Rolling Mill Rolls: Panduan Pemilihan Material Roll Kerja dan Roll Cadangan, Kekerasan, dan Mode Kegagalan

Dalam rolling mill, gulungan merupakan komponen yang paling penting dan paling banyak dikonsumsi. Gulungan kerja pada dudukan finishing strip panas dapat menggulung 3.000–8.000 ton baja sebelum ditarik dari pabrik untuk digerinda ulang. Roll cadangan di pabrik yang sama dapat bertahan 6–18 bulan sebelum memerlukan penggilingan ulang yang besar. Namun ketika sebuah gulungan mengalami kegagalan sebelum waktunya – melalui pengelupasan, keretakan api, atau patah – konsekuensinya jauh melampaui biaya gulungan itu sendiri: waktu henti pabrik yang tidak direncanakan, cacat pada permukaan strip yang memicu penolakan pelanggan, kerusakan pada gulungan yang berdekatan dan komponen rumah pabrik, dan gangguan logistik akibat penggantian gulungan yang tidak terjadwal. Pada pabrik hot strip dengan output tinggi, satu kali penggantian roll yang tidak direncanakan dapat mengakibatkan hilangnya produksi sebesar USD 50.000–200.000.

Penyebab utama sebagian besar kegagalan gulungan prematur bukanlah cacat produksi. Hal ini merupakan ketidaksesuaian antara material gulungan dan kondisi servis sebenarnya dari dudukan — kekerasan yang salah untuk pembebanan termal dan mekanis, ketangguhan yang tidak memadai untuk pembebanan tumbukan pada lintasan, atau kualitas material yang tidak dapat bertahan terhadap siklus termal dari air pendingin dan kontak strip panas. Panduan ini memberikan kerangka teknis sistematis untuk memilih material gulungan yang tepat untuk setiap posisi dudukan, memahami parameter kekerasan yang mengatur ketahanan aus dan patah, serta mendiagnosis mode kegagalan yang mengindikasikan ketidaksesuaian material atau proses.

Bagian 1: Persyaratan Fungsional Rolling Mill Rolls

Sebelum memilih bahan gulungan, penting untuk memahami fungsi sebenarnya dari gulungan tersebut — dan mengapa tidak ada satu bahan pun yang dapat memenuhi semua persyaratan secara bersamaan.

1.1 Lima Persyaratan Bersaing

Gulungan kerja rolling mill harus secara bersamaan:

1. Tahan terhadap tekanan kontak yang tinggi — tegangan kontak antara gulungan kerja dan strip pada dudukan penyelesaian strip panas biasanya melebihi 800–1.200 MPa; di pabrik strip dingin bisa mencapai 1.500–2.500 MPa. Bahan gulungan harus memiliki kekuatan tekan dan kekerasan yang cukup untuk menahan deformasi plastis pada permukaan gulungan di bawah tekanan ini.

2. Menahan kejutan termal siklik — dalam pengerolan panas, permukaan gulungan dipanaskan hingga 400–700°C melalui kontak dengan strip panas, kemudian segera dipadamkan dengan air pendingin. Siklus termal ini menghasilkan tekanan termal siklik pada permukaan gulungan, menyebabkan retakan kelelahan termal (retakan api) jika material tidak mempunyai ketahanan retak termal yang cukup.

3. Pertahankan kekerasan dan kekasaran permukaan selama kampanye — permukaan gulungan harus mempertahankan kekerasan dan kekasaran permukaan yang konsisten pada ratusan hingga ribuan ton gulungan per kampanye. Keausan yang cepat mengubah profil gulungan, memengaruhi kerataan strip dan akurasi dimensi.

4. Hindari cacat permukaan — pemeriksaan panas, pengelupasan, retakan api, dan tanda garis melintang pada permukaan gulungan berpindah langsung ke permukaan strip, sehingga menyebabkan kegagalan kualitas produk dan penolakan pelanggan.

5. Memberikan batas keamanan patah yang cukup — gulungan tidak boleh patah secara tiba-tiba akibat beban lentur dan puntir dari proses penggulungan. Gulungan yang retak pada pabrik strip panas adalah peristiwa bencana yang dapat merusak rumah pabrik, gulungan yang berdekatan, dan pemandu strip.

1.2 Pertukaran Mendasar: Kekerasan vs. Ketangguhan

Tantangan utama dalam pemilihan material gulungan adalah bahwa kekerasan (ketahanan aus) dan ketangguhan (ketahanan terhadap patah) berbanding terbalik pada sebagian besar material. Meningkatkan kandungan karbon dan paduan untuk meningkatkan kekerasan akan mengurangi ketangguhan patah. Artinya:

• Roughing stand — pengurangan yang besar, beban impact yang tinggi, kejutan termal yang parah → memprioritaskan ketangguhan dibandingkan kekerasan → menggunakan material dengan kekerasan yang lebih rendah dan lebih keras

• Finishing stand — pengurangan yang lebih kecil, beban tumbukan yang lebih rendah, namun persyaratan kualitas permukaan yang ekstrim → memprioritaskan kekerasan dan ketahanan aus → menggunakan material dengan kekerasan yang lebih tinggi

• Gulungan kerja penggilingan dingin — tidak ada guncangan termal, tetapi tekanan kontak ekstrem → memprioritaskan kekerasan dan kekuatan lelah yang sangat tinggi → gunakan baja paduan tempa dengan pengerasan dalam

Variasi persyaratan yang spesifik pada tegakan inilah yang menyebabkan rolling mill menggunakan bahan gulungan yang berbeda pada tegakan yang berbeda — tidak ada bahan gulungan universal yang dapat melayani semua posisi secara optimal.

