DCC 1023 Steel in Civil Engineering Materials

PENGENALAN

Sebagaimana kita ketahui besi merupakan  logam  utama  dan  paling   banyak  penggunaannya. Sifat-sifat fizikalnya seperti kekerasan, kekuatan dan ketahanan yang boleh diubahsuai menyebabkan  ianya menjadi logam yang sangat berguna iaitu dari  segi  kejuruteraan  mahu pun dari segi penggunaan  secara  am. Faktor  lain seperti harganya murah dan  mudah  didapati  serta  merupakan  sebab mengapa ianya  sangat  diminati. Besi  yang  digunakan kebanyakannya tidak  berada  dalam  bentuk  tulin, ini adalah kerana besi yang berada  dalam keadaan  tulin tidak mempunyai ketahanan yang  memuaskan  dan tidak sesuai untuk penggunaan kejuruteraan secara am.

3.1       JENIS - JENIS UTAMA BIJIH BESI

Bijih   besi  adalah  merupakan  bahan  utama  dalam pengeluaran  besi jongkong. Ketika bijih besi  dilombong ianya tidaklah berada dalam bentuk tulin. Ianya didapati  bersama-sama  dengan  sebatian  atau  unsur-unsur   lain  seperti   Oksida,   Sulfida,   Belerang,   Silikon   dan  sebagainya.

3.1.1    Bijih Besi Hematit (Fe₂O₃).

Bijih besi hematit mempunyai  40%  -  65%  kandungan  besi  dan merupakan   bijih   besi  yang   terbanyak   sekali  didapati. Ianya mungkin akan berkurangan 25% ketika  dilombong.  Besi  Hematit  berwarna  hitam   coklat hingga  kemerah-merahan. Ianya kadangkala  dicampur  dengan Sulfat Magnetit.

3.1.2    Bijih Besi Magnetit (Fe₃O₄).

Bijih besi magnetit mempunyai 72.4% kandungan besi dalam  keadaan besi  dan  didapati dalam bentuk tanah  atau  batu- bata. Ia mempunyai sifat-sifat magnet dan  berwarna  kehitam-hitaman.

3.1.3    Bijih Besi Pirit.

Bijih besi pirit mempunyai kandungan besi sebanyak 50% dan 50%  belerang. Warnanya agak keemasan dan didapati dalam  bentuk hablur.

3.1.4    Bijih Besi Limonit.

Bijih besi limonit mengandungi  besi  sebayak  20%  -  55%  dan kandungan air sebanyak 40%. Warnanya adalah  kuning  coklat,  tetapi apabila air dikeluarkan ianya  akan  bertukar warna bijih Hematit. Ia berada dalam tanah  gambut juga dikenali sebagai Hematit coklat.

3.1.5    Bijih Besi Takonit.

Bijih besi ini hanya  mempunyai 25%  hingga  30%  kandungan besi. Warnanya kemerah-merahan atau kehitam-hitaman dan diperolehi dalam bentuk batu-bata.

3.1.6    Bijih Besi Berkarbonat.

Bijih besi ini mempunyai kandungan besi kurang daripada  30%  dan   selainnya  kandungan  karbon  dan   fosforus.  Warna   bijihnya   kelabu  dan   dilombong   dengan  menggunakan kaedah `Gilchrist Thomas'.

3.1.7    Bijih Besi Sulfida.

Ia  mempunyai  kandungan sulfur  sebanyak  50%  dan berwarna  keemasan. Bijih besi  sulfida  diperolehi  dalam  bentuk batu-bata. Ia juga  terdiri  daripada berbagai jenis iaitu Phyrito Phrite, Markasite  dan  Phynorite.

3.1.8    Bijih Besi Silikat.

Ianya   mempunyai  50%  kandungan  silikon   adalah  merupakan  bahan  yang  penting  dalam  pengeluaran besi.  Bijih besi silikat boleh dibahagikan  kepada  beberapa   jenis   iaitu   Kamosite,   Stillprunit,   Gururite dan Minnesotite.

