laminacion (1)

8/18/2019 LAMINACION (1)

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LAMINACION

EXPOSICION TERCERA NOTA

INGRID MARCELA SALCEDO MARTINEZ

OKLANY JULIETH PARADA VELANDIA

MANUEL FERNANDO SOMAZA MORA

HEIMY STEFANNIA OCHOA VERGEL

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER

INGENIERIA INDUSTRIAL

PROCESOS INDUSTRIALES II

CUCUTA

2015

LAMINACION


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EXPOSICION TERCERA NOTA

INGRID MARCELA SALCEDO MARTINEZ 1191440

OKLANY JULIETH PARADA VELANDIA 1191449

MANUEL FERNANDO SOMAZA MORA 1191459

HEIMY STEFANNIA OCHOA VERGEL 1191462

INGENIERA

GAUDY CAROLINA PRADA OTIA

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER

INGENIERIA INDUSTRIAL

PROCESOS INDUSTRIALES II

CUCUTA

2015


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T!"#! $% &'()%(*$'

1. Introducción………………………………………..……………………………………...2. Objetivos……………………………………………..……………………………………9

2.1. Objetivo general……………………………………….………………………….

……….92.2. Objetivos específicos………………………………………………….

………………......93. Objetivo del proceso de laminación…………………………...…………………………1!. "lasificación del proceso……………………………………..…………..……………...11

!.1. #aminación en caliente…………………………………………………….

…………….11!.2. #aminación en frio………………………………………………………………….

……12$. %tapas del proceso de laminado……………………………….…………………………1!

$.1. %tapas de laminación en una siderurgia

integral…………………………………………1!$.1.1. "alentamiento de lingotes…………………………………………………………1!

$.1.1.1. Laminación de

lingotes ………………………………………………………….1$$.1.2. %&uipos de laminación…………………………………………………………….1

$.1.3. "lases de trenes de laminación……………………………………………………18$.1.3.1. Trenes desbastadores Blooming y

Slabbinng ……………………………………19$.1.!. "orto de toc(os ) planc(ones……………………………………………………...19$.1.$. *abricación de alambrones ) varillas……………………………………………...2

$.1.$.1. Calentamiento de

tochos …………………………………………………………2$.1.$.2. Laminación de

tochos ……………………………………………………………2$.1.$.3. Calentamiento de

palanquilla ……………………………………………………21$.1.$.!. Producción de

alambrón …………………………………………………………21

1


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$.1.$.$. Laminación de

palanquilla ………………………………………………………21$.1.$.'. Bobinado de palanquilla ………..

……………………………………………….21$.1.'. "orte de alambrón ) varilla………………………………………………………..21$.1.+. %nfriamiento de alambrón ) varilla………………………………………………..2$.1.8. "alentamiento de planc(ones……………………………………………………...22

$.1.8.1. Laminación de

planchones ………………………………………………………22$.1.8.2. Corte o bobinacion de

planchones ……………………………………………….23$.1.8.3. Almacenamiento y

transporte ……………………………………………………23$.2. %tapas de laminación en una siderurgia semi,

integral…………………………………..23$.2.1. "alentamiento de palan&uilla……………………………………………………...23$.2.2. #aminación de palan&uilla………………………………………………………..2!$.2.3. "orte o bobinado …………………………………………………………………2!$.2.!. %nfriamiento de varilla……………………………………………………………2!

'. -ar metros del laminado…………………………………………………………………2$'.1. %sfuer/o a la

fluencia……………………………………………………………………2$'.2. *uer/a de

fluencia……………………………………………………………………….2''.3. %spesor……………………………………………………………………………

……..2+'.!. *uer/a del

rodillo………………………………………………………………………...2+'.$. -otencia

re&uerida………………………………………………………………………..28+. 0a&uinas &ue se utili/an…………………………………………………………………3

+.1. 0olinos para

laminación…………………………………………………………………3+.1.1. %lementos de los molinos de laminación………………………………………….3

2


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+.1.1.1. Rodillos ……………………………………………………………………

……..31+.1.1.2. Tren de

potencia ………………………………………………………………….32+.1.1.3. Eje

escuali able ………………………………………………………………….32+.1.1.!. Ruedas

dentadas ………………………………………………………………….33+.1.1.$. Tornillos de graduación ……………...

…………………………………………..33+.1.1.'. !algas ………………………...……………………….

…………………………3!+.1.1.+. "nterruptor …………………...

…………………………………………………...3!+.1.1.8. #ariador de

$recuencia …………………………………………………………...3!+.1.1.9. Transductor de $uer a ………………………...

………………………………….3$8. 0ateriales a los &ue se aplica…………………….………………………………………3'

8.1. #aminación del

acero…………………………………………………………………….3'9. -roductos &ue se obtienen en la laminación………………………..…………………....3+1 . efrigeración ) lubricación…………………………………….………………………...39

1 .1. laminación en caliente……………………………………………………………31 .2. laminación en frio………………………………………………………………...3

1 .2.1. emulsión estable…………………………………………………………………...!1 .2.2. emulsión inestable…………………………………………………………………!

11. efectos comunes en los productos……………………………………………………...!112. losario………………………………………...………………………………………...!313. "onclusiones………………………………………..……………………………………!'1!. eferencias bibliogr ficas………………………………….…………………………….!+

3


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L*+)! $% ,*-./!+

1. *igura 1. Proceso de laminación plano ………………………………………………….12. *igura 2.Tabla de temperaturas de recristali ación …………………………………….133. *igura 3. L%mina con presencia de grietas …………………………………………..….&2$!. *igura !.Tabla de coe$icientes de resistencia '( 4………………………………………...2'$. *igura $. )uestra del e$ecto de las $uer as de ro amiento sobre el cambio de espesor de

la l%mina……………………............................................................................................2''. *igura '. *uer a perpendicular del rodillo sobre el arco del contacto …………………2++. *igura +. )edición del ancho de la l%mina ……………………………………………...298. *igura 8. )aquina laminadora ………………………………………………………….39. *igura 9. )otor reductor ………………………………………………………………...321 . *igura 1 . Eje escuali able ...…………………………………………………………….3211. *igura 11. Ruedas dentadas ……..………………………………………………………3312. *igura 12.Tornillos de graduación ……………………………………………………...3313. *igura 13.!alas de medición ……………………………………………………………3!1!. *igura 1!.#ariador de $recuencia ……………………………………………………….3$1$. *igura 1$.Transductor de $uer a ………………………………………………………...3$1'. *igura 1'. Productos que se obtienen en la laminación . ………………………………..381+. *igura 1+. +e$ectos t,picos en el laminado plano ………………………….…………….!218. *igura 18. *osa de recalentamiento con recuperador . ………………………………….!$

