EL MUNDO DE LA LATA   

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PROPIEDADES DEL ACERO BASE


 

RESUMEN

Breve reseña de las características del acero base de la hojalata, su definición, medida e influencias. 

INTRODUCCIÓN

Como es bien conocido, la hojalata es un material formado por una lámina de acero recubierta de estaño por ambas caras. Este acero es de un grueso uniforme, y susceptible de oxidarse sin la protección del estaño. Dicha lámina de acero tiene ciertas características que son las esenciales de la hojalata, e influyen en la fabricación de los envases de forma decisiva. Las principales son:

Tipo (Grado)                                       - Grado de refinamiento químico del acero

Superficie: Caja baja y Sita                  - Medición del área de la superficie de la lámina

Temple                                                - Grado de dureza

Calibre                                                - Grueso de la lámina

Medida de la hoja                               - Trabajo – Recorte – Tolerancia

Dirección del grano                             - Orientación de la laminación

Acabado superficial                             - Diferentes acabados

En este trabajo desarrollaremos cada uno de estos factores

TIPO (GRADO) 

El grado del refinamiento químico del acero, es decir su composición,  se estableció en el horno de fabricación del mismo. Para la fabricación de envases se emplean tres tipos, identificados  como hojalatas “L”, “MR”, y “MC”.  

La hojalata tipo “L” tiene un bajo contenido metaloide (fósforo). El tipo “MR” es de contenido medio, cuyo temple o dureza se adquiere básicamente en la operación de laminado. El tipo “MC” tiene un contenido de medio a alto en fósforo, superior a los otros dos tipos. El temple de esta última se adquiere básicamente mediante variaciones en el contenido de fósforo, aunque también influye la operación de laminado. El más empleado de los tres tipos con gran diferencia es el “MR”. 

Las cantidades de carbono, magnesio, sílice y azufre son muy parecidas en los tres tipos de hojalata. Estos elementos, si se encuentran en el límite de las tolerancias máximas, pueden influir en las características del acero y en su funcionamiento. La presencia de cobre es menor en el grado “L”, dando lugar a una mayor resistencia a la corrosión. Este tipo también presenta una menor proporción de fósforo, aportándole además una maleabilidad relativa mayor, lo que le permite un embutido profundo. Esta elevada resistencia a la corrosión hace de este tipo de hojalata muy adecuado para productos ácidos como frutas 

El aumento de la cantidad de fósforo incrementa su dureza durante el proceso de laminado del mismo, pero por el contrario, como ya hemos indicado, reduce su resistencia a la corrosión. Por ello cuando se quiere conseguir unos valores medios y suficientes de dureza y resistencia a la corrosión se recurre al tipo “MR” que es el de mayor uso. En el articulo “HOJALATA”, publicado en esta Web se detalla mas particularidades sobre los tipos de acero base.

MEDIDAS DE SUPERFICIE 

En el mercado se emplean varios tipos unidades para medir la hojalata, que básicamente se corresponden a las de su acero base, ya que la influencia del estañado en las dimensiones finales es despreciable. Básicamente son tres: Caja base americana, caja base europea y sita.  La caja base es una unidad de medida de superficie peculiar a la industria de la hojalata En el comercio internacional de hojalata se emplean dos tipos de caja base: americana y europea 

Caja base americana

Es una unidad basada en la superficie de 112 hojas de medidas 14” x 20”  cuyo producto – area – es  31.360 pulgadas cuadradas (217,78 pies cuadrados) equivalente a 20,23 metros2 Este sistema se derivó del quintal ingles comúnmente en uso el tiempo del desarrollo inicial de la hojalata en este país.

Caja base europea

Es una unidad de medida basada en 100 hojas de dimensiones 14” x 20”, o lo que es lo mismo 18,06 m2 equivalente a 28.000 pulgadas cuadradas. Es una variación de la caja americana, pasando a 100 hojas en vez de 112. 

1 caja base europea= 0.8928 caja base americana

Sita:

Unidad de medida de hojalata también por superficie, igual  a 100 m2. Su nombre deriva de “System International Tinplate Area”. Equivale  a 4.943 cajas base americanas ó a 5.537 cajas base europeas.

Debido a que todas las hojas normalmente son de media distintas a 14” x 20” y el numero de ellas por bulto es distinto a 112 o 100,  las unidades de medida realmente empleadas son 31.360 pulgadas cuadradas (caja base americana), 18,06 m2 (caja base europea) y sobre todo 100 m2 (sita).

A nivel de léxico, los lotes de 112 o 100 hojas de cualquier tamaño y grueso se conocen con el nombre de “paquetes”.  Las hojas se suministran en lotes de varios paquetes flejados en plataformas de madera. A tal tipo de carga se le denomina “bulto”. Un bulto puede estar formado por 8, 10, 12, 15, o hasta 20 paquetes.

