Laporan Penyelidikan tentang Bahan Gulung untuk Kilang Gelek Kilang Keluli

1. Objektif Kajian dan Kesimpulan Teras

Objektif teras laporan penyelidikan ini mengenai bahan gulungan untuk kilang gelek kilang keluli adalah untuk mengkaji secara sistematik reka bentuk komposisi, proses pembuatan dan pengoptimuman prestasi bahan gulung, dengan penekanan pada penambahbaikan penunjuk teras seperti rintangan kepada daya gelek, rintangan haus dan rintangan retak terma. Ini bertujuan untuk memanjangkan hayat perkhidmatan gulungan di bawah tekanan tinggi, suhu tinggi dan keadaan haus yang tinggi, mengurangkan kekerapan penggantian dan kos pengeluaran, memastikan kestabilan proses rolling, menjamin kualiti permukaan keluli dan ketepatan dimensi, dan membangunkan bahan khusus untuk senario rolling yang berbeza. Dengan menggabungkan teknologi pembuatan termaju dan proses rawatan permukaan, kami menyasarkan untuk menembusi kesesakan prestasi bahan tradisional, akhirnya mencapai matlamat komprehensif untuk meningkatkan kecekapan rolling, kualiti produk dan faedah ekonomi perusahaan.

Gulungan besi tuang dan gulung keluli tuang ialah dua sistem bahan yang paling asas dan digunakan secara meluas dalam kilang gelek kilang keluli. Perbezaan penting mereka berasal daripada kandungan karbon: besi tuang mempunyai kandungan karbon kira-kira 2.5%–3.5%, dengan struktur mikro yang dicirikan oleh simentit/grafit ditambah matriks, menawarkan kekerasan yang tinggi, rintangan haus yang tinggi, dan kos rendah, tetapi keliatan rendah. Keluli tuang mempunyai kandungan karbon kira-kira 0.4%–2.4% (gulungan keluli 0.4%–1.4%, separa keluli 1.4%–2.4%), dengan struktur mikro yang dicirikan oleh ferit/pearlit ditambah karbida, memberikan kekuatan tinggi, keliatan tinggi dan rintangan hentaman, tetapi dengan kekerasan dan rintangan haus yang lebih rendah daripada tuangan.

Kesimpulan Teras Sepintas lalu:

• Ia bukan soal 'mana yang lebih baik' tetapi 'mana yang lebih sesuai': besi tuang unggul dalam kekerasan permukaan dan rintangan haus, manakala keluli tuang unggul dalam kekuatan dan keliatan; sempadan perkhidmatan mereka ditentukan oleh keadaan bergolek.

      Hentakan berat yang kasar/pecah → utamakan keluli tuang (dan separa keluli) untuk ketahanan terhadap keretakan, hentaman dan gigitan yang baik.

      Kemasan/gulungan sejuk dengan kualiti permukaan yang tinggi → utamakan besi tuang untuk kekerasan tinggi, rintangan haus dan profil gulungan yang stabil.

• Separuh keluli (Adamite) berfungsi sebagai 'jambatan' antara kedua-duanya: kekerasan lebih tinggi daripada keluli tuang biasa, keliatan lebih tinggi daripada besi tuang, dan dengan penurunan kekerasan yang minimum, terutamanya sesuai untuk gulungan keluli seksyen laluan dalam.

• Pendekatan kromium tinggi dan komposit ialah arah arus perdana semasa: besi tuang kromium tinggi/ keluli tuang kromium tinggi serta tuangan komposit emparan mencapai prestasi kecerunan 'lapisan luar tahan haus dan teras kuat-kuat.'

• Ekonomi: besi tuang mempunyai kos perolehan terendah, keluli tuang adalah sederhana dan 30%–50% lebih rendah daripada keluli palsu; gulungan keluli tuang dalam dirian kasar boleh mencapai 20%–40% tan lebih tinggi bagi setiap roll daripada besi tuang, jadi jumlah kos mesti dinilai sepanjang kitaran hayat penuh.

