Absrak — Polysius  vertical  roller  mill  (Polysius  VRM) adalah  alat  penggiling  yang  digunakan  di  PT  Holcim Indonesia  Tuban  Plant  untuk  menggiling  batu  bara  yang digunakan sebagai bahan bakar kiln pada tahap produksi semen.  Pada  pengoperasiannya  sering  terjadi  kegegalan pada  bagian  Gritcone.  Komponen  ini  mengarahkan  batu bara  yang  ukurannya  tidak  sesuai  lolos  penyaringan  oleh separator kembali ke grinding table untuk digiling kembali. Dengan menggunakan simulasi Explicit Dynamuc Ls- Dyna melalui  software  ANSYS  dapat  diketahui  ketebalan Gritcone setelah satu siklus. Pada simulasi kali ini diperoleh ketebalan  gritcone  setelah  satu  kali  siklus  dengan  hasil sebagai  Ketebalan gritcone minimum pada Persebaran 75 %  dan  100  %  adalah  0.00998403  m  dan  0.00999324  m. Ketebalan gritcone maksimum pada Persebaran 75 % dan 100 % adalah 0.00998715 m dan 0.0099775 m.
Kata  kunci  :  Desain,  Grit  Cone,  Batu  Bara,  Polysius Vertical  Roller  Mill,  Holcim,  Expilicit  Dynamic  Ls  Dyna, ANSYS

## I. PENDAHULUAN
ertical  Roller  Mill memiliki  banyak  bentuk  yang  berbeda, tetapi  bekerja  pada  prinsip  sama.  Semua  jenis  Vertical Roller  Mill  memiliki  bentuk  yang  sama  yaitu  dengan  adanya roller  dan  roller  yang  bergerak  sepanjang  jalur  dari  lingkaran oleh rol penggilingan dalam  bentuk tekanan vertikal sehingga menghasilkan  kompresi  yang bertujuan  untuk menghancurkan material  benda  tersebut. Pada  Holcim  Indonesia  alat  yang digunakan  untuk  menghasilkan  batu  bara  yang  sesuai    maka digunakan Vertical Roller Mill.
PT Holcim Indonesia yang berada di tuban memiliki 2 buah Vertical Roller Mill yang terus beroperasi . Pada pengoprasian Vertical  Roller  mill  sering  terjadi  kerusakan  maka  dari  itu diperlukan permodelan untuk menganalisa kerusakan.pemodelan  secara  numerik  ini  banyak  dilakukan karena dapat menjadi kerusakan pada bagian gritcone.dan dari pihak holcimpun sudah berusaha untuk melakukan maintanance pada Gritcone , namun hasil yang diperolah belum memuaskan.  Maka  dari  itu    diperlukan  evaluasi  pada  ukuran partikel coal mill.
Agar  mendapatkan  hasil  penelitian  yang  baik  maka digunakan  pemodelan  dengan  menggunakan  konsep Explicit Dynamic  LS-Dyna yang  bertujuan  untuk  mengamati  aliran
fluida  Batu  Bara  pada  Vertical  Roller  Mill.  Metode  bahan evaluasi yang efektif dan  efisien dalam penelitian.
Salah  satu  software  yang  menggunakan  prinsip Explicit Dynamic  LS-Dyna adalah  ANSYS.  Penggunaan  simulasi dengan software ANSYS dilakukan karena lebih efisien waktu dan harga .Dalam penelitian ini akan di lakukan analisis aliran fluida pada Vertical  Roller Mill dengan Pengaruh pada ukuran partikel Coal dengan menggunakan software ANSYS/Mechanical APDL Ver 17.1 untuk memperoleh desain yang paling optimal.

