Rodillos de laminación: Guía de selección de materiales, dureza y modo de falla de los rodillos de trabajo y de respaldo

En un laminador, los cilindros son al mismo tiempo los componentes más críticos y los que más se consumen. Un rodillo de trabajo en una estación de acabado de flejes en caliente puede laminar entre 3.000 y 8.000 toneladas de acero antes de sacarlo del laminador para su rectificado. Un rodillo de respaldo en el mismo molino puede durar entre 6 y 18 meses antes de que requiera un rectificado importante. Pero cuando un rodillo falla prematuramente (por desconchado, craqueo o fractura), las consecuencias se extienden mucho más allá del costo del rodillo en sí: tiempo de inactividad no planificado del laminador, defectos en la superficie de la banda que provocan rechazos de los clientes, daños a los rodillos adyacentes y a los componentes de la carcasa del laminador, y la interrupción logística de un cambio de rodillo no programado. En los laminadores de bandas en caliente de alto rendimiento, un solo cambio de rodillo no planificado puede costar entre 50.000 y 200.000 dólares en pérdidas de producción.

La causa fundamental de la mayoría de fallos prematuros de los rollos no es un defecto de fabricación. Es una falta de coincidencia entre el material en rollo y las condiciones reales de servicio del soporte: dureza incorrecta para la carga térmica y mecánica, tenacidad insuficiente para la carga de impacto de la pasada o una calidad del material que no puede sobrevivir al ciclo térmico del agua de refrigeración y al contacto de la tira caliente. Esta guía proporciona el marco técnico sistemático para seleccionar el material de rollo correcto para cada posición del soporte, comprender los parámetros de dureza que rigen la resistencia al desgaste y a la fractura y diagnosticar los modos de falla que indican una discrepancia en el material o el proceso.

Parte 1: Los requisitos funcionales de los rodillos del laminador

Antes de seleccionar un material en rollo, es esencial comprender qué debe hacer realmente el rollo y por qué ningún material puede satisfacer todos los requisitos simultáneamente.

1.1 Los cinco requisitos en competencia

Un rodillo de trabajo de laminador debe simultáneamente:

1. Resiste una alta presión de contacto : la tensión de contacto entre el rodillo de trabajo y el fleje en los soportes de acabado de fleje en caliente generalmente excede los 800 a 1200 MPa; en los laminadores de bandas en frío puede alcanzar entre 1.500 y 2.500 MPa. El material del rollo debe tener suficiente resistencia a la compresión y dureza para resistir la deformación plástica de la superficie del rollo bajo estas presiones.

2. Resista el choque térmico cíclico : en el laminado en caliente, la superficie del rollo se calienta a 400-700 °C por contacto con la banda caliente y luego se enfría inmediatamente con agua de refrigeración. Este ciclo térmico genera tensiones térmicas cíclicas en la superficie del rollo, provocando grietas por fatiga térmica (grietas por fuego) si el material tiene una resistencia insuficiente a las grietas térmicas.

3. Mantenga la dureza y la rugosidad de la superficie a lo largo de la campaña : la superficie del rollo debe mantener una dureza y rugosidad constantes en cientos o miles de toneladas laminadas por campaña. El desgaste rápido cambia el perfil del rodillo, afectando la planitud de la tira y la precisión dimensional.

4. Evite defectos en la superficie : fisuras por calor, desconchones, grietas y marcas de bandas en la superficie del rollo se transfieren directamente a la superficie de la tira, lo que provoca fallas en la calidad del producto y rechazos de los clientes.

5. Proporcione suficiente margen de seguridad contra fracturas : el rollo no debe fracturarse catastróficamente bajo las cargas de flexión y torsión del proceso de laminación. Un rodillo fracturado en un laminador de bandas en caliente es un evento catastrófico que puede dañar la carcasa del molino, los rodillos adyacentes y las guías de las bandas.

