Pemotongan Plat Presisi: Pembuatan Plat Baja Berkualitas Tinggi di Pabrik

Penggilingan Plat Baja di Pabrik Pemotongan Plat

Plat baja didefinisikan sebagai produk datar, hasil giling atau pemanasan panas dengan ketebalan minimal 5 mm dan lebar minimal 1.200 mm. Plat baja adalah produk baja yang banyak digunakan. Biasanya termasuk dalam kategori baja karbon, baja alloy rendah kekuatan tinggi (HSLA), dan baja alloy. Untuk aplikasi struktural, plat baja biasanya tidak melebihi 0,3 % karbon dan 1,5 % mangan. Plat baja dengan ketebalan lebih tinggi diperlukan untuk gedung derap, rig bor di laut lepas, jembatan dengan jangkauan raksasa, turbin angin ramping, pipa, tabung gas dengan tekanan besar, excavator, crane seluler, kapal kontainer, dan kapal mewah, dll. Aplikasi ini membutuhkan kualitas dan kekuatan tinggi pada plat untuk keandalan.

Tren paling penting dalam plat baja adalah permintaan akan plat dengan kekuatan yang semakin tinggi, kekerahan, kekerasan, dan daya letas yang baik. Kualitas prima dalam hal ketebalan, lebar, profil, kecekatan, persegi panjang, dan mikrostruktur homogen juga diharapkan dengan semua grade baja bahkan dengan dimensi ekstrim. Pada saat yang sama, toleransi yang semakin ketat diminta dalam hal akurasi dimensi dan kecekatan. Untuk memenuhi persyaratan ini, pabrik plat diperlukan untuk memiliki kemampuan campuran produk yang luas dengan proporsi tinggi plat kekuatan tinggi yang akan diproduksi, dan oleh karena itu pabrik plat baru dirancang untuk berbagai macam teknologi produksi. Selain ini, kompilasi kampanye penggilingan yang tidak terbatas diperlukan dengan variasi besar dalam hal ketebalan, lebar, dan grade baja dari satu plat ke plat berikutnya tanpa efek negatif pada produktivitas (penggilingan bebas jadwal).

Persyaratan yang biasanya dilakukan pada plat berat adalah (i) Ia harus memiliki dimensi yang ditentukan dalam toleransi sempit dan dengan kecekatan yang baik (ketebalan dapat bervariasi dari 5 mm hingga 500 mm dan lebar dari sekitar 1.200 mm hingga 5.500 mm), (ii) Ia harus memiliki nilai kekuatan leleh dan kekutan tarik yang dibutuhkan oleh desainer (kekuatan leleh berkisar dari sekitar 235 MPa hingga di atas 1.100 MPa), (iii) Ia harus memiliki nilai kekerahan yang dibutuhkan oleh desainer bahkan, dalam banyak kasus, kekerahan pada suhu rendah, (iv) Ia harus memiliki daya olah yang baik (seperti deformabilitas dan daya letas), dan (v) jika diperlukan, Ia harus memiliki resistensi terhadap korosi yang timbul, misalnya, dari serangan hidrogen yang terkandung dalam gas H2S (gas asam), atau resistensi tertentu terhadap korosi atmosfer (ketahanan cuaca). Untuk pembuatan plat baja untuk pipa aliran dalam layanan gas asam, resistensi terhadap retakan yang diinduksi hidrogen adalah faktor terpenting. Untuk aplikasi laut off shore khususnya di wilayah di mana suhu sangat rendah selama musim dingin, plat baja perlu memiliki properti seperti kekuatan yang lebih tinggi, ketebalan plat yang lebih besar, dan kekerahan suhu ultra rendah (karakteristik las-joint yang baik pada suhu rendah) dll. Properti ini, dalam beberapa kasus, bertentangan dan telah dapat dicapai, dalam kombinasi ekstrim dari teknologi alloying dan pemrosesan. Dalam beberapa tahun terakhir, beberapa teknologi untuk kontrol properti plat baja telah dikembangkan untuk pabrik plat untuk memenuhi persyaratan kekuatan dan kekerahan plat yang lebih tinggi.

Peralatan dan Proses Pemotongan Plat

Untuk memenuhi permintaan campuran produk yang luas dengan proporsi tinggi plat kekuatan tinggi yang akan diproduksi, pabrik plat modern biasanya dirancang dengan kemampuan untuk berbagai macam teknologi produksi. Produksi plat kekuatan tinggi memiliki implikasi untuk semua bagian pabrik plat berat. Stander pabrik dan sistem pendingin plat serta semua bagian pabrik hilir harus dirancang sedemikian rupa sehingga plat kekuatan tinggi dapat diproduksi dan diproses untuk mendapatkan produk akhir berkualitas tinggi. Ini memerlukan pabrik plat memiliki teknologi giling, pendingin, meratakan, dan memotong yang ditingkatkan dengan tujuan untuk mencapai standar kualitas tinggi. Proses produksi yang dapat direproduksi dan tingkat produksi tinggi juga membutuhkan tingkat otomatisasi yang tinggi. Pabrik plat modern dirancang untuk memiliki solusi terintegrasi termasuk peralatan mekanik, listrik, dan otomatisasi dan oleh karena itu kondisi untuk kontrol proses optimal.