## II. METODE PENELITIAN

## A. Spesifikasi Material
Material  Gritcone  yang  digunakan  dalam  penilitian  kali  ini adalah berjenis wear plate.Dalam penilitian kali ini untuk sifat mekanik  dari Gritcone disajikan pada Tabel dibawah ini:
Tabel 1 Sifat Mekanik Gritcone Sifat Mekanik Nilai Density 7860 Kekuatan Tarik 2000 Mpa Poisson’s ratio 0.3
Batu  bara  yang  digunakan  dalam  penilitian  adalah  jenis Bitouminus.  Untuk  sifat  mekanik [1] dari  batu  bara  yang digunakan disajikan pada tabel dibawah ini:
Tabel 2 Sifat Mekanik dari Batu bara Sifat mekanik Bituminous Kekuatan tarik (Mpa) 1641 Poisson’s ratio 0.35 Kekerasan (Vickers) 10 – 70
Tabel  1  dan  tabel  2  menunjukkan  sifat  mekanik  gritcone. Untuk dimensi dari Gritcone pada material ini disajikan pada gambar dibawah ini:

## Analisa Pengaruh Ukuran Partikel terhadap Patahan Gritcone pada Vertical Roller Mill Dengan Simulasi Explicit Dynamic (Ls-Dyna )
Muhammad Arsyad Putra P, Mas Irfan P Hiadyat dan Rochman Rochiem Jurusan Teknik Material dan Metalurgi, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
V

## Gambar 1 Desain Gritcone

## B. Pemodelan
Pemodelan  pada  penilitian  ini  menggunakan  PC  Inter Pentium (R) 2030 Dual CPU 3.00 Ghz, RAM 8  Giga dengan perangkat  lunak Ansys  Mechanical  APDL  Release  17.1 sementara  elemen  yang  digunakan  adalah  Shel  163  untuk Gritcone dan Mass 166 untuk material batu bara.

## Gambar 2 Hasil pemodelan
Gambar  2  menunjukkan  pemodelan  pada  material. Pemberian  beban  berupa displacement (panah  warna  merah) tepat  ditengah  pada  material  komposit,  sementara  di  bagian ujung diberikan constraint , initial crack diletakan ditengah dan ditunjukkan dengan warna putih.

## C. Parameter Penilitian
Untuk mengatahui seberapa besar pengaruh ukuran partikel terhadap  patahan  Gritcone  ini  ,  maka  diberikan  parameter penilitian yang dijelaskan didalam tabel yang ada dibawah ini
Tabel 3

## Parameter Penilitian
Dalam  Penilitian  kali  ini  dilakukan  dalam  2  persebaran
material 75 % dan 100% .
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Dalam Penilitian kali  ini . Dengan Menggunakan Variabel bebas ukuran Partikel  yaitu sebesar 100 µm dan 120 µm. Dan Dikarenakan  Elemen  Type  yang  digunakan  Mass  166  maka ukuran dari partike tersebut perlu dikonversi ke Massa dengan cara Mengalikan
Volume Partikel tersebut dengan Massa Jenis Batu bara yaitu 833 Kg/m 3 . Dan Untuk Bentuk dari Partikel tersebut dianggap Berbentuk  Bola  .  Sehingga  diperoeh  Massa  Batu  Bara  pada beberbagai Ukuran Partikel.

## A. Persebaran Partikel 75 %
Pada  Eksperimen  kali  ini  ,  Melakukan  Simulasi  pada  2 kondisi yaitu pada kondisi persebaran Material 75% dan 100 %. Untuk  hasil-hasil  yang  ada  dibawah  disolve  dengan menggunakan Software Ansys 17.1 dan untuk hasilnya dilihat dengan menggunakan Software LS Prepost .
• Ukuran partikel 100µm
Gambar  3  Ketebalan  Gritcpone  pada  persebaran  Material  75%,  pada  ukuran partikel 100 µm
Pada  Gambar  4.1  memunjukan  tebal  gritcone  setelah  satu siklus  dan  dari  grafik  tersebut  dapat  dilihat  persebaran ketebalan  gritcone  tersebut.dan  ketebalan  minimum  adalah 0.00998403 m dan ketebalan maksimum dari partikel tersebut 0.00998715  m  .    dari  simulasi  yang  dilakukan  juga  dapat melihat  pengaruh  waktu  terhadap  ketebalan  dari  2  lokasi tersebut
Case Ukuran Partikel Persebaran Partikel Jumlah Partikel 1 100 µm 75% 1980 2 120 µm 75% 1980 3 150 µm 75% 1980 4 100 µm 100% 1980 5 120 µm 100% 1980 6 150 µm 100% 1980

