apres01d8 processos de laminacao ifes marcelolucas

Disciplina: Conformao Mecnica Prof. Dr. Marcelo Lucas Pereira Machado

1

5 - LAMINAO

A laminao um processo de conformao mecnica no qual o material

forado a passar entre dois cilindros, girando em sentidos opostos, com

praticamente a mesma velocidade superficial e separados entre si de uma

distncia menor que o valor da espessura inicial do material a ser deformado.

Os primrdios da laminao so bastante antigos: a mais antiga ilustrao de

um laminador uma gravura de Leonardo da Vinci, em torno de 1486, o qual

se destinava, provavelmente, laminao a frio de barras chatas de ouro ou

prata para a cunhagem de moedas.


2

A deformao plstica provocada pela presso dos cilindros sobre o

material;

Leonardo da Vinci projetou um dos primeiros laminadores em 1486, mas

pouco provvel que seu projeto tenha sido executado. Por volta de 1600, a

laminao do chumbo e do estanho era realizada temperatura ambiente, por

meio de laminadores operados manualmente.

Na Europa ocidental, nos princpio do sculo XVIII, surgiu o processo de

laminao a quente do ferro, transformando barras em chapas.


3

Antes disso, os nicos laminadores existentes eram utilizados para operaes

de corte, em que pares de cilindros opostos dotados de discos cortantes

(colarinhos) cortavam o ferro em tiras estreitas para a fabricao de pregos e

produtos similares. No havia, naquele processo, a pretenso de reduzir a

espessura do metal.

A laminao um processo que requer uma potente fonte de energia.

At o sculo XVIII essa energia provinha de moinhos dgua.


4

O advento das mquinas a vapor, durante a revoluo industrial, foi o principal

responsvel pelo aumento da capacidade dos laminadores at que, a partir de

1900, essas mquinas foram substitudas por motores eltricos, largamente

empregados nos tempos atuais.

Na laminao os produtos semi-acabados so transformados em produtos

acabados que devem atender as especificaes estabelecidas em termos de

propriedades mecnicas, forma, dimenses, dentre outros critrios.


5

A laminao pode ser a quente ou a frio. Pelo fato destas operaes com

freqncia serem as ltimas e podem alterar a microestrutura do ao, elas

devem ser projetadas de modo a permitir que a microestrutura desejada.

Desta forma, as operaes de acabamento envolvem tratamentos trmicos, tais

como: esferoidizao, normalizao, e recozimento, ou tratamentos

superficiais, como: galvanizao, estanhamento, cementao, usinagem

tempera etc.


6

Durante a laminao, raramente passa-se o material somente uma vez entre os

cilindros ou rolos de laminao, pois, a reduo de rea almejada no pode ser

conseguida em um s passe. Deste modo, o equipamento de laminao deve

ser capaz de submeter o material a uma seqncia de passes.

Quando este equipamento consiste em somente um conjunto de cilindros, isto

pode ser conseguido de duas formas:


7

ou variando-se a distncia entre os cilindros de trabalho, laminadores

regulveis durante a operao,

ou mantendo-se esta distncia fixa, laminadores fixos durante a operao, e

variando-se o dimetro do cilindro ao longo do seu comprimento, o que

equivale a variar a abertura entre os cilindros.


8

Neste ltimo caso, a pea a ser trabalhada dever ser deslocada ao longo dos

cilindros para cada passe sucessivo.

Uma outra forma de realizar passes com diferentes redues, seria a colocao

de laminadores em linha, com uma distncia pr-determinada entre eles, de

modo que trabalhassem o material sucessivamente e em alguns casos

simultaneamente.


9

Figura 5.1 - Representao esquemtica do processo de laminao.


10

Figura 5.2 Esquema mostrando cilindros com canais de um laminador fixo.

Figura 5.3 Esquema mostrando um trem contnuo de laminao.


11

Ao passar entre os cilindros, a fora de atrito entre a pea e os cilindros

promove uma deformao plstica, na qual a espessura diminuda e a

largura e o comprimento so aumentados.

A laminao um dos processos de conformao mais utilizados na prtica.

Tal fato acontece porque este processo apresenta uma alta produtividade e um

controle dimensional do produto acabado que pode ser bastante preciso.

Na laminao possvel obter-se tanto produtos acabados, como chapas,

barras e perfis, como produtos semi-acabados, tais como placas.


12

O processo de laminao pode ser feito a frio ou a quente. Normalmente, a

laminao a quente usada para as operaes de desbaste e a laminao a

frio, para as operaes de acabamento.

As ltimas etapas da laminao a quente e a maior parte da laminao a frio

so efetuadas comumente em mltiplos conjuntos de cilindros denominados

trens de laminao.


13

As matrias-primas iniciais para laminao so constitudas geralmente por

lingotes fundidos; blocos, tarugos ou placas do lingotamento contnuo ou mais

raramente placas eletrodepositadas.

Ainda possvel a laminao diretamente do p, atravs de um processo

especial que combina metalurgia do p com laminao.


14

Os principais objetivos da laminao so:

1. obter um produto final com tamanho e formato especificados, com uma alta

taxa de produo e um baixo custo;

2. obter um produto final de boa qualidade, com propriedades mecnicas e

condies superficiais adequadas.


15

O nmero de operaes necessrias para atender a estes objetivos do

processo de laminao, depende das especificaes estipuladas para a forma,

as propriedades mecnicas, as condies superficiais (rugosidade,

revestimentos, etc.) e em relao a macro e microestrutura do produto

laminado.


