3D finite element model for roll stack deformation coupled with a Multi-Slab model for strip deformation for flat rolling simulation

Shigaki, Yukio; Montmitonnet, Pierre; Silva, Jonatas M.

doi:10.1063/1.5008231

Cited by 7 publications

(6 citation statements)

References 13 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…An important geometric requirement is crown, wherein the thickness varies through the width of the strip. Crown is associated with the roll deflection due to the separating forces developed between the strip and the work rolls, causing the deformed rolls to not create a perfectly rectangular gap, but one that is curved from the top and bottom side (work roll sides) and as a result defining the geometry of the strip [1][2][3][4][5][6][7].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…In the production environment, the bending set point is predetermined and defined during the pass schedule design [1]. Many researchers have utilized analytical and numerical modeling techniques in the effort to predict the work roll bending [1][2][3][4][5][6][7]. Guo (1989) [2] implemented a simple model calculating the work roll bending for each individual schedule.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…Gavalas et al [1] implemented an elastic-viscoplastic finite element analysis in order to predict the crown under various rolling conditions for pass schedule strategy allocation. Shigaki et al [7] predicted roll stack deflection by coupling a commercial FEM model with a multi-slab model for strip deformation. Such approaches have shown good results and are adapted in the real industrial environment in order to either define set points or counteract the effects of variations induced in the process.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 2 more Smart Citations

Thermal Camber and Temperature Evolution on Work Roll during Aluminum Hot Rolling

Gavalas

Papaefthymiou

2020

Metals

View full text Add to dashboard Cite

Flatness is an important quality characteristic for rolled products. Modern hot rolling mills are equipped with actuators that can modify the uneven thickness distribution across the width of the strip (crown), taking into account online measurements of various process parameters such as temperature, force and exit strip profile, either automatically or manually by the operator. However, the crown is also influenced by many parameters that cannot easily be measured during production, such as work roll temperature evolution through thickness and roll geometric variation due to thermal expansion (thermal camber). These have an impact on the strip flatness. In this paper, a thermo-mechanical finite element model on LS-DYNA™ software was utilized to predict the influence of process parameters, and more specifically strip temperature, cooling strategy (application of cooling on the entry or entry and exit side simultaneously) and roll core temperature, on the evolution of roll temperature and thermal camber. The model was initially validated with industrial data. The results indicate that the application of both entry and exit cooling is ~30% more efficient compared to the entry cooling only, thus the thermal camber will be reduced by 2 μm. A hotter roll (380 K) is more stable compared to the cold roll (340 K), showing also an improvement of 2 μm. The hotter roll will also reach a thermal steady state on the surface faster compared to the colder one, without making a significant difference on the steady state temperature. Strip temperature plays a roll in the thermal camber evolution, but it is a less important parameter compared to cooling strategy and roll temperature.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Thermal Camber and Temperature Evolution on Work Roll during Aluminum Hot Rolling

Gavalas

Papaefthymiou

2020

Metals

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Gautam [19] correlated the deflection variation of a 2-high rolling mill with the reduction percent for different steel properties. Shigaki et al [20] coupled a commercial FEM model with a Multi-Slab model for strip deformation in order to predict the roll stack deflection. Sun et al and Linghu et al [3,14] employed an elastic-plastic FEM model to determine the work roll bending forces, intermediate roll bending forces and intermediate roll shifting on a CVC 6-High mill under certain rolling conditions for pass schedule strategy allocation.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Prediction of Plate Crown during Aluminum Hot Flat Rolling by Finite Element Modeling

Gavalas

Papaefthymiou

2019

JMMP

View full text Add to dashboard Cite

The roll deflection during hot rolling can result in uneven thickness distribution across the width of a plate (crown). A conventional rolling mill is equipped with bending systems that can control this convex shape of the plate. However, the determination of the proper bending load is very complicated as the plate crown is influenced by the rolling conditions. In this paper, a thermo-mechanical Finite Element Model on LS-DYNA™ software was utilized to predict crown evolution based on the rolling conditions in order to determine the setting values for achieving the target crown. The simulation results were compared and verified with actual industrial data for rolling force, plate temperature and plate crown. This approach is essential for pass schedule design and process parameter optimization in order to achieve the desired product quality.