Selanjutnya, untuk produksi plat berat, ada persyaratan operator yang berkualifikasi, instalasi pabrik yang efisien, dan sistem kontrol dan instrumentasi yang sesuai untuk semua tahap proses. Prosedur sistematis berdasarkan know-how terkini dan jumlah energi yang besar (gas pemanas, dan daya untuk sistem penggerak, dll.) harus mengalir ke pabrik giling sebagai masukan dengan output yang terdiri dari, selain plat, data proses komprehensif yang terdaftar untuk tujuan pemantauan dan evaluasi kualitas, dan sampel uji untuk pengujian mekanis dan teknologis oleh personil inspeksi penerimaan. Gambar 1 menunjukkan tata letak pabrik plat yang umum.

Gambar 1: Tata letak pabrik plat yang umum.

Peralatan Pabrik Giling

Peralatan utama pabrik plat adalah sebagai berikut.

Tungku pemanas ulang digunakan untuk pemanasan slab yang telah diperiksa dan dikondisikan dari yard slab untuk digiling. Di pabrik modern, tungku pemanas ulang jenis walking beam dipilih karena efisien energi dan memastikan pemanasan yang merata pada slab. Tungku pemanas ulang diperlukan untuk memiliki semua fasilitas untuk pemulihan panas buangan. Ia juga harus dilengkapi dengan kontrol pembakaran yang diperlukan untuk kontrol suhu slab serta kontrol lain yang diperlukan untuk operasinya yang efisien. Biasanya ada dua atau tiga tungku. Setiap tungku dilengkapi dengan perangkat pengisian dan pengosongan. Model matematis digunakan untuk mengontrol pemanas untuk mencapai kurva pemanasan ulang optimal untuk setiap grade baja. Di sisi keluar tungku, slab yang dipanaskan melalui meja roda ke pabrik plat melalui descaler tekanan tinggi.

Unit descaler adalah untuk penghapusan skala primer dengan penggunaan jet air tekanan tinggi. Untuk memungkinkan tekanan impact konstan pada permukaan slab, sistem jack sekrup biasanya digunakan untuk menyesuaikan posisi header atas dengan ketebalan entri slab.

Elemen inti pabrik plat terdiri dari stand giling empat-tinggi dengan kontrol komputer proses, di mana penggilingan dilakukan dalam pass melebar dan melelehkan. Pabrik plat adalah konfigurasi satu stand atau dengan konfigurasi dua stand. Dalam kasus konfigurasi dua stand, dua stand giling dikenal sebagai stand kasar dan stand finishing. Stand memiliki sistem screw-down mekanis cepat selain sistem penyesuaian celah giling hidrolis. Edger vertikal di ujung keluar stand memastikan pengaturan yang tepat dari lebar plat. Panjang giling memutuskan produksi lebar plat yang sesuai. Stand dilengkapi dengan sistem penggerak daya tinggi dengan motor sinkron tiga fasa.

Stand giling dapat memiliki perabot pabrik bagian tunggal yang terbukti atau perabot berdasarkan konsep desain las multipart. Dalam kasus perabot pabrik bagian bolt multipart, yoke dan posting perabot pabrik yang sudah dimesin dihubungkan oleh batas tegang kuat. Pendekatan ini menyederhanakan pencetakan perabot pabrik, dan pada saat yang sama, preloading yang terkontrol dari batas tegang memastikan deformasi yang kecil pada perabot pabrik di bawah beban dan oleh karena itu perjalan plat yang sangat baik dan geometri plat yang utuh. Perabot pabrik dilengkapi dengan kontrol ukuran otomatis hidrolis (HAGC), mekanisme screw-down elektromekanis atau hidrolis dan sel beban. Descaler air tekanan tinggi dipasang pada kedua stand giling di sisi entri dan keluar untuk mencapai kualitas permukaan optimal.

Leveller panas dipasang sebelum peralatan pemrosesan termal untuk meratakan plat baja sebelum pendingin. Leveller dingin dipasang setelah bagian pemrosesan termal untuk meratakan plat untuk memperbaiki bentuk yang rusak karena pendingin untuk transfer yang mudah ke proses berikutnya. Leveller biasanya desain hidrolis, empat-tinggi, 9-rol dengan kaset yang dapat ditukar.