2. Gambaran Keseluruhan Roll dan Sistem Klasifikasi

Gulung ialah komponen kerja teras dalam kilang gelek yang menghubungi bahan kerja secara langsung dan memaksanya mengalami ubah bentuk plastik, menahan tekanan gelek yang besar, tork gelek dan beban dinamik. Semasa penggulungan panas, suhu bahan kerja mencapai 800–1200°C, dan permukaan gulungan mengalami kitaran pemanasan dan penyejukan yang cepat, menjadikan keadaan operasi amat teruk. Oleh itu, keperluan ketat dikenakan ke atas kekuatan gulungan, ketegaran, keliatan, kekerasan permukaan, rintangan haus dan kestabilan profil gulungan.

Pengelasan mengikut Kekerasan

kategori	Kekerasan Pantai HS	Aplikasi Biasa
Gulung lembut	30–40	Kilang berbunga, kilang kasar bahagian besar
Gulungan separuh keras	40–60	Penggilingan kasar untuk bahagian dan plat besar/sederhana/kecil
Gulung bermuka keras	60–85	Mengasar untuk plat nipis/sederhana, bahagian kecil/sederhana, gulung sandaran untuk kilang empat tinggi
Gulungan yang lebih keras	85–100	Kilang gelek sejuk

Pengelasan oleh Tiga Sistem Bahan Utama

Bahan gulung terutamanya dibahagikan kepada gulung besi tuang, gulung keluli tuang, dan gulung keluli palsu. Laporan ini memberi tumpuan kepada perbandingan dua yang pertama, dengan keluli palsu sebagai rujukan.

Gulungan besi tuang: kandungan karbon 2.5%–3.5%, mengandungi grafit (serpihan/sferoidal) dan simentit. Terbahagi kepada besi tuang sejuk, besi tuang sejuk tak tentu, besi tuang kromium tinggi dan besi tuang mulur. Rintangan haus yang luar biasa dan kos rendah, tetapi keliatan rendah.

Gulung keluli tuang: kandungan karbon 0.4%–2.4%, dibahagikan kepada gulungan keluli (0.4%–1.4%) dan gulungan separuh keluli (1.4%–2.4%). Unsur aloi seperti Cr, Ni, Mn, Mo, V dan rawatan haba khas boleh ditambah untuk meningkatkan prestasi. Kekuatan tinggi dan keliatan yang baik.

3. Penjelasan Terperinci Bahan Gulung Besi Tuang

3.1 Ciri Komposisi Kimia

Gulungan besi tuang mempunyai kandungan karbon 2.5%–3.5%, jauh lebih tinggi daripada keluli tuang. Struktur mikro mereka terdiri daripada tiga komponen utama: matriks + simentit (karbida) + grafit.

Matriks: austenit, ferit, pearlit, bainit, martensit – ditentukan oleh pengaloian dan rawatan haba.

Simentit/karbida: memberikan kekerasan yang tinggi dan rintangan haus, terutamanya karbida jenis M₇C₃ yang terbentuk di bawah keadaan kromium tinggi.

Grafit: wujud dalam bentuk kepingan atau sferoid. Grafit menyediakan pelinciran, pengurangan geseran, redaman getaran, dan rintangan retak haba, tetapi juga melemahkan kekuatan; grafit sferoidal (besi mulur) mempunyai kepekatan tegasan yang kurang dan kekuatan yang lebih tinggi.

3.2 Empat Sub-Kategori

Sub-Kategori	Ciri Mikrostruktur	Kekerasan HS	Kekuatan Tegangan MPa	Aplikasi Biasa
Besi tuang sejuk	Lapisan sejuk putih permukaan (simentit tulen) + lapisan peralihan berbintik + teras kelabu	55–85	150–220	Kemasan untuk plat/wayar/bahagian, plat nipis
Besi tuang sejuk tidak tentu	Lapisan kerja mengandungi titik grafit halus, tiada sempadan putih/kelabu yang berbeza, kekerasan beransur-ansur berkurangan	55–85	150–220	Sederhana/kemasan untuk plat/wayar/bahagian, kemasan jalur
Besi tuang mulur	Grafit sferoid, matriks bainit pearlitik/asikular, kekuatan yang bertambah baik dengan ketara	35–80	300–700	Mengasar/medium untuk bahagian/wayar/tiub, berbunga besar
Besi tuang kromium tinggi	Cr 12%–22%, M₇C₃ karbida + matriks martensit/bainit	60–95	400–700	Kemasan untuk bahagian kecil/wayar, pra-kemasan untuk jalur

3.3 Ciri-ciri Prestasi

Kelebihan:

• Kekerasan permukaan yang tinggi (lapisan sejuk/karbida memberikan rintangan haus yang sangat baik).

