09 - Laminação - Conceitos Gerais

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MET242 – Transformação Mecânica dos Metais
CONCEITOS GERAIS DE
LAMINAÇÃO
MET242 – Transformação Mecânica dos Metais
 A laminação é um processo mecânico/ metalúrgico de conformação plástica dos metais e ligas em que ocorre a redução da área da seção transversal reta de corpos metálicos pela sua passagem entre dois ou mais cilindros, dotados de movimento de rotação. 
diminuição da seção
aumento do comprimento (e da largura)
 A deformação plástica é causada pela pressão dos cilindros sobre o metal, que sofre arraste no contato com eles, em decorrência do atrito.
constância de volume
DEFINIÇÃO
 Na grande maioria dos casos, pelo menos uma das componentes desse movimento apresenta um sentido que coincide com o sentido do movimento de saída do laminado dos cilindros. 
 De acordo com a necessidade, a operação é conduzida a quente ou a frio, em uma ou várias etapas, até o produto final pretendido e baseia-se na incompressibilidade dos sólidos que constituem os metais e ligas metálicas:
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UM POUCO DE HISTÓRIA
 A laminação do ouro e da prata empregando métodos manuais data do século XIV. Leonardo da Vinci projetou um dos primeiros laminadores em 1486, mas é pouco provável que seu projeto tenha sido executado. 
 O processo começou a se modernizar a partir de 1728, quando uma patente foi concedida a John Payne, na Inglaterra, para o uso de cilindros de laminação com caneluras para produção de barras de ferro de seção redonda. 
 A laminação é um processo que requer uma potente fonte de energia. Até o século XVIII essa energia provinha de moinhos d’água, mas, durante a revolução industrial o advento das máquinas a vapor foi o principal responsável pelo aumento da capacidade dos laminadores até que, a partir de 1900, essas máquinas foram sendo rapidamente substituídas pelos motores elétricos empregados nos tempos atuais. 
 					 Por volta de 1600, a laminação do chumbo e do estanho era realizada à temperatura ambiente, por meio de laminadores operados manualmente. 
 		 Na Europa ocidental, no princípio do século XVIII, surgiu 
o processo de laminação a quente do ferro, transformando barras em chapas. 
 		 					 Antes disso, os únicos laminadores existentes eram utilizados para operações de corte, em que pares de cilindros opostos dotados de discos cortantes (colarinhos) cortavam o ferro em tiras estreitas para a fabricação de pregos e produtos similares, mas não havia, naquele processo, a pretensão de reduzir a espessura do metal.
 						 Em 1817, naquele país, foi construído o primeiro laminador trio para produção de trilhos para ferrovias e as primeiras vigas I foram produzidas na França, em 1848. 
 						 A revolução industrial, em função da grande demanda de ferro e aço, estimulou o desenvolvimento da laminação, especialmente no caso de produtos planos, com grande aumento no tamanho e na capacidade dos equipamentos. 
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TEMPERATURA DE TRABALHO
CLASSIFICAÇÃO
LAMINAÇÃO A QUENTE
	 preparação, desbaste
	 grandes deformações
	 grandes dimensões
	 geometrias complexas
	 produtos semi-acabados
	 Matéria-prima: lingotes fundidos, 
 placas e tarugos lingotados e/ou laminados
LAMINAÇÃO A FRIO
	 operações de acabamento
	 pequenas deformações
	 superfícies regulares
	 produtos acabados
	 Matéria-prima: chapas e barras 
 laminadas a quente
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INTERAÇÃO CILINDRO / MATERIAL
LAMINAÇÃO PLANA 
LAMINAÇÃO NÃO PLANA
 O esforço de compressão executado pelos cilindros é aplicado sobre uma superfície plana do produto laminado, sendo que, por esta ação, há uma redução da espessura acompanhada do conseqüente aumento de comprimento.
 A ação compressiva é exercida numa superfície não plana do laminado.
