Optimasi Besarnya Suhu pada Ladle untuk Baja Low Carbon dengan Metode Fuzzy– Mamdani (Studi Kasus PT. Ispatindo)

## Ikhtisholiyah
Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Gresik E-mail: iis.lia89@gmail.com

## ABSTRAK
Tenaga  listrik  merupakan  sumber  energi  yang  sangat  penting  bagi  kehidupan  manusia  baik  untuk kegiatan  industri,  kegiatan  komersial  maupun  dalam  kehidupan  sehari-hari  rumah  tangga.  Energi  listrik dibutuhkan untuk memenuhi kebutuhan penerangan dan juga proses produksi yang melibatkan barang-barang elektronik dan alat-alat/mesin industri. Mengingat begitu besar dan pentingnya manfaat energi listrik sedangkan sumber energi pembangkit listrik terutama yang berasal dari sumber daya tak terbarui keberadaannya terbatas, maka  untuk  menjaga  kelestarian  sumber  energi  ini  perlu  diupayakan  langkah-langkah  strategis  yang  dapat menunjang penyediaan energy listrik secara optimal dan terjangkau. Oleh karena itu, kerjasama dan partisipasi berbagai pihak sangat diperlukan untuk mengatasi krisis energi listrik ini. Misalnya saja pada perusahaan baja, dimana pada proses produksinya yakni pemanasan atau perubahan dari scrap ke cairan baja sangat bergantung pada  energi  listrik.  Adapun  langkah  yang  dapat  dilakukan  oleh  sebuah  perusahaan  untuk  menghemat  energi tersebut adalah dengan cara mengoptimalkan suhu pemanasan sehingga didapatkan cairan baja dengan suhu yang tepat dan tidak memerlukan panas yang berlebihan. Pengaturan suhu juga sangatlah vital karena setelah berada  di  CCM  liquid  metal  tidak  dapat  dikembalikan  lagi.  Metode  fuzzy  –  mamdani  dapat  digunakan  untuk menyelesaikan masalah optimasi suhu ladle pada baja low carbon. Berdasarkan hasil penelitian didapatkan suhu yang  optimal  untuk  baja  low  carbon  antara  1585 0 C-1595 0 C  tergantung  pada  kandungan  carbon  dan  liquid temperature setiap grade nya.
Kata Kunci : optimasi , baja low carbon, metode fuzzy mamdani .

## 1. PENDAHULUAN
Listrik  merupakan  kebutuhan  dasar  manusia. Listrik  merupakan  jendela  peradaban  menuju kemajuan  suatu  bangsa.Dalam  penggunaan  energi listrik,  seharusnya  masyarakat  mulai  berhemat. Sebab,  pasokan  energi  listrik  yang  berasal  dari sumber  mineral  sudah  mulai  semakin  sedikit  dan langka. Penghematan energi juga sangat penting kita lakukan,  apalagi  mengingat  akhir  akhir  ini  telah terjadi krisis energi di dunia.
Seperti  yang  kita  ketahui,  perusahaan  banyak sekali  membutuhkan  energi  listrik,  misalnya perusahaan peleburan baja PT. ISPAT INDO, dimana semua prosesnya membutuhkan tenaga listrik. Dalam hal  ini,  pada  proses  produksinya  yakni  pemanasan atau  perubahan  dari  scrap  ke  cairan  baja  sangat bergantung pada energi listrik. Adapun langkah yang dapat  dilakukan  oleh  sebuah  perusahaan  untuk menghemat  energi  tersebut  adalah  dengan  cara mengoptimalkan suhu pemanasan sehingga didapatkan  cairan  baja  dengan  suhu  yang  tepat  dan tidak memerlukan panas yang berlebihan. Pengaturan suhu  juga  sangatlah  vital  karena  setelah  berada  di CCM  / Continous  Casting  Machine (merupakan tempat dimana dilakukan pencetakan atau pembentukan  baja  (billet)  atau  dengan  kata  lain
sebagai  tempat  pengubah  dari  liquid  menjadi  solid) liquid metal tidak dapat dikembalikan lagi.
