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A nonlinear finite element model of the hot and cold rolling processes has been developed for flat rolling stock with rectangular cross section. This model can be used to analyze the flat rolling of cold and hot steel rectangular strips under a series of different parameters, providing the rolling designer with a tool that he can use to understand the behavior of the steel as it flows through the different passes. The models developed, take into account all of the non-linearities present in the rolling problem: material, geometric, boundary, and heat transfer. A coupled thermal-mechanical analysis approach is used to account for the coupling between the mechanical and thermal phenomena resulting from the pressure-dependent thermal contact resistance between the steel slab and the steel rolls. The model predicts the equivalent stress, equivalent plastic strain, maximum strain rate, equivalent total strain, slab temperature increase, increase in roll temperature, strip length increase, slab thickness % reduction (draft), and strip's velocity increase, for both the cold and hot rolling processes. The FE model results are an improvement over the results obtained through the classical theory of rolling. The model also demonstrates the role that contact, plastic heat generation and friction generated heat plays in the rolling process. The analysis performed shows that the steel in cold rolling can be accurately modeled using the elastic-plastic (solid Prandtl-Reuss) formulation, with a von Mises yield surface, the Praguer kinematic hardening rule, and the Ramberg-Osgood hardening material model. The FE models also demonstrate that the steel in hot rolling can be modeled using the rigid-viscoplastic (flow Levy-Mises) formulation, with a von Mises yield surface, and Shida's material model for high temperature steel where the flow stress is a function of the strain, strain rate, and the temperature. Other important contributions of this work are the demonstration that in cold rolling, plane sections do not remain plane as the classic theory of rolling assumes. As a consequence, the actual displacements, velocity, and stress distributions in the workpiece are compared to and shown to be an improvement over the distributions derived from the classical theory. Finally, the stress distribution in the rolls during the cold rolling process is found, and shown to be analogous to the stress distribution of the Hertz contact problem. / Master of Science

O processo de conformação de chapas planas, estampagem, consiste na obtenção de peças conforme o projeto do processo e do produto. Faz-se necessária uma margem de segurança para que as variações de processo e do material possam ser absorvidas e o sucesso seja alcançado no processo de produção do componente. O presente trabalho mostra aspectos de estampabilidade de uma chapa de aço de baixo teor de carbono, o material mais utilizado no processo de estampagem. Estes aspectos são descritos e demonstrados como influenciam no processo de estampagem. No caso prático apresentado, evidencia-se que com a aplicação dos conhecimentos científicos de comportamento mecânico do material obtém-se uma melhoria no desempenho do processo e, conseqüentemente, na redução de custos e no aumento de competitividade. Como objetivo principal, tem o presente trabalho estudar a influência da redução a frio de acabamento do processo de relaminação no coeficiente de encruamento e mostrar como este estudo teve participação na solução e aplicação de uma peça-exemplo. Conseqüentemente há como objetivos secundários o estudo da influencia do tamanho de grão no coeficiente de encruamento, o desenvolvimento da textura cristalográfica antes e após a conformação da peça-exemplo e demonstrar a importância da utilização do método de elementos finitos no processo de conformação por estampagem para determinação dos tipos de conformação predominante no processo. Para realização do trabalho foram utilizados dois aços de baixo teor de carbono com composição química semelhantes porem com processos de fabricação diferenciados. Atenção especial foi dada a redução aplicada na laminação de acabamento de ambos os aços, através do uso de medidores de espessura e redução através de raios-X. Os aços foram caracterizados antes da conformação da peça-exemplo quanto a orientação cristalográfica através de difração de raios-X e EBSD, quanto as propriedades mecânicas através de ensaios mecânicos de tração e quanto a microestrutura e tamanho de grão através de metalografia. Foi realizada uma simulação de estampagem da peça-exemplo através de elementos finitos afim de determinar o tipo de conformação predominante na região mais solicitada da peça-exemplo. A peça exemplo foi conformada na pratica e caracterizada a distribuição das deformações através da medições da rede circulo previamente impressa na superfície da chapa na região mais solicitada conforme previamente determinado através da simulação. A orientação cristalográfica da região mais solicitada também foi caracterizada. Os resultados mostram