16

Para obteno de produtos laminados as principais etapas so:

1. preparao do material inicial para a laminao;

2. aquecimento do material inicial;

3. laminao a quente;

4. acabamento e/ou tratamento trmico (caso de ser produto final);

5. decapagem;

6. laminao a frio (caso seja necessrio);

7. tratamento trmico;

8. acabamento e revestimento.


17

Durante as etapas de laminao, deve-se efetuar um controle de qualidade do

produto para se detectar a presena de defeitos, tais como trincas e vazios

internos, afim de se evitar que um produto com excesso de defeitos, portanto,

rejeitvel, continue sendo processado, com desperdcio de tempo e energia.


18

Principais variveis de influncia na laminao so:

1. o dimetro dos rolos ou cilindros laminadores;

2. a resistncia deformao do metal (tenso de escoamento e de ruptura,

encruamento durante a deformao, temperatura de trabalho, velocidade de

trabalho, etc.);

3. o atrito entre os cilindros e o metal;

4. a presena da trao de avano ou de retrocesso no produto que esta sendo

laminado.


19

5.1 - DEFINIES DOS PRODUTOS LAMINADOS:

comum para os produtos siderrgicos a adoo de uma primeira

classificao como aos planos e no-planos.

Entende-se por produtos planos aqueles cuja forma da seo transversal

retangular, sendo que a largura do produto e vrias vezes maior do que a sua

espessura.

Produtos no-planos, pelo contrrio, tem sua seo transversal diferente da

forma retangular (exceo de barras chatas, alguns blocos e tarugos), formas

em geral complexas e variadas, embora j se tenha formas consagradas e

limitadas. o caso de perfis tais como H, I, U, trilhos e outros.


20

Os produtos siderrgicos podem tambm ser classificados em acabados ou

semi-acabados quanto a aplicabilidade direta destes.

So denominados semi-acabados, ou intermedirios, em virtude de

praticamente no existir aplicao direta para os mesmos, salvo para posterior

processamento por laminao, extruso, trefilao, etc. que os transformaro

em produtos finais ou seja acabados.


21

5.1.1 - CLASSIFICAO DOS PRODUTOS SEMI-ACABADOS

Obtidos em laminao primria, envolvendo uma ou mais cadeiras (quebradora

de carepa, desbastadora e ainda, em alguns casos, at uma cadeira

secundria, seguida ou no de um trem contnuo).

Os semi-produtos devero ser, posteriormente, forjados, extrudados, trefilados

ou submetidos a outras etapas de laminao, para darem origem a produtos

acabados.

No existe uma clara separao dimensional entre eles, embora a ABNT em

sua norma NBR 6215 de 1986 classifique os semi-acabados de conformidade

com a rea da seo transversal e sua forma, como:


22

1. bloco: um produto semi-acabado cuja seo transversal superior a

22.500 mm2 e com relao entre altura e espessura igualou menor que 2; as

arestas so arredondadas, estas medidas se situam entre 150 e 300mm de

lado;

2. tarugo ou palanquilha: um produto semi-acabado cuja seo transversal

menor ou igual a 22.500 mm2 e a relao largura e espessura igualou menor

que 2; as arestas so arredondadas as tolerncia dimensionais menos

restritivas que as de barras, estas medidas se situam entre 50 e 125mm de

lado ou dimetro;


23

3. placa: um produto semi-acabado com seo transversal retangular, com

espessura maior que 80 mm (100 mm segundo a norma NBR 5903 de 1983 -

1987) e relao largura e espessura maior que 4, ou seja, espessura at

230mm e 610 a 1520mm de largura;

O comprimento do semi-acabado funo dos produtos finais a serem obtidos

a partir dos mesmos, respeitando-se as limitaes de equipamento de cada

laminao.

Nos semi-acabados tambm se utilizam dos processos usuais de

condicionamento, tais como escarfagem e esmerilhamento, visando a

eliminao de defeitos superficiais que possam comprometer o produto final.


24

5.1.2 - CLASSIFICAO DOS PRODUTOS ACABADOS

Quanto aos produtos acabados de laminao (observa-se que podemos ter

produtos acabados a partir de semi-acabados por diversos processos de

conformao tais como laminao, forjamento, trefilao, extruso, etc.)

Blocos e tarugos, por laminao, do lugar a vrios tipos de produtos longos,

tais como perfis; trilhos e acessrios; barras redondas, quadradas, sextavadas,

etc; fio-mquina, tubos sem costura, etc.


25

Placas e platinas so laminadas em vrios tipos de produtos planos (barras

chatas, chapas, tiras, fitas e folhas) que podem ser transformados, p. ex., em

tubos com costura e peas estampadas.

Os produtos acabados planos so obtidos por laminao a quente ou a quente

e a frio de placas em cilindros lisos (sem canais) e se subdividem de acordo

com as seguintes dimenses:


26

A) PRODUTOS LAMINADOS PLANOS

O esforo de compresso executado pelos cilindros aplicado sobre uma

superfcie plana do produto laminado, sendo que, por esta ao, h uma

reduo da espessura acom-panhada do conseqente aumento de compri-

mento.

Dependendo da relao entre a largura e a espessura iniciais, pode ou no

haver um alargamento livre do produto laminado.


27

1. bobina:

Produto plano laminado com largura mnima de 500 mm enrolado na forma

cilndrica.

1.1. bobina fina a frio:

Produto plano laminado com espessura entre 0,38 e 3,0 mm e com largura

superior a 500 mm, enrolado na forma cilndrica e cuja espessura final obtida

por laminao a frio.