## Gambar 4  Pengaruh Waktu terhadap Ketebalan pada Gritcone
Pada  Gambar  4  dapat  terlihat  bahwa  Penipisan  Gritcone dimulai  pada  saat  waktu  0.5  s  .setelah  waktu  tersebut  terjadi pengurangan ketebalan yang cukup signifikan pada elemen ke 263  Dan letak Elemen tersebut berada pada ketinggian 0.8 – 1 m dari dasar Gritcone.
Adapun  dari  simulasi  kali  ini  diperoleh  tegangaan  Von Misses  sebagai  membantu  dalam  memperkuat  analisa mengenai pengaruh ukuran partikel ini.

## Gambar 5 Von Misses Pada Gritcone untuk spesimen 1
Pada Gambar 5 menunjukan Distrbusi tegangan Von Misses dari  Grtitcpne  .Dapat  ditemukan  intesitas  stress  yang  lebih tinggi ditemukan di bagian bawah dari gritcone .dan dalam hasil tersebut terlihat stress yang paling tinggi terjadi di Elemen ke 211 berada di ketinggian 3 - 3.2 m dari dasar gritcone dengan nilai  tegangan sebesar 12537200 Pa.

## • Ukuran partikel 120µm
Gambar 6   Ketebalan  Gritcpone pada persebaran Material 75%, pada ukuran partikel 120 µm
Pada  Gambar  6  memunjukan  tebal  gritcone  setelah  satu siklus  dan  dari  grafik  tersebut  dapat  dilihat  persebaran ketebalan  gritcone  tersebut.dan  ketebalan  minimum  adalah 0.00998403 m dan ketebalan maksimum dari partikel tersebut 0.00998715  m  .    dari  simulasi  yang  dilakukan  juga  dapat
melihat  pengaruh  waktu  terhadap  ketebalan  dari  2  lokasi tersebut.

## Gambar 7  Pengaruh Waktu terhadap Ketebalan pada Gritcone
Pada  Gambar  7  dapat  terlihat  bahwa  Penipisan  Gritcone dimulai  pada  saat  waktu  0.5  s  .setelah  waktu  tersebut  terjadi pengurangan ketebalan yang cukup signifikan pada elemen  ke 277. Dan letak Elemen tersebut berada pada ketinggian 0.8 – 1 m dari dasar Gritcone.
Adapun  dari  simulasi  kali  ini  diperoleh  tegangaan  Von Misses  sebagai  membantu  dalam  memperkuat  analisa mengenai pengaruh ukuran partikel ini.

## Gambar 8  Von Misses Pada Gritcone untuk spesimen 2
Pada Gambar 8 menunjukan Distrbusi tegangan Von Misses dari  Grtitcpne  .Dapat  ditemukan  intesitas  stress  yang  lebih tinggi ditemukan di bagian bawah dari gritcone .dan dalam hasil tersebut terlihat stress yang paling tinggi terjadi di Elemen ke 211 berada di ketinggian 3 - 3.2 m dari dasar gritcone dengan nilai  tegangan sebesar 12537200 Pa.
• ukuran artikel 150µm
Gambar 9 Ketebalan Gritcpone pada persebaran Material 75%, pada ukuran partikel 150 µm
Pada  Gambar  9  memunjukan  tebal  gritcone  setelah  satu siklus  dan  dari  grafik  tersebut  dapat  dilihat  persebaran ketebalan  gritcone  tersebut.dan  ketebalan  minimum  adalah 0.00998403 m dan ketebalan maksimum dari partikel tersebut 0.00998715  m  .    dari  simulasi  yang  dilakukan  juga  dapat
melihat  pengaruh  waktu  terhadap  ketebalan  dari  2  lokasi tersebut.