Bagian 2: Metode Pembuatan Gulungan — Ditempa vs. Dicor

2.1 Gulungan Tempa

Gulungan tempa diproduksi dengan penempaan ingot baja dengan cetakan terbuka, diikuti dengan perlakuan panas (quenching dan tempering, atau differential hardening). Proses penempaan:

• Memperbaiki struktur butiran — memecah struktur batangan kasar, menghasilkan butiran halus dan seragam

• Menghilangkan porositas internal — penempaan menutup rongga penyusutan dan pori-pori gas yang melekat pada batangan cor

• Memberikan kekuatan terarah — aliran butiran mengikuti bentuk gulungan, memaksimalkan kekuatan dalam arah aksial (penting untuk ketahanan lentur)

• Memungkinkan pengerasan yang dalam dan seragam — gulungan yang ditempa dapat dikeraskan secara menyeluruh atau dikeraskan secara berbeda (permukaan keras, inti keras) dengan keseragaman yang sangat baik

Gulungan palsu adalah standar untuk:

• Gulungan cadangan (semua jenis pabrik) — beban lentur ekstrem memerlukan ketangguhan patah yang hanya dapat diberikan oleh proses penempaan

• Gulungan kerja stand work roughing mill strip panas — beban impak yang tinggi memerlukan ketangguhan yang ditempa

• Gulungan kerja penggilingan dingin — tekanan kontak ekstrem memerlukan struktur baja tempa yang bersih dan bebas cacat

• Gulungan kerja pabrik pelat beban tinggi

Bahan gulungan tempa yang khas:

2.2 Gulungan Cor

Gulungan cor diproduksi dengan menuangkan logam cair ke dalam cetakan. Proses pengecoran memungkinkan lebih banyak fleksibilitas dalam komposisi dan geometri dibandingkan penempaan, dan umumnya berbiaya lebih rendah untuk gulungan berdiameter besar. Gulungan cor diproduksi oleh:

• Pengecoran pasir — untuk bentuk yang besar dan rumit; akurasi dimensi yang lebih rendah

• Pengecoran sentrifugal — standar untuk gulungan cor berkualitas tinggi; gaya sentrifugal selama pengecoran mendorong karbida padat ke lapisan luar (kulit) sementara inti bagian dalam mengeras dengan struktur karbida rendah yang lebih keras. Ini menghasilkan struktur komposit alami — cangkang keras dan tahan aus di atas inti yang kokoh.

Jenis dan aplikasi gulungan cor:

2.3 Pemeran vs. Pemeran — Kapan Memilih Yang Mana

Bagian 3: Pemilihan Bahan Khusus Stand

3.1 Hot Strip Mill (HSM) — Pemilihan Gulungan Kerja berdasarkan Stand

Pabrik strip panas adalah lingkungan yang paling menuntut untuk pengerjaan roll, menggabungkan suhu kontak yang tinggi (suhu masuk strip 1.050–1.150°C pada roughing, 850–950°C pada finishing exit), gaya rolling yang tinggi, dan pendinginan air yang agresif.

Stand Penggilingan (R1–R2):

• Suhu strip: 1.050–1.150°C

• Kekuatan bergulir: Sangat tinggi (hingga 40–60 MN)

• Pemuatan dampak: Parah (skala, ujung tanaman, jalan berbatu)

• Prioritas: Ketahanan patah dan ketahanan retak termal dibandingkan ketahanan aus

• Bahan yang direkomendasikan: Baja Cr2 atau Cr3 yang ditempa, atau baja tuang berkekuatan tinggi

• Kekerasan: HS 40–55 (350–480 HB)

• Dasar Pemikiran: Beban tumbukan yang ekstrim dari kerak dan ujung tanaman pada tegakan yang hidup seadanya menjadikan ketahanan terhadap patahan sebagai persyaratan utama. Gulungan yang lebih keras yang memberikan ketahanan aus yang lebih baik namun ketangguhannya lebih rendah akan patah pada kondisi ini.

