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Il treno di laminazione è un insieme di apparecchiature destinate alla realizzazione di una deformazione plastica del metallo nei cilindri (in sostanza la laminazione), nonché al trasporto e alle altre operazioni ausiliarie necessarie. Nella composizione di officine o reparti di laminazione in generale troviamo le attrezzature della linea principale del laminatoio, composto da gabbie di lavoro sgrossatrici (preliminari), intermedie e di finitura, da meccanismi di trasmissione e anche da forni di riscaldamento, sistemi idraulici rompi scaglie, attrezzature per il trasporto, il taglio, il trattamento termico, le finiture, di modifica, di avvolgimento, di etichettatura, di confezionamento del laminato, ecc.
I compiti principali della produzione di laminati sono l’ottenimento di un laminato finito delle dimensioni e della forma richieste e nella quantità desiderata, con il minor costo possibile, con un alto livello delle proprietà fisico-meccaniche e della qualità della superficie.
I treni di laminazione per profilati si dividono in quelli a linea unica e quelli a linea multipla.
In base al posizionamento dei cilindri della gabbia sono suddivisi in linee orizzontali, verticali e universali, e in base alla direzione della laminazione in continui e in reversibili.
A seconda dei parametri di produzione i treni di laminazione per profilati sono suddivisi nel seguente modo.
| Profilati medi | Circonferenza fino a ∅75 mm; Profili sagomati con lato fino a 90 mm |
| Profilati piccoli | Circonferenza fino a ∅30 mm; Profili sagomati con lato fino a 40 mm |
| A filo | Filo laminato/vergella ∅6-10 mm. |
Nella moderna produzione di laminati vengono posti elevati requisiti per l'ottenimento di una produzione con le proprietà richieste, la garanzia di compattezza, di universalità, di efficienza economica, manutenibilità e di capacità energetica delle apparecchiature.
Contemporaneamente all'aumento dei requisiti di precisione dimensionale del laminato e della qualità delle sue finiture, viene rivolta una grande attenzione alla flessibilità produttiva delle apparecchiature, alle possibilità di riconfigurazione per il passaggio ad un altro assortimento e tipologia di produzione, alla riduzione dei tempi di riparazione e di manutenzione.
Esiste una tendenza che prevede la colata della billetta con la forma e le dimensioni vicine ai parametri della produzione finita, cosa che apporta modifiche sostanziali al processo di laminazione: si riduce il numero di passaggi necessari e di gabbie di laminazione con una conseguente semplificazione delle strutture, una riduzione delle dimensioni di ingombro e del consumo specifico di beni energetici; tuttavia, la riduzione del coefficiente di imbutitura apporta un aumento dei requisiti e delle esigenze della struttura del laminato ottenibile e determina la necessità di una vasta applicazione del trattamento termico.
Le tendenze del mercato moderno di prodotti siderurgici si manifesta nella diminuzione dello spettro delle dimensioni dei laminati finiti e in una varietà più ampia di qualità di acciaio. In ogni caso, per ottenere il massimo delle prestazioni e del rendimento, è necessario garantire una durata minima del processo di conversione nel passaggio ad una laminazione con diverse dimensioni tipo, con un altro profilo o una qualità d'acciaio diversa, ma anche ridurre i tempi di inattività associati alla manutenzione dell'attrezzatura.
Le principali tipologie di produzione sono le armature/barre edilizie, le vergelle, il filo di ferro, gli angoli, gli esaedri, ecc.
I treni per l’allargamento di bande di metalli ferrosi e non ferrosi con il metodo di laminazione a freddo sono attrezzature per la laminazione di materiale in condizione fredda con il metodo di deformazione a freddo. Ciò significa che il materiale di partenza prima della laminazione non viene riscaldato nella fornace.
Ci si rivolge a questo metodo di laminazione al fine di ottenere una banda sottile o un nastro o con i valori minimi di spessore, con una lucidezza uniforme della superficie, con misure precise di sezione e un’alta omogeneità delle proprietà del materiale. Durante la laminazione a freddo è possibile modificare le proprietà meccaniche del metallo in lavorazione, scegliendo i parametri necessari delle riduzioni e delle azioni termiche. La laminazione di materiali in condizione fredda con il metodo di deformazione a freddo è molto diffusa e la produzione di laminato a freddo oggi trova ampia applicazione in quasi tutti i settori della nostra industria.