## Gambar 10  Pengaruh Waktu terhadap Ketebalan pada Gritcone
Pada  Gambar  10  dapat  terlihat  bahwa  Penipisan  Gritcone dimulai  pada  saat  waktu  0.5  s  .setelah  waktu  tersebut  terjadi pengurangan ketebalan yang cukup signifikan pada elemen ke 263. Dan letak Elemen tersebut berada pada ketinggian 0.8 – 1 m dari dasar Gritcone.
Adapun  dari  simulasi  kali  ini  diperoleh  tegangaan  Von Misses  sebagai  membantu  dalam  memperkuat  analisa mengenai pengaruh ukuran partikel ini.

## Gambar 11 Von Misses Pada Gritcone untuk spesimen 3
Pada  Gambar  11    menunjukan  Distrbusi  tegangan  Von Misses  dari  Grtitcpne  .Dapat  ditemukan  intesitas  stress  yang lebih  tinggi  ditemukan  di  bagian  bawah  dari  gritcone  .dan dalam hasil tersebut terlihat stress yang paling tinggi terjadi di Elemen  ke  211  berada  di  ketinggian  3  -  3.2  m  dari  dasar gritcone dengan nilai  tegangan sebesar 12537200 Pa.

## IV. P ADA P ERSEBARAN P ARTIKEL 100 %
• Ukuran partikel 100µm
Gambar 12 Ketebalan Gritcpone pada persebaran Material 100%, pada ukuran partikel 100 µm
Pada  Gambar  12    memunjukan  tebal  gritcone  setelah  satu siklus  dan  dari  grafik  tersebut  dapat  dilihat  persebaran ketebalan  gritcone  tersebut.dan  ketebalan  minimum  adalah 0.00997746 m dan ketebalan maksimum dari partikel tersebut 0.00999324  m  .    dari  simulasi  yang  dilakukan  juga  dapat melihat  pengaruh  waktu  terhadap  ketebalan  dari  2  lokasi tersebut

## Gambar 13 Pengaruh Waktu terhadap Ketebalan pada Gritcone
Pada  Gambar  13  dapat  terlihat  bahwa  Penipisan  Gritcone dimulai  pada  saat  waktu  0.4  s  .setelah  waktu  tersebut  terjadi pengurangan ketebalan yang cukup signifikan pada elemen ke 280.
Adapun  dari  simulasi  kali  ini  diperoleh  tegangaan  Von Misses  sebagai  membantu  dalam  memperkuat  analisa mengenai pengaruh ukuran partikel ini.

## Gambar 14 Von Misses Pada Gritcone untuk spesimen 4
Pada  Gambar  14  menunjukan  Distrbusi  tegangan  Von Misses  dari  Grtitcpne  .Dapat  ditemukan  intesitas  stress  yang lebih  tinggi  ditemukan  di  bagian  bawah  dari  gritcone  .dan dalam hasil tersebut terlihat stress yang paling tinggi terjadi di Elemen  ke  123  berada  di  ketinggian  0.8  -  1  m  dari  dasar gritcone dengan nilai  tegangan sebesar 2483370 Pa.
• Ukuran partikel 120µm
Gambar 15 Ketebalan Gritcpone pada persebaran Material 100%, pada ukuran partikel 120 µm
Pada  Gambar  15  memunjukan  tebal  gritcone  setelah  satu siklus  dan  dari  grafik  tersebut  dapat  dilihat  persebaran ketebalan  gritcone  tersebut.dan  ketebalan  minimum  adalah 0.00997746 m dan ketebalan maksimum dari partikel tersebut 0.00999324  m  .    dari  simulasi  yang  dilakukan  juga  dapat melihat  pengaruh  waktu  terhadap  ketebalan  dari  2  lokasi tersebut

