Mesin press rol adalah peralatan penggilingan yang banyak digunakan, efisien tinggi, dan hemat energi, terutama cocok untuk penggilingan awal klinker semen. Mesin ini juga efektif untuk menggiling batu kapur, terak tanur tinggi, batu pasir kapur, batubara mentah, gipsum, pasir kuarsa, bijih besi, dan material lainnya. Fitur utama mesin press rol adalah untuk mengekstrusi material di bawah tekanan tinggi mulai dari 50 hingga 300 MPa untuk mencapai tujuan penghancuran. Permukaan rol mesin press rol mengalami keausan abrasif tegangan tinggi di bawah kondisi kerja yang sangat keras, dan keausan tidak dapat dihindari setelah periode penggunaan. Selain itu, karena benda asing seperti balok besi atau pengoperasian yang tidak tepat yang menyebabkan celah rol terlalu kecil, pengelupasan atau pengelupasan kelelahan siklus rendah dapat terjadi pada selongsong rol mesin press rol.

Material badan rol terbuat dari baja tempa 34CrNiMoA atau baja 42CrMo, yang sangat mahal. Dalam kebanyakan kasus, penggantian tidak memungkinkan, dan perbaikan di tempat adalah satu-satunya pilihan. Oleh karena itu, perlindungan yang efektif harus diterapkan pada permukaan rol ekstrusi selama pembuatan mesin press rol. Saat ini, pelapisan material tahan aus pada permukaan rol ekstrusi diakui sebagai metode yang paling efektif dan praktis.

Terdapat perbedaan kekuatan yang signifikan antara lapisan tahan aus permukaan rol dengan kekerasan tinggi dan material badan rol. Pelapisan lapisan tahan aus langsung pada badan rol rentan terhadap masalah pengelupasan area luas. Oleh karena itu, perlu dirancang material pelapis dengan tingkat kekuatan yang berbeda antara lapisan pelapis tahan aus permukaan rol dan material badan rol untuk memastikan keandalan pelapisan. Selain memastikan ketahanan aus lapisan pola permukaan rol, ketahanan terhadap pengelupasan akibat kelelahan pada lapisan transisi juga harus dijamin. Oleh karena itu, material pelapis lapisan transisi untuk mesin press rol harus memiliki plastisitas dan ketangguhan yang baik.

Material selubung rol umumnya terbuat dari baja paduan karbon menengah, misalnya 42CrMo, yang dipadamkan dan ditempa setelah ditempa. Baja 42CrMo memiliki kekuatan tinggi, kemampuan pengerasan tinggi, ketangguhan yang baik, deformasi kecil selama pendinginan, dan kekuatan rambatan serta kekuatan putus yang tinggi pada suhu tinggi. Baja ini digunakan untuk pembuatan tempaan yang membutuhkan kekuatan lebih tinggi dan penampang yang lebih besar setelah pendinginan dan penempaan dibandingkan baja 35CrMo. Kesetaraan karbon komprehensif 42CrMo adalah 0,78%. Karena kesetaraan karbonnya yang tinggi, baja ini memiliki kecenderungan pengerasan yang kuat dan merupakan material yang relatif sulit dilas. Unsur-unsur seperti Mn dan Mo dalam komposisinya meningkatkan kerentanan terhadap bintik putih dan rentan terhadap retak tertunda. Ketika kandungan P dan S juga tinggi, retak panas cenderung terjadi. Untuk mencegah retak panas, kawat las yang dipilih harus memiliki kandungan C, P, dan S yang rendah serta kandungan Mn yang tinggi untuk meningkatkan desulfurisasi. Mikrostruktur setelah pendinginan dan penemperan adalah sorbit yang ditemper dengan mempertahankan orientasi martensit.

Kawat las seri T dari Shandong Xinyuan Botong adalah kawat las inti fluks besi cor kromium tinggi seri Fe-Cr-C, yang dicirikan oleh sifat pelindung diri, sedikit terak atau bebas terak tanpa penambahan zat pembentuk terak. Sebagai pelopor pengelasan permukaan busur terbuka di Tiongkok, kawat las ini memiliki pangsa pasar yang tinggi dan diakui secara luas oleh industri. Ketahanan aus paduannya dapat mempertahankan kekerasan dan ketahanan aus yang baik bahkan pada suhu tinggi di atas 350℃. Kekerasan lapisan kerja tahan aus setelah pengelasan permukaan mencapai HRC 60 atau lebih, dengan sejumlah besar retakan mikro.

