Title

Integração de simulação física com modelagem analítico-numérica para previsão de cargas de laminação na laminação a quente de tiras

Integration of physical simulation with analytical-numerical modeling for prediction of rolling loads in hot strip rolling

Authorship

SOARES, JULLY; VENTURA, HARISON DA SILVA; MUDESTO, BRUNO FERNANDES; SILVA, NATHAN MATHEUS DA; SANTIAGO, GABRIEL AUGUSTO DE AVILA; MOREIRA, LUCIANO PESSANHA

SOARES, JULLY

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VENTURA, HARISON DA SILVA

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MUDESTO, BRUNO FERNANDES

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SILVA, NATHAN MATHEUS DA

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SANTIAGO, GABRIEL AUGUSTO DE AVILA

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MOREIRA, LUCIANO PESSANHA

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DOI

10.5151/2594-5297-44061

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Abstract

Este estudo investiga a capacidade preditiva do modelo de Sims na estimativa das cargas de laminação nas cadeiras acabadoras de um laminador de tiras a quente, a partir de valores de tensão média de escoamento (MFS) obtidos por simulação termomecânica. Foram avaliadas duas ligas: um aço C-Mn microligado ao nióbio e ao titânio e uma segunda liga de composição similar, diferenciada pela adição de molibdênio e ainda não produzida em escala industrial. Ensaios de compressão em deformação plana foram conduzidos em um simulador termomecânico Gleeble 3500 para reproduzir as condições industriais de processamento. Os dados experimentais foram submetidos a procedimentos de suavização e tratamento e, em seguida, utilizados como entrada para um modelo computacional implementado em ambiente Python. A aplicação direta do modelo de Sims apresentou baixa acurácia preditiva, caracterizada pela superestimação das cargas de laminação nas primeiras cadeiras e pela subestimação na última cadeira. A aplicação de uma calibração baseada em regressão linear resultou em redução significativa dos erros de predição, alcançando desvios médios inferiores a 6%. A metodologia calibrada demonstrou boa concordância quando aplicada à segunda liga, indicando seu potencial de aplicação em condições industriais sem restrições operacionais relevantes.

This study investigates the predictive capability of the Sims model in estimating rolling loads in the finishing stands of a hot strip mill, based on mean flow stress (MFS) values obtained through thermomechanical simulation. Two alloys were evaluated: a C-Mn steel microalloyed with niobium and titanium, and a second alloy of similar composition, differentiated by the addition of molybdenum and not yet produced at an industrial scale. Plane strain compression tests were conducted using a Gleeble 3500 thermomechanical simulator to reproduce industrial processing conditions. The experimental data were subjected to smoothing and processing procedures and subsequently used as input for a computational model implemented in a Python environment. The direct application of the Sims model exhibited low predictive accuracy, characterized by overestimation of rolling loads in the initial stands and underestimation in the final stand. The application of a linear regression-based calibration resulted in a significant reduction in prediction errors, achieving average deviations below 6%. The calibrated methodology demonstrated good agreement when applied to the second alloy, indicating its potential applicability under industrial conditions without relevant operational constraints.

Keywords

Laminação a quente de tiras, Modelo de Sims, Tensão média de escoamento, Simulação termomecânica

Hot strip rolling, Sims model, Mean flow stress, Thermomechanical simulation, Rolling load