Rolling Mill: Peralatan Penting dalam Produksi & Pengolahan Baja
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Definisi dan Konsep Dasar
Sebuah pabrik penggilingan adalah fasilitas industri khusus yang digunakan dalam proses pembuatan baja untuk mengurangi ketebalan, bentuk, dan kualitas permukaan produk baja setengah jadi melalui deformasi panas atau dingin. Ini terdiri dari serangkaian rol mekanis yang menerapkan gaya kompresif untuk mengubah slab, billet, atau bloom menjadi produk baja jadi atau setengah jadi seperti lembaran, pelat, strip, batang, atau rel.
Tujuan dasar dari pabrik penggilingan adalah untuk memproduksi dimensi yang tepat dan penyelesaian permukaan, memungkinkan baja memenuhi persyaratan teknik dan struktural tertentu. Ini berfungsi sebagai proses hilir yang kritis setelah peleburan dan pengecoran baja, mengubah ingot atau slab yang dicetak kontinu menjadi bentuk yang dapat digunakan yang sesuai untuk berbagai industri.
Dalam rantai pembuatan baja secara keseluruhan, pabrik penggilingan ditempatkan setelah proses utama seperti produksi baja dari tanur tiup atau tanur busur listrik, pengecoran kontinu, dan pemurnian sekunder. Ini bertindak sebagai tahap pembentukan akhir, memastikan akurasi dimensi, kualitas permukaan, dan sifat mekanis yang diperlukan untuk aplikasi akhir.
Desain Teknis dan Operasi
Teknologi Inti
Prinsip rekayasa inti di balik pabrik penggilingan adalah penerapan gaya kompresif yang terkontrol melalui rol yang berputar untuk mendekatkan baja secara plastis. Deformasi ini mengurangi area penampang dan mengubah bentuk material tanpa mengubah volumenya secara signifikan.
Komponen teknologi kunci termasuk rol itu sendiri, dudukan rol, sistem penggerak, dan peralatan tambahan seperti sistem pendingin, unit pelumasan, dan perangkat ketegangan. Rol biasanya terbuat dari baja paduan berkekuatan tinggi atau coran, dirancang untuk menahan stres dan keausan yang tinggi.
Mekanisme operasi utama melibatkan memberi makan benda kerja baja di antara rol, yang berputar ke arah yang berlawanan. Saat material melewati, rol memberikan gaya kompresif, menyebabkan deformasi plastis. Aliran material dikendalikan dengan hati-hati untuk mencapai ketebalan dan penyelesaian permukaan yang diinginkan.
Material mengalir dari titik masuk pabrik, melalui dudukan rol berturut-turut, masing-masing secara progresif mengurangi ketebalan atau mengubah bentuk. Proses ini bersifat kontinu atau semi-kontinu, tergantung pada jenis pabrik, dengan kontrol yang tepat terhadap celah rol, kecepatan rol, dan ketegangan untuk memastikan keseragaman.
Parameter Proses
Variabel proses kritis termasuk celah rol, kecepatan rol, suhu penggilingan, ketegangan, dan pelumasan. Penggilingan panas biasanya beroperasi pada suhu antara 1100°C dan 1250°C, sementara penggilingan dingin terjadi mendekati suhu ruangan.
Celah rol secara langsung mempengaruhi ketebalan akhir; celah yang lebih sempit menghasilkan produk yang lebih tipis. Kecepatan rol mempengaruhi laju produksi dan kualitas permukaan, dengan kecepatan berkisar dari 0,5 hingga 10 meter per detik tergantung pada produk dan tahap proses.
Kontrol suhu sangat penting untuk penggilingan panas, mempengaruhi duktilitas material dan mikrostruktur. Fluktuasi suhu yang berlebihan dapat menyebabkan cacat permukaan atau stres internal. Ketegangan dan gaya rol dipantau untuk mencegah anomali deformasi dan memastikan ketebalan yang seragam.
Sistem kontrol modern menggunakan sensor, PLC (Programmable Logic Controllers), dan sistem SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) untuk terus memantau parameter, menyesuaikan celah rol, dan mengoptimalkan stabilitas proses.
Konfigurasi Peralatan
Sebuah pabrik penggilingan yang khas terdiri dari beberapa dudukan rol yang diatur dalam urutan, sering disebut sebagai "kluster dudukan." Setiap dudukan berisi rol yang dipasang pada bantalan, dengan celah rol yang dapat disesuaikan yang dikendalikan secara hidraulik atau mekanis.
Dimensi fisik bervariasi secara luas; pabrik strip panas dapat membentang beberapa ratus meter dalam panjang, dengan setiap dudukan memiliki lebar dan tinggi beberapa meter. Rol itu sendiri dapat memiliki diameter hingga beberapa meter, tergantung pada ukuran produk.