3.1.9    Bijih Besi Siderite (Karbonat Besi).

Ianya  mempunyai  kandungan besi sebanyak  30%  dan  berwarna  coklat kekuning-kuningan  serta  terdapat berlapis-lapis   dengan  batu  mendak  yang   lain, terutamanya dengan batu berkarban. Bijih besi boleh  juga  dikelaskan mengikut jenis `gauge' yang  wujud  iaitu sama ada `gauge' kaya dengan silika atau kaya   dengan Kalsium Oksida (CaO).

3.3       Proses Pengeluaran Besi

Terdapat berbagai cara untuk menghasilkan besi dan keluli.  Dalam proses menghasilkan besi terdapat tiga jenis relau yang digunakan untuk menghasilkan besi.  Relau-relau tersebut ialah relau bagas, relau reduksi terus dan relau kupola.  Dalam tajuk ini kita akan hanya membincangkan berkenaan relau bagas sahaja.

3.3.1    Relau Bagas (Blast Furnace)

Tahukah anda relau mempunyai bentuk seperti sebuah menara yang berbentuk kon. Tinggi menara ini  lebih kurang 30 m tinggi dan berdiameter 7 m. Ia terbahagi kepada dua bahagian iaitu kebuk pembakaran yang mana gas  pancutan  relau   dipanaskan dan binaan  batu-bata  yang  menyediakan  permukaan  yang luas untuk menerima dan membebaskan haba.

Gambarajah 3.1 Menunjukkan Sebuah Relau Bagas

3.3.     Bahan Mentah

Bahan  mentah yang padu digunakan dalam relau ini  untuk  dibawa ke bahagian atas relau dengan menggunakan kereta penangkut.  Bahan mentah ini dimasukkan ke dalam  relau melalui pengagih bergerak dan melalui penggunaan loceng  kecil  dan loceng besar. Kedua-dua loceng tersebut  ini mengawal kehilangan beban gas. Udara panas yang berterusan  akan disemburkan melalui sebilangan  bukaan  yang dipanggil `TUYER' di bahagian bawah dekat `bosh'.  

3.3.     Proses Peleburan 

Tuyer  diperbuat  daripada tembaga  dan  disejukkan  oleh  air. Ketuhar pancutan udara panas digunakan untuk memanaskan  udara sehingga 1 100 ^oC. Udara disejukkan dan gas panas yang dibakar  mengalir  secara berulang-ulang pada arah yang  bertentangan melalui  ketuhar.  Dengan bantuan gas  panas,  binaan batu- bata itu menjadi panas dan akan  membebaskan haba untuk  memanaskan  semula  semburan  udara  yang  telah  disejukkan  tadi. Kaedah ini dikenali dengan  panggilan `REGENERATION'.  Untuk membekalkan semburan panas  yang  berterusan,  setiap  relau mempunyai  beberapa  ketuhar  yang  bekerja secara bergilir-gilir . Besi  dikeluarkan  dari  relau  setiap 2 jam. Tanah liat  menutupi  lubang  digerudi  dan setelah semua kerja mengeluarkan  selesai  ianya ditutup semula dengan menggunakan `CLAY GUN'. 

Hasil Keluaran Relau Bagas.

Relau  Bagas  digunakan untuk  melebur  bijih  besi  untuk  dijadikan besi jongkong. Besi jongkong  tersebut mengandungi  93%  besi tulin, 3% - 5%  karbon,  silika, belerang, fosforus dan manggan. Oleh kerana ia mengandungi berbagai kandungan,  ini menyebabkan  ia  belum bersedia untuk  digunakan.  Besi jongkong  adalah bahan utama untuk membuat besi  tuang, besi tempa dan keluli. Selain daripada itu sangga dapat digunakan  apabila  ia telah diasingkan  daripada  besi cair  dalam  relau Bagas. Ia  digunakan  untuk  membuat  jalan raya dan blok bangunan.