4


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8

1 I()/'$.&&* (

#a laminación consiste en un proceso de deformación5 en el cual se reduce el espesor de un

material mediante fuer/as de compresión ejercidas por rodillos &ue giran en sentido contrario

para jalar el material ) simult neamente apretarlo entre ellos. %n la laminación el material es

sometido a tensiones compresivas elevadas5 por tensiones superficiales5 resultantes del roce en

los rodillos ) el material. #as fuer/as de roce son tambi6n responsables por el acto de tirar el

metal para dentro de los cilindros.

#a reducción o desbaste inicial de los lingotes en blo&ues5 toc(os o placas es reali/ada

normalmente por laminación en caliente. espu6s de esa fase sigue una nueva etapa de

laminación en caliente para transformar el producto en placas gruesas5 barras5 tubos5 rieles o

perfiles estructurales. #a laminación en frio &ue ocurre despu6s de la laminación de tiras en

caliente produce tiras en frio de e7celente acabado superficial5 con buenas propiedades

mec nicas ) control dimensional del producto final bastante riguroso.

%7isten algunas variables implícitas &ue pueden afectar la productividad ) parametri/an el

proceso de laminado como lo son el esfuer/o a la fluencia5 fuer/a de fluencia5 espesor5 fuer/a d

rodillo ) potencia re&uerida. #a aplicación m s utili/ada de la laminación es la producción de

acero5 aun&ue tambi6n se utili/a para la fabricación de aluminio5 cobre5 magnesio5 plomo5 e

/inc ) sus aleaciones.


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9

2 O" %)*3'+

2.1. Objetivo general

"onocer a fondo el proceso de laminación para los materiales met licos5 teniendo en cuenta

todos los aspectos &ue lo abordan.

2.2. Objetivos específicos• "omprender ) anali/ar el proceso de laminación5 el funcionamiento de la laminadora ) sus

partes.• eterminar las diferencias entre un proceso de laminado en caliente ) uno en frío en los metales• "onocer las diferentes variables &ue parametri/an el proceso de laminado.• Identificar la amplia variedad de productos &ue se pueden obtener por medio del proceso de

laminación.• Identificar los principales defectos producidos en el material durante el proceso de laminación a

igual &ue el m6todo indicado para eliminarlos.

O" %)*3' $%# /'&%+' $% #! *(!&* (

%l laminado es un proceso de deformación volum6trica en el cual el metal pasa entre dos

rodillos ) se comprime mediante fuer/as de compresión ejercidas por los rodillos. #os rodillos

giran en sentido contrario para jalar el material ) simult neamente apretarlo entre ellos. u


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objetivo principal es reducir el espesor de un material mediante fuer/as de compresión ejercidas

por rodillos opuestos.

%n este proceso se modifica la sección transversal de un metal en la forma de barra5 lingote5

placa5 alambre5 o tira5 etc.5 siendo &ue la distancia entre los dos cilindros debe ser menor &u

espesor inicial de la pie/a met lica. -resenta alta productividad ) un control dimensional del

producto acabado &ue puede ser bastante preciso.

F*-./! 1 . Proceso de laminación plano&

4 C#!+*,*&!&* ( $%# /'&%+'

!.1. #aminación en caliente

%l proceso de laminado en caliente es a&uel &ue se reali/a por encima de la temperatura de

recristali/ación del material. #a temperatura de recristali/ación es la temperatura a la cual los granos de la


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microestructura comien/an a transformarse en nuevos granos sin dislocaciones. -or lo anterior cual&uier

dislocación generada durante el proceso de compresión bajo los rodillos es eliminada debido a la

temperatura de los rodillos &ue transfieren suficiente calor a las l minas elevando su temperatura por

encima de la temperatura de recristali/ación. %l resultado son granos d:ctiles &ue pueden ser laminados

idealmente cual&uier n:mero de veces. %l proceso de laminado en caliente se utili/a para estructuras de

colada5 o fundición com:nmente dendrítica5 la cual inclu)e granos grandes ) no uniformes. %l proceso d

laminado en caliente se lleva a cabo com:nmente para aleaciones de aluminio ) para aceros aleados. e

manejan temperaturas entre .3 ) .$ veces la temperatura de fusión5 lo &ue corresponde a la temperatu

de recristali/ación. eneralmente el laminado en caliente se utili/a para deformar vol:menes grandes de

material5 ) su intención es transformar dic(os vol:menes en preformas &ue luego puedan ser procesadas

de otro modo ;por ejemplo laminado en frio4. #os primeros productos de laminado en caliente5 son

la palan&uilla ) el planc(ón. %l primer producto es utili/ado para la formación de vigas en form

de I ) rieles de ferrocarril ) toc(os ;los cuales tienen una sección cuadrada45 en cambio para la

formación de placas ) l minas se utili/an los planc(ones. urante el proceso de laminado en

caliente generalmente se encuentran desperfectos en la superficie ) un acabado de mala calidad<

en materiales cu)a temperatura de recristali/ación corresponde a temperaturas elevadas como el

acero5 la superficie laminada reacciona con el medio ;aire4 ) forma una capa llamada calamina

este ó7ido debe ser removido en la ma)oría de los casos por medios mec nicos o por ata&ue

&uímicos.

!.2. #aminación en frio%l proceso de laminado en frío se lleva a cabo por debajo de la temperatura de

recristali/ación. = diferencia del proceso de laminación en caliente5 produce l minas ) tiras con

un acabado superficial mejor debido a &ue generalmente no (a) presencia de calamina. =dem s

se tienen mejores tolerancias dimensionales ) mejores propiedades mec nicas debidas al

endurecimiento por deformación ;generación de dislocaciones4. #a laminación en frio permite


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5 E)! !+ $%# /'&%+' $% #! *(!$'

%l -roceso de #aminación en "aliente puede reali/arse de dos maneras5 seg:n sea>

•

iderurgia Integral

• emi,integral.