Nell’ottenimento del prodotto finito a volte si usano in modo totale le proprietà ottenute durante la laminazione a freddo, come la precisione delle dimensioni della barra con spessore fino a max. 0,002 mm e la resistenza, migliorata nel corso della laminazione. A volte, durante l’indurimento di bande spesse, si aspira ad ottenere migliori proprietà meccaniche della banda ottenuta durante la laminazione. Le moderne progettazioni di treni di laminazione a freddo, al giorno d’oggi sono decisamente più perfezionate per quanto riguarda la velocità di laminazione oppure il miglioramento della capacità di trasferire il carico, assiale o radiale, dei diversi tipi di cuscinetti dei cilindri di supporto e quelli di lavoro, ma anche il miglioramento della durata del loro periodo di funzionamento. Sono inoltre apparsi nuovi sistemi di misurazione e regolazione della tensione delle barre in laminazione, tensione che si crea tra le gabbie, e la regolazione automatica dello spessore della barra e l'eliminazione delle differenze di spessore.
Le lavorazioni sopraelencate possono essere parzialmente realizzate in gruppi di apparecchi di laminazione a freddo già operativi, con la conseguenza che verrà aumentata la produttività dei nodi del laminatoio già funzionanti senza particolari costi a livello finanziario.
Il concetto di «nastro» è legato allo spessore della banda, in quanto fino ad un determinato momento vi erano difficoltà con la laminazione di una striscia ampia con spessore di ≤ 0,2 mm; per questo prima della laminazione era necessario esporre a scioglimento i rotoli, che era necessario laminare, ad una striscia di spessore di ≤ 0,2 mm e cioè ad una divisione longitudinale in diverse bande. Dopo di che, le bande tagliate longitudinalmente venivano laminate su treni con cilindri di diametro più piccolo e meno fusto.
Al giorno d’oggi con l'esistenza di linee di laminazione a cilindri multipli, dove il numero di rulli può arrivare fino a 20, non ha senso utilizzare lo scioglimento longitudinale del rullo, perché in negli impianti a cilindri multipli c'è la possibilità di laminare bande più sottili e più larghe. Dobbiamo pensare che in un prossimo futuro potranno essere oggetto di laminazione bande con larghezza min. 1000 mm e con uno spessore di 0,05 mm. E solo dopo che la banda andrà allo scioglimento, dove sarà divisa longitudinalmente in bande della larghezza desiderata. Tuttavia, le bande sottili, le leghe e i materiali speciali saranno soggetti alla laminazione in treni a banda stretta.
In connessione con la produzione bande altamente sottili, si sono irrigiditi di molto i requisiti di costanza del loro spessore, cioè della uniformità di questo valore. Il concetto del profilo della barra è interconnesso al concetto di diversità di spessore, si intende dove la differenza media tra lo spessore della banda nel suo centro e lo spessore all'interno di una certa distanza dal bordo della banda o dai suoi bordi.
Si sottintende che il profilo della banda laminata a freddo dipende dalla planarità del semiprodotto da laminare con la linea di laminazione a caldo. Ad esempio, il profilo convesso di un prodotto laminato a freddo ripete quasi totalmente il profilo del materiale grezzo per la produzione di laminati a caldo.
Le azioni termiche sulla banda, la velocità del processo di deformazione, lo spazio permanente nel nucleo di deformazione e il parametro della tensione della banda di conseguenza agiscono sulla differenza di spessore del metallo lungo tutta la lunghezza della striscia. Con ciò l’impatto sulla differenza di spessore non è limitato, dato che in tutto ciò è molto importante la precisione di molatura del fusto dei cilindri di supporto. Dalla struttura dell’unità di supporto e dalla configurazione dell'asse del cilindro (a forma di cilindro o cono) dipende quale metodo di controllo si preferisce adottare quando si definisce la precisione delle dimensioni, ottenibili con la rettifica.
Ci sono una serie di altri fattori di impatto sulle differenze di spessore del metallo lungo tutta la lunghezza della banda. È evidente che le variazioni di spessore del materiale possono essere causati anche da una variazione della velocità durante la laminazione. È semplicemente impossibile evitare queste variazioni, soprattutto durante i processi di frenata o accelerazione dell'assemblea.
