Title

MODELAMENTO POR ELEMENTOS FINITOS DO PRIMEIRO PASSE DE LAMINAÇÃO A FRIO DE UM AÇO C-MN

FINITE ELEMENT MODELING OF THE FIRST COLD ROLLING PASS OF A C-MN STEEL

Authorship

Nascimento, Willian Costa do; Cardoso, Marcelo Costa; Moreira, Luciano Pessanha

Nascimento, Willian Costa do

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Cardoso, Marcelo Costa

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Moreira, Luciano Pessanha

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DOI

10.5151/2594-5297-20501

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Abstract

O processo de laminação a frio de produtos planos tem sido extremamente investigado por métodos experimentais, analíticos e numéricos. O trabalho é baseado no modelamento por elementos finitos do primeiro passe do laminador quádruo da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN). Um modelo bidimensional foi proposto considerando apenas o cilindro de trabalho assumindo um estado plano de deformação, material isotrópico com encruamento isotrópico não-linear. Uma a chapa de aço C-Mn foi caracterizada por meio de ensaios de tração uniaxial na direção de laminação para obter as propriedades mecânicas usadas no modelo de elemento finito. As tensões industriais a ré e avante foram levadas em consideração. As simulações por elementos finitos foram realizadas com auxílio do programa comercial ABAQUS empregando o método implícito de integração, cilindro de trabalho como corpo rígido e modelo de atrito de Coulomb. As previsões numéricas de carga de laminação apresentaram boa concordância com valores industriais e calculados pelo método dos blocos de acordo com o modelo de Bland-Ford.

The cold rolling process of flat products has been widely investigated by experimental, analytical and numerical methods. This work is based upon the finite element modeling of the first pass of the four high mill of the CSN steel plant. A two dimensional model has been proposed by considering only the work-roll under the assumptions of plane-strain deformation, material isotropy with isotropic nonlinear work-hardening. A C-Mn steel strip has been first characterized by means of the uniaxial tensile test at the rolling direction to obtain the mechanical properties used in the finite element model. The industrial back and forward tensions were also taken into account. The finite element simulations were carried out with the commercial code ABAQUS using the integration implicit method, work-roll as a rigid body and Coulomb friction model. The numerical predictions of the roll-force presented a good agreement with the industrial and the calculated values by the slab method according to the Bland-Ford model.

Keywords

Laminação a frio; Aço C-Mn; Método de elementos finitos.

Cold rolling; C-Mn steel; Finite element method.