• Kekuatan mampatan yang baik, sesuai untuk tekanan sentuhan yang tinggi.

• Rintangan retak terma (grafit menyerap getaran dan menampan tekanan haba), terutamanya untuk seterika sejuk dan mulur yang tidak tentu.

• Kos rendah, proses pemutus matang, bahan mentah yang menjimatkan.

• Permukaan gulungan licin, sesuai untuk memastikan kualiti permukaan produk yang digulung.

Had:

• Keliatan rendah (kekuatan tegangan hanya 150–700 MPa, rintangan hentaman lemah).

• Tidak sesuai untuk beban hentaman yang berat, terdedah kepada spalling rapuh dan pecah gulungan.

• Penurunan kekerasan (gulungan sejuk biasa menunjukkan penurunan kekerasan yang ketara dari permukaan ke teras, mengehadkan aplikasi laluan dalam).

• Besi tuang kromium tinggi mempunyai keliatan patah yang sangat rendah apabila karbida membentuk rangkaian kasar, terdedah kepada spalling rapuh di bawah hentakan kelajuan tinggi.

Besi tuang sejuk tidak tentu menggabungkan 'lapisan sejuk tahan haus permukaan' dengan 'rintangan retak haba yang baik,' tanpa lapisan putih/kelabu yang berbeza dan dengan pembezaan kekerasan yang kecil, sekali gus mencapai penggunaan terluas. Besi tuang komposit sejuk tak tentu nikel-kromium tinggi (dengan Ni, Cr, Mo) ialah bahan utama untuk kemasan gulungan kerja di kilang jalur panas.

4. Penjelasan Terperinci Bahan Gulung Keluli Tuang

4.1 Komposisi dan Pengelasan Kimia

Gulung keluli tuang mempunyai kandungan karbon 0.4%–2.4%, jauh lebih rendah daripada besi tuang, dan dibahagikan kepada dua kategori utama mengikut kandungan karbon:

kategori	Kandungan Karbon	Struktur mikro	Kekerasan HS	Tegangan MPa
Gulung keluli	0.4%–1.4%	Ferit + perlit (C rendah); perlit meningkat dengan C	30–70	500–1000
Gulungan separuh keluli (Adamite)	1.4%–2.4%	Pearlite + sedikit karbida	35–70	300–700
Gulung keluli grafit	–	Penambahan silikon + rawatan graphitising	35–60	500–900
Keluli tuang kromium tinggi	0.5%–1.5%	Martensit/bainit terbaja + karbida kromium halus	70–80	–

4.2 Sistem Aloi

Untuk meningkatkan kekerasan dan rintangan haus, gulungan keluli tuang dialoi dengan Cr, Ni, Mn, Mo, V dan tertakluk kepada rawatan haba khas, membentuk tiga sistem aloi utama:

Keluli karbon-mangan (C-Mn): C 0.45%–0.80%, Mn 0.60%–1.20%, paling jimat, kekerasan HS 35–45, digunakan untuk kaki pengasar dan kilang bilet, sesuai untuk aplikasi yang memerlukan keliatan.

Keluli kromium-molibdenum (Cr-Mo): tipikal C 0.55%, Cr 2.0%, Mo 0.35%; kromium membentuk karbida untuk meningkatkan rintangan haus, molibdenum menyekat kerapuhan temper untuk meningkatkan kekuatan suhu tinggi; kekerasan HS 50–65, piawaian perindustrian untuk jalur panas perantaraan/kemasan.