 Esta ação é quase sempre acompanhada de restrição ao alargamento livre do material laminado, pelo fato de a deformação ser realizada no interior de caneluras nos cilindros.
CLASSIFICAÇÃO
 Dependendo da relação entre a largura e a espessura iniciais, pode haver, ou não, um alargamento livre do produto laminado.
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GRAU DE ACABAMENTO E TIPO DE PRODUTO
PRODUTOS SEMI-ACABADOS
PRODUTOS ACABADOS
Blocos, placas, tarugos e platinas obtidos em laminação primária, envolvendo uma ou mais cadeiras (quebradora de carepa, desbastadora e ainda, em alguns casos, até uma cadeira secundária, seguida ou não de um trem contínuo). 
Blocos e tarugos dão lugar, por laminação, a vários tipos de produtos longos, tais como perfis; trilhos e acessórios; barras chatas, redondas, quadradas, sextavadas, etc; fio-máquina, tubos sem costura, etc. 
Produtos longos podem, ainda, apresentar perfis muito diversificados.
Placas e platinas são laminadas em vários tipos de produtos planos (chapas grossas e finas, tiras e fitas bobinadas, folhas, etc.) que podem ser transfor-mados, por exemplo, em tubos com costura e peças estampadas.
Quanto aspecto dimensional, a ABNT classifica os produtos laminados planos em função da largura e da espessura.
Quanto ao destino de aplicação, os produtos laminados são classificados em padrões de qualidade: Qualidade Uso Geral; Qualidade Estrutural; Qualidade Estrutural Naval; Qualidade Tubos; Qualidade Estampagem; etc.
CLASSIFICAÇÃO
	 Os semi-produtos deverão ser posteriormente forjados, extrudados, trefilados ou submetidos a outras etapas de laminação, para darem origem a produtos acabados. 
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BLOCOS
TARUGOS
PLACAS
PLATINAS
120 mm x 120 mm
a
250 mm x 250 mm
50 mm x 50 mm 
a
120 mm x 120 mm
A = 400 a 1500 mm
B = 30 a 150 mm
A = 150 a 400 mm
B = 6 a 30 mm
(Com larguras bem maiores, também são chamadas CHAPAS GROSSAS)
PRODUTOS LAMINADOS SEMI-ACABADOS
A
A
A
A
A
B
A
B
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Placas
Blocos
Tarugos
Chapas
Folhas
Tubos com Costura
Perfis
Trilhos
 Barras
 Barras
 Trefilados
Chapas
finas
 Fio-máquina
Tubos sem Costura
Tubos Calandrados
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PRODUTOS LAMINADOS LONGOS
SEÇÕES TRANSVERSAIS TÍPICAS
	 Perfis estruturais
	 Trilhos e acessórios
	 Perfis especiais
	 Laminados comerciais
	 Fio-máquina
	 Tubos sem costura
	 Bolas de moinho
vigas H, vigas I, vigas U, vigas Z, cantoneiras grandes, etc. 
trilhos para ferrovias, pontes rolantes, carros de transporte de lingotes, elevadores, etc; talas de junção; placas de apoio; etc.
estacas-pranchas, perfis para aros de rodas, etc.
barras redondas, sextavadas, quadradas, barras chatas, ferro T, cantoneiras pequenas, vigas U pequenas, vigas I, etc.
material de seção geralmente redonda com diâmetro de 5 a 13mm, laminado a quente, matéria-prima de trefilação.
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	 CHAPA GROSSA
	 Produto laminado a quente com características “artesanais”, fabricado sob encomenda para atender necessidades específicas do cliente.
	 Limites práticos: Largura até 2500 mm ; Comprimento até 24 m
	 TIRA
	 Produto obtido na forma de bobinas (a quente – BQ, ou a frio – BF), é uma commodity, isto é, uma mercadoria cujo preço é regulado internacionalmente pela cotação diária da bolsa de Londres.
