Hierro y Acero Edicion 34 - Page 14

laminación INTRODUCCIÓN Los rodillos de trabajo (Work Rolls) son componentes principales en los molinos de laminación. De esta forma el diseño adecuado es un factor con suma importancia para una prolongada vida útil. Por lo tanto, los cambios en la geometría de los rodillos deben ser estudiados cuidadosamente para determinar los efectos en la vida de trabajo de los mismos. Específicamente para el caso de laminación en caliente, la temperatura es controlada con líquido refrigerante y la protección de los baleros a la entrada y contaminación del líquido es realizada por anillos de sellado montados por interferencia en el cuello de los rodillos. Sin embargo, estos anillos representan un importante costo adicional a la fabricación de los rodillos lo que torna interesante un estudio de modificación de proyecto para la integración de estos anillos directamente en el cuerpo del rodillo de trabajo. La integración de los anillos en el cuerpo del rodillo implica cambios importantes en la geometría del mismo con modificaciones en los radios de alivio y consecuente aumento en la concentración de tensiones generadas por las cargas de laminación. El objetivo de este trabajo es el de realizar un estudio numérico del efecto de concentración de tensiones en la región de montaje de anillos en rodillos de laminación con énfasis en la posible integración de los mismos directamente al cuerpo del rodillo. Para este fin fueron construidos modelos de elementos finitos del ro- (a) dillo con y sin la integración de los anillos. Adicionalmente, para el caso de anillos integrados, fueron estudiados diferentes radios de alivio de tensiones para evaluar el efecto de estos cambios en las tensiones máximas generadas. Los resultados obtenidos con los modelos de elementos finitos muestran cambios importantes en los valores de tensiones máximas debidos a la modificación de proyecto. Sin embargo, este aumento puede ser minimizado con pequeños cambios geométricos de los rodillos en la zona de integración de anillos. Una primera fase del modelado fue analizar los efectos de la integración de los anillos sobre la concentración de tensiones en el rodillo. A su vez, una segunda fase contempló posibles modificaciones geométricas con el objetivo de disminuir los niveles de tensiones máximas. MODELADO POR ELEMENTOS FINITOS Los rodillos de trabajo ICDP de los castillos F4/F6 del molino tándem en caliente de ALTOS HORNOS DE MÉXICO S/A - AHMSA [2] fueron modelados con el pre-procesador de elementos finitos MSc Patran 2005 [4]. Las Figs. 1 (a) y (b) muestran las geometrías de estos rodillos, sin la integración del anillo y con anillo integrado respectivamente. Como se puede observar en la Fig. 1, con la integración de anillos la geometría cambia considerablemente causando fuerte reducción en los radios de alivio. Estas alteraciones ocasionan redistribución y probable aumento de las tensiones. (b) Figura 1: Geometría del rodillo AHMSA; a) Sin anillos; b) Con anillos. A su vez, las Figs. 2 (a) y (b) muestran las mallas y condiciones de contorno para el rodillo AHMSA. Las chumaceras fueron inicialmente modeladas con elementos tipo MPC-RBE2 [4], con el nodo central de cada uno de estos elementos soportado en las direcciones Y y Z simulando los cojinetes en el cuadro del laminador (ver Fig. 2 (a)). Sin embargo, este procedimiento de modelación considera una chumacera totalmente rígida y en algunos casos, produce significativa influencia en los niveles de tensiones debido a la proximidad de la chumacera a los radios de alivio de tensiones. Por lo tanto, simulaciones adicionales consideraron a los rodillos en condición bia15 HIERRO yACERO/AIST MÉXICO