laminación
Cuando el sistema de enfriamiento por agua produce un efecto
de templado sobre la superficie del rodillo generando un gradiente térmico perpendicular a la superficie durante un ciclo, esto aumenta las tensiones de tracción a nivel superficial. Durante este
periodo se generan severas condiciones de fatiga térmica, mecánica y algunos factores tribológicos como impacto, abrasión,
adhesión y oxidación. Como consecuencia de la fatiga térmica,
la parte exterior de un rodillo presenta un mayor grado de dilatación térmica que la interior. De este modo, se crea una tensión
térmica, al existir un esfuerzo de compresión en la superficie y
un esfuerzo de tensión en el núcleo del rodillo, debido a esto se
genera una grieta de origen térmico, dañando la calidad superficial del rodillo, que a su vez transfiere defectos superficiales al
producto final[1].
3. Ecuación para el cálculo del desgaste.
Actualmente la relación que existe en el desgaste generado en los
rodillos de trabajo se da por el cálculo de Kilómetros de desgaste
(Kides) que se laminan en cada castillo [3] siendo como pivote los
kilómetros del castillo 6.
Donde:
W=Ancho de la cinta (mm).
ld= Longitud de contacto (mm).
FW= Fuerza de laminado (kN).
Lg= Longitud total de laminado (m).
DWr=Diámetro del rodillo de trabajo (mm).
KWr=Coeficiente de desgaste (mm3/kN km).
WW=Profundidad de desgaste.
n=0.3
4. Ecuación de cálculo de los ciclos en los rodillos de
trabajo (Fatiga Térmica).
La fatiga térmica es conocida por ser uno de los mecanismos
predominantes de degradación de los rodillos de trabajo en los
primeros castillos del molino acabador. La afectación en el rodillo de trabajo por los efectos térmicos es función de la difusividad térmica del rodillo y de su período de rotación. La figura 2
representa las zonas de enfriamiento y calentamiento del rodillo
de trabajo (ciclos térmicos)[6].
(1)
Figura 2.
Zonas de
enfriamiento y
calentamiento
del rodillo
de trabajo en
sus diferentes
ciclos de
laminado.
Donde l= Es la longitud laminada (km).
W= El peso del rollo.
A= el ancho de la cinta (mm)
Cal= El espesor de la cinta en ese castillo (mm).
= Densidad del acero.
La ecuación 1 a su vez es modificada por un factor que depende
de la dureza del acero laminado en donde para los aceros bajo
carbono comerciales su factor es de 1.
Kides = Km * Factor
(2)
La ecuación anterior representa los Kides (Kilómetros de desgaste) generados por el acero laminado y éste es el parámetro principal para relacionar el desgaste de los rodillos. Esta ecuación no
considera algunos otros factores importantes como el esfuerzo
sobre la superficie, los ciclos térmicos y la abrasión entre algunos
otros.
Durante el laminado en caliente, además existe desgaste abrasivo
por el óxido, éste está intrínsecamente presente y acelera la velocidad a la cual la superficie se desgasta, los óxidos que se generan
son extremadamente duros y por lo tanto crean condiciones muy
abrasivas en el rodillo. La ecuación para el cálculo de desgaste
utilizada en este trabajo se presenta a continuación. [4,5]:
(3)
La diferencia entre la superficie y la temperatura promedio es
una medición del gradiente térmico experimentado en la superficie, la deformación térmica está dada por la siguiente expresión[7].
(4)
Donde el coeficiente de expansión térmica del material sobre un
rango de temperatura de Ts a Tav es definido por [8].
(5)
Para casos prácticos este valor oscila entre 1.10 x 10-5 a
1.10 x10-5 (1/K) [9] asumiendo que los efectos térmicos son
suficientes para producir una deformación plástica sobre la cinta
la deformación mecánica es igualada a la deformación térmica
que está dada por:
(6)
27 HIERRO yACERO/AIST MÉXICO