1.2 El equilibrio fundamental: dureza versus tenacidad

El desafío central en la selección del material del rollo es que la dureza (resistencia al desgaste) y la tenacidad (resistencia a la fractura) están inversamente relacionadas en la mayoría de los materiales. Aumentar el contenido de carbono y aleación para aumentar la dureza reduce la tenacidad a la fractura. Esto significa:

• Soportes de desbaste : grandes reducciones, cargas de alto impacto, choque térmico severo → priorice la tenacidad sobre la dureza → use materiales más resistentes y de menor dureza

• Soportes de acabado : reducciones más pequeñas, cargas de impacto más bajas, pero requisitos extremos de calidad de la superficie → priorizar la dureza y la resistencia al desgaste → utilizar materiales de mayor dureza

• Rodillos de trabajo laminados en frío : sin choque térmico, pero con presiones de contacto extremas → priorizar dureza y resistencia a la fatiga muy altas → utilizar acero de aleación forjado con endurecimiento profundo

Esta variación en los requisitos específicos de los soportes es la razón por la que un laminador utiliza diferentes materiales de rollo en diferentes soportes; no existe un material de rollo universal que sirva de manera óptima para todas las posiciones.

Parte 2: Métodos de fabricación de rollos: forjado versus fundido

2.1 Rollos Forjados

Los rodillos forjados se producen mediante forjado con matriz abierta de un lingote de acero, seguido de un tratamiento térmico (templado y revenido, o endurecimiento diferencial). El proceso de forja:

• Refina la estructura del grano : descompone la estructura del lingote fundido grueso, produciendo un grano fino y uniforme.

• Elimina la porosidad interna : la forja cierra los huecos de contracción y los poros de gas inherentes a los lingotes fundidos.

• Proporciona resistencia direccional : el flujo de grano sigue la forma del rollo, maximizando la resistencia en la dirección axial (crítico para la resistencia a la flexión)

• Permite un endurecimiento profundo y uniforme : los rodillos forjados pueden templarse completamente o endurecerse diferencialmente (superficie dura, núcleo resistente) con excelente uniformidad.

Los rodillos forjados son el estándar para:

• Rodillos de respaldo (todos los tipos de molinos): las cargas de flexión extremas requieren la tenacidad a la fractura que solo la forja puede proporcionar

• Rodillos de trabajo de soporte de desbaste para laminador de bandas en caliente: las cargas de alto impacto requieren dureza forjada

• Rodillos de trabajo de laminado en frío: las presiones de contacto extremas requieren la estructura limpia y libre de defectos del acero forjado.

• Rodillos de trabajo para laminadores de placas de alta carga

Materiales típicos en rollo forjado:

2.2 Rollos fundidos

Los rodillos fundidos se producen vertiendo metal fundido en un molde. El proceso de fundición permite una mayor flexibilidad en composición y geometría que el forjado y, en general, tiene un costo menor para los rodillos de gran diámetro. Los rollos fundidos son producidos por:

• Fundición en arena : para formas grandes y complejas; precisión dimensional más baja

• Fundición centrífuga : el estándar para rodillos fundidos de alta calidad; La fuerza centrífuga durante la fundición impulsa los carburos densos a la capa exterior (cáscara), mientras que el núcleo interior se solidifica con una estructura más resistente y con menor contenido de carburo. Esto produce una estructura compuesta natural: una cubierta dura y resistente al desgaste sobre un núcleo resistente.

Tipos y aplicaciones de rodillos fundidos:

2.3 Forjado versus fundido: cuándo elegir cuál

Parte 3: Selección de materiales específicos del stand

3.1 Laminador de bandas en caliente (HSM): selección de rodillos de trabajo por soporte

El laminador de bandas en caliente es el entorno más exigente para los rodillos de trabajo, ya que combina altas temperaturas de contacto (temperatura de entrada de la banda de 1050 a 1150 °C en el desbaste, 850 a 950 °C en la salida del acabado), altas fuerzas de laminación y una agresiva refrigeración por agua.

Soportes de desbaste (R1–R2):

• Temperatura de la tira: 1.050–1.150°C

• Fuerza de rodadura: Muy alta (hasta 40–60 MN)

• Carga de impacto: Severa (incrustaciones, restos de cultivos, adoquines)

• Prioridad: Resistencia a la fractura y resistencia al agrietamiento térmico sobre la resistencia al desgaste

• Material recomendado: acero Cr2 o Cr3 forjado, o acero fundido de alta resistencia.

• Dureza: HS 40–55 (350–480 HB)

• Justificación: Las cargas de impacto extremas de las incrustaciones y los extremos del cultivo en los puestos de desbaste hacen que la resistencia a la fractura sea el requisito primordial. Un rodillo más duro que proporciona una mejor resistencia al desgaste pero una menor tenacidad se fracturará en estas condiciones.