Variasi desain termasuk pabrik pembalik, di mana arah rotasi rol dapat berubah, dan pabrik kontinu, yang beroperasi dalam satu lintasan tanpa berhenti. Pabrik modern menggabungkan fitur canggih seperti sistem pendinginan rol, kontrol ukuran otomatis, dan perangkat pembengkokan rol untuk meningkatkan kualitas produk.
Sistem tambahan termasuk uncoiler, recoiler, tempat pendingin, dan stasiun inspeksi. Sistem ini memfasilitasi penanganan material, perlakuan permukaan, dan jaminan kualitas sepanjang proses.
Kimia Proses dan Metalurgi
Reaksi Kimia
Selama penggilingan panas, reaksi kimia utama melibatkan oksidasi dan dekarburisasi pada permukaan baja akibat suhu tinggi dan paparan oksigen atmosfer. Reaksi ini dapat menyebabkan pembentukan skala permukaan, yang harus dihilangkan atau diminimalkan.
Secara termodinamika, reaksi oksidasi lebih disukai pada suhu tinggi, membentuk oksida besi (FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄). Kinetika tergantung pada suhu, tekanan parsial oksigen, dan kebersihan permukaan. Atmosfer pelindung atau gas inert kadang-kadang digunakan untuk mengurangi oksidasi.
Produk sampingan reaksi termasuk skala dan terak, yang dihilangkan selama pemrosesan berikutnya. Dalam beberapa kasus, elemen paduan dapat bereaksi atau terpisah selama penggilingan, mempengaruhi mikrostruktur dan sifat.
Transformasi Metalurgi
Penggilingan panas menyebabkan perubahan metalurgi yang signifikan, termasuk rekristalisasi dinamis, pemurnian butir, dan transformasi fase. Suhu tinggi memfasilitasi mekanisme deformasi seperti pergerakan dislokasi dan gesekan batas butir.
Perkembangan mikrostruktur melibatkan pemecahan mikrostruktur primer kasar menjadi butir yang lebih halus, yang meningkatkan ketangguhan dan duktilitas. Transformasi fase, seperti pembentukan ferit, perlit, bainit, atau martensit, tergantung pada laju pendinginan dan komposisi paduan.
Penggilingan dingin, yang dilakukan pada suhu lebih rendah, terutama menyebabkan pengerasan kerja dan perubahan mikrostruktur yang diinduksi oleh regangan, meningkatkan kekuatan tetapi mengurangi duktilitas. Perlakuan panas pasca-penggilingan dapat memodifikasi sifat-sifat ini lebih lanjut.
Transformasi ini secara langsung mempengaruhi sifat mekanis seperti kekuatan luluh, kekuatan tarik, ketangguhan, dan kemampuan pembentukan, sehingga kontrol yang tepat terhadap parameter proses sangat penting.
Interaksi Material
Selama penggilingan, interaksi terjadi antara baja, terak, pelapisan refraktori, dan atmosfer. Permukaan baja dapat mengambil kotoran atau kontaminan dari terak atau material refraktori, yang menyebabkan cacat permukaan atau inklusi.
Produk aus refraktori dapat mencemari permukaan baja, menyebabkan cacat permukaan. Oksidasi pada suhu tinggi dapat menyebabkan pembentukan skala, yang mempengaruhi kualitas permukaan dan pemrosesan hilir.
Kontrol interaksi ini melibatkan pemeliharaan atmosfer yang bersih (misalnya, penutupan gas inert), menggunakan pelapisan refraktori berkualitas tinggi, dan menerapkan pelapis atau pelumas permukaan. Manajemen terak yang tepat dan pemeliharaan refraktori secara teratur mengurangi risiko kontaminasi.
Mekanisme seperti difusi, oksidasi, dan transfer mekanis mengatur interaksi ini, yang dikurangi melalui optimasi proses dan pemilihan material.
Alur Proses dan Integrasi
Material Input
Material input utama termasuk produk baja setengah jadi seperti slab, billet, atau bloom. Ini biasanya diproduksi melalui pengecoran kontinu, dengan spesifikasi termasuk komposisi kimia, kualitas permukaan, dan kebersihan internal.
Persiapan material melibatkan pemanasan (tanur pemanasan ulang), pembersihan permukaan, dan inspeksi untuk memastikan kesesuaian. Penanganan yang tepat meminimalkan cacat permukaan dan cacat internal yang dapat mengompromikan kualitas penggilingan.
Kualitas input secara langsung mempengaruhi kinerja proses; kotoran atau cacat permukaan dapat menyebabkan cacat, deformasi yang tidak merata, atau keausan peralatan. Kualitas input yang konsisten