## Gambar 16 Pengaruh Waktu terhadap Ketebalan pada Gritcone
Pada  Gambar  16  dapat  terlihat  bahwa  Penipisan  Gritcone dimulai  pada  saat  waktu  0.4  s  .setelah  waktu  tersebut  terjadi pengurangan ketebalan yang cukup signifikan pada elemen ke 280.
Adapun  dari  simulasi  kali  ini  diperoleh  tegangaan  Von Misses  sebagai  membantu  dalam  memperkuat  analisa mengenai pengaruh ukuran partikel ini.

## Gambar 17 Von Misses Pada Gritcone untuk spesimen 5
Pada  Gambar  17  menunjukan  Distrbusi  tegangan  Von Misses  dari  Grtitcpne  .Dapat  ditemukan  intesitas  stress  yang lebih  tinggi  ditemukan  di  bagian  bawah  dari  gritcone  .dan dalam hasil tersebut terlihat stress yang paling tinggi terjadi di Elemen  ke  123  berada  di  ketinggian  0.8  -  1  m  dari  dasar gritcone dengan nilai  tegangan sebesar 2483370 Pa.

## • Ukuran partikel 150µm
Gambar 18 Ketebalan Gritcpone pada persebaran Material 100%, pada ukuran partikel 150 µm
Pada  Gambar  18  memunjukan  tebal  gritcone  setelah  satu siklus  dan  dari  grafik  tersebut  dapat  dilihat  persebaran ketebalan  gritcone  tersebut.dan  ketebalan  minimum  adalah 0.00997746 m dan ketebalan maksimum dari partikel tersebut 0.00999324  m  .    dari  simulasi  yang  dilakukan  juga  dapat melihat  pengaruh  waktu  terhadap  ketebalan  dari  2  lokasi tersebut.

## Gambar 19 Pengaruh Waktu terhadap Ketebalan pada Gritcone
Pada  Gambar  19  dapat  terlihat  bahwa  Penipisan  Gritcone dimulai  pada  saat  waktu  0.4  s  .setelah  waktu  tersebut  terjadi pengurangan ketebalan yang cukup signifikan pada elemen ke 280.
Adapun  dari  simulasi  kali  ini  diperoleh  tegangaan  Von Misses  sebagai  membantu  dalam  memperkuat  analisa mengenai pengaruh ukuran partikel ini.

## Gambar 20  Von Misses Pada Gritcone untuk spesimen 6
Pada  Gambar  20  menunjukan  Distrbusi  tegangan  Von Misses  dari  Grtitcpne  .Dapat  ditemukan  intesitas  stress  yang lebih  tinggi  ditemukan  di  bagian  bawah  dari  gritcone  .dan dalam hasil tersebut terlihat stress yang paling tinggi terjadi di Elemen  ke  123  berada  di  ketinggian  0.8  -  1  m  dari  dasar gritcone dengan nilai  tegangan sebesar 2483370 Pa.