28

1.2. bobina fina a quente:

Produto plano larninado com espessura entre 1,20 e 5,0 mm e com largura

superior a 500 mm, enrolado na forma cilndrica e cuja espessura final obtida

por laminao a quente.

1.3. bobina grossa:

Produto plano laminado com espessura superior a 5,0 mm e igual ou inferior a

12,7 mm, largura superior a 500 mm, enrolado na forma cilndrica e cuja

espessura final obtida por laminao a quente.


29

2. chapa:

Produto plano de espessura mnima de 0,38 mm e largura mnima de 500 mm.

2.1. chapa fina:

Chapa com espessura entre 0,38 e 5,0 mm e com largura igual ou superior a

500 mm.

2.2. chapa fina a frio:

Chapa com espessura entre 0,38 e 3,0 mm e com largura superior a 500 mm,

fornecido em forma plana, cuja espessura final obtida por laminao a frio.


30

2.3. chapa fina a quente:

Chapa com espessura entre 1,20 e 5,0 mm e com largura superior a 500 mm,

fornecido em forma plana, cuja espessura final obtida por laminao a

quente.

2.4. chapa grossa:

Chapa com espessura superior a 5,0 mm e largura superior a 500mm,

fornecido em forma plana, cuja espessura final obtida por laminao a

quente, seja no laminador reversvel at no mximo 152 mm ou no laminador

contnuo at no mximo 12,70 mm.


31

3. fita de ao para embalagem:

Produto plano laminado com espessura igual ou inferior a 1,27 mm e com

largura igualou inferior a 32 mm fornecido na forma de rolo, utilizado como

elemento de fixao ou compactao no acondicionamento e/ou embalagem.

4. folha:

Produto plano laminado a frio com espessura igual ou inferior a 0,38 mm e com

largura mnima de 500 mm fornecido em bobinas ou num comprimento

definido.


32

5. tira:

Produto plano relaminado a frio ou produto plano laminado com largura igual ou

inferior a 500 mm, fornecido com comprimento definido.

5.1. tira cortada:

Produto plano laminado com largura igual ou inferior a 500 mm, fornecido com

comprimento definido; pode ser obtida de rolos cortados aplainados ou de corte

mecnico de chapas finas a frio, chapas finas a quente, chapa grossa ou

qualquer produto plano laminado.


33

5.2. tira relaminada a frio:

Produto plano relaminado a frio com espessura igual ou inferior a 8,00 mm e

largura igual ou inferior a 500 mm, fornecido com comprimento definido,

distinguindo-se da tira cortada por ter tolerncia mais estreitas na espessura e

largura decorrentes do processo de fabricao.


34

6. rolo:

Produto plano relaminado a frio ou produto plano laminado com largura igual ou

inferior a 500 mm, enrolado na forma cilndrica de tal modo que a largura final

do rolo seja igual largura do produto plano (rolo simples) ou seja superior a

largura do produto plano, o qual obtido em sistema oscilante (rolo zigue-

zague).


35

100 300

500 700 900

1

2

3

4

5

7

6

Largura (mm)

Esp

ess

ura

(m

m)

FFOOLLHHAA

CCHHAAPPAA FFIINNAA

CCHHAAPPAA GGRROOSSSSAA BBAARRRRAA CCHHAATTAA

TTIIRRAA

FFIITTAA


36

Os produtos acabados laminados no-planos se classificam em barras, fios,

tubos, perfis comuns, perfis especiais e os trilhos.

Os produtos no planos chamados de fios (fio-mquina) so materiais com

seo transversal circular com dimetro de 5 a 13mm, laminados a quente,

fornecidos na forma de bobinas ou no e geralmente so destinados a

trefilao.

Os tubos com costura so aqueles produzidos por laminao na Mannesmann

e outros.


37

B) PRODUTOS LAMINADOS LONGOS

A ao compressiva exercida numa superfcie no plana do laminado. Esta

ao quase sempre acompanhada de restrio ao alargamento livre do

material laminado, pelo fato de a deformao ser realizada no interior de

caneluras nos cilindros.

Perfis estruturais

Vigas H, vigas I, vigas U, vigas Z, cantoneiras grandes, etc


38

Trilhos e acessrios

Trilhos para ferrovias, pontes rolantes, carros de transporte de lingotes,

elevadores, etc; talas de juno; placas de apoio; etc.

Perfis especiais

Estacas-pranchas, perfis para aros de rodas, etc.

Laminados comerciais

Barras redondas, sextavadas, quadradas, barras chatas, ferro T, cantoneiras

pequenas, vigas U pequenas, vigas I, etc.


39

Fio-mquina

Material de seo geralmente redonda com dimetro de 5 a 13mm, laminado a

quente, matria-prima de trefilao.

Tubos sem costura

Bolas de moinho


40

(a) Exemplos de produtos laminados no planos ou longos e casos tpicos de suas

aplicaes: (a) produtos de ao


41

(b)

(c) (d) Figura 5.5 - Exemplos de produtos laminados no planos ou longos e casos tpicos de suas aplicaes: (b) seqncia de forjamento de uma pea a partir de uma barra redonda laminada; (c) ponte rodo-ferroviria e (d) elementos de mquinas.


