Laminación
1.- GENERALIDADES
Laminar es deformar una masa metálica haciéndola pasar entre dos cilindros que giran en sentido inverso. Esta operación puede hacerse tanto en frío como en caliente.
La laminación en caliente podría asimilarse a la forja continua, ya que se lleva a cabo entre la temperatura de recristalización y la de fusión. Es un proceso que no produce acritud.
Laminar lleva consigo una mejora importantísima de las cualidades del material, reduciendo defectos y mejorando la estructura química, no siendo estas mejoras tan importantes como en la forja.
La laminación en frío se lleva a cabo a la temperatura ambiente, por lo que produce acritud, necesitando a veces someter a la pieza a un proceso de recocido para estabilizar el material. A veces, cuando la deformación es muy profunda, debe recocerse entre deformación y deformación, ya que la acritud puede ser tan alta que impida la deformación.
2.- METALES PARA LAMINACIÓN
En principio todos los metales válidos para forja también son válidos para laminación. Desde el punto de vista industrial, todos los materiales son válidos para laminar, resultando de mayor importancia y trascendencia los aceros. También se pueden laminar, aunque con menor importancia que el acero, el aluminio, el cobre y sus aleaciones. Se pueden laminar tanto materiales blandos como duros, pudiendo laminar también metales nobles (ora, plata y platino).
3.- DEFORMACIONES PRODUCIDAS EN LA LAMINACIÓN CON CILINDROS LISOS
· Recalcado a la entrada: las fuerzas de los cilindros sobre el material producen en este una especie de recalcado, que se traduce en un ligero aumento de la sección de la pieza.
· Deformación masiva: tiene lugar en el plano que pasa por los ejes de los cilindros, llamado plano de laminación.
· Dilatación a la salida: al salir el material de los cilindros aumenta su sección ligeramente debido a la elasticidad del material. Para evitar que las superficies queden abombadas, se deben utilizar cilindros abombados.
· Ensanchamiento: la anchura del material aumenta relativamente poco cuando sale de los cilindros en comparación con la forja. Esto se debe a que el movimiento de rotación de los cilindros produce un flujo del material, de tal modo, que si se aumenta la velocidad de los rodillos, se consigue la misma anchura que la inicial.
· Alargamiento: al disminuir el espesor del material y aumentar muy poco su anchura, se produce una disminución de la sección y un notable alargamiento de la pieza laminada. Como a la velocidad de entrada del tocho hay que sumarle el aumento de longitud, la velocidad del avance del material es superior a la velocidad de entrada. A este fenómeno s le denomina aceleración.
4.- CARACTERÍSTICAS DE LOS LAMINADORES
La unidad de laminación más elemental se compone de dos cilindros cuyos portacojinetes, denominados ampuesas, están apoyados en dos bastidores compuestos cada uno por una base, dos columnas y un larguero que los une. Ambos bastidores están unidos entre sí por otros elementos que mantienen la posición. Si los bastidores que soportan las ampuesas son de una pieza se denominan cajas cerradas y si su larguero es desmontable, cajas abiertas.
Ese laminador elemental puede estar formado por más de dos cilindros, tanto de eje horizontal como de eje vertical. Al menos uno de los cilindros debe moverse longitudinalmente (verticalmente si es de eje vertical y horizontalmente si es de eje horizontal) para poder ajustar la distancia entre los cilindros.
Hay que tener en cuenta que si el ajuste hay que realizarlo después de cada pasada del material, el ajuste se realiza mediante motores, llamando a ese conjunto de elementos calibrador (conjunto que permite la adaptación de la distancia entre los cilindros en cada pasada).
Los cilindros de laminación se componen de tres partes principales:
· Cuerpo o tabla
· Cuello
· Muñones o trefles
La robustez de los cilindros de laminación viene definida por la relación entre la longitud de la tabla y su diámetro:
2 ≤ L/D ≥ 3
Los cilindros suelen estar construidos en fundición de distintos tipos, aunque también pueden construirse en acero.
Los cojinetes también se pueden hacer de distintos tipos y formas, siendo de bronce con elementos antifricción como aleantes o de resinas especiales.
El accionamiento de los cilindros se realiza mediante motores eléctricos acoplados a una caja de reducción y una de piñones que acopla los cilindros entre sí y con la caja de reducción.
Normalmente los motores son de corriente alterna, salvo en los grandes trenes de laminación, donde son de corriente continua.
4.1.- TIPOS DE LAMINADORES
· Dúos: están formados por una caja con dos cilindros que pueden ser reversibles.
· Tríos: están formados por tres cilindros que se sitúan sobre un mismo plano vertical.
· Dúos alternativos: en estos, a uno de los cilindros de los trenes trío se le mete un árbol de transmisión.
· Doble dúo: son dos cajas dúo.
· Cuartos: son cuatro cilindros en un mismo plano vertical.
· También puede haber de 6 o 12 cilindros
Existen cajas universales, que llevan cilindros verticales y horizontales y que pueden ser para trabajar en un plano vertical o en varios.
