Tornitura dei rulli per laminatoi industriali: un processo cruciale per l’efficienza della produzione metallurgica

 

Nel mondo della siderurgia e della lavorazione dei metalli, i rulli per laminatoi rappresentano componenti fondamentali per la trasformazione plastica dei materiali. Questi rulli, realizzati con leghe d’acciaio ad alta resistenza, sono progettati per resistere a sollecitazioni estreme, tra cui pressioni elevate, urti, abrasione e variazioni termiche significative. La tornitura di questi rulli è una lavorazione meccanica di altissima precisione che richiede l’impiego di torni di grandi dimensioni, dotati di sistemi di controllo numerico (CNC) e di utensili specifici, capaci di garantire tolleranze ristrette e finiture superficiali eccellenti.

Cosa sono i rulli per laminatoi

I rulli sono cilindri metallici, generalmente in acciaio forgiato o ghisa sferoidale, utilizzati nei laminatoi per comprimere e deformare a caldo o a freddo i materiali metallici, principalmente acciaio e alluminio. Durante il processo di laminazione, i materiali vengono fatti passare tra due o più rulli che, ruotando in direzioni opposte, esercitano una forza di compressione per ridurne lo spessore, modificarne la sezione trasversale o migliorarne le proprietà meccaniche e superficiali.

I rulli devono avere:

• Elevata durezza superficiale, per resistere all’usura;

• Tenacità e resistenza alla fatica, per sopportare sollecitazioni cicliche;

• Precisione geometrica, per garantire una deformazione uniforme del materiale.

Tipi di laminatoi industriali

Esistono diversi tipi di laminatoi industriali, ciascuno specializzato per una particolare applicazione o fase del processo siderurgico:

1. Laminatoi a caldo (Hot Rolling Mills)
   Utilizzati per ridurre lo spessore di blumi, billette o bramme a temperature elevate (generalmente tra 1.000°C e 1.300°C). Sono suddivisi in:

   • Laminatoi sgrossatori (roughing mills): per la prima deformazione;

   • Laminatoi di finitura (finishing mills): per ottenere lo spessore finale.

2. Laminatoi a freddo (Cold Rolling Mills)
   Operano a temperatura ambiente per migliorare le tolleranze dimensionali e la finitura superficiale. Essenziali per prodotti come nastri, lamiere e tubi.

3. Laminatoi reversibili
   Il materiale passa avanti e indietro tra i rulli, che possono invertire il senso di rotazione.

4. Laminatoi tandem
   Composti da più gabbie in serie, permettono la laminazione continua in un solo passaggio.

5. Laminatoi quarto e sei cilindri (4-High, 6-High Mills)
   Usano rulli di supporto più grandi per contrastare la deflessione dei rulli di lavoro.

6. Laminatoi planetari
   Dotati di piccoli rulli disposti attorno a un asse centrale, consentono deformazioni rapide su grandi superfici.

7. Laminatoi per profilati
   Utilizzati per produrre sezioni specifiche come angolari, travi o guide, mediante rulli sagomati.

8. Laminatoi per tubi (tube mills)
   Specifici per la produzione di tubi saldati o senza saldatura.

Ogni tipo di laminatoio richiede rulli con geometrie, finiture e materiali differenti, e la tornitura di precisione è fondamentale per la loro preparazione e rigenerazione.

Perché la tornitura dei rulli è così importante

La tornitura è una delle lavorazioni meccaniche fondamentali nella manutenzione e costruzione dei rulli. Consiste nella rimozione controllata di materiale dalla superficie cilindrica del rullo mediante un utensile da taglio in movimento, mentre il pezzo ruota attorno al proprio asse.

Le principali finalità della tornitura dei rulli sono:

• Ripristino della geometria originale, dopo l’usura o la deformazione dovuta all’esercizio;

• Correzione di eccentricità o ovalizzazione, che causerebbero difetti nella laminazione;

• Preparazione della superficie per trattamenti successivi (tempra a induzione, rettifica, cromatura, ecc.);

• Realizzazione di gole o profili sagomati, nel caso di rulli per profilati.

La sfida delle grandi dimensioni

I rulli per laminatoi possono raggiungere dimensioni imponenti: lunghezze superiori a 6 metri, diametri fino a 1.200 mm e pesi di diverse decine di tonnellate. Questo comporta sfide tecniche significative:

1. Macchine utensili specializzate
   I torni utilizzati devono essere progettati per carichi elevati, con bancali lunghi e rigidi, contropunte idrauliche e mandrini di grande diametro. I sistemi di azionamento devono fornire una coppia costante anche a bassi regimi di rotazione.

2. Bilanciamento statico e dinamico
   Un rullo sbilanciato può causare vibrazioni dannose durante la tornitura e in fase operativa. È fondamentale garantire l’equilibratura durante la lavorazione.

3. Controllo della dilatazione termica
   Durante la lavorazione, l’utensile genera calore per attrito. I grandi rulli accumulano calore internamente, causando deformazioni temporanee. È quindi necessario monitorare la temperatura e compensare le variazioni dimensionali.

4. Sistemi CNC avanzati
   Per mantenere la precisione lungo tutta la lunghezza del rullo, sono impiegati controlli numerici con compensazione automatica degli errori, monitoraggio dell’usura utensile e programmazione parametrica.

5. Utensili e materiali da taglio dedicati
   Gli utensili devono avere rivestimenti resistenti all’abrasione (come PVD TiAlN) o inserti in metallo duro (carburo di tungsteno), specialmente per rulli temprati o legati al nichel e al cromo.

Tornitura nuova e rigenerazione

La tornitura può essere effettuata sia su rulli nuovi, appena usciti dalla fase di forgiatura, sia su rulli usati, come parte della rigenerazione programmata. In quest’ultimo caso, la lavorazione può includere anche:

• Controlli non distruttivi (NDT) per verificare l’assenza di cricche o inclusioni;

• Saldatura di riporto per colmare usure profonde;

• Lappatura e rettifica finale per ottenere una rugosità superficiale ottimale.

La tornitura dei rulli per laminatoi industriali è una lavorazione critica che incide direttamente sull’efficienza, la sicurezza e la qualità della produzione metallurgica. L’impiego di torni di grandi dimensioni, attrezzature avanzate e competenze tecniche elevate è essenziale per rispettare le tolleranze richieste e garantire la durata operativa dei rulli. In un contesto in cui la competitività si gioca sulla precisione e l’affidabilità degli impianti, l’investimento in tecnologie di tornitura di alto livello rappresenta un vantaggio strategico per ogni realtà industriale del settore.