42

Placas Blocos Tarugos

Chapas

Folhas

Tubos com

Costura

Perfis Trilhos

Barras

Barras

Trefilados

Chapas Fio-mquina

Tubos sem

Costura

Tubos

Calandrados


43

Figura 5.7 sees transversais tpicas de produtos longos


44

5.2 - CLASSIFICAO DOS LAMINADORES

Pode ser feita segundo diferentes critrios:

1. Condies de trabalho em: Laminadores a quente e a frio.

2. Funo ou programa de produo: Primrios e Acabadores;

3. Tipo de produto: de Perfis, de Trilhos, de Arame, etc;

4. Tipo de cadeiras;

5. De acordo com a disposio das diversas cadeiras de laminao: em Linha

(trem tipo Belga), em Zigue-zague (cross-country), Contnuo (tandem), etc.


45

1. CLASSIFICAO PELAS CONDIES DE TRABALHO:

1.1. laminao a quente:

aquela que se realiza a temperaturas acima do ponto crtico do ao, ou seja:

a cada passe no laminador reduz o tamanho do gro, o qual cresce novamente,

assim que a presso retirada. O tamanho do gro final determinado pela

temperatura e pela porcentagem de reduo do ltimo passe.


46

1.2. laminao a frio:

aquela que se realiza a temperaturas abaixo do ponto crtico do ao, ou seja:

a cada passe no laminador o tamanho do gro se deforma mas no cresce,

tornando a superfcie do material mais bem acabada e mais resistente.

A laminao a frio se desenvolveu devido necessidades crescente de

material com qualidades mecnicas determinadas e s exigncias cada vez

maiores de uniformidade de bitola.

Antes do trabalho a frio, necessrio remover a camada de xido por meio da

decapagem, com o intuito de se obter boa superfcie no produto acabado.


47

A laminao a frio tem como conseqncia um aumento da dureza e da

resistncia trao, ao mesmo tempo que reduz a dutilidade e o tamanho do

gro do ao.

A profundidade at onde a estrutura do gro alterada, depende da seo,

tamanho e reduo da rea.


48

2. CLASSIFICAO DE ACORDO COM O SEU PROGRAMA DE

PRODUO:

Pode-se classificar os laminadores em laminadores primrios ou de semi-

produtos e laminadores de produtos acabados.

2.1. Laminadores Primrios ou de Semi-Produtos:

So aqueles que produzem semi-produtos ou semi-acabados, tais

como:blocos, placas, tarugos e platinas, destinados aos trens acabadores.

Entre os laminadores primrios pode-se distinguir os laminadores

desbastadores e os laminadores de tarugos ou platinas.


49

Os laminadores desbastadores, tambm conhecidos pelo nome de blooming ou

slabbing, operam a partir de lingotes. No caso de lingotes grandes, os seus

produtos sero os blocos (blooms) ou as placas (slabs). No caso de lingotes

pequenos, produzem diretamente tarugos ou platinas.

Os laminadores de tarugos ou de platinas operam sempre a partir de blocos ou

de placas cortadas longitudinalmente, transformando-os em tarugos ou

platinas.

2.2. Laminadores de produtos acabados:

So aqueles que transformam semi-produtos (blocos, placas, tarugos e

platinas) em produtos acabados, tais como: perfiz, trilhos, tubos, etc.


50

3. CLASSIFICAO DE ACORDO COM O TIPO DE PRODUTO:

Esta classificao restringe-se aos laminadores de produtos acabados.

De acordo com o tipo de produto podemos ter:

3.1. laminadores de perfis pequenos ou comerciais ou ainda perfis leves;

3.2. laminadores de perfis mdios;

3.3. laminadores de perfis pesados;

3.4. laminadores de fio-mquina;

3.5. laminadores de tubos;

3.6. laminadores de chapas;

3.7. laminadores de tiras;

3.8. laminadores de rodas;

3.9. laminadores de esferas.


51

4. CLASSIFICAO DE ACORDO COM O TIPO DE CADEIRAS:

O conjunto formado pelos cilindros de laminao, com seus mancais,

montantes, suportes, etc. chamado de cadeira de laminao. Vejamos quais

os tipos mais comuns.


52

4.1. CADEIRA DUO COM RETORNO POR CIMA:

Consiste em dois cilindros colocados um sobre o outro. Os cilindros so

colocados na horizontal. O sentido de rotao no muda sendo que a pea

laminada, ao passar entre dois cilindros, devolvida para o passe seguinte,

passando sobre o cilindro superior.

Este tipo de laminador o mais antigo e mais simples, sendo usado no

passado na laminao de chapas e, ainda hoje, nas laminaes de tarugos,

trens contnuos de perfis pequenos e trens de fio-mquina.


53

4.2. CADEIRA DUPLO DUO:

Consiste em dois duos colocados em planos verticais paralelos e montados

numa cadeira de laminao nica. Utilizada na laminao de barras de ao

especial. No deve ser confundido com o laminador contnuo formado por

cadeiras duo no-reversveis.


54

(a) (b)

Figura 5.8 - Cadeiras duo: (a) com retorno por cima e (b) duplo duo.


55

4.3 CADEIRA DUO REVERSVEL:

aquela em que o sentido de rotao dos cilindros do laminador invertido

aps cada passagem da pea atravs do laminador. Empregado em

laminadores desbastadores para lingotes grandes e trens de perfis.


56

4.4. CADEIRAS TRIO:

Trs cilindros so dispostos um sobre o outro na horizontal e a pea

introduzida no laminador passando entre o cilindro superior e o mdio.

Os cilindros nunca so reversveis. Inicialmente o material a laminar era

manuseado por meio de ganchos ou barras manuais para colocar o material na

parte superior, porm, atualmente, utilizam-se mesas elevatrias ou

basculantes.