Puestos de acabado F1–F3 (acabado de entrada):

• Temperatura de la tira: 950–1050°C en la entrada

• Fuerza de rodadura: Alta (20–40 MN)

• Carga de impacto: moderada

• Prioridad: Equilibrio entre resistencia al desgaste y resistencia al agrietamiento térmico

• Material recomendado: Hierro fundido con alto contenido de cromo (centrífugo) o forjado Semi-HSS

• Dureza: HS 65–75 (540–620 HB)

• Justificación: Los soportes de acabado de entrada soportan altas cargas térmicas de la banda en caliente, pero un menor impacto que el desbaste. El hierro fundido con alto contenido de cromo proporciona la resistencia al desgaste necesaria para una vida útil aceptable mientras mantiene suficiente resistencia al agrietamiento térmico.

Soportes de acabado F4–F7 (acabado de salida):

• Temperatura de la tira: 850–950°C

• Fuerza de rodadura: moderada (10–20 MN)

• Carga de impacto: baja

• Prioridad: Máxima resistencia al desgaste y calidad superficial

• Material recomendado: Acero de alta velocidad (HSS): fundido o forjado

• Dureza: HS 75–90 (620–720 HB)

• Justificación: Los soportes de acabado de salida determinan la calidad de la superficie de la tira final y la precisión dimensional. Los rodillos HSS proporcionan una vida útil de campaña de 3 a 5 veces más larga que los rodillos con alto contenido de cromo en estos soportes, lo que reduce la frecuencia de cambio de rodillos y mejora la consistencia de la superficie de la tira. La menor carga de impacto en los puestos de salida hace que la menor tenacidad del HSS sea aceptable.

3.2 Laminador de bandas en caliente: selección del rodillo de respaldo

Los rodillos de respaldo en un laminador de bandas en caliente no entran en contacto con la banda: sostienen los rodillos de trabajo y transmiten la fuerza de laminación a través de la carcasa del laminador. Sus requisitos son fundamentalmente diferentes a los de los rollos de trabajo:

• Requisito principal: Resistencia a la fatiga por flexión: el rodillo de respaldo es una viga grande cargada por la fuerza de rodadura y debe resistir la flexión cíclica sin agrietarse por fatiga.

• Requisito secundario: Resistencia a la fatiga por contacto en la interfaz entre el rodillo de trabajo y el rodillo de respaldo; la tensión de contacto entre el rodillo de trabajo y el rodillo de respaldo puede alcanzar entre 600 y 900 MPa.

• Dureza: HS 55–70 (460–580 HB): inferior a la de los rodillos de trabajo, optimizada para mayor dureza

• Material: Acero Cr-Ni-Mo o Cr5 forjado: la tenacidad superior a la fractura del acero forjado es esencial para los rodillos de respaldo.

Las dimensiones del rollo de respaldo suelen ser:

• Diámetro del barril: 1200–1800 mm (laminador de bandas en caliente)

• Longitud del cañón: 1.800–2.200 mm

• Peso total del rollo: 60–150 toneladas

A esta escala, la calidad de la forja (particularmente la ausencia de defectos internos y la uniformidad de la dureza desde la superficie hasta el núcleo) es crítica. Los rodillos de respaldo se prueban 100 % mediante ultrasonidos después del forjado y el tratamiento térmico.

3.3 Laminador en frío: selección del rodillo de trabajo

El laminado en frío impone a los cilindros de trabajo requisitos fundamentalmente diferentes a los del laminado en caliente:

• Sin choque térmico: la tira entra a temperatura ambiente

• Presiones de contacto extremas: 1500 a 2500 MPa en acabado de tira en frío

• Requisitos de calidad de superficie muy altos: la calidad de la superficie de la banda laminada en frío está directamente determinada por la condición de la superficie del rollo.

• Altas velocidades de laminación: hasta 25 m/s en laminadores en frío en tándem

Requisitos del rodillo de trabajo del laminado en frío:

• Dureza muy alta: 60–66 HRC (acero forjado de alta aleación): necesaria para resistir la deformación plástica bajo presiones de contacto extremas.

• Excelente acabado superficial: Ra < 0,1 μm después del pulido; el acabado superficial del rollo se transfiere directamente a la tira

• Alta resistencia a la fatiga: el rollo debe resistir la fatiga de contacto (picaduras) bajo millones de ciclos de carga por campaña.

• Bajo aplanamiento elástico: el alto módulo elástico mantiene el perfil del rollo bajo carga

Material recomendado: Acero forjado de alta aleación (2% C, 12% Cr, Mo, V): este grado proporciona una combinación de dureza muy alta, buena resistencia a la fatiga y suficiente tenacidad para el servicio de laminado en frío.