Il coefficiente di attrito che si crea tra i cilindri e il materiale in laminazione varia, causando in questo modo le variazioni di spessore. La continuità in modalità di laminazione contribuisce notevolmente alla stabilità degli indici di spessore della banda. Le bobine devono essere fornite al treno di laminazione con il minimo delle interruzioni. Allora si crea un processo di laminazione quasi continuo, cosa che comporta l’istallazione della modalità di temperatura necessaria, che influisce sul profilo dei cilindri. Pause notevoli tra le bobine portano alla violazione dei regimi impostati, ne risulta necessaria la loro correzione e i parametri della banda finita lasciano molto a desiderare. La differenza di spessore dei laminati a freddo può essere causata da una bassa qualità dei cilindri di supporto sul treno di laminazione. Durante la molatura dei fusti dei rulli è necessario il rispetto della precisione di molatura, cosa che porta la riduzione dei parametri di differenza di spessore al minimo. Il battito dei cilindri nella gabbia può anche contribuire alla presenza di differenza di spessore per tutta la lunghezza della banda.
Lo spessore del materiale in laminazione e la precisione di laminazione consentono una certa eccentricità dei cilindri e del loro battito.
Portano alla differenza di spessore anche i difetti invisibili dei cilindri, nascosti all'interno. A conseguenza di ciò il cilindro può incurvarsi abbastanza fortemente sotto un carico pesante. La presenza di difetti interni dei cilindri viene verificata tramite un metalloscopio ad ultrasuoni.
Anche la creazione di una rigidità sufficiente nella gabbia contribuisce alla riduzione della differenza di spessore dei laminati a freddo. È possibile aumentare la rigidità, creando una tensione preliminare nella gabbia, dotandola di un grande numero di cilindri, costruiti con materiali solidi e leghe e dotati di un piccolo diametro.
Con l'obiettivo di ridurre la differenza di spessore del materiale di laminazione, i laminatoi a freddo sono dotati di regolatori di spessore, che operano in modalità automatica, cosa che di conseguenza corregge anche il profilo della banda. Ne risulta un impatto sul dispositivo a pressione idraulica (GNU/ГНУ), sulla flessione e sulla flessione negativa dei rulli, sulla tensione della banda, sui modi di raffreddamento rulli e velocità di laminazione.
Un’unità di laminazione può essere irreversibile, o, al contrario, reversibile, oppure continua.
Al laminatoio di tipo irreversibile può essere attribuito il treno di laminazione ad una gabbia (a gabbia singola). La direzione di rotazione dei cilindri non cambia. La lamiera in laminazione viene sempre fornita dal fianco della bobinatrice e in uscita viene sempre trasportata dallo sbobinatore. Tale attrezzatura viene utilizzata per la laminazione di materiale in lamiera oppure a bande in rotoli, quando la laminazione può essere eseguita in un unico passaggio. È tipico per la laminazione di lamine di alluminio o per la laminazione nei treni skin-pass.
Il laminatoio ad una gabbia (a gabbia singola) può essere attribuito anche al laminatoio di tipo reversibile. La direzione di rotazione dei cilindri cambia. La lamina viene laminata prima in una direzione e poi in un'altra, facendo con ciò alcuni passaggi che definiscono l’ottenimento dei parametri finali del laminato finito.
Al laminatoio di tipo continuo può essere attribuito il laminatoio con più gabbie (a gabbie multiple). Le gabbie sono posizionate una dopo l’altra sul treno di laminazione, il processo di laminazione prosegue in modo continuo, subito per tutte le gabbie. La produzione di laminati a freddo può essere costituita da 6 gabbie (per la latta e le bande sottili) oppure può avere fino a 20 gabbie in caso di laminazione di laminati di acciai speciali a piccola profilazione. La direzione di rotazione dei cilindri non cambia. La banda da laminare viene sempre fornita dal fianco della bobinatrice, e in uscita viene sempre trasportata dallo sbobinatore.
Oggi tutti i treni di laminazione a freddo continua sono dotati di regolatori del processo di laminazione, che operano in modalità automatica e consentono di effettuare un processo continuo, senza l’arresto dell’unità. Al momento della rimozione della bobina pronta in uscita, in ingresso parte il carico della bobina successiva.
