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Laminadora Rolls and Roll Shop


Rollos y taller de laminación

Los rodillos son los consumibles principales y muy costosos en un tren de laminación. Se utilizan para laminar acero en el tren de laminación y su rendimiento depende de muchos factores que incluyen los materiales utilizados y las cargas a las que están sometidos durante el servicio. El diseño del rodillo está influenciado por las limitaciones aplicadas por la carga de rodadura, la resistencia del rodillo y el par disponible para rodar. En el caso del laminado plano, también está influenciado por el margen para la flexión de los cilindros y por la curvatura de los cilindros. El diseño del rodillo es para cuidar la carga y el torque requeridos para cualquier pasada. Además, debe asegurarse de que las dimensiones físicas y el material del rollo sean capaces de soportar las cargas más pesadas que surjan durante la secuencia de laminación. Otro factor importante en lo que respecta a la vida útil del rollo son las propiedades de desgaste del material del rollo.



Materiales en rollo

En la laminación de aceros, el material de los rodillos debe ser capaz de soportar cargas que deformen plásticamente el material rodante sin que él mismo se deforme plásticamente. En el laminado de acero caliente esto no es un problema difícil y los laminadores de hierro o acero son adecuados si se hacen funcionar a una temperatura considerablemente más baja que la del material rodante. El uso de rodillos de hierro o acero en un caso particular depende de la tarea específica que deben realizar y si la tenacidad, la resistencia al agrietamiento térmico o la carga de choque o las propiedades de resistencia al desgaste son lo más importante.

Los rollos se pueden clasificar según los materiales del rollo (Fig. 1) y el método de fabricación, siendo la primera subdivisión principal (i) rollos de hierro y (ii) rollos de acero. Esta división depende del contenido de carbono del material. En el caso de los rollos, la línea de demarcación se suele tomar alrededor de 2,4 % C. Normalmente se hace referencia a los rollos como base de acero por debajo de esta cifra y base de hierro por encima de esta cifra. Existe una marcada distinción estructural entre estos dos tipos, ya que no hay carbono grafítico libre en los rodillos base de acero. Los rollos de acero pueden ser fundidos o forjados, lo que da una subdivisión adicional. Otra división que atraviesa la clasificación anterior es la de los rollos dúplex de doble vaciado que se pueden moldear con una superficie exterior de metal duro y un metal más duro y resistente que forma el centro del rollo.

Fig. 1 Clasificación de rollos según los materiales de los rollos  

Rollos de hierro

Los rollos de hierro son de los siguientes tipos.

Rollos de acero

Los rollos de acero pueden ser fundidos o forjados. Son mucho más fuertes y duros que los rollos de hierro y, por lo tanto, se utilizan cuando se considera que un rollo de hierro no es lo suficientemente fuerte. Permiten utilizar corrientes de aire más pesadas, especialmente cuando se requieren ranuras profundas. Es mucho menos probable que se produzcan roturas debido a cargas de choque y las propiedades pueden variar considerablemente mediante un tratamiento térmico adecuado. Sin embargo, los rodillos de acero C se desgastan más rápidamente que los de hierro debido a su baja dureza.

Rodillos de carburo  

El carburo de tungsteno, WC o W2C, es un compuesto químico que contiene tungsteno y carbono. Su dureza extrema lo hace útil en la fabricación de cilindros de laminación para una vida útil prolongada en aplicaciones donde se requieren largas campañas de laminación. El WC en combinación con los materiales aglutinantes en forma de polvo se mezclan, muelen, granulan y compactan hasta obtener piezas en bruto con forma casi neta que finalmente se sinterizan en un horno de vacío. Luego, algunos rollos se prensan isostáticamente en caliente (HIP). A continuación, los rollos se rectifican con muelas abrasivas de diamante o se tornean con herramientas de torneado muy duro a las dimensiones requeridas. Estos rodillos se utilizan normalmente en bloques de acabado de alambrón y en algunas aplicaciones de laminación de formas. Estos rodillos requieren agua de refrigeración de alta calidad en un rango estrecho de pH y dureza limitada. El uso de agua de enfriamiento del rollo fuera del rango de pH recomendado filtra el aglutinante del rollo y causa una falla prematura en la superficie del rollo. Hay varios grados de rodillos de carburo disponibles según el tamaño del grano y el contenido y la composición del aglutinante. El rango de aplicación en los últimos años ha ampliado el uso de rodillos de carburo en los molinos intermedios mediante el uso de un manguito de carburo montado en un eje de acero. El montaje se lleva a cabo por un método mecánico o creando un rollo compuesto presionando y sinterizando un anillo de carburo en el eje.