Requisitos del rodillo de respaldo del molino en frío:

• Dureza: 60–75 HSC (300–420 HB): inferior a la de los rodillos de trabajo, optimizada para resistencia a la fatiga por flexión

• Material: Acero Cr-Ni-Mo forjado con endurecimiento profundo y uniforme

• Requisito crítico: la dureza debe ser uniforme desde la superficie hasta una profundidad de al menos 100 a 150 mm, para garantizar que el rodillo de respaldo mantenga su capacidad de carga después de múltiples ciclos de rectificado.

3.4 Selección de rodillos de alambrón y molino de barras

Los molinos de alambrón y barras presentan un desafío diferente: los rodillos son más pequeños (típicamente de 200 a 600 mm de diámetro), giran a velocidades muy altas (hasta 100 m/s en bloques de acabado) y deben mantener una geometría de ranura precisa durante la campaña.

Soportes de desbaste y intermedios:

• Carga de alto impacto desde la entrada de palanquilla y la báscula

• Recomendado: Acero fundido o hierro dúctil (hierro nodular)

• Dureza: HS 35–55 (300–480 HB)

Soportes de acabado:

• Se requiere geometría de ranura de precisión y alta velocidad

• Recomendado: Anillos de rodillos de hierro fundido con alto contenido de cromo o carburo de tungsteno

• Dureza: HS 65–80 para alto contenido de cromo; 1400–1600 HV para carburo de tungsteno

Los anillos de rodillos de carburo de tungsteno son la mejor opción para bloques de acabado de alambrón de alta velocidad:

• Resistencia al desgaste entre 10 y 20 veces mayor que la del hierro fundido con alto contenido de cromo

• Módulo elástico 3 veces mayor que el del acero: un aplanamiento elástico mínimo mantiene la geometría de la ranura

• Limitación: Muy baja tenacidad a la fractura; debe usarse en una funda de acero (rollo compuesto) y no puede soportar guijarros ni cargas de impacto severas.

Parte 4: Medición y conversión de dureza para rodillos de laminador

4.1 Escalas de dureza utilizadas en la especificación del rollo

Los rodillos del laminador utilizan múltiples escalas de dureza según el tipo de rodillo y el nivel de dureza:

Conversiones aproximadas (solo como referencia; los valores exactos dependen del material):

4.2 Gradiente de dureza: el parámetro crítico

Para rodillos endurecidos diferencialmente (superficie dura, núcleo resistente), el gradiente de dureza desde la superficie hasta el núcleo es tan importante como la dureza de la superficie. El gradiente de dureza determina:

• Profundidad de endurecimiento efectiva : cuántos ciclos de reafilado puede sufrir el rodillo antes de que se consuma la capa endurecida.

• Distribución de tensiones en el subsuelo : la transición de una superficie dura a un núcleo blando crea una zona de concentración de tensiones donde pueden iniciarse grietas por fatiga en el subsuelo.

• Riesgo de desconchado : si la capa endurecida es demasiado delgada o la caída de dureza es demasiado abrupta, la concentración de tensión subsuperficial promueve el desconchado.

Requisitos típicos del gradiente de dureza:

Parte 5: Cálculo de la tensión de contacto y de la resistencia al balanceo

5.1 Esfuerzo de contacto hertziano en la interfaz rollo/tira

El contacto entre un rodillo cilíndrico y la superficie plana de la tira es un problema de contacto de la línea Hertziana. La presión de contacto máxima (esfuerzo hertziano máximo) es:

Dónde:

= fuerza de rodadura (N)

= longitud del cañón en contacto (m)

= módulo elástico reducido:

(para acero-acero:

)

= radio reducido:

(para rollo sobre tira plana:

)

Ejemplo: rodillo de trabajo de 700 mm de diámetro, cilindro de 1600 mm, fuerza de laminado de 20 MN:

Esta presión de contacto debe estar por debajo del límite de fatiga de contacto del material (

) para evitar picaduras y desconchones. Para rollos HSS,

; para hierro fundido con alto contenido de cromo,

.

5.2 Tensión de flexión del rollo

El rodillo de respaldo (y en menor medida el rodillo de trabajo) actúa como una viga cargada por la fuerza de rodadura distribuida a lo largo de la longitud del cañón y apoyada en los cojinetes del cuello del rodillo. El esfuerzo de flexión máximo en la superficie del cilindro del rodillo es:

Dónde

es el momento flector máximo (N·mm) y

es el diámetro del cañón (mm).

