ES2921973B2 - Procedimiento de obtención de un cilindro para molinería y producto obtenido - Google Patents

Procedimiento de obtención de un cilindro para molinería y producto obtenido Download PDF

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Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento de obtención de un cilindro para molinería y producto obtenido
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente invención se refiere a un cilindro para molinería, obtenido mediante un proceso de fundición centrifugada, conformado por un único material, y de muy baja dureza combinada con una alta resistencia al desgaste, que aumenta la producción y eficiencia de la compresión de grano en la molienda.
El objeto de la invención es proporcionar al mercado un cilindro para molinería compuesto de un único material, con el que se obtiene una producción mayor y un consumo energético menor, debido a sus características dúctiles y su alto grado de elasticidad. Estas propiedades permiten al cilindro adaptarse al trabajo y calentarse menos. La menor temperatura de trabajo va a degradar menos el alimento capaz de moler a menor temperatura que el resto de cilindros existentes, y, por tanto, de obtener un producto molido de mayor calidad.
Las pruebas realizadas hasta la fecha en diferentes molinos ilustran claramente las ventajas del producto anteriormente señaladas. De este modo, el nuevo cilindro de fundición centrifugada conformado por un solo material consigue un ahorro energético medio, en el motor de cada uno de los bancos de molienda, de un 5%.
El cilindro monomaterial, además, consigue que la temperatura del mismo y del propio producto resultante de la molienda, la harina, sea inferior. En el caso del cilindro, la diferencia de temperatura respecto a los cilindros que actualmente encontramos en el mercado es de una media de 6°. Respecto a la temperatura de la harina, la diferencia es de una media de 3°.
Como podemos observar, la diferencia de temperatura en los cilindros es mayor que en la harina, esto es debido a que la harina no es un buen conductor de la temperatura
La extracción de harina de los cilindros desarrollados es significativamente superior a la de los cilindros de fundición bimaterial existentes. De este modo, la extracción de harina es de media un 8% superior con los cilindros objeto de la invención.
Ventajosamente, que el cilindro sea dúctil, de menor dureza del mercado y a su vez resistente al desgaste, permite una mayor distancia entre paradas de mantenimiento y una mayor vida útil, reduciendo de forma drástica el tiempo y esfuerzo invertidos, al no tener que desmontar el cilindro del molino.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los cilindros se utilizan para una gran variedad de aplicaciones siendo elementos esenciales para procesos como la molienda. Este aplastamiento de grano y la producción varían en función de la presión aplicada entre cilindros. A mayor compresión, mayor obtención de harinas, pero mayor riesgo de calentamiento de los cilindros. Este aumento de temperatura es contraproducente, pues la proteína puede verse degradada y perder la calidad.
En función del sector y proceso en el que se vayan a utilizar, las características en cuanto a prestaciones que debe presentar un cilindro, tales como dureza, resistencia al desgaste, elasticidad, basadas en su composición química, en el proceso de fundición y en el acabado de mecanizado, variarán considerablemente.
Por ello, es vital confirmar las características requeridas debido al tipo de trabajo y diseñar un cilindro que las cumpla, cumpliendo con las expectativas del consumidor final para conseguir una molienda más eficiente y productiva.
Se demandan cilindros con mejores propiedades elásticas y con mejores cualidades de resistencia al desgaste. Un cilindro se adapta mejor contra otro cilindro cuando más elástico y flexible sea; es decir, cuanto menos frágil y menos dureza presente. Por tanto, la dureza es importante y que cuanto más baja sea, mejor. Un cilindro blando se amoldará y rozará menos contra la pareja. Al haber menor roce, se generará menor calor; es decir, la temperatura de los cilindros será más baja, estarán más fríos, si los comparamos con una pareja de cilindros habitual, y por este motivo, la harina final se molerá a menor temperatura, sufriendo su proteína una degradación menor. Esto se traduce en una calidad de harina mejor ya que el gluten que contienen no se castigará.
Un cilindro para esta aplicación, convencionalmente, está conformado por dos materiales: uno exterior resistente al desgaste, pero frágil, fundición blanca, y uno interior muy elástico y tenaz, fundición gris. La fundición blanca es dura, los rangos habituales de dureza para esta aplicación comienzan en 400 HB y llegan hasta los 490 HB. En cambio, la dureza de la fundición gris se encuentra en torno a los 180 HB a 230 HB. La innovación reside en la búsqueda de estas dos cualidades, ductilidad y resistencia al desgaste, que antes se obtenían de la combinación de dos materiales, y el logro de conseguir esta conjunción de propiedades en un solo y único material. Un cilindro de un único material, a nivel mecánico, presenta mayores ventajas, pues elimina la zona interfase mezcla de dos materiales, concentrador de tensiones y zona débil, aportando consistencia e integridad al cilindro. Y, por ende, fortificando el mismo.
