PENGEROLAN (ROLLING)

1
PENGEROLAN (ROLLING)
2
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

3
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

4

• 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.

5

• 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.

6
Skema aliran produksi berbagai bentuk baja jadi
dan setengah jadi
7
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.

8

• 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.

9
Representasi skematis proses hot-rolling

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

10
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.

11

• 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.

12

• 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).

13

• 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

14
Konfigurasi Mesin Roll
15

• 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.

16

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

17

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

18

• 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.

19

• 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.

20

• 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)

21

• 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.

22
serangkaian roll pass untuk membuat bentuk
tertentu
23
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.

24

• Pada roll tipe kontinyu sejumlah material yang
  sama harus melewati setiap pasangan pada waktu
  yang diberikan.
• Bila penampang direduksi, kecepatan harus
  ditambah secara proporsional.

25

• 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.

26
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.

27

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

28
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.

29

• 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.

30

• 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.

31

• 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).