{"id":1464,"date":"2022-03-31T17:11:07","date_gmt":"2022-03-31T09:11:07","guid":{"rendered":"https:\/\/lmmrolls.com\/?p=1464"},"modified":"2022-04-07T10:55:21","modified_gmt":"2022-04-07T02:55:21","slug":"research-on-solution-measures-and-process-optimization-of-304-stainless-steel-edge","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/lmmrolls.com\/hi\/research-on-solution-measures-and-process-optimization-of-304-stainless-steel-edge\/","title":{"rendered":"Penelitian mengenai langkah-langkah penyelesaian dan optimalisasi proses untuk bagian tepi baja tahan karat 304"},"content":{"rendered":"<p class=\"wp-block-paragraph\">Peralatan lini pengerolan panas (hot rolling line) 1700 di Beihai Chengde terdiri dari: 2 tanur pemanas tipe *walking beam*, sistem penghilang kerak (*descaling*) setelah tanur, 1 *stand* mesin giling kasar (*rough rolling mill*) R1, kotak koil panas (*hot coil box*), 8 *stand* mesin giling akhir (*finishing mill*) F1\u2013F8, serta 2 mesin penggulung (*coiler*). Sejak lini pengerolan panas 1700 di Beihai Chengde rampung sepenuhnya dan mulai beroperasi pada 11 November 2012, proporsi baja tahan karat (stainless steel) tipe 304 terhadap total produksi baja tahan karat terus meningkat dari tahun ke tahun\u2014dari 13,60% pada tahun 2013 menjadi 55,38% pada tahun 2016, atau terjadi peningkatan sebesar 41,78%. Namun, seiring dengan pesatnya peningkatan proporsi baja tahan karat tipe 304, terjadi pula peningkatan bertahap pada cacat karat di bagian tepi (*edge rust*), yang berdampak serius terhadap biaya pemrosesan dan kualitas produk pada tahapan produksi selanjutnya. Oleh karena itu, sejak paruh pertama tahun 2014, berbagai pengujian telah dilakukan terkait masalah karat tepi pada baja tipe 304. Hasilnya menunjukkan bahwa kualitas permukaan rol, suhu tanur pemanas, suhu pelat baja (*strip*), suhu rol, serta tekanan air pendingin pada rol kerja (*work roll*) memiliki pengaruh yang cukup signifikan terhadap pembentukan cacat karat di bagian tepi tersebut.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-full\"><img fetchpriority=\"high\" decoding=\"async\" width=\"600\" height=\"400\" src=\"https:\/\/lmmrolls.com\/wp-content\/uploads\/2022\/03\/304-stainless.jpg\" alt=\"304-stainless\" class=\"wp-image-1465\" srcset=\"https:\/\/lmmrolls.com\/wp-content\/uploads\/2022\/03\/304-stainless.jpg 600w, https:\/\/lmmrolls.com\/wp-content\/uploads\/2022\/03\/304-stainless-300x200.jpg 300w\" sizes=\"(max-width: 600px) 100vw, 600px\" \/><\/figure>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\" type=\"1\"><li><strong><mark style=\"background-color:rgba(0, 0, 0, 0)\" class=\"has-inline-color has-vivid-red-color\">Analisis mekanisme pembentukan karat akibat tekanan pada tepi material 304<\/mark><\/strong><\/li><\/ul>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>1.1 Komposisi kimia material<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Ditinjau dari rentang komposisi kimianya, komposisi standar perusahaan untuk baja tahan karat austenitik 304 produksi Beihai Chengde sepenuhnya berada dalam lingkup standar nasional maupun standar Amerika; dengan kata lain, baja 304 yang dihasilkan memenuhi ketentuan standar.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>1.2 Foto, morfologi, karakteristik, dan mekanisme pembentukan utama cacat karat tepi<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Setelah proses anil larutan (solution annealing) dan pengawetan (pickling), bagian tepi pelat baja tahan karat\u2014dalam kondisi permukaan yang telah dibersihkan dari kerak (white skin state)\u2014menunjukkan tekstur yang sangat kasar dalam rentang 40 mm dari tepi. Pada area ini, kerak oksida tertanam ke dalam matriks baja tahan karat, menciptakan perbedaan yang nyata dibandingkan dengan permukaan normal di sekitarnya. Kondisi kasar serupa ditemukan pada permukaan rol kerja (work roll) di bagian depan rangkaian penggilingan akhir (finishing rolling) F1\u2013F4, tepat pada titik kontak dengan tepi pelat baja. Cacat pada permukaan rol tersebut selaras sepenuhnya dengan cacat pada tepi pelat baja. Secara fisik, area ini terasa kasar saat diraba dan terkadang disertai dengan adanya gerinda (burr). Oleh karena itu, di banyak pabrik baja tahan karat lainnya, masalah ini sering disebut sebagai \"jejak rol pada tepi\" (edge \u200b\u200broll trace) atau \"cacat kerak oksida pada tepi\" (edge \u200b\u200boxide scale defect). Ciri khas dari cacat ini adalah: terjadi secara terus-menerus di sepanjang pelat pada kedua sisi dalam rentang 40 mm dari tepi, terasa kasar saat diraba, serta membentuk pola garis yang membentang dengan sudut 5\u201310\u00b0 terhadap arah penggilingan.