Finishing Stand F1–F3 (Entri Finishing):

• Suhu strip: 950–1.050°C saat masuk

• Kekuatan bergulir: Tinggi (20–40 MN)

• Pemuatan dampak: Sedang

• Prioritas: Keseimbangan antara ketahanan aus dan ketahanan retak termal

• Bahan yang direkomendasikan: Besi cor kromium tinggi (sentrifugal) atau semi-HSS ditempa

• Kekerasan: HS 65–75 (540–620 HB)

• Dasar Pemikiran: Tempat penyelesaian akhir menerima beban panas yang tinggi dari jalur panas tetapi dampaknya lebih rendah dibandingkan proses seadanya. Besi tuang kromium tinggi memberikan ketahanan aus yang diperlukan untuk umur kampanye yang dapat diterima sekaligus mempertahankan ketahanan retak termal yang cukup.

Finishing Stand F4–F7 (Exit Finishing):

• Suhu strip: 850–950°C

• Kekuatan bergulir: Sedang (10–20 MN)

• Pemuatan dampak: Rendah

• Prioritas: Ketahanan aus maksimum dan kualitas permukaan

• Bahan yang direkomendasikan: Baja kecepatan tinggi (HSS) — dicor atau ditempa

• Kekerasan: HS 75–90 (620–720 HB)

• Dasar Pemikiran: Dudukan finishing akhir menentukan kualitas permukaan strip akhir dan keakuratan dimensi. Gulungan HSS memberikan masa pakai kampanye 3–5× lebih lama dibandingkan gulungan kromium tinggi pada dudukan ini, sehingga mengurangi frekuensi penggantian gulungan dan meningkatkan konsistensi permukaan strip. Pembebanan dampak yang lebih rendah pada tempat keluar membuat ketangguhan HSS yang lebih rendah dapat diterima.

3.2 Hot Strip Mill — Pemilihan Gulungan Cadangan

Gulungan cadangan di pabrik strip panas tidak bersentuhan dengan strip — gulungan cadangan tersebut menopang gulungan kerja dan meneruskan gaya rolling melalui rumah pabrik. Persyaratan mereka pada dasarnya berbeda dari daftar kerja:

• Persyaratan utama: Ketahanan terhadap kelelahan lentur — gulungan cadangan adalah balok besar yang dibebani oleh gaya gelinding, dan harus tahan terhadap pembengkokan siklik tanpa retak lelah

• Persyaratan sekunder: Ketahanan terhadap kelelahan kontak pada antarmuka gulungan kerja/gulungan cadangan — tegangan kontak antara gulungan kerja dan gulungan cadangan dapat mencapai 600–900 MPa

• Kekerasan: HS 55–70 (460–580 HB) — lebih rendah dari work roll, dioptimalkan untuk ketangguhan

• Bahan: Baja Cr-Ni-Mo atau Cr5 yang ditempa — ketangguhan patah yang unggul dari baja tempa sangat penting untuk gulungan cadangan

Dimensi gulungan cadangan biasanya:

• Diameter barel: 1.200–1.800 mm (pabrik strip panas)

• Panjang barel: 1.800–2.200mm

• Total berat gulungan: 60–150 ton

Pada skala ini, kualitas penempaan — khususnya tidak adanya cacat internal dan keseragaman kekerasan dari permukaan hingga inti — sangatlah penting. Gulungan cadangan 100% diuji secara ultrasonik setelah penempaan dan perlakuan panas.

3.3 Cold Rolling Mill — Pemilihan Gulungan Kerja

Pengerolan dingin memberlakukan persyaratan yang berbeda secara mendasar pada gulungan kerja dibandingkan dengan pengerolan panas:

• Tidak ada kejutan termal — strip masuk pada suhu kamar

• Tekanan kontak ekstrem — 1.500–2.500 MPa pada penyelesaian strip dingin

• Persyaratan kualitas permukaan yang sangat tinggi — kualitas permukaan strip canai dingin secara langsung ditentukan oleh kondisi permukaan gulungan

• Kecepatan rolling yang tinggi — hingga 25 m/s pada cold mill tandem

Persyaratan gulungan kerja pabrik dingin:

• Kekerasan sangat tinggi: 60–66 HRC (baja paduan tinggi yang ditempa) — diperlukan untuk menahan deformasi plastis di bawah tekanan kontak ekstrem

• Permukaan akhir yang sangat baik: Ra <0,1 μm setelah penggilingan — permukaan akhir gulungan ditransfer langsung ke strip

• Kekuatan lelah yang tinggi: Gulungan harus tahan terhadap kelelahan kontak (pitting) dalam jutaan siklus pemuatan per kampanye

• Perataan elastis rendah: Modulus elastisitas tinggi mempertahankan profil gulungan di bawah beban

Material yang direkomendasikan: Baja paduan tinggi yang ditempa (2% C, 12% Cr, Mo, V) — grade ini memberikan kombinasi kekerasan yang sangat tinggi, kekuatan lelah yang baik, dan ketangguhan yang cukup untuk servis cold mill.