Keluli tuang kromium tinggi (Keluli Hi-Cr): Cr 5%–12% (atau 8%–14%), membentuk rangkaian karbida M₇C₃ padat, kekerasan HS 65–75, digunakan untuk aplikasi kemasan yang menuntut, tetapi karbida yang dipertingkatkan mengurangkan keliatan patah, memerlukan selang servis terkawal.

4.3 Nilai Khas Separuh Keluli (Adamit)

Separuh keluli (Adamite) terletak di antara keluli tuang dan besi tuang, dengan kandungan karbon 1.4%–2.4%. Ciri yang paling menonjol ialah penurunan kekerasan dalaman yang sangat kecil – kekerasan hampir tidak berkurangan dari permukaan ke teras, menjadikannya amat sesuai untuk menghasilkan gulungan bahagian laluan dalam (alur bahagian boleh dimesin dalam tanpa pelembutan pramatang). Apabila silikon ditambah dengan rawatan graphitising, ia memperoleh rintangan retak haba yang tinggi dan keliatan, berprestasi cemerlang sebagai gulung mekar, gulung kasar bahagian besar, dan gulung edger untuk kilang jalur panas.

4.4 Ciri-ciri Prestasi

Kelebihan:

• Kekuatan tinggi dan keliatan yang baik (tegangan 500–1000 MPa, hentaman kuat dan rintangan pecah gulung).

• Rintangan retak terma (terutamanya keluli karbon tinggi dan keluli grafit).

• Menggigit yang baik, sesuai untuk pengurangan besar dalam pecahan.

• Rawatan haba khas boleh mencapai HS 90+, juga boleh digunakan sebagai gulungan kerja rolling sejuk atau gulungan sandaran.

• Separa keluli mempunyai penurunan kekerasan yang minimum, sangat baik untuk hantaran dalam.

Had:

• Kekerasan dan rintangan haus lebih rendah daripada besi tuang (gulungan keluli biasa).

• Kos lebih tinggi daripada besi tuang (tetapi lebih rendah daripada keluli palsu).

• Memerlukan penapisan senduk untuk kawalan S dan P, proses rawatan haba yang kompleks.

• Kecacatan dalaman as-cast adalah lebih daripada keluli palsu; keadaan ekstrem tugas berat masih memerlukan keluli palsu.

5. Perbandingan Prestasi Utama Pelbagai Dimensi

Dimensi Perbandingan	Gulung Besi Tuang	Gulung Keluli Tuang
Kandungan karbon	2.5%–3.5%	0.4%–2.4%
Kekerasan biasa HS	55–95	30–80
Kekuatan tegangan MPa	150–700	500–1000
Keliatan / rintangan hentaman	rendah	tinggi
Ketahanan pakai	tinggi	Sederhana
Rintangan retak terma	Sederhana (grafit dibantu)	bagus
Rintangan kejutan terma	Sederhana	tinggi
Penurunan kekerasan (permukaan → teras)	Besar (terkenal untuk gulungan sejuk)	Kecil (terutama separa keluli)
Kos relatif	rendah	Sederhana
Aplikasi utama	Kemasan/gulungan sejuk, plat nipis, kemasan wayar	Pecahan/kasaran, mekar, gulungan sandaran

Perbandingan julat sifat mekanikal utama:

Penunjuk	Gulung Besi Tuang	Gulung Keluli Tuang
Had bawah kekerasan HS	55	30
Had atas kekerasan HS	95	80
Had bawah tegangan MPa	150	500
Had atas tegangan MPa	700	1000

6. Perbandingan Proses Pembuatan

6.1 Proses Gulung Besi Tuang

• Tuangan sejuk: menggunakan acuan logam (sejuk) untuk menyejukkan permukaan dengan cepat, membentuk lapisan sejuk putih (simentit tulen), beralih ke dalam kepada struktur berbintik-bintik dan kelabu.

• Penyejukan tidak tentu: mengawal kadar penyejukan dan komposisi supaya lapisan kerja mengandungi titik grafit halus tanpa sempadan putih/kelabu yang berbeza.

• Rawatan spheroidising / inokulasi: besi mulur menggunakan sferoidiser magnesium/tanah nadir untuk mensfera grafit, meningkatkan kekuatan.