Permasalahan yang dibahas pada penelitian ini adalah  bagaimana  mengoptimalkan  suhu ladle sehingga dapat mencapai suhu dengan tepat dan tidak membutuhkan  waktu  pemanasan  yang  lebih  lama sehingga  mengurangi  penggunaan  listrik  yang nantinya akan menguntungkan  pihak perusahaan.
Ada  beberapa  metode  optimaasi  yang  dapat digunakan  untuk  memecahkan  masalah  tersebut, salah satunya metode Fuzzy-mamdani.
Dalam  kondisi  yang  nyata,  beberapa  aspek selalu atau  biasanya  berada diluar model  matematis dan  bersifat inexact .  Konsep  ketidakpastian  inilah yang menjadi konsep dasar munculnya konsep logika fuzzy . Pencetus gagasan logika fuzzy adalah Prof. L.A. Zadeh (1965) dari California University.
Pada  prinsipnya  himpunan fuzzy adalah perluasan  himpunan crisp ,  yaitu  himpunan  yang membagi sekelompok individu kedalam dua kategori, yaitu  anggota  dan  bukan  anggota  atau  disebut  juga sebagai  himpunan  yang  jelas  atau  pasti.  Biasanya fuzzy lebih  dikenal  dengan  istilah  samar,  karena batasnya  yang  tidak  jelas  atau  samar.  Sistem fuzzy juga  toleran  dengan  data  yang  tidak  lengkap, menggunakan istilah kualitatif, dan juga pengukuran
yang  tidak  tepat.  Sehingga  tidak  memerlukan  data yang sangat detail.
Permaslahan yang akan dibahas pada penelitian ini  dibatasi  pada  pengoptimalan suhu ladle pada produk baja low carbon .

## 2. METODE PENELITIAN
Lokasi penelitian optimasi suhu ladle pada baja low  carbon dengan  metode  fuzzy–  mamdani    ini berada  di  Industri  peleburan  baja  PT.  ISPATINDO yang  terletak  di  Desa  Kedungturi,  Kec.Taman, Kab.Sidoarjo, Propinsi Jawa Timur. Metodologi  yang  digunakan  adalah  sebagai berikut:
1. Survei dan Studi Literatur Dengan  cara  mengumpulkan  data  dan mempelajari file, dokumen, atau arsip yang ada sebagai  referensi  atau  pedoman  dalam memperoleh data.
2. Wawancara Dengan  cara  mendapatkan  informasi  dan berdiskusi  dengan  pihak  PT.  ISPATINDO, khususnya  departement  SMS  ( Steel  Melting Shop ).
Gambar 1 Diagram Alur Penelitian

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
PT. ISPAT INDO Merupaka perusahaan kedua di Indonesia setelah PT. Krakatau Steel Untuk  pemenuhan  bahan  baku  coil  baja,  PT.
ISPAT  INDO  memproses  besi  tua  (Scrap),  sponge, dan  pig  iron  yang  didatangkan  dari  luar  negeri. Sedangkan dari dalam negeri hanya dapat mensuply besi tua ( scrab ). Untuk  memastikan  bahwa  PT.  ISPAT  INDO memproduksi wire rod ( coil ) dengan kualitas tinggi,
maka dalam setiap prosesnya selalu disertai standard mutu.
Menurut komposisi kimianya, baja dapat di bagi dua  kelompok  besar  yaitu:    Baja  karbon  dan  baja paduaan. Baja karbon bukan berarti baja yang sama sekali tidak mengandung  unsur lain, selain besi dan karbon.  Baja  karbon  mengandung  sejumlah  unsur lain  tetapi  masih  dalam  batas–batas  tertentu  yang tidak berpengaruh terhadap sifatnya. Unsur–unsur ini biasanya merupakan ikatan yang berasal dari proses pembuatan besi atau baja seperti mangan. Silicon, dan beberapa unsur pengotoran seperti belerang, oksigen, nitrogen,dan lain-lain yang biasanya ditekan sampai kadar yang sangat kecil.(Amanto,1999)
Scrap  (besi  tua)  ditransfer  menggunakan  truk khusus pengangkat scrap menuju EAF untuk proses peleburan. Setelah scrap mengalami perubuhan fase dari  padat  ke  cair,  dilakukan  proses  tapping. Sedangkan  slag  yang  ada  di  permukaan  logam  cair dan masih  berada di  dalam EAF segera dibersihkan guna untuk proses selanjutnya.