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Lapisan oksida pada permukaan rol kerja di tahap pengerolan akhir (F1\u2013F4) mengalami tegangan bolak-balik yang sangat besar secara berkala. Setelah mencapai batas kelelahan, retakan mikro pada lapisan oksida tersebut\u2014di bawah pengaruh tegangan kuat antara rol kerja dan pelat baja\u2014menyebabkan lapisan oksida pada permukaan rol terkelupas. Di satu sisi, serpihan lapisan oksida yang terlepas dari permukaan rol dapat menempel pada permukaan pelat baja, lalu tergilas masuk ke dalam permukaan pelat tersebut pada tahapan pengerolan berikutnya, sehingga menimbulkan cacat berupa karat tepi. Di sisi lain, setelah lapisan oksida terkelupas, permukaan rol kerja menjadi relatif kasar. Di zona deformasi pelat baja, terjadi pergerakan relatif antara rol kerja dan pelat baja akibat adanya geseran maju dan mundur. Bagian permukaan rol yang kasar atau memiliki tonjolan tajam (burr) kemudian menggores pelat baja, sehingga membentuk alur. Akibatnya, substrat baja terpapar oleh uap air bersuhu tinggi dan teroksidasi membentuk kerak oksida tersier; kerak ini kemudian tergilas masuk ke dalam pelat baja selama proses deformasi berkelanjutan di tahapan pengerolan berikutnya, yang pada akhirnya menyebabkan timbulnya cacat karat tepi.<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li><strong><mark style=\"background-color:rgba(0, 0, 0, 0)\" class=\"has-inline-color has-vivid-red-color\">Faktor-faktor proses yang memengaruhi timbulnya karat pada bagian tepi<\/mark><\/strong><\/li><\/ul>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>2.1 Pengaruh pembentukan lapisan oksida pada permukaan rol<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Mekanisme pembentukan cacat karat tepi yang disebutkan di atas menunjukkan bahwa cacat yang menyerupai karat tepi ditemukan pada bagian tepi rol kerja di tahap pengerjaan akhir (finishing) F1\u2013F4. Dengan kata lain, cacat karat tepi pada pelat baja (strip) pada dasarnya merupakan cacat dari tepi rol yang tertanam ke dalam pelat tersebut, yang menyebabkan tepi pelat menjadi kasar. Selama proses pengawetan (pickling), bagian tepi yang kasar ini tidak dapat dibersihkan dengan sempurna, sehingga menyisakan cacat berupa lapisan oksida. Semakin kasar permukaan rol kerja, semakin parah kerusakan dan pengelupasan lapisan oksida tersebut, yang pada gilirannya membuat cacat karat tepi pada permukaan pelat baja menjadi semakin serius. Oleh karena itu, kunci untuk mengatasi cacat karat tepi ini terletak pada penanganan kekasaran di bagian tepi rol kerja pada tahap pengerjaan akhir F1\u2013F4.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Selama proses pengerolan baja 304, penurunan suhu pada pelat baja tergolong cukup besar, terutama di bagian tepinya yang mengalami penurunan suhu lebih nyata; perbedaan suhu antara bagian tepi dan bagian tengah pelat baja dapat mencapai 80\u2013120 \u00b0C. Selain itu, komposisi material baja 304\u2014yang memiliki kandungan nikel tinggi\u2014mirip dengan komposisi pada bagian permukaan rol (khususnya rol berbahan besi dengan kandungan kromium tinggi) yang digunakan pada tahap awal pengerolan (F1\u2013F4). Keberadaan unsur nikel (Ni) dan kromium (Cr) baik pada baja 304 maupun pada permukaan rol tersebut menjadi salah satu penyebab terjadinya pelekatan (adhesi) antara pelat baja dengan permukaan rol.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Berdasarkan analisis terhadap sejumlah besar data statistik, terlihat bahwa suhu pemanasan dan suhu masuk pada tahap pengerolan akhir (finish rolling) memiliki pengaruh yang besar terhadap timbulnya karat di bagian tepi. Oleh karena itu, meningkatkan suhu pemanasan serta memastikan suhu masuk pada tahap pengerolan akhir tetap terjaga merupakan salah satu metode yang efektif.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">(1) Dalam analisis data terhadap 30 gulungan yang mengalami karat akibat tekanan pada bagian tepi (edge \u200b\u200bpressure rust)\u2014yang ditemukan pada kumparan baja tahan karat (stainless steel) tipe 304 (gulungan nomor 1961) pada bulan Februari 2017\u2014diketahui bahwa suhu rata-rata di pintu masuk proses pengerolan akhir (finish rolling) untuk gulungan nomor 1961 tersebut adalah 1031,7 \u00b0C. Sementara itu, suhu rata-rata di pintu masuk untuk 30 gulungan yang mengalami karat akibat tekanan pada bagian tepi adalah 1014 \u00b0C; angka ini jauh lebih rendah dibandingkan dengan suhu rata-rata keseluruhan maupun suhu pada gulungan yang tidak mengalami karat akibat tekanan pada bagian tepi.