Laporan Penelitian Bahan Roll untuk Pabrik Baja Rolling Mills

1. Tujuan Penelitian dan Kesimpulan Inti

Tujuan inti dari laporan penelitian bahan gulungan untuk pabrik penggilingan baja adalah untuk mempelajari secara sistematis desain komposisi, proses manufaktur, dan optimalisasi kinerja bahan gulungan, dengan penekanan pada peningkatan indikator inti seperti ketahanan terhadap gaya gelinding, ketahanan aus, dan ketahanan retak termal. Hal ini bertujuan untuk memperpanjang masa pakai gulungan di bawah tekanan tinggi, suhu tinggi, dan kondisi keausan tinggi, mengurangi frekuensi penggantian dan biaya produksi, memastikan stabilitas proses penggulungan, menjamin kualitas permukaan baja dan akurasi dimensi, dan mengembangkan material khusus untuk skenario penggulungan yang berbeda. Dengan menggabungkan teknologi manufaktur canggih dan proses perawatan permukaan, kami bertujuan untuk menerobos hambatan kinerja material tradisional, dan pada akhirnya mencapai tujuan komprehensif untuk meningkatkan efisiensi penggulungan, kualitas produk, dan manfaat ekonomi perusahaan.

Gulungan besi cor dan gulungan baja tuang adalah dua sistem material yang paling mendasar dan banyak digunakan di pabrik penggilingan baja. Perbedaan mendasarnya berasal dari kandungan karbon: besi tuang memiliki kandungan karbon sekitar 2,5%–3,5%, dengan struktur mikro yang dicirikan oleh sementit/grafit plus matriks, menawarkan kekerasan tinggi, ketahanan aus yang tinggi, dan biaya rendah, namun ketangguhan rendah. Baja tuang memiliki kandungan karbon sekitar 0,4%–2,4% (baja gulungan 0,4%–1,4%, baja semi 1,4%–2,4%), dengan struktur mikro yang dicirikan oleh ferit/perlit ditambah karbida, memberikan kekuatan tinggi, ketangguhan tinggi, dan ketahanan benturan, namun dengan kekerasan dan ketahanan aus yang lebih rendah dibandingkan besi tuang.

Sekilas Kesimpulan Inti:

• Ini bukan soal 'mana yang lebih baik' tetapi 'mana yang lebih cocok': besi tuang unggul dalam kekerasan permukaan dan ketahanan aus, sedangkan baja tuang unggul dalam kekuatan dan ketangguhan; batas layanannya ditentukan oleh kondisi perputaran.

      Pengerasan/penghancuran akibat benturan yang berat → prioritaskan baja tuang (dan semi-baja) agar tahan terhadap kerusakan gulungan, benturan, dan gigitan yang baik.

      Finishing/cold rolling dengan kualitas permukaan tinggi → mengutamakan besi cor karena kekerasannya tinggi, ketahanan aus, dan profil roll yang stabil.

• Baja semi (Adamite) berfungsi sebagai 'jembatan' antara keduanya: kekerasan lebih tinggi dari baja tuang biasa, ketangguhan lebih tinggi dari besi tuang, dan dengan penurunan kekerasan minimal, sangat cocok untuk gulungan baja bagian dalam.

• Pendekatan kromium tinggi dan komposit merupakan tren utama saat ini: besi tuang kromium tinggi/baja tuang kromium tinggi ditambah pengecoran komposit sentrifugal mencapai kinerja gradien 'lapisan luar tahan aus dan inti kuat-tangguh.'

• Ekonomi: besi tuang memiliki biaya pengadaan terendah, baja tuang moderat dan 30%–50% lebih rendah dibandingkan baja tempa; gulungan baja tuang di tempat roughing dapat menghasilkan tonase per gulungan 20%–40% lebih tinggi dibandingkan besi tuang, sehingga total biaya harus dihitung selama seluruh siklus hidup.