$.1. %tapas de laminación en una siderurgia integral.

%ste proceso parte de los lingotes5 producidos por colada directa en las -lantas de =cería )

&ue son sometidos a procedimientos alternados de calentamiento ) laminación para obtener

alambrón5 varillas o l minas.

$.1.1. "alentamiento de lingotes>%n 6sta etapa se calientan los lingotes a una temperatura de 11 A"5 en (ornos de fosa. %l

calentamiento de los lingotes puede considerarse &ue tiene lugar en dos etapas sucesivas &ue s

pueden ver de la siguiente manera>

a4 "alentamiento de las partes e7teriores de los lingotes a la temperatura de e7tracción. -ara

alcan/ar 6ste primer resultado las c maras son encendidas tan r pidamente como sea posible5

teniendo el debido cuidado de evitarles c(o&ue t6rmico ) cual&uier &uema de ellos.

http://www.tecnologiaslimpias.org/html/central/371004/371004_ee.htm#Etapas%20de%20Laminaci%C3%B3n%20en%20una%20Siderurgia%20Integralhttp://www.tecnologiaslimpias.org/html/central/371004/371004_ee.htm#Etapas%20de%20Laminaci%C3%B3n%20en%20una%20Siderurgia%20Semi-integralhttp://www.tecnologiaslimpias.org/html/central/371004/371004_ee.htm#Etapas%20de%20Laminaci%C3%B3n%20en%20una%20Siderurgia%20Semi-integralhttp://www.tecnologiaslimpias.org/html/central/371004/371004_ee.htm#Etapas%20de%20Laminaci%C3%B3n%20en%20una%20Siderurgia%20Integral


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ependiendo del tipo de c mara5 el calor &ue entra es controlado por observación directa de

las superficies de los lingotes o por termopares teniendo en cuenta las temperaturas de la c mar

%stos termopares son adaptados proporcionalmente o al menos regulados para &ue el calor &u

entra est6 de acuerdo con las temperaturas de la c mara. %stos controles son necesarios para

prevenir &ue las c maras e7cedan la temperatura determinada.

b4 "alentamiento de las partes interiores de los lingotes a la temperatura de e7tracción.

%sto se reali/a reduciendo el calor &ue entra (asta &ue se pueda mantener todo el cuerpo del

lingote a la temperatura de e7tracción 11 A ". %l calor &ue entra en esta etapa es solamente ere&uerido para compensar las p6rdidas en la c mara ) el absorbido por el interior de los lingote

Bornos de *osa> %stos (ornos est n compuestos de varios departamentos o c6lulas &ue se

cargan ) descargan por arriba. -ara el calentamiento de estos (ornos puede emplearse cual&uier

combustible lí&uido o gaseoso5 pero como generalmente los trenes desbastadores est n instala

en factorías sider:rgicas5 se utili/a normalmente como combustible gas de alto (orno obtenido ela misma factoría de los (ornos de co&ue ) en las plantas &ue son :nicamente laminadoras5 se u

gas natural. %l aire de combustión es precalentado (asta + A". #os gases de combustión pasan

por las diversas c6lulas en &ue est dividido el (orno ) las calderas antes de salir por la

c(imenea.

-&.&.&.& Laminación de lingotes&#os lingotes como tal no tienen ma)or aplicabilidad industrial debido a sus grandes

dimensiones5 por lo tanto es necesario someterlos a una reducción de espesor &ue se traduce en

un aumento de longitud para cambiar su forma ) (acerlo aplicable a otros usos industriales


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alrededor del 9 al 9$C de los productos met licos usados en la industria son sometidos a este

proceso.

%n esta etapa los lingotes se (acen pasar por los trenes de laminación para efectuar lasreducciones de espesor. #os lingotes de base cuadrada o rectangular son laminados en Drenes

esbastadores Elooming, labbing.

#os lingotes entran a los trenes de laminación a una temperatura de 11 A "5 &ue es muc(o

ma)or &ue su temperatura de recristali/ación ;+2 A " ,+3 A "4. #aminando a 6stas temperatura

se obtienen grandes reducciones ) amasados profundos con el objeto de distribuir eventualesimpure/as5 pues la resistencia del metal decrece a medida &ue aumenta la temperatura ) es m s

f cil deformar su estructura granular.

#as altas temperaturas &ue se manejan e7igen un enfriamiento con agua en los cilindros

laminadores &ue est n en contacto con el metal caliente< si este enfriamiento es deficiente se

causar n da os en los cilindros como grietas t6rmicas5 desconc(es ) rotura.

%l acero a altas temperaturas se o7ida ) forma escamas sobre su superficie5 para eliminarlas

aprovec(a el agua de enfriamiento &ue al contacto con estas produce un c(o&ue t6rmico5

descascarill ndolas ) con la presión del agua las elimina del acero para ser recogidas en un poso

locali/ado debajo de los trenes.

$.1.2. %&uipos de laminación.


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• Drenes de laminación> e denominan trenes de laminación al conjunto de varios

laminadores o cajas de laminación dispuestas para el paso sucesivo del material por cada caja5

con objeto de obtener un determinado perfil o semielaborado. %l tren de laminación

generalmente se compone de tres etapas como son> desbaste5 intermedia ) terminado.

esbaste> se (ace con el fin de dar al material una forma adecuada para el trabajo de

reducción ) terminado5 en esta etapa de laminación se elimina la ma)or parte de la laminilla

producida.

Intermedia> es una etapa de laminación intermedia de reducción de espesor del material &ueest laminando5 prepara el material para un perfil determinado.

Derminado/ se (ace para imprimir al material formas especiales mediante cilindros con

ranuras conc6ntricas5 de formas diversas practicadas en su superficie5 &ue se denomina canale

#as secciones de los canales dependen de las clases de trabajo a &ue se destinen los cilindros.

se trata de producir perfiles en forma especial5 los canales tendr n una sección en consonanciacon la sección del perfil. %n general5 estos perfiles no se obtienen en una sola operación5 sino

se parte de una forma cuadrada o rectangular ) por sucesivas pasadas con canales de forma

adecuada5 cu)a sección se apro7ima cada ve/ m s a la del perfil5 se obtiene la sección del perfi

definitivo

$.1.3. "lases de trenes de laminación

!7 =biertos o en línea> est n compuestos por cajas de laminación en una misma línea o en

líneas paralelas. *recuentemente se dispone un solo motor para el accionamiento de un tren


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abierto5 uniendo los ejes de los cilindros de cada caja por rboles acoplados a los trenes por

medio de manguitos5 denominados c(ocolateras.