Persyaratan gulungan cadangan pabrik dingin:

• Kekerasan: 60–75 HSC (300–420 HB) — lebih rendah dari work roll, dioptimalkan untuk ketahanan terhadap kelelahan akibat lentur

• Bahan: Baja Cr-Ni-Mo yang ditempa dengan pengerasan yang dalam dan seragam

• Persyaratan penting: Kekerasan harus seragam dari permukaan hingga kedalaman setidaknya 100–150 mm, untuk memastikan gulungan cadangan mempertahankan kapasitas menahan bebannya setelah beberapa siklus penggilingan ulang.

3.4 Pemilihan Batang Kawat dan Gulungan Bar Mill

Pabrik batang kawat dan batangan menghadirkan tantangan yang berbeda: gulungan lebih kecil (biasanya berdiameter 200–600 mm), berputar dengan kecepatan sangat tinggi (hingga 100 m/s pada blok finishing), dan harus mempertahankan geometri alur yang presisi selama kampanye.

Tegakan hidup seadanya dan perantara:

• Pemuatan berdampak tinggi dari entri dan skala billet

• Direkomendasikan: Baja tuang atau besi ulet (besi SG)

• Kekerasan: HS 35–55 (300–480 HB)

Finishing berdiri:

• Diperlukan geometri alur yang presisi dan berkecepatan tinggi

• Direkomendasikan: Cincin gulungan besi cor kromium tinggi atau karbida tungsten

• Kekerasan: HS 65–80 untuk kromium tinggi; 1.400–1.600 HV untuk tungsten karbida

Cincin gulungan tungsten karbida adalah pilihan premium untuk blok finishing batang kawat berkecepatan tinggi:

• Ketahanan aus 10–20× lebih tinggi dibandingkan besi cor kromium tinggi

• Modulus elastisitas 3× lebih tinggi dari baja — perataan elastis minimal mempertahankan geometri alur

• Batasan: Ketangguhan patah yang sangat rendah — harus digunakan dalam selongsong baja (gulungan komposit) dan tidak dapat menahan batu bulat atau beban benturan yang parah

Bagian 4: Pengukuran Kekerasan dan Konversi untuk Rolling Mill Rolls

4.1 Skala Kekerasan yang Digunakan dalam Spesifikasi Gulungan

Gulungan rolling mill menggunakan beberapa skala kekerasan tergantung pada jenis gulungan dan tingkat kekerasan:

Perkiraan konversi (untuk referensi saja — nilai pastinya bergantung pada material):

4.2 Gradien Kekerasan — Parameter Kritis

Untuk gulungan yang diperkeras secara berbeda (permukaan keras, inti keras), gradien kekerasan dari permukaan ke inti sama pentingnya dengan kekerasan permukaan. Gradien kekerasan menentukan:

• Kedalaman pengerasan efektif — berapa banyak siklus penggilingan ulang yang dapat dilakukan gulungan sebelum lapisan pengerasan digunakan

• Distribusi tegangan bawah permukaan — transisi dari permukaan keras ke inti lunak menciptakan zona konsentrasi tegangan di mana retakan kelelahan bawah permukaan dapat terjadi

• Risiko pengelupasan — jika lapisan yang mengeras terlalu tipis atau penurunan kekerasan terlalu mendadak, konsentrasi tegangan di bawah permukaan akan menyebabkan pengelupasan

Persyaratan gradien kekerasan yang umum:

Bagian 5: Perhitungan Tegangan Kontak dan Kekuatan Gulung

5.1 Tegangan Kontak Hertzian pada Antarmuka Roll/Strip

Kontak antara gulungan silinder dan permukaan strip datar merupakan masalah kontak garis Hertzian. Tekanan kontak maksimum (puncak tegangan Hertzian) adalah:

Di mana:

= gaya bergulir (N)

= panjang barel dalam kontak (m)

= modulus elastisitas tereduksi:

(untuk baja-baja:

)

= radius berkurang:

(untuk gulungan pada strip datar:

)

Contoh: work roll berdiameter 700mm, barel 1.600mm, gaya rolling 20 MN:

Tekanan kontak ini harus berada di bawah batas kelelahan kontak material (

) untuk menghindari pitting dan spalling. Untuk gulungan HSS,

; untuk besi cor kromium tinggi,

.

5.2 Tegangan Bending Gulung

Gulungan cadangan (dan pada tingkat lebih rendah gulungan kerja) bertindak sebagai balok yang dibebani oleh gaya gelinding yang didistribusikan sepanjang laras dan ditopang pada bantalan leher gulungan. Tegangan lentur maksimum pada permukaan roll barel adalah:

Di mana

adalah momen lentur maksimum (N·mm) dan

adalah diameter barel (mm).

Untuk gulungan cadangan dengan kekuatan menggelinding

diterapkan pada bagian tengah laras dan ditopang pada bagian tengah leher (span

):

Tegangan lentur harus berada di bawah batas ketahanan material — biasanya 250–400 MPa untuk baja gulungan cadangan Cr-Ni-Mo yang ditempa. Faktor keamanan 4–5 terhadap batas ketahanan adalah praktik standar untuk desain gulungan cadangan.