TEMPLE

El temple o dureza relativa del acero base de la hojalata, es el resultado acumulado de una serie de factores o pasos: la composición del acero, las técnicas de laminado, recocido y templado (skin-pass).

Cuando se trata de una hojalata del tipo simple reducida, el durometro Rockwell es el equipo estándar de determinación de la dureza superficial, aplicado para  comprobar su temple Es un equipo universal que emplea diferentes partes de cambio en función del material a medir, que le hacen apropiado para probar un gran número de tipos de aceros y de diferentes gruesos.

Para la hojalata doble reducida este dispositivo es inadecuado, debido a la gran delgadez y alta dureza de la misma. En este caso se usa un equipo para pruebas de tracción, determinándose su límite elástico como dato equiparable a la determinación de su dureza.

La dureza de la hojalata se designa con unas letras seguidas de un número. Esta nominación varia si se trata de una hojalata tipo simple reducida o doble reducida.

Para el caso de simple reducida  se emplea la letra “T” seguida por un numero de dos cifras. La letra proviene de la palabra “temple”, y las cifras se corresponden con el valor medio del campo de durezas, medidas en la escala Rockwell HR 30 T, que comprenden dicho valor. La escala alcanza los siguientes valores y utilizaciones:

 

Código        Rango de          Características                    Ejemplos de uso

                    dureza

T 50                45-52            Blando para embutir                Golletes, vertederos

T 52                48-56            Embutición moderada              Cierres a fricción

T 57                54-61           Uso general                              Tapas, tapón corona

T 61                57-65            Uso general de más dureza      Tapas y cuerpos

T 65                61-69            Duro                                       Poco usado

T 70                66-73             Muy duro                               Poco usado 

Cuando se trata de hojalata doble reducida, el código de designación europeo se compone de las letras “DR” (doble reducida) y una cifra de tres dígitos que coinciden con el limite elástico de la misma expresado en N/mm2.  El código americano emplea las mismas letras “DR” seguido de un digito, correspondiente a la primera cifra del valor de su límite elástico expresado en psi. Se puede dar un valor aproximado de dureza en la escala Rockwell HR 30T, pero no puede tomarse como un dato fiable. Para la doble reducida se puede dar el siguiente cuadro de valores:

  Europa                                             America

Código            Límite elástico           Código                     Dureza aprox. HR 30T

DR550             550 N/mm2                 DR 8 (80.000psi)            73

DR620            620 N/mm2                 DR 9 (90.000psi)             76 

DR660            655 N/mm2                 DR 9M(95.000psi)º         77

DR690            690 N/mm2                 DR 10 (100.000psi)         80

CALIBRE

El espesor de la hojalata es un parámetro que no presenta dificultad, se determina con cualquier procedimiento valido para comprobar el grosor de un producto laminado metálico, este puede ser por medida directa o por pesada.

Con anterioridad se empleaba el concepto de “peso base” para clasificar por espesores los materiales, basándose en la relación directa entre peso y espesor a igualdad en las otras medidas de la hoja. Este peso base se expresaba en libras por caja base. Dicho criterio ya no se usa sobre todo en Europa.

MEDIDAS DE SUPERFICIE

Hojas:

Es la forma más clásica de suministro de hojalata. Viene en forma de bultos de hojas a las medidas especificadas en el pedido.

Para determinar las dimensiones de la hoja a pedir o el ancho de la bobina, hay que proceder a un cálculo previo en función de su destino final. Si el mismo es para cuerpos de envases, se precisa determinar por un cálculo geométrico el desarrollo de los mismos y hacer una composición con el número de elementos que deseamos obtener por hoja, de ahí se deducirá las dimensiones del rectángulo. Si su uso es para tapas, la distribución de los cortes de los discos sobre la hoja es función del  útil a usar, ya que puede ser de punzón simple, doble o múltiple. Bastará resolver un problema geométrico simple para su determinación.

Las dimensiones de la lámina se calculan para dar material suficiente en los bordes. Es decir, al valor teórico exacto necesario para realizar la operación prevista, se añadirá un recorte o extra de material en los cuatro lados de un valor entre 1 a 3 milímetros por lado para obtener sus dimensiones finales. El objeto de este recorte es dar el material extra suficiente para evitar el mal corte de una o varias unidades a obtener de la hoja. Este valor puede ser mayor o menor en función de la precisión y calidad de corte de las cizallas usadas para el corte de la lámina. 