Para un rollo de respaldo con fuerza de rodadura

aplicado en el centro del cañón y apoyado en los centros del cuello (lapso

):

La tensión de flexión debe estar por debajo del límite de resistencia del material, normalmente entre 250 y 400 MPa para el acero en rollo de respaldo forjado de Cr-Ni-Mo. Un factor de seguridad de 4 a 5 respecto del límite de resistencia es una práctica estándar para el diseño del rodillo de respaldo.

Parte 6: Análisis del modo de falla del rollo

Comprender el modo de falla es esencial para identificar la causa raíz y seleccionar la acción correctiva correcta. La misma apariencia visual puede tener diferentes causas fundamentales.

6.1 Descantillado

Apariencia: Grandes trozos de la superficie del rollo se desprenden, generalmente en un patrón aproximadamente circular o elíptico. La profundidad del desconchado suele ser de 5 a 30 mm.

Mecanismo: iniciación de grietas por fatiga subsuperficial a la profundidad máxima del esfuerzo cortante (generalmente de 2 a 10 mm por debajo de la superficie para el contacto hertziano), seguida de la propagación de la grieta paralela a la superficie, que eventualmente se conecta a la superficie y libera un fragmento de astilla.

Causas fundamentales:

• Sobrecarga: la fuerza de rodadura excede el límite de fatiga de contacto del rodillo: la causa más común

• Choque térmico: el enfriamiento repentino (agua de enfriamiento en un rollo caliente o tiras de adoquín que causan sobrecalentamiento local) crea tensiones térmicas de tracción que inician grietas en el subsuelo.

• Defectos subsuperficiales preexistentes: inclusiones, bandas de segregación o escamas de hidrógeno en el material en rollo actúan como sitios de iniciación de grietas.

• Profundidad de endurecimiento insuficiente: si la capa endurecida se consume al reafilarse, el material de la superficie más blanda no puede resistir las tensiones de contacto.

Acción correctiva:

• Verifique que la fuerza de rodadura no exceda el límite de fatiga de contacto nominal del rodillo.

• Verificar la limpieza del material en rollo (inspección UT de rollos nuevos)

• Verifique que la profundidad endurecida sea adecuada para el diámetro restante del rollo.

• Revisar el flujo y la distribución del agua de refrigeración.

6.2 Agrietamiento por fuego (agrietamiento por fatiga térmica)

Apariencia: Red de finas grietas superficiales (revisión por calor) en un patrón aproximadamente hexagonal, típicamente de 0,5 a 3 mm de profundidad. En casos severos, las grietas se propagan más profundamente y pueden provocar desconchados.

Mecanismo: Las tensiones térmicas cíclicas debidas al calentamiento repetido (contacto de la banda caliente) y al enfriamiento (agua de refrigeración) generan tensiones de tracción cíclicas en la superficie del rodillo durante la fase de enfriamiento. Estas tensiones exceden el límite de fatiga térmica del material, iniciando grietas superficiales.

Causas fundamentales:

• Flujo de agua de refrigeración insuficiente: una refrigeración inadecuada permite que la temperatura de la superficie del rodillo aumente excesivamente.

• Problemas de distribución del agua de refrigeración: el enfriamiento desigual crea gradientes térmicos a lo largo del barril

• Material con baja resistencia al agrietamiento térmico: los materiales de alta dureza (HSS, alto contenido de cromo) tienen una menor resistencia al agrietamiento térmico que los materiales más resistentes.

• Duración excesiva de la campaña: las grietas de fuego son acumulativas: una tirada que no se reafila con suficiente frecuencia acumula grietas de fuego profundas.

Acción correctiva:

• Verificar el caudal de agua de refrigeración y su distribución en todo el barril.

• Reducir la duración de la campaña (remolido con más frecuencia) para soportes con alta carga térmica

• Considere cambiar a un material con mejor resistencia al agrietamiento térmico (por ejemplo, de HSS fundido a Semi-HSS forjado) si el agrietamiento por fuego es persistente

6.3 Marcas de bandas/ranuras

Apariencia: Bandas o ranuras circunferenciales en la superficie del rollo, generalmente a intervalos regulares correspondientes a la posición del borde de la tira o a un ancho de tira específico.

Mecanismo: Los bordes de la tira crean una concentración de tensiones en la zona de contacto del borde. Durante muchos ciclos de laminado, el contacto repetido en la posición del borde de la tira provoca desgaste preferencial o daños por fatiga, creando una banda o ranura visible.