Bagian 6: Analisis Mode Kegagalan Gulungan

Memahami mode kegagalan sangat penting untuk mengidentifikasi akar permasalahan dan memilih tindakan perbaikan yang tepat. Tampilan visual yang sama dapat mempunyai akar permasalahan yang berbeda.

6.1 Terkelupas

Penampilan: Potongan besar permukaan gulungan terlepas, biasanya dalam pola melingkar atau elips. Kedalaman spall biasanya 5–30mm.

Mekanisme: Inisiasi retakan lelah bawah permukaan pada kedalaman tegangan geser maksimum (biasanya 2–10 mm di bawah permukaan untuk kontak Hertzian), diikuti dengan perambatan retakan sejajar permukaan, akhirnya menyambung ke permukaan dan melepaskan pecahan serpihan.

Akar penyebab:

• Kelebihan beban: Gaya penggulungan melebihi batas kelelahan kontak gulungan — penyebab paling umum

• Kejutan termal: Pendinginan mendadak (mendinginkan air pada gulungan panas, atau strip cobble yang menyebabkan panas berlebih lokal) menciptakan tekanan termal tarik yang memicu retakan di bawah permukaan

• Cacat bawah permukaan yang sudah ada sebelumnya: Inklusi, pita segregasi, atau serpihan hidrogen pada bahan gulungan bertindak sebagai tempat permulaan retakan

• Kedalaman pengerasan yang tidak memadai: Jika lapisan yang mengeras digunakan untuk penggerindaan ulang, material bawah permukaan yang lebih lunak tidak dapat menahan tegangan kontak

Tindakan perbaikan:

• Pastikan gaya penggulungan tidak melebihi batas kelelahan kontak pengenal gulungan

• Periksa kebersihan bahan gulungan (pemeriksaan UT terhadap gulungan baru)

• Pastikan kedalaman pengerasan cukup untuk diameter gulungan yang tersisa

• Tinjau aliran dan distribusi air pendingin

6.2 Retak Api (Retak Kelelahan Termal)

Penampilan: Jaringan retakan permukaan halus (pemeriksaan panas) dalam pola kira-kira heksagonal, biasanya sedalam 0,5–3 mm. Dalam kasus yang parah, retakan akan menyebar lebih dalam dan dapat menyebabkan pengelupasan.

Mekanisme: Tekanan termal siklik dari pemanasan berulang (kontak strip panas) dan pendinginan (air pendingin) menghasilkan tegangan tarik siklik pada permukaan gulungan selama fase pendinginan. Tekanan ini melebihi batas kelelahan termal material, sehingga memicu retakan permukaan.

Akar penyebab:

• Aliran air pendingin tidak mencukupi: Pendinginan yang tidak memadai menyebabkan suhu permukaan gulungan meningkat secara berlebihan

• Masalah distribusi air pendingin: Pendinginan yang tidak merata menciptakan gradien termal di sepanjang laras

• Bahan dengan ketahanan retak termal rendah: Bahan dengan kekerasan tinggi (HSS, kromium tinggi) memiliki ketahanan retak termal lebih rendah dibandingkan bahan yang lebih keras

• Durasi kampanye yang berlebihan: Retakan api bersifat kumulatif — gulungan yang tidak cukup sering diratakan kembali akan mengakumulasi retakan api yang dalam

Tindakan perbaikan:

• Verifikasi laju aliran air pendingin dan distribusinya ke seluruh barel

• Mengurangi durasi kampanye (menggiling ulang lebih sering) untuk tegakan dengan beban termal tinggi

• Pertimbangkan untuk beralih ke bahan dengan ketahanan retak termal yang lebih baik (misalnya, dari HSS cor ke Semi-HSS palsu) jika keretakan api terus terjadi

6.3 Tanda Pita / Alur

Penampilan: Pita atau alur melingkar pada permukaan gulungan, biasanya dengan interval teratur sesuai dengan posisi tepi strip atau lebar strip tertentu.

Mekanisme: Tepi strip menciptakan konsentrasi tegangan pada zona kontak tepi. Selama banyak siklus penggulungan, kontak berulang pada posisi tepi strip menyebabkan keausan atau kerusakan akibat kelelahan, sehingga menciptakan pita atau alur yang terlihat.

Akar penyebab:

• Menggulung strip dengan lebar yang sama berulang kali — tepi strip selalu bersentuhan dengan posisi yang sama pada laras gulungan

• Mahkota gulungan tidak mencukupi — profil gulungan datar memusatkan tekanan pada tepi strip

• Cacat pada tepi strip — gerinda atau tepi yang terbalik pada strip menciptakan konsentrasi tegangan lokal

Tindakan perbaikan:

• Variasikan lebar strip dalam jadwal penggulungan untuk mendistribusikan kontak tepi ke seluruh laras

• Pastikan profil mahkota gulungan sudah benar untuk jadwal penggulungan

• Periksa strip masuk untuk mengetahui adanya cacat tepi

6.4 Fraktur Gulungan

Penampilan: Retakan lengkap pada gulungan, biasanya pada radius transisi laras/leher atau di tengah laras.