2. Ikhtisar Roll dan Sistem Klasifikasi

Gulungan adalah komponen kerja inti dalam rolling mill yang bersentuhan langsung dengan benda kerja dan memaksanya mengalami deformasi plastis, menahan tekanan rolling yang sangat besar, torsi rolling, dan beban dinamis. Selama pengerolan panas, suhu benda kerja mencapai 800–1200°C, dan permukaan gulungan mengalami siklus pemanasan dan pendinginan yang cepat, sehingga membuat kondisi pengoperasian menjadi sangat parah. Oleh karena itu, persyaratan ketat diberlakukan pada kekuatan gulungan, kekakuan, ketangguhan, kekerasan permukaan, ketahanan aus, dan stabilitas profil gulungan.

Klasifikasi berdasarkan Kekerasan

Kategori	Kekerasan Pantai HS	Aplikasi Khas
Gulungan lembut	30–40	Pabrik mekar, pabrik roughing bagian besar
Gulungan semi-keras	40–60	Pabrik penggilingan kasar untuk bagian dan pelat besar/sedang/kecil
Gulungan berwajah keras	60–85	Penggilingan seadanya untuk pelat tipis/sedang, bagian kecil/sedang, gulungan cadangan untuk penggilingan empat tinggi
Gulungan ekstra keras	85–100	Pabrik penggilingan dingin

Klasifikasi berdasarkan Tiga Sistem Material Utama

Bahan gulungan terutama dibagi menjadi gulungan besi tuang, gulungan baja tuang, dan gulungan baja tempa. Laporan ini berfokus pada perbandingan dua yang pertama, dengan baja tempa sebagai referensi.

Gulungan besi cor: kandungan karbon 2,5%–3,5%, mengandung grafit (serpihan/spheroidal) dan sementit. Dibagi lagi menjadi besi cor dingin, besi cor dingin tak terbatas, besi cor kromium tinggi, dan besi cor ulet. Ketahanan aus yang luar biasa dan biaya rendah, namun ketangguhan rendah.

Gulungan baja tuang: kandungan karbon 0,4%–2,4%, dibagi menjadi gulungan baja (0,4%–1,4%) dan gulungan semi baja (1,4%–2,4%). Elemen paduan seperti Cr, Ni, Mn, Mo, V dan perlakuan panas khusus dapat ditambahkan untuk meningkatkan kinerja. Kekuatan tinggi dan ketangguhan yang baik.

3. Penjelasan Detail Bahan Cast Iron Roll

3.1 Karakteristik Komposisi Kimia

Gulungan besi tuang memiliki kandungan karbon 2,5%–3,5%, jauh lebih tinggi dibandingkan baja tuang. Struktur mikronya terdiri dari tiga komponen utama: matriks + sementit (karbida) + grafit.

Matriks: austenit, ferit, perlit, bainit, martensit – ditentukan melalui paduan dan perlakuan panas.

Sementit/karbida: memberikan kekerasan dan ketahanan aus yang tinggi, terutama karbida tipe M₇C₃ yang terbentuk dalam kondisi kromium tinggi.

Grafit: ada dalam bentuk serpihan atau bola. Grafit memberikan pelumasan, pengurangan gesekan, peredam getaran, dan ketahanan retak termal, tetapi juga melemahkan kekuatan; grafit bulat (besi ulet) memiliki konsentrasi tegangan lebih sedikit dan kekuatan lebih tinggi.

3.2 Empat Sub-Kategori

Sub-Kategori	Fitur Mikrostruktur	Kekerasan HS	Kekuatan Tarik MPa	Aplikasi Khas
Besi cor dingin	Permukaan lapisan dingin berwarna putih (sementit murni) + lapisan transisi berbintik-bintik + inti abu-abu	55–85	150–220	Finishing untuk pelat/kawat/bagian, pelat tipis
Besi cor dingin tak terbatas	Lapisan kerja mengandung titik grafit halus, tidak ada batas putih/abu-abu yang jelas, kekerasan menurun secara bertahap	55–85	150–220	Medium/finishing untuk pelat/kawat/bagian, finishing strip
Besi cor ulet	Grafit bulat, matriks bainitik perlitik/asikuler, meningkatkan kekuatan secara signifikan	35–80	300–700	Hidup seadanya/sedang untuk bagian/kawat/tabung, mekar besar
Besi cor dengan kromium tinggi	Cr 12%–22%, M₇C₃ karbida + matriks martensit/bainit	60–95	400–700	Finishing untuk bagian kecil/kawat, pra-finishing untuk strip

3.3 Karakteristik Kinerja

Keuntungan:

• Kekerasan permukaan yang tinggi (lapisan dingin/karbida memberikan ketahanan aus yang sangat baik).