57

(a) (b)

Figura 5.9 - (a) cadeiras duo reversvel e (b) cadeira trio.


58

Os laminadores ou cadeiras trio so usados em trens desbastadores para

lingotes pequenos, trens de perfis (grandes, mdios e pequenos), cadeiras

acabadoras de trens de fio-mquina abertos.

Uma outra variao do laminador trio convencional o laminador Lauth,

utilizado na laminao de chapas, onde o cilindro mdio tem cerca de 2/3 do

dimetro dos outros dois cilindros.


59

4.5. CADEIRAS QUDRUO:

Quando chapas largas so laminadas em trens duo ou trio, os cilindros, que

necessariamente tem grande comprimento de mesa, tendem a fletir.

Conseqentemente, as chapas laminadas por este mtodo no apresentam

uma espessura uniforme no sentido transversal.


60

Figura 5.10 - Disposio de cilindros na cadeira qudruo.


61

Para evitar este defeito, foi criado o laminador qudruo no qual existem quatro

cilindros, montados um sobre o outro na horizontal, sendo que os cilindros do

meio, chamados cilindros de trabalho, so de menor dimetro e os cilindros

inferior e superior, chamados de cilindros de encosto ou apoio, so de maior

dimetro.

Nos laminadores qudruo, as chapas grossas podem ser laminadas com

espessura uniforne, porque os cilindros de apoio superior e inferior

efetivamente suportam os cilindros de trabalho. So usados em laminadores

aquente e a frio de chapas e tiras.


62

Quanto menor for o dimetro dos cilindros, menor ser o atrito entre estes e o

metal. Portanto, necessrio uma menor potncia.

Por outro lado, quando menor for o dimetro, menor ser a rigidez dos

cilindros.

As tenses originadas pela resistncia do metal a deformao conduzem a

flexo dos cilindros e por conseguinte conduzem a obteno de um produto

final mais espesso no centro do que nas bordas.

Para manter inalterado o perfil dos cilindros, assume grande importncia a

questo do resfriamento.


63

Mesmo com a utilizao de cilindros de encosto, verifica-se ainda uma certa

flexo dos cilindros de trabalho a qual compensada pela coroa dos cilindros.

A coroa obtida usinando-se o cilindro com maior dimetro no centro do que

nas extremidades. Os cilindros de encosto podem no ser retificados com

coroa.

Quanto menor for o dimetro dos cilindros de trabalho de um laminador, menor

ser a espessura que poder ser obtida.

Considerando-se este fenmeno, desenvolveu-se a utilizao de laminadores

com cilindros de trabalho de pequeno dimetro para laminao de produtos de

pequena espessura.


64

O dimetro dos cilindros influi tambm na fora de laminao.

Isto pode ser comparado com o corte de um determinado material por meio de

2 facas.

Quanto mais finas (mais afiadas) forem as facas menor ser a fora a ser

empregada para o corte.

Portanto, com cilindros de pequeno dimetro reduz-se a fora de laminao e,

como conseqncia, reduz-se tambm a deformao do laminador .


65

4.6. CADEIRAS UNIVERSAIS:

Constitui uma combinao de cilindros horizontais e verticais, normalmente

montados na mesma cadeira de laminao. o caso dos laminadores

desbastadores para placas.

Verifica-se que deve ser observado um certo distanciamento entre o par de

cilindros verticais e o par de cilindros horizontais. Os quatro cilindros,

geralmente, possuem acionamento independente, mas sincronizado.


66

Outra modalidade do laminador universal, o construdo com cilindros verticais

no acionados, colocados entre os extremos dos cilindros horizontais e no

mesmo plano vertical.

A sua funo apenas garantir a uniformidade da seo do perfilado. o caso

do laminador Grey, para a produo de perfilados pesados tais como duplo T.


67

4.7. CADEIRAS COM CILINDROS AGRUPADOS

Se a deflexo dos cilindros for muito grande, as altas tenses produzidas

podem causar efeitos de fadiga e conduzir os cilindros a ruptura.

Para aproveitar a vantagem da necessidade de menor potncia com cilindros

de pequeno dimetro, foi projetado o laminador qudruo e a idia foi estendida

para a utilizao de uma maior quantidade de cilindros, obtendo-se os

denominados laminadores agrupados, podendo-se destacar o laminador

Sendzimir.


68

Este laminador muito caro, sendo utilizado para a laminao a frio e de

acabamento para produtos para os quais se requer tolerncias dimensionais

mais estreitas.

Um tipo de laminador no convencional, o laminador Sendzmir planetrio

utilizado) para o trabalho a quente, ganha cada vez mais popularidade na

produo de tiras de ao de alta resistncia e de aos-liga, inclusive de ao

inoxidvel.

Este equipamento, atravs de pequenos cilindros giratrios, produz substancial

reduo de seo da tira e oferece a vantagem de produzir uma superfcie com

bom acabamento.


69

Os rolos alimentadores aplicam uma pequena reduo de espessura e

empurram a placa contra o laminador planetrio onde a maior parte da reduo

de espessura realizada.

Os cilindros de trabalho so posicionados numa gaiola porta-cilindros (mancal

de rolamento) que gira sobre o cilindro de encosto.


70

(a)

(b) Figura 5.11 - (a) cadeira universal; (b) laminador tipo Grey.


71

(a) (b)

Figura 5.12 - Tipos de laminadores com cilindros agrupados: (a) com 6

cilindros; (b) Sendzmir.


