Rolling Mill Roll: Jenis, Pembuatan, dan Panduan Kinerja

SEBUAHpa Itu Rolling Mill Roll

A gulungan pabrik bergulir adalah komponen kerja utama dalam peralatan penggulungan logam yang membentuk dan mengurangi ketebalan logam melalui tekanan rotasi . Perkakas silindris ini dipasang berpasangan atau berkelompok di dalam rolling mill untuk mengompres dan memanjangkan billet, lembaran, atau strip logam menjadi bentuk dan dimensi yang diinginkan. Rolling mill beroperasi pada suhu dan tekanan tinggi, menjadikannya penting bagi keberhasilan produksi baja, pemrosesan aluminium, dan operasi pembentukan logam lainnya.

Prinsip dasar dibalik rolling mill melibatkan deformasi plastis logam antara dua silinder yang berputar berlawanan . Saat logam melewati celah (disebut "celah gulungan" atau "lintasan"), gulungan tersebut menerapkan gaya tekan yang mengurangi ketebalan sekaligus menambah panjang. Pabrik rolling modern dapat memproses material mulai dari lempengan baja besar dengan berat beberapa ton hingga aluminium foil tipis dengan ketebalan hanya 0,006 mm.

Jenis Rolling Mill Roll dan Aplikasinya

Gulungan Kerja vs. Gulungan Cadangan

Konfigurasi rolling mill biasanya menggunakan dua jenis roll yang berbeda. Gulungan kerja bersentuhan langsung dengan logam yang sedang diproses , menanggung beban terberat tekanan termal dan mekanis. Gulungan berdiameter lebih kecil ini (biasanya 300-800mm) memungkinkan kontrol bentuk dan penyelesaian permukaan yang lebih baik. Gulungan cadangan, dengan diameter mencapai 1.200-1.800mm , menopang gulungan kerja dan mencegah defleksi pada beban berat, khususnya pada konfigurasi pabrik empat tinggi dan enam tinggi.

Klasifikasi Berbasis Material

Proses Pembuatan Rolling Mill Rolls

Produksi gulungan rolling mill melibatkan proses metalurgi canggih yang dirancang untuk mencapai kekerasan, ketahanan aus, dan stabilitas termal yang optimal. Manufaktur biasanya mengikuti tahapan penting berikut:

• Pemilihan bahan dan peleburan - Komposisi paduan berkualitas tinggi dilebur dalam tungku busur listrik pada suhu melebihi 1.600°C
• Pengecoran atau penempaan - Tergantung pada jenis gulungan, logam cair dicetak dalam cetakan sentrifugal atau statis, atau ditempa dengan pengepres hidrolik dengan tekanan 10.000 ton
• Perawatan panas - Siklus pemanasan dan pendinginan yang terkendali menciptakan struktur mikro yang diinginkan, dengan suhu pendinginan berkisar antara 850-1,050°C
• Pemesinan dan penggilingan - Penggilingan presisi mencapai nilai kekasaran permukaan Ra 0,2-0,8 mikrometer dan toleransi dimensi dalam ±0,02 mm
• Perawatan permukaan - Gulungan tingkat lanjut mungkin menerima pelapisan krom, pengerasan laser, atau pelapis keramik untuk meningkatkan ketahanan aus sebesar 30-50%

Untuk gulungan kerja baja kecepatan tinggi yang digunakan dalam pengerolan dingin, siklus pembuatannya memakan waktu kurang lebih 6-8 bulan dari pengecoran awal hingga pengiriman akhir, yang mencerminkan perlakuan panas ekstensif dan proses kendali mutu yang diperlukan.

Faktor Kinerja Utama dan Mekanisme Keausan

Tekanan Termal dan Mekanik

Rolling mill tahan terhadap kondisi pengoperasian yang ekstrem. Dalam aplikasi pengerolan panas, suhu permukaan bisa mencapai 600-700°C sementara inti gulungan tetap pada suhu 100-150°C, menciptakan gradien termal yang parah. Pemanasan dan pendinginan siklik ini menyebabkan kelelahan termal, yang bermanifestasi sebagai retakan api pada permukaan gulungan. Operasi pengerolan dingin, meskipun suhunya lebih rendah, menyebabkan tekanan kontak melebihi 1.500 MPa (megapascal) , menyebabkan kelelahan dan pengelupasan bawah permukaan.

Mode Keausan Utama

Masa pakai rolling mill dibatasi oleh beberapa mekanisme degradasi:

1. Keausan abrasif - Partikel kerak dan inklusi keras pada bahan canai berfungsi sebagai alat pemotong, dengan tingkat keausan 0,05-0,15 mm per 1.000 ton pada bahan canai panas
2. Keausan perekat - Pada suhu dan tekanan tinggi, terjadi perpindahan logam antara gulungan dan benda kerja, khususnya masalah pada pengerolan baja tahan karat
3. Keausan oksidatif - Reaksi kimia pada suhu tinggi membentuk lapisan oksida yang terkelupas, menyumbang 20-30% dari total keausan gulungan panas
4. Deformasi plastis - Siklus tegangan yang berulang menyebabkan diameter gulungan meningkat di bagian tengah laras, sehingga menciptakan profil gulungan yang tidak menguntungkan

Pabrik modern menerapkan sistem penggilingan gulungan online yang dapat memulihkan profil gulungan tanpa penutupan pabrik, memperpanjang umur kampanye sebesar 15-25% dan meningkatkan konsistensi kualitas produk.