"7

"ontinuos o en t ndem> est n formados por cajas dispuestas una a continuación de la otra pasando el material &ue se lamina de una a otra caja sin interrupción.

&7 emicontinuos8 est n formados por varias cajas5 una a continuación de la otra5 pero con

espacios intermedios suficientes para &ue pueda retirarse el material entra caja ) caja5 si así

interesa.

$7 "ross,"ountr) ;/ig,/ag4> pueden considerarse como trenes mi7tos de continuos ) en línea.

%sta disposición se utili/a5 sobre todo5 cuando se carece de espacio suficiente para los tipos de

trenes anteriores.

-&.&0&.& Trenes desbastadores Blooming y Slabbinng&

e los trenes desbastadores5 se denominan trenes Elooming a los laminadores de toc(os;blooms4 de sección cuadrada de 12 mm2 a 1$ mm2.#os trenes labbing son los &ue laminan

planc(ones ;slabbs4 de sección rectangular (asta de 18 mm por 3 mm. %n general5 los tren

Eloomingg ) labbing est n formados por dos cilindros de eje (ori/ontal pero tambi6n se

constru)en los denominados labbing universales5 compuestos de dos cilindros de eje (ori/onta

) otros dos de eje vertical. Dambi6n son mu) usados los trenes para laminar toc(os ) planc(ones

indistintamente5 &ue se denominan Elooming , labbing.

%n los Elooming modernos cada cilindro va accionado directa e independientemente por un

motor de corriente continua &ue permite una variación de velocidad mu) e7acta5 alimentado po


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un grupo convertidor o un rectificador de vapor de mercurio. #a potencia de cada uno de estos

motores puede llegar (asta los ' B- en los labbing m s modernos.

$.1.!. "orte de toc(os ) planc(ones.%n esta sección se (ace el corte en longitudes predeterminadas del material &ue sale del tren

laminador blooming,slabbing5 es decir5 de toc(os ) planc(ones pues durante el proceso de

laminación (an sido sometidos a un alargamiento.

%sta etapa se reali/a en ci/alladoras (idr ulicas5 &ue reali/an los cortes con el fin de permitir

una mejor manipulación del material durante el proceso siguiente.

i se sigue trabajando con los toc(os5 se produce alambrones ) varillas5 dependiendo del tren

de laminación utili/ado. =(ora5 si se trabaja con los planc(ones5 se produce l mina &ue

posteriormente se somete a nuevas reducciones por el proceso de laminación en frío.

$.1.$. *abricación de alambrones ) varillas.

#as siguientes son las etapas para la producción de alambrones ) varillas a partir de los toc(os.

-&.&-&.& Calentamiento de tochos& #os toc(os ;barras de sección transversal cuadrada45 producidos en el tren laminador bloming,

slabbing (an perdido calor por radiación durante su transporte al pró7imo tren laminador o por

paradas en el proceso de producción5 por esta ra/ón5 es necesario someterlos a un calentamien

previo antes de ser laminados nuevamente. %n todos los casos la temperatura en los (ornos es d12 A ". %sta etapa se reali/a en Bornos con %mpujadores.

Fna ve/ los toc(os (an alcan/ado la temperatura de laminación5 son transportados por medio

de rodillos giratorios al tren laminador.


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Bornos con %mpujadores> on de funcionamiento continuo5 en donde el material avan/a por

un empujador mec nico. %l calentamiento se efect:a a contracorriente5 los gases entran cerca d

la salida del material ) son evacuados a la c(imenea &ue est situada cerca de la entrada.

-&.&-&1& Laminación de tochos&#os toc(os son laminados en el Dren +1 5 generalmente es continuo ) las cajas son verticales

despla/ables. %n este e&uipo se produce palan&uilla de diversas secciones transversales

cuadradas. #a palan&uilla de 1 H1 mm de sección ) 18m de longitud es destinada a la

elaboración de alambrón. #a palan&uilla de + H+ mm de sección ) $m de longitud se destina

para la producción de varilla.-&.&-&0& Calentamiento de palanquilla&-ara el calentamiento de la palan&uilla a 11 A " se utili/an Bornos de olera 0óvil. #a

palan&uilla caliente puede ser utili/ada )a sea para la producción de alambrones o para la

fabricación de varillas5 dependiendo del tipo de laminado ) de la longitud dada al producto de l

laminación.

Bornos de olera 0óvil> %stos (ornos tienen forma de t:nel ) su solera &ue es móvil5 avan/acon el material5 apo)ada sobre un tren articulado de pe&ue as plataformas sobre ruedas. e

cargan por un e7tremo ) salen los productos a la temperatura adecuada por el e7tremo contrario

on calentados con gas natural.

$.1.$.!. Producción de alambrón/ -ara fabricar este alambrón se reali/an las etapas de

laminación ) bobinado de la palan&uilla.$.1.$.$. Laminación de palanquilla/ ependiendo de la sección transversal de la

palan&uilla se utili/an los trenes laminadores. #a palan&uilla de 1 H1 mm se lamin

en el Dren 0organ para producir alambrón< la palan&uilla de + H+ mm se lamina en

tren !1 para producir varillas de acero de 1$mm de di metro.


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$.1.$.'. Bobinado de palanquilla/ Fna ve/ producida la l mina en caliente5 se lleva a

bobinación.$.1.'. "orte de alambrón ) varilla> %n esta etapa se corta el alambrón ) la varilla en las longitudes

predeterminadas para el proceso mediante una ci/alla (idr ulica.$.1.+. %nfriamiento de alambrón ) varilla> *inalmente5 estos productos son transportados por u as

arrastre a mesas de enfriamiento controlado donde se lleva a cabo el revenido ) permanecen allí

durante un tiempo apro7imado de 2 minutos5 tiempo en el cual los productos se (an enfriado

completamente para ser llevados a los patios de almacenamiento ) luego al cliente respectivo.$.1.8. "alentamiento de planc(ones.