72

Figura 5. 13 Foto de um laminador Sendzmir.


73

05. CLASSIFICAO DE ACORDO COM A DISPOSIO DAS DIVERSAS

CADEIRAS DE LAMINAO:

A classificao dos laminadores de conformidade com a disposio das

cadeiras, tambm usada nos meios tcnicos.

Trem em linha: consistindo de vrias cadeiras Trio ou Duo, dotadas de um

acionamento nico.

A ponta da pea laminada, ao sair de um passe, virada", entrando no passe

seguinte, no mesmo lado do laminador de onde saiu.


74

Este processo de mudar a direo da pea repetido de ambos os lados do

laminador, tornando possvel laminar-se em vrias cadeiras ao mesmo tempo.

Assim, consegue-se evitar a queda da temperatura ao laminar peas compridas

em sees de pequeno dimetro, que resultaria se tivssemos que fazer o

material passar completamente por um passe antes de comear o passe

seguinte.

Evidentemente, para se ter a flexibilidade necessria para o "dobramento", a

barra laminada deve ser de seo relativamente pequena.


75

O laminador de vrios grupamentos de cadeiras, com um trem preparador e um

ou mais trens acabadores, representa uma soluo lgica para a realizao

dos passes iniciais com velocidade mais baixa e sees maiores, e dos passes

acabadores com menores redues e velocidades mais elevadas, para

compensar a reduo de seo e obter melhor superfcie.

Desta forma, podemos classifica-los em:


76

5.1. TRENS CONTNUOS

Consiste de uma srie de cadeira Duo, com cilindros girando no mesmo

sentido, colocados no mesmo eixo de laminao e com pequeno afastamento

entre as cadeiras.

O material trabalhado ao mesmo tempo entre vrios pares de cilindros, cuja

velocidade perifrica aumenta proporcionalmente, para compensar a reduo

de seo.

o tipo de instalao destinada a grandes produes e programas de

laminao relativarnente pouco variados.


77

5.2. TREM CROSS-COUNTRY:

Assim chamado pela disposio escalonada das cadeiras do laminador. A

pea, ao ser laminada, faz um trajeto de zigue-zague.

Este tipo de laminador tem grande flexibilidade de programa de laminao, com

uma produo horria, relativamente alta.


78

5.3. LAMINADORES DE TUBOS:

So de muitos tipos diferentes: em alguns, a seo inicial uma barra chata ou

chapa de ao que aquecida temperatura de caldeamento; em outros ela

trabalhada a frio.

Os tubos soldados por caldeamento de tpo (butt-welded) so produzidos

repuxando-se uma pea do material atravs de um sino ou fieira.

Os tubos com costura so formados a partir de chapas aquecidas, e a costura

obtida pela presso mecnica.


79

Figura 5.14 Laminao de tubos com costura


80

Os tubos sem costura so produzidos a partir de tarugos aquecidos e

perfurados, de tarugos inteirios, ou ainda, a partir de roletes aquecidos (slugs).

Figura 5.15 Laminao de tubos sem costura, utilizando mandril e tarugos

inteirios (processo Mannesman)


81

Figura 5.16 - Disposies de

cadeiras de laminao

formando trens:

(a) simples;

(b) aberto ou em linha;

(c) em srie; (d) contnuo;

(e) e (f) semicontnuo;

(g) ziguezague ou alternado.


82

5.3 - RGOS MECNICOS DE UM LAMINADOR

Um laminador consiste essencialmente, de duas gaiolas para suportar os

cilindros, de dois ou mais cilindros e os meios para o seu acionamento e para

controlar a abertura entre os cilindros de trabalho.

Alm disso, deve-se considerar as vrias instalaes de transporte das peas a

laminar, os meios de lubrificar o equipamento e os de remover a camada de

xido.


83

1. GAIOLA:

A gaiola do laminador , em geral, uma pea de ao fundido, cujas dimenses

so determinadas com um coeficiente de segurana bastante grande, como

pode ser visto na figura 5.17.

As duas gaiolas so ligadas entre si na parte superior por um cabeote fundido

ou, perto da base e do topo, por meio de tirantes forjados.

Para reduzir a um mnimo o alongamento das gaiolas, uma das solues

constru-Ias com grandes sees, de modo que a solicitao especfica

(presso por cm2) seja a menor possvel, ou ento, empregam-se as gaiolas

protendidas.


84

As principais vantagens das gaiolas protendidas so:

1. a altura total da cadeira menor e, portanto, a dilatao (que proporcional

ao comprimento tracionado) menor;

2. a presso que atua sobre todos os elementos da cadeira durante a marcha

em vazio (sem estar laminando o material) reduz a folga entre eles,

melhorando, portanto, a preciso de laminao.


85

A gaiola protendida tem a vantagem adicional de manipulao mais fcil, pelo

fato de seu peso e dimenses serem menores, nos casos onde necessrio

trocar rapidamente uma cadeira completa, como por exemplo, na mudana de

um programa de laminao para o outro.

Para assegurar a horizontalidade dos cilindros, as bases das gaiolas so

apoiadas sobre uma placa usinada de ferro fundido ou de ao e fixados por

parafusos.

A abertura na gaiola atravs qual passa o pescoo do cilindro a "janela",

normalmente revestida de placas de desgaste, que se pode trocar depois de

certo tempo de uso, quando ficarem amolgadas ou danificadas.


86

A parte inferior da janela serve de apoio para o mancal do cilindro inferior que,

em grandes laminadores, geralmente estacionrio e nos pequenos

laminadores ajustvel por meio de parafusos verticais ou de cunhas

horizontais.

