Modelling of the cooling and thermal treatment of bimetallic rolling mill rolls

Abstract

Este trabajo se basa en la modelación de las etapas de enfriamiento y posterior tratamiento térmico usando un modelo termo-mecánico metalúrgico, con el objetivo de comprender el comportamiento de rodillos laminadores bimetálicos. El caso particular de interés en esta tesis es un rodillo laminador cuya geometría y materiales que lo conforman, representan un alto riesgo de falla en las condiciones de fabricación industrial. El análisis de campos de esfuerzos residuales junto con un modelo de daño aproximado, permite comprender los eventos de falla y predecir tendencias frente a diferentes condiciones industriales. La modelación por elementos finitos requiere una completa serie de parámetros de los materiales involucrados. Por lo tanto, se aplican métodos experimentales y numéricos para obtener parámetros termo-físicos, mecánicos, metalúrgicos y acoplados. Se realizan análisis de sensibilidad para evaluar el efecto en las predicciones, de diferentes parámetros de entrada que representan eventuales cambios de materiales o en la geometría del rodillo laminador. Finalmente, de este trabajo se obtienen conclusiones y perspectivas que permiten establecer algunas debilidades del modelo implementado, resaltando la importancia de considerar un modelo de daño más avanzado. Además, se establece que la caracterización de los materiales debe ser mejorada considerando la contaminación entre ambos materiales y su complejidad. Sin embargo, esta tesis entrega una explicación concluyente del fenómeno de ruptura observado.