Pada saat proses tapping, logam cair di tuang ke dalam  ladle  untuk  dikirim  ke  LRF.  Dan  dilakukan argon  bubbling  untuk  menghilangkan  oksigen  dan gas-gas lain yang ada di dalam logam cair. Kemudian ladle diangkat dengan kapasitas 120 ton dan dibawa menuju  CCM  untuk  dilakukan  proses  pencetakan menjadi besi batangan (billet).
EAF  ( Electric  Arc  Furnace )  merupakan tempat dimana dilakukan proses peleburan baja yang dimulai dari scrap (besi tua) dan biji besi yang diubah menjadi  liquid  dengan  bantuan  busur  listrik. Peleburan  scrap  dan  biji  besi  terdiri  dari  beberapa prosedur  diantaranya  charging  scrap,  melting,  dan tapping.
LRF merupakan tempat untuk penyempurnaan komposisi dari EAF atau dengan kata lain merupakan pusat untuk untuk penyempurnaaan komposisi dalam proses produksi di SMS (Stell Melting Shop). Ladle dari EAF (Electric Arc Furnace)  yang berisi kurang lebih  83  ton  cairan  baja  dibawa  ke  LRF    dengan menggunakan  ladle  car,  di  angkat  crane,  kemdian ditaruh lagi ke ladle car LRF untuk memasukkannya ke tempat LRF.
CCM ( Continous  Casting  Machine ) merupakan tempat dimana dilakukan pencetakan atau pembentukan  baja  (billet)  atau  dengan  kata  llain sebagai  tempat  pengubah  dari  liquid  menjadi  solid.
Baja  atau  billet  yang  dicetak  disini  mempunyai ukuran yang berbeda tergantung dari pesanan.
Gambar 2 Proses Produksi
Data  yang  dikumpulkan  dalam  penelitian  ini meliputi data komposisi kimia dari beberapa macam produk baja low carbon , yaitu sebagai berikut: Tabel 1 Data komposisi kimia All Grades
No
Grade Composition (%) Ceq  AE Liquid Temp. Ladle Temp. C Mn  P S Si  Sn  Cr  Cu  Ni 1  SWRH27 0.27  0.51  0.03  0.03  0.23  0.03  0.13  0.15  0.13  0.24  9.52 1507  1570 2  SWRH32 0.33  0.49  0.03  0.03  0.23  0.03  0.13  0.15  0.13  0.29  9.42 1502  1570 3  SWRH37 0.38  0.49  0.03  0.03  0.23  0.03  0.13  0.15  0.13  0.34  9.42 1498  1560 4  SWRH42A  0.43  0.49  0.03  0.03  0.23  0.03  0.13  0.15  0.13  0.39  9.42 1494  1555 5  SWRH42B  0.43  0.71  0.03  0.03  0.23  0.03  0.13  0.15  0.13  0.40  10.52  1493  1555 6  SWRH47A  0.48  0.49  0.03  0.03  0.23  0.03  0.13  0.15  0.13  0.44  9.42 1490  1555 7  SWRH47B  0.48  0.71  0.03  0.03  0.23  0.03  0.13  0.15  0.13  0.45  10.52  1489  1555 8  SWRH52A  0.53  0.49  0.03  0.03  0.23  0.03  0.13  0.15  0.13  0.49  9.42 1486  1550 9  SWRH52B  0.53  0.71  0.03  0.03  0.23  0.03  0.13  0.15  0.13  0.50  10.52  1485  1550 10  SWRH57A  0.58  0.49  0.03  0.03  0.23  0.03  0.13  0.15  0.13  0.54  9.42 1479  1550 11  SWRH57B  0.58  0.71  0.03  0.03  0.23  0.03  0.13  0.15  0.13  0.55  10.52  1478  1550 12  SWRH62A  0.63  0.49  0.03  0.03  0.23  0.03  0.13  0.15  0.13  0.59  9.42 1476  1545 13  SWRH62B  0.63  0.71  