• Kekuatan tekan yang baik, cocok untuk tegangan kontak yang tinggi.

• Ketahanan retak termal (grafit menyerap getaran dan menahan tekanan termal), terutama untuk besi dingin dan ulet yang tidak terbatas.

• Biaya rendah, proses pengecoran matang, bahan baku ekonomis.

• Permukaan gulungan yang halus, menguntungkan untuk memastikan kualitas permukaan produk yang digulung.

Keterbatasan:

• Ketangguhan rendah (kekuatan tarik hanya 150–700 MPa, ketahanan benturan lemah).

• Tidak cocok untuk beban tumbukan berat, rentan terhadap serpihan getas dan pecahnya gulungan.

• Penurunan kekerasan (roll dingin biasa menunjukkan penurunan kekerasan yang signifikan dari permukaan ke inti, sehingga membatasi aplikasi deep-pass).

• Besi tuang kromium tinggi memiliki ketangguhan patah yang sangat rendah ketika karbida membentuk jaringan kasar, rentan terhadap pengelupasan getas akibat benturan kecepatan tinggi.

Besi cor dingin tak terbatas menggabungkan 'lapisan dingin tahan aus permukaan' dengan 'ketahanan retak termal yang baik,' tanpa lapisan putih/abu-abu yang jelas dan dengan perbedaan kekerasan kecil, sehingga mencapai penerapan terluas. Besi cor komposit dingin tak tentu dengan kandungan nikel-kromium tinggi (dengan Ni, Cr, Mo) adalah bahan utama untuk pekerjaan finishing gulungan di pabrik strip panas.

4. Penjelasan Detail Bahan Cast Steel Roll

4.1 Komposisi dan Klasifikasi Kimia

Gulungan baja tuang memiliki kandungan karbon 0,4%–2,4%, jauh lebih rendah dibandingkan besi tuang, dan dibagi menjadi dua kategori utama berdasarkan kandungan karbon:

Kategori	Kandungan Karbon	Struktur mikro	Kekerasan HS	MPa tarik
Gulungan baja	0,4%–1,4%	Ferit + perlit (C rendah); perlit meningkat dengan C	30–70	500–1000
Gulungan semi-baja (Adamite)	1,4%–2,4%	Perlit + sejumlah kecil karbida	35–70	300–700
Gulungan baja grafit	–	Penambahan silikon + perawatan grafitisasi	35–60	500–900
Baja cor dengan kromium tinggi	0,5%–1,5%	Martensit/bainit tempered + karbida kromium halus	70–80	–

4.2 Sistem Paduan

Untuk meningkatkan kekerasan dan ketahanan aus, gulungan baja tuang dicampur dengan Cr, Ni, Mn, Mo, V dan diberi perlakuan panas khusus, membentuk tiga sistem paduan utama:

Baja karbon-mangan (C-Mn): C 0,45%–0,80%, Mn 0,60%–1,20%, paling ekonomis, kekerasan HS 35–45, digunakan untuk roughing stand dan billet mill, cocok untuk aplikasi yang menuntut ketangguhan.

Baja kromium-molibdenum (Cr-Mo): tipikal C 0,55%, Cr 2,0%, Mo 0,35%; kromium membentuk karbida untuk meningkatkan ketahanan aus, molibdenum menekan kerapuhan temper untuk meningkatkan kekuatan suhu tinggi; kekerasan HS 50–65, standar industri untuk hot strip perantara/finishing.

Baja tuang kromium tinggi (Baja Hi-Cr): Cr 5%–12% (atau 8%–14%), membentuk jaringan karbida M₇C₃ yang padat, kekerasan HS 65–75, digunakan untuk aplikasi penyelesaian akhir yang berat, namun peningkatan karbida mengurangi ketangguhan patah, sehingga memerlukan interval servis yang terkontrol.

