Dalam industri pemrosesan logam seperti baja dan-logam nonferrous, rolling mill adalah peralatan inti untuk mencapai deformasi plastis pada material. Diantaranya, pelat liner, sebagai komponen pendukung dan pelindung penting dari sistem rolling mill, secara langsung mempengaruhi akurasi rolling, kualitas produk, dan stabilitas operasional peralatan. Dalam kondisi kerja yang-terpapar jangka panjang terhadap gaya gelinding yang sangat besar, benturan-frekuensi tinggi, dan gesekan, keausan merupakan fenomena yang tidak bisa dihindari. Memahami keausan secara ilmiah dan menerapkan metode perbaikan yang efektif sangat penting untuk mengendalikan biaya produksi dan memastikan produksi berkelanjutan.
Penyebab dan Akibat Keausan Pelat Rolling Mill Liner
Keausan pelat liner adalah proses yang kompleks dan komprehensif, terutama disebabkan oleh aspek-aspek berikut:
1. Keausan mekanis: Ini adalah bentuk keausan yang paling signifikan. Selama proses penggulungan, gulungan memberikan tekanan yang sangat besar pada billet logam untuk mengubah bentuknya, dan gaya ini disalurkan ke pelat liner melalui dudukan bantalan. Gesekan dan benturan mikro-yang terus-menerus terjadi antara pelat pelapis dan dudukan bantalan serta jendela dudukan pabrik, menyebabkan hilangnya material permukaan secara bertahap dan penurunan akurasi dimensi.
2. Keausan akibat kelelahan: Beban kerja rolling mill ditandai dengan siklus periodik. Di bawah pengaruh tegangan bolak-balik dalam jangka panjang, retakan mikroskopis akan terjadi pada lapisan permukaan atau bawah permukaan pelat pelapis. Retakan ini terus menerus melebar dan menyambung, hingga akhirnya menyebabkan material terkelupas dalam bentuk serpihan tipis sehingga membentuk pitting atau spalling.
3. Kondisi pelumasan: Meskipun terdapat pelumasan antara permukaan kontak pelat pelapis, di bawah beban berat dan kondisi-kecepatan rendah, sulit untuk membentuk lapisan pelumasan cairan yang lengkap, sering kali mengakibatkan pelumasan batas atau bahkan gesekan kering, yang memperburuk goresan dan keausan permukaan.
4. Akurasi pemasangan dan penyelarasan: Jika pelat liner tidak dipasang dengan benar, atau sistem rolling mill roll tidak sejajar, hal ini akan menyebabkan distribusi beban yang tidak merata dan pembebanan eksentrik, menyebabkan beberapa pelat liner menanggung tegangan tinggi yang tidak normal, sehingga mempercepat keausan dan kerusakannya.
Dampak langsung dari keausan pelat pelapis meliputi: hilangnya akurasi posisi aksial dan radial gulungan, menyebabkan ketebalan yang tidak merata dan bentuk strip gulungan yang buruk; peningkatan jarak keausan yang menyebabkan getaran dan kebisingan peralatan, mempengaruhi masa pakai bantalan dan komponen terkait lainnya; dan dalam kasus yang parah, patahnya pelat liner dapat terjadi, mengakibatkan waktu henti yang tidak direncanakan, mengganggu jadwal produksi, dan menyebabkan kerugian ekonomi yang signifikan. II. Respon Tradisional: Keterbatasan Penggantian dengan Liner Baru
Ketika menghadapi keausan liner, pendekatan tradisional yang paling langsung adalah mengganti liner yang aus dengan suku cadang baru. Metode ini memiliki keuntungan yang jelas: liner baru memiliki dimensi standar dan kinerja yang konsisten, dan pemasangannya dengan cepat mengembalikan peralatan ke akurasi desain aslinya, sehingga pengoperasian menjadi mudah.
Namun, hanya mengandalkan penggantian suku cadang baru memiliki keterbatasan yang signifikan:
Biaya Tinggi: Liner untuk rolling mill berukuran besar biasanya ditempa dari-baja paduan berkualitas tinggi, dan setiap unitnya mahal. Penggantian yang sering menunjukkan pengeluaran suku cadang yang sangat besar.
Tekanan Logistik: Mulai dari pengadaan dan transportasi suku cadang hingga manajemen inventaris, diperlukan modal dan sumber daya pergudangan yang signifikan. Jika terjadi keausan yang tiba-tiba dan parah serta persediaan tidak mencukupi, menunggu suku cadang baru tiba dapat menyebabkan waktu henti yang lama.
Limbah Material: Keausan sering kali terkonsentrasi di area kerja lokal. Mengganti seluruh lapisan berarti membuang sejumlah besar material yang masih berfungsi, yang bertentangan dengan prinsip konservasi sumber daya.
Kemampuan Beradaptasi Terbatas: Bahan dan kinerja liner standar baru bersifat tetap dan tidak dapat "disesuaikan" untuk mengoptimalkan kondisi keausan spesifik pada pabrik dan produk tertentu.
Teknologi Perbaikan untuk Liner yang Aus: Nilai dan Pendekatan
Dibandingkan dengan penggantian total, perbaikan dan penggunaan kembali liner yang aus menjadi pilihan yang lebih ekonomis dan tepat sasaran secara teknis. Ide inti dari perbaikan adalah untuk mengembalikan ukuran dan bentuk dasar liner yang aus dan meningkatkan kinerja lokalnya melalui pembuatan aditif dan metode lainnya.
