Title

CONTROL STRATEGIES FOR INLINE HEAT TREATMENTS IN HOT STRIP PROCESSING OF INNOVATIVE STEEL MATERIALS

ESTRATEGIAS DE CONTROLE PARA TRATAMENTO TERMICO INLINE NO PROCESSAMENTO DE CHAPAS A QUENTE DE ACOS INOVADORES

Authorship

Bülters, Oliver; Rieger, Thomas

Bülters, Oliver

I am this author

Rieger, Thomas

I am this author

DOI

10.5151/2594-5327-16771

Downloads

Abstract

Heat treatment of steel is used to adjust different microstructures and mechanical properties. The Quenching and Partitioning (Q&P) process or cyclic annealing for grain refinement lead to increased strength and ductility. Both approaches demand a strict temperature control and a close strip temperature tracking. A control strategy for optimal properties is developed. Herefore a one-stand laboratory scale hot rolling process line was equipped with a water- cooling section and an induction heating device. A detailed temperature control during the process was established accounting for strip thickness and velocity, set-point temperatures and amount of water cooling. While industrial set-points and parameters of closed-loop controllers are often empirical, the presented control system and strategies are investigated by MatLab-Simulink. The improved material properties were evaluated in annealing tests. The control system for the cooling track reduces the temperature gradient within the strip to 12 K. The simulation of the heating track gives an optimal set point. As a prerequisite for a controlled design of time-temperature-cycles it can be calculated for various process parameters. Grain sizes < 5 μm are achieved by cyclic annealing. Accordingly strength and ductility increase. The Q&P treatment produces tempered martensite and retained austenite with improved mechanical properties.

Tratamentos térmicos de aços são utilizados para ajustar microestruturas e propriedades mecânicas. A Têmpera e Particionamento (T&P) ou o processo de recozimento cíclico para refino de grão levam a um aumento de resistência e ductilidade. Ambas exigem um rigoroso controle e sistema de acompanhamento da temperatura da chapa. Uma estratégia de controle é desenvolvido. Um processo de laminação a quente em escala laboratorial foi equipado com uma seção de resfriamento a água e um dispositivo de aquecimento indutivo. Um controle da temperatura durante o processo foi estabelecida para espessura da chapa, temperaturas iniciais e quantidade de água. Enquanto temperaturas e parâmetros dos controladores industriais são muitas vezes empíricos, o sistema de controle e estratégias apresentadas são investigados pelo MatLab-Simulink. Melhoras nas propriedades do material foram avaliados em testes de recozimento. O sistema para o resfriamento reduz a temperatura dentro da chapa em 12 K enquanto simulações do aquecimento proporcionam pontos de ajustes ideais. As condições para um projeto controlado de tempo-temperatura cíclico podem ser calculadas para diferentes parâmetros. Tamanhos de grãos inferiores a 5 μm são obtidos por recozimento cíclico. Conseqüentemente, resistência e ductilidade aumentam. O tratamento térmico T&P produz martensita temperada e austenita retida com melhoras nas propriedades mecânicas.

Keywords

Temperature control; Heat treatment; Steel.

Controle de temperatura; Tratamento térmico; Aço.