Rolling Mill Rolls: Jenis, Bahan, dan Panduan Pemilihan

Gulungan pabrik bergulir adalah komponen kerja inti dari setiap rolling mill, yang secara langsung membentuk logam dengan menerapkan gaya tekan saat material lewat di antara keduanya. Memilih bahan gulungan, kekerasan, dan profil yang tepat adalah salah satu keputusan paling penting yang mempengaruhi kualitas produk, efisiensi pabrik, dan biaya pengoperasian. Baik Anda memproses pelat baja, lembaran aluminium, atau batang tembaga, kinerja gulungan menentukan segalanya mulai dari penyelesaian permukaan hingga akurasi dimensi.

Apa itu Rolling Mill Roll?

Rolling mill roll adalah perkakas berbentuk silinder yang dipasang berpasangan atau set di dalam dudukan rolling mill. Saat benda kerja logam melewati antara gulungan yang berputar, celah di antara keduanya — disebut lintasan gulungan — mengurangi ketebalan material atau membentuk penampang melintangnya. Gulungan harus tahan terhadap tekanan tekan yang sangat besar, siklus termal, dan keausan abrasif secara bersamaan.

Gulungan standar terdiri dari tiga bagian utama: barel (permukaan kerja yang bersentuhan dengan logam), the leher (zona kontak bantalan), dan wobbler atau ujung penggerak (tempat torsi ditransmisikan). Dimensi gulungan sangat bervariasi — mulai dari gulungan kluster kecil dengan diameter kurang dari 50 mm hingga gulungan pecah besar dengan diameter melebihi 1.500 mm yang digunakan pada pabrik strip panas.

Jenis Utama Rolling Mill Rolls

Gulungan diklasifikasikan berdasarkan posisinya di pabrik, fungsinya, dan produk yang diprosesnya. Memahami kategori ini membantu dalam menentukan roll yang tepat untuk setiap aplikasi.

Berdasarkan Posisi Pabrik

• Gulungan Pekerjaan: Hubungi langsung logamnya. Memerlukan kekerasan permukaan yang tinggi, biasanya 65–85 Shore C (HSC), dan permukaan akhir yang halus.
• Gulungan Cadangan: Mendukung gulungan kerja dan mencegah defleksi di bawah beban bergulir. Diameternya lebih besar, mengutamakan ketangguhan daripada kekerasan.
• Gulungan Menengah: Digunakan di pabrik cluster 6-tinggi atau 20-tinggi antara gulungan kerja dan cadangan untuk mengirimkan gaya dan mengontrol kerataan strip.

Dengan Proses Bergulir

• Gulungan panas: Beroperasi pada suhu strip 900–1.200°C. Harus tahan terhadap guncangan termal dan kerak oksidasi.
• Gulungan Bergulir Dingin: Membutuhkan permukaan barel yang sangat halus (Ra ≤ 0,1 µm untuk pabrik skin-pass) dan kekerasan yang konsisten untuk menjaga akurasi pengukur.
• Bagian dan Rod Mill Rolls: Menampilkan profil barel beralur untuk membentuk batang, batang kawat, rel, atau bagian struktural.

Bahan Gulungan dan Karakteristik Kinerjanya

Pemilihan material untuk rolling mill roll secara langsung mengatur masa pakai, kualitas permukaan yang dihasilkan produk, dan ketahanan terhadap kelelahan termal dan mekanis. Bahan gulungan yang paling umum dirangkum di bawah ini.

Gulungan Baja Berkecepatan Tinggi telah menjadi pilihan dominan untuk finishing pabrik strip panas karena mereka dapat menggulung hingga 3–5 kali lebih banyak tonase per kampanye dibandingkan dengan gulungan ICCI tradisional, sehingga secara signifikan mengurangi frekuensi perubahan gulungan dan waktu henti pabrik.

Faktor Kunci Yang Menyebabkan Keausan dan Kegagalan Roll

Degradasi gulungan tidak dapat dihindari, namun laju dan cara keausan dapat diatur. Mekanisme keausan utama pada rolling mill roll meliputi:

• Keausan abrasif: Disebabkan oleh partikel kerak keras yang tertanam di dalam rolling stock. Biasa terjadi pada pengerolan panas, dimana skala penggilingan dapat mencapai kekerasan 1.200 HV.
• Kelelahan termal (retak api): Pemanasan dan pendinginan permukaan gulungan yang berulang-ulang menciptakan retakan permukaan halus, yang pada akhirnya menyebabkan pengelupasan. Aliran air pendingin yang tidak memadai adalah penyebab utamanya.
• Kelelahan mekanis: Tegangan kontak siklik yang tinggi, terutama pada gulungan cadangan, menyebabkan perambatan retakan di bawah permukaan. Tegangan kontak pada gulungan cadangan pabrik strip panas yang besar dapat melebihi 800 MPa di bawah beban bergulir penuh.
• Keausan perekat (pengambilan): Bahan dari bahan canaian menempel pada permukaan gulungan sehingga menurunkan kualitas permukaan. Terutama bermasalah pada aluminium cold rolling.
• Spaling: Hilangnya fragmen permukaan yang besar secara tiba-tiba, sering kali disebabkan oleh cacat di bawah permukaan, penggilingan yang tidak tepat, atau gulungan yang melebihi batas keausan amannya.

Data industri menunjukkan hal itu Kegagalan yang berhubungan dengan roll menyebabkan 15-25% downtime yang tidak direncanakan pada pabrik hot rolling , menjadikan pemantauan kondisi gulungan dan manajemen gulungan yang disiplin menjadi penting bagi produktivitas pabrik.