Inovasi Desain Roll dan Tren Teknologi

Teknologi Kontrol Mahkota

Mempertahankan ketebalan yang seragam di seluruh lebar strip memerlukan desain mahkota gulungan yang canggih. Gulungan CVC (Continuously Variable Crown). menampilkan profil kurva polinomial orde ketiga yang dapat digeser secara aksial selama penggulungan untuk mengimbangi ekspansi dan keausan termal. Teknologi ini, yang diperkenalkan oleh grup SMS, mencapai toleransi kerataan sebesar ±5 I-unit (pengukuran kerataan khusus) pada pabrik cold rolling modern.

Sistem alternatif meliputi:

• Penggulungan berpasangan-silang - Gulungan kerja disilangkan pada sudut hingga 3 derajat untuk menciptakan distribusi tegangan yang menguntungkan
• Pekerjaan pembengkokan gulungan - Silinder hidrolik menerapkan gaya hingga 1.500 kN per chock untuk memodifikasi defleksi roll secara real-time
• Kontrol mahkota termal - Saluran pendingin internal mengatur profil suhu gulungan dengan presisi ±2°C

Sistem Pelapisan Tingkat Lanjut

Rekayasa permukaan menjadi sangat penting untuk memperpanjang umur gulungan. Lapisan Deposisi Uap Fisik (PVD). aplikasikan lapisan titanium nitrida atau kromium nitrida setebal 2-5 mikrometer, mengurangi koefisien gesekan dari 0,3 menjadi 0,15 dan meningkatkan ketahanan aus hingga 300%. Dalam pengerolan dingin aluminium, gulungan kerja berlapis PVD telah mencapai hasil yang baik kehidupan kampanye melebihi 80.000 ton , dibandingkan dengan 40.000 ton untuk gulungan yang tidak dilapisi.

Perawatan permukaan laser menciptakan zona yang mengeras dengan kedalaman 0,5-2 mm dan peningkatan kekerasan sebesar 200-400 HV, khususnya efektif untuk area keausan lokal seperti tepi gulungan.

Strategi Pemeliharaan dan Manajemen Gulungan

Manajemen gulungan yang efektif berdampak langsung pada efisiensi produksi dan kualitas produk. Produsen baja terkemuka menerapkan hal ini program gulungan yang komprehensif yang mengoptimalkan aspek-aspek berikut:

Penggilingan dan Penggilingan Ulang

Gulungan pekerjaan mengalami penggilingan ulang setelahnya 8-24 jam pengoperasian di pabrik penggilingan panas, menghilangkan 0,3-0,8 mm material per penggilingan. Gulungan kerja tipikal dengan diameter laras awal 650mm dapat digerinda ulang 30-50 kali sebelum mencapai diameter minimum yang diperbolehkan yaitu 550mm. Mesin gerinda presisi mempertahankan silindris dalam 0,01 mm dan spesifikasi kekasaran yang penting untuk aplikasi sensitif permukaan seperti panel bodi otomotif.

Teknologi Pemeliharaan Prediktif

Pabrik modern menggunakan sistem sensor yang memantau kondisi gulungan secara real-time:

• Analisis getaran mendeteksi degradasi bantalan dan eksentrisitas gulungan dengan akurasi 0,001 mm
• Kamera pencitraan termal mengidentifikasi titik panas dan malfungsi sistem pendingin dengan resolusi suhu 0,1°C
• Inspeksi ultrasonik mengungkapkan retakan dan pengelupasan bawah permukaan sebelum terjadi kegagalan besar
• Model prediksi keausan berbasis AI memperkirakan sisa masa pakai gulungan dengan akurasi 85-90%, memungkinkan penjadwalan yang dioptimalkan

Sistem ini telah mengurangi perubahan roll yang tidak direncanakan 40-60% di fasilitas yang telah menerapkan program pemeliharaan prediktif yang komprehensif, sehingga menghasilkan penghematan tahunan sebesar $2-5 juta untuk pabrik baja terintegrasi pada umumnya.

Dampak Ekonomi dan Pertimbangan Biaya

Rolling mill roll mewakili biaya operasional yang signifikan. Satu set lengkap pekerjaan dan gulungan cadangan untuk biaya pabrik penggilingan dingin empat tinggi $1,5-3,5 juta , sementara persediaan hot strip mill roll bisa melebihi $15-20 juta untuk fasilitas yang memproduksi 3-5 juta ton per tahun.

Konsumsi gulungan per ton sangat bervariasi berdasarkan aplikasi:

• Pabrik strip panas: $0,80-1,50 per ton dari produk canai
• Pabrik penggilingan dingin: $2,50-4,00 per ton karena persyaratan presisi yang lebih tinggi
• Pabrik produk khusus (baja silikon, tahan karat): $5,00-8,00 per ton mencerminkan sifat material yang menuntut

Program manajemen gulungan yang strategis yang berfokus pada interval penggilingan yang optimal, pelumasan yang tepat, dan penggantian preventif dapat mengurangi biaya gulungan 15-25% sekaligus meningkatkan hasil dan mengurangi cacat kualitas. Untuk pabrik skala menengah yang memproduksi 2 juta ton per tahun, hal ini berarti penghematan sebesar $600.000-1.000.000 per tahun.