Title

SIMULAÇÃO POR ELEMENTOS FINITOS DO PROCESSO DE LAMINAÇÃO DE TIRAS A QUENTE DE AÇOS C-Mn

FINITE ELEMENT SIMULATION OF THE HOT STRIP ROLLING PROCESS OF C-Mn STEELS

Authorship

Gustavo Coqui Barbosa; Luciano Pessanha Moreira

Gustavo Coqui Barbosa

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Luciano Pessanha Moreira

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DOI

10.5151/1983-4764-25686

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Abstract

Neste trabalho, foi desenvolvido um modelo de elementos finitos para simular o primeiro passe da laminação a quente do trem acabador de tiras de aço C-Mn. O comportamento desse aço é definido por equações constitutivas que descrevem os mecanismos de encruamento e recristalização acoplados aos campos de tensões, deformações e temperatura. Foi implementada uma sub-rotina em linguagem FORTRAN disponível no programa de elementos finitos ABAQUS/Standard. O modelo foi estabelecido no estado plano de deformação por meio de elementos finitos com acoplamento dos campos de temperatura e deformação para o cilindro de trabalho e tira. As dimensões e condições de processo foram obtidas a partir de dados industriais do laminador de tiras a quente da CSN. O modelo prevê as distribuições de temperaturas e valor de carga de laminação em boa concordância com as medidas industriais. Os resultados do modelo evidenciam que há ocorrência de recristalização dinâmica durante o primeiro passe e, apontam que em determinadas regiões da tira a fração recristalizada dinamicamente chega a 100%. A análise de sensibilidade dos parâmetros do modelo foi feita para determinar o seu impacto nos resultados das simulações, notadamente na força de laminação e no tamanho de grão austenítico final.

In this work, a finite element model was developed to simulate the first pass of finishing hot rolling mill of C-Mn steel strips. The behavior of this steel is defined by constitutive equations that describe the mechanisms of hardening and recrystallization coupled to the stress, strain and temperature fields. A subroutine was implemented in FORTRAN available in the finite element ABAQUS/Standard commercial code. The model was established assuming the plane strain state by means of thermomechanical coupling elements for the work roll and the steel strip. The process conditions were obtained from industrial data of the CSN’s hot rolling mill. The model predicts the distribution of temperatures and rolling load value in good agreement with industrial measurements. The model results show that there is occurrence of dynamic recrystallization during the first pass, and revealed that in certain regions of the strip dynamically recrystallized fraction reaches 100%. The sensitivity analysis of the model parameters was performed to determine their impact on the simulation results, namely the rolling load and the austenitic grain size.

Keywords

Laminação a quente; Método de elementos finitos; Aço C-Mn

Hot rolling; Finite element method; C-Mn steel