Sistem pendingin diperlukan untuk pengembangan properti material plat kekuatan tinggi. Biasanya dirancang untuk mencapai laju pendingin yang tinggi (hingga 80 derajat C per detik), yang diperlukan untuk plat baja kekuatan tinggi. Ini menggabungkan pendingin spray dengan pendingin laminar yang terbukti. Pendingin spray dipasang di aliran atas bagian laminar. Sistem pendingin spray mencapai laju pendingin yang sangat tinggi karena stasiun air tekanan tinggi yang kuat dalam kombinasi dengan nozzle khusus. Untuk mencapai kecekatan plat yang baik juga dalam pendingin spray pada laju pendingin tertinggi, rol pipet dipasang di antara header pendingin untuk mengatur aliran air ke plat dan dengan demikian meningkatkan distribusi suhu dan efisiensi pendinginan.

Sistem pendingin dipisahkan menjadi dua zona untuk quenching langsung atau pendinginan dipercepat. Sistem quenching langsung terdiri dari sejumlah header tekanan tinggi (5-bar) yang ditempatkan di atas dan bawah meja roda dan dipisahkan oleh rol pipet. Laju pendingin bervariasi dari 80 derajat C per detik hingga 3 derajat C per detik. Sistem pendinginan dipercepat terdiri dari sejumlah header U-tube di atas plat dan header spray untuk bagian bawah. Laju pendingin bervariasi dari 40 derajat C per detik hingga 2 derajat C per detik. Suhu plat dan laju pendingin yang tepat di bawah sistem pendingin ditentukan untuk memastikan karakteristik metalurgi produk akhir. Model pendingin didasarkan pada pemetaan proses fisik dan mengontrol proses pendingin sedemikian rupa sehingga properti metalurgi pada plat tercapai dengan presisi.

Baris finishing dan pemotong dirancang untuk pemotongan sisi dan pemotongan panjang plat biasanya hingga 50 mm tebal. Semua pemotong biasanya jenis goyang yang memastikan toleransi dimensi akhir optimal dan kualitas tepi yang unggul. Baris finishing juga mencakup tempat tidur pendingin, stasiun inspeksi ultrasonik, tempat tidur inspeksi permukaan, perangkat memutar plat, pencetakan dan stempel, tumpukan plat dan fasilitas penanganan.

Listrik dan otomatisasi mencakup semua sistem otomatisasi Level 1 dan Level 2 dasar dan teknologis, bersama dengan model matematis untuk kontrol profil dan kecekatan yang unggul, sehingga menyediakan sistem otomatisasi yang terintegrasi dan dioptimalkan yang memastikan hasil yang akurat dan dapat direproduksi dalam hal kualitas produk dan efisiensi pabrik yang ditingkatkan.

Proses Pemotongan

Slab setelah inspeksi dipanaskan dalam tungku pemanas ulang ke suhu sekitar 1.200 derajat C yang sesuai untuk deformasi plastis baja dan oleh karena itu untuk penggilingan baja di pabrik giling. Penghapusan skala tekanan tinggi dilakukan sebelum penggilingan.

Slab yang dipanaskan kemudian digiling di pabrik plat. Pabrik plat biasanya adalah pabrik giling reversing empat-tinggi dengan konfigurasi satu stand atau dengan konfigurasi dua stand. Dalam kasus konfigurasi dua stand, dua stand giling adalah stand pabrik kasur dan stand pabrik finishing. Stand giling biasanya dilengkapi dengan edger rolls untuk mengontrol lebar plat. Plat biasanya digiling ke ketebalan yang ditetapkan dalam stand giling reversing (yaitu, melewatkan plat bolak-balik melalui stand giling sambil secara bertahap mengurangi celah antara giling atas dan bawah secara bertahap, dan biasanya membutuhkan sejumlah pass penggilingan. Tindakan melewatkan plat melalui celah giling disebut pass, dan jumlah reduksi ketebalan plat dalam setiap pass disebut pengurangan giling. Pengurangan ketebalan selama penggilingan didistribusikan ke dalam beberapa pass penggilingan. Proses yang menentukan jumlah pass dan pengurangan giling dalam setiap pass dari ketebalan slab ke ketebalan produk ditentukan dalam jadwal pass penggilingan. Suhu finishing mempengaruhi jumlah pass yang diperlukan karena properti material, di mana material yang lebih dingin menjadi lebih keras.

Dalam kasus produk ketebalan normal (yaitu, plat datar), ketebalan yang sama diperoleh di sepanjang panjang dengan mengontrol pabrik sehingga celah antara giling atas dan bawah tidak berubah selama pass penggilingan.

