Calcolo strutturale e parametrizzazione della rigidezza di una gabbia a cartuccia per laminatoio

Questa tesi è stata svolta presso l’azienda Danieli & C. Officine Meccaniche SpA con lo scopo di sviluppare una procedura di calcolo utilizzabile per la determinazione del Mill Modulus delle gabbie a cartuccia GUC. Nel primo capitolo viene introdotto il processo di laminazione e ripercorsa l’evoluzione storica dei laminatoi. Successivamente viene studiato un layout di un laminatoio per sezioni leggere, all’interno del quale sono presenti le gabbie di laminazione GUC. Vengono quindi analizzati i componenti principali di una gabbia di laminazione GUC e in seguito studiati nel dettaglio i componenti che rientrano nelle analisi numeriche. Nel secondo capitolo viene realizzato il metodo di calcolo per la determinazione della rigidezza delle cartucce, denominata Mill Modulus. Nella prima parte viene definito un metodo di calcolo agli elementi finiti sulle cartucce GCC e validato da rilievi sperimentali. Il metodo di calcolo viene quindi applicato anche alle cartucce GUC, oggetto della tesi. Successivamente viene analizzata separatamente la rigidezza dei componenti soggetti al carico di laminazione. La rigidezza dei vitoni viene parametrizzata tramite un calcolo analitico validato dalle analisi FEA. La rigidezza dei cuscinetti viene determinata dalla regressione dei dati forniti dal produttore. La rigidezza delle guarniture viene determinata per ogni taglia di cartuccia con le analisi agli elementi finiti. La rigidezza dei rulli viene determinata con un metodo di calcolo analitico corretto sulla base di simulazioni agli elementi finiti. Infine si determina la rigidezza equivalente della struttura tramite operazioni di serie e parallelo tra le rigidezze dei singoli componenti. Tutta la procedura viene implementata in un foglio di calcolo all’interno del quale è sufficiente inserire alcuni dei parametri d’input. Il foglio di calcolo restituisce i valori della rigidezza dei singoli componenti e della struttura, oltre alle corrispondenti deflessioni dovute al carico di laminazione. Nel terzo capitolo si analizza dal punto vista strutturale un componente critico presente sulla cartuccia di laminazione GUC. Tale componente è un tirante utilizzato per connettere la traversa del gruppo regolazione interasse verticale alla spalla della cartuccia ed è soggetto al carico di laminazione agente sui rulli verticali. Per la verifica si utilizza la normativa EN 13001 e si verifica il componente sia dal punto di vista statico che a fatica. La normativa richiede il calcolo della rigidezza dei componenti, che viene determinata con un metodo analitico e verificata dalle analisi agli elementi finiti.