#os planc(ones provenientes de los trenes desbastadores blooming,slabbing5 al igual &u

los toc(os son previamente calentados a 11 A " en (ornos )a sean de olera 0óvil5 con%mpujadores o iratorios.

Bornos iratorios> %st n formados por una solera circular sobre la &ue se carga el material

se calienta en el tiempo &ue tarda la solera en (acer un giro completo. %l combustible &ue

emplean es gas natural.

$.1.8.1. Laminación de planchones .

#os planc(ones procedentes de los trenes desbastadores se laminan una ve/ calentados a la

temperatura adecuada en trenes continuos. -ara laminación de planc(ones se emplean trenes par

c(apa gruesa5 trenes para banda en caliente o trenes stec el. = continuación pasa la banda

laminada por siete cajas acabadoras5 al final de las cuales5 el material pasa a la ci/alla.

Drenes para c(apa gruesa> #os planc(ones obtenidos en el tren desbastador se laminan en

trenes de c(apa gruesa5 formados generalmente por cajas d:os.


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Drenes continuos de laminación en caliente para bandas> "ompuestos de cinco cajas

preparadoras5 de las cuales la primera tiene como misión e7clusiva decalminar el material con

reducciones de unos $mm.

Dren tec el> %s una variante de los trenes para laminación de bandas. *ormado por un tren

d:o ) dos (ornos continuos situados uno a cada lado del tren5 entre 6ste ) las bobinadoras. #a

banda pasa en un sentido ) en otro5 calentada por el (orno correspondiente5 en el n:mero de

pasadas necesario5 (asta reducir su espesor al límite fijado. -or medio de trenes continuos para

laminación en caliente5 partiendo de planc(ones de 1 a 2 mm de espesor5 se obtienen ban

de 1.$ a !.+$ mm con longitudes de $ a 2 m.

$.1.8.2. Corte o bobinación de Planchones& *inalmente5 la banda del planc(ón es cortada

por medio de ci/allas situadas a la salida de la :ltima caja5 en longitudes determinadas5

o bien se bobina5 si su espesor es menor de $mm5 por medio de m &uinas bobinadora

$.1.8.3. Almacenamiento y transporte& %s la etapa final del proceso. %n esta etapa se

amarran los productos en cantidades determinadas ) son llevadas a la bodega del

producto terminado5 donde el departamento de calidad (ace un muestreo para aleatorio

para revisar nuevamente el producto ) (acer la certificación correspondiente al lote &ue

(a sido entregado.$.2. %tapas de #aminación en una iderurgia emi,integral

%ste proceso tiene como materia prima la palan&uilla &ue es obtenida por colada continua e

(ornos de arco el6ctrico &ue producen acero a partir de c(atarra principalmente.

#os productos obtenidos de esta etapa son varillas ) alambres en de diferentes dimensiones.


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23

$.2.1. "alentamiento de -alan&uilla> %l calentamiento de la palan&uilla en esta siderurgia

semi,integral se reali/a de igual forma &ue la etapa descrita para la siderurgia integral$.2.2. #aminación de -alan&uilla> %l proceso de laminación de palan&uilla se reali/a en un tren

laminador donde se reali/an las tres etapas conjuntas de desbaste5 intermedias ) acabadasdescritas anteriormente.

$.2.3. "orte o bobinado> #as varillas obtenidas luego de la laminación se (acen pasar por una

ci/alla &ue efect:a los cortes a las medidas especificadas para el proceso5 ) el

alambrón se lleva a bobinado seg:n la longitud determinada.$.2.!. %nfriamiento de varilla> #uego de tener la varilla en las medidas solicitadas se llevan a

una mesa de enfriamiento al aire libre5 en algunos casos este enfriamiento es

controlado. *inalmente se prepara el material para su presentación al cliente.

6 P!/ %)/'+ $%# #! *(!$'

= continuación se presentan las variables &ue parametri/an el proceso de laminado>

'.1. %sfuer/o a la fluencia.


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24

%s el esfuer/o necesario para iniciar el flujo pl stico en el material &ue se est deformando.

%n la figura ! se puede apreciar las grietas generadas en el proceso de laminación5 consecuenci

de e7ceder el esfuer/o de fluencia.

%l esfuer/o a la fluencia promedio en un metal d:ctil5 a temperatura ambiente5 es igual a>

γ́ F = K εn

n+1 [ lb pulg2 ]%n donde>

J ? eformación real m 7ima alcan/ada durante la laminación.

K ? "oeficiente de resistencia5 constante propia de cada material.

n ? %7ponente de endurecimiento por deformación5 constante propia de cada material.

F*-./! . L%mina con presencia de grietas&


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26

'.3. %spesor

= partir del proceso de laminación se pretende disminuir el espesor de una l mina de metal5

por esto es necesario calcular la reducción m 7ima posible &ue es la diferencia entre el espeso

de entrada ; H 0 4 ) el espesor de salida ; H f 4>

μ2 R= H 0 − H f

%n donde>

μ ? %s el coeficiente de fricción entre los rodillos ) el material.

? %s el radio de los rodillos.

= partir de la anterior ecuación podemos ver &ue a ma)or radio de los rodillos ) ma)or

coeficiente de fricción5 la diferencia de espesores puede ser ma)or.

'.!. *uer/a del rodillo.

#os rodillos aplican presión sobre el material para poder reducir el espesor5 por lo cual se

necesita una fuer/a perpendicular al arco de contacto5 o perpendicular al plano de la l mina5 )a

&ue el arco es mu) pe&ue o en relación al tama o del rodillo.


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28

-ara calcular la potencia re&uerida en cada rodillo5 nos remitimos a la figura $5 en la cual se

puede considerar a = L2 >

#o$encia = Tor ue∗&elangular

#= T ∗'

# = L2∗ F ∗ 2 ()

-ara los dos rodillos5 o sea el tren de laminación completo5 la potencia ser >

# = 2 ()FL

%n donde>

-? -otencia5 pulg,lbLmin ;M4 N? elocidad de giro del rodillo5 -0.

*? *uer/a perpendicular del rodillo5 lb ;N4

#? #ongitud de contacto5 pulg ;m4

F*-./! : )edición del ancho de la l%mina&


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29

: M!;.*(!+ ;.% +% .)*#*

+.1. 0olinos para laminación.

e constitu)en varios tipos de molinos ) e&uipos de laminación< utili/an varios arreglos de

rodillos. =un&ue el e&uipo para el laminado en caliente ) frio es esencialmente el mismo5 e7is

diferencias en el material de los rodillos5 los par metros del proceso5 los lubricantes ) los

sistemas de enfriamiento.