Atravs o tpo da gaiola, passam os parafusos para controlar a elevao do

cilindro superior.

Em pequenos laminadores, estes cilindros so ajustados manualmente; no.

grandes, por meio de mecanismo de ajustagem motorizado.


87

2. PLACAS DE APOIO:

Para assegurar a horizontalidade dos cilindros, os ps da gaiola so apoiados

sobre uma placa usinada de ferro fundido ou de ao e fixados por parafusos de

cabea quadrada.


88

Figura 5.17 Seo de um laminador desbastador, acionado por um nico motor.

Observe-se a caixa de pinhes e as arvores de transmisso, dotadas de juntas universais,

que transmitem esforos de rotao aos cilindros.


89

Figura 5.18 - Detalhe de uma caixa de pinhes e um redutor simples constituidos por um conjunto de engrenagens.


90

01 - Guarda lateral;

02 - Pistes hidrulicos do sistema de balanceamento do cilindro de encosto superior e work roll bending;

03 - Cpsula hidrulica;

04 - Motor do parafuso eltrico;

05 - Dial de visualizao;

06 - Parafuso eltrico;

07 - Carrie beam;

08 - Rolo tensor (looper);

09 - Cilindro de trabalho (work roll);

10 - Tranquete;

11 - Calo mvel (soft line);

12 - Calo fixo (hard line);

13 - Clula de carga;

14 - Mancal morgoil;

15 - Cilindro de encosto (backup roll).

Figura 5.19 - Vista lateral da cadeira de laminao, com detalhes dos componentes para

sustentao e posicionamento dos cilindros.


91

Figura 5.20 - Equipamentos constituintes de um laminador, destacando-se o sistema de

acionamento e troca dos cilindros: (01) carro de troca dos cilindros de trabalho; (02) cilindros

de trabalho (reserva); (03) parafuso eltrico; (04) cpsula hidrulica; (05) chapa de desgaste

(bronzina); (06) rvore de ligao (spindle); (07) caixa de pinhes; (08) caixa de reduo (F1 e

F2); (09) motor.


92

5.4 - CILINDROS DE LAMINAO:

Os cilindros de laminao so em geral, peas inteirias, fundidas ou forjadas.

A parte central do cilindro, o "corpo" ou a "face" deste, que entra em contato

com o ao durante a "operao de laminar.

Pode ser lisa ou, ento, dotada de canais; em alguns casos pode ser entalhada

para facilitar a mordida na laminao a quente, ou jateada por granalha

metlica, para propiciar um acabamento fosco no produto final.

Em cada extremidade, esto os "pescoos" que se apiam nos mancais. Os

pescoos podem ser cilndricos ou cnicos.


93

Alm do pescoo fica o "trvo", que recebe o acoplamento para rotao. Pode

ser acoplado caixa de pinhes ou a um outro cilindro da cadeira ao lado e

podem ser de 4 ou. 5 abas.

Os laminadores modernos utilizam juntas universais; para estas, o "trvo"

substituido por uma seo adequada ao desenho do acoplamento.


94

Figura 5.21 - Principais partes de um cilindro de laminao.


95

Figura 5.22 Esquema mostrando partes de um cilindro de laminao com pescoo cilndrico e garfo de

acloplamento (acima), e pescoo cnico com munho de aclopamento.


96

As principais caractersticas que definem a qualidade de um cilindro de

laminao so as seguintes:

1. dureza;

2. resistncia ao desgaste da mesa;

3. resistncia ruptura por ocasio de uma eventual sobrecarga;

4. baixa sensibilidade formao de trincas trmicas;

5. boa superfcie.


97

5.4.1 - CLASSIFICAO DOS CILINDROS:

So produzidos em uma enorme variedade de materiais, desde o ao simples

com 0,50% de carbono, passando pelos ferros fundidos especiais e nodulares,

at os carbo netos de tungstnio.

Os cilindros podem ser fundidos com a mesa lisa ou com a mesa j esboada

para facilitar a usinagem dos canais.

Os cilindros em ao, que podem ser ou fundidos ou forjados, so mais

indicados onde aplicam-se fortes redues, com canais fundamente entalhados

nos cilindros.


98

Mediante o emprego de elementos de liga e de tratamentos trmicos

adequados pode-se conseguir altas durezas e resistncias adequadas com

cilindros de ao.

O teor de carbono varia de 0,35 a 1%.

Os principais elementos de liga so o cromo, o nquel e o molibdnio.


99

Os cilindros de ferro fundido so de: ferro fundido cinzento moldado em

areia; ferro fundido cinzento moldado em coquilha; ferro fundido tratado

termicamente; ferro fundido de dupla fuso; ferro fundido nodular.

O teor de carbono varia de 2,5 a 3%. Em alguns tipos so utilizados elementos

de liga tais como nquel cromo e molibdnio.

Apresentam melhor resistncia ao desgaste do que os de ao. No entanto, sua

resistncia ruptura menor, no suportando grandes redues por passe.

So usados como cilindros preparadores ou acabadores em diversos tipos de

trens de laminao, como mostraremos a seguir.


100

Podemos classificar os cilindros como:

1. CILINDROS DE AO FUNDIDO:

Apresentam resistncia ao desgaste relativamente pequena mas, devido sua

alta resistncia flexo, permitem grandes redues em cada passagem.

So usados; principalmente, nos laminadores desbastadores, nas primeiras

cadeiras de laminadores de tiras a quente e como cilindros de encosto nos

laminadores planos aquente e a frio.