• Tuangan komposit emparan: gulungan komposit kromium tinggi/nikel-kromium tinggi mempunyai lapisan luar besi putih tahan haus dan teras besi mulur, tuang dalam satu tuangan, mencapai 'luar keras, dalam keras.'

6.2 Proses Gulung Keluli Tuang

Aliran pengeluaran biasa memerlukan kawalan yang lebih tinggi ke atas ketumpatan dalaman dan tekanan baki:

• Peleburan: relau arka elektrik / lebur relau aruhan.

• Penapisan sekunder: metalurgi senduk – penyahgas, penyahsulfuran, dengan S < 0.010%, P < 0.015%, mengurangkan sesak panas dan meningkatkan keliatan.

• Mengacu dan menuang: acuan pasir statik / tuang acuan logam; gulung komposit menggunakan tuangan emparan. Gulungan besar (diameter > 700 mm) selalunya memerlukan penaik atas menyumbang 15%–25% berat tuangan untuk penyusuan.

• Penyejukan terkawal dan pemesinan kasar: penyejukan terkawal dalam acuan selama 48–72 jam, pemesinan kasar untuk membuang skala dan mendedahkan kecacatan.

• Rawatan haba (paling kritikal): pelbagai peringkat penormalan / pelindapkejutan / pembajaan untuk mengawal struktur pearlit, bainit, martensit, mencapai keseimbangan kekerasan-kekerasan. Keluli tuang kromium tinggi memerlukan pelindapkejutan dan pembajaan berbilang peringkat.

• Kemasan dan pemeriksaan: pemeriksaan komprehensif kekerasan, ujian ultrasonik, dll.

Perbezaan proses utama:

• Besi tuang bergantung pada 'penyejukan + grafitasi' untuk mendapatkan kecerunan kekerasan.

• Keluli tuang bergantung pada 'kawalan kekotoran penapisan + pengaloian + rawatan haba berbilang peringkat' untuk mendapatkan kekuatan dan keliatan.

• Keluli tuang memerlukan kawalan yang lebih ketat terhadap unsur berbahaya seperti S dan P daripada besi tuang.

7. Mod dan Mekanisme Kegagalan

Kegagalan roll ialah pemetaan terbalik pemilihan bahan - bahan yang berbeza sepadan dengan mod kegagalan dominan yang berbeza.

Mod Kegagalan	Mekanisme	Kecenderungan Bahan
pakai	Haus geseran mekanikal + pelembutan/kehilangan lebur suhu tinggi + haus kakisan pengoksidaan/elektrokimia	Keluli tuang (kekerasan lebih rendah) haus dengan lebih mudah; besi tuang mempunyai kelebihan haus
Keretakan terma (rangkaian→ cincin→ pecah)	Kitaran pemanasan dan penyejukan pantas pada permukaan gulungan panas, tegasan kelesuan haba melebihi hasil → retak mikro → rangkaian → gelang → patah perambatan dalam	Kedua-duanya berlaku; penimbal grafit besi tuang tetapi keliatan rendah
Spalling	Retakan merambat ke kedalaman tertentu, atau rangkaian karbida kasar retak rapuh, kepingan permukaan jatuh	Besi tuang kromium tinggi dengan rangkaian karbida kasar → lebih tinggi risiko retak rapuh
Patah (pecah gulungan)	Kecacatan tuangan, kecacatan struktur, retakan transgranular dalam teras yang tidak dikeraskan, merambat dengan cepat di bawah tegasan berselang-seli	Besi tuang (kekuatan rendah) mempunyai risiko pecah yang lebih tinggi; keluli tuang agak tahan pecah
Penolakan antara muka	Tekanan pada antara muka gulungan komposit lapisan luar dan dalam yang membawa kepada pemisahan	Gulungan komposit emparan (kedua-dua jenis terlibat)

Kegagalan dominan untuk gulungan besi tuang:

• Patah/spalling rapuh di bawah beban hentaman berat.

• Rangkaian karbida besi tuang kromium tinggi spalling rapuh → calar permukaan / kecacatan titik pada jalur.