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F*-./! = . )aquina laminadora&

%l molino de laminación m s com:n consiste en dos rodillos opuestos ) se conoce comomolino de laminación de dos rodillos ;=45 este tipo de configuración puede ser reversible o no

reversible. %n el molino no reversible5 al girar siempre en la misma dirección5 el material de

trabajo entra siempre por el mismo lado< ) en el reversible el material de trabajo puede entrar p

ambos lados5 )a &ue los rodillos pueden girar en las dos direcciones.

Otras configuraciones menos utili/adas son la de tres rodillos5 cuatro rodillos ) rodillost ndem. #a configuración de tres rodillos ;E4 consiste en tres rodillos en una columna vertical e

la &ue la dirección de los rodillos no cambia ) el material de trabajo puede pasar en cual&uier

dirección para lograr una serie de reducciones5 subiendo o bajando el material despu6s de cada

paso. %ste molino es m s complicado por el mecanismo &ue debe elevar o bajar el material de

trabajo despu6s de cada pasada. %n los 0olinos de cuatro rodillos ;"5 4 o en racimo ;%5 *4 se

usan dos rodillos de menor di metro5 &ue se encargan de reali/ar la presión sobre el material d

trabajo. %stos rodillos se apo)an en dos rodillos de ma)or di metro para evitar desviaciones

debidas a las grandes fuer/as &ue se ejercen sobre el material de trabajo.


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-ara conseguir altas velocidades de rendimiento se utili/a el molino de rodillos t ndem &ue

consiste en una serie de bastidores de rodillos los &ue pueden llegar a los 8 o 1 pares de rodill

) en cada uno se reali/a una reducción del material. %l ma)or problema es el de la sincroni/ación

de las velocidades debido a &ue esta aumenta en cada una de las fases. #os molinos t ndem se

usan con frecuencia en operaciones con colada continua. -resentan algunas ventajas cuando se

utili/an en la colada continua5 como la eliminación de las fosas de recalentado ) &ue necesitan

menos espacio.

+.1.1. %lementos de los molinos de laminación.

3&.&.&.& Rodillos/

#os re&uerimientos fundamentales para el material de los rodillos son resistencia ) resistenci

al desgaste. #os materiales m s comunes para los rodillos son la fundición de (ierro5 el acero

fundido ) el acero forjado. Dambi6n se utili/a carburos de tungsteno para rodillos de pe&ue o

di metro. #os rodillos de acero forjado5 aun&ue de un costo ma)or5 tienen m s resistencia5

rigide/ ) tenacidad &ue los rodillos de (ierro fundido. #os rodillos &ue se van a usar para la

laminación en frio se rectifican (asta un acabado fino< para aplicaciones especiales los rodillos

adem s se pulen.

#os rodillos dise ados para la laminación en frio no deben ser usado para la laminación en

caliente5 )a &ue pueden agrietarse por ciclado t6rmico ;cuarteaduras por calor4 ) astillarse

;agrietamiento o escamación de las capas superficiales4. %l módulo de elasticidad del rodillo

influencia la defle7ión ) el aplastamiento del mismo.

3&.&.&1& Tren de potencia/


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"onsta de un motor el6ctrico ;1.2 B-5 18 -05 trif sico4 conectado mediante cadena )

polea a un reductor ;relación 29>145 con la cual a la entrada de la transmisión final5 se

cuenta con una velocidad angular fija de apro7imadamente '2.1 -0.

F*-./! 9 . )otor reductor&

3&.&.&0& Eje escuali able

-ermite generar un movimiento vertical sobre el eje del rodillo superior5 mientras este est

girando< de esta forma se puede graduar el espesor al &ue se &uiere laminar.

F*-./! 10 Eje escuali able&

3&.&.&4& Ruedas dentadas&

uedas dentadas de tama o constructivo igual para transmitir el tor&ue &ue se genera p

el motor al eje escuali/able ) al eje inferior para generar sentido de giro contrario entre los

dos5 garanti/ando igual velocidad angular< así tambi6n se obtiene igual tor&ue sobre los dos

rodillos de laminación.


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F*-./! 11 . Ruedas dentadas&

3&.&.&-& Tornillos de graduación&

Dornillos &ue permitir n subir o bajar el rodillo superior de laminación a la medida o

espesor final &ue se &uiera obtener sobre la l mina. %l control de este espesor se (ar co

las galgas preparadas para tal fin.

F*-./! 12 . Tornillos de graduación&

3&.&.&5& !algas&

#as galgas son instrumentos de medición indirecta5 &ue est n debidamente mecani/ados en

las puntas para lograr un espesor desde + mm (asta 3 mm5 de milímetro en milímetro.

Fbic ndolas entre los dos rodillos de laminación5 se podr graduar con los tornillos5 el espe


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escogido para laminar. #as dos e7tremidades de la galga permiten tener una posición paralela

entre los dos rodillos.

F*-./! 1 !alas de medición&

3&.&.&3& "nterruptor&

istema &ue permite dar paso de energía al variador de frecuencia5 permitiendo detener

ma&uina a voluntad o pararla en caso de emergencia.

3&.&.&6& #ariador de $recuencia&%s un sistema &ue tiene como función controlar la velocidad rotacional de un motor de

corriente alterna ;="45 mediante el control de la frecuencia del voltaje de alimentación

suministrado al motor.

Dambi6n indica la tensión ) corriente el6ctrica instant neas alimentadas al motor5 con

lo cual se puede calcular la potencia consumida en el proceso.


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F*-./! 14 #ariador de $recuencia&

3&.&.&7& Transductor de $uer a&

%l transductor de fuer/a es un sistema &ue est compuesto de un manómetro ) un pistón

ubicado dentro de la caja transductora &ue al momento de trabajo de laminación empuja acei

(acia el manómetro permitiendo medir la cantidad de presión con la &ue se est

disminu)endo el espesor de la l mina. e esta manera5 conocida la presión5 se podr calcular

fuer/a ejercida por los rodillos sobre la l mina.

F*-./! 15 Transductor de $uer a&

= M!)%/*!#%+ ! #'+ ;.% +% ! #*&!


