Title

CÁLCULO DO PERFIL TÉRMICO DE UM MANDRIL USADO NA LAMINAÇÃO DE TUBOS SEM COSTURA ATRAVÉS DO MÉTODO DE DIFERENÇAS FINITAS

THERMAL PROFILE CALCULATION OF A MANDREL USED IN CONTINUOUS TUBE ROLLING MILL BY FINITE DIFFERENCES ANALISYS

Authorship

Lis Nunes Soares; Rodrigo Venâncio da Silva; Laura Silva Macedo Lima; André Amaral Ribeiro

Lis Nunes Soares

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Rodrigo Venâncio da Silva

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Laura Silva Macedo Lima

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André Amaral Ribeiro

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DOI

10.5151/2594-3626-25563

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Abstract

A Vallourec Tubos do Brasil é uma siderúrgica integrada com produção de tubos de aço sem costura. A qualidade e o acabamento superficial dos tubos estão diretamente relacionados com o processo de laminação pelo qual eles passam. Um fator extremamente importante para um bom processo de laminação é uma boa lubrificação da peça de laminação, o mandril. Durante o processo de laminação, o mandril passa por várias etapas além da lubrificação, incluindo etapas de aquecimento e resfriamento, que se repetem em ciclos de laminação. Um dos principais parâmetros do processo de produção que influenciam a lubrificação do mandril é justamente o perfil térmico e a temperatura superficial do mesmo. O perfil térmico do mandril afeta a aderência do lubrificante em sua superfície. Visando a melhor compreensão do processo, esse trabalho tem como objetivo propor um modelo matemático em diferenças finitas que descreva a evolução do perfil térmico do mandril durante o processo de laminação de tubos sem costura. O mesmo modelo matemático é validado através de engenharia reversa. A proposta do modelo matemático é ser usado na análise de possíveis métodos de pré-aquecimento de mandris antes da lubrificação, diminuindo ou eliminando assim possível sucateamento de peças e paradas da linha de produção por esse motivo.

Vallourec Tubes of Brazil is an integrated steel mill for the production of steel tubes. The steel tubes quality and surface finishing are directly related to the rolling process applied on them. It is extremely important, for a good rolling process, a good lubrication of the rolling tool, the mandrel, which is introduced through the tube, finishing its interior surface. During the rolling process, the mandrel passes through several stages besides lubrication, including heating and cooling stages, which are repeated throughout the rolling cycles. One of the most influent rolling process parameters on mandrel lubrication is its thermal profile along its diameter, highlighting its surface temperature. Mandrel thermal profile affects the lubricant adherence on its surface. The mathematical model is also to be validated through reverse engineering. The final goal of this work is to be useful on possible analyses on pre-heating mandrel methods to be implanted before lubrication, diminishing or even eliminating mandrel or tube scrapping and production line stoppage due to cold mandrel problems.

Keywords

Mandril; Laminação; Diferenças Finitas; Transferência de Calor

Mandrel; Rolling Mill, Finite Differences, Heat transfer