Untuk penggilingan plat tipis, pabrik plat diperlukan untuk dilengkapi dengan fasilitas untuk kontrol bentuk otomatis, kontrol kecekatan, dan kontrol ukuran. Pabrik membutuhkan instrumen pengukuran ukuran online untuk pengukuran ketebalan. Suhu awal dan akhir penggilingan menentukan stabilitas proses, di mana material yang lebih dingin memerlukan gaya giling yang lebih besar dari pada yang lebih panas. Oleh karena itu, plat tipis yang memiliki laju pendinginan yang lebih tinggi dari pada plat tebal dapat membuat proses penggilingan tidak stabil, terutama untuk plat ketebalan rendah di mana penurunan suhu tinggi.

Stand pabrik dan sistem pendingin plat serta semua bagian pabrik hilir harus dirancang sedemikian rupa sehingga plat kekuatan tinggi dapat diproduksi dan diproses untuk mendapatkan produk akhir berkualitas tinggi. Screw down dan kontrol celah otomatis adalah bagian utama dari pabrik giling untuk menyesuaikan celah giling sesuai dengan ketebalan yang ditetapkan. Setiap ukuran plat memiliki perhitungan jadwal passnya sendiri termasuk celah giling yang sesuai, gaya giling, dan modulus pabrik.

Plat yang digiling diberlakukan leveling di leveller panas sebelum memasuki bagian pemrosesan termal dan leveller dingin setelah bagian pemrosesan termal. Kecekatan yang baik dari plat baja diinginkan karena selama proses pendinginan, kecekatan mempengaruhi jarak untuk air untuk bertabrakan dengan plat baja dan mempengaruhi aliran air pada plat baja. Fungsi leveller panas yang dipasang sebelum peralatan pemrosesan termal adalah untuk meratakan plat baja sebelum pendingin. Di sisi lain, leveller dingin yang dipasang setelah bagian pemrosesan termal dimaksudkan untuk meratakan plat untuk memperbaiki bentuk yang rusak karena pendinginan untuk transfer yang mudah ke proses berikutnya.

Bagian pemrosesan termal sangat penting dalam produksi dan pemrosesan plat baja karena properti akhir baja dicapai selama pemrosesan plat dalam bagian ini. Setelah plat telah diberlakukan pemrosesan termal yang diperlukan untuk mencapai properti kekuatan, kekerasan, dan kekerahan yang diinginkan, plat baja diluruskan lagi di leveller dingin dan kemudian aktivitas finishing seperti pemotongan dan pemotongan, pemotongan sampel, pengujian dan inspeksi dan jika diperlukan peluncuran pasir dan pelapisan dan pewarnaan dilakukan seperti yang ditunjukkan dalam aliran proses. Plat diberlakukan inspeksi akhir sebelum dikirim.

Selama pengujian semua tes yang diperlukan sesuai standar harus dilakukan untuk memastikan bahwa plat sesuai dengan nilai yang ditentukan dalam standar dengan respecto terhadap dimensi, toleransi dimensi, mikrostruktur, kekuatan, kekerasan, dan kekerahan. Laboratorium pabrik giling harus dilengkapi dengan semua fasilitas pengujian dan inspeksi yang diperlukan sehingga pengujian dan inspeksi yang diperlukan dari plat yang digiling dapat dilakukan. Aliran proses penggilingan dan pemrosesan plat baja di pabrik plat ditunjukkan dalam Gambar 2.

Gambar 2: Aliran proses penggilingan dan pemrosesan plat baja di pabrik plat.

Teknologi yang Digunakan di Pabrik Plat

Proses produksi plat berat mencakup banyak kombinasi yang beraneka ragam dari tahap proses. Selama penggilingan plat, ada sejumlah besar parameter yang berdampak pada kualitas plat. Ini mencakup deformasi peralatan giling, suhu, gaya giling, dan kecepatan giling, dll. Mulai dari komposisi baja yang ditetapkan, mekanisme metalurgi yang memungkinkan pencapaian properti mekanis dan teknologis diperlukan. Mekanisme ini harus diaktifkan dalam berbagai tahap proses yang berbeda. Tahap yang relevan secara metalurgi adalah yang berkontribusi tidak hanya pada pembentukan (geometri) plat berat tetapi juga pada properti mekanis dan teknologisnya, melalui modifikasi strukturnya. Beberapa teknologi utama yang dikembangkan untuk kontrol parameter giling adalah sebagai berikut.

