PENGEROLAN (ROLLING)

Fungsi pengerolan

• Rolling biasanya merupakan proses pertama yang digunakan untuk mengubah material menjadi produk kasar. Material yang tebal diroll menjadi blooms, billets, atau slab atau bentuk-bentuk ini bisa dibuat langsung dari continuous casting

Bahan dasar dan produk roll

• Bloom: mempunyai penampang melintang segi empat atau bujur sangkar dengan ketebalan lebih besar dari 6 inches dan lebarnya ≤ 2x tebal.

• Billet: biasanya lebih kecil dari bloom, penampang lintang bujur sangkar atau lingkaran. Dibuat dengan beberapa kali forming seperti rolling atau extrusi.

• Slab: segiempat utuh dengan lebar penampang ≥ 2x tebal. Slab dapat diproses lebih lanjut menjadi plate, sheet, atau strip

• Dari sudut pandang tonase, rolling merupakan proses yang dominan dalam manufaktur dan peralatan hot roll dan pelatihannya cukup canggih yakni terstandarisasi.

• Produk dengan kualitas seragam dapat diproduksi dengan biaya yang relatif rendah.

• Karena roll bentuk berat dan mahal, produk hot roll normalnya bisa diperoleh hanya dalam bentuk dan ukuran standar, atau bentuk dan ukuran khusus namun dengan jumlah perminataan yang “ekonomis”.

Skema aliran produksi berbagai bentuk baja jadi dan setengah jadi

Proses Rolling Dasar

• Logam yang telah dipanaskan dilewatkan antar dua roll yang berputar berlawanan arah, dengan celah antara kurang dari ketebalan masuk material.

• Karena roll berputar dengan kecepatan permukaan melebihi kecepatan logam yang masuk, gesekan sepanjang kontak antarmuka beraksi memajukan logam.

• Logam dijepit dan perpanjangan adalah sebagai kompensasi penurunan luas penampang lintang.

• Jumlah deformasi yang bisa dicapai pada sekali pengerolan tergantung pada kondisi friksi (gesek) sepanjang permukaan.

• Bila terlalu banyak yang diinginkan roll tak dapat memproses material dan slip di atas permukaan.

• Terlau sedikit deformasi sekali lewat mengakibatkan biaya produksi mahal.

Representasi skematis proses hot-rolling

hot-rolling menunjukkan deformasi dan rekristalisasi dari logam yang sedang diroll

Suhu Rolling

• Seperti pada proses hot-working yang lain, kontrol suhu sangat krusial untuk keberhasilan proses.

• Idealnya material dipanaskan menjadi suhu panas yang seragam.

• Bila suhu tidak seragam deformasi berikutnya juga tidak akan seragam.

• Contohnya bila material telah dipanaskan dengan waktu yang tak memadai sehingga suhu belum seragam, maka bagian luar yang panas akan mengalir lebih dulu.

• Atau bila material telah mengalami pendinginan lebih karena proses sebelumnya, permukaan yang lebih dingin akan tahan terhadap deformasi.

• Retak atau sobek pada permukaan yang dingin mungkin terjadi karena interior yang panas dan lemah mencoba mengalir.

• pemanufaktur biasa memanfaatkan panas dari continuous cast langsung untuk proses selanjutnya.

• Untuk operasi yang lebih kecil misalnya ingot, slab atau bloom material dibawa ke suhu rolling yang diinginkan, biasanya dalam tungku gas atau perendaman minyak yang dipanaskan.

• Untuk baja karbon murni atau paduan rendah suhu perendaman sekitar 2200 oF (1200 oC).

• Untuk penampang yang lebih kecil kumparan induksi dipakai untuk memanaskan material yang akan diroll

• Hot rolling biasanya dihentikan bila suhu jatuh sekitar 100 – 200oF (50 – 100oC) di atas suhu rekristalisasi material.

• Suhu finishing sebesar itu menjamin produk dengan ukuran butir bagus seragam dan tidak ada kemungkinan strain hardening yang tak diinginkan

Konfigurasi Mesin Roll

• Reduksi mula-mula (sering disebut pengasaran primer) melibatkan roll tingkat dua atau tiga dengan diameter roll 24 – 55 in (600 – 1400 mm).

• Susunan roll tingkat dua tak mampu balik merupakan bentuk paling sederhana, namun material hanya mampu lewat sekali saja.

• Susunan roll tingkat dua dapat balik memungkinkan material maju atau mundur namun diperlukan penghentian mesin dan membalik putaran dan mengatur kecepatan putaran anatar tiap lewat.

• Roll tingkat tiga mengeliminasi kelemahan tersebut namun diperlukan perangkat tambahan untuk menaikkan/menurunkan material; digunakan manipulator mekanis untuk memutar atau menggeser material

• roll dengan diameter lebih kecil menghasilkan panjang kontak yang lebih pendek untuk pereduksian yang sama.

• Panjang kontak yang lebih pendek gaya yang lebih kecil dan energi yang lebih sedikit untuk untuk memporduksi satu perubahan bentuk.