0.03  0.03  0.23  0.03  0.13  0.15  0.13  0.60  10.52  1475  1545 14  SWRH67A  0.68  0.49  0.03  0.03  0.23  0.03  0.13  0.15  0.13  0.64  9.42 1473  1540 15  SWRH67B  0.68  0.71  0.03  0.03  0.23  0.03  0.13  0.15  0.13  0.65  10.52  1472  1540 16  SWRH72A  0.73  0.49  0.03  0.03  0.23  0.03  0.13  0.15  0.13  0.69  9.42 1469  1535 17  SWRH72B  0.73  0.71  0.03  0.03  0.23  0.03  0.13  0.15  0.13  0.70  10.52  1468  1535 18  SWRH77A  0.78  0.49  0.03  0.03  0.23  0.03  0.13  0.15  0.13  0.74  9.42 1466  1530 19  SWRH77B  0.78  0.71  0.03  0.03  0.23  0.03  0.13  0.15  0.13  0.75  10.52  1465  1530 20  SWRH82A  0.83  0.49  0.03  0.03  0.23  0.03  0.13  0.15  0.13  0.79  9.42 1463  1530 21  SWRH82B  0.83  0.71  0.03  0.03  0.23  0.03  0.13  0.15  0.13  0.80  10.52  1462  1530 22  1006 0.06  0.45  0.03  0.03  0.15  0.03  0.15  0.18  0.18  0.03  8.38 1525  1590 23  1008 0.08  0.55  0.03  0.03  0.15  0.03  0.15  0.18  0.18  0.06  8.88 1523  1590 24  1010 0.10  0.45  0.03  0.03  0.15  0.03  0.15  0.18  0.18  0.07  8.43 1521  1595 25  1012 0.12  0.45  0.03  0.03  0.15  0.03  0.15  0.18  0.18  0.09  8.43 1520  1595 26  1015 0.15  0.45  0.03  0.03  0.20  0.04  0.15  0.18  0.18  0.12  9.23 1517  1590 27  1017 0.17  0.45  0.03  0.03  0.20  0.04  0.15  0.18  0.18  0.14  9.23 1515  1590 28  1020COMM  0.30  1.50  0.05  0.05  1.00 0.20  26.25  1492  1590 29  1022 0.22  0.45  0.03  0.03  0.20  0.04  0.15  0.18  0.18  0.19  9.23 1511  1595 30  SWRY11 0.08  0.50  0.02  0.02  0.03  0.03  0.13  0.20  0.18  0.07  6.21 1525  1595 31  SD295B 0.27  1.50  0.04  0.04  0.55  0.04  0.20  0.35  0.20  0.22  21.08  1495  1590
32  SD345 0.27  1.60  0.04  0.04  0.55  0.04  0.20  0.35  0.20  0.22  21.58  1495  1585 33  SD390 0.29  1.80  0.04  0.04  0.55  0.04  0.20  0.35  0.20  0.24  22.58  1492  1585 34  1005 0.05  0.35  0.03  0.03  0.10  0.03  0.10  0.12  0.10  0.03  6.65 1527  1585 35  CO2/ER70S6  0.08  1.50  0.03  0.02  0.09  0.03  0.08  0.10  0.08  0.09  11.52  1520  1585 Pengolahan data dilakukan dengan menentukan variabel  dan  semesta  pembicaraan,  dilanjutkan dengan  membentuk  himpunan fuzzy .  Penentuan variabel  dan  semesta  pembicaraan  dari  hasil pengambilan  data.  Langkah  selanjutnya  adalah membuat  fungsi  keanggotaan  untuk  tiap  variabel yakni Carbon Equivalent , Liquid Temperature serta Ladle Temperature pada baja low carbon . Pertama-tama ditentukan variabel  dan semesta pembicaraan  yang  akan  dipergunakan  dalam perhitungan  berdasarkan  data  –  data  yang  telah diketahui  sebelumnya.  Variabel  dan  semesta pembicaraan  ditunjukkan  pada  tabel  2.  Setelah  itu membuat  himpunan fuzzy yang  sesuai  dengan variabel  dan  semesta  pembicaraan  yang  telah ditentukan  sebelumnya,  sebagaimana  ditampilkan pada tabel 3.
