Sendzimir Mill (Z-Mill): Presisi Penggilingan Dingin dalam Manufaktur Baja

Definisi dan Konsep Dasar

Penggilingan Sendzimir, yang umum dikenal sebagai Z-Mill, adalah pabrik penggilingan dingin presisi tinggi yang dirancang untuk memproduksi strip baja ultra-tipis berkualitas tinggi dengan toleransi yang ketat. Pabrik ini ditandai dengan konfigurasi unik dari beberapa rol kerja berdiameter kecil yang didukung oleh rol cadangan, memungkinkan penerapan gaya penggilingan tinggi sambil mempertahankan datar strip yang sangat baik dan hasil permukaan.

Secara fundamental, tujuan utama Z-Mill adalah untuk mengurangi ketebalan lembaran atau strip baja menjadi ukuran yang sangat halus, sering kali di bawah 0,5 mm, dengan cacat permukaan minimal dan kontrol dimensi yang tepat. Ini memainkan peran penting dalam tahap sekunder atau penyelesaian produksi baja, terutama dalam memproduksi baja khusus, baja listrik, dan produk ukuran tipis.

Dalam alur proses pembuatan baja secara keseluruhan, Penggilingan Sendzimir ditempatkan setelah tahap penggilingan panas dan penggilingan dingin awal. Ini berfungsi sebagai pabrik penyelesaian yang menyempurnakan ketebalan, kualitas permukaan, dan mikrostruktur strip baja, mempersiapkannya untuk proses selanjutnya seperti annealing, pelapisan, atau pengemasan.

Desain Teknis dan Operasi

Teknologi Inti

Prinsip rekayasa dasar di balik Penggilingan Sendzimir adalah penggunaan beberapa rol kerja berdiameter kecil yang didukung oleh rol cadangan, membentuk pengaturan "kluster". Konfigurasi ini memungkinkan gaya penggilingan tinggi diterapkan secara merata di seluruh strip, memungkinkan pengurangan ketebalan yang signifikan tanpa menyebabkan deformasi strip yang berlebihan atau cacat permukaan.

Komponen teknologi kunci meliputi:

• Rol Kerja: Rol berdiameter kecil (biasanya 20-50 mm) yang langsung bersentuhan dan mendekonstruksi strip baja, memberikan presisi tinggi dan kualitas permukaan.
• Rol Cadangan: Rol berdiameter lebih besar (sering 200-300 mm) yang mendukung rol kerja, mendistribusikan gaya penggilingan dan mempertahankan stabilitas rol.
• Aktuator Hidrolik atau Mekanis: Sistem yang mengontrol tekanan dan posisi rol, memastikan kontak dan penerapan gaya yang konsisten.
• Rangka Stand Penggilingan: Struktur kaku yang menampung rol dan mendukung seluruh rakitan, dirancang untuk menahan gaya dan getaran tinggi.

Mekanisme operasi utama melibatkan pemberian strip baja melalui kluster rol, di mana rol kerja menerapkan gaya kompresif untuk mengurangi ketebalan. Proses ini dikontrol dengan hati-hati untuk mempertahankan datar strip, kualitas permukaan, dan akurasi dimensi.

Aliran material melibatkan pemberian strip secara terus-menerus, penyesuaian posisi rol yang tepat, dan pemantauan waktu nyata terhadap gaya dan ketebalan. Gaya penggilingan tinggi ditransmisikan melalui rol cadangan, yang mencegah defleksi rol kerja dan memastikan deformasi yang seragam.

Parameter Proses

Variabel proses kritis meliputi:

• Gaya Penggilingan: Biasanya berkisar antara 10 hingga 50 MN (meganewton), tergantung pada ketebalan strip dan sifat material.
• Kecepatan Penggilingan: Biasanya antara 0,1 hingga 2 m/detik, menyeimbangkan produktivitas dan kualitas permukaan.
• Pengurangan Ketebalan Strip per Pass: Sering 5-20%, dengan total pengurangan hingga 80% di beberapa pass.
• Diameter Rol Kerja: Umumnya 20-50 mm, mempengaruhi ketebalan yang dapat dicapai dan hasil permukaan.
• Diameter Rol Cadangan: Berkisar antara 200 hingga 300 mm, mempengaruhi distribusi gaya dan stabilitas.
• Pelumasan dan Pendinginan: Dikontrol untuk mengurangi gesekan dan mencegah deformasi termal.