Efecto de los elementos de aleación en los rodillos

Los efectos de los elementos de aleación en los rodillos se dan en la Pestaña 1.

Tab 1 Efectos de los elementos de aleación en los rodillos
Elemento Rodillos de aleación de hierro Rodillos de aleación de acero
Carbono (C) Aumenta la dureza, la fragilidad y   la resistencia al desgaste. Disminuye la ductilidad,  la profundidad de enfriamiento Aumenta la dureza, la fragilidad y la resistencia al desgaste. Disminuye la resistencia a los golpes.
Silicio (Si) Aumenta el grafito, contribuye a la limpieza, disminuye la profundidad del enfriamiento Limpia el acero en una proporción de 0,20 % – 0,35 %, aumenta la dureza, desoxidante, promueve la fundición sólida
Fósforo (P) Aumenta la dureza y la fragilidad. Aumenta la dureza y la fragilidad, disminuye la ductilidad, tiene tendencia a segregarse
Azufre (S) Aumenta la dureza, la fragilidad y la profundidad del frío Aumenta la dureza y la fragilidad. Disminuye la ductilidad. Debe usarse con discreción
Manganeso (Mn) Reduce el enfriamiento en rangos más bajos, aumenta el enfriamiento en rangos más altos, aumenta la dureza en combinación con níquel y cromo, aumenta la fragilidad Aumenta la dureza y la fragilidad. Limpiador para resistencia a la tracción y al desgaste
Níquel (Ni) Aumenta la fuerza, la dureza y la resistencia al desgaste. Disminuye la profundidad del frío  Aumenta la fuerza, la dureza y la resistencia al fisurado en combinación con Cr y otros
Molibdeno (Mo) Aumenta la fuerza, la dureza y la resistencia al agrietamiento por fuego, hace grano fino   Aumenta la resistencia y la dureza
Vanadio (V) Aumenta la profundidad de enfriamiento, la fuerza y ​​la resistencia al agrietamiento por fuego, reduce la ductilidad Aumenta la tenacidad, la dureza y la susceptibilidad al tratamiento térmico
Cromo (Cr) Endurecedor en todo momento; usado en combinación con Ni o Mo o ambos, aumenta la profundidad del enfriamiento Endurecedor:funciona mejor en combinación con Ni, Mo o ambos
Cobre (Cu) En pequeñas cantidades similar al Ni  Similar a Ni
Boro (B) Endurecedor, usado con discreción  Aumenta la dureza

Tipos de rodillos utilizados en varios laminadores en caliente

Los tipos de rodillos utilizados en laminador de desbaste y desbastado, laminador de barras comerciales y palanquillas, laminador de perfiles, laminador de placas y laminador de bandas en caliente se indican en las pestañas 2, 3, 4, 5 y 6 respectivamente. La selección de cualquier rollo en particular depende de las demandas de producción, el costo inicial, las calidades específicas requeridas, etc. Es deseable una estrecha colaboración con el fabricante del rollo para garantizar que estos requisitos se cumplan en la medida de lo posible.

Tab 2 Tipos de rodillos para plantas de desbastado y desbastado
Tipo de rollo Dureza superficial (grados Shore)
Acero forjado, 0,4 % C 24-30
Acero fundido, 0,4 a 0,9 % C, dúctil 28-36
Acero aleado fundido, 0 a 0,5 % Mo + Ni, Cr, Mn, fuerte, tenaz, resistente al fuego 30-42
Acero fundido Adamite, alta C en solución completa + Ni, Cr, buen desgaste pero necesita mucha refrigeración con agua para evitar fluctuaciones de temperatura 30-48

 