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37

• #ingote> %s el tro/o de acero obtenido directamente por colado en lingoteras.• Doc(o> %s el semiproducto obtenido reduciendo la sección del lingote (asta 12$ mm de lado.

comerciali/a así5 o se usa para una laminación posterior.• "(apón> %s similar al anterior pero rectangular5 generalmente es materia prima para la

laminación de c(apa.• Doc(o c(ato> imilar al anterior para la producción de laminados planos.• -alan&uilla> %s una barra de sección rectangular5 el anc(o mínimo es de 1$ mm ) el alto

mínimo es de S del anc(o o ! mm mínimo.• -alastro> %s un producto de gran anc(o ) reducido espesor.• -erfil> on barras de secciones diferentes ) de forma determinada. -or ejemplo> oble D5 F5

=ngulo5 -lanc(uela5 edondo5 D5 #5 iel5 perfiles especiales.•

"(apa gruesa> %s un palastro cu)o espesor es de e T $ mm ) anc(o a T 1$ mm.• "(apa fina> %s un palastro cu)o espesor es de e U 3 mm ) anc(o a T 3 mm.• -lanc(uela> %s una barra de sección con dimensiones e ) a reducida.• *leje> %s una planc(uela de espesor mu) reducida e 1L1 a.• =lambrón> %s un laminado de sección circular5 con di metro U 8 mm5 acondicionado en rollo• =lambre> e igual sección del anterior pero con di metro U $ mm.• #aminado en anillo> "onsiste en una deformación &ue lamina las paredes gruesas de un anillo

para obtener un anillo de paredes m s delgadas )5 por tanto5 de un di metro ma)or al inicial.

aplica generalmente en procesos de trabajo en frio para anillos pe&ue os ) de trabajo caliente

para anillos m s grandes.• #aminado de roscas> -roceso de deformación en frio en el cual se utili/an varillas redondas ) se

(ace pasar entre dos dados para dar forma. #os productos típicos son> pernos5 tornillos ) pie/as

roscadas.


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F*-./! 16 Productos que

se obtienen en la laminación&

10 R%,/*-%/!&*'( ' #."/*&!&*'(

1 .1. #aminación en caliente

#a laminación en caliente de las aleaciones con (ierro generalmente se reali/a sin lubricantes5

aun&ue se puede utili/ar el grafito. e usan soluciones en base agua para romper la cascarilla

sobre el material laminado ) para enfriar los rodillos. #as aleaciones no ferrosas se laminan en

caliente ) se utili/an aceites compuestos5 cidos grasos ) emulsiones.

%n el tratamiento t6rmico de las palan&uillas ) de las placas el medio &ue se utili/a para su

calentamiento tambi6n puede servir como lubricante. -or ejemplo las sales residuales de sales d

ba os de sales fundidas ofrecen una lubricación efectiva durante el laminado.


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1 .2. #aminación en frio.

#a laminación en frío se reali/a con lubricantes de baja viscosidad o con lubricantes solubles

en agua5 como emulsiones5 aceites minerales5 parafina ) aceites grasos.

%l proceso de laminación en frío re&uiere &ue los cilindros ) la c(apa sean rociados por un

lí&uido llamado emulsión o solución de laminado. #a emulsión cumple con diversos objetivos5

de los cuales los m s evidentes son la refrigeración5 para eliminar el calor generado durante la

deformación ) la lubricación5 para mantener controlado dentro de determinados valores el

coeficiente de roce entre c(apa ) cilindros. #as emulsiones est n formadas por la> Vme/claW odispersión de partículas de aceite en agua ;favorecida por la acción de aditivos45 &ue suma el

poder lubricante del aceite con el refrigerante del agua. %sto permite obtener los siguientes

beneficios>

• 0ejor control ) uniformidad en el espesor ) la forma• 0enor desgaste de los cilindros• 0enor consumo de energía• 0a)or velocidad de laminado

e originan dos tipos de emulsiones>

1 .2.1. %mulsión estable> *ormada por partículas finas de aceite mineral &ue se dispersan

f cilmente en agua. e usan para el laminado de c(apa ;espesores superiores a 5$ mm4

#os restos de aceite son eliminados en el proceso de recocido sin dejar residuos.

1 .2.2. %mulsión inestable> *ormado por partículas gruesas de aceite animal dispersas en agu

%sta emulsión se caracteri/a por su alto poder lubricante ) se utili/a en el laminado de

c(apa fina ) (ojalata ;espesores iguales o menores a .$ mm4 debido a la ma)or e7igencia


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de reducciones. #os restos de emulsión son eliminados en el proceso posterior de #impie/a

%lectrolítica.

11 D%,%&)'+ &' .(%+ $% #'+ /'$.&)'+

%stos defectos pueden presentarse en la superficie de las placas u (ojas5 o pueden darse en s

estructura interna. #os defectos degradan la apariencia de la superficie ) pueden afectar de

manera adversa a la resistencia5 la capacidad de formado ) otras características de manufactura

• #os defectos superficiales pueden ser> ralladuras5 corrosión5 cascarilla5 picaduras5 mordedura

grietas causados por inclusiones e impure/as en el material fundido original o debido a otros

procesos de preparación del material o a la misma operación de laminado.

• #a cascarilla o calamina es un residuo generado por la compresión ejercida sobre el material en

la laminación en caliente de naturale/a escamosa5 su formación depende de diversos factores

como son> la atmosfera del (orno de recalentar5 su temperatura ) tiempo de empape5 el conten


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de * + 2 en los gases del (orno5 las características físicas ) la composición del acero. #a

cascarilla est compuesta de (ierro en forma elemental5 tres tipos de ó7idos de (ierro> Mustita

;*eO45 (ematites ( F e 2 + 3 ) ) magnetita ( F e 3 + 4 ) .

-ara eliminar la cascarilla de laminación se (ace por c(oreado abrasivo5 el c(orro de agua

impulsado por aire5 pasa sobre la superficie durante el tiempo necesario para eliminar la totalid

de la cascarilla de laminación. *inalmente5 la superficie se limpia con un aspirador5 aire

comprimido limpio ) seco o con un cepillo limpio5 para eliminar los residuos del polvo abrasiv

Dambi6n se puede eliminar por medio de una pulidora con disco abrasivo -remium.