• Kekerasan tidak mencukupi dalam hantaran dalam → haus pantas, kehilangan profil gulungan.

Kegagalan dominan untuk gulungan keluli tuang:

• Kekerasan yang tidak mencukupi → haus yang agak cepat (boleh diterima dalam kekasaran, tidak ekonomik dalam kemasan).

• Keretakan rangkaian keletihan terma (dalam zon suhu tinggi).

• Kecacatan as-cast (keliangan/pengasingan) penyebaran kepada patah; oleh itu keadaan ekstrem tugas berat masih memihak kepada keluli palsu.

Logik pemilihan teras: terbalik memperoleh keperluan bahan daripada mod kegagalan - jika patah/spalling menguasai, meningkatkan keliatan, pilih keluli tuang; jika haus mendominasi, meningkatkan kekerasan, pilih besi tuang; jika kedua-duanya kritikal, pilih gulungan separuh keluli atau komposit.

8. Senario Aplikasi dan Keputusan Pemilihan

8.1 Keadaan Perkhidmatan – Prinsip Padanan Bahan

Keadaan Berguling	Keperluan Utama	Bahan yang Disyorkan	Rasional
Pecahan/mekar (gelek panas 800–1200°C, pengurangan besar, kesan kuat)	Kekuatan, keliatan, rintangan hentaman, menggigit-dalam, rintangan retak haba	Keluli tuang (keluli tuang karbon tinggi / aloi)	Kekuatan tinggi menghalang patah roll, memastikan pengurangan
Pengasaran bahagian (laluan dalam)	Kejatuhan kekerasan kecil, rintangan haus	Separa keluli (Adamit) / keluli grafit	Penurunan kekerasan minimum, hantaran dalam tidak melembut
Dirian hadapan mengasar jalur panas / dirian hadapan kemasan	Rintangan haus, rintangan retak haba	Besi tuang komposit kromium tinggi / sejuk tak tentu Ni-Cr tinggi	Karbida untuk haus + grafit untuk rintangan retak haba
Tempatan kemasan jalur panas	Kekerasan tinggi, rintangan lekukan, rintangan haus, rintangan spalling	Besi tuang kromium tinggi / keluli tuang kromium tinggi / HSS	Kualiti permukaan dan kehidupan
Perantaraan/penamat (wayar, bahagian, plat)	Kekerasan permukaan, rintangan haus	Besi tuang (sejuk tidak tentu / tinggi-Ni-Cr)	Permukaan licin, tahan haus, kos rendah
Gulungan kerja guling sejuk	Kekerasan yang sangat tinggi (HS 90+), lapisan mengeras dalam, kemasan cermin	Keluli palsu (siri Cr5) terutamanya; keluli tuang yang dirawat khas boleh menggantikan	Kualiti permukaan sukar digantikan oleh gulungan tuang
Gulung sandaran	Kekuatan tinggi, rintangan keletihan, ketegaran	Keluli tuang / keluli tempa	Menahan momen lentur, memerlukan kekuatan dan keliatan yang tinggi

8.2 Rangka Kerja Keputusan Pemilihan

Pemadanan keadaan perkhidmatan ialah prinsip utama – elakkan 'satu bahan sesuai untuk semua dirian.' Untuk hentaman berat gelek panas, utamakan keliatan (pilih keluli tuang); untuk kemasan dengan keperluan permukaan yang tinggi, utamakan kekerasan (pilih besi tuang).

• Mengimbangi kekerasan dan keliatan: mengejar kekerasan yang tinggi secara berat sebelah menyebabkan kejatuhan keliatan yang mendadak, membawa kepada spalling rapuh; mengejar ketangguhan berat sebelah membawa kepada haus pantas dan kehilangan profil gulungan.

• Tekankan kualiti metalurgi: mengawal kandungan S dan P, mengurangkan keliangan, pengasingan dan kemasukan. Untuk aplikasi tugas berat dengan banyak kecacatan sebagai tuangan, keluli palsu lebih disukai.

• Menilai jumlah kos kitaran hayat dan bukannya harga pembelian sahaja: bahan premium memberikan tonase yang lebih tinggi bagi setiap gulung dan lebih sedikit penghentian, menjadikannya lebih menjimatkan secara keseluruhan.

