Impianti di laminazione 4.0, migliorano qualità e tempistiche

Impianti di laminazione 4.0, migliorano qualità e tempistiche

Le imprese del settore affrontano la crisi incrementando l’efficienza. Sono supportate da fornitori di tecnologie e componenti innovativi, in grado di far fronte anche ai carichi particolarmente gravosi

Per rispondere alle esigenze di qualità, prestazioni e tempistiche sempre più veloci della clientela, le aziende italiane impegnate nell’ambito della laminazione hanno adottato una filosofia operativa ispirata a Industria 4.0. Soprattutto in situazioni di difficoltà del mercato, gli operatori sono chiamati a ridisegnare processi e metodologie alla luce dell’innovazione tecnologica.

Figura 1 Rappresentazione schematica di un impianto di laminazione Schematic representation of a rolling mill

Questo per le imprese di settore significa adottare macchinari di tecnologia avanzata realizzati con componenti meccanici di ultima generazione, ovvero concepiti in modo intelligente. È il caso dei giunti R+W (https://www.rw-italia.it/prodotti/), fornitore che, per andare incontro alle esigenze delle aziende di avere macchinari sempre più performanti, sfrutta il più possibile la scienza dei materiali, utilizzando prodotti in grado di unire leggerezza e prestazione. Un esempio sono gli alberi di collegamento con tubi in materiale composito della serie ZAL (https://www.rw-italia.it/prodotti/giunti-di-precisione/giunti-con-allunga/zal/) prodotti in carbonio, capaci di coniugare leggerezza e rigidità.

Un importante contributo in termini di efficientamento degli impianti lo danno anche i limitatori di coppia della serie ST (https://www.rw-italia.it/prodotti/giunti-di-trasmissione/limitatori-di-coppia/) di R+W: si tratta di giunti di sicurezza modulari che possono scongiurare qualsiasi fermo macchina dovuto a sovraccarichi di coppia e garantire continuità nella produzione.

Il processo di laminazione

La laminazione è una lavorazione per deformazione plastica, nella quale gli spessori dei semilavorati vengono ridotti e le geometrie delle sezioni trasversali trasformate in maniera significativa.

Il processo di laminazione consente di ridurre lo spessore o di variare la sezione trasversale di un materiale tramite carichi di compressione esercitati da rulli.

Per più del 95% del totale dei metalli ferrosi e non ferrosi e delle leghe, la laminazione costituisce il primo processo impiegato nella conversione da materiale grezzo a semilavorato o a prodotto finito.

Il metallo viene fatto passare tra due rulli che ruotano in senso opposto, posizionati ad una distanza tale da consentire un’apertura dall’altezza inferiore allo spessore del metallo in ingresso.

Poiché i rulli ruotano a una velocità periferica superiore alla velocità di traslazione del metallo in arrivo, l’attrito che insorge lungo l’interfaccia di contatto fa sì che il metallo venga spinto in avanti.

Il metallo viene così schiacciato e si allunga per compensare la diminuzione dello spessore e dell’area della sezione trasversale.

I principali componenti di un impianto di laminazione

Un impianto di laminazione, schematicamente mostrato in Figura 1 è fondamentalmente costituito dai treni di laminazione, dai forni di riscaldo (nel caso di laminazione a caldo) e dai dispositivi accessori.

I treni di laminazione sono a loro volta composti da:

  • una o più gabbie di laminazione;
  • dagli organi di trasmissione;
  • dagli azionamenti elettrici e dai relativi sistemi di controllo.

Gli organi di trasmissione in genere comprendono:

  • un volano
  • un riduttore gabbia – pignone
  • giunti ad allunga;
  • giunti a denti e limitatori di coppia.

In Figura 2 è mostrato un esempio di giunto a denti.

In Figura 3 è mostrato un limitatore di coppia del tipo impiegato in combinazione con i giunti a denti.

Il ruolo del fornitore di componenti.

Un’attività complessa come la progettazione degli impianti per la laminazione dell’acciaio può trovare un valido supporto nei fornitori di componenti. È il caso di R+W, azienda leader nella produzione di giunti e alberi di trasmissione, in grado di mettere la sua esperienza a disposizione del progettista.

Nel settore degli impianti per la laminazione dell’acciaio, R+W fornisce soluzioni specifiche per le esigenze di trasmissione della coppia. Oltre ai già citati limitatori di coppia della serie ST e giunti con allunga della serie ZAL, con tubo intermedio in materiale composito in fibra di carbonio, R+W rende disponibili anche i giunti a denti della serie BZ (https://www.rw-italia.it/prodotti/giunti-di-trasmissione/giunti-a-denti/), usati in combinazione con i giunti di sicurezza ST.

 

Mills 4.0, quality and timing improve

Companies in the sector are tackling the crisis by increasing efficiency. They are supported by suppliers of innovative technologies and components, which are also able to cope with particularly heavy loads

In order to respond to customers’ needs for quality, performance and increasingly tight schedules, Italian companies involved in the rolling industry have adopted an operating philosophy inspired by Industry 4.0. Especially in difficult market situations, operators are called upon to redesign processes and methodologies from a technological innovation standpoint.

For companies in the sector, this means adopting advanced technology machinery made with the next generation of mechanical components, that is, intelligently designed parts. This is the case of couplings by R+W, a supplier which, in order to meet the needs of companies to have increasingly high-performance machinery, exploits material science as much as possible, using products capable of combining lightness and performance. An example are the line shafts with composite material of the ZAL series produced using carbon fibre, capable of combining lightness and rigidity.

An important contribution in terms of plant efficiency is also provided by the ST series torque limiters from R+W: these are modular safety couplings which can prevent any machine downtime due to torque overloads and guarantee continuity in production.

The rolling process

Lamination is a plastic deformation process in which the thicknesses of semi-finished products are reduced and the cross-section geometries are significantly transformed.

The rolling process makes it possible to reduce the thickness or change the cross-section of a material by means of compression loads exerted by rollers.

For more than 95% of the total ferrous and non-ferrous metals and alloys, rolling is the first process used in the conversion from raw material to semi-finished or finished product.

The metal is fed between two rollers that rotate in the opposite direction, positioned at a distance such as to allow an opening narrower than the thickness of the incoming metal.

Because the rollers rotate at a peripheral speed higher than the traverse speed of the incoming metal, friction arising along the contact interface causes the metal to be pushed forward.

The metal is thus flattened and stretched to compensate for the decrease in thickness and cross-section area.

The main components of a rolling mill

A rolling plant, schematically shown in Figure 1, basically consists of rolling trains, reheating furnaces (in the case of hot rolling) and accessory devices.

The rolling trains are in turn composed of:

– one or more rolling cages;

– the transmission components;

– electrical drives and their control systems.

The transmission components generally comprise:

– a flywheel

– a cage – pinion gearbox

– elongated couplings;

– gear couplings and torque limiters.

An example of a gear coupling is shown in Figure 2.

A torque limiter of the type used in combination with gear couplings is shown in Figure 3.

The role of the component supplier.

A complex activity such as the design of steel rolling equipment can be supported by component suppliers. This is the case of R+W, a leading company in the production of couplings and line shafts, able to make its experience available to the designer.

In the field of steel rolling plants, R+W provides specific solutions for torque transmission needs. In addition to the already mentioned torque limiters of the ST series and line shafts of the ZAL series, with intermediate section made of carbon fibre composite material, R+W also makes available the gear couplings of the BZ series (https://www.rw-italia.it/prodotti/giunti-di-trasmissione/giunti-a-denti/), used in combination with the ST safety couplings.