Rodillos de laminación: tipos, materiales y guía de selección

Rodillos de laminación son los componentes de trabajo principales de cualquier laminador, y dan forma directamente al metal aplicando fuerza de compresión a medida que el material pasa entre ellos. Elegir el material, la dureza y el perfil del rollo correctos es una de las decisiones más críticas que afectan la calidad del producto, la eficiencia del laminador y los costos operativos. Ya sea que esté procesando losas de acero, láminas de aluminio o varillas de cobre, el rendimiento del rodillo lo determina todo, desde el acabado de la superficie hasta la precisión dimensional.

¿Qué son los rodillos del laminador?

Los rodillos del laminador son herramientas cilíndricas montadas en pares o conjuntos dentro de un soporte del laminador. A medida que las piezas de trabajo de metal pasan entre rodillos giratorios, el espacio entre ellos, llamado paso del rodillo, reduce el espesor del material o da forma a su sección transversal. Los rodillos deben soportar simultáneamente enormes esfuerzos de compresión, ciclos térmicos y desgaste abrasivo.

Un rollo estándar consta de tres secciones principales: el barril (la superficie de trabajo que hace contacto con el metal), la cuello (la zona de contacto del rodamiento) y la Wobblers o extremo de transmisión (donde se transmite el par). Las dimensiones de los rodillos varían enormemente: desde pequeños rodillos de laminador en racimo de menos de 50 mm de diámetro hasta grandes rodillos de rotura de más de 1.500 mm de diámetro utilizados en laminadores de bandas en caliente.

Principales tipos de rodillos de laminación

Los rollos se clasifican según su posición en el molino, su función y el producto que procesan. Comprender estas categorías ayuda a especificar el rollo correcto para cada aplicación.

Por posición del molino

• Rollos de Trabajo: Póngase en contacto directamente con el metal. Requieren una alta dureza superficial, normalmente entre 65 y 85 Shore C (HSC), y un acabado superficial liso.
• Rollos de respaldo: Sostenga los rodillos de trabajo y evite la deflexión bajo la carga rodante. De mayor diámetro, prioriza la tenacidad sobre la dureza.
• Rollos Intermedios: Se utiliza en molinos de grupo de 6 o 20 de alto entre los rodillos de trabajo y de respaldo para transmitir fuerza y controlar la planitud de la tira.

Por proceso rodante

• Rollos laminados en caliente: Opere a temperaturas de tira de 900 a 1200 °C. Debe resistir el choque térmico y las incrustaciones de oxidación.
• Rollos laminados en frío: Requiere superficies de cilindro ultralisas (Ra ≤ 0,1 µm para molinos de paso superficial) y una dureza constante para mantener la precisión del calibre.
• Rodillos de molino de secciones y barras: Presentan perfiles de barril ranurados para dar forma a barras, alambrón, rieles o secciones estructurales.

Materialeses en rollo y sus características de rendimiento.

La selección del material para los rodillos del laminador determina directamente la vida útil, la calidad de la superficie entregada al producto y la resistencia a la fatiga térmica y mecánica. Los materiales en rollo más comunes se resumen a continuación.

Los rodillos de acero de alta velocidad se han convertido en la opción dominante para los soportes de acabado de laminadores de bandas en caliente. porque pueden laminar hasta 3 a 5 veces más tonelaje por campaña en comparación con los rodillos ICCI tradicionales, lo que reduce significativamente la frecuencia de cambio de rodillos y el tiempo de inactividad de la planta.

Factores clave que causan desgaste y fallas en los rodillos

La degradación de los rodillos es inevitable, pero se pueden controlar la velocidad y el modo de desgaste. Los principales mecanismos de desgaste en los rodillos de los laminadores incluyen:

• Desgaste abrasivo: Causado por partículas duras incrustadas en el material laminado. Común en laminación en caliente, donde las incrustaciones de laminación pueden alcanzar una dureza de 1200 HV.
• Fatiga térmica (craqueo por fuego): El calentamiento y enfriamiento repetido de la superficie del rodillo crea finas grietas en la superficie, que eventualmente conducen al desconchado. El flujo inadecuado de agua de refrigeración es una de las principales causas.
• Fatiga mecánica: La tensión de contacto cíclica elevada, especialmente en los rodillos de respaldo, provoca la propagación de grietas bajo la superficie. Las tensiones de contacto en los grandes rodillos de apoyo de los laminadores en caliente pueden superar los 800 MPa bajo plena carga rodante.
• Desgaste adhesivo (recogida): El material del material laminado se adhiere a la superficie del rollo, degradando la calidad de la superficie. Particularmente problemático en el laminado en frío del aluminio.
• Descantillado: Pérdida repentina de grandes fragmentos de superficie, a menudo como resultado de defectos del subsuelo, esmerilado inadecuado o funcionamiento de un rodillo más allá de su límite de desgaste seguro.

Los datos de la industria indican que Las fallas relacionadas con los cilindros representan entre el 15% y el 25% del tiempo de inactividad no planificado en los laminadores en caliente. , lo que hace que el monitoreo del estado de los rodillos y su gestión disciplinada sean esenciales para la productividad del laminador.