Laluan keputusan pemilihan:

• Pengasaran/pecahan panas → pilih keluli tuang (pertimbangkan keliatan).

• Hantaran dalam bahagian → pilih separuh keluli.

• Pertengahan/kemasan / jalur → pilih besi tuang (pertimbangkan kekerasan dan rintangan haus).

• Penggulungan sejuk / kemasan cermin → pilih keluli palsu.

9. Topik Khas: Besi Tuang Kromium Tinggi lwn Keluli Tuang Kromium Tinggi

Penambahan kromium tinggi ialah laluan teras untuk peningkatan prestasi gulungan moden. Walaupun kedua-dua besi tuang kromium tinggi dan keluli tuang kromium tinggi adalah 'kromium tinggi', kandungan karbon dan morfologi karbidanya adalah berbeza sama sekali, menghasilkan perbezaan sempadan prestasi yang ketara.

Parameter	Besi Tuang Kromium Tinggi	Keluli Tuang Kromium Tinggi
Kandungan karbon %	2.5–3.5	0.80–1.60
Kandungan kromium %	12.0–20.0	8.0–14.0
Matriks biasa	Martensit-bainit + karbida kromium primer kasar	Martensit-bainit terbaja + karbida kromium terdispersi halus
Kandungan karbida	Sangat tinggi	Sederhana-tinggi
Kekerasan pantai HS	70–85	60–80
Kekuatan tegangan MPa	400–700	700–1100
Kekuatan hasil MPa	300–500	500–900
Ketangguhan kesan	Sederhana	tinggi
Rintangan kejutan terma	Sederhana	tinggi
Ketahanan pakai	Sangat tinggi	tinggi
Pembuatan	Tuangan statik / emparan	Kebanyakan tuangan emparan

Besi tuang kromium tinggi: karbon tinggi membentuk sejumlah besar karbida kromium primer, memberikan rintangan haus yang sangat tinggi dan penembusan kekerasan dalam, tetapi rangkaian karbida kasar menghasilkan keliatan patah yang rendah, terdedah kepada spalling rapuh di bawah hentaman kelajuan tinggi. Sesuai untuk kemasan/pra-kemasan yang didominasi haus, berimpak rendah.

Keluli tuang kromium tinggi: karbon rendah menjadikan karbida halus dan tersebar dalam matriks keluli, memberikan rintangan haus yang lebih baik daripada keluli tuang aloi biasa, manakala keliatan dan rintangan kejutan haba lebih tinggi daripada besi tuang kromium tinggi. Sesuai untuk kaki kasar/perantaraan di mana haus, hentaman dan kelesuan haba wujud bersama.

10. Analisis Kos dan Ekonomi

Dimensi	Gulung Besi Tuang	Gulung Keluli Tuang	Gulung Keluli Tempa
Kos perolehan relatif	rendah	Sederhana	tinggi
Tan setiap gulung dalam pengasaran	Garis dasar	20%–40% lebih tinggi daripada besi tuang	Tertinggi
Kos relatif berbanding keluli palsu	–	30%–50% lebih rendah	Garis dasar
Kekerapan perubahan gulung	Lebih kerap dalam kemasan (kurang jika dipakai sepanjang hayat)	Haus yang agak cepat dalam kekasaran, perubahan berkala	Rendah (panjang umur)
ekonomi keseluruhan	Kos efektif untuk kemasan/gulungan sejuk	Kos efektif untuk kasar/tugas berat	Tidak boleh diganti untuk rolling sejuk mewah

Nota utama: gulungan harga rendah menjimatkan wang terlebih dahulu, tetapi perubahan yang kerap dan pembaikan tergesa-gesa menyebabkan kerugian pengeluaran, menjadikan jumlah kos lebih tinggi. Pemilihan hendaklah menggabungkan gred keluli tergolek, keluaran tahunan dan selang penyelenggaraan, menggunakan penggunaan gulungan setiap tan digulung (kg/t) sebagai penunjuk teras.

