Title

ESTUDO DO COMPORTAMENTO DINÂMICO DA CADEIRA 2 DO LAMINADOR CM3

STUDY OF DYNAMIC BEHAVIOUR OF CM3 MILL

Authorship

Carvalho, Francisco; Correr, Mário Eduardo; Santos, Edmilson Ricardo de Oliveira

Carvalho, Francisco

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Correr, Mário Eduardo

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Santos, Edmilson Ricardo de Oliveira

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DOI

10.5151/1983-4764-27279

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Abstract

Durante o comissionamento o laminador Novelis CM3 apresentou níveis elevados de vibração, que causou instabilidades no processo de laminação, gerando problema de qualidade e desperdício de produto. Devido à vibração, as chapas produzidas pelo CM3 apresentaram marcas de Chatter, e para entender esse fenômeno foram empregadas as seguintes técnicas: Análise de Vibração, Análise da Forma de Deflexão Operacional e simulação numérica pelo Método dos Elementos Finitos-MEF. De acordo com a literatura, um laminador pode apresentar três modos de Chatter: 5-20 Hz (torção); 128- 256 Hz (3a oitava) e 500-700 Hz (5a oitava). O modo de 3a oitava é mais crítico para a estrutura. Na Análise de Vibração, os espectros apresentam níveis elevados na frequência de 153 Hz, sendo que na análise por ODS identificou-se movimentos relativos nos rolos de Backup e na estrutura de apoio em 153 Hz. Os cálculos por MEF destacaram a existência de um modo natural em 153 Hz nos rolos Backup, como observado nos modos operacionais obtidos por ODS, caracterizando ressonância no sistema. Esta ressonância está associada à vibração do modo de 3a oitava, que ocasiona níveis elevados de vibração no sistema. A excitação deste modo natural faz com que haja a flexão dos cilindros, que causa variações na pressão de laminação gerando assim marcas nas chapas. Também, realizou-se uma Análise Modal do rolo Backup identificando-se uma frequência natural na região de 150 Hz, com a forma modal de flexão.

During the start-up, the Novelis CM3 rolling mill presented high vibration levels that caused instabilities on the rolling process, thickness strip variations generating quality problem and product waste. Due to this vibratory condition the plates produced by CM3 have presented “Chatter Marks”. In this study was performed: bibliography revision, vibration analysis, Operating Deflection Shape-ODS Analysis and Finite Element Analysis - FEA, which allowed a better understanding of the Chatter phenomenon. According to the literature, rolling mill has three Chatter modes: 5-20 Hz (Torsional); 128- 256 Hz (3rd octave) and 500-700 Hz (5th octave). The 3rd octave Chatter is most critical for structure. The vibration analysis has found high vibration levels on the system in 153 Hz and ODS has identified the higher lag phase on Backup rolls and their support structures. FEA found a CM3 natural mode shape around 153 Hz with higher deformation amplitude on Backup rolls as well as also found in the ODS, characterizing resonance on the system. This resonance is associated to the 3rdoctave Chatter occasioning the high vibration levels found in the system. The excitation of this natural mode causes bending of the spindles, which causes pressure variations in milling generating, this way, marks on the strip. Finally, Modal Analysis of the Backup roll has identified a natural frequency in the region of 150 Hz with a simple bending characteristic in mode shape.

Keywords

Chatter, Laminação, Ressonância, Forma modal

Chatter, Rolling mill, Resonance, Shape mode