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">(2) Ini adalah data karat tepi dari tanggal 5 Agustus 2015 hingga 31 Agustus 2015. Rasio karat tepi pada tanggal 22 Agustus lebih tinggi dibandingkan pada tanggal 24 Agustus, di mana tidak ditemukan karat tepi. Suhu masuk pada proses pengerolan akhir (finishing rolling) berhasil memperbaiki cacat karat tepi secara signifikan.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Gaya pengerolan per satuan yang berlebihan akan menciptakan lingkungan kerja yang berat bagi permukaan rol penyelesaian (finishing roll). Hal ini menyebabkan terbentuknya gerinda (burr) pada tepi material dengan sudut 5 hingga 10 derajat terhadap arah pengerolan, yang kemudian tertekan ke dalam permukaan pelat (strip) sehingga membuatnya tidak dapat digunakan. Berdasarkan analisis statistik pada bulan Agustus 2015, jadwal pengerolan yang mengalami cacat gerinda tepi memiliki gaya pengerolan F1\u2013F4 yang secara nyata lebih besar dibandingkan dengan jadwal pengerolan yang tidak mengalami cacat tersebut. Selama proses pemantauan pengerolan, beban pada dudukan (stand) F2 dan F3 dikurangi, yang terbukti memperbaiki masalah gerinda tepi; sebaliknya, ketika gaya pengerolan keseluruhan pada F1\u2013F4 cukup besar, tingkat cacat gerinda tepi meningkat secara signifikan.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">In actual production, the cooling water temperature of the work rolls on site fluctuates widely, ranging from 29\u00b0C to 42\u00b0C. At the same time, the state of the oxide film on the F1-F4 roll surface is also different after different water temperatures are turned off.<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li><strong><mark style=\"background-color:rgba(0, 0, 0, 0)\" class=\"has-inline-color has-vivid-red-color\">Metode pengendalian dan langkah-langkah perbaikan proses<\/mark><\/strong><\/li><\/ul>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">(a) Improve the oxide film on the surface of the roll<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Agar lapisan oksida tidak terkelupas, kunci utamanya adalah membentuk dan menjaga lapisan oksida tersebut pada permukaan rol. Setelah rol kerja dipasang pada mesin, proses \"penyetrikaan\" (pengondisian permukaan) harus dilakukan sesuai dengan ketentuan operasional: saat menggulung 5 batang baja pertama setelah penggantian rol yang direncanakan, ritme penggilingan harus dijaga pada kisaran 4,4\u20135,0 menit per batang untuk memastikan kestabilan; setelah 5 batang baja pertama selesai digulung, ritme penggilingan dapat disesuaikan menjadi 3 hingga 4,2 menit per batang.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Periksa secara berkala kebocoran pada rak dan papan pemotong air; periksa pula apakah terdapat sumbatan pada nosel air pendingin di rak tersebut, dan sebagainya.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Tingkatkan suhu pemanasan untuk baja jenis 304 secara tepat guna memastikan suhu saat memasuki tahap pengerolan akhir (finishing rolling) serta mengurangi gaya gilas pada tahap tersebut. Saat mengolah baja 304, proses pemanasan harus dikendalikan sedapat mungkin mendekati batas atas suhu yang ditetapkan dalam prosedur. Jika suhu saat baja dikeluarkan dari tanur (tapping temperature) terlalu rendah, lakukan penahanan panas (heat preservation) atau kurangi laju pengerolan untuk memastikan suhu yang tepat saat baja memasuki tahap pengerolan akhir.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">(b) Mengurangi gaya pengerolan pada tahap pengerolan akhir F1\u2013F4 serta mendistribusikan beban pada masing-masing dudukan (stand) secara proporsional<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Kurangi gaya pengerolan keseluruhan pada F1\u2013F4, serta distribusikan gaya pengerolan pada F1\u2013F8 secara proporsional. Jika ditemukan adanya pengelupasan parah atau geram (burr) pada lapisan oksida di tepi permukaan rol pada salah satu dudukan (stand) di rentang F1\u2013F4, maka gaya pengerolan pada dudukan tersebut dapat dikurangi secukupnya. Jika kondisi permukaan rol pada F1\u2013F4 dinilai kurang baik setelah proses pengerolan, periksalah apakah gaya pengerolan keseluruhan pada F1\u2013F4 menjadi terlalu besar akibat rendahnya suhu pelat baja (strip).