Use of reinforcing elements to improve fatigue strength of steel structures of mine hoisting machines (MHM)

Uso de elementos de refuerzo para mejorar la resistencia a la fatiga de las estructuras de acero de las máquinas elevadoras de minas (MHM)

El artículo aborda los problemas de la rotura por fatiga de las estructuras de acero y el método de aumentar su resistencia mediante el uso de elementos de refuerzo. Los autores establecen la búsqueda de formas de mejorar las estructuras de acero y de reducir su intensidad metálica sin reducir la resistencia y aumentando su resistencia a la rotura por fatiga, salvo el uso de costosas aleaciones de alta resistencia. Han propuesto un método para reforzar la estructura y buscar su forma óptima de la parte cargada, capaz con un menor espesor de pared de resistir el fallo por fatiga de las estructuras de acero de las máquinas elevadoras de minas utilizadas para transportar coque metalúrgico en funcionamiento a largo plazo. Se presentan los resultados de la modelización por ordenador del estado de tensión-deformación de una viga de acero sometida a cargas de funcionamiento.

INTRODUCCIÓN

Las máquinas de elevación de minas (MHM) de la empresa ArcelorMittal llevan en funcionamiento más de 30 años, y el problema de la destrucción por fatiga de sus estructuras es grave. El volumen de transporte de coque metalúrgico de la mina a la superficie aumenta cada año. La fiabilidad y la seguridad de funcionamiento de las máquinas elevadoras en su conjunto dependen en gran medida del estado técnico de las estructuras de acero. Utilizando los métodos de detección de defectos por ultrasonidos, los autores llevaron a cabo un estudio de 57 MHM de la empresa ArcelorMittal. Como resultado del examen de los dispositivos de frenado, se han revelado los siguientes defectos: El 38,5 % son desgastes y daños en las articulaciones de las bisagras y el 57,3 % son grietas de fatiga en las estructuras de acero (vigas, lanzas, tambores).

Los autores han analizado el problema de la fractura por fatiga de las estructuras [1-3] y han estudiado las causas y los factores que afectan al mecanismo de la fractura por fatiga en los aceros [4-8].

Han desarrollado su propia tendencia de resolver el problema de la rotura por fatiga de la estructura del dispositivo de freno MHM basándose en métodos de simulación por ordenador, detección de defectos por ultrasonidos y memoria magnética de metales [9]. Utilizan el programa ANSYS que permite simular el estado de tensión-deformación de los elementos MHM y sustituir los engorrosos ensayos a escala real de muestras experimentales.