Saat ini, pendekatan teknologi perbaikan utama meliputi:
1. Perbaikan Permukaan: Ini adalah teknologi yang paling banyak digunakan. Ini melibatkan pengendapan satu atau lebih lapisan bahan las paduan ke permukaan liner yang aus menggunakan metode seperti las busur dan las berpelindung gas. Kunci dari proses perbaikan adalah:
Pencocokan Bahan: Berdasarkan komposisi kimia bahan dasar pelapis dan kondisi kerja (seperti tekanan, benturan, dan suhu), pilih kabel/elektroda las yang cocok atau unggul untuk memastikan ikatan yang kuat antara lapisan perbaikan dan bahan dasar, dan bahwa kekerasan, ketahanan aus, dan ketahanan retak memenuhi persyaratan.
Kontrol Proses: Prosedur pengelasan yang ketat diperlukan untuk mengontrol suhu pemanasan awal, suhu interpass, arus dan tegangan pengelasan, dan tindakan pendinginan lambat pasca{0}}pengelasan untuk mencegah tekanan pengelasan berlebihan yang menyebabkan deformasi atau retak. Pemesinan: Setelah pengelasan permukaan selesai, metode pemrosesan mekanis yang terdiversifikasi seperti penggilingan dan penggilingan digunakan untuk mengembalikan keakuratan dimensi dan penyelesaian permukaan lapisan yang diperbaiki sesuai dengan persyaratan gambar desain.
Keuntungan dari perbaikan pengelasan permukaan terletak pada ketebalan lapisan perbaikan yang besar dan kekuatan ikatan yang tinggi, memungkinkan pengisian material secara fleksibel sesuai dengan kondisi keausan. Tantangannya mencakup persyaratan teknis yang tinggi bagi operator, risiko terjadinya cacat karena proses yang tidak tepat, dan kemungkinan zona-yang terkena dampak panas mengubah sifat lokal bahan dasar.
2. Perbaikan Penyemprotan Termal: Teknologi ini melibatkan penyemprotan bahan pelapis cair atau semi-cair (seperti paduan logam, keramik, atau komposit logam-keramik) ke permukaan lapisan yang-diolah sebelumnya menggunakan aliran gas berkecepatan-tinggi untuk membentuk lapisan. Metode yang umum digunakan meliputi penyemprotan busur, penyemprotan api, dan penyemprotan plasma.
Keuntungannya meliputi suhu kerja yang relatif rendah, masukan panas yang rendah ke bahan dasar liner, dan risiko deformasi yang rendah; dapat menyemprotkan berbagai material-berperforma tinggi, yang secara signifikan meningkatkan ketahanan aus permukaan dan ketahanan terhadap korosi; dan ketebalan lapisan dapat dikontrol.
Keterbatasannya mencakup bahwa ikatan antara lapisan dan bahan dasar sebagian besar bersifat mekanis (beberapa proses dapat mencapai ikatan metalurgi), dan kekuatan ikatan mungkin lebih rendah daripada lapisan permukaan ketika terkena beban tumbukan yang besar; lapisannya biasanya tipis dan tidak cocok untuk memperbaiki keausan yang dalam.
3. Teknologi Perbaikan Komposit: Dalam aplikasi praktis, teknologi komposit sering digunakan untuk memanfaatkan kekuatan dan mengurangi kelemahannya. Misalnya, untuk area yang sangat aus, pengelasan permukaan digunakan untuk mengisi area tersebut terlebih dahulu, lalu lapisan bahan khusus yang lebih tahan aus-disemprotkan ke permukaan; atau teknologi kelongsong laser digunakan, yang dapat mencapai ikatan metalurgi bahan bubuk dengan bahan dasar dengan laju pengenceran yang sangat rendah, sehingga deformasi termal lebih sedikit dan struktur lebih padat, namun investasi peralatan dan biaya lebih tinggi.
Analisis Perbandingan Perbaikan dan Penggantian
Pilihan antara perbaikan dan penggantian memerlukan penilaian komprehensif berdasarkan faktor teknis dan ekonomi:
Dari segi biaya: Biaya perbaikan biasanya hanya 30%-60% dari biaya pembelian suku cadang baru, yang merupakan keuntungan signifikan. Hal ini terutama berlaku untuk kapal berukuran besar dan mahal, yang penghematannya sangat signifikan.
Dalam hal waktu siklus: Siklus perbaikan umumnya lebih pendek dibandingkan siklus pengadaan dan pembuatan suku cadang baru, terutama bagi perusahaan yang memiliki kemampuan perbaikan di lokasi atau mitra perbaikan lokal, sehingga dapat mengurangi waktu henti secara signifikan.
Dalam hal kinerja: Teknologi perbaikan menawarkan kemungkinan "peningkatan kinerja". Dengan menggunakan material perbaikan yang lebih-tahan aus dan-benturan, titik lemah yang sebelumnya rentan terhadap keausan dapat diperkuat, dan masa pakai komponen yang diperbaiki bahkan mungkin melebihi masa pakai komponen baru. Namun, kinerja bagian baru sudah diperbaiki.