4.3 Nilai Khusus Semi Baja (Adamite)

Semi-baja (Adamite) terletak di antara baja tuang dan besi tuang, dengan kandungan karbon 1,4%–2,4%. Fitur yang paling menonjol adalah penurunan kekerasan internal yang sangat kecil – kekerasan hampir tidak menurun dari permukaan hingga inti, sehingga sangat cocok untuk pembuatan gulungan bagian dalam (alur bagian dapat dikerjakan dalam-dalam tanpa pelunakan dini). Ketika silikon ditambahkan dengan perlakuan grafit, ia memperoleh ketahanan dan ketangguhan retak termal yang tinggi, berkinerja sangat baik sebagai gulungan mekar, gulungan roughing bagian besar, dan gulungan edger untuk pabrik strip panas.

4.4 Karakteristik Kinerja

Keuntungan:

• Kekuatan tinggi dan ketangguhan yang baik (tarik 500–1000 MPa, benturan kuat, dan ketahanan terhadap pecahnya gulungan).

• Ketahanan retak termal (terutama baja karbon tinggi dan baja grafit).

• Penggigitan yang baik, cocok untuk pengurangan kerusakan yang besar.

• Perlakuan panas khusus dapat mencapai HS 90+, juga dapat digunakan sebagai gulungan kerja pengerolan dingin atau gulungan cadangan.

• Semi-baja memiliki penurunan kekerasan yang minimal, sangat baik untuk lintasan yang dalam.

Keterbatasan:

• Kekerasan dan ketahanan ausnya lebih rendah dibandingkan besi cor (baja gulungan biasa).

• Biaya lebih tinggi dari besi tuang (tetapi lebih rendah dari baja tempa).

• Memerlukan pemurnian sendok untuk kontrol S dan P, proses perlakuan panas yang rumit.

• Cacat internal as-cast relatif lebih banyak dibandingkan baja tempa; kondisi ekstrim tugas berat masih membutuhkan baja tempa.

5. Perbandingan Kinerja Utama Multi-Dimensi

Dimensi Perbandingan	Gulungan Besi Cor	Gulungan Baja Cor
Kandungan karbon	2,5%–3,5%	0,4%–2,4%
Kekerasan khas HS	55–95	30–80
Kekuatan tarik MPa	150–700	500–1000
Ketangguhan/ketahanan benturan	Rendah	Tinggi
Ketahanan aus	Tinggi	Sedang
Ketahanan retak termal	Sedang (dibantu grafit)	Bagus
Ketahanan terhadap guncangan termal	Sedang	Tinggi
Penurunan kekerasan (permukaan→inti)	Besar (penting untuk roti gulung dingin)	Kecil (terutama semi-baja)
Biaya relatif	Rendah	Sedang
Aplikasi utama	Finishing/cold rolling, plat tipis, finishing kawat	Kerusakan/pengerasan, mekar, gulungan cadangan

Perbandingan kisaran properti mekanik utama:

Indikator	Gulungan Besi Cor	Gulungan Baja Cor
Batas bawah kekerasan HS	55	30
Batas atas kekerasan HS	95	80
Batas bawah tarik MPa	150	500
Batas atas tarik MPa	700	1000

6. Perbandingan Proses Manufaktur

6.1 Proses Gulungan Besi Cor

• Pengecoran dingin: menggunakan cetakan logam (dinginkan) untuk mendinginkan permukaan dengan cepat, membentuk lapisan dingin putih (sementit murni), bertransisi ke dalam menjadi struktur berbintik-bintik dan abu-abu.

• Pendinginan tidak terbatas: mengontrol laju dan komposisi pendinginan sehingga lapisan kerja mengandung titik grafit halus tanpa batas putih/abu-abu yang jelas.

• Perawatan spheroidising / inokulasi: besi ulet menggunakan spheroidiser magnesium/rare earth untuk membuat grafit menjadi spheroid, sehingga meningkatkan kekuatan.