El cilindro de la invención se materializa en un cilindro de fundición centrifugada de un solo material para molienda de compresión de harina, de dureza muy blanda y resistente al desgaste.
La razón por la que este tipo de cilindro aún no había sido desarrollado en aplicación de cilindros de compresión es fehaciente, pues, por una parte, a nivel tecnológico, no es posible obtener durezas tan bajas para la fundición blanca. Además, durante la colada en el molde metálico centrifugado, el hierro líquido templa al entrar en contacto con la coquilla y se obtienen unas durezas propias de este temple en la superficie del cilindro.
Por otra parte, aunque se hubiese valorado la posibilidad de modificar composición, este cilindro es fruto del estudio de un nuevo concepto de construcción y diseño, por estar conformado por un único material, y por una composición específica resistente y dúctil, debido a un compromiso con el molinero basada en una atención comercial y técnica más personal y directa con el consumidor final. Es decir, es resultado de una necesidad real actual del mercado.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
El cilindro de la invención soluciona de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta.
Para ello, el cilindro de la invención consiste en un elemento monopieza, de composición y dureza homogénea, de alta resistencia al desgaste, baja dureza y alta elasticidad, obtenido por fundición de base dúctil, con altos contenidos en Carbono y Silicio, y aleantes como Cromo o Níquel.
De forma más concreta, el proceso de obtención del cilindro consiste en un proceso de fundido de hierro con alto contenido en Carbono (3.23-3.85%), Silicio (0.5-2%), Manganeso (0.2-0.6%), Azufre (<0.10%), Fósforo (0.4-0.8%), Cromo (0.3-0.8%) y Níquel (0.5-1.2%) en una única colada por medio de la técnica de moldeo de fundición centrifugada horizontal, aplicando materiales refractarios sobre el molde que evitan el temple y por lo tanto el aumento de la dureza, con una temperatura de colada comprendida entre 1290-1310°C.
Durante la centrifugación del mismo, se produce un proceso de refrigeración lento, gradual, no forzada.
Posterior al desmoldeo, el rodillo es enfriado en unos alojamientos cerrados para evitar cambios bruscos de temperatura y choques térmicos.
A partir de este proceso se obtiene un cilindro con una dureza comprendida entre 250 y 320 Hb.
El cilindro se fabrica con una rugosidad superficial que se mantendrá durante la vida del mismo, debido a que, en el proceso de molienda, de compresión, el cilindro se va autodesgastando y generando nuevas zonas rugosas.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de planos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1.- Muestra una vista en perfil de un cilindro para molinería realizado de acuerdo con el objeto de la presente invención.
La figura 2.- Muestra una vista en planta del dispositivo de la figura anterior.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
A la vista de las figuras reseñadas, puede observarse como el cilindro de la invención no difiere formalmente de la configuración de un cilindro convencional, en el que participa una superficie de molienda (1) cilíndrica, y unos ejes laterales (2) a través de los que el cilindro se vincula a la correspondiente transmisión.
Así pues, la invención se centra tanto en la composición del cilindro, como en el proceso de obtención del mismo.
En tal sentido, y en lo que respecta tanto al procedimiento de la invención como al producto obtenido, mediante la nueva composición se consigue obtener un cilindro de una alta resistencia al desgaste, una baja dureza y alta elasticidad, gracias al diseño de una fundición especial concreta de base dúctil, con altos contenidos en Carbono y Silicio, y gracias a la adición controlada de elementos químicos aleantes, tales como Cromo o Níquel.
El cilindro está conformado por un único material, desde la superficie hasta el agujero interior, con una composición y dureza homogénea por todo el cilindro. Y fundido en una única colada por medio de la técnica de moldeo de fundición centrifugada horizontal. El uso de materiales refractarios aplicados sobre el molde evita que se produzca temple, y por tanto aumente la dureza, teniendo en cuenta que la composición diseñada tampoco promueve el temple. Asimismo, y para mayor seguridad, el cilindro se funde teniendo en cuenta excedentes en su diámetro para eliminar esta capa superficial fuera de especificación.
La dureza del cilindro es 250-320 Hb.