Kontrol ketebalan plat dilakukan oleh sistem kontrol ukuran otomatis (AGC). Dalam sistem tipikal, pemantauan AGC dilakukan menggunakan pengukur ketebalan gamma-ray dekat. Beban yang dihasilkan oleh penggilingan dan perubahan dalam celah giling yang disebabkan oleh beban tersebut (fleksi giling, deformasi perabot pabrik, dll.) diprediksi oleh prediksi beban giling dan model pengukur ukuran, dan celah giling sebelum giling diatur dengan akurasi tinggi. Perubahan dalam celah giling karena fluktuasi beban selama giling dikoreksi oleh AGC, mengurangi deviasi ketebalan plat, dan perbedaan antara ketebalan target dan ketebalan yang diukur segera setelah giling dikirim balik ke celah giling, sehingga memungkinkan untuk mengontrol panjang penuh plat ke ketebalan target.

Pencapaian akurasi tinggi dalam kecekatan (kontrol bentuk) plat adalah tugas penting selama penggilingan plat di pabrik plat. Kontrol ketat dari crown plat dalam setiap pass giling diperlukan dalam mengontrol kecekatan plat baja. Di pabrik plat yang tidak memiliki sistem kontrol bentuk, sebagian besar kontrol crown plat dilakukan menggunakan profil giling kerja dan kontrol distribusi pengurangan dalam setiap pass. Teknologi yang digunakan untuk kontrol bentuk plat adalah crown variabel kontinu (CVC) bersama dengan bending giling kerja dan bending giling pendukung. Teknologi kontrol bentuk juga menggunakan perangkat lunak / sensor yang terdiri dari (i) model crown yang akurat tinggi yang mempertimbangkan deformasi 3-dimensional material yang digiling, (ii) sensor kecekatan dekat, dan (iii) kontrol feed forward / feed backward berdasarkan kecekatan yang diukur.

Austenitisasi, termasuk homogenisasi dan pelarutan elemen alloying mikro, terjadi selama pemanasan slab hingga suhu tertentu dalam rentang 1.050 derajat C hingga 1.200 derajat C. Bergantung pada rentang suhu yang dipilih, penguatan dan refinemen butir tertentu terjadi dalam struktur selama proses giling dan semakin diperkuat sebagai hasil dari transisi struktur dan proses endapan selama fase pendinginan berikutnya, tergantung pada laju pendinginan. Plat biasanya ditumpuk panas di rentang pendinginan lebih rendah untuk memastikan efflux hidrogen. Modifikasi struktur yang ditetapkan dapat dicapai melalui aplikasi tahap perawatan panas dari berbagai macam tipe.

Properti plat yang ditingkatkan dicapai dengan mengadopsi berbagai teknologi giling. Teknologi ini adalah giling terkontrol dan pendinginan dipercepat. Dalam proses giling konvensional tanpa persyaratan suhu khusus, juga disebut 'giling normal', giling digunakan secara murni sebagai proses pembentukan. Slab yang dipanaskan ke suhu tinggi dikonversi ke geometri plat dalam fase giling dan pendinginan dilakukan di udara.

Dalam proses giling normal untuk plat di pabrik plat, tidak ada kontrol suhu khusus dari proses giling. Dalam proses ini, plat berat dikirim dalam kondisi tidak dipanaskan panas, atau 'as rolled' tanpa modifikasi lebih lanjut dari struktur melalui perawatan panas. Namun, struktur dengan kombinasi khas properti dari plat yang digiling dapat dicapai melalui proses teknologis yang terdiri dari kombinasi perawatan pada suhu tertentu dan pendinginan. Ada sejumlah proses teknologis yang digunakan di pabrik plat untuk penggilingan plat untuk memenuhi persyaratan properti untuk spesifikasi plat yang berbeda. Gambar 3 merangkum proses-proses ini.

Gambar 3: Proses teknologis pabrik pemotongan plat.

Normalizing rolling terdiri dari giling normal dengan perawatan panas yang terdiri dari pemanasan plat hingga suhu austenitisasi (lebih tinggi dari Ac3, sekitar 900 derajat C) dan kemudian pendinginan di udara. Ini dilakukan dalam tungku yang diukur sesuai baik secara kontinu (misalnya tungku walking beam ganda) atau secara stasioner (misalnya tungku yang dapat diisi secara lateral). Hasilnya adalah struktur yang terdiri terutama dari ferrit poligonal dan perlite. Dengan perawatan ini, kekuatan leleh dan kekuatan tarik yang lebih tinggi pada dasarnya hanya dapat dicapai untuk baja yang dinormalisir hanya melalui kandungan elemen alloying yang lebih tinggi. Oleh karena itu ada batas pada kombinasi properti yang dapat dicapai dalam plat berat menggunakan proses ini. Kondisi yang setara dapat dicapai melalui normalizing rolling, yaitu, giling dengan deformasi akhir dalam rentang suhu normalisasi.