• Pengecoran komposit sentrifugal: gulungan komposit kromium tinggi/kromium nikel tinggi memiliki lapisan luar besi putih tahan aus dan inti besi ulet, dicetak dalam sekali tuang, menghasilkan 'bagian luar keras, bagian dalam keras.'

6.2 Proses Pengecoran Baja Cor

Aliran produksi pada umumnya memerlukan kontrol yang lebih tinggi terhadap kepadatan internal dan tegangan sisa:

• Peleburan: tungku busur listrik / peleburan tungku induksi.

• Pemurnian sekunder: metalurgi sendok – degassing, desulfurisasi, dengan S <0,010%, P <0,015%, mengurangi panas yang pendek dan meningkatkan ketangguhan.

• Pencetakan dan penuangan: cetakan pasir statis/penuangan cetakan logam; gulungan komposit menggunakan pengecoran sentrifugal. Gulungan besar (diameter > 700 mm) seringkali memerlukan anak tangga atas yang menyumbang 15% –25% berat tuang untuk pengumpanan.

• Pendinginan terkontrol dan pemesinan kasar: pendinginan terkontrol dalam cetakan selama 48–72 jam, pemesinan kasar untuk menghilangkan kerak dan mengekspos cacat.

• Perlakuan panas (paling kritis): beberapa tahap normalisasi / pendinginan / temper untuk mengatur struktur perlit, bainit, martensit, mencapai keseimbangan kekerasan-ketangguhan. Baja tuang kromium tinggi memerlukan pendinginan dan temper multi-tahap.

• Penyelesaian dan inspeksi: inspeksi kekerasan yang komprehensif, pengujian ultrasonik, dll.

Perbedaan proses utama:

• Besi cor mengandalkan 'pendinginan + grafitisasi' untuk mendapatkan gradien kekerasan.

• Baja tuang mengandalkan 'penghalusan kontrol pengotor + paduan + perlakuan panas multi-tahap' untuk mendapatkan kekuatan dan ketangguhan.

• Baja tuang memerlukan kontrol yang lebih ketat terhadap unsur berbahaya seperti S dan P dibandingkan besi tuang.

7. Mode dan Mekanisme Kegagalan

Kegagalan gulungan adalah pemetaan kebalikan dari pemilihan material – material yang berbeda berhubungan dengan mode kegagalan dominan yang berbeda.

Modus Kegagalan	Mekanisme	Kecenderungan Material
Memakai	Keausan gesekan mekanis + pelunakan/kehilangan leleh suhu tinggi + keausan oksidasi/korosi elektrokimia	Baja tuang (kekerasan lebih rendah) lebih mudah aus; besi cor memiliki keunggulan keausan
Retak termal (jaringan→cincin→kerusakan)	Siklus pemanasan dan pendinginan yang cepat pada permukaan gulungan panas, tegangan kelelahan termal melebihi hasil → retakan mikro → jaringan → cincin → retakan propagasi dalam	Keduanya terjadi; buffer grafit besi cor tetapi ketangguhannya rendah
terkelupas	Retakan merambat hingga kedalaman tertentu, atau jaringan karbida kasar retak rapuh, serpihan permukaan rontok	Besi tuang kromium tinggi dengan jaringan karbida kasar → risiko pengelupasan getas lebih tinggi
Fraktur (kerusakan gulungan)	Cacat pengecoran, cacat struktural, retakan transgranular pada inti yang tidak dikeraskan, menyebar dengan cepat di bawah tekanan bolak-balik	Besi tuang (kekuatan rendah) memiliki risiko kerusakan lebih tinggi; baja tuang relatif tahan pecah
Delaminasi antarmuka	Tekanan pada antarmuka lapisan luar dan dalam gulungan komposit menyebabkan pemisahan	Gulungan komposit sentrifugal (kedua jenis terlibat)

Kegagalan dominan pada gulungan besi cor:

• Patah getas/pengelupasan akibat beban tumbukan yang berat.

• Jaringan karbida besi cor kromium tinggi mengalami pengelupasan rapuh → permukaan tergores / cacat titik pada strip.

