Contact fatigue phenomena in back-up rolls of alloyed steels

Fenómenos de fatiga por contacto en rodillos de apoyo de aceros aleados

La mejora de las propiedades de los rodillos de apoyo en términos de resistencia al desgaste viene impulsada por la necesidad de realizar sesiones de laminación cada vez más largas con el fin de aumentar la productividad y reducir los costes. Se ha estudiado y probado en laboratorio el efecto de la composición química en los fenómenos de fatiga por contacto, que conducen a la aparición de daños macroscópicos denominados desconchamientos. Además, la eliminación mediante operaciones de rectificado de la parte dañada de la superficie de los rodillos no debería ser suficiente para restablecer las prestaciones iniciales del material. Las pruebas experimentales han demostrado que una parte del material situada por debajo de la dañada conserva la memoria del último ciclo de fatiga y debe ser eliminada.

INTRODUCCIÓN

La creciente competencia mundial entre los productores de acero, unida al crecimiento de los productores de los países emergentes, exige la individuación de todas las soluciones posibles para ahorrar dinero y reducir los costes de producción. El alargamiento de la campaña de laminación de los rodillos de apoyo, reduciendo el número de paradas de la planta, conlleva una mayor vida útil de los rodillos, y representa una posible vía de mejora. Se han publicado muchos artículos relacionados con el diseño metalúrgico y el comportamiento de deformación en caliente de los rodillos de apoyo [1-4], pero no se han realizado tantas investigaciones sobre las relaciones entre la microestructura y los fenómenos de fatiga superficial. Algunos resultados publicados muestran que los carburos finamente precipitados en diferentes matrices durante el proceso de tratamiento térmico influyen en gran medida en las propiedades mecánicas de los rodillos de apoyo. En particular, la perlita esferoidizada en las regiones internas que consiste en M₇C₃ globular grande o en forma de barra y un poco de M₂₃C₆ globular pequeño muestra mayores propiedades de tenacidad y resistencia a la fractura que las de la perlita laminar con M₂₃C₆ laminar y un pequeño porcentaje de M₇C₃ globular [5]. En el marco de las relaciones entre la microestructura y las propiedades de fatiga superficial, es importante evaluar el efecto de los diferentes mecanismos metalúrgicos (precipitación de carburos, microestructura) [6] en los fenómenos de fatiga superficial que son responsables de los daños en la superficie de los rodillos, denominados desconchamientos. En este artículo se describe el efecto de la microestructura en los fenómenos de fatiga por contacto de los rodillos de apoyo durante la campaña de laminación y las operaciones de rectificado.

EXPERIMENTAL

Los rodillos de apoyo se fabrican mediante un proceso de forja seguido de un tratamiento térmico de temple y revenido (Q&T), destinado a obtener una dureza objetivo de 450 HV en la superficie.