• #os bordes ondulados en las (ojas se forman debido a la fle7ión del rodillo. #a tira es m s

delgada en los bordes &ue en el centro5 )a &ue estos se alargan m s ) se tuercen debido a &ue

est n limitados en su libre e7pansión en la dirección longitudinal de laminado.

• #as grietas son el resultado de una deficiencia de ductilidad del material sometido a laminacióna la temperatura en la &ue se reali/a el proceso.

• %l (ojeamiento es debido a una deformación no uniforme durante el proceso de laminación o p

la presencia de defectos en la palan&uilla fundido original.

• #os defectos en los bordes en las (ojas laminadas son eliminados mediante operaciones de cort

) (endedura.


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F*-./! 1: . "lustración esquem%tica de de$ectos t,picos en el laminado plano/ 'a2 bordes

ondulados8 'b2 grietas en $orma de cierre en el centro de la tira8 'c2 grietas en los bordes8 y 'd2

hojeamiento&

12 G#'+!/*'

• "ristali/ación>

%s el nombre &ue se le da a un procedimiento de purificación usado en &uímica por el cual

produce la formación de un sólido cristalino5 a partir de un gas5 un lí&uido o incluso5 a partir

una disolución.

• esbaste>


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0ediante el desbaste se consigue poner al descubierto la superficie del material5 eliminando

todo lo &ue pudiera obstaculi/ar su e7amen5 como las partes duras o speras del material. = la

ve/ &ue se obtiene una superficie plana con pe&ue a rugosidad.

"onsiste en frotar la superficie de la probeta5 &ue se desea preparar5 sobre una serie de papeabrasivos5 cada ve/ m s finos. Fna ve/ obtenido un ra)ado uniforme sobre un determinado

papel5 se debe girar la probeta 9 A para facilitar el control visual del nuevo desbaste. "ada fase

ser completada cuando desapare/can todas las ra)as producidas por el paso por el papel

abrasivo anterior.• *osas o (ornos de recalentamiento>

%s una fosa subterr nea donde se calientan los lingotes de acero (asta unos 2! X* antes de

laminarlos5 para esperar a &ue el n:cleo del lingote todavía lí&uido se iguale con la /ona e7teri

)a solidificada ) seguidamente se someta a los procesos de laminación. Fna gr:a deposita los

lingotes en la fosa< se coloca la tapa de la fosa5 tambi6n una gruta ) se encienden los &uemado

de gas para elevar la temperatura de la fosa a 2! X*. #a combustión del gas natural produce

gases de desec(o &ue salen de la fosa por un tubo de escape. e recupera algo de la energía

t6rmica &ue contienen los gases calientes de desec(o5 ) se usa para precalentar aire fresco a lacombustión5 &ue llega despu6s a los &uemadores. %l precalentamiento se (ace en un

intercambiador de calor llamado recuperador. "omo se ilustra en la figura.%l recuperador de la figura no es m s &ue un conducto de gran di metro. %ntran a 6l los ga

calientes de combustión a una temperatura apro7imada de 2! X* ) salen por la derec(a a unos

18 X* la reducción en la temperatura del gas de combustión &uiere decir &ue se (a recuperad

algo de la energía calorífica ) se (a transferido al aire frio de combustión5 (aciendo &ue el proceso de recalentamiento sea m s eficiente en cuanto a la energía. %l aire de combustión &u

succiona (acia la entrada de aire frio5 mediante el soplador de aire para combustión5 &ue es un

ventilador grande ) poderos. %l aire pasa entonces por un conducto (acia una v lvula de


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mariposa5 &ue se abre (asta la posición adecuada para mantener la presión de aire correcta ante

del recuperador5 el aire frio (ace dos o tres pasadas a trav6s del recuperador5 tomando en cada

paso m s energía t6rmica. =l final sale del recuperador a una temperatura apro7imada de 9 X

e allí viaja a la v lvula de control de aire al &uemador ) despu6s a los &uemadores5 de acuer

a lo &ue demanda el controlador de temperatura. No se muestra el controlador de temperatura5

por&ue nos encontraremos en el sistema de control de presión.

F*-./! 1= *osa de recalentamiento con recuperador&

• #a recristali/ación>

"onsiste en transformar los granos alargados de un metal &ue (a sufrido una deformación en

frío en granos e&uia7iales o poli6dricos calentando el material por encima de una temperatura

mínima para cada metal o aleación. -or ejemplo para el acero es de entre ' X ) + X.


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1 C'(.+*'(%+

D(e lamination process is to reduce t(e t(ic ness of an) material b) t(e compression force

occurred on t(e Ma) t(roug( a set of rollers5 in t(e process t(ere are tMo classes5 M(ic( are cold

rolled and (ot rolled5 cold rolling is it conducted at ambient temperatures and produce s(eets

Mit( good surface finis( because no presence calamine< (ot rolling is performed above t(e

recr)stalli/ation temperature and is used mostl) for aluminum5 steel and allo)s t(ereof.

D(e (us or calamine is t(e main defect generated to t(e metals in t(e lamination process5

occurs due to t(e compression t(at suffers t(e metal< it is deleted b) an abrasive blasting of Mate

and air or b) means of a polis(er Mit( abrasive disc -remium.

D(e "ooling eliminates t(e (eat generated during t(e material deformation5 M(ile t(e

lubrication eeps controlled t(e coefficient of friction betMeen t(e s(eet and t(e c)linders. *or

t(is t(ere is a li&uid called emulsion5 M(ic( adds t(e lubricating poMer of t(e oil Mit( t(e coolin

poMer of t(e Mater and alloMs to get some benefits suc( as> reduced Mear on t(e c)linders5 be

control and uniformit) of t(ic ness and s(ape of t(e piece5 loMer poMer consumption and (ig(e

speed in t(e laminating process.


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46

D(e main factor to control in t(e (ot rolling process5 is t(e temperature at M(ic( t(e steel is

Marming. If (eating is insufficient metal Mill be (arder to Mor because it (as a loMer ductilit)

and malleabilit) properties conferred b) (eating at a suitable temperature.

14 R%,%/%(&*!+ "*"#*'-/ ,*&!

c(mid5 . . ;2 24. 0anufactura5 ingeniería ) tecnología ;!a. ed.4. Y%n líneaZ. 067ico>

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laminacion (1)

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