Jika kawat las inti fluks tahan aus langsung dilapiskan pada logam dasar, karena perbedaan besar dalam suhu leleh antara logam lapisan tahan aus yang diendapkan dan logam dasar, pelelehan menjadi tidak sinkron. Logam dengan titik leleh rendah meleleh sebelum waktunya, menyebabkan pengendapan atau kurangnya fusi dengan logam dengan titik leleh tinggi. Selain itu, logam dengan titik leleh tinggi membeku dan menyusut lebih awal, yang akan menyebabkan tekanan pada logam dengan titik leleh rendah yang masih dalam keadaan setengah membeku dan lemah, yang mungkin menyebabkan retak.

Selain itu, koefisien ekspansi linier dari kedua mikrostruktur tersebut berbeda secara signifikan. Penyusutan pendinginan yang tidak konsisten di antara keduanya akan menyebabkan tegangan permukaan internal yang besar, yang dalam kasus yang parah dapat menyebabkan retakan permukaan. Tegangan termal akan dihasilkan selama operasi suhu tinggi. Tegangan termal ini tidak dapat dihilangkan (perlakuan panas pasca-pengelasan dapat menghilangkan tegangan sisa pengelasan, tetapi tegangan termal dihasilkan selama penggunaan).

Berdasarkan kondisi kerja di atas, kondisi ini tidak lagi termasuk pengelasan baja yang berbeda jenis, seperti pengelasan antara baja F (ferit), M (martensit), dan A (austenit). Kondisi kerja ini seharusnya adalah pengelasan baja paduan karbon menengah dan besi cor putih kromium tinggi tahan aus. Material lapisan transisi yang dikembangkan secara khusus harus memiliki ketangguhan dan kinerja penghentian retak yang tinggi, dan logam pelapis permukaan harus memiliki ketahanan retak dan ketangguhan benturan yang sangat baik. Hal ini harus secara efektif mencegah retakan pengelasan dan retakan kelelahan pada permukaan rol meluas dan berkembang ke arah badan rol, sehingga secara efektif melindungi badan rol dari kerusakan.

Metode pelapisan isolasi digunakan antara baja paduan karbon menengah dan lapisan pelapis tahan aus. Logam dengan koefisien ekspansi linier di antara kedua logam tersebut dipilih sebagai logam pengisi untuk lapisan transisi guna mengurangi tegangan termal yang disebabkan oleh perbedaan koefisien ekspansi linier. Masalah biaya juga perlu dipertimbangkan untuk menyelesaikan masalah di atas. Berbeda dengan industri kimia dan industri bejana tekan boiler, lapisan isolasi memiliki ketebalan yang besar. Jika bahan pengelasan baja tahan karat austenitik konvensional (18-8) digunakan untuk pelapisan lapisan isolasi, biayanya akan sangat tinggi. Selain itu, ketangguhan dan plastisitas zona fusi dengan lapisan pelapis tahan aus perlu dipertimbangkan. Migrasi karbon terjadi di lapisan ini, menghasilkan zona transisi yang mengalami karburisasi dan dekarburisasi. Perubahan kekerasan yang tiba-tiba di zona ini akan menyebabkan efek yang merugikan, sehingga mudah menyebabkan kegagalan kelelahan di area ini.

Namun, karena kelangkaan sumber daya nikel dan kenaikan harga yang tajam baru-baru ini, perlu untuk mengganti nikel dengan unsur lain untuk mengurangi biaya. Pengaruh mangan terhadap austenit mirip dengan pengaruh nikel. Oleh karena itu, mangan dapat digunakan sebagai pengganti nikel untuk menghasilkan bahan las baja tahan karat austenitik berbiaya rendah.

Karbon merupakan unsur pembentuk austenit yang kuat, dengan kapasitas pembentukan austenit 30 kali lipat dari nikel. Namun, karbon tidak dapat ditambahkan ke baja tahan karat tahan korosi karena akan menyebabkan korosi sensitisasi dan masalah korosi intergranular setelah pengelasan. Dalam kondisi kerja ini, kandungan karbon pada kawat las inti fluks tahan aus setelah pelapisan permukaan lebih dari 4%. Kandungan karbon yang terlalu tinggi akan meningkatkan kekerasan dan kerapuhan lasan, yang tidak menguntungkan bagi ketangguhan.

Untuk mengatasi korosi intergranular pada baja tahan karat kromium-nikel seperti 18-8, kandungan karbon baja umumnya dikurangi hingga di bawah 0,03%, atau ditambahkan unsur-unsur dengan afinitas yang lebih kuat terhadap karbon daripada kromium (seperti titanium atau niobium) untuk mencegah pembentukan karbida kromium. Dalam kondisi kerja ini, di mana kekerasan tinggi dan ketahanan aus merupakan persyaratan utama, kandungan karbon baja ditingkatkan untuk memenuhi persyaratan kekerasan dan ketahanan aus.

