The Influence of Asymmetry Factor and Deformation on the Criterion Optimizing the Relative Flow Rate of St3S+0H13J Bimetallic Strip

Influencia del factor de asimetría y la deformación en el criterio de optimización del caudal relativo de la banda bimetálica St3S+0H13J

El diseño de nuevas tecnologías de laminación de chapas bimetálicas plantea muchos problemas a la hora de obtener una distribución uniforme de la reducción de laminación en las capas y una banda recta a la salida del hueco del rodillo. Esta es la causa principal para determinar el criterio de optimización del caudal relativo. En este estudio se realizaron análisis informáticos del proceso de laminación asimétrica para optimizar las condiciones de producción de las chapas bimetálicas. Para la simulación informática se utilizó un programa basado en el método de los elementos finitos, Forge 2D.

INTRODUCCIÓN

A partir de numerosos estudios [1 - 6] sobre el proceso de laminación asimétrica de láminas bimetálicas, se ha descubierto que el mayor problema que surge al desarrollar nuevas tecnologías es la falta de uniformidad de la deformación de las capas de la tira. Aparece un fenómeno de flujo no uniforme de capas de tiras bimetálicas tanto en el plano de salida como en el propio espacio entre rodillos. El efecto de esta falta de homogeneidad es una flexión de la tira bimetálica hacia la capa con una mayor resistencia a la deformación (es decir, la capa dura) y el flujo de la capa blanda a su alrededor. Este fenómeno a menudo imposibilita la continuación del proceso de laminación, ya que la hoja laminada puede entrar en el hueco de laminación y causar daños al tren de laminación y su equipo.

Para contrarrestar este fenómeno, se introduce, entre otras cosas, una asimetría de la velocidad periférica de los rodillos de trabajo. Al aumentar la velocidad periférica del contacto del rodillo con la capa dura, aumenta la velocidad de flujo de esta capa a la salida del espacio entre rodillos. De ese modo, la curvatura de la tira se reduce hasta que se obtiene una tira recta. El problema es determinar el valor óptimo del factor de asimetría (es decir, la relación entre la velocidad del rodillo superior y la velocidad del rodillo inferior). Para ello, el criterio de optimización del caudal introducido permitirá determinar rápidamente el valor óptimo del factor de asimetría, α_vopt en base al examen numérico realizado.

OBJETIVO Y ALCANCE DE LOS ANÁLISIS NUMÉRICOS

El estudio analiza el flujo plástico de la tira de dos capas St3S+0H13J en la salida del espacio entre rodillos. Para ello, se realizaron una serie de simulaciones por ordenador. Para el examen numérico se utilizó el software Forge 2D, que utiliza el método de elementos finitos para su cálculo. La investigación se llevó a cabo para una chapa de un espesor de H₀ = 14 mm para tres reducciones relativas de laminación, a saber: ε = 10 %, 20 % y 25 %, y para tres relaciones de espesor de capa de banda diferentes, H_T/H_M = 3/11, 5/9 y 6/8. El proceso de laminación se realizó en caliente a una temperatura de 1000 °C.