La parte di ingresso di questi treni è dotata di un gruppo di macchine sbobinatrici, composto da 2 dispositivi di sbobinatura, macchine per la corretta distensione (2), tranciatrici (3), saldatrici (4), raccoglitori a maglia (5), necessari all’unità al momento dell'esecuzione di una saldatura con velocità rallentata, bobine distese ad S (6). All'uscita del treno a laminazione (7) continua ci sono cesoie volanti (8) e due avvolgitore (9).
Con l’ottenimento delle bobine della lunghezza richiesta, le tranciatrici volatili, che operano secondo il principio della ghigliottina, tagliano una striscia e la fine della bobina procede verso la seconda sbobinatrice. Durante il lavoro delle cesoie la velocità di laminazione è pari a 5 m/s.
Oggi meritano grande attenzione le linee combinate, costituite da linee di incisione e treni di laminazione a freddo.
La linea di incisione ha una velocità adeguata all'alta velocità di elaborazione del materiale sulla linea di laminazione a freddo. Sulla linea di incisione a strascico e sul treno funziona un sistema di aspirazione dei vapori dell'acido e dell'emulsione di qualità, che influisce sull’apparecchiatura di entrambe le linee in modo leggero. Il raccoglitore di bande può essere verticale, cosa che riduce la lunghezza generale della linea combinata.
Le linee combinate hanno dei vantaggi:
I requisiti per le bande laminate a freddo si irrigidiscono sempre di più. Questo vale sia riguardo alla precisione dei parametri di spessore, alla planarità della striscia e alla pulizia della sua superficie. Tali requisiti costituiscono la base della progettazione costruttiva dell‘apparecchiatura delle gabbie di laminazione, dell’entrata e dell’uscita del treno di laminazione e delle apparecchiature ausiliarie.
Le modifiche di progettazione riguardano le gabbie di laminazione dei treni. Per creare una tensione preliminare nella gabbia vengono utilizzati sforzi di laminazione più elevati, i dispositivi di pressione diventano idraulici, i cuscinetti a fluido diventano più sofisticati, ecc. Il sistema di piegatura e di anti-piegatura dei cilindri di lavoro e di quelli di supporto migliora la planarità delle bande e aumenta la durata di utilizzo del cilindro tra una rettifica e l’altra.
In aiuto al controllo della planarità le bande sulle unità di laminazione vengono installati dei misuratori di tensione che misurano la tensione della banda all'interno della sua larghezza. Anche il sistema a pressione idraulica (GNU/ГНУ), più il sistema di piegatura e di anti-piegatura dei cilindri di lavoro e di quelli di supporto e lo spostamento assiale contribuiscono a raggiungere la precisione dei valori di spessore della banda o della striscia.
La gabbia di laminazione viene dotata di un determinato numero di cilindri, che successivamente determina il nome del laminatoio. Per la laminazione di materiale profilato, di bande e strisce strette, per l’appiattimento del fil di ferro, per i processi di skinpassaggio sono adatte le gabbie a cilindro doppio. La tecnologia di questi processi richiede una particolare dotazione costruttiva della gabbia a due cilindri. Il carico che ricade sui cilindri e la velocità del processo di laminazione determinano la scelta dei cuscinetti per l'equipaggiamento della gabbia: cuscinetti a rotolamento, a scorrimento, cuscinetti a rulli, ecc. Essi cambiano costantemente a livello costruttivo, per essere utilizzati più a lungo e ridurre le perdite di calore in caso di attrito.
I treni di laminazione a due cilindri possono essere irreversibili, reversibili, continui. Con i treni di laminazione continui a doppio cilindro viene laminata la stagnola e appiattito il filo di ferro. La composizione dell’apparecchiatura è abbastanza semplice: un dispositivo di srotolamento, la gabbia di laminazione del materiale e la bobinatrice.
Oggi i treni di laminazione a quattro cilindri rappresentano l’apparecchiatura di laminazione più diffusa per la produzione di materiali laminati a freddo. In una gabbia di laminazione di un treno a quattro cilindri ci sono 4 cilindri: due di lavoro e due di supporto. Il processo di laminazione si compie tra i cilindri di lavoro, mentre i cilindri di supporto rinforzano la rigidità nella gabbia, cosa che rende possibile l’installazione di cilindri di lavoro di diverso tipo. Di solito i cilindri di supporto sono di diametro maggiore rispetto a quelli di lavoratori. Grazie a questo si evita la flessione dei cilindri di lavoro. Negli apparecchi a quattro cilindri solitamente solo i cilindri di lavoro sono di trasmissione.