a influencia de uma pequena variação na redução, 0,73% e 0,34%, aplicada na laminação de acabamento no coeficiente de encruamento. Para confirmação de que a redução aplicada foi a principal influenciadora no resultado o coeficiente de encruamento foi calculado através de equações disponíveis na literatura que correlacionam composição e tamanho de grão com o coeficiente de encruamento. A textura preferencial dos dois aços também foi avaliada através de figuras de função de orientação da distribuição e o comportamento dos dois aços foi relativamente semelhante, onde o aço com melhor desempenho demonstrou um aumento na componente {223} também conhecida como γ'. O estudo através de elementos finitos mostra que região mais solicitada da peça tem conformação predominada por estiramento. Por fim é mostrada a melhor distribuição das deformações na peça-exemplo produzida com aço de maior coeficiente de encruamento. Concluindo o trabalho permitiu a avaliação da influencia da redução aplicada na laminação de acabamento de aços de baixo teor de carbono nas propriedades mecânicas do aço e também o resultado deste comportamento mecânico na peça-exemplo adotada.Também permitiu avaliar a evolução da textura cristalográfica dos dois aços escolhidos antes e após a conformação da peça-exemplo. / The forming process of plain sheets, stamping, consists on the obtainment of parts according to the project of the process and the product. A safety margin becomes necessary so that the process variations and of the material can be absorbed and the success is reached in the process of production of the component. The present paper shows aspects of formability of a steel sheet of low carbon content, the most used material in the stamping process. These aspects are described and demonstrated how they influence the stamping process. In the presented case, it is proven that with the application of the scientific knowledge of mechanical behavior of the material an improvement in the performance of the process is reached and, consequently, the reduction of costs and the increase of competitiveness. As main objective, the present work study the influence of the cold reduction applied on skin pass of the cold rolling process on the strain hardening coefficient and to show how this study had participated on the solution and application of an part. Consequently it has as secondary objective the study of influences of the size of grain in the coefficient of strain hardening, the development of texture before and after forming of the part and to demonstrate the importance of the use of the method of finite elements in the forming process for determination of the predominant types of forming in the stamping process. For accomplishment of this paper two steel of low carbon content had been used with similar chemical composition but with differentiated rolling processes of manufacture. Special attention was given to the reduction applied in the skin pass of both steel, through the use of measurers of thickness and reduction through x-ray. The steel had been characterized before the stamping of the part above crystallographic texture through x-ray diffraction and EBSD, above mechanical properties through mechanical tensile tests and above microstructure and size of grain through metallography. A simulation of stamping process of the part through finite elements was carried out with the objective of determine the type of predominant forming in the most requested region of the part. The part was formed in mechanical presses and characterized the distribution of the deformations through the measurements circle grids, previously printed in the surface of the sheet, in the region most requested as previously determined through the simulation. The crystallographic orientation of the most requested region was also characterized. The results show influence of a small variation in the rolling reduction, 0.73% and 0.34%, applied in the skin pass on the strain hardening coefficient. For confirmation that the pplied skin pass was the main influence in the strain hardening coefficient result, was calculated hrough available equations in literature that correlate composition and grain size with the strain hardening coefficient. The preferential texture of two steel was also evaluated through figures of orientation function distribution and the behavior of two steel was relatively similar, where the steel with better performance demonstrated an increase in the {223} component also known as γ'. The study through finite elements shows that the more requested region of the part has forming predominated for stretching. Finally the best distribution of the deformations in the part produced with steel of higher coefficient of train hardening is shown. Concluding the work allowed the evaluation of influences of the skin pass on the rolling of steel of low carbon content in the mechanical properties of the steel and the result of this mechanical behavior in the adopted part. Also it allowed to evaluate the evolution of the crystallographic texture of two steel chosen before and after.