Causas fundamentales:

• Enrollar la tira del mismo ancho repetidamente : el borde de la tira siempre hace contacto con la misma posición en el cilindro del rodillo

• Corona de rodillo insuficiente : un perfil de rodillo plano concentra la tensión en los bordes de la tira

• Defectos en los bordes de la tira : las rebabas o los bordes doblados en la tira crean concentraciones de tensión locales

Acción correctiva:

• Varíe el ancho de la tira en el programa de laminado para distribuir el contacto del borde a lo largo del barril.

• Verifique que el perfil de la corona del rodillo sea correcto para el programa de laminado

• Inspeccione la tira entrante en busca de defectos en los bordes.

6.4 Fractura del rollo

Apariencia: Fractura completa del rodillo, típicamente en el radio de transición cañón/cuello o en el centro del cañón.

Mecanismo: La tensión de fractura excede la tenacidad a la fractura del material (

) en una grieta preexistente o concentración de tensiones. La fractura por rodadura suele ser un evento de fractura rápida: ocurre repentinamente sin previo aviso.

Causas fundamentales:

• Adoquín (atasco de tiras): un adoquín en tiras se envuelve alrededor del rodillo de trabajo, creando cargas extremas de flexión y torsión que exceden la resistencia a la fractura del rodillo.

• Fractura por choque térmico: el enfriamiento repentino de un rodillo muy caliente (por ejemplo, agua de enfriamiento de emergencia en un rodillo que ha perdido enfriamiento) crea tensiones térmicas extremas.

• Grietas profundas preexistentes: las grietas por incendio o daños por desconchado que no se eliminaron mediante el reamolado se propagan hasta la fractura.

• Defecto del material: Los defectos internos (escamas de hidrógeno, segregación) reducen la tenacidad efectiva a la fractura por debajo del valor de diseño.

Acción correctiva:

• Mejorar los sistemas de detección de adoquines y protección de molinos.

• Asegúrese de que todas las grietas causadas por fuego y daños en la superficie se eliminen por completo durante el reafilado (verificar mediante inspección por partículas magnéticas)

• Especifique una inspección 100% UT de rollos nuevos para detectar defectos internos

6.5 Desgaste excesivo

Apariencia: Rápida reducción del diámetro del rollo, pérdida del perfil del rollo (corona), degradación de la rugosidad de la superficie.

Mecanismo: El desgaste abrasivo de la superficie de la tira (incrustaciones, óxido, inclusiones duras) elimina material de la superficie del rodillo más rápido que la tasa de desgaste de diseño.

Causas fundamentales:

• Material en rollo demasiado blando para la aplicación; dureza insuficiente para las condiciones de contacto

• Acumulación de incrustaciones : una desincrustación inadecuada permite que se acumulen incrustaciones duras entre el rodillo y la tira, lo que aumenta drásticamente el desgaste abrasivo.

• Material en rollo incorrecto para el soporte : utilizar un material más resistente pero más blando en un soporte de acabado donde la resistencia al desgaste es la prioridad

Acción correctiva:

• Actualice a un material en rollo más duro (p. ej., de hierro fundido con alto contenido de cromo a HSS para soportes de acabado)

• Verifique el rendimiento del descalcificador: verifique la presión del agua y el estado de la boquilla

• Revisar la duración de la campaña y el cronograma de rectificado.

Parte 7: Gestión del taller de bobinas y reafilado

7.1 Requisitos de reafilado

Después de cada campaña, los rodillos de trabajo se rectifican para eliminar los daños en la superficie (grietas por fuego, desgaste, marcas de bandas) y restaurar el perfil correcto. La profundidad de rectificado debe ser suficiente para:

• Elimine todas las grietas causadas por fuego (normalmente entre 0,5 y 2 mm de profundidad): verificadas mediante inspección por partículas magnéticas (MPI) después del pulido.

• Elimine todos los daños por desconchado: verificados visualmente y por MPI

• Restaurar el perfil correcto del cilindro (corona, cono o curva CVC): verificado mediante la medición del perfil del rodillo.

Profundidad mínima de rectificado: normalmente de 0,5 a 1,5 mm por lado (de 1 a 3 mm de diámetro) para rodillos de trabajo de laminado en caliente; 0,1–0,3 mm por lado para rodillos de trabajo laminados en frío.