• Kekerasan yang tidak memadai pada lintasan yang dalam → keausan yang cepat, hilangnya profil gulungan.

Kegagalan dominan pada gulungan baja tuang:

• Kekerasan tidak mencukupi → keausan relatif lebih cepat (dapat diterima dalam pengerjaan seadanya, tidak ekonomis dalam penyelesaian akhir).

• Retakan jaringan kelelahan termal (di zona suhu tinggi).

• Cacat as-cast (porositas/segregasi) menjalar hingga patah; oleh karena itu kondisi ekstrim tugas berat masih mendukung baja tempa.

Logika pemilihan inti: membalikkan persyaratan material dari mode kegagalan – jika fraktur/pengelupasan mendominasi, tingkatkan ketangguhan, pilih baja tuang; jika keausan mendominasi, tingkatkan kekerasan, pilih besi cor; jika keduanya penting, pilih gulungan semi-baja atau komposit.

8. Skenario Aplikasi dan Keputusan Seleksi

8.1 Kondisi Layanan – Prinsip Pencocokan Material

Kondisi Bergulir	Persyaratan Utama	Bahan yang Direkomendasikan	Alasan
Kerusakan/mekar (penggulungan panas 800–1200°C, reduksi besar, benturan kuat)	Kekuatan, ketangguhan, ketahanan benturan, gigitan, ketahanan retak termal	Baja tuang (baja tuang karbon tinggi / paduan)	Kekuatan tinggi mencegah kerusakan gulungan, memastikan pengurangan
Bagian roughing (lintasan dalam)	Penurunan kekerasan kecil, ketahanan aus	Baja semi (Adamit) / baja grafit	Penurunan kekerasan minimal, lintasan dalam tidak melunak
Stand depan roughing hot strip / finishing front stand	Ketahanan aus, ketahanan retak termal	Besi cor komposit kromium tinggi / Ni-Cr tinggi dingin tak terbatas	Karbida untuk keausan + grafit untuk ketahanan retak termal
Stand finishing strip panas	Kekerasan tinggi, ketahanan lekukan, ketahanan aus, ketahanan spalling	Besi tuang kromium tinggi / baja tuang kromium tinggi / HSS	Kualitas dan kehidupan permukaan
Menengah/finishing (kawat, bagian, pelat)	Kekerasan permukaan, ketahanan aus	Besi tuang (dingin tak terbatas / Ni-Cr tinggi)	Permukaan halus, tahan aus, biaya rendah
Pekerjaan pengerolan dingin dilakukan	Kekerasan sangat tinggi (HS 90+), lapisan dalam yang mengeras, lapisan cermin	Baja tempa (seri Cr5) terutama; baja tuang yang diolah secara khusus dapat menggantikannya	Kualitas permukaan sulit digantikan oleh gulungan cor
Gulungan cadangan	Kekuatan tinggi, ketahanan lelah, kekakuan	Baja tuang/baja tempa	Tahan terhadap momen lentur, memerlukan kekuatan dan ketangguhan yang tinggi

8.2 Kerangka Keputusan Seleksi

Pencocokan kondisi servis adalah prinsip utama – hindari 'satu material cocok untuk semua stand.' Untuk pengerolan panas yang berdampak berat, prioritaskan ketangguhan (pilih baja tuang); untuk finishing dengan kebutuhan permukaan tinggi, utamakan kekerasan (pilih besi cor).

• Menyeimbangkan kekerasan dan ketangguhan: upaya sepihak untuk mencapai kekerasan tinggi menyebabkan penurunan tajam dalam ketangguhan, menyebabkan pengelupasan getas; upaya sepihak untuk mencapai ketangguhan menyebabkan keausan yang cepat dan hilangnya profil gulungan.

• Menekankan kualitas metalurgi: mengontrol kandungan S dan P, mengurangi porositas, segregasi, dan inklusi. Untuk aplikasi tugas berat dengan banyak cacat cetakan, baja tempa lebih disukai.

• Perkirakan total biaya siklus hidup, bukan hanya harga pembelian: material premium menghasilkan tonase per roll yang lebih tinggi dan penghentian produksi yang lebih sedikit, sehingga secara keseluruhan lebih ekonomis.

