ISSN 2594-5297
61º Seminário de Laminação, Conformação de Metais e Produtos — Vol. 61 , num. 61 (2026)
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Resumo
O método de Sims, apesar de antigo, ainda é amplamente utilizado atualmente no cálculo da carga de laminação a quente. Neste trabalho, realizamos o cálculo da carga de laminação pelo método de Sims e por simulação em elementos finitos, com base em um caso real de laminação a quente, utilizando dados fornecidos por uma grande indústria de laminação. São apresentados os códigos desenvolvidos em Python para o modelo de Sims com correção para a deformação elástica dos cilindros segundo Hitchcock. Tanto o modelo de Sims quanto o modelo de elementos finitos foram ajustados para obter o mesmo valor de carga de laminação medido no equipamento industrial, bem como o mesmo valor de espessura final. O comportamento de escoamento do material em altas temperaturas foi modelado pela formulação clássica de Hansel-Spittel. Apesar das simplificações adotadas pelo método de Sims, tais como atrito de aderência ao longo de todo o arco de contato, deformação homogênea da tira, aplicação de uma resistência média à deformação etc., foi possível observar que o valor da carga de laminação ficou bastante próximo do valor medido, desde que seja feito um ajuste de temperatura. O modelo de elementos finitos fornece valores precisos para a carga de laminação quando o coeficiente de atrito e a abertura entre cilindros são ajustados. Ambos os métodos têm suas próprias vantagens e desvantagens. Enquanto o método de Sims é executado muito rapidamente, permitindo seu uso no controle on-line de um laminador (com alguns ajustes, é claro) e podendo ser empregado em métodos modernos, como as redes neurais informadas pela física (PINN), o modelo de elementos finitos assume menos hipóteses simplificadoras, mas cada caso aqui leva 10 minutos para ser executado.
The Sims method, despite being old, is still widely used today in calculating hot rolling load. In this work we perform the calculation of the rolling load using the Sims method and finite element simulation, based on a hot rolling real case using data provided by a large rolling industry. The codes developed in Python for the Sims model with correction for the elastic deformation of the Hitchcock rolls are presented. Both the Sims model and the finite element model were adjusted to obtain the same rolling load value measured in the industrial equipment, as well as the same final thickness value. The material's flow behavior under high temperatures was modeled using the classical Hansel-Spittel formulation. Despite the simplifications adopted by the Sims method, such as sticking friction throughout the contact arc, homogeneous deformation of the strip, application of an average deformation resistance, etc., it was possible to observe that the rolling load value was quite close to the measured value, if a temperature adjustment is made. The finite element model gives accurate values for the rolling load, when the friction coefficient and the roll gap are adjusted. Both methods have their own advantages and drawbacks. While Sims method runs very fast, allowing it to be used in an online rolling mill control (with some adjustments, of course) and being able to be used in modern methods, e.g., the physics informed neural networks (PINN), the finite element model assumes less simplifying assumptions, but each case here takes 10 minutes to run.
Palavras-chave
Laminação a quente, carga de laminação, Método de Sims, Método dos Elementos Finitos, Código Python
Hot rolling, Rolling Load, Finite element analysis, Sims theory, Python Code
Como citar
Moreira, Laura Fiuza; LarivièreGillet, Milo Elliaz; Azé, Aubin; Gomes, Rodrigo Fialho; Diniz, Sergio Rutowitsch Kreppel; Shigaki, Yukio.
Análise crítica da teoria de Sims para cálculo da carga de laminação a quente,
p. 548-559.
In: 61º Seminário de Laminação, Conformação de Metais e Produtos,
São Paulo, SP - Brasil,
2026.
ISSN: 2594-5297, DOI 10.5151/2594-5297-44373