Mekanisme: Tegangan patah melebihi ketangguhan patah material (

) pada konsentrasi retakan atau tegangan yang sudah ada sebelumnya. Patah tulang guling biasanya merupakan peristiwa patahan yang cepat — terjadi secara tiba-tiba tanpa peringatan.

Akar penyebab:

• Cobble (strip jam): Sebuah strip cobble membungkus gulungan kerja, menciptakan beban lentur dan torsi ekstrim yang melebihi ketangguhan patah gulungan

• Fraktur kejutan termal: Pendinginan gulungan yang sangat panas secara tiba-tiba (misalnya, air pendingin darurat pada gulungan yang kehilangan pendinginan) menciptakan tekanan termal yang ekstrem

• Retakan dalam yang sudah ada sebelumnya: Retakan akibat kebakaran atau kerusakan akibat pengelupasan yang tidak dihilangkan dengan penggilingan ulang akan meluas hingga menjadi retakan

• Cacat material: Cacat internal (serpih hidrogen, segregasi) mengurangi ketangguhan patah efektif di bawah nilai desain

Tindakan perbaikan:

• Meningkatkan sistem deteksi batu bulat dan perlindungan pabrik

• Pastikan semua retakan akibat kebakaran dan kerusakan permukaan telah hilang seluruhnya selama penggilingan ulang (verifikasi dengan inspeksi partikel magnetik)

• Tentukan inspeksi UT 100% pada gulungan baru untuk mendeteksi cacat internal

6.5 Keausan Berlebihan

Penampilan: Pengurangan cepat pada diameter gulungan, hilangnya profil gulungan (mahkota), penurunan kekasaran permukaan.

Mekanisme: Keausan abrasif dari permukaan strip (kerak, oksida, inklusi keras) menghilangkan material dari permukaan gulungan lebih cepat dari laju keausan desain.

Akar penyebab:

• Bahan gulungan terlalu lunak untuk aplikasi — kekerasannya tidak mencukupi untuk kondisi kontak

• Penumpukan kerak — pembersihan kerak yang tidak memadai menyebabkan kerak keras menumpuk di antara gulungan dan strip, sehingga meningkatkan keausan abrasif secara drastis

• Bahan gulungan yang salah untuk dudukannya — menggunakan bahan yang lebih keras namun lebih lembut pada dudukan akhir yang mengutamakan ketahanan aus

Tindakan perbaikan:

• Tingkatkan ke material gulungan yang lebih keras (misalnya, dari besi cor kromium tinggi ke HSS untuk finishing stand)

• Verifikasi kinerja pembersih kerak — periksa tekanan air dan kondisi nosel

• Tinjau durasi kampanye dan jadwal ulang

Bagian 7: Manajemen dan Penggilingan Roll Shop

7.1 Persyaratan Pendaftaran Ulang

Setelah setiap kampanye, gulungan kerja digerinda ulang untuk menghilangkan kerusakan permukaan (retak akibat kebakaran, keausan, bekas garis melintang) dan mengembalikan profil yang benar. Kedalaman penggilingan ulang harus cukup untuk:

• Hapus semua retakan api (biasanya sedalam 0,5–2 mm) — diverifikasi dengan inspeksi partikel magnetik (MPI) setelah penggilingan

• Hilangkan semua kerusakan yang terkelupas — diverifikasi secara visual dan oleh MPI

• Kembalikan profil barel yang benar (kurva mahkota, lancip, atau CVC) — diverifikasi dengan pengukuran profil gulungan

Kedalaman penggilingan ulang minimum: Biasanya 0,5–1,5 mm per sisi (diameter 1–3 mm) untuk gulungan kerja pabrik panas; 0,1–0,3 mm per sisi untuk gulungan kerja penggilingan dingin.

Penggilingan ulang total maksimum: Gulungan dapat digiling ulang hingga diameter laras mencapai diameter minimum yang dapat diterima (biasanya 90–95% dari diameter gulungan baru). Pada titik ini, lapisan yang mengeras dapat terpakai, atau ukuran bantalan leher gulung menjadi terlalu kecil.

7.2 Protokol Inspeksi Gulungan

7.3 Penyimpanan dan Penanganan Gulungan

Penyimpanan dan penanganan gulungan yang tidak tepat merupakan penyebab utama kegagalan dini:

• Orientasi penyimpanan: Gulungan besar (gulungan cadangan, gulungan kerja berat) harus disimpan secara horizontal pada penyangga blok V — jangan pernah disimpan secara vertikal, yang dapat menyebabkan pembengkokan karena beratnya sendiri

• Suhu: Gulungan tidak boleh mengalami perubahan suhu yang cepat selama penyimpanan — kejutan termal dapat memicu keretakan pada gulungan dengan kekerasan tinggi

• Penanganan: Roll neck harus dilindungi selama penanganan — kerusakan pada permukaan roll neck menyebabkan konsentrasi tegangan yang dapat memicu retak lelah

• Pelumasan: Jurnal leher rol harus diberi sedikit minyak selama penyimpanan untuk mencegah lubang korosi, yang berfungsi sebagai tempat timbulnya retak lelah.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

Q1: Apa perbedaan antara gulungan kerja dan gulungan cadangan?