Rectificado con rodillos: mantenimiento de la calidad y el perfil de la superficie

Entre campañas de laminación, los cilindros desgastados se vuelven a rectificar en un taller de rectificado de cilindros para restaurar la calidad de la superficie y corregir el perfil del cilindro. Esta es una de las operaciones de mantenimiento más importantes en cualquier laminador.

Margen de molienda y vida útil del rodillo

Cada rollo tiene un diámetro mínimo seguro definido. Para un rodillo de trabajo típico de un laminador de bandas en caliente con un diámetro inicial de 750 mm, el margen de molienda utilizable podría ser de 75 a 100 mm, lo que permitiría entre 30 y 50 ciclos de molienda antes de desechar el rodillo. Minimizar la remoción de material por pulido, mientras se eliminan por completo todos los daños en la superficie, extiende directamente la vida útil total del rollo y reduce el costo por tonelada laminada.

Control de corona y perfil

El perfil del cilindro del rodillo (corona) se muele deliberadamente en los rodillos de trabajo y de respaldo para compensar la deflexión elástica y la expansión térmica durante el laminado. Un rodillo de trabajo típico de laminador de bandas en caliente se puede rectificar con una corona positiva de 0,1 a 0,3 mm para garantizar una planitud uniforme de las bandas en todo su ancho. El rectificado incorrecto de la corona es una de las principales causas de defectos de planitud de la banda y ondulaciones del borde.

Cómo seleccionar el rollo adecuado para su aplicación

La selección del rollo debe basarse en una evaluación estructurada de varias variables operativas. Los siguientes criterios son los más decisivos:

1. Temperatura de rodadura: La laminación en caliente por encima de 700 °C exige materiales con alta resistencia al choque térmico (por ejemplo, ICCI, HSS). El laminado en frío exige máxima dureza y capacidad de acabado superficial.
2. Material que se está laminando: El acero inoxidable duro requiere rollos más duros que el aluminio blando. Los materiales abrasivos con incrustaciones superficiales requieren grados más altos de resistencia al desgaste.
3. Carga de laminación y tipo de molino: Los molinos en tándem de alta carga necesitan rodillos con alta resistencia a la fatiga. Los molinos de racimo utilizan rodillos de pequeño diámetro que deben tener una dureza extrema para resistir la deflexión.
4. Acabado superficial requerido en el producto: Las fábricas de skin-pass y templado exigen rodillos con valores Ra inferiores a 0,1 µm para productos con acabado brillante. Los rollos texturizados (EDT o granallado) se utilizan para láminas de automóviles que requieren una rugosidad específica para la adhesión de la pintura.
5. Duración de la campaña y frecuencia de cambio de rollo: Cuando se necesitan campañas largas para la productividad, se prefieren los rodillos HSS o con alto contenido de cromo a pesar del mayor costo inicial porque su costo total por tonelada es menor.

Un punto de referencia útil: En los laminadores de bandas en caliente, el cambio de rodillos de trabajo ICCI a HSS normalmente reduce el consumo de rodillos entre un 40% y un 60%. y mejora la calidad de la superficie de la tira terminada, lo que hace que la inversión sea muy rentable en operaciones de gran volumen.

Mejores prácticas de gestión de rollos

Incluso los mejores rollos tendrán un rendimiento inferior sin un sistema disciplinado de gestión de rollos. Las prácticas clave que siguen las principales fábricas incluyen:

• Seguimiento electrónico del historial de rodillos: registro de cada resultado de campaña, rectificado e inspección para identificar patrones de desgaste y optimizar los ciclos de rectificado.
• Uso de pruebas ultrasónicas (UT) e inspección por corrientes parásitas para detectar grietas en el subsuelo antes de que se produzca desconchado.
• Mantener estrictos caudales y calidad del agua de refrigeración: el agua de refrigeración contaminada o insuficiente es un factor principal del agrietamiento por fatiga térmica en el laminado en caliente.
• Establecer límites máximos de desgaste permitidos por campaña y hacerlos cumplir: ejecutar un rollo de trabajo más allá de su límite de desgaste seguro aumenta exponencialmente el riesgo de desconchado.
• Emparejamiento correcto de los rodillos: se deben emparejar rodillos de trabajo de diámetro y dureza coincidentes para evitar una distribución desigual de la carga y el desgaste unilateral.

Las fábricas que implementan programas estructurados de gestión de rodillos suelen informar Reducciones del 10 % al 20 % en el coste del consumo de rollos y mejoras mensurables en la calidad de la superficie del producto sin inversión de capital en nuevos equipos.

Conclusión

Los rodillos del laminador son herramientas de precisión, no simples consumibles. La combinación correcta de material del rollo, perfil de dureza, práctica de molienda y gestión operativa determina tanto la calidad del producto como el costo de laminación más que casi cualquier otra variable en la operación del laminador. Los hierros HSS y con alto contenido de cromo dominan las exigentes aplicaciones modernas debido a su vida útil superior, mientras que el acero forjado sigue siendo insustituible cuando la dureza es primordial. Invertir en especificaciones adecuadas de los rodillos, rectificado disciplinado y seguimiento sistemático de los rodillos genera retornos rápidamente, generalmente en meses en operaciones de gran volumen.