show abstract

“…Το προφίλ τθσ πλάκασ (crown) ςυςχετίηεται με τθν παραμόρφωςθ των ραοφλων εργαςίασ και αντιςτιριξθσ και μπορεί να ελεγχκεί με τθν αντίκετθ κάμψθ των κυλίνδρων με τθ χριςθ εγκατεςτθμζνων ςτο ζλαςτρο υδραυλικϊν ςυςτθμάτων εφαρμογισ αντίρροπθσ δφναμθσ από αυτι τθσ ζλαςθσ ςτα ζδρανα των ράουλων. Χριςιμεσ πλθροφορίεσ για τθν επιπεδότθτα μποροφν να λθφκοφν από τον υπολογιςμό μζςω τθσ FEM και μποροφν να ενςωματωκοφν ςτο ςχζδιο ζλαςθσ[1,2,6,56,57,58,59,60,61]. Το ίδιο ιςχφει και για τθν βελτιςτοποίθςθ τθσ γεωμετρίασ ςτισ άκρεσ τθσ πλάκασ, θ οποία είναι ςθμαντικι για τθ μείωςθ των ρωγμϊν που δθμιουργοφνται ςε αυτζσ και, επομζνωσ, τθν μείωςθ του υλικοφ που αφαιρείται από τισ άκρεσ λόγω αυτϊν των ςφαλμάτων[25,62,63,64].…”

unclassified

Προσομοίωση Της Κατεργασίας Θερμής Έλασης Κραμάτων Αλουμινίου Με Χρήση Πεπερασμένων Στοιχείων

Γαβαλάς¹

View full text Add to dashboard Cite

Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η εξέλιξη της επιπεδότητας πλάκας αλουμινίου κατά την θερμή έλαση προκειμένου μέσω προσομοίωσης κατά το σχέδιο έλασης προκειμένου να αξιοποιηθεί για την ρύθμισή της μέσω των καμπτικών συστημάτων του ελάστρου. Για την προσομοίωση αναπτύχθηκε μοντέλο πεπερασμένων στοιχείων (FEM) για το οποίο χρησιμοποιήθηκε η ακριβής γεωμετρία του θερμού ελάστρου της ΕΛΒΑΛ, καθώς και πραγματικά δεδομένα παραγωγής για το κράμα 5754, ώστε να επικυρωθεί βιομηχανικά η εγκυρότητα του μοντέλου. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι είναι σε συμφωνία με τα δεδομένα παραγωγής και επομένως το μοντέλο μπορεί να χρησιμοποιηθεί στον προσδιορισμό του σχεδίου έλασης. Η επιπεδότητα μπορεί να ρυθμιστεί μέσω του συστήματος κάμψης του ελάστρου, ωστόσο, το εύρος του συχνά δεν είναι αρκετό. Έγινε μελέτη της εξέλιξης της γεωμετρίας του ράουλου εργασίας κατά το μήκος του υποβιβασμού λόγω θερμικού φορτίου. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το κύριο μέρος της μεταβολής της επιπεδότητας της πλάκας οφείλεται στην μεταβολή της γεωμετρίας του ράουλου εργασίας. Η θερμική διαστολή του ράουλου εργασίας παίζει σημαντικό ρόλο στην επιπεδότητα της πλάκας κατά το μήκος της κάτι το οποίο μπορεί να βελτιωθεί με την κατάλληλη χρήση και στρατηγική ψύξης του ράουλου. Ως εκ τούτου, για την βελτίωση της γεωμετρικής σταθερότητας του ράουλου προτείνεται: •Βελτίωση των συνθηκών ψύξης του ράουλου εργασίας και συγκεκριμένα η χρήση της ψυκτικής μονάδας στην είσοδο αλλά και στην έξοδο του εκάστοτε υποβιβασμού. •Αύξηση της μέσης θερμοκρασίας του ράουλου εργασίας κατά τη διάρκεια του σχεδίου έλασης, το οποίο μπορεί να επιτευχθεί με την απενεργοποίηση της ψύξης στο ράουλο εργασίας κατά τον χρόνο μεταξύ των υποβιβασμών. •Μείωση της διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ εμπρόσθιου/οπίσθιου μέρους της πλάκας σε σχέση με το κυρίως σώμα απενεργοποιώντας την ψύξη κατά την έναρξη υποβιβασμών για τα πρώτα ~10 s. •Επιπλέον, πλεονέκτημα της αύξησης της μέσης θερμοκρασίας είναι η βελτίωση της ανισοκατανομής της θερμοκρασίας, όπου το εμπρόσθιο και το οπίσθιο μέρος της πλάκας είναι πιο ψυχρό σε σχέση με το υπόλοιπο σώμα.

show abstract

3D finite element model for roll stack deformation coupled with a Multi-Slab model for strip deformation for flat rolling simulation

Cited by 7 publications

References 13 publications

Thermal Camber and Temperature Evolution on Work Roll during Aluminum Hot Rolling

Thermal Camber and Temperature Evolution on Work Roll during Aluminum Hot Rolling

Prediction of Plate Crown during Aluminum Hot Flat Rolling by Finite Element Modeling

Προσομοίωση Της Κατεργασίας Θερμής Έλασης Κραμάτων Αλουμινίου Με Χρήση Πεπερασμένων Στοιχείων

Contact Info

Product

Resources

About