The influence of rolling mill process parameters on roll thermal fatigue.

Este estudo apresenta uma abordagem para a avaliação do impacto de parâmetros operacionais de laminação a quente no processo de degradação da superfície do cilindro pelo mecanismo de fadiga térmica. Foi realizado um planejamento de experimentos (DOE) em um laminador piloto, localizado no Instituto de Pesquisas Tecnológicas de São Paulo (IPT), para avaliar a influência de três parâmetros de laminação a quente na temperatura superficial dos cilindros. São eles: temperatura do material, rotação dos cilindros e redução da altura do passe durante a laminação. O experimento permitiu a criação de um modelo para determinação da severidade da campanha de laminação, denominado Coeficiente de Dano à Superfície (k). Foram calculadas a temperatura superficial e a profundidade da camada aquecida de vários cilindros de três laminadores industriais e do laminador experimental do IPT. Os dados foram correlacionados com três parâmetros operacionais de laminação a quente e com o Coeficiente de Dano à Superfície (k). Os resultados mostram uma melhor correlação com a temperatura superficial do cilindro do que com a profundidade da camada aquecida. A aplicação do Coeficiente de Dano à Superfície mostrou-se satisfatória como medida de severidade ao dano térmico. Este coeficiente foi então relacionado com o gradiente de deformação plástica que ocorre em cada ciclo térmico para os laminadores industriais, que foram confrontados com valores obtidos através do cálculo numérico, demonstrando coerência e uma possível tendência linear entre o Coeficiente de Dano à Superfície e a deformação plástica total.This study analyzes the impact of operational parameters in the process of degradation of roll surface by thermal fatigue in rolling mill. A design of experiments (DOE) analysis was run at a reversible pilot-scale hot rolling mill at the Brazilian Institute for Technological Research (IPT), to evaluate the influence of hot rolling parameters on the roll surface temperature. The data were correlated with three operational hot rolling parameters: temperature of material, roll speed and the cross-section reduction during the rolling pass. The experiment allowed the development of a model to determine the severity of the rolling campaign, called Surface Damage Coefficient (k). The roll surface temperature and the heat-penetration depth for each stand, considering three industrial rolling mills and the reversible pilot-scale hot rolling mill at IPT were calculated. The data were correlated with the three hot rolling parameters and with the Surface Damage Coefficient (k). The results show a better correlation with the roll surface temperature than with the heat-penetration depth. The use of the Surface Damage Coefficient was satisfactory as a measure of severity to the thermal damage. A relationship between this coefficient and the total plastic strain of the roll material was established and it was also compared with numerical results using the Finite Element Method (FEM)