• Namun penampang yang lebih kecil mengurangi kekakuan, dan roll cenderung melengkung karena disangga pada ujung-ujungnya dan mengeroll pada bagian tengahnya.

• Susunan tingkat empat dan cluster (kelompok / tandan) memback-up roll untuk memperoleh tenaga pengerollan yang kecil.

• Konfigurasi ini dipakai hot rolling pada plate lebar dan sheet atau cold roll dimana walaupun defleksi kecil pada roll akan mengakibatkan variasi ketebalan hasil roll yang tak dapat diterima.

• Pada penggiling cluster roll yang kontak dengan benda kerja bisa mencapai diameter ¼ in.

• Untuk menjawab akan kebutuhan roll yang lebih kecil untuk memproduksi foil digunkan pack rolling.

• Yakni sebuah proses di mana dua atau lebih lapisan diroll secara serentak sebagai upaya untuk mendapatkan material input yang lebih besar.

• Aluminum foil untuk keperluan rumah tangga biasanya bisa dilihat ada permuakaan yang halus (karena kontak dengan roll) dan permukaan yang agak kasar (kontak dengan lapisan aluminum lain)

• Untuk mendapat profil bentuk seperti bentuk struktursl, rail KA diperlukan satu set roll yang terdiri dari groove (lekukan) yang dibentuk secara berurutan menjadi bentuk yang diinginkan.

serangkaian roll pass untuk membuat bentuk tertentu

Continuous Rolling Mills

• Billet, bloom atau slab dipanaskan dan dimakankan melewati serangakain roll terintegrasi.

• Continuous mill untuk merolling panas strip baja terdiri dari sebuah kereta pengasaran terdiri dari 4 roll tingkat empat dan untuk peneyelesaian akhir ditambahkan serangkaian 6 atau 7 roll tingkat empat.

• Pada tipe continyu ini roll pada setiap pasangan berisi hanya satu set bentuk groove.

• Pada roll tipe kontinyu sejumlah material yang sama harus melewati setiap pasangan pada waktu yang diberikan.

• Bila penampang direduksi, kecepatan harus ditambah secara proporsional.

• Jadi setiap pasangan roll yang berikutnya semakin cepat dibanding pendahulunya sebanding dengan reduksi penampang.

• Bila sinkronisasi tak bisa dilakukan maka material akan tekumpul diantara roll, atau sebaliknya kebutuhan akan pemasukan material akan menjadikan material mengalami tarik berlebihan dan menyebabkan robek atau retak.

Ring Rolling (Pengerollan cincin)

• Pada proses pengerolan cincin, satu roll ditempatkan melalui lubang dari cincin yang tebal dan roll kedua menekan dari luar.

• Sejalan dengan penjepitan roll dan berputar ketebalan dinding cincin direduksi dan diameter ring bertamabh besar.

• Roll yang dibentuk dapat dipakai untuk memproduksi berbagai profil penampang yang berbeda.

• Hasilnya cincin tanpa sambungan untuk roket, turbin, pesawat terbang, jalur perpipaan, dan ketel tekanan.

• Skema operasi pengerollan cincin. • Bila ketebalan direduksi, diameter menjadi

semakin besar

Karakteristik, Mutu, dan Ketelitian Produk Hot Roll

• produk hasi hot roll (di atas suhu rekristalisasi) sedikit perubahan dalam sifatnya dan relatif bebas dari deformasi yang diakibatkan residual stress.

• Sifat ini bervariasi tergantung ketebalan produk dan keberadaan seksi yang kompleks.

• Inklusi (penyisipan) dari non metal tidak mengalami rekristalisasi sehingga mungkin mengalami beberapa derajat perubahan.

• Residual stress yang substansial dapat diberikan selama pendinginan non uniform dari suhu hot working.

• Sheet yang tipis menunjukkan perubahan sifat yang tertentu sementara plate yang lebih tebal (0.8 in atau 20 mm) biasanya mengalami perubahan sangat kecil.

• Karena tingginya residual stress pada ujung-ujung yang didinginkan dengan cepat, bentuk-bentuk kompleks, seperti I atau H, mungkin memerangkap sejumlah residual stress bila bagian flens ini dipotong.

• Sebagai akibat dari pengerollan panas dan pengontrolan yang bagus selama proses, produk hot roll biasanya seragam dan mutu yang dapat diandalkan serta jaminan mutu dapat diberikan.

• permukaan produk hot roll sedikit kasar dan diliputi oleh oksida suhu tinggi yang dikenal dengan lapisan penggiling.

• Lapisan oksida ini dapat dihapus dengan operasi pickling dengan menghasilkan permukaan yang sangat bagus.

• Toleransi dimensi produk hot roll bervariasi tergantung jenis logam dan ukuran produk.

• Untuk produk yang dibuat dengan tonase besar, toleransi antara 2 – 5 % untuk dimensi yang diberikan (baik tinggi maupun lebar).