Tab 3 Tipos de rodillos para laminadoras de palanquillas y barras comerciales
Tipo de rollo Dureza superficial (grados Shore)
Acero forjado 0,75% C, Rodillos soporte de desbaste 35
Acero fundido – 0 a 0.5% Mo + Ni, Cr, Mn, fuerte, tenaz, resistente al agrietamiento por fuego 30-42
Rollos de grano perlítico, Hierro fundido, Fuerte tenacidad y resistente al agrietamiento por fuego, Rollos de hebra 30-38
Rollos de cereales especiales, mejora sobre lo anterior 35-40
Acero fundido Adamite, alto C en solución completa + Ni y Cr, buen desgaste pero necesita grandes fluctuaciones, rodillos de desbaste 30-48
Rodillos de enfriamiento indefinidos rectos C, Deben evitarse las fluctuaciones de temperatura, Rodillos de soporte intermedio 35-40
Rollos de grano de aleación de adamita, penetración de dureza muy buena, requiere control de temperatura y puede tener una amplia gama de dureza y resistencia, rollos de hilo 35-50
Rodillos fríos rectos C, Alta resistencia a los cambios de temperatura, rotura y cuarteado superficial, Rodillos de sección pequeña 55-65
Mejora de los rodillos de enfriamiento indefinido de aleación Adamite en los rodillos C rectos, ovalados y guía 55-70
Rodillos de enfriamiento indefinido de aleación totalmente dura, mejora de Adamite, por ejemplo, Nironite 65-85
Rodillos enfriadores de hierro fundido de alta aleación con buen endurecimiento por trabajo, Rodillos guía 65-90
Rodillos de desbaste de grafito esferoidal 55
Grafito esferoidal, Fresadoras de barras. Mayor resistencia al fisurado por fuego, Rodillos de desbaste 60-65

 

Tab 4 Tipos de rodillos para laminadoras de perfiles
Tipo de rollo Dureza superficial (grados Shore)
Rodillos de acero forjado, Rodillos de desbaste, intermedio y acabado 24-30
Acero fundido, 0,4 a 0,9 % C, Rodillos de desbaste 28-36
Rodillos de grano perlítico, Robustos, tenaces y resistentes al fuego, Rodillo de desbaste, intermedio y acabado 30-38
Acero fundido, 0 a 0,5 % Mo + Ni, Cr, Mn, Fuerte, tenaz y con buena resistencia al fuego, Rodillos de desbaste 30-42
Acero fundido Adamite, alto contenido de carbono en solución completa + Ni, Cr, buen desgaste pero necesita un enfriamiento abundante para evitar fluctuaciones de temperatura, rodillos de desbaste 30-48
Rollos de grano especial:mejora de arriba 35-40
Acero hipereutectoide con Ni, Cr y Mo, Resistencia al desgaste y dureza en proporciones casi iguales, Rodillos de desbaste y semiacabado 35-45
Rodillos de enfriamiento indefinidos rectos C, Deben evitarse las fluctuaciones de temperatura, Rodillos de soporte intermedio 38-40
Rodillos de aleación de adamita, muy buena penetración de la dureza, requieren control de temperatura, fabricados en una amplia gama de durezas y resistencias, rodillos intermedios y de acabado 38-50
Acero fundido con Cr y W, Alta resistencia al agrietamiento y fisuración por fuego, Rodillos de semiacabado 40-50
Rodillos de enfriamiento indefinido de aleación de adamita, mejora en los rodillos superiores, intermedios y de acabado 55-70
Grafito esferoidal para rodillos de desbaste reversibles 45
Grafito esferoidal para fresas de sección pequeña 60-65

 

Tab 5 Tipos de rodillos para laminadores de chapa
Tipo de rollo Dureza superficial (grados Shore)
Rodillos de grano perlítico, Hierro fundido, Robustos, duros y resistentes al agrietamiento por fuego, Rodillos de desbaste 30-38
Hierro fundido, 0 a 0,5 % Mo + Ni, Cr, Mn, Fuerte, tenaz y con buena resistencia al fuego 40-42
Rollos de grano especial, Mejora sobre Pearlitic 35-40
Rodillos fríos rectos C, alta resistencia a los cambios de temperatura, rotura y cuarteado superficial 55-65
Igual que arriba pero incluyendo 0,4 a 1,0 % Mo, rodillos de trabajo, las condiciones del molino deben ser estables 55-65
Rodillos de enfriamiento indefinido de aleación. Las fluctuaciones de temperatura deben evitarse mediante los rodillos de enfriamiento, trabajo y acabado 65-85
Rodillos de enfriamiento de aleación, hierro de aleación de Ni fundido, buen endurecimiento por trabajo, rodillos de acabado 65-90
Rodillos enfriadores de aleación compuesta, capa exterior de aleación de hierro blanco que forma la superficie de trabajo y resto de hierro gris resistente, buenos para acabados superfinos con la ventaja de que la cubierta es autoendurecible, rodillos de trabajo 75-95

 