Jalur keputusan seleksi:

• Pengerasan/penguraian panas → pilih baja tuang (pertimbangkan ketangguhannya).

• Bagian lintasan dalam → pilih semi-baja.

• Menengah/finishing/strip → pilih besi cor (pertimbangkan kekerasan dan ketahanan aus).

• Penggulungan dingin / penyelesaian cermin → pilih baja tempa.

9. Topik Khusus: Besi Cor Kromium Tinggi vs. Baja Cor Kromium Tinggi

Penambahan kromium tinggi adalah jalur inti untuk peningkatan kinerja gulungan modern. Meskipun besi tuang kromium tinggi dan baja tuang kromium tinggi merupakan 'kromium tinggi,' kandungan karbon dan morfologi karbidanya sangat berbeda, sehingga menghasilkan perbedaan batas kinerja yang signifikan.

Parameter	Besi Cor Kromium Tinggi	Baja Tuang Kromium Tinggi
Kandungan karbon %	2.5–3.5	0,80–1,60
Konten kromium%	12.0–20.0	8.0–14.0
Matriks tipikal	Martensit-bainit + karbida kromium primer kasar	Martensit-bainit tempered + karbida kromium terdispersi halus
Konten karbida	Sangat tinggi	Sedang-tinggi
Kekerasan pantai HS	70–85	60–80
Kekuatan tarik MPa	400–700	700–1100
Kekuatan hasil MPa	300–500	500–900
Ketangguhan dampak	Sedang	Tinggi
Ketahanan terhadap guncangan termal	Sedang	Tinggi
Ketahanan aus	Sangat tinggi	Tinggi
Manufaktur	Pengecoran statis/sentrifugal	Kebanyakan pengecoran sentrifugal

Besi cor kromium tinggi: karbon tinggi membentuk sejumlah besar karbida kromium primer, memberikan ketahanan aus yang sangat tinggi dan penetrasi kekerasan yang dalam, namun jaringan karbida kasar menghasilkan ketangguhan patah yang rendah, rentan terhadap pengelupasan getas akibat benturan kecepatan tinggi. Cocok untuk finishing/pra-finishing yang didominasi keausan dan berdampak rendah.

Baja tuang kromium tinggi: karbon rendah membuat karbida menjadi halus dan tersebar dalam matriks baja, memberikan ketahanan aus yang lebih unggul dibandingkan baja tuang paduan biasa, sementara ketangguhan dan ketahanan guncangan termal lebih tinggi daripada besi tuang kromium tinggi. Cocok untuk roughing/intermediate stand dimana keausan, benturan, dan kelelahan termal terjadi bersamaan.

10. Analisis Biaya dan Ekonomi

Dimensi	Gulungan Besi Cor	Gulungan Baja Cor	Gulungan Baja Tempa
Biaya pengadaan relatif	Rendah	Sedang	Tinggi
Tonase per roll dalam roughing	Dasar	20% –40% lebih tinggi dari besi cor	Paling tinggi
Biaya relatif vs. baja tempa	–	30%–50% lebih rendah	Dasar
Frekuensi perubahan gulungan	Lebih sering dalam finishing (lebih sedikit jika dipakai seumur hidup)	Keausan yang relatif lebih cepat pada kondisi seadanya, perubahan berkala	Rendah (umur panjang)
Perekonomian secara keseluruhan	Hemat biaya untuk finishing/penggulungan dingin	Hemat biaya untuk pekerjaan seadanya/tugas berat	Tak tergantikan untuk cold rolling kelas atas

Catatan utama: gulungan dengan harga rendah menghemat uang di muka, namun perubahan yang sering terjadi dan perbaikan yang terburu-buru menyebabkan kerugian produksi, sehingga total biaya menjadi lebih tinggi. Pemilihan harus menggabungkan kualitas baja canai, produksi tahunan, dan interval perawatan, dengan menggunakan konsumsi gulungan per ton produk canai (kg/t) sebagai indikator inti.