Podem tambm ser empregados como cilindros preparadores.


101

2. CILINDROS DE AO FORJADO:

Apresentam melhor resistncia ao desgaste.

So usados principalmente como cilindros de trabalho de laminadores a frio.

3. CILINDROS DE FERRO FUNDIDO EM MOLDES DE AREIA:

So empregados como cilindros acabadores de trens de grandes perfis e trens

comerciais, bem como cilindros preparadores de trens de perfis mdios.


102

4. CILINDROS DE FERRO FUNDIDO COQUILHADO:

Possuem uma camada exterior dura, com grande resistncia ao desgaste

podendo gerar produtos com bom acabamento superficial.

O ncleo, no entanto, mais tenaz e possui boa resistncia ruptura.

Podem ser usados em cadeiras acabadoras de trens de fio-mquina, de trens

de pequenos perfis, e em laminadores desbastadores.


103

5. CILINDROS DE FERRO FUNDIDO NODULAR:

Alm de terem boa resistncia ao desgaste, apresentam resistncia ruptura

maior que os outros cilindros de ferro fundido cinzento.

Podem ser usados em cilindros de laminadores de tarugos e cilindros

intermedirios de trens de fio-mquina.


104

RESFRIAMENTO DOS CILINDROS

Quando um esboo aquecido laminado, uma parte de seu calor transmitida

aos cilindros, provocando o aquecimento destes.

Como este aquecimento no regular ao longo da mesa, formam-se as 'trincas

trmicas' que marcam (danificam) os cilindros podendo, inclusive, provocar sua

ruptura.

Estas trincas podem, no entanto, ser evitadas ou atenuadas mediante um

resfriamento adequado dos cilindros.


105

Realiza-se o resfriamento lanando gua sobre a mesa dos cilindros.

A quantidade de gua a ser utilizada depende de vrios fatores como:

a - comprimento do esboo a ser laminado: quanto mais comprido for o esboo

mais intenso dever ser o resfriamento;

b - velocidade de laminao: quanto maior a velocidade, maior dever ser a

quantidade de gua a ser utilizado no resfriamento;

c - forma do canal: canais profundos exigem um melhor resfriamento;

d - material de construo dos cilindros: quanto mais duros forem os cilindros,

mais eficiente dever ser o resfriamento.


106

Na operao de um laminador, deve-se procurar evitar um aquecimento ou

resfriamento brusco dos cilindros.

Estas mudanas rpidas de temperatura produzem 'choques trmicos' que

podem provocar trincas ou mesmo a ruptura do cilindro.

Quando a operao do laminador for interrompida deve-se cortar a gua de

resfriamento, caso contrrio ocorrer um choque trmico no reincio da

operao.


107

5.5 LAMINAO A QUENTE.

A maioria dos produtos laminada de ao fabricado por um dos dois caminhos

descritos a seguir, ou seja, produo de perfis, tarugos e barras (produtos no-

planos ou produtos longos) ou produo de chapas, tiras e folhas (produtos

planos).

A figura (5.23), mostra uma representao esquemtica do processamento de

diversos produtos laminados, e a figura (5.24) mostra aplicaes tpicas deste

produtos.


108

Figura 5.23 Representao do processamento de diversos produtos laminados.


109

Como pode ser observado, existem dois pontos iniciais distintos na laminao:

ou parte-se do lingote obtido por lingotamento convencional na aciaria, ou

parte-se das placas ou blocos do lingotamento contnuo tambm na aciaria.

Quando o produto inicial um lingote, existe a necessidade de um laminador

primrio, tambm conhecido pelo nome de laminador desbastador, onde os

lingotes so transformados em blocos ou placas para subseqente

acabamento em barras, perfis, chapas. tiras e folhas.

Depois da obteno das placas ou dos blocos no laminador primrio, estes dois

semi- acabados sero acabados de maneiras diferentes.


110

As placas sero reaquecidas nos fornos de reaquecimento e podero seguir

por dois caminhos distintos:

ou so encaminhadas a um laminador de chapas grossas onde a espessura da

placa ser reduzida,

ou so encaminhadas para o laminador de tiras a quente onde sero obtidas as

bobinas de tiras laminadas a quente.


111

As bobinas de tiras laminadas a quente podem por sua vez, seguir vrios

caminhos distintos: podem ser utilizadas na fabricao de tubos sem costura,

por diversos processos; podem servir de matria-prima para o laminador de

tiras a frio obtendo-se assim chapas e tiras laminadas a frio com ou sem

revestimentos superficiais; podem servir de matria-prima para os laminadores

a frio tipo Sendzmir para o caso de aos especiais (inoxidveis, ao silcio, etc.)

onde obteramos as folhas ou fitas laminadas.


112

As tiras ou chapas oriundas do laminador de tiras a quente podem tambm ser

utilizadas para a fabricao de peas dobradas, rodas, vigas, vasos de

presso, etc.

Para o caso dos tarugos, estes podem seguir trs caminhos distintos: para os

laminadores de perfis (leves, mdios ou pesados) onde obteramos os perfis

estruturais e os trilhos; para os laminadores de barras ou de fios, onde se

chegaria aos diversos tipos de barras e aos fios- mquina; para os laminadores

de tubos sem costura. Normalmente, todas as etapas de laminao de tarugos

at o produto final feita aquente.


113

Figura 5.24 Esquema mostrando aplicaes tpicas deste produtos.


114

apres01d8 processos de laminacao ifes marcelolucas

Documents