Rectificado total máximo: el rodillo se puede rectificar hasta que el diámetro del cilindro alcance el diámetro mínimo aceptable (normalmente entre el 90 % y el 95 % del diámetro del nuevo rodillo). En este punto, la capa endurecida puede consumirse o los ajustes del cojinete del cuello del rodillo pueden quedar subdimensionados.

7.2 Protocolo de inspección de rollos

7.3 Almacenamiento y manipulación de rollos

El almacenamiento y manipulación inadecuados de los rollos es una causa importante de fallas prematuras:

• Orientación de almacenamiento: los rollos grandes (rollos de respaldo, rollos de trabajo pesado) deben almacenarse horizontalmente sobre soportes de bloque en V; nunca almacenarse verticalmente, lo que puede provocar que se doblen por su propio peso.

• Temperatura: Los rollos no deben estar sujetos a cambios rápidos de temperatura durante el almacenamiento; el choque térmico puede iniciar grietas en rollos de alta dureza.

• Manipulación: Los cuellos de los rodillos deben protegerse durante la manipulación; los daños en la superficie del cuello de los rodillos provocan concentraciones de tensión que pueden iniciar grietas por fatiga.

• Lubricación: Los muñones del cuello del rodillo se deben engrasar ligeramente durante el almacenamiento para evitar picaduras de corrosión, que actúan como un sitio de inicio de grietas por fatiga.

Preguntas frecuentes

P1: ¿Cuál es la diferencia entre una tirada de trabajo y una tirada de respaldo?

Los rodillos de trabajo son los rodillos que entran en contacto directamente con la tira que se está laminando. Determinan el espesor, la anchura, la calidad de la superficie y la planitud de la banda. Los rodillos de respaldo sostienen los rodillos de trabajo desde atrás, evitando que los rodillos de trabajo se desvíen bajo la fuerza de rodadura. En un molino 4-Hi, hay 2 rodillos de trabajo (superior e inferior) y 2 rodillos de respaldo (superior e inferior). Los rodillos de trabajo son más pequeños (normalmente de 500 a 800 mm de diámetro en los laminadores de bandas en caliente), más duros y se reemplazan con mayor frecuencia. Los rollos de respaldo son mucho más grandes (entre 1200 y 1800 mm de diámetro), más resistentes y duran mucho más.

P2: ¿Por qué se utilizan rodillos HSS (acero de alta velocidad) en los soportes de acabado pero no en los soportes de desbaste?

Los rodillos HSS tienen una dureza muy alta (HS 75–90) y una excelente resistencia al desgaste, lo que proporciona una vida útil de 3 a 5 veces más larga que los rodillos con alto contenido de cromo en soportes de acabado. Sin embargo, el HSS tiene una baja tenacidad a la fractura: no puede soportar las severas cargas de impacto de las incrustaciones, los extremos de los cultivos y los adoquines que ocurren en los rodales de desbaste. Los soportes de desbaste requieren materiales más resistentes y de menor dureza (acero Cr2/Cr3 forjado) que puedan absorber la energía del impacto sin fracturarse. Los soportes de acabado tienen una carga de impacto más baja, lo que hace que la baja tenacidad del HSS sea aceptable a cambio de su superior resistencia al desgaste.

P3: ¿Qué causa el desconchado por laminación y cómo se puede prevenir?

El desconchado es causado por el inicio de grietas por fatiga subsuperficiales en la profundidad máxima del esfuerzo cortante (2 a 10 mm por debajo de la superficie), seguido de la propagación de grietas y la rotura de la superficie. Las causas principales son: fuerza de rodadura que excede el límite de fatiga de contacto del rodillo; defectos del subsuelo preexistentes (inclusiones, escamas de hidrógeno); profundidad de endurecimiento insuficiente; y choque térmico. Prevención: especificar inspección 100% UT de rollos nuevos; verificar que la fuerza de rodadura no exceda el límite de fatiga de contacto nominal del rodillo; mantener una profundidad de endurecimiento adecuada mediante el seguimiento del historial de reafilado; Garantizar una distribución uniforme del agua de refrigeración.

P4: ¿Cómo especifico la dureza correcta para un rodillo de trabajo de repuesto?

