Contribuição a simulação númerica da laminação a frio de tiras : modelos de previsão de carga e deflexão do cilindro de trabalho

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Nascimento, Willian Costa do
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Método de elementos finitos; Laminação a frio; Shapemeter; Engenharia Metalúrgica; Modelamento e simulação de processos e fenômenos; Simulação numérica; Método dos elementos finitos; Cilindro; Produção intelectual; Finite element method; Cold rolling
• Link de acesso: http://app.uff.br/riuff/handle/1/26775

A simulação numérica tem sido amplamente utilizada nos meios acadêmico e industrial para otimização off­line de processos e fenômenos visando obter produtos com características dimensionais cada vez mais restritas. Nesse sentido, a presente dissertação apresenta o desenvolvimento e aplicação de modelos de elementos finitos destinados à previsão de carga e deflexão elástica do cilindro de trabalho durante a laminação a frio de tiras. Para tal, foram adotados dados industriais de dois laminadores de cinco cadeiras da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) para a construção de modelos em estado plano de deformação (2D) e em três dimensões (3D). Os materiais da tira metálica têm o grau de um aço C­Mn para os quais foram realizados ensaios de tração uniaxial na direção de laminação de uma bobina a quente e decapada, a fim de determinar as curvas de encruamento a cada passe do trem de laminação a frio. No modelo 2D, foi analisada a primeira cadeira de laminação assumindo­se o cilindro de trabalho como corpo rígido por meio de uma superfície analítica. No modelamento 3D, foram adotados dois planos de simetria para descrever os cilindros de encosto e trabalho da última cadeira de laminação assumindo­se um comportamento isotrópico em elasticidade linear. Em ambos os modelos, o contato é definido pela lei de Coulomb para descrever o atrito entre as superfícies cilindro­tira ou cilindro­cilindro. Ademais, os valores industriais das tensões a ré e avante são inseridos como condições prescritas dos modelos de elementos finitos. Todas as simulações numéricas foram realizadas com auxílio do código comercial de elementos finitos ABAQUS/Standard que emprega o método implícito de integração. As previsões numéricas do modelo 2D de carga de laminação apresentaram boa concordância com as medidas industriais na primeira cadeira e o valor do modelo off­line com base no método dos blocos, sendo possível verificar o efeito do deslocamento do valor máximo da pressão ao longo do arco de contato em virtude da aplicação das tensões a ré e avante. Através deste modelo foi também possível evidenciar as condições que garantem a mordida da tira na laminação a frio assim como, a distribuição da tensão equivalente de von Mises ao longo do arco de contato. Por fim, graças ao refinamento de malha de elementos finitos nas regiões de contato cilindrotira e cilindro­cilindro no modelo 3D, foi possível obter um perfil de tensão da tira ao longo da largura com boa concordância entre os valores fornecidos pelo sistema de medição e controle (shapemeter) disponível na saída da última cadeira de laminação