Tab 6 Tipos de rodillos para laminadores de bandas en caliente
Tipo de rollo Dureza superficial (grados Shore)
Rodillos de acero forjado, Rodillos de trabajo 24-30
Acero fundido Adamite, alto contenido de carbono en solución completa con Ni y Cr, buen desgaste pero necesita control de temperatura por enfriamiento, rodillos de trabajo 30-38
Acero Hiper Eutectoide con Ni, Cr y Mo, Resistencia al desgaste y dureza en proporciones iguales, Rodillos de desbaste 35-45
Rodillos de enfriamiento indefinidos rectos C, Deben evitarse las fluctuaciones de temperatura, Rodillos de soporte intermedio. 38-40
Rodillos de grano de aleación de adamita, penetración de dureza muy buena pero requiere control de temperatura, fabricados en una amplia gama de durezas y resistencias, rodillos intermedios y de acabado 35-50
Acero fundido con Cr y W, Alta resistencia al cuarteado y fisuración, Rodillos de desbaste 40-50
Rodillos fríos rectos C, alta resistencia a los cambios de temperatura, rotura y cuarteado superficial 55-65
Igual que arriba pero incluyendo 0.4 – 1.0 % Mo, Las condiciones del molino deben ser más estables y controladas más de cerca, Rodillos de trabajo 55-65
Rodillos de enfriamiento indefinido de aleación de adamita, mejora de los anteriores, rodillos de acabado en caliente y de aplanado 55-70
Rodillos de enfriamiento indefinido de aleación, Mejora de Adamite, Rollos de trabajo 65-85
Rodillos de enfriamiento de aleación rollo de hierro fundido, calidades similares pero mejoradas a los rodillos de enfriamiento indefinido de aleación 65-90
Rodillos de enfriamiento indefinido de aleación de manganita, muy resistentes al agrietamiento por fuego, magulladuras y desprendimiento de marcas de cola, rodillos de trabajo de tren 75-85
Grafito esferoidal, Rodillos de desbaste 60-65
Grafito esferoidal, Rodillos de acabado 65-70
Grafito esferoidal, Rodillos de respaldo 50-55 

Tienda de rollos

Las funciones del taller de rollos incluyen lo siguiente.

Periódicamente se realizan controles de calzos y rodamientos. La función del taller de laminación también incluye el rectificado de las cuchillas de cizalla que se han desafilado durante su uso en el tren de laminación. El moderno taller de laminación en un tren de laminación tiene las siguientes instalaciones.

El taller de rollos mantiene los datos de rendimiento de los rollos individuales y los lleva a cabo mediante el análisis de los datos de los rollos para mejorar la vida útil de los mismos. Para ello, el taller trabaja en estrecha colaboración con los proveedores de rollos para mejorar las especificaciones químicas y físicas de los rollos en el próximo ciclo de adquisición. El taller de rollos también coopera con la agencia investigadora durante el análisis de fallas de rollos en caso de fallas de rollos al proporcionarles los datos del historial de rollos de su registro.

Las funciones del taller de laminación también incluyen tomar medidas de adquisición oportunas para las laminaciones de modo que puedan ponerlas a disposición de la planta según los requisitos de la planta. La acción de adquisición debe tomarse teniendo en cuenta el inventario en rollo que debe mantenerse bajo control.

Cuando el rollo termina su vida útil y alcanza su diámetro de desecho, se traslada al área de rollos de desecho para su disposición. Del mismo modo, los rollos rotos también se trasladan al área de rollos de desecho después de que finaliza la investigación de la rotura del rollo.

Hay dos soluciones de software que utilizan los talleres de laminación modernos. Estos son el sistema de gestión del taller de laminación (RSMS) y el sistema de gestión de defectos de laminación (RDMS) para un control y análisis completos de las operaciones del taller de laminación. RSMS permite realizar análisis desde el monitoreo real del proceso de rectificado/ranurado hasta la recopilación y el procesamiento de datos de producción, consumo y requisitos, con un desembolso mínimo de recursos. RDMS es una poderosa herramienta que mejora y optimiza la productividad a través de funciones de gestión de defectos profundos y acciones correctivas automáticas. El taller de laminación adicional debe estar completamente integrado con el laminador y debe haber un intercambio de datos entre el sistema del laminador y el sistema del taller de laminación.

El diseño del taller de bobinas es muy importante para optimizar la logística de los movimientos de las bobinas. Es necesario proporcionar pasajes adicionales para el libre movimiento de las carretillas elevadoras.

La automatización del manejo de rollos dentro del taller de rollos requiere la aplicación de medidas de seguridad para impedir que el personal acceda a aquellas áreas donde las operaciones se realizan automáticamente y, por lo tanto, no están supervisadas directamente por el personal. Es necesario proporcionar barreras de seguridad para marcar los límites del área de trabajo automática. En esta zona solo se permite el acceso con fines de mantenimiento o emergencia.



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