Salah satu varian dari normalizing rolling adalah dengan quenching dan tempering. Ini terdiri dari pemanasan plat ke daerah austenitisasi (lebih tinggi dari Ac3) dan kemudian quenching air. Proses ini dilakukan dalam kombinasi tungku roller hearth dan roller quench, atau secara stasioner dalam kotak quenching. Karena laju pendinginan plat yang sangat tinggi, hasilnya adalah struktur keras yang terdiri terutama dari martensite dan bainite. Kekerahan struktur ditingkatkan dengan memodifikasi zona martensite yang awalnya keras dan rapuh melalui tempering selanjutnya (dalam tungku roller hearth lainnya), misalnya, pada suhu sekitar Ac1 minus 100 derajat C, yaitu sekitar 600 derajat C. Ini memberikan struktur yang dipanaskan panas dengan kombinasi kekerasan atau kekuatan leleh dan kekuatan tarik yang masih relatif tinggi dengan kekerahan yang disesuaikan secara sistematis. Plat baja yang di-quench dan di-temper digunakan terutama di tempat persyaratan kekuatan atau resistensi terhadap aus yang sangat tinggi.

Varian lain adalah giling yang dikontrol suhu. Controlled-rolling secara luas dilakukan untuk meningkatkan kekuatan dan meningkatkan kekerahan tumpukan plat baja. Ini adalah praktik penggilingan plat yang menyesuaikan proses deformasi waktu-suhu dengan mengontrol parameter giling. Parameter yang paling penting adalah (i) suhu untuk mulai controlled-rolling di stand finishing, (ii) persentase reduksi dari mulai controlled-rolling hingga ketebalan plat akhir, dan (iii) suhu finishing plat. Controlled-rolling melibatkan deformasi pada suhu finishing yang jauh lebih rendah dari giling panas, biasanya dalam rentang dari 705 derajat C hingga 815 derajat C. Sebaliknya, praktik giling panas normal mengambil keuntungan dari daya olah panas yang lebih baik dari material pada suhu yang lebih tinggi. Plat yang digiling panas diselesaikan secepat mungkin, seringkali pada suhu 1.000 derajat C dan di atasnya. Untuk controlled-rolling, biasanya diambil jeda atau penundaan untuk memberikan waktu pada slab yang telah digiling sebagian untuk mencapai suhu intermediate yang diinginkan sebelum mulai giling akhir.

Praktik controlled-rolling (Gambar 4) dirancang khusus untuk digunakan dengan grade alloy mikro, yang mengambil keuntungan dari pengaruh elemen alloying pada rekristalisasi dan pertumbuhan butir, dalam kombinasi dengan jadwal reduksi tertentu. Karena pertimbangan praktis, terutama beban pabrik dan waktu penundaan, plate yang di-control-rolling biasanya tidak diproduksi di atas ketebalan 25 mm.

Istilah 'controlled-finishing temperature rolling' digunakan untuk membedakan dari istilah 'controlled-rolling'. Controlled-finishing temperature rolling adalah praktik yang jauh lebih ringan daripada controlled-rolling dan bertujuan terutama untuk meningkatkan kekerahan tumpukan untuk plat dengan ketebalan hingga 75 mm. Suhu finishing dalam praktik ini (sekitar 870 derajat C) lebih tinggi dari yang diperlukan untuk controlled-rolling. Namun, karena plate yang lebih berat terlibat, penundaan pabrik untuk mencapai suhu yang diinginkan masih terjadi. Dengan mengontrol suhu finishing, ukuran butir halus dapat diperoleh dengan kekerahan tumpukan yang unggul sebagai hasilnya.

Pendinginan dipercepat adalah siklus pendinginan yang dikontrol (pendinginan air ke suhu sekitar 540 derajat C hingga 600 derajat C, diikuti oleh pendinginan udara) segera setelah operasi giling akhir (Gambar 4). Pendinginan dipercepat setelah controlled rolling atau controlled-finishing temperature rolling mengarah pada refinensi struktur tambahan dan, oleh karena itu, kombinasi properti yang ditingkatkan. Pendinginan dipercepat dapat meningkatkan properti plate dalam rentang ketebalan sekitar 12 mm hingga 100 mm.

Gambar 4: Proses giling konvensional, giling terkontrol, dan pendinginan dipercepat.