Gulungan kerja adalah gulungan yang bersentuhan langsung dengan strip yang sedang digulung. Mereka menentukan ketebalan strip, lebar, kualitas permukaan, dan kerataan. Gulungan cadangan menopang gulungan kerja dari belakang, mencegah gulungan kerja membelok karena gaya gelinding. Pada penggilingan 4-Hi, terdapat 2 gulungan kerja (atas dan bawah) dan 2 gulungan cadangan (atas dan bawah). Gulungan kerja lebih kecil (biasanya berdiameter 500–800mm di pabrik strip panas), lebih keras, dan lebih sering diganti. Gulungan cadangan jauh lebih besar (diameter 1.200–1.800 mm), lebih keras, dan tahan lebih lama.

Q2: Mengapa gulungan HSS (baja berkecepatan tinggi) digunakan pada dudukan finishing tetapi tidak pada dudukan roughing?

Gulungan HSS memiliki kekerasan yang sangat tinggi (HS 75–90) dan ketahanan aus yang sangat baik, memberikan umur kampanye 3–5× lebih lama dibandingkan gulungan kromium tinggi pada dudukan akhir. Namun, HSS memiliki ketangguhan patah yang rendah — HSS tidak dapat menahan beban dampak berat dari kerak, ujung tanaman, dan batu-batuan yang terjadi pada tegakan yang hidup seadanya. Roughing stand memerlukan material yang lebih keras dan kekerasannya lebih rendah (baja Cr2/Cr3 yang ditempa) yang dapat menyerap energi benturan tanpa patah. Dudukan finishing memiliki pembebanan benturan yang lebih rendah, sehingga ketangguhan HSS yang rendah dapat diterima sebagai ganti ketahanan ausnya yang unggul.

Q3: Apa yang menyebabkan roll spalling dan bagaimana cara mencegahnya?

Spalling disebabkan oleh inisiasi retak lelah bawah permukaan pada kedalaman tegangan geser maksimum (2–10 mm di bawah permukaan), diikuti oleh perambatan retak dan pecahnya permukaan. Penyebab utamanya adalah: gaya gelinding melebihi batas kelelahan kontak gulungan; cacat bawah permukaan yang sudah ada sebelumnya (inklusi, serpihan hidrogen); kedalaman pengerasan yang tidak mencukupi; dan kejutan termal. Pencegahan: tentukan inspeksi UT 100% pada gulungan baru; pastikan gaya gelinding tidak melebihi batas kelelahan kontak pengenal gulungan; menjaga kedalaman pengerasan yang memadai dengan melacak riwayat penggilingan ulang; memastikan distribusi air pendingin yang seragam.

Q4: Bagaimana cara menentukan kekerasan yang benar untuk gulungan kerja pengganti?

Spesifikasi kekerasan tergantung pada posisi stand dan tipe mill. Untuk finishing hot strip stand F4–F7, tentukan HS 75–90 (kelas HSS). Untuk finishing hot strip stand F1–F3, tentukan HS 65–75 (besi cor kromium tinggi atau Semi-HSS). Untuk dudukan roughing strip panas, tentukan HS 40–55 (Cr2/Cr3 palsu). Untuk cold mill work roll, tentukan 62–66 HRC (baja paduan tinggi yang ditempa). Selalu tentukan kekerasan permukaan dan kekerasan minimum pada kedalaman 30 mm — kekerasan permukaan saja tidak menjamin umur kampanye yang memadai jika lapisan yang diperkeras dangkal.

Q5: Berapa kedalaman penggilingan ulang yang benar untuk gulungan kerja strip panas?

Kedalaman penggilingan ulang minimum harus cukup untuk menghilangkan semua retakan api — biasanya 0,5–2 mm per sisi (diameter 1–4 mm) untuk gulungan pengerjaan strip panas. Setelah penggilingan, verifikasi penghilangan retakan secara menyeluruh dengan inspeksi partikel magnetik (MPI). Jika MPI menunjukkan sisa retakan, lanjutkan penggilingan hingga permukaan bersih. Jangan mengembalikan gulungan ke layanan dengan sisa retakan — retakan tersebut akan menyebar selama kampanye berikutnya dan menyebabkan pengelupasan atau patahan.

Q6: Dapatkah gulungan palsu diperbaiki setelah kerusakan terkelupas?

Kerusakan kecil pada permukaan (pengelupasan dangkal, bekas pita) dapat dihilangkan dengan penggerindaan ulang jika diameter masih mencukupi. Spalling yang dalam (> 10–15 mm) yang memakan lapisan yang mengeras tidak dapat diperbaiki — gulungan harus dibuang atau laras dikeraskan kembali (jika desain gulungan memungkinkan). Fraktur gulungan tidak dapat diperbaiki. Untuk gulungan cadangan dengan pengelupasan yang dalam pada permukaan laras, beberapa produsen menawarkan perbaikan selongsong gulungan — menekan selongsong baru yang sudah mengeras ke atas laras yang sudah ada — namun hal ini hanya dapat dilakukan untuk desain gulungan tertentu.