11. Trend Pembangunan

• Struktur kecerunan komposit: tuangan komposit emparan mencapai taburan kecerunan 'lapisan luar tahan haus kekerasan tinggi, lapisan dalam tahan hentaman keliatan tinggi,' menyelesaikan konflik yang wujud antara termodinamik dan sifat mekanikal, menjadi arus perdana bagi gulungan berprestasi tinggi.

• Pengaloian tinggi: evolusi daripada besi tuang aloi biasa → besi tuang kromium tinggi/keluli tuang → keluli berkelajuan tinggi (HSS). Gulungan HSS menggabungkan kekerasan merah, rintangan haus suhu tinggi dan rintangan retak haba, memanjangkan selang perkhidmatan dengan ketara untuk kemasan jalur panas.

• Pengurusan tegasan sisa permukaan: rawatan haba yang tepat (cth, rawatan sub-sifar) memperkenalkan tegasan mampatan sisa pada permukaan gulungan untuk mengatasi kecerunan tegasan terma, meningkatkan hayat lesu terma.

• Evolusi guling sejuk ke arah siri Cr5: daripada Cr2 tradisional (kira-kira 2% Cr, lapisan mengeras ~10 mm) kepada Cr5 (5% Cr, lapisan mengeras >30 mm), membenarkan diameter gulungan yang lebih besar dan rintangan kemalangan yang lebih baik.

• Pemilihan tersuai: beralih daripada orientasi 'indeks kekerasan' kepada penilaian 'padanan prestasi–keadaan', menyesuaikan setiap pendirian.

12. Kesimpulan dan Cadangan

Gulungan besi tuang dan gulungan keluli tuang tidak kompetitif tetapi saling melengkapi: besi tuang menggunakan 'kekerasan–rintangan haus–kos rendah' untuk memegang kedudukan kemasan dan guling sejuk untuk kualiti permukaan; keluli tuang menggunakan 'kekuatan–keliatan–rintangan kesan' untuk bertindak sebagai perintis tugas berat untuk kerosakan/kasaran; separa keluli merapatkan jurang kejatuhan kekerasan antara mereka.

Cadangan kejuruteraan:

• Pilih bahan setiap dirian: kasar/pecahan → keluli tuang (karbon tinggi, keluli tuang aloi, separa keluli); perantaraan/penamat → besi tuang (sejuk tak tentu, Ni-Cr tinggi); pra-kemasan / selepas pengasaran → komposit kromium tinggi; rolling sejuk → terutamanya keluli palsu.

• Mengimbangi kekerasan dan keliatan: elakkan mengejar berat sebelah terhadap kekerasan tinggi yang menyebabkan spalling rapuh; sesuaikan julat kekerasan mengikut daya gelek maksimum untuk mencapai rintangan haus permukaan dan kecerunan kekuatan-keliatan teras.

• Utamakan tuangan komposit: untuk dirian gelek panas utama, gunakan gulungan komposit emparan (lapisan luar kromium tinggi/Ni-Cr tinggi, besi mulur teras/keluli tuang) untuk menggabungkan rintangan haus dan rintangan pecah.

• Kawal kualiti metalurgi dengan ketat: S < 0.010%, P < 0.015%, mengurangkan kecacatan sebagai tuangan; untuk keadaan ekstrem tugas berat, keluli palsu kekal sebagai sandaran.

• Perakaunan kos kitaran hayat penuh: gunakan penggunaan roll (kg/t) dan kerugian masa henti sebagai penunjuk komprehensif, bukan harga pembelian sahaja.

• Beri perhatian kepada sempadan antara besi tuang kromium tinggi dan keluli tuang: besi tuang kromium tinggi yang didominasi haus; haus tambah hentaman dan keletihan haba pilih keluli tuang kromium tinggi.

Ringkasan satu ayat: tiada bahan gulung terbaik, hanya bahan yang paling sepadan dengan syarat perkhidmatan. Pemilihan sauh pada keadaan bergolek, padankan jenis bahan dan kecerunan kekerasan, mengawal ketat kualiti rawatan metalurgi dan haba, dan dengan itu mengurangkan kegagalan tidak normal dari sumber.