Parameter ini saling terkait; misalnya, gaya penggilingan yang lebih tinggi memungkinkan ukuran yang lebih tipis tetapi memerlukan kontrol yang tepat untuk mencegah cacat permukaan. Z-Mills modern memanfaatkan sistem kontrol canggih, termasuk sel beban, pengukur ketebalan, dan umpan balik, untuk mempertahankan parameter optimal secara dinamis.

Konfigurasi Peralatan

Instalasi Z-Mill yang khas terdiri dari stand vertikal atau horizontal dengan beberapa kluster rol yang diatur dalam urutan, sering kali dengan 4-6 stand untuk pengurangan multi-pass. Rol dipasang pada poros yang didukung oleh bantalan yang dirancang untuk menahan beban tinggi dan stres termal.

Variasi desain meliputi:

• Z-Mills satu stand: Digunakan untuk aplikasi skala kecil atau khusus.
• Z-Mills multi-stand: Serangkaian kluster untuk pengurangan progresif, sering terintegrasi ke dalam lini pemrosesan kontinu.

Seiring waktu, evolusi desain telah fokus pada peningkatan kekakuan rol, meningkatkan otomatisasi, dan meningkatkan sistem pendinginan rol. Sistem tambahan meliputi:

• Pendinginan dan Pemanasan Rol: Untuk mempertahankan suhu optimal dan mengurangi stres termal.
• Kontrol Tensi Strip: Untuk mencegah kerutan dan memastikan datar.
• Sistem Otomatisasi dan Kontrol: Untuk penyesuaian posisi rol, gaya, dan ketegangan strip yang tepat.

Kimia Proses dan Metalurgi

Reaksi Kimia

Selama penggilingan dingin di Z-Mill, reaksi kimia utama minimal, karena proses terjadi pada suhu ambien atau terkontrol. Namun, oksidasi permukaan dapat terjadi jika lingkungan tidak inert, yang mengarah pada pembentukan oksida besi atau skala pada permukaan baja.

Dalam beberapa kasus, keberadaan pelumas atau minyak penggilingan dapat bereaksi dengan permukaan baja, membentuk lapisan film tipis yang mempengaruhi kualitas permukaan dan langkah pemrosesan selanjutnya. Kimia pelumasan yang tepat sangat penting untuk meminimalkan reaksi yang tidak diinginkan dan kontaminasi.

Prinsip Termodinamika dan Kinetika

Proses deformasi diatur oleh termodinamika deformasi plastik dan kinetika pengerasan kerja. Gaya yang diterapkan menyebabkan pergerakan dislokasi dalam mikrostruktur baja, yang mengarah pada pengerasan regangan dan penyempurnaan mikrostruktur.

Transformasi Metalurgi

Perubahan metalurgi utama selama penggilingan dingin adalah evolusi mikrostruktur yang diinduksi oleh regangan, termasuk peningkatan kepadatan dislokasi, perpanjangan butir, dan potensi transformasi fase pada baja paduan. Transformasi ini mempengaruhi sifat mekanik seperti kekuatan, keuletan, dan ketangguhan.

Pada baja listrik atau paduan khusus, penggilingan dingin yang terkontrol dapat menginduksi orientasi butir yang diinginkan (tekstur), yang sangat penting untuk sifat magnetik atau fungsional. Perlakuan annealing pasca-penggilingan sering diterapkan untuk mengembalikan keuletan dan mengoptimalkan mikrostruktur.

Interaksi Material

Interaksi antara strip baja, pelumas, dan lingkungan sangat penting. Oksidasi dan pembentukan skala dapat diminimalkan melalui atmosfer inert atau pelapisan pelindung. Pelapisan refraktori di rumah pabrik mencegah kehilangan panas dan kontaminasi.

Mekanisme transfer material meliputi:

• Kontaminasi permukaan: Dari pelumas atau debu lingkungan.
• Debu aus refraktori: Berpotensi mencemari permukaan strip jika tidak dirawat dengan baik.

Pengendalian interaksi ini melibatkan pelumasan yang tepat, kontrol lingkungan, dan pemeliharaan rutin pelapisan refraktori dan permukaan rol.

Alur Proses dan Integrasi

Bahan Masukan

Bahan masukan utama adalah strip baja, biasanya yang telah digiling dingin atau digiling panas, dengan komposisi kimia yang ditentukan, kebersihan permukaan, dan ketebalan awal. Spesifikasi material meliputi:

• Komposisi kimia: Karbon, mangan, silikon, dll., disesua