También hay cajas basculantes, que cambian de posición dentro de un mismo plano y los ejes también pueden cambiar de sentido.
5.- TRENES DE LAMINACIÓN
Es un conjunto de laminadores para que el material vaya pasando sucesivamente de uno a otro hasta obtener el perfil deseado. Pueden ser:
· Abiertos o en línea
· Continuos o en tándem
· En cross country
Existen varios tipos de trenes:
· Desbastadores: los trenes desbastadores o BLOOMING-SLABBING parten del lingote que viene de la fundición. La capacidad del tren puede llegar hasta las 18000Tn. Se llama BLOOMING a los que se dedican a laminar tochos y suelen ser de sección cuadrada normalmente. Los SLABBING son los que laminan las petacas que también son de sección rectangular. Estos trenes pueden ser a su vez de distinto tipo. Puede ocurrir que haya trenes de uno y otro tipo o que haya trenes que sirvan para los dos. En estos trenes, el cilindro inferior es fijo y el superior se mueve (se desplaza unos 2m). Cada cilindro va con su propio sistema de accionamiento, es decir, directos y de corriente continua. Los trenes BLOOMING europeos están formados por canales relativamente profundos y una parte plana en el extremo de la tabla. Los americanos están formados por una parte central plana y tres o cuatro canales en los extremos. En los americanos, el trabajo va acompañado de un aporte de agua pulverizada.
· Palanquilla: es el tren que procesa un producto ya desbastado en los trenes BLOOMING, produciendo una reducción del producto de entre 4 y 1’25cm. También se denominan llantones y tienen un espesor de entre 1 y 1’25cm y una anchura entre 20 y 60cm. Normalmente son continuos. Antes las cajas eran horizontales, pero actualmente lo que se hace es ir introduciendo los tochos en cajas verticales desplazables.
· Fermachine: su nombre corresponde con el producto, ya que fermachine es un redondo acerado de 5 a 8mm de diámetro. Se parte de los productos del tren de palanquilla, suelen ser continuos y clasificados en tres secciones:
- Desbaste
- Proceso de obtención del fermachine
- Repaso o acabado
· Estructurales: son aquellos que tienen por objeto obtener perfiles pesados (ángulos, tes, dobles tes,…). Aquí utilizamos los productos de los trenes de desbaste. Tienen una composición compleja y variable.
· Comerciales: aquellos destinados a obtener perfiles de peso medio o pequeño.
· Para chapa: para laminar la chapa se pueden utilizar distintas soluciones:
- Para chapa gruesa: las petacas se laminan en un tren formado por cajas dúos.
- Para banda en caliente: los llantones se laminan calentándolos previamente. Pasan por una serie de cajas en un tren continuo que los laminan y los acaban para, posteriormente ser cortadas esas bandas con cizalla. Pueden ser almacenadas superponiendo las bandas o en bobinas.
- Para banda en frío: se emplean para obtener bandas de pequeña sección, en torno a 1’5mm, teniendo en cuenta que aparece acritud que habrá que eliminar sometiendo las bandas a un recocido. Además, siempre tiene que haber un proceso de decapado.
- Planetarios: laminan en caliente, tienen un gran cilindro de apoyo y, después, muchos cilindros planetarios, para terminar en otros cilindros empujadores.
6.- FABRICACIÓN DE LA HOJALATA
Es una chapa delgada de acero dulce que está comprendida en unos espesores de 0’2 a 0’5mm. Esa chapa se recubre por cada una de sus aras de una capa de estaño muy fina (0’5 - 2µ). Esta capa sirve para proteger la chapa de acero contra la corrosión y oxidación.
Aunque realmente no es así como queda, sino que entre esas superficies de acero y estaño se forma una delgadísima capa de aleación estaño-hierro.
Se utiliza un acero extradulce, ya que se embute con mayor facilidad y, por consiguiente, se puede obtener gran cantidad de envases y utensilios de todo tipo.
Se parte de los lingotes adecuados al empleo que de esa hojalata se haga y se lamina primero en petacas de pequeña sección en torno a una longitud de 5m. Esas petacas, tras su elaboración, se controlan para eliminar sus defectos, se calibran y se laminan en un tren continuo, dándole un espesor de 2mm. Esa banda se pasa por unos tanques en los que hay ácido sulfúrico diluido para quitarle todo el óxido. Después, esa banda se pasa por otro tren donde se lamina en frío, reduciendo su espesor a 0’5mm. Para esto, hay que lubricar, quitando más tarde ese lubricante. Tras ello, hay que hacer un recocido de tipo continuo, quedando una chapa muy blanda. Para endurecerla, se la hace pasar por una laminación suave que apenas reduce su espesor.
Por último, se cortan esas bandas mediante dos operaciones: una que la deja con un ancho determinado y otra que la corta transversalmente.
Para estañar esta banda de acero hay que decaparla primero y, a continuación, se introduce en un tanque de estaño de tal forma que se haga uniforme la capa de estaño en la banda de acero.
A continuación, esas chapas de hojalata se pasan por un tanque de sosa para quitarle los restos de lubricante que pudiera tener.
Por último se hace pasar por un secador.