Baik mangan maupun nikel adalah unsur pembentuk austenit, artinya keduanya dapat membentuk larutan padat yang dapat bercampur sempurna (austenit) dengan besi. Namun, peran mangan bukanlah untuk membentuk austenit, melainkan untuk mengurangi laju pendinginan kritis baja, meningkatkan stabilitas austenit selama pendinginan, menghambat dekomposisi austenit, dan memungkinkan austenit yang terbentuk pada suhu tinggi untuk dipertahankan pada suhu ruang. Mangan memiliki sedikit pengaruh dalam meningkatkan ketahanan korosi baja. Oleh karena itu, dalam kondisi kerja di mana ketahanan korosi tidak diperlukan, sangat memungkinkan untuk menggunakan Mn sebagai pengganti Ni untuk mendapatkan struktur austenit fase tunggal. Pada saat yang sama, Mn memiliki efek penguatan larutan padat yang lebih besar daripada Ni, yang dapat meningkatkan kinerja baja. Selain itu, MnS yang terbentuk dapat menggantikan FeS, yang dapat mencegah retak panas dan dengan demikian bermanfaat untuk pengelasan. Mangan juga dapat mengimbangi efek buruk dari beberapa unsur berbahaya dan merupakan unsur yang mengurangi kerentanan terhadap retak pembekuan.

Nitrogen juga merupakan unsur pembentuk austenit yang kuat, dengan kapasitas pembentukan austenit 30 kali lipat dari nikel. Namun, karena berbentuk gas, hanya sejumlah kecil nitrogen yang dapat ditambahkan untuk menghindari masalah porositas. Dari rumus kesetaraan nikel, terlihat bahwa penambahan mangan tidak terlalu efektif dalam membentuk austenit. Tetapi penambahan mangan dapat melarutkan lebih banyak nitrogen ke dalam baja tahan karat, dan nitrogen merupakan unsur pembentuk austenit yang sangat kuat. Nitrogen dengan kandungan 0,25% memiliki kapasitas pembentukan austenit yang setara dengan 7,5% nikel. Namun, kandungan mangan tidak boleh terlalu tinggi, jika tidak, mudah menyebabkan butiran kasar selama pembekuan dan penggunaan suhu tinggi, sehingga meningkatkan kerapuhan material. Oleh karena itu, jumlah mangan dan nitrogen yang berlebihan tidak dapat ditambahkan.

Dalam kasus tanpa nikel atau kandungan nikel rendah, untuk membentuk struktur austenit 100%, penambahan kromium dapat dikurangi dengan mengacu pada diagram Schaeffler. Meskipun hal ini menyebabkan penurunan ketahanan korosi, hal ini masih memungkinkan dalam kondisi kerja yang hanya melibatkan benturan, keausan, dan tanpa korosi atau korosi ringan. Dengan kandungan kromium yang dikurangi dan kandungan karbon yang tinggi, untuk mencegah pembentukan karbida kromium, sejumlah unsur pembentuk karbida kuat seperti niobium dan titanium dapat ditambahkan.

Pada baja tahan karat seri 200, mangan dan nitrogen yang cukup digunakan untuk menggantikan nikel guna membentuk struktur austenit 100%. Semakin rendah kandungan nikel, semakin tinggi jumlah mangan dan nitrogen yang dibutuhkan. Misalnya, baja tahan karat tipe 201 hanya mengandung 4,5% nikel dan 0,25% nitrogen. Menurut rumus kesetaraan nikel, kandungan nitrogen ini memiliki kapasitas pembentukan austenit yang setara dengan 7,5% nikel, sehingga struktur austenit 100% juga dapat terbentuk. Inilah prinsip pembentukan baja tahan karat seri 200.

Berdasarkan gagasan di atas, perusahaan kami telah berhasil mengembangkan kawat las inti fluks pelapis isolasi khusus T96 melalui eksperimen formula. Kekerasan setelah pelapisan adalah 180-220 HB. Ini adalah paduan logam las dengan ketahanan korosi, ketahanan benturan, dan ketahanan terhadap tekanan tinggi.

Sembari memenuhi persyaratan kinerja lapisan transisi selongsong rol, biayanya berkurang 45% dibandingkan dengan baja tahan karat austenitik kromium-nikel 18-8. Hal ini tidak hanya menghemat sumber daya nikel yang berharga tetapi juga mengurangi biaya. Kawat las inti fluks T96 tidak hanya cocok untuk pembuatan dan perbaikan selongsong rol mesin pres rol baru, tetapi juga untuk pembuatan dan perbaikan selongsong rol pabrik vertikal baja cor baru. Kawat ini juga dapat digunakan untuk pelapisan permukaan benda kerja yang mengalami beban benturan atau putaran tinggi. Kawat ini cocok untuk pengelasan lapisan transisi dalam pengelasan pengerasan permukaan dan perbaikan bagian tahan aus baja mangan.