## V. P EMBAHASAN
Dari  hasil  simulasi  yang  sudah  ada  kita  miliki  kita menganalisa pengaruh ukuran partikel terhadap 2 Kondisi Pada  Kondisi  persebaran  partikel  75  %    kita  dapat menyimpulkan data yang kita miliki
Tabel 4 Simulasi Pada Kondisi Persebaran 75% Ukuran Partikel Ketebalan (m) Maksimum Minimum 100 µm 1,29E-05 1,60E-05 120 µm 1,29E-05 1,60E-05 150 µm 1,29E-05 1,60E-05
Dari Tabel 4 kita dapat menghitung pengurangan ketebalan gritcone dan dirangkum dalam Gambar 21
Gambar 21 Penipisan yag terjadi pada persebaran 75%
Dari  Gambar  21  kita  dapat  melihat  trend  yang  pada pengurungan  ketebalan  matrial  bahwa  merata  pada  semua ukuran  partikel  ,  dan  penipisan  yang  paling  tinggi  yaitu penipisan  sebesar  1.6  10 -5 m.  Area  yang  memiliki  ketebalan paling rendah menunjukkan tingkat keausan yang paling tinggi dan adanya potensi terbentuk initial crack pada area tersebut
Pada  Kondisi  persebaran  partikel  100  %    kita  dapat menyimpulkan data yang kita miliki
Tabel 5 Simulasi Pada Kondisi Persebaran 100% Ukuran Partikel Keteblan Maksimum Minimum 100 µm 2,25E-05 6,76E-06 120 µm 2,25E-05 6,76E-06 150 µm 2,25E-05 6,76E-06
Dari  Tabel  5    kita  dapat  menghitung  pengurangan  ketebalan gritcone dan dirangkum dalam Gambar 22
Gambar 22  Penipisan yag terjadi pada persebaran 100%
Dari  Gambar  22    kita  dapat  melihat  trend  yang  pada pengurungan  ketebalan  matrial  bahwa  merata  pada  semua ukuran  partikel  ,  dan  penipisan  yang  paling  tinggi  yaitu penipisan  sebesar  6.76  10 -6 .  Area  yang  memiliki  ketebalan paling rendah menunjukkan tingkat keausan yang paling tinggi dan adanya potensi terbentuk initial crack pada area tersebut [2] . Dari  hasil  diatas  seusai  dengan  jurnal [3] yang  menjelaskan Massa Jenis , kekeraan, sudut pantul, bentuk partikel  itu lebih berpengaruh  dalam  menaikan  tinggkat  ke  erosion  dari  suatu sistem  ketimbang  pada  kenaikan  massa.  Sehingga  didapatkan hasil  yang  hampir  merata,  dan  menuurut .  Dalam  logam, pengaruh  ukuran  partikel  abrasif  minimal  untuk  ukuran partikel> 100 µm [4] . Di bawah ukuran partikel ini, laju keausan berkurang  dengan  cepat  dengan  penurunan  ukuran  partikel.

## VI. KESIMPULAN
Dari Hasil simulasi yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa pengaruh ukuran partikel tidak memberikan pengaruh terhadap kegagalan yang terjadi dan dari penilitian kali ini didapatkan data sebagai berikut •  Ketebalan gritcone minimum pada Persebaran 75 % dan 100 % adalah 0,00998403 m dan 0,00999324 •  Ketebalan gritcone maksimum pada Persebaran 75 % dan 100 % adalah 0,00998715 m dan 0,0099775

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Chi, Ai dan Li Yuwei. 2013. The Model for Calculating Elastic Modulus and Poisson’s Ratio of Coal Body. China : Northeast University
[2 ]Bayer, Raymond  G., 2002, Fundamentals of Wear Failure,  USA, HNB Pub
[3]  Desale ,Girish R. 2005   Effect Of Physical Properties Of Solid Particle On  Erosion  Wear  Of  Dctile  Material.  USA  :  Indian  Institute  of Technology
[4]  Ratia,  Vilma.,  2015,  Behavior  of  Martensitic  Wear  Resistant  Steels  in Abrasion  and  Impact  Wear  Testing  Conditions,  USA  ,  Temepre University of Technology 1.29E-05 1.29E-05 1.29E-05
1.60E-05 1.60E-05 1.60E-05 0.00E+00 1.00E-05 2.00E-05 3.00E-05 4.00E-05 100 µm 120 µm 150 µm P EN IP ISAN G RI TC ON E (m) UKURAN PARTIKEL PERSEBARAN 75% Maksimum Minimum
2.25E-05 2.25E-05 2.25E-05 6.76E-06 6.76E-06 6.76E-06 0.00E+00 1.00E-05 2.00E-05 3.00E-05 4.00E-05 100 µm 120 µm 150 µm P EN IP ISAN G RI TC ON E (m) UKURAN PARTIKEL PERSEBARAN 100% Maksimum Minimum