In presenza di un regime di laminazione irreversibile, per fare in modo che il cilindro di lavoro si serri a quello di sostegno, cosa che elimina i problemi di deflessione del cilindro di lavoro, i cilindri di lavoro vengono posizionati un po' più avanti rispetto a quelli di sostegno. I cilindri di lavoro possono venire posizionati anche senza lo scorrimento assiale, ma allora quelli di sostegno avranno una posizione bilaterale.
Sulle apparecchiature di laminazione a quattro cilindri, a scelta e a seconda della tecnologia e della struttura, gli uni e gli altri cilindri possono essere di controllo. È meglio rendere di controllo i cilindri di supporto, piuttosto che quelli di lavoro. Se il rapporto tra la lunghezza del cilindro e il diametro è di > 5: 1, allora in qualità di trasmissione vengono selezionati i cilindri di supporto. Su tali gabbie vengono laminati materiali sottili, in cui il contenuto di C o di Si è alta, acciaio inossidabile, cioè dove è necessario creare un grande sforzo di laminazione. Il treno di laminazione, in cui i cilindri di trasmissione sono quelli di supporto. Nelle sue gabbie viene laminato materiale sottile ad alto contenuto di C oppure Si, acciaio inossidabile, leghe ad alta alligazione, mentre lo spessore della banda in laminazione può essere fino a 0,2 mm.
Nel processo di laminazione di un materiale più morbido con i cilindri di supporto in qualità di trasmissione è possibile raggiungere una più alta compressione.
Il telaio della gabbia di laminazione porta i carichi di base, presenti durante la laminazione. I telai sono realizzati in fusione di acciaio. Le piastre di fondamento e sostegno sotto al telaio sono realizzate in acciaio. Speciali meccanismi di serraggio collegano i montanti e danno loro maggiore rigidità. Nelle aperture dei montanti del telaio vengono installati i cilindri di sostegno.
Ai montanti vengono fissati degli inserti, grazie ai quali si determina la posizione dei cuscinetti dei cilindri di lavoro e dello GNU (dispositivo a pressione idraulica). I cilindri ad ogni rettifica perdono in diametro. Pertanto, in basso, sotto i cuscinetti dei cilindri di supporto, sono posizionati dei meccanismi che regolano la posizione del cilindro con il nuovo diametro dopo la rettifica, relativamente alla linea di laminazione.
I cuscinetti superiori dei cilindri di supporto sono dotati di misuratori degli sforzi di laminazione. Gli GNU regolano lo spazio tra i cilindri di lavoro nel nucleo di deformazione.
I cuscinetti dei cilindri di laminazione possono sopportare carichi molto grandi. Vengono posizionati in cuscinetti enormi che vengono installati nell’apertura del telaio. Nei cuscinetti di dei cilindri di supporto si trovano dei cuscinetti a fluido. I cuscinetti dei cilindri di lavoro funzionano su cuscinetti a rulli (cilindrici).
I cuscinetti per i cilindri di sostegno vengono selezionati a seconda del carico sui cilindri di sostegno e della velocità del processo di laminazione. Su treni di laminazione ad alto rendimento di materiale in rotoli con alta velocità di processo (10-15 m/s) i cuscinetti a rotolamento non dureranno a lungo. Per questo vengono aumentati i diametri dei cilindri di sostegno, per utilizzare cuscinetti a rulli standard o cuscinetti a fluido. Si preferiscono i cuscinetti a fluido perché:
In questo tipo di laminatoio risultano di trasmissione i cilindri intermedi. Le estremità intermedie dei rulli hanno una rettifica a cono: un cilindro ha un cono dalla parte della trasmissione, l'altro dalla parte dell'operatore.
