Reversing Mill: Peralatan Utama dan Perannya dalam Produksi Baja

Definisi dan Konsep Dasar

Sebuah Mesin Penggulung Balik adalah jenis mesin penggulung yang digunakan dalam industri baja untuk mengurangi ketebalan slab, billet, atau bloom logam dengan cara melewatkannya bolak-balik melalui serangkaian rol besar. Berbeda dengan mesin penggulung kontinu, mesin penggulung balik beroperasi dalam kedua arah, memungkinkan benda kerja digulung beberapa kali tanpa perlu dipindahkan atau dipindahkan ke mesin lain.

Pada dasarnya, tujuan utama mesin penggulung balik adalah untuk memproduksi strip atau pelat baja yang lebih tipis dan lebih seragam dari bentuk awal yang lebih tebal. Ini memainkan peran penting dalam tahap pemrosesan utama pembuatan baja, menjembatani kesenjangan antara penggulungan panas awal dan proses finishing berikutnya seperti penggulungan dingin atau penyelesaian penggulungan panas.

Dalam alur proses pembuatan baja secara keseluruhan, mesin penggulung balik ditempatkan setelah operasi penggulungan panas atau pengecoran awal, di mana ia menyempurnakan ketebalan dan kualitas permukaan produk baja setengah jadi. Ini sering digunakan dalam produksi pelat, lembaran, dan strip, memberikan akurasi dimensi dan penyelesaian permukaan yang diperlukan sebelum pemrosesan lebih lanjut.

---

Desain Teknis dan Operasi

Teknologi Inti

Prinsip rekayasa inti di balik mesin penggulung balik didasarkan pada penerapan gaya kompresi tinggi yang diberikan oleh rol besar dan berat untuk mendekatkan benda kerja baja secara plastis. Rol berputar dalam arah yang berlawanan, menggenggam logam dan mengurangi ketebalannya melalui kompresi.

Komponen teknologi kunci termasuk rol utama, bantalan rol, sistem penggerak, dan rumah mesin. Rol biasanya terbuat dari baja tempa atau paduan cor, dirancang untuk menahan stres tinggi dan beban termal. Bantalan rol mendukung rol dan memungkinkan rotasi yang halus, sering kali menggabungkan sistem pelumasan untuk mengurangi gesekan dan keausan.

Mekanisme operasi utama melibatkan memberi makan slab atau billet baja ke celah antara rol. Rol berputar dalam arah yang berlawanan, menarik benda kerja melalui celah dan mengurangi ketebalannya. Setelah setiap kali lewat, benda kerja dibalik, dan proses diulang hingga dimensi yang diinginkan tercapai.

Aliran material dikendalikan dengan menyesuaikan celah rol, tekanan rol, dan kecepatan penggulungan. Proses ini bersifat siklik, dengan benda kerja diberi makan dalam satu arah, digulung, kemudian dibalik untuk lewat berikutnya. Gerakan bolak-balik ini memungkinkan kontrol yang tepat atas ketebalan akhir dan kualitas permukaan.

Parameter Proses

Variabel proses kritis meliputi:

• Lebar celah rol: Biasanya berkisar dari beberapa milimeter hingga beberapa sentimeter, tergantung pada pengurangan yang diinginkan.
• Kecepatan penggulungan: Biasanya antara 0,5 hingga 3 meter per detik, menyeimbangkan produktivitas dan kualitas permukaan.
• Tekanan rol: Dapat mencapai beberapa ratus megapaskal, tergantung pada material dan pengurangan ketebalan.
• Suhu: Penggulungan panas terjadi pada suhu 1100°C hingga 1250°C, sementara penggulungan dingin dilakukan dekat suhu kamar.

Parameter ini mempengaruhi ketebalan produk akhir, penyelesaian permukaan, mikrostruktur, dan sifat mekanik. Misalnya, tekanan rol yang lebih tinggi meningkatkan deformasi tetapi dapat berisiko menyebabkan cacat permukaan jika tidak dikendalikan dengan baik.

Sistem kontrol menggunakan sensor dan otomatisasi untuk memantau parameter seperti celah rol, gaya, suhu, dan kecepatan. Loop umpan balik menyesuaikan proses secara real-time untuk mempertahankan kualitas output yang konsisten.

Konfigurasi Peralatan

Sebuah mesin penggulung balik yang khas terdiri dari dua rol horizontal besar yang dipasang pada rangka, dengan benda kerja melewati di antara mereka. Rol didukung oleh bantalan yang kokoh yang terletak di dalam rumah mesin, yang juga mengandung mekanisme penggerak.