Submitted by Daniele Amaral (daniee_ni@hotmail.com) on 2016-10-18T18:18:09Z No. of bitstreams: 1 DissJJMC.pdf: 3783297 bytes, checksum: 5f8c40bb2d622e5b243b6288d529dac4 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-21T14:03:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissJJMC.pdf: 3783297 bytes, checksum: 5f8c40bb2d622e5b243b6288d529dac4 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-21T14:03:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissJJMC.pdf: 3783297 bytes, checksum: 5f8c40bb2d622e5b243b6288d529dac4 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-21T14:03:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissJJMC.pdf: 3783297 bytes, checksum: 5f8c40bb2d622e5b243b6288d529dac4 (MD5) Previous issue date: 2016-08-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Magnesium hydride is a promisor candidate for H2 storage, manly due its high hydrogen gravimetric capacity (7.6% wt), low density, abundance and low cost. However, its H-absorption/desorption occurs only at temperatures around 673 K with slow kinetics. Moreover, Mg and MgH2 surfaces are highly reactive, easily forming MgO and/or Mg(OH)2 layers that lower the level the hydrogen storage properties. It described in the literature that the use the severe plastic deformation technique or the incorporation of additives such as LaNi5 improve the hydriding/dehydriding kinetics and lower the dehydrogenation temperature of Mg-based composites. In the present study, Mg-based hydrogen storage alloys has been developed in the following systems: MgH2 and MgH2 + LaNi5 using the cold rolling (CR) under inert atmosphere. The aspect analyzed in this study were the processing parameters (number of passes and roll rotation frequency) and the additive incorporation (LaNi5) during the processing and Habs / des behavior. The micro and nanoestrutural characterization for the obtained materials were made by means of X-ray diffraction (XRD), scanning a transmission electron microscopy (SEM and TEM), and the correlation of results obtained with the process route, showed that larger number of rolling passes and high frequency produces nanocomposites with great improvements in the hydrogen storage properties. Furthermore, was observed a catalytic effect with the addition of LaNi5 to MgH2, due the formation of new phases in hydriding/dehydriding process. The best result for hydrogen storage were obtained for the system MgH2+1,50 mol.% LaNi5 with low Habsorption / desorption temperatures, aspect interesting for MgH2. / O Mg é um material promissor para a armazenagem de hidrogênio, pela sua baixa densidade, abundância, custo relativamente baixo e capacidade de armazenagem de até 7,6 % p. No entanto, sua cinética de absorção/dessorção de H2 é lenta, e ocorre em temperaturas superiores a 300°C. Além disso, as superfícies do Mg e do MgH2 são susceptíveis à oxidação, gerando assim camadas de MgO ou ainda Mg(OH)2 que atuam como barreiras nos processos de absorção/dessorção do hidrogênio. É descrito na literatura que a rota de processamento utilizando a deformação plástica severa, assim como a incorporação de aditivos como o LaNi5 melhoram o desempenho dos nanocompósitos à base de Mg. Neste trabalho MgH2 e MgH2 + LaNi5 foram preparados utilizando a laminação a frio (CR, do inglês Cold Roll) em atmosfera controlada. Os aspectos analisados foram os parâmetros do processo de CR (número de passes e frequência dos cilindros). Os efeitos da adição do LaNi5 durante o processamento e no comportamento de absorção/dessorção de H2. A caracterização micro e nanoestrutural dos nanocompósitos obtidos, através da difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura e transmissão, e sua correlação com a rota de processamento; demonstrou que um elevado número de passes de CR a elevadas frequências produz nanocompósitos com propriedades atrativas para armazenagem de hidrogênio. Além disso, observou-se um efeito catalítico com a adição do LaNi5 ao MgH2, devido a formação de novas fases durante as etapas de absorção e dessorção de H2. As melhores características de armazenagem de hidrogênio foram obtidas para a mistura MgH2+1,50 mol.% LaNi5 na qual as medidas foram realizadas a baixas temperaturas, fato importante para o MgH2.

O processo de conformação de chapas planas, estampagem, consiste na obtenção de peças conforme o projeto do processo e do produto. Faz-se necessária uma margem de segurança para que as variações de processo e do material possam ser absorvidas e o sucesso seja alcançado no processo de produção do componente. O presente trabalho mostra aspectos de estampabilidade de uma chapa de aço de baixo teor de carbono, o material mais utilizado no processo de estampagem. