proses ini lembaran plat baja lapis seng yang tidak melalui proses pemotongan atau akan dijual dalam bentuk gulungan, akan mengalami proses penggulungan. Proses penggulungan dilakukan dengan menggunakan mesin recoiling. Apabila lembaran plat baja lapis seng hendak dibuat dalam bentuk potongan, maka bagian ini dapat dilewatkan. 8. Shearing Sebelum melakukan proses shearing lembaran plat baja lapis seng dilewatkan pada hump table. Pemotongan plat baja dilakukan dengan menggunakan sebilah pisau mekanik, dimana pemotongan dilakukan dengan cara menggerakkan pisau ke atas oleh silinder pneumatik yang dikontrol dengan system pneumatik sehingga mengenai lembaran plat baja lapis seng dan terpotong. Ukuran panjang plat baja lapis seng yang akan dipotong dapat disesuaikan dengan mengatur jarak meja pembatas dengan mesin shearing. 9. Conveyor Conveyor disini hanya digunakan sebagai sarana untuk memindahkan plat baja lapis seng yang telah dipotong untuk menuju ke proses piling. 10. Piling Piling adalah proses dimana potongan plat baja lapis seng disusun secara manual dan kemudian diberi cap merk dagang. Cap merk dagang ini diberikan sesuai dengan ukuran potongan plat baja lapis seng yang diproduksi. PERUBAHAN DEGREASING DAN PRE-TREATMENT UNIT Degreasing Kondisi degreasing unit saat ini seperti gambar 3, dimana sheet akan dilewatkan pada rubber roll kemudian brush roll, rubber dan brush roll serta dua buah rubber roll. Brush Roll adalah roll yang memiliki permukaan seperti sikat dari plastik yang berfungsi untuk membersihkan lembaran plat baja dari karat dengan larutan caustic yang disemprotkan. Menurut Huda (2005), larutan degreasing alkali biasanya digunakan pada ±85˚C dan lama pencelupan berkisar antara 1 – 10 menit tergantung pada keadaan dan derajat
Rubber roll
Rubber roll
Brush roll
Brush roll
sheet
Rubber roll
Gambar 3. Degreasing unit
Jumargo, Analisa Perubahan Process Flow
Rubber roll
37
Brush roll
Brush roll Gambar 4. Susunan degreasing baru
Perubahan Larutan Rubber roll Brush roll Susunan PxLxT
Tabel 1. Perubahan pada degreasing unit Sebelum Sesudah 4 buah 2 buah 2 buah 4 buah Gambar 3 Gambar 4 ± 3000x1000x700 mm ± 2500x1000x900 mm
kontaminasi sheet. Normalnya diperlukan treatment kurang dari 3 menit dan ini dapat diperpendek bila larutan kadang-kadang diaduk . Perubahan yang dilakukan adalah penggantian susunan brush roll dan rubber roll. Gambar 4 akan menjelaskan perubahan yang dimaksud, dimana terlihat susunannya dua pasang brush roll secara berurutan kemudian rubber roll. Dalam gambar tersebut terlihat bahwa terdapat perbedaan dengan susunan yang sebelumnya. Bagian teknik sedang melakukan percobaan dengan membuat degreasing baru dimana terdapat 4 buah brush roll masing-masing berpasangan atas dan bawah, kemudian setelah melewati brush roll, sheet baru dilewatkan pada sepasang rubber roll. Hal ini dimaksudkan untuk memperpendek proses degreasing dan mencoba keefektifan penyikatan atas dan bawah dengan brush roll dalam membersihkan kotoran dibandingkan susunan yang sebelumnya. Tabel 1 menjelaskan perubahan yang terjadi pada degreasing unit. Perubahan ini tidak terlepas dari kualitas pembersihan yang lebih maksimal daripada kondisi sekarang. Setelah diujicobakan pada galvanizing line, ternyata degreasing ini mempunyai beberapa masalah sehingga belum bisa menggantikan degreasing sebelumnya dengan alasan air pembersih dan caustic soda masih banyak yang keluar dari bak degreasing, sehingga membahayakan kelistrikan. Konstruksi penggerak brush roll belum cocok dengan kecepatan entry bridel sehingga sering terjadi slip. Kecepatan motor penggerak belum bisa menyesuaikan dengan kecepatan tarikan entry bridle. Sampai saat ini percobaan penyempurnaan degreasing ini masih dilakukan bagian teknik. Percobaan dimaksudkan untuk mengganti line atau untuk menghidupkan kembali line produksi yang lama tidak beroperasi. Hal ini terkait dengan rencana perusahaan yang akan menambah line produksi. Pickling Kondisi saat ini pada gambar 5 terlihat pickling masih menggunakan 3 buah bak HCL dengan konsentrasi yang berbeda-beda. Peningkatan kadar HCL dimaksudkan untuk
38
PROFESIONAL,VOL. 8, No. 1, Mei 2010, ISSN 1693-3745
Rubber roll
HCL 10%
HCL 7%
HCL 5%
Gambar 5. Pickling unit pembersihan sheet dari kotoran secara maksimal. Dari proses degreasing, sheet akan masuk ke dalam bak pertama melewati rubber roll yang besar, kemudian diperas oleh dua buah rubber roll dan masuk ke dalam 2 buah bak pickling selanjutnya sampai menuju rinsing unit. Kadar HCL dipengaruhi oleh kondisi permukaan sheet baja yang akan diproses, kriterianya adalah sebagai berikut : untuk sheet biasa konsentrasinya adalah 5 – 10 % dengan temperatur ruang, sedangkan untuk sheet luar biasa konsentrasinya adalah 15 – 20 % dengan temperatur ruang ( Nippon Denro ). Temperatur operasi ini biasanya berkisar 20 - 21˚C, dibawah larutan ini larutan tidak reaktif, sedangkan jika terlalu tinggi timbul masalah asap yang sangat pekat / menusuk. Bila material cukup bersih, tidak diperlukan panas sama sekali. Panas dimasukan dari uap panas yang dialirkan ke dalam bak (temperature antara 30 – 40˚C). Waktu pencelupan antara 4 – 6 detik, kalau terlalu lama akan menyebabkan kerusakan dan mengasarkan permukaan material yang menyebabkan pemborosan pemakaian Zn. Menurut Tomijiro (1992) mengatakan bahwa efek negatife dari proses pickling adalah sebagai berikut : Over pickling yang menyebabkan permukaan menjadi porous dan kasar. Hal ini dapat diatasi dengan mempersingkat waktu pickling atau dengan menambah inhibitor. Pitting, merupakan salah satu bentuk korosi logam. Hydrogen embrittlement, disebabkan oleh penetrasi hydrogen ke dalam logam dasar, dapat dihilangkan dengan aging atau dengan menambahkan inhibitor. Blistering, disebabkan oleh gas yang terjebak di bawah permukaan setelah rolling, kantong gas terisi oleh hydrogen yang kemudian mengangkat lapisan diantaranya menjadi "blister". Reaksi yang terjadi pada proses pickling (PASMINCO, 1995) adalah : 1) Fe + 2HCl
FeCl2 + H2
2) Fe2O3 + 6HCl 3) Fe2O4 + 8HCl
2FeCl3 + 3H2O 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
4) Fe + 2HCl
FeCl2 + H2
5) 2FeCl3 +
H2 2FeCl2 + 2HCl
6) 2FeCl3 + Fe
3FeCl2
Proses pickling ini terjadi seperti ditunjukkan pada reaksi 1,2 dan 3 sedangkan reaksi 4, 5 dan 6 merupakan peristiwa overpickling (proses yang berlebihan). Terbentuknya gas H2 pada reaksi ke 4 dapat menimbulkan lapisan galvanizing yang melepuh.
Jumargo, Analisa Perubahan Process Flow
39
HCL ± 7,5% Gambar 6. Kontruksi pickling baru Tabel 2. Perubahan pada pickling unit Perubahan Sebelum Sesudah Larutan 5%,7%,10% 7,5% Rubber roll besar 3 buah 2 buah Rubber roll kecil 9 buah 3 buah Susunan Gambar 5 Gambar 6 PxLxT ± 4500x1000x4500 mm ± 3000x1000x450 mm Perubahan yang paling tampak adalah pada proses pickling dimana 3 bak pencelupan HCL diubah hanya menjadi satu bak saja seperti pada gambar 6. Hal ini ditempuh karena dalam kenyataannya 3 bak terlalu banyak menggunakan roll, sehingga tidak efisien. Bak HCL yang pertama atau persis sesudah degreasing selalu yang paling kotor karena proses degreasing yang kurang optimal. Pada proses yang masih berjalan pencelupan HCL berlangsung naik turun dimana masuk HCL hanya sesaat kemudian naik lagi menuju 2 bak pickling selanjutnya, sedangkan untuk yang sedang dikerjakan proses tetap naik turun melewati roll, namun proses pencelupannya hanya berlangsung satu kali saja. Keuntungan dari perubahan ini adalah : 1. Menghemat biaya produksi, penggunaan roll yang lebih sedikit sehingga mengurangi penggunaan penggerak roll dan tentu saja mengurangi beban listrik. 2. Efisien waktu kerja, karena penggantian HCL dilakukan hanya cukup satu bak saja dan pengontrolannya juga lebih mudah. 3. Memiliki jaminan pembersihan yang lebih baik, karena sheet dilewatkan HCL lebih lama dan hanya sekali saja tanpa naik turun, sehingga kualitas dari proses galvanizing akan lebih terjamin mutunya. Tabel 2 menjelaskan perubahan yang terjadi pada pickling unit. Perubahan ini tidak terlepas dari upaya penggunaan rubber roll , larutan HCL, dan penggunaan konstruksi bak yang lebih efisien daripada kondisi sekarang. Rinsing Kondisi saat ini penggunaan rinsing adalah hanya menggunakan 1 buah bak saja yaitu berada di belakang pickling unit, kemudian sheet akan melalui sepasang rubber roll, seperti tampak pada gambar 7. Rubber roll berfungsi untuk membuang sisa cairan yang ada pada lembaran plat baja sehingga tidak terbawa pada proses selanjutnya. Secara konstruksi dalam proses rinsing tidak terdapat perubahan sama sekali atau masih sama dengan line sekarang, perubahannnya adalah penambahan bak proses rinsing. Untuk perubahannya seperti pada gambar 8 dan tabel 3 adalah bak rinsingnya yang awalnya hanya ada 1 yaitu di belakang pickling dirubah menjadi 2 bak yaitu satu di belakang pickling dan yang satunya berada sebelum pickling atau sesudah degreasing.
40
PROFESIONAL,VOL. 8, No. 1, Mei 2010, ISSN 1693-3745
Rubber Roll
Air bersih ±50˚C Gambar 7. Rinsing unit
Air dingin
Air panas Rinsing
Pickling
Rinsing
Gambar 8. Susunan rinsing baru Tabel 3. Perubahan pada rinsing unit Perubahan Sebelum Sesudah Larutan Air panas Air panas & dingin Rubber roll besar 1 buah 2 buah Rubber roll kecil 3 buah 6 buah Susunan Gambar 7 Gambar 8 PxLxT Tujuannya adalah agar setelah degreasing kotoran dapat dibilas terlebih dulu sebelum masuk proses pickling. Air panas adalah yang digunakan pada rinsing yang di belakang pickling, sedangkan rinsing sesudah degreasing menggunakan air dingin saja. Konstruksi bak maupun saluran airnya adalah sama dengan kondisi saat ini, hanya saja perlu penambahan saluran buang air pada rinsing sesudah degreasing atau sebelum pickling. Kelebihan dari perubahan ini adalah : 1. Hemat biaya produksi, karena setelah degreasing dibilas air terlebih dulu maka sheet yang masuk pickling sudah bersih, sehingga kemungkinan terjadi endapan pada bak HCL akan berkurang (usia penggunaan HCL lebih lama). 2. Penggunaan 2 buah bak rinsing maka sheet akan jauh lebih bersih, sehingga kualitas pelapisan dapat terkontrol. 3. Menjaga kadar HCL relatif tetap stabil, karena pengurangan kotoran yang masuk ke cairan HCL maka konsentrasinya jarang terjadi perubahan dalam waktu yang cukup lama. Walaupun mempunyai dua buah bak rinsing, namun kinerja dari rubber roll harus selalu baik, hal ini terkait terkadang masih ada kotoran yang terbawa oleh sheet.
Jumargo, Analisa Perubahan Process Flow
41
PENUTUP Setelah melakukan pengamatan di PT. Semarang Makmur, dapatlah disimpulkan halhal sebagai berikut: 1. Proses produksi pelapisan baja dengan seng meliputi beberapa proses seperti proses entry, degreasing, pre-treatment, galvanizing (pra pemanasan, galvanizing, pendinginan), after treatment, drying, recoiling, shearing, conveyor, dan piling. 2. Proses Degreasing dan pre-treatment adalah proses untuk membersihkan sheet dari berbagai macam kotoran sebelum proses galvanizing dilakukan. 3. Proses degreasing dan pre-treatment bekerja berurutan dengan fungsi pembersihan yang berbeda-beda. 4. Perubahan pada degreasing dan pre-treatment unit dilakuakan untuk mendapatkan hasil pembersihan yang optimal. DAFTAR PUSTAKA Priyanto, 2004.Pedoman Proses Pembuatan Baja Lapis Seng. PT. Semarang Makmur. Semarang. Nippon denro, Instruction Manual for Galvanizing. Huda, Syamsul dan Purwanto. 2005. Teknologi Industri Elektroplating. Badan Penerbit Universitas Diponegoro. Semarang. Hartomo, Anton J dan Tomijiro Kaneko. 1992. Mengenal Pelapisan Logam (Elektroplating). Andi Offset. Yogyakarta. Van Vlack,L.H. 1991. Ilmu dan Teknologi Bahan, edisi ke lima, alih bahasa oleh Sriati Djaprie. Erlangga. Jakarta. -----------------. 1995. Galvanizing Technical Seminar. Australia : PASMINCO.