Dimensi fisik bervariasi berdasarkan kapasitas; misalnya, diameter rol dapat berkisar dari 0,5 hingga 2 meter, dengan panjang beberapa meter untuk mesin berskala besar. Mesin ini dilengkapi dengan sistem hidrolik atau mekanis untuk menyesuaikan celah rol dengan tepat.

Variasi desain termasuk:

• Mesin penggulung balik dua tinggi: Konfigurasi paling sederhana dengan dua rol.
• Mesin empat tinggi: Menggabungkan rol cadangan yang lebih kecil untuk mendukung rol utama, memungkinkan tekanan yang lebih tinggi dan penyelesaian permukaan yang lebih baik.
• Mesin kluster: Menggunakan beberapa rol yang diatur dalam kluster untuk aplikasi khusus.

Sistem tambahan termasuk unit pelumasan, sistem pendinginan untuk rol, dan kontrol otomatisasi. Mesin modern sering dilengkapi dengan sistem kontrol komputer untuk operasi yang tepat dan keselamatan.

---

Kimia Proses dan Metalurgi

Reaksi Kimia

Selama penggulungan panas di mesin penggulung balik, reaksi kimia utama melibatkan oksidasi dan dekarburisasi di permukaan baja akibat suhu tinggi dan paparan oksigen atmosfer. Reaksi ini dapat menyebabkan pembentukan skala permukaan, terutama oksida besi seperti FeO, Fe₂O₃, dan Fe₃O₄.

Secara termodinamika, reaksi oksidasi lebih disukai pada suhu tinggi, dengan tingkat tergantung pada tekanan parsial oksigen dan suhu. Kinetika berlangsung cepat pada suhu penggulungan panas, memerlukan atmosfer pelindung atau proses penghilangan skala.

Produk sampingan termasuk skala oksida yang dapat dihilangkan secara mekanis atau termal setelah penggulungan. Dalam beberapa kasus, elemen paduan seperti kromium atau nikel dapat mempengaruhi perilaku oksidasi, mempengaruhi kualitas permukaan.

Transformasi Metalurgi

Perubahan metalurgi kunci selama penggulungan balik termasuk rekristalisasi dinamis, pemurnian butir, dan transformasi fase. Penggulungan panas pada suhu tinggi mendorong rekristalisasi dinamis, menghasilkan mikrostruktur butir halus yang meningkatkan ketangguhan dan keuletan.

Perkembangan mikrostruktur melibatkan transformasi austenit menjadi ferit, pearlit, atau bainit, tergantung pada laju pendinginan dan komposisi paduan. Transformasi ini mempengaruhi sifat mekanik seperti kekuatan, kekerasan, dan kemampuan dibentuk.

Mesin penggulung balik dapat menyebabkan transformasi fase yang diinduksi oleh deformasi, terutama pada baja paduan, mempengaruhi sifat seperti kekerasan dan ketahanan korosi. Pengendalian suhu dan parameter deformasi yang tepat memastikan mikrostruktur yang diinginkan.

Interaksi Material

Interaksi antara baja, terak, bahan refraktori, dan atmosfer sangat penting untuk stabilitas proses. Oksidasi pada suhu tinggi dapat menyebabkan pembentukan skala permukaan, yang harus dikendalikan untuk mencegah cacat permukaan.

Bahan refraktori yang melapisi rumah mesin dan chock rol mengalami stres termal dan mekanis yang tinggi, memerlukan bahan seperti bata berbasis alumina atau magnesia. Mekanisme transfer material termasuk difusi elemen paduan dan kontaminasi dari keausan refraktori.

Interaksi yang tidak diinginkan, seperti dekarburisasi atau oksidasi, diminimalkan melalui atmosfer pelindung (misalnya, gas inert), pelapisan, atau teknik penghilangan skala. Mempertahankan lingkungan yang terkontrol meminimalkan cacat permukaan dan memastikan kualitas produk.

---

Alur Proses dan Integrasi

Bahan Masukan

Bahan masukan utama adalah produk baja setengah jadi seperti slab, billet, atau bloom, yang biasanya diproduksi melalui pengecoran kontinu atau pengecoran ingot. Bahan ini harus memenuhi komposisi kimia tertentu, kebersihan permukaan, dan toleransi dimensi.

Persiapan melibatkan pemanasan hingga suhu penggulungan, sering kali di dalam lubang perendaman atau tungku, untuk memastikan distribusi suhu yang merata. Penanganan termasuk crane dan konveyor yang dirancang untuk meminimalkan kerusakan permukaan.

Kualitas masukan secara langsung mempengaruhi kinerja proses; cacat permukaan atau ketidakkonsistenan kimia dapat menyebabkan cacat permukaan atau deformasi yang tidak