Dalam skenario saat ini, giling termomekanik adalah proses produksi terpenting untuk pembuatan plate kekuatan tinggi. Proses ini digunakan untuk memenuhi permintaan kekuatan leleh tinggi dan kekuatan lainnya dalam pipa aliran diameter besar (tekanan dinding rendah dan tekanan pengiriman tinggi dalam hal gas alam), dikombinasikan dengan kekerahan tinggi pada suhu rendah dan daya letas yang baik. Giling termomekanik dapat dikelompokkan di bawah istilah payung 'Thermo-Mechanical Control Process' (TMCP). Perbedaan esensial dengan proses giling lainnya yang dijelaskan di atas adalah fakta bahwa giling digunakan tidak hanya sebagai proses pembentukan tetapi juga secara sistematis untuk mencapai kombinasi properti spesifik yang diperlukan. Giling termomekanik dapat didefinisikan sebagai proses yang bertujuan untuk mencapai struktur dengan ukuran butir efektif yang halus, memungkinkan kombinasi properti pelayanan yang menguntungkan, dan disesuaikan dengan komposisi baja. Proses ini terdiri dari sejumlah langkah berikut yang dikontrol dalam hal waktu dan suhu.

• Pemanasan ulang slab dalam tungku pemanas ulang dengan suhu keluar yang ditetapkan.
• Giling berdasarkan urutan pass yang ditentukan dengan finishing giling di zona austenit yang tidak rekristal atau (alpha plus gamma) dua fase.
• Pendinginan baik di udara atau dalam tumpukan, atau dalam bentuk dipercepat di baris pendingin, hingga suhu pendinginan akhir yang ditetapkan.
• Mungkin, perawatan panas tambahan (tempering) dilakukan.

Definisi singkat ini memerlukan penjelasan lebih lanjut. Manfaat esensial dari giling termomekanik didasarkan pada efek alloying mikro, misalnya niobium, yang mencapai efek penuhnya bahkan pada tingkat kandungan rendah sebesar 0,02 % hingga 0,05 %. Niobium menunda atau menekan rekristalisasi austenit (reformasi butir antara pass giling individual). Efek deformasi dari sejumlah besar pass pada suhu sekitar kurang dari 850 derajat C dikumpulkan, sehingga memungkinkan pembentukan butir yang sangat halus selama transformasi. Selama proses, niobium membentuk endapan karbonitride yang menghalangi perpindahan dalam latisi atom dan dengan demikian menghasilkan peningkatan kekuatan leleh dan kekuatan tarik.

Dua efek niobium ini dapat dimanfaatkan melalui adaptasi proses dan memungkinkan untuk mengurangi kandungan elemen alloying dan kandungan karbon hingga tingkat sehingga nilai kekerahan tinggi dan daya letas yang baik dapat dicapai pada kekuatan leleh dan kekuatan tarik yang sama atau lebih tinggi. Pemanfaatan mekanisme penguatan untuk mencapai profil properti yang ditetapkan secara optimal melalui 'pembiakan mikrostruktur' dapat dicapai melalui rentang peralatan yang sesuai di pabrik giling. Juga, dalam metode ini, suhu ditetapkan dan diatur secara tepat untuk finishing giling dan untuk pendinginan dalam sistem pendinginan plate.

Kontrol yang sangat terarah dari proses kompleks di atas memerlukan interaksi yang erat antara peralatan mekanis dan sistem otomatisasi.

Otomatisasi dan Kontrol Proses

Pabrik plate berat dikontrol oleh sistem listrik, instrumentasi, dan otomatisasi. Sistem listrik, instrumentasi, dan otomatisasi mencakup sistem pengukuran teknologis, instrumen, sistem sensor, sistem otomatisasi Level 1 dan Level 2 dengan model proses, dan HMI (human machine interface) untuk seluruh pabrik. Listrik mencakup teknologi penggerak lengkap dengan transformator, konverter, penggerak utama dan bantuan serta motor meja roda.

Elemen esensial untuk otomatisasi pabrik plate adalah (i) pelacakan material dari tungku pemanas ulang hingga tumpukan plate, (ii) pacing pabrik untuk throughput optimal, (iii) perhitungan jadwal pass untuk stand kasur dan finishing, (iv) sistem kontrol teknologis seperti kontrol lebar dan ketebalan untuk stand pabrik, (v) model setup, kontrol volume coolant dan penutupan tepi untuk pendinginan plate, dan (vi) model setup dan penyesuaian hidrolis leveller-rol untuk leveller plate panas dan dingin (kontrol penggerak). Model proses teknologis sangat penting untuk produktivitas dan kualitas produk. Model teknologis utama adalah model 'perhitungan jadwal pass', model 'kontrol profil dan kecekatan' dan model pendinginan dan leveling.