Mesin Yile: Rolling Mill Roll yang Ditempa dan Dicor

Yile Machinery memproduksi gulungan pabrik penggilingan tempa dan cor khusus untuk penggilingan panas, penggilingan dingin, pabrik pelat, pabrik batangan, dan pabrik bagian. Kemampuan manufaktur terintegrasi kami — mulai dari penempaan dan pengecoran hingga perlakuan panas, penggilingan CNC, dan inspeksi — memastikan bahwa setiap gulungan memenuhi persyaratan kekerasan, profil, dan kualitas internal untuk aplikasi spesifik Anda.

Kemampuan manufaktur gulungan kami:

• Gulungan tempa: Penempaan cetakan terbuka untuk gulungan kerja dan gulungan cadangan hingga diameter 1.500 mm; bahan termasuk Cr2, Cr3, Cr5, Cr-Ni-Mo, Semi-HSS, dan paduan khusus

• Gulungan cor: Pengecoran sentrifugal untuk besi cor kromium tinggi dan gulungan besi ulet; pengecoran pasir untuk inti gulungan cadangan yang besar

• Perlakuan panas: Pengerasan diferensial (permukaan keras, inti keras) dengan kontrol gradien kekerasan yang tepat; pengerasan induksi untuk gulungan kerja

• Penggilingan: Penggilingan gulungan CNC hingga toleransi profil ±0,01mm; permukaan akhir Ra <0,4 μm untuk gulungan penggilingan panas, Ra <0,1 μm untuk gulungan penggilingan dingin

• Inspeksi: pengujian ultrasonik 100% (UT) untuk kesehatan internal; inspeksi partikel magnetik (MPI) untuk retakan permukaan; survei kekerasan pada setiap gulungan; sertifikat pengukuran profil

Produk terkait dan sumber daya teknis:

• Gulungan Baja Tempa Khusus untuk Pabrik Penggilingan — gulungan kerja tempa dan gulungan cadangan dari 42CrMo dan paduan khusus

• Solusi Industri Pengolahan Baja & Logam — pasokan komponen lengkap untuk pabrik baja dan jalur pemrosesan

• Gearbox Industri Tugas Berat & Pengurang Kecepatan — gearbox penggerak pabrik untuk penggerak utama pabrik rolling

• Panduan Pemilihan Gearbox Heliks & Bevel-Helical Industri — metodologi penilaian faktor servis dan torsi untuk gearbox penggerak pabrik

• Roda Gigi Girth Tugas Berat untuk Kiln, Pabrik & Pengering — roda gigi cincin besar untuk penggerak pabrik putar

• Blanko Roda Gigi & Tempa Cincin Baja Tempa — blanko tempa khusus untuk pembuatan roda gigi dan gulungan

• Poros Baja Tempa vs. Baja Cor untuk Penghancur - proses penempaan dan referensi pemilihan material

• Penempaan Mati Terbuka vs. Penempaan Mati Tertutup — panduan pemilihan proses penempaan

• Solusi Industri Pertambangan & Semen — pasokan komponen industri berat

Untuk menerima penawaran, berikan:

• ✅ Jenis gulungan (gulungan kerja / gulungan cadangan / gulungan perantara)

• ✅ Tipe gilingan dan posisi dudukan (misalnya, gilingan strip panas, dudukan akhir F5)

• ✅ Dimensi gulungan: diameter barel × panjang barel × panjang total; diameter dan panjang leher

• ✅ Spesifikasi kekerasan permukaan dan gradien kekerasan yang diperlukan

• ✅ Spesifikasi bahan (atau bahan gulungan saat ini untuk penggantian)

• ✅ Kuantitas dan tanggal pengiriman yang diperlukan

• ✅ Gambar atau gulungan sampel tersedia untuk rekayasa terbalik

E-mail: jasmine@yileindustry.com

Kirimkan RFQ: www.yilemachinery.com/contactus.html

Semua pertanyaan teknis menerima tanggapan dalam waktu 24 jam. Rekayasa balik dari gulungan sampel atau gulungan usang diterima.

Sumber Daya Teknis Terkait

• Panduan Pemilihan Gearbox Heliks & Bevel-Helical Industri

• Panduan Pemasangan, Penyelarasan & Perawatan Girth Gear

• Panduan Penyelarasan Trunnion Rotary Kiln

• Poros Baja Tempa vs. Baja Cor untuk Penghancur

• Penempaan Mati Terbuka vs. Penempaan Mati Tertutup

• Tempa Khusus — Kosong Roda Gigi & Tempa Cincin

• Solusi Pengolahan Baja & Logam

• Solusi Industri Pertambangan & Semen