	 CHAPA FINA
	 Produto obtido por corte transversal de tiras laminadas a quente ou a frio, a partir de encomenda específica ou, em alguns casos, como produto de linha. 
	 FITA 
	 Produto normalmente obtido por corte longitudinal de tiras laminadas a quente ou a frio, embora existam linhas específicas de produção (Rep. Checa). 
	 FOLHA
	 Produto laminado a frio a partir de bobinas a frio recozidas, em geral submetido, a posteriori, a tratamentos de galvanização ou estanhamento, conforme a aplicação específica.
	 BARRA CHATA
	 Embora classificado como produto laminado plano, normalmente é fabricado como produto longo por usinas siderúrgicas especializadas nessa classe de produtos (Belgo/(Vitória e Itaúna), Gerdau/Barãode Cocais, etc.).
PRODUTOS LAMINADOS PLANOS
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FOLHA
CHAPA FINA
CHAPA GROSSA
BARRA CHATA
TIRA
FITA
DIMENSÕES DE PRODUTOS LAMINADOS PLANOS
ABNT - NBR5903/1983
100
300
500
700
900
1
2
3
4
5
7
6
Largura (mm)
Espessura (mm)
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EQUIPAMENTOS 
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Laminador universal para barras
Laminador em balanço
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 1 – Duo 
 2 – Duo reversível
 3 – Duplo duo
 4 – Trio clássico
 5 – Trio Lauth
 6 – Quádruo
 7 – Sêxtupla 
em cluster
 8 – Sendzimir 
12 cilindros 
 9 – Sendzimir
20 cilindros
10 – Duo Universal
11 – Trio Universal
12 – Universal acabadora para vigas H e I
CADEIRAS DE LAMINAÇÃO
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	 duo reversível: usado na LQ para desbaste de lingotes e para esboço
	 trio: usado na LQ de perfis leves e na LF de chapas médias (Lauth)
	 quádruo, quádruo reversível: usado em LQ e LF para chapas grossas
	 linhas contínuas 4HI: chapas e tiras LQ e LF de espessura média e fina 
	 Sendzimir: usado na LF para chapas finas, principalmente de 
 aços especiais (inoxidáveis e ao silício)
	 Seqüencial: usado na produção de perfis e tubos com costura a partir de tiras
	 Mannesmann: usado na LQ de tubos sem costura, com o uso de mandris
TIPOS DE LAMINADORES
	 cadeiras sêxtuplas (em cluster, HC e 6HI):
	usadas na LQ e LF para chapas e tiras de espessura fina 
	 duo não reversível: usado na LQ de perfis (vigas H e I), geralmente 
 em trens contínuos, alternados com cadeiras com cilindros verticais 
	 Universal: usado na LQ de perfis (especialmente vigas H e I)
	 duplo duo: usado na LF de chapas finas e folhas (cilindros finos)
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 1 – Duo 
 2 – Duo reversível
 3 – Duplo duo
 4 – Trio clássico
 5 – Trio Lauth
 6 – Quádruo
 7 – Sêxtupla 
em cluster
 8 – Sendzimir 
12 cilindros 
 9 – Sendzimir
20 cilindros
10 – Duo Universal
11 – Trio Universal
12 – Universal acabadora para vigas H e I
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MET242 – Transformação Mecânica dos Metais
 1 – Duo 
 2 – Duo reversível
 3 – Duplo duo
 4 – Trio clássico
 5 – Trio Lauth
 6 – Quádruo
 7 – Sêxtupla 
em cluster
 8 – Sendzimir 
12 cilindros 
 9 – Sendzimir
20 cilindros
10 – Duo Universal
11 – Trio Universal
12 – Universal acabadora para vigas H e I
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A. Trava dos contrapesos. 