Operasi lengkap pabrik plate dikontrol dengan menerapkan model matematis-fisik yang secara tepat menggambarkan berbagai proses. Pelacakan material membuat logistik di dalam pabrik, yaitu, dari pabrik giling hingga baris finishing, benar-benar transparan. Digabungkan dengan model jadwal pass serta kontrol profil dan kecekatan, ini memfasilitasi giling termomekanik dalam operasi multi-plate. Ini memastikan produktivitas tinggi dari pabrik giling. Meja kontrol pabrik giling biasanya memiliki desain ergonomis. Sistem HMI disusun untuk sesuai dengan pandangan operator, memberikan representasi proses yang berorientasi produksi yang menunjukkan semua sistem yang relevan.

Proses giling plate melewati beberapa langkah. Awalnya, slab dipanaskan ulang ke suhu rekristalisasi (sekitar 1.200 derajat C) dalam tungku, dan digiling menjadi plate target akhir setelah sejumlah pass di pabrik plate. Kemudian, mikrostruktur plate dikontrol oleh transformasi fase austenit selama proses pendinginan. Setelah ekstraksi slab dari tungku pemanas ulang, urutan operasi di bagian giling ditentukan oleh algoritma perhitungan pass, yang menghitung urutan operasi giling yang diperlukan dan memprediksi karakteristik plate setelah setiap pass. Gambar 5 menunjukkan urutan giling dalam setiap pass yang terdiri dari tiga langkah yaitu (i) langkah perhitungan sebelum, (ii) langkah kontrol real-time (atau fase giling), dan (iii) langkah perhitungan setelah.

Gambar 5: Sistem kontrol proses pabrik plate.

Proses giling plate adalah proses yang rumit dengan banyak variabel, non-linearitas, dan kopling yang kuat. Karena kompleksitas lingkungan giling, seperti perubahan konstanta material, koefisien gesekan, keasaran permukaan giling, aus giling, ketebalan film minyak, dan kondisi pelumas, hasil perhitungan gaya giling, torsi giling, geseran depan, dan resistensi deformasi berbeda dari proses giling aktual. Gaya giling adalah parameter peralatan dan parameter teknologis terpenting dari pabrik giling, karena ia adalah dasar penting dari teknologi pemrosesan plastis, desain optimalisasi peralatan, dan kontrol proses. Akurasi perhitungan gaya giling secara langsung mempengaruhi akurasi pengaturan jadwal giling. Selain itu, ia adalah kunci untuk memanfaatkan kapasitas regulasi dari ketebalan dan kepala baja dengan maksimal.

Karena gaya giling konvensional dihitung oleh model matematis gaya giling berdasarkan pengalaman dan statistik, ada beberapa kekurangan dalam proses penggunaan. Pertama, untuk tujuan kontrol online, model matematis umum disederhanakan di bawah asumsi tertentu, sehingga tidak dapat memberikan nilai prediksi yang cukup akurat. Kedua, karena variasi kesalahan pengukuran dan karakteristik sistem, kesalahan parameter model juga besar. Oleh karena itu, untuk meningkatkan akurasi pengaturan gaya giling, metode adaptif dan self-learning berdasarkan informasi instan digunakan untuk memodifikasi model.

Jadwal giling memainkan peran penting dalam proses produksi giling plate. Dan jadwal giling yang unggul adalah jaminan dasar untuk kapasitas produksi pabrik giling, karena ia dapat meningkatkan kualitas produk. Jadwal giling plate tebal dan menengah terutama mencakup sistem pengurangan (beban), sistem kecepatan, sistem suhu, dan sistem tipe giling. Berdasarkan persyaratan teknis baja, kondisi material baku, kondisi suhu, dan situasi aktual dari peralatan produksi, desain jadwal giling dapat melakukan perhitungan manual atau perhitungan komputer untuk menentukan pengurangan aktual, celah giling bebas, kecepatan giling, dan parameter lainnya dengan menggunakan rumus matematis atau grafik; pada saat yang sama, sesuai dengan koreksi adaptif dan pemrosesan di bawah kondisi giling aktual, desain jadwal giling dapat memaksimalkan potensi peralatan, meningkatkan produksi, menjamin kualitas, membuat operasi mudah, dan membuat peralatan aman.

Untuk pengembangan jadwal giling yang benar, distribusi pengurangan (beban) yang wajar harus ditentukan. Karena karakteristik giling plate, baik metode optimisasi tradisional maupun metode optimisasi cerdas, seluruh proses optimisasi biasanya diringkas menjadi empat langkah yaitu (i) penetapan fungsi objektif dari distribusi beban giling sesuai dengan kondisi produksi aktual, (ii) penetapan kondisi pembatas sesuai dengan kondisi produksi aktual, (iii) pemilihan metode optimisasi yang sesuai, dan (iv) penurunan nilai ekstrim dari fungsi objektif dan memperoleh parameter proses ketika fungsi objektif mencapai nilai ekstrimnya.