Roll Grinding: Menjaga Kualitas dan Profil Permukaan

Di sela-sela proses penggulungan, gulungan yang sudah aus digiling kembali di tempat penggilingan gulungan untuk mengembalikan kualitas permukaan dan memperbaiki profil barel. Ini adalah salah satu operasi pemeliharaan terpenting di rolling mill mana pun.

Tunjangan Penggilingan dan Umur Gulung

Setiap gulungan memiliki diameter aman minimum yang ditentukan. Untuk gulungan kerja pabrik strip panas biasa dengan diameter awal 750 mm, tunjangan penggilingan yang dapat digunakan mungkin 75–100 mm, sehingga memungkinkan 30–50 siklus penggilingan sebelum gulungan tersebut dibuang. Meminimalkan pembuangan stok per penggilingan — sekaligus menghilangkan seluruh kerusakan permukaan — secara langsung memperpanjang umur gulungan total dan mengurangi biaya per ton gulungan.

Kontrol Mahkota dan Profil

Profil gulungan barel (mahkota) sengaja digiling menjadi gulungan kerja dan gulungan cadangan untuk mengimbangi defleksi elastis dan ekspansi termal selama penggulungan. Gulungan kerja pabrik strip panas yang khas dapat digiling dengan mahkota positif 0,1–0,3 mm untuk memastikan kerataan strip yang seragam di seluruh lebarnya. Penggilingan mahkota yang salah merupakan penyebab utama cacat kerataan strip dan gelombang tepi.

Cara Memilih Roll yang Tepat untuk Aplikasi Anda

Pemilihan gulungan harus didasarkan pada evaluasi terstruktur dari beberapa variabel operasi. Kriteria berikut ini adalah yang paling menentukan:

1. Suhu bergulir: Pengerolan panas di atas 700°C memerlukan material dengan ketahanan guncangan termal yang tinggi (misalnya, ICCI, HSS). Pengerolan dingin menuntut kekerasan maksimum dan kemampuan penyelesaian permukaan.
2. Bahan yang digulung: Baja tahan karat yang keras membutuhkan gulungan yang lebih keras daripada aluminium lunak. Bahan abrasif dengan kerak permukaan memerlukan tingkat ketahanan aus yang lebih tinggi.
3. Beban bergulir dan jenis pabrik: Pabrik tandem beban tinggi membutuhkan gulungan dengan kekuatan lelah yang tinggi. Pabrik cluster menggunakan gulungan berdiameter kecil yang harus memiliki kekerasan ekstrim untuk menahan defleksi.
4. Permukaan akhir yang diperlukan pada produk: Pabrik skin-pass dan temper meminta gulungan dengan nilai Ra di bawah 0,1 µm untuk produk akhir yang cerah. Gulungan bertekstur (EDT atau shot-blast) digunakan untuk lembaran otomotif yang memerlukan kekasaran khusus untuk daya rekat cat.
5. Frekuensi perubahan durasi dan pemutaran kampanye: Apabila kampanye yang panjang diperlukan untuk produktivitas, HSS atau gulungan krom tinggi lebih disukai meskipun biaya awal lebih tinggi karena total biaya per tonnya lebih rendah.

Tolok ukur yang berguna: di pabrik hot strip, peralihan dari work roll ICCI ke HSS biasanya mengurangi konsumsi roll sebesar 40–60% dan meningkatkan kualitas permukaan pada strip akhir, menjadikan investasi ini sangat hemat biaya dalam operasi bervolume tinggi.

Praktik Terbaik Manajemen Roll

Bahkan gulungan terbaik pun akan berkinerja buruk tanpa sistem manajemen gulungan yang disiplin. Praktik-praktik utama yang diikuti oleh pabrik-pabrik terkemuka meliputi:

• Melacak riwayat gulungan secara elektronik — mencatat setiap hasil kampanye, penggilingan, dan inspeksi untuk mengidentifikasi pola keausan dan mengoptimalkan siklus penggilingan.
• Menggunakan pengujian ultrasonik (UT) dan inspeksi arus eddy untuk mendeteksi retakan bawah permukaan sebelum terjadi spalling.
• Mempertahankan laju dan kualitas aliran air pendingin yang ketat — air pendingin yang terkontaminasi atau tidak mencukupi merupakan penyebab utama keretakan kelelahan termal pada pengerolan panas.
• Menetapkan batas keausan maksimum yang diperbolehkan per kampanye dan menerapkannya — menjalankan pekerjaan melebihi batas keausan aman akan meningkatkan risiko spalling secara eksponensial.
• Memasangkan gulungan dengan benar: gulungan kerja dengan diameter dan kekerasan yang sesuai harus dipasangkan untuk menghindari distribusi beban yang tidak merata dan keausan satu sisi.

Pabrik yang menerapkan program manajemen gulungan terstruktur biasanya melaporkan Pengurangan biaya konsumsi gulungan sebesar 10–20%. dan peningkatan kualitas permukaan produk yang terukur tanpa investasi modal pada peralatan baru.

Kesimpulan

Rolling mill roll adalah alat yang presisi, bukan bahan habis pakai yang sederhana. Kombinasi yang tepat antara material roll, profil kekerasan, praktik penggilingan, dan manajemen operasional menentukan kualitas produk dan biaya rolling lebih dari hampir semua variabel lain dalam operasi pabrik. Besi HSS dan besi krom tinggi mendominasi aplikasi modern yang menuntut karena umur pakainya yang unggul, sementara baja tempa tetap tidak tergantikan ketika ketangguhan adalah hal yang terpenting. Berinvestasi pada spesifikasi gulungan yang tepat, penggilingan yang disiplin, dan pelacakan gulungan yang sistematis akan memberikan hasil yang cepat — biasanya dalam beberapa bulan pada operasi volume tinggi.