<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">(c) Merumuskan berbagai sistem proses air pendingin untuk *work roll*<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Dalam produksi aktual, penyesuaian tekanan dan laju aliran air pendingin pada rol kerja tahap akhir (finishing work rolls)\u2014berdasarkan variasi suhu air pendingin tersebut\u2014dapat membantu mengurangi cacat karat pada bagian tepi. Oleh karena itu, sistem air pendingin untuk rol kerja tahap akhir dirancang secara khusus untuk dua skenario operasional: untuk produksi dengan satu tanur (single-furnace), tekanan air pendingin diatur pada kisaran 3,0\u20134,2 bar, sedangkan untuk produksi dengan dua tanur (double-furnace), tekanan air diatur pada kisaran 5,6\u20136,6 bar.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">(d) Meningkatkan kualitas rol dan mendorong penggunaan rol dari baja kecepatan tinggi (high-speed steel)<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Saat menggunakan rol F1-F4, usahakan untuk tidak menggunakan rol berbahan nikel-kromium tinggi, melainkan gunakan rol besi dengan kandungan kromium tinggi. Untuk proses pengerolan baja 304, sebaiknya gunakan rol baja kecepatan tinggi (high-speed steel) untuk seluruh rol F2-F4.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">(e) Tambahkan sistem oli pengerolan tahap akhir (finishing)<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Karena mesin pengerolan panas (hot rolling) Beihai Chengde 1700 tidak dilengkapi dengan sistem pelumasan untuk proses pengerolan, kualitas permukaan rol setelah digunakan tidak terlalu ideal. Jika sistem pelumasan untuk pengerolan akhir (finishing rolling) dapat ditambahkan, kualitas permukaan rol semestinya akan meningkat secara signifikan.<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li><strong><mark style=\"background-color:rgba(0, 0, 0, 0)\" class=\"has-inline-color has-vivid-red-color\">\u0928\u093f\u0937\u094d\u0915\u0930\u094d\u0937<\/mark><\/strong><\/li><\/ul>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">(1) Meningkatkan suhu tanur pemanas serta memastikan suhu masuk pada tahap pengerolan akhir dapat secara efektif mengurangi proporsi cacat akibat kerak yang tertekan (rust-pressed defects) pada bagian tepi baja tahan karat 304.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">(2) Mengurangi gaya giling total pada tahap pengerjaan akhir (finishing rolling) F1\u2013F4 serta melakukan distribusi beban secara wajar dapat meredakan timbulnya karat pada bagian tepi.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">(3) Lakukan langkah-langkah efektif untuk memperbaiki lapisan oksida pada permukaan rol *finishing rolling* F1-F4, mengurangi fenomena pengelupasan lapisan oksida tersebut, serta mengendalikan cacat karat tepi secara mendasar.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">(4) Susun sistem proses yang rasional untuk baja tahan karat 304, dan pastikan proses produksi di lapangan dilaksanakan secara ketat sesuai dengan sistem proses tersebut.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Beihai Chengde 1700 hot rolling line equipment is mainly composed of: 2 walking beam heating furnaces + post-furnace descaling + 1 stand R1 rough rolling mill + hot coil box + 8 stands F1 ~ F8 finishing mill + 2 coilers Composition, since the Beihai Chengde 1700 hot rolling line was fully completed and put [&hellip;]<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_templately_pack_id":"","_templately_imported_at":"","_templately_source":"","_templately_import_session_id":"","footnotes":""},"categories":[55],"tags":[],"class_list":["post-1464","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-lmm-group"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/lmmrolls.com\/hi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1464","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/lmmrolls.com\/hi\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/lmmrolls.com\/hi\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/lmmrolls.com\/hi\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/lmmrolls.com\/hi\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1464"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/lmmrolls.com\/hi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1464\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/lmmrolls.com\/hi\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1464"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/lmmrolls.com\/hi\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1464"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/lmmrolls.com\/hi\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1464"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}