Ottimizzazione e applicazione di rivestimenti PVD su rulli da laminazione e profilatura: studio sperimentale per migliorare le prestazioni e la durata

The project aims to optimize the surfaces of rolling mill rollers to enhance their operational lifespan and improve their performance. These rollers, typically crafted from high-carbon tool steel, are prone to structural failure due to the intense Hertzian stresses they endure during operation. Such failures can compromise the quality of the final product by causing surface wear that results in undesirable textures. To address these issues and prolong roller life, enhancing surface mechanical resistance is imperative. To bolster the wear resistance of rolling mill rollers, our approach involves applying ceramic-based coatings through Physical Vapor Deposition (PVD) technology. These coatings, comprising nitrides, carbonitrides, or other ceramic compounds, are initially deposited in the laboratory and subsequently tested on a larger scale to assess their effectiveness under real-world operating conditions. The development and testing process of these coatings unfolds in two phases: a laboratory phase focusing on refining pre-treatment and coating processes, followed by a subsequent phase dedicated to producing and testing rolling and profiling rolls with optimized coatings. Throughout both phases, comprehensive analyses of coating morphological, chemical, mechanical, and tribological properties are conducted to gauge performance and determine the most suitable coating for specific requirements. The project methodology will be outlined across various chapters, covering the significance of rolling and profiling in industrial processes, discussions on tribology and surface engineering, detailed descriptions of experimental procedures and characterization techniques utilized, and analyses of results obtained alongside their implications. The project's conclusions will consolidate key research findings, assessing the efficacy of achieved objectives and outlining potential future research directions or practical applications.

Il progetto si propone di ottimizzare le superfici dei rulli di laminazione al fine di prolungarne la vita operativa e migliorarne le prestazioni di lavoro. I rulli di laminazione, spesso realizzati in acciaio da utensili ad alto contenuto di carbonio, sono soggetti a cedimenti strutturali a causa degli elevati sforzi hertziani cui sono sottoposti durante l'utilizzo. Questi cedimenti possono compromettere la qualità del prodotto finito a causa dell'usura della superficie del laminato, che potrebbe presentare texture non accettabili. Per ridurre tali inconvenienti e prolungare la vita dei rulli, è necessario aumentarne la resistenza meccanica della superficie. Per migliorare la resistenza all'usura dei rulli di laminazione si è scelto di applicare rivestimenti a base ceramica mediante la tecnologia PVD (Physical Vapor Deposition). Questi rivestimenti, costituiti da nitruri, carbonitruri o altri composti ceramici, vengono depositati in laboratorio e successivamente testati su scala più ampia per valutarne l'efficacia in condizioni operative reali. Il processo di sviluppo e test dei rivestimenti avviene in due fasi: una fase di laboratorio per lo sviluppo dei processi di pretrattamento e rivestimento e una fase successiva per la realizzazione e il test dei rulli da laminazione e profilatura con i rivestimenti ottimizzati. Durante entrambe le fasi, vengono condotte analisi approfondite delle caratteristiche morfologiche, chimiche, meccaniche e tribologiche dei rivestimenti, al fine di valutarne le prestazioni e identificare il rivestimento più adatto alle esigenze specifiche. La metodologia del progetto verrà presentata attraverso una serie di capitoli, che includono un'analisi dell'importanza della laminazione e profilatura nei processi industriali, una trattazione sulla tribologia e sull'ingegneria delle superfici, una descrizione dettagliata delle procedure sperimentali e delle tecniche di caratterizzazione impiegate, nonché una discussione sui risultati ottenuti e le loro implicazioni. Le conclusioni del progetto riassumeranno le principali scoperte emerse dalla ricerca, valutando l'efficacia degli obiettivi raggiunti e delineando possibili direzioni future della ricerca o applicazioni pratiche.