Título

APLICAÇÃO DE MODELO MATEMÁTICO PARA PREVISÃO DAS CARGAS DE LAMINAÇÃO A QUENTE DE AÇO MICROLIGADO AO NIÓBIO

APPLICATION OF MATHEMATICAL MODEL FOR THE PREDICTION OF ROLL FORCE IN HOT STRIP ROLLING PROCESS OF NIOBIUM MICROALLOYED STEEL

Autoria

Dias, Evaldo Diniz; Araújo, Fabio de Oliveira; Castro, José Adilson de; Silva, Melina Gamis da; Sampaio, Alexandre Pimentel; Xavier, Carlos Roberto

DOI

10.5151/1983-4764-31824

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Resumo

Neste trabalho é proposto um modelo matemático baseado em equações de transporte para realização de previsões de parâmetros importantes para o processo de laminação a quente industrial, como força de laminação, temperatura da tira e evolução microestrutural. Neste modelo os campos de deformação e taxa de deformação são obtidos através da solução dos campos de velocidade e pressão. A distribuição de temperatura e a evolução microestrutural são conectadas às deformações e taxas de deformações através de equações constitutivas do material, permitindo assim determinar o campo de tensões e posteriormente a carga de laminação. A equação constitutiva do aço leva em consideração fenômenos microestruturais que frequentemente ocorrem durante a laminação a quente, como o trabalho de endurecimento, recuperação e recristalização. Os dados industriais obtidos em um laminador de acabamento com sete cadeiras de laminação foram comparados com as previsões numéricas para um aço ao Nióbio. A maior variação observada entre as forças de laminação industrial e as previstas pelo modelo matemático foi de 2,2%. Os resultados mostram que as previsões das forças de laminação são dependentes das relações constitutivas, que por sua vez, descrevem os efeitos da tensão, taxa de deformação e temperatura, com sua dependência da evolução microestrutural durante o processo de laminação a quente

 

In this work a mathematical model based on transport equations for the accomplishment of predictions of important parameters for the industrial hot rolling process, such as rolling force, strip temperature and microstructural evolution, is proposed. In this model the strain and strain rate fields are obtained by solving the velocity and pressure fields. The temperature field and the microstructural evolution are coupled by using constitutive relations for the materials, allowing determining the stress field and subsequently the rolling load. The constitutive equation of steel takes into account microstructural phenomena that frequently occur during hot rolling, such as the work-hardening, recovery and recrystallization. The industrial data obtained in a seven-stand finishing mill, are compared with the numerical predictions for the Niobium steel. The largest variation observed between the industrial rolling forces and those predicted by the mathematical model was 2.2%. The results show that the predictions of the rolling forces are dependent on the constitutive relations, which in turn, describe the effects of stress, strain rate and temperature, with their dependence on the microstructural evolution during the hot rolling process.

Palavras-chave

Laminação a quente; Simulação numérica; Método dos volumes finitos; Equações de transporte

Hot rolling; Numerical simulation; Finite volume method; Transport equations.