El rodillo no está fabricado de una fundición de acero estática. Está obtenido de una fundición de hierro, mediante un proceso de centrifugación con unas particularidades, de forma que la dureza que adopta el rodillo una vez terminado es de valores de 250 a 320 Brinell. La composición de la fundición de hierro consiste en una aleación de hierro con alto contenido en Carbono (3.23-3.85%), Silicio (0.5-2%), Manganeso (0.2-0.6%), Azufre (<0.10%), Fósforo (0.4-0.8%), Cromo (0.3-0.8%) y Níquel (0.5-1.2%). Tal composición, combinada con otros parámetros relevantes productivos, le confiere al rodillo de resistencia al desgaste, de conductividad térmica para el desalojo del exceso de calor y automateabilidad.
El proceso de fundición centrifugada es compatible con la obtención de este rodillo y es el procedimiento seguido, de acuerdo a las siguientes especificaciones de temperatura, pintura, centrifugación, refrigeración y enfriamiento, que le confieren exclusividad.
La materia prima imprescindible para la obtención de la citada composición es adicionada al horno y la temperatura de la colada 1290-1310° C. El molde o coquilla de revolución, es revestida con un recubrimiento refractario con un espesor en un rango 2-4 mm, cantidad suficiente para que el rodillo pueda ser desmoldeado posteriormente y esté correctamente aislado del molde. Este recubrimiento le confiere homogeneidad y la combinación entre el espesor citado y la temperatura de aplicación del mismo, mayor a 100°C, permite formar sobre el molde una película que facilita la obtención del rodillo con las citadas propiedades de dureza y automateabilidad del mismo.
Durante la centrifugación del mismo, con un margen de revoluciones entre 600-800 rpm, de acuerdo a la densidad del material de 7000 Kg/m3, la refrigeración del mismo es lenta y gradual, no forzada. Posterior al desmoldeo, el rodillo es enfriado en unos alojamientos cerrados para evitar cambios bruscos de temperatura y choques térmicos.
Con respecto a la composición química del rodillo y la relación con las propiedades finales de resistencia al desgaste, conductividad térmica y alta eficiencia del proceso de molienda, se basa en la adición de elementos aleantes a una fundición de hierro con alto contenido en Carbono. Las propiedades mecánicas mejoran debido a la adición de Cromo en tales cantidades y otros efectos del Cromo son una dureza incrementada y mejor resistencia al desgaste. También potencia la estabilidad a la temperatura, que se demuestra en las propiedades de los rodillos durante la molienda. El Níquel actúa en el sentido de unificar la estructura metalográfica del rodillo y uniformizar propiedades, ya que promueve la solificación homogéneamente y evitará dispersión de dureza sobre el cilindro. Confiere maleabilidad y origina que el cilindro sea automateable, que la rugosidad del mismo se mantenga durante su vida útil.
El cilindro se fabrica con una rugosidad superficial que se mantendrá durante la vida del mismo, debido a que, en el proceso de molienda, de compresión, el cilindro se va autodesgastando y generando nuevas zonas rugosas. Es una ventaja ya que los cilindros son cambiados por mantenimiento cuando quedan lisos; en este caso, el cilindro siempre mantendrá la rugosidad, y, por tanto, la eficiencia de arrastre de material.

Claims (3)

REIVINDICACIONES
1a.- Procedimiento para la obtención de un cilindro para molinería, caracterizado porque consiste en un proceso de fundido de hierro con alto contenido en Carbono (3.23-3.85%), Silicio (0.5-2%), Manganeso (0.2-0.6%), Azufre (<0.10%), Fósforo (0.4-0.8%), Cromo (0.3-0.8%) y Níquel (0.5-1.2%) en una única colada por medio de la técnica de moldeo de fundición centrifugada horizontal, aplicando materiales refractarios sobre el molde, con una temperatura de colada comprendida entre 1290-1310°C, en el que durante la centrifugación del mismo, se produce un proceso de refrigeración lento, gradual, y no forzada; habiéndose previsto que posteriormente al desmoldeo, el rodillo sea enfriado sin cambios bruscos de temperatura o choques térmicos.
2a.- Procedimiento para la obtención de un cilindro para molinería, según reivindicación 1a, caracterizado porque el molde o coquilla de revolución, es revestida con un recubrimiento refractario con un espesor en un rango 2-4 mm.
3a.- Procedimiento para la obtención de un cilindro para molinería, según reivindicación 1a, caracterizado porque el proceso de centrifugación se lleva a cabo con un margen de revoluciones entre 600-800 rpm.
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