I cilindri intermedi hanno la possibilità di spostamento sull'asse relativamente ai bordi della banda, cosa che contribuisce a migliorare la planarità delle strisce. I cilindri intermedi ruotano in direzioni diverse. Ad un’alta velocità di rotazione il coefficiente di attrito si riduce. Anche la diversità di spessore trasversale dei nastri o delle bande, che escono da questo tipo di laminatoio, è significativamente inferiore rispetto al alle gabbie a quattro cilindri.
Le unità di laminazione a cilindri multipli ricevono negli ultimi tempi una più ampia diffusione, cosa associata al cambiamento della domanda sul mercato dei prodotti siderurgici. È aumentata la domanda di bande sottili ad alto contenuto di carbone (ipercarburate) e di bande in acciaio inox e altri acciai speciali. Sui laminatoi standard non è così semplice eseguire queste richieste: è necessaria una grande quantità di passaggi intermedi e trattamenti termici.
Grazie all'utilizzo di un gran numero di cilindri di piccolo diametro si ottiene la possibilità di laminare bande o strisce con il minimo spessore.
Agli investimenti nei treni di laminazione a cilindri multipli sono associati molti vantaggi:
E il vantaggio principale dei treni di laminazione a cilindri multipli consiste nell'ottenimento di bande o strisce di alta qualità, in quanto sul materiale è praticamente assente, o è presente in misura ridotta, la differenza di spessore trasversale.
Queste gabbie possono essere sia irreversibili, cioè i cilindri ruotano costantemente in una direzione, sia reversibili. Qui risultano di trasmissione due cilindri di lavoro con un diametro ridotto, mentre tutti gli altri cilindri, di grande diametro, funzionano in qualità di cilindri di supporto e, nel processo di laminazione, risultano come cilindri a vuoto. Le bande o le strisce laminate su tali laminatoi sono abbastanza lunghe e se ne va in bobine o rotoli.
Per ridurre il limite di tolleranza di spessore e migliorare i parametri di planarità della superficie, nella gabbia vengono utilizzati diversi dispositivi con l'obiettivo di regolare il profilo dei cilindri:
Lo spessore del bordo della banda è sempre diverso dallo spessore della banda nel centro. Sui treni a due o a quattro cilindri, dove vengono utilizzati cilindri di grande diametro e le attrezzature creano una maggiore rigidità nella gabbia, si rispettano più facilmente le tolleranze di spessore del prodotto.
Sui treni di laminazione a cilindri multipli, ad esempio, viene laminata una banda o una striscia di larghezza 1220 mm e di spessore 0,125 mm con una tolleranza di spessore ±3%. Con ciò la lunghezza della banda arrotolata nella bobina o nel rullo è circa o più di 10 000 m.
Tuttavia, i treni di laminazione a cilindri multipli, in particolare dove il numero di cilindri raggiunge i 20 e più, hanno una serie di svantaggi rispetto ai treni a due o a quattro cilindri, a cui si applicano dei cilindri di diametro maggiore. Questi difetti sono i seguenti:
Tuttavia, la scelta della tipologia di unità di laminazione e la sua conseguente progettazione dipende direttamente dalle esigenze e dalla domanda del mercato e dalla soddisfazione delle richieste degli acquirenti.
Industria metallurgica
Diventando il vostro distributore ufficiale di treni di laminazione per profilati, l’azienda “Intech GmbH” LLC (ООО «Интех ГмбХ») individuerà gli acquirenti dei vostri prodotti sul mercato russo e svolgerà con i clienti le trattative tecnico-commerciali al fine di stipulare i contratti per la fornitura dei vostri macchinari.
Nel caso dello svolgimento di gare di appalto l’azienda raccoglie elabora tutti i documenti necessari per la partecipazione, stipula i contratti per la fornitura dei vostri macchinari provvede alla registrazione del contratto di fornitura e allo sdoganamento dei treni di laminazione per profilati, registra presso le banche russe la documentazione prevista dal controllo valutario e necessario per poter effettuare i pagamenti in valuta estera.
All'occorrenza la nostra azienda è disposta a sviluppare anche i progetti per integrare il vostro macchinario con gli impianti già esistenti o con quelli in fase di realizzazione.
Siamo sicuri che la nostra azienda “Intech GmbH” LLC (ООО «Интех ГмбХ») potrà diventare il vostro partner e il vostro distributore in Russia affidabile, valido e qualificato.
Siamo sempre aperti alla collaborazione: continuiamo a crescere insieme!