Sejarah Panjang Besi dan Baja (Bagian 3: Jalan Menuju Baja Modern)

Pada bagian ketiga dari tulisan ini akan dibahas berkembangnya pabrik pabrik baja di belahan dunia.

Selama perang dunia 1 dan 2, Amerika Serikat adalah produsen baja terbesar di dunia.Tetapi di luar negeri, kebutuhan yang mendesak untuk membangun kembali, dan pengenalan teknologi pembuatan baja baru, akan membantu perusahaan baja asing berkembang.

Bahkan dengan pabrik yang berputar tanpa henti selama masa perang, para pabrikan belum menyempurnakan seni peleburan baja. Butuh ide yang diimpikan 100 tahun sebelum akhir Perang Dunia II untuk merevolusi proses sekali lagi — dan pada akhirnya, untuk melengserkan AS sebagai raja baja dunia. Ilmuwan dan pembuat kaca Jerman William Siemens, yang tinggal di Inggris untuk mengambil keuntungan dari apa yang ia yakini sebagai undang-undang paten yang menguntungkan, menyadari pada tahun 1847 bahwa ia dapat memperpanjang jumlah waktu tungku mempertahankan suhu puncaknya dengan mendaur ulang panas yang dipancarkan.

Siemens membangun tungku kaca baru dengan jaringan kecil tabung bata tahan api. Gas panas dari ruang leleh keluar melalui tabung, bercampur dengan udara eksternal, dan didaur ulang kembali ke dalam ruang. Butuh hampir 20 tahun bagi tungku pembuatan kaca Siemens untuk menemukan jalannya menuju metalurgi.

Pada tahun 1860-an, seorang insinyur Prancis bernama Pierre-Emile Martin mempelajari desain dan membangun tungku Siemens untuk melebur besi. Panas daur ulang membuat logam mencair lebih lama dari proses Bessemer, memberi pekerja lebih banyak waktu untuk menambahkan jumlah yang tepat dari campuran besi yang mengandung karbon yang mengubah material menjadi baja. Dan karena panas tambahan, bahkan potongan baja bisa dilebur.

Pada pergantian abad, proses Siemens-Martin, juga dikenal sebagai proses perapian terbuka, telah menyebar di seluruh dunia.

skema Proses oksigen dasar pada pengolahan baja
 gambar by MICHAEL STILLWELL 

 Melompat ke abad ke-20, ketika seorang insinyur Swiss bernama Robert Durrer menemukan cara yang lebih baik. Durrer mengajar metalurgi di Nazi Jerman. Setelah Perang Dunia II berakhir, ia pindah kembali ke Swiss dan bereksperimen dengan proses Bessemer. Dia membuang oksigen murni ke dalam tungku (bukan udara, yang hanya 20 persen oksigen), dan menemukan bahwa itu menghilangkan karbon dari besi cair secara lebih efektif. Durrer juga menemukan bahwa dengan meniupkan oksigen ke dalam tungku dari atas, dan bukan di bawah seperti pada Bessemer Converter, ia dapat melelehkan baja tua menjadi besi babi dan mendaur ulangnya kembali ke dalam proses pembuatan baja.

"Proses oksigen dasar" ini juga memisahkan semua jejak fosfor dari besi. Metode ini menggabungkan keuntungan dari tungku Bessemer dan Siemens-Martin. Berkat inovasi Durrer, memproduksi baja dalam jumlah besar menjadi lebih murah lagi.
 Sementara negara-negara di Eropa dan Asia segera mengadopsi proses oksigen dasar, pabrik-pabrik Amerika, masih di puncak industri, diserang menggunakan proses Siemens-Martin dengan rasa percaya diri — tanpa disadari membuka pintu untuk kompetisi asing.

 Stainless Steel dan Penurunan dari Pabrik Baja Amerika

Pada tahun 1912, seorang ahli metalurgi Inggris bernama Harry Brearly mencari cara untuk melestarikan kehidupan laras senapan. Bereksperimen dengan paduan kromium dan baja, ia menemukan bahwa baja dengan lapisan kromium sangat tahan terhadap asam dan pelapukan. Brearly mulai menjual paduan baja-kromium kepada seorang teman yang bekerja di peralatan makan, menyebutnya "baja tak berkarat" - seorang moniker harfiah yang sesuai dengan seorang insinyur. Temannya, Ernest Stuart, yang perlu menjual pisau kepada publik, muncul dengan nama yang lebih menarik: baja tahan karat.