La especificación de dureza depende de la posición del soporte y del tipo de molino. Para soportes de acabado de decapado en caliente F4–F7, especifique HS 75–90 (grado HSS). Para soportes de acabado de decapado en caliente F1–F3, especifique HS 65–75 (hierro fundido con alto contenido de cromo o Semi-HSS). Para soportes de desbaste de desbaste en caliente, especifique HS 40–55 (Cr2/Cr3 forjado). Para rodillos de trabajo laminados en frío, especifique 62–66 HRC (acero forjado de alta aleación). Especifique siempre tanto la dureza de la superficie como la dureza mínima a 30 mm de profundidad; la dureza de la superficie por sí sola no garantiza una vida útil adecuada si la capa endurecida es poco profunda.

P5: ¿Cuál es la profundidad de reafilado correcta para los rodillos de desbaste en caliente?

La profundidad mínima de rectificado debe ser suficiente para eliminar todas las grietas causadas por fuego, normalmente entre 0,5 y 2 mm por lado (entre 1 y 4 mm de diámetro) para los rodillos de trabajo de decapado en caliente. Después del pulido, verifique la eliminación completa de las grietas mediante inspección por partículas magnéticas (MPI). Si MPI muestra grietas restantes, continúe lijando hasta que la superficie esté limpia. No vuelva a poner en servicio un rollo con grietas residuales: se propagarán durante la siguiente campaña y provocarán desconchados o fracturas.

P6: ¿Se pueden reparar los rodillos forjados después de un daño por desconchado?

Los daños menores en la superficie (descantillados superficiales, marcas de bandas) se pueden eliminar rectificando si queda suficiente diámetro. El desconchado profundo (> 10–15 mm) que ha consumido la capa endurecida no se puede reparar; se debe desechar el rodillo o volver a endurecer el cilindro (si el diseño del rodillo lo permite). La fractura del rollo no es reparable. Para los rodillos de respaldo con desconchones profundos en la superficie del cilindro, algunos fabricantes ofrecen reparación de la camisa del cilindro (presionando una nueva camisa endurecida sobre el cilindro existente), pero esto solo es viable para diseños de cilindros específicos.

Yile Machinery: Rodillos de laminación forjados y fundidos

Yile Machinery fabrica rodillos de laminación forjados y fundidos personalizados para laminación en caliente, laminación en frío, laminadores de placas, laminadores de barras y laminadores de perfiles. Nuestra capacidad de fabricación integrada, desde forjado y fundición hasta tratamiento térmico, rectificado CNC e inspección, garantiza que cada rollo cumpla con los requisitos de dureza, perfil y calidad interna de su aplicación específica.

Nuestras capacidades de fabricación de rollos:

• Rodillos forjados: Forjado en matriz abierta para rodillos de trabajo y rodillos de respaldo de hasta 1.500 mm de diámetro; Los materiales incluyen Cr2, Cr3, Cr5, Cr-Ni-Mo, Semi-HSS y aleaciones personalizadas.

• Rodillos fundidos: Fundición centrífuga para rodillos de fundición con alto contenido de cromo y hierro dúctil; Fundición en arena para núcleos de rodillos de respaldo grandes.

• Tratamiento térmico: Endurecimiento diferencial (superficie dura, núcleo resistente) con control preciso del gradiente de dureza; endurecimiento por inducción para rodillos de trabajo

• Rectificado: rectificado de rodillos CNC con tolerancias de perfil de ±0,01 mm; acabado superficial Ra < 0,4 μm para rodillos laminados en caliente, Ra < 0,1 μm para rodillos laminados en frío

• Inspección: 100% prueba ultrasónica (UT) de solidez interna; inspección por partículas magnéticas (MPI) en busca de grietas superficiales; estudio de dureza en cada rollo; certificado de medición del perfil

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Para recibir una cotización, proporcione:

• ✅ Tipo de rollo (rollo de trabajo/rollo de respaldo/rollo intermedio)

• ✅ Tipo de laminador y posición del soporte (p. ej., laminador de bandas en caliente, soporte de acabado F5)

• ✅ Dimensiones del rollo: diámetro del cañón × longitud del cañón × longitud total; diámetro y longitud del cuello

• ✅ Dureza superficial requerida y especificación del gradiente de dureza

• ✅ Especificación del material (o material en rollo actual para reemplazo)

• ✅ Cantidad y fecha de entrega requerida

• ✅ Rollo de dibujo o muestra disponible para ingeniería inversa

Correo electrónico: jasmine@yileindustry.com

Enviar solicitud de cotización: www.yilemachinery.com/contactus.html

Todas las consultas técnicas reciben respuesta en un plazo de 24 horas. Se acepta ingeniería inversa a partir de rollos de muestra o rollos desgastados.

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