Estas dimensiones finales son las medidas teóricas del pedido. Las siderurgias las han suministrado comúnmente con una sobre medida entre 0 a 3 mm  en longitud y en ancho, en las laminas cortadas por ellas. Esto se hace para compensar los posibles fallos de descuadrado u ondulaciones (orillas curvadas). Estas sobre medias se conocen con el nombre de tolerancias. El metal extra que limita el área de trabajo de la hoja, y que no se usa en la fabricación de cuerpos o tapas, se destina a desecho. Es frecuente aprovechar esta sobre medida, pidiendo unas dimensiones algo más pequeñas que las teóricas necesarias, con lo cual se consigue en ahorro importante, ya que por ejemplo la reducción de 1 mm. en ancho en una partida grande supone una disminución de costo interesante. 

Bobinas:

Originariamente toda lámina se cortaba en medidas específicas en forma rectangular en la siderurgia. Aunque este sistema sigue en vigor y todavía muchos pequeños metalgraficos piden la hojalata cortada y preparada en bultos, lo normal es pasar los pedidos a la siderurgia en bobinas y proceder a su troceado en casa del metalgrafico directamente o recurriendo aun tercero. Así se consigue un mejor aprovechamiento del material.

Las dimensiones de la bobina suministradas por la siderurgia, es decir longitud y anchura se controlan por las siguientes normas:

Longitud: La diferencia entre la longitud real y la longitud indicada por el fabricante para cada bobina no debe ser superior al  + 3%. La diferencia acumulada de todas las longitudes reales y las longitudes indicadas por el fabricante para una partida de 100 bobinas, o más, no debe ser superior al 0.1%.

El comprador normalmente, comprueba la longitud total de banda multiplicando la longitud media de las hojas cortadas de la bobina por el número de hojas obtenidas y añadiendo las longitudes de otras partes de la bobina. La longitud media de las hojas cortadas se obtiene midiendo, al menos, diez hojas elegidas al azar con una incertidumbre de 0.2 mm.

Anchura: Se calcula inicialmente en función de su destino, igual que la anchura de una hoja. La anchura de cada hoja procedente de la bobina cortada, debe medirse con incertidumbre menor de 0.5 mm. La anchura debe medirse en el centro de la hoja y perpendicularmente a la dirección de laminado, estando la hoja reposando en una superficie plana. La anchura media no debe ser inferior a la solicitada y no superarla en más de 3 mm.

DIRECCIÓN DEL GRANO

La orientación direccional o preferida del grano está ligada a la operación de laminado y a la de temple. Los granos que conforman la estructura del metal, se alargan en el sentido de laminación, este alargamiento influye sobre las propiedades del acero base.   Por  ejemplo tiene bastante influencia en la formación de la pestaña del cuerpo o en la formación del gancho de cuerpo en el cierre. La dirección del grano se hace más evidente cuanto mas elevado es el temple del material. Cuando la dirección del grano pueda influir en la calidad del envase, es necesario especificarla a la siderurgia con el pedido. Así se indicara a que medida de la lámina debe ser paralela, y ello marcará el sentido de laminación del acero. A veces las plantillas de los cuerpos puede ser que requieran tener el grano paralelo a la longitud – a la base  del envase - , es decir en una dirección “circunferencial” y por ello se designa como grano “C”. Si el grano debe ser paralelo al ancho de la plantilla del cuerpo, será paralelo al eje o altura del envase y se conoce como hojalata de grano “H”. Cuando el temple de la hojalata es T 61 o inferior, la dirección del grano por lo general no se deja sentir por sí sola, y se podrá usar el grano “C” o “H” sin preocupación. Para los temples altos y sobre todo para la hojalata doble reducida es imperativo indicar la dirección del grano, pues su influencia es notable, en el caso de plantillas para cuerpos debe ser obligatorio grano “C”. También es importante indicarlo en tapas del tipo fácil apertura, el desgarre de la tapa se facilita en el sentido del grano, sobre todo si son tapas de forma rectangular u oval. En el caso de envase de forma rectangular, siempre la hojalata debe ser grano “C”, sea cual sea el temple usado, ya que tiene gran incidencia en la formación de las pestañas en las esquinas.

ACABADO SUPERFICIAL

La superficie de la lamina de acero base puede tener diferentes grados de suavidad o aspereza, presentando diversos tipos de acabado superficial previo a la aplicación del estaño.

Estos grados de acabado dependen de las características de la superficie de los rodillos del tren de temple (temper rolling o skin-pass). Los rodillos suaves y bien pulidos producirán una superficie semejante sobre la lámina. Una ligera aspereza de los mismos, hecha por medio de chorro de arena, genera una lámina con cierto grado de aspereza. Existen varios grados de acabado.  Para no ser reiterativos no entraremos en su clasificación, detalles sobre los mismos se pueden ver en los trabajos “HOJALATA” y  “TRATAMIENTO SUPERFICIAL DE LA HOJALATA” ya publicados en esta Web.

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