laminación
Desarrollo de una nueva
aleación de acero rápido HSS
para rodillos de laminación para soportar
las condiciones extremas de su uso
y mejorar la productividad del molino
Leonel Elizondo1,a, Tommy Nylén2,b , Michael Brandner3,c, Thomas Trickl4,d y Armin Paar5,e
1
2
3
Director de R&D ESW Austria
Vice Presidente R&D ESW, Austria
Director de Calidad ESW, Austria
5
Ingeniero R&D ESW, Austria
Ingeniero R&D ESW, Austria
4
[email protected],,[email protected], [email protected], [email protected], [email protected]
Keywords: HSS roll, Thermo-Calc simulations, heat treatment, development process.
Resumen
La tendencia mostrada por el sector automovilístico en los
últimos años de reducir el consumo de combustible basándose, entre otras cosas, en la reducción del peso de los
vehículos, ha sido uno de los principales detonadores que
ha impulsado a los fabricantes de acero a desarrollar aceros cada vez más sofisticados y resistentes. Esto ha permitido reducir la sección de los componentes estructurales de
los coches reduciendo por lo tanto su peso, a la vez que se
ha aumentado la seguridad de los ocupantes del vehículo.
Laminar aceros más duros en espesores más delgados
acelera el desgaste de los rodillos, con lo cual, y en comparación con condiciones menos severas de laminación,
estos tienen que ser cambiados antes. Esto supone un
mayor número de cambio de rodillos y por lo tanto una
pérdida de productividad de la instalación. Sin embargo
los fabricantes de acero no solamente no están dispuestos
a sacrificar su productividad, sino que quieren aumentarla alargando las campañas de laminación para reducir los
tiempos muertos.
El presente trabajo trata sobre el desarrollo de una nueva
aleación de acero rápido para las capas de los rodillos de
laminación que responde a estas condiciones extremas de
laminación a la vez que mejora la productividad del molino.
El desarrollo comienza con un análisis teórico de la situación seguido de una serie de simulaciones termodinámicas de las posibles nuevas aleaciones con Thermo-Calc, la
producción de prototipos de las aleaciones seleccionadas
en nuestra planta piloto y finalmente con la fabricación de
prototipos a escala real.
El resultado es una aleación con un contenido balanceado
de carburos tipo MC, M2C y M6C en una matriz de martensita revenida.
24 HIERRO y ACERO/AIST MÉXICO
Introducción
El principal objetivo de este proyecto fue el desarrollo de una nueva aleación de acero rápido (HSS) para rodillos de laminación que
presentase un mejor rendimiento en comparación con la calidad
actual.
El cálculo del rendimiento de los rodillos consiste de dos factores
bien diferenciados. El desgaste, es decir la cantidad de material
que hay que rectificar para recuperar el perfil original del rodillo
y el rectificado extra o adicional que es necesario para eliminar
todos los defectos que se hayan podido generar durante la laminación, como por ejemplo grietas, marcas, etc. Este último factor
está relacionado con la sensibilidad del rodillo a los accidentes de
laminación.
Tomado nuestro último desarrollo en aleaciones tipo HSS como
punto de partida para este proyecto, y teniendo en cuenta todas las
limitaciones impuestas por el proceso de centrifugación empleado
en la fabricación del rodillo, se decidió un rediseño de la aleación.
La idea principal fue la de aumentar la fracción de carburos contenida en la microestructura, sin aumentar la red de carburos pues
esto podría suponer una mayor sensibilidad respecto a la propagación de grietas de origen mecánico al igual que un patrón de
grietas térmicas más severo [1].
Como se comentó anteriormente, el proceso de centrifugación impone límites adicionales al diseño de la aleación pues la fuerza centrífuga puede conducir a una segregación extrema de las partículas
precipitadas en el líquido que incluso pueden producir problemas
de unión entre capa y núcleo [2].
Debido a que nuestro último desarrollo en aleaciones tipo HSS
ya contiene un alto porcentaje de carburos tipo MC, fundamentalmente de vanadio, se decidió aumentar la cantidad de los elementos de aleación formadores de carburos de tipo M6C/ M2C como
es el caso del tungsteno. Estos carburos son normalmente más
masivos que los del tipo MC y deben por lo tanto contribuir de manera efectiva a la mejora de la resistencia al desgaste. Por otra parte
estos carburos son más densos que los VC por lo que se descarta
una segregación hacia el interior de la capa que eventualmente
pudiese producir problemas de unión.