Tabel 2 Penentuan Variabel dan Semesta Pembicaraan
Tabel 3 Himpunan Fuzzy
Langkah  selanjutnya  adalah  membuat  fungsi keanggotaan  untuk  tiap  variabel  yakni Carbon Equivalent, Liquid  Temperature serta Ladle Temperature pada  baja low  carbon . Fungsi keanggotaan  variabel  menggunakan  kurva  bertipe trapf ( Trapesium Member Function ) pada himpunan sedikit-banyak,  dan  rendah-tinggi.  Tipe  trimf ( Triangular Memberfunction ) pada himpunan sedang
Fungsi Variabel Nama Himpunan Fuzzy Semesta Pembicaraan Domain Input Carbon Equivalent Sedikit [0.03 – 0.24] 0.03 – 0.135 Sedang 0.05 – 0.22 Banyak 0.135 – 0.22 Liquid Temperature Rendah [1492 - 1527] 1492 – 1510 Cukup 1496 – 1524 Tinggi 1510 – 1527 Output Ladle Temperature Rendah [1585 - 1595] 1585 – 1590 Cukup 1587 – 1593 Tinggi 1590 – 1595 Fungsi Nama Variabel Semesta Pembicaraan Keterangan Input Carbon Equivalent Liquid Temperature [0.03 - 0.24] [1492 - 1527] Jumlah Carbon Equivalent Suhu  pada  saat baja berupa cairan. Output Ladle Temperature [1585 - 1590] Suhu  yang berada dalam ladle
dan cukup. Yang berbeda hanya range -nya saja. Hal ini  dapat  dilihat  pada  gambar  3,  gambar  4,  dan gambar 5
Gambar 3 Input Variabel Carbon Equivalent
Gambar 4 Input Variabel Liquid Temperature
Gambar 5 Output Variabel Ladle Temperature
Setelah  penentuan  fungsi  keanggotaan variabel, maka dilakukan pembentukan aturan logika fuzzy  ( Rule ).  Berdasarkan  data  yang  ada,  dapat dibentuk aturan sebagai berikut:
Gambar 6 Rule Pada Fuzzyfikasi Baja Low Carbon Langkah terakhir adalah penegasan
(defuzzyfikasi).  Penegasan  dilakukan  dengan bantuan software  matlab  7.5  toolbox  fuzzy . Hasil simulasi digambarkan seperti pada gambar 6
Gambar 7 Penalaran fuzzy
Gambar  tersebut  menunjukkan  analisis  suhu ladle yang optimal, dengan kata lain memenuhi syarat bahwa suhu pemanasan yang diberikan relatif sesuai antara praktek dengan lapangan yaitu berkisar antara 1580 0 C  –  1600 0 C  .  Jika  menginginkan  untuk mengetahui  nilai  –  nilai  perbandingan  yang  lain antara Ceq dan liquid temperature ,  dapat  dilakukan dengan cara menggeser garis merah sesuai nilai yang diinginkan,  atau  mengisi  kolom  input  pada  bagian bawah  dengan  nilai Ceq dan liquid  temperature tertentu.

## 4. KESIMPULAN
Kadar  karbon  pada  proses  pengerasan  baja, akan naik dengan semakin tingginya temperatur. Bila kadar  karbon  dipermukaan  terlalu  tinggi  maka kekerasan  tidak  begitu  tinggi.  Suhu  yang  optimal untuk  baja low  carbon antara  1585 0 C-1595 0 C tergantung  pada  kandungan  carbon  dan  liquid temperature setiap grade nya.

## DAFTAR PUSTAKA
Abdia  Away,  Gunaidi.  2006.  Matlab  Programing.
Bandung: Informatika bandung.
Arhami,  Muhammad  dan  Desiani,  Anita.2005.
Pemrograman Matlab. Yogyakarta: ANDI.
Bellomo,  N.  dan  Preziosi,  L.1995.  Modelling Mathematical  Methods  and  Scientific
Computation. London: CRC Press. http://arisabadi.blogspot.com/2008_09_01_archive.h
tml http://fredi-36-a1.blogspot.com/2009/11/langka- strategis-menghadapi-krisis.html