B. Contrapesos para equilíbrio dos cilindros. 
C. Barras da balança romana. 
D. Fosso da Balança. 
E. Fossos dos contrapesos. 
F. Sapata da cadeira de laminação. 
G. Trilho do trocador de cilindros. 
H. Montantes da cadeira. 
K. Cilindros de desbaste (com caneluras). 
 K-1. Primeiro passe desbastador. 
 K-2. Passes de esquadriar e anéis calibradores. 
L. Acionadores dos parafusos de ajustagem. 
 L-1. Eixos transversais. 
M. Separador dos montantes. 
N. Trevos de engate dos cilindros. 
O. Junções Universais. 
P. Eixos-motores principais. 
R. Contrapeso do eixo motor superior. 
S. Suporte do eixo motor superior. 
T. Junções dos motores. 
U. Motores de acionamento principais (elétricos).
DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DE UM LAMINADOR
DESBASTADOR DUO REVERSÍVEL DE GRANDE CURSO
 (o manipulador, as mesas de rolos e os elementos de controle não estão mostrados) 
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 1 – Duo 
 2 – Duo reversível
 3 – Duplo duo
 4 – Trio clássico
 5 – Trio Lauth
 6 – Quádruo
 7 – Sêxtupla 
em cluster
 8 – Sendzimir 
12 cilindros 
 9 – Sendzimir
20 cilindros
10 – Duo Universal
11 – Trio Universal
12 – Universal acabadora para vigas H e I
MET242 – Transformação Mecânica dos Metais
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 1 – Duo 
 2 – Duo reversível
 3 – Duplo duo
 4 – Trio clássico
 5 – Trio Lauth
 6 – Quádruo
 7 – Sêxtupla 
em cluster
 8 – Sendzimir 
12 cilindros 
 9 – Sendzimir
20 cilindros
10 – Duo Universal
11 – Trio Universal
12 – Universal acabadora para vigas H e I
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 1 – Duo 
 2 – Duo reversível
 3 – Duplo duo
 4 – Trio clássico
 5 – Trio Lauth
 6 – Quádruo
 7 – Sêxtupla 
em cluster
 8 – Sendzimir 
12 cilindros 
 9 – Sendzimir
20 cilindros
10 – Duo Universal
11 – Trio Universal
12 – Universal acabadora para vigas H e I
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 1 – Duo 
 2 – Duo reversível
 3 – Duplo duo
 4 – Trio clássico
 5 – Trio Lauth
 6 – Quádruo
 7 – Sêxtupla 
em cluster
 8 – Sendzimir 
12 cilindros 
 9 – Sendzimir
20 cilindros
10 – Duo Universal
11 – Trio Universal
12 – Universal acabadora para vigas H e I
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COMPONENTES DE UMA CADEIRA QUÁDRUO
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 1 – Duo 
 2 – Duo reversível
 3 – Duplo duo
 4 – Trio clássico
 5 – Trio Lauth
 6 – Quádruo
 7 – Sêxtupla 
em cluster
 8 – Sendzimir 
12 cilindros 
 9 – Sendzimir
20 cilindros
10 – Duo Universal
11 – Trio Universal
12 – Universal acabadora para vigas H e I
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 1 – Duo 
 2 – Duo reversível
 3 – Duplo duo
 4 – Trio clássico
 5 – Trio Lauth
 6 – Quádruo
 7 – Sêxtupla 
em cluster
 8 – Sendzimir 
12 cilindros 
 9 – Sendzimir
20 cilindros
10 – Duo Universal
11 – Trio Universal
12 – Universal acabadora para vigas H e I
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 1 – Duo 
 2 – Duo reversível
 3 – Duplo duo
 4 – Trio clássico
 5 – Trio Lauth
 6 – Quádruo
 7 – Sêxtupla 
em cluster
 8 – Sendzimir 
12 cilindros 
 9 – Sendzimir
20 cilindros
10 – Duo Universal
11 – Trio Universal
12 – Universal acabadora para vigas H e I
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