Sebuah perusahaan bernama Victoria sedang menempa pisau baja untuk Angkatan Darat Swiss ketika menangkap angin dari logam anti korosi baru dari Inggris. Perusahaan segera mengubah logam di pisaunya menjadi inox, yang merupakan kata lain untuk paduan yang berasal dari kata Prancis untuk stainless, "inoxydable." Victoria mengubah namanya menjadi Victorinox. Saat ini, ada peluang bagus Anda dapat menemukan salah satu dari itu. pisau lipat merah di laci meja Anda.

Tiba-tiba baja stainless ada di seluruh dunia. Logam yang anti korosi dan berkilau menjadi bahan penting untuk peralatan bedah dan barang-barang rumah tangga.Hubcaps di bagian atas Chrysler Building terbuat dari stainless steel, yang membantu mereka mempertahankan kemilau perak mereka di bawah sinar matahari. Pada tahun 1959, para pekerja membuat terobosan di St. Louis untuk membangun Gateway Arch stainless steel, yang tetap menjadi monumen buatan manusia tertinggi di Belahan Barat.

 gambar gerbang lengkung di St. Louis setinggi 630 kaki. DANIEL SCHWEN / WIKIMEDIA 

Tetapi sama seperti St. Louis membangun Gerbang ke Barat, seluruh dunia mengejar produksi baja Amerika. Upah rendah di luar negeri dan penggunaan proses oksigen dasar membuat baja asing lebih murah daripada baja Amerika pada 1950-an, seperti halnya industri baja terpukul oleh paduan yang lebih murah untuk barang-barang rumah tangga: aluminium.

 Pada tahun 1970, US Steel dijalankan sebagai perusahaan baja terbesar di dunia berakhir setelah tujuh dekade, digantikan oleh Nippon Steel Jepang. Cina menjadi pembuat baja top dunia pada 1990-an, dan Bethlehem Steel menutup pabriknya di Bethlehem pada 1995. Baru pada akhir abad ke-20 sebagian besar pabrik baja Amerika akhirnya mengadopsi proses oksigen dasar.

Pada 2016, Amerika Serikat menempati peringkat keempat dalam produksi baja menurut World Steel Association.

 Masa Depan Berkelanjutan

Sebagian besar baja stainless dunia dibuat di pabrik mini. Logam ini tidak membuat baja dari awal, melainkan melebur baja tua untuk digunakan kembali. Tungku yang paling umum di pabrik mini — tungku busur listrik, juga ditemukan oleh William Siemens — menggunakan elektroda karbon untuk menciptakan muatan listrik untuk melelehkan logam.
 Penyebaran pabrik mini dalam setengah abad terakhir adalah langkah penting menuju daur ulang baja tua, tetapi ada jalan panjang untuk mencapai peleburan yang sepenuhnya berkelanjutan. Baja tempa adalah penghasil emisi gas rumah kaca yang terkenal . Proses oksigen dasar, masih digunakan secara luas saat ini, dikembangkan hampir seabad yang lalu, ketika konsekuensi perubahan iklim baru saja memasuki lingkaran penelitian ilmiah. Proses oksigen dasar masih membakar batu bara , memancarkan karbon dioksida empat kali lebih banyak daripada tanur listrik. Tetapi menghapuskan ledakan oksigen sepenuhnya untuk busur listrik bukanlah solusi berkelanjutan — hanya ada begitu banyak baja tua yang tersedia untuk didaur ulang.

 Saat ini, ahli metalurgi sedang dalam tahap awal mengembangkan metode produksi baja yang ramah lingkungan. Di MIT, para peneliti sedang menguji teknologi berbasis listrik baru untuk peleburan logam . Teknik peleburan listrik ini memiliki potensi untuk secara signifikan mengurangi emisi gas rumah kaca jika mereka dapat ditingkatkan untuk bekerja pada logam dengan titik lebur yang lebih tinggi, seperti besi dan baja.

gambar Bagan elektrolisis semikonduktor cair. MIT / MICHAEL STILLWELL

Gagasan tambahan yang telah digunakan untuk membatasi emisi mobil juga sedang diuji. Februari lalu, sebuah pabrikan Austria bernama Voestalpine mulai membangun sebuah pabrik yang dirancang untuk menggantikan batubara dengan bahan bakar hidrogen — teknologi yang mungkin setidaknya dua dekade lagi. Sebagai penutup, pemerintah Cina bahkan memberlakukan batasan pada produksi baja negaranya tahun lalu. Taruhannya telah berubah pada abad ke-21. Tetapi pertanyaannya tetap sama seperti sebelumnya, sama seperti bagi mereka yang mengelola cawan lebur di India, ledakan tungku Jerman, dan pengecoran Amerika. Bagaimana kita menjadi lebih baik dalam membuat baja?