El consorcio del proyecto europeo RenewRolls desarrollará rodillos bimetálicos reparables mediante tecnologías de deposición láser, con el objetivo de reducir el consumo de materias primas, la generación de residuos y los tiempos de parada en las plantas siderúrgicas.
Los rodillos de trabajo empleados en la laminación en caliente de acero están sometidos a elevadas cargas termomecánicas y a un intenso desgaste. Tras sucesivas campañas de laminación, su superficie debe ser reperfilada mediante mecanizado, operación que se repite hasta alcanzar un diámetro mínimo que impide continuar utilizándolos. Además, por razones dimensionales y de compatibilidad geométrica entre los rodillos que componen el tren de laminación, el reperfilado de un determinado rodillo puede implicar el ajuste del resto de los rodillos del tren, a fin de mantener las condiciones de reducción adecuadas entre las distintas pasadas de laminación.
El proyecto RenewRolls (RENEWable Hot Rolling ROLLs through DED-LB/P Technology), en el que participan Tekniker, RINA Consulting, Acciaierie d’Italia y AZTERLAN, plantea una alternativa: desarrollar una nueva generación de rodillos bimetálicos reparables mediante deposición directa de energía por láser (DED-LB/P).
Como explica el investigador de AZTERLAN especializado en Tecnologías de Conformado, Dr. Jon Arruabarrena, los rodillos de trabajo empleados en la laminación en caliente de productos largos suelen ser bien “bimateriales, fabricados mediante colada centrífuga combinando un núcleo de acero o fundición con una corteza exterior de aleación de alto Cr, o bien monolíticos, fabricados en acero rápido (HSS)”. La práctica habitual de recuperación de estos rodillos presenta actualmente dos retos principales: por un lado, “la recuperación de los rodillos deteriorados se basa, fundamentalmente, en el mecanizado, lo que implica una pérdida progresiva de material; por otro, en el caso de los rodillos de HSS, su retirada supone además el desaprovechamiento de un material de alta aleación y muy elevado coste, que incoprora elementos considerados materias primas críticas por la UE, como el tungsteno, el cobalto y el vanadio”.
RenewRolls propone cambiar este enfoque y priorizar la reparación frente al mecanizado, aportando nuevo material únicamente en la cara de trabajo de los rodillos. “La fabricación aditiva permite recuperar la geometría del rodillo sin reducirla progresivamente con cada ciclo de reperfilado”, aclara Arruabarrena. Para hacerlo posible, el proyecto aborda el ciclo de vida completo del rodillo, desde el diseño metalúrgico de tanto el material de aporte y el cuerpo del rodillo, hasta su fabricación, reparación y reutilización.
Rodillos bimetálicos mediante deposición láser
El equipo de investigación desarrollará nuevos materiales y procesos basados en tecnologías DED-LB/P, entre ellas Laser Cladding y deposición láser de ultra alta velocidad (EHLA). Estas tecnologías permitirán generar capas de ultraalta dureza sobre la superficie del rodillo con un elevado control del aporte térmico y de la geometría.
“Uno de los principales retos metalúrgicos a los que nos enfrentamos es la aplicación de tecnologías láser sobre sustratos de fundición de hierro, debido a la baja soldabilidad de este material, su conductividad térmica y su susceptibilidad a la aparición de defectos y grietas”. Para ello, RenewRolls trabajará en el diseño de nuevas composiciones de fundición nodular (sustrato o cuerpo principal del rodillo) y polvos metálicos HSS (superficie de trabajo) optimizados para facilitar la reparación sucesiva de los rodillos, así como en estrategias de monitorización in situ y control adaptativo para garantizar la calidad y repetibilidad de la deposición.
Los desarrollos se validarán mediante la caracterización microestructural, química y mecánica de los materiales y recubrimientos, incluyendo su comportamiento tribológico. También se evaluará el comportamiento de los prototipos tras sucesivos ciclos de reacondicionamiento.
“El objetivo es demostrar que un rodillo desgastado puede reacondicionarse repetidamente y volver a prestar servicio, reduciendo la necesidad de fabricar y sustituir componentes completos. Esta estrategia contribuirá a reducir el consumo de materias primas, la generación de residuos y los tiempos de parada asociados a la sustitución y reajuste actual de rodillos”.
[+] Más información sobre el proyecto
[+] Contacto principal en AZTERLAN: Dr. Jon Arruabarrena
RenewRolls está financiado por la Unión Europea a través del Research Fund for Coal and Steel (RFCS), bajo el acuerdo de subvención nº 101296123.