11. Tren Perkembangan

• Struktur gradien komposit: pengecoran komposit sentrifugal mencapai distribusi gradien 'lapisan luar tahan aus dengan kekerasan tinggi, lapisan dalam tahan benturan dengan ketangguhan tinggi,' menyelesaikan konflik inheren antara termodinamika dan sifat mekanik, menjadi arus utama untuk gulungan berkinerja tinggi.

• Paduan tinggi: evolusi dari besi cor paduan biasa → besi cor/baja tuang kromium tinggi → baja kecepatan tinggi (HSS). Gulungan HSS menggabungkan kekerasan merah, ketahanan aus pada suhu tinggi, dan ketahanan retak termal, sehingga secara signifikan memperpanjang interval servis untuk penyelesaian strip panas.

• Manajemen tegangan sisa permukaan: perlakuan panas yang tepat (misalnya, perlakuan di bawah nol) menimbulkan tegangan tekan sisa pada permukaan gulungan untuk melawan gradien tegangan termal, sehingga meningkatkan umur kelelahan termal.

• Evolusi pengerolan dingin menuju seri Cr5: dari Cr2 tradisional (sekitar 2% Cr, lapisan yang diperkeras ~10 mm) hingga Cr5 (5% Cr, lapisan yang diperkeras >30 mm), memungkinkan diameter gulungan yang lebih besar dan ketahanan terhadap kecelakaan yang lebih baik.

• Pilihan yang disesuaikan: beralih dari orientasi 'indeks kekerasan' ke penilaian 'pencocokan kinerja–kondisi', penyesuaian per tegakan.

12. Kesimpulan dan Rekomendasi

Gulungan besi tuang dan gulungan baja tuang tidak bersaing namun saling melengkapi: besi tuang menggunakan 'kekerasan–ketahanan aus–biaya rendah' untuk mempertahankan posisi finishing dan cold rolling demi kualitas permukaan; baja tuang menggunakan 'kekuatan–ketangguhan–ketahanan benturan' sebagai pelopor tugas berat dalam pemecahan/pengerasan seadanya; semi-baja menjembatani kesenjangan penurunan kekerasan di antara keduanya.

Rekomendasi teknik:

• Pilih material per stand: roughing/breakdown → baja tuang (karbon tinggi, baja tuang paduan, semi-baja); perantara/penyelesaian → besi tuang (dingin tak terbatas, Ni-Cr tinggi); pra-finishing / pasca-roughing → komposit kromium tinggi; pengerolan dingin → terutama baja tempa.

• Seimbangkan kekerasan dan ketangguhan: hindari pengejaran sepihak terhadap kekerasan tinggi yang menyebabkan pengelupasan getas; menyesuaikan rentang kekerasan berdasarkan gaya gelinding maksimum untuk mencapai ketahanan aus permukaan dan gradien kekuatan-ketangguhan inti.

• Prioritaskan pengecoran komposit: untuk dudukan pengerolan panas utama, gunakan gulungan komposit sentrifugal (lapisan luar kromium tinggi/Ni-Cr tinggi, besi ulet inti/baja tuang) untuk menggabungkan ketahanan aus dan ketahanan pecah.

• Kontrol kualitas metalurgi secara ketat: S <0,010%, P <0,015%, kurangi cacat cetakan; untuk kondisi ekstrim tugas berat, baja tempa tetap menjadi penggantinya.

• Akuntansi biaya siklus hidup penuh: gunakan konsumsi gulungan (kg/t) dan kerugian waktu henti sebagai indikator komprehensif, bukan hanya harga pembelian saja.

• Perhatikan batas antara besi cor kromium tinggi dan baja tuang: besi cor kromium tinggi pilihan yang didominasi keausan; keausan ditambah benturan dan kelelahan termal pilih baja tuang kromium tinggi.

Ringkasan satu kalimat: tidak ada bahan gulungan terbaik, hanya bahan yang paling sesuai dengan kondisi layanan. Pemilihan jangkar pada kondisi penggulungan, mencocokkan jenis material dan gradien kekerasan, mengontrol kualitas metalurgi dan perlakuan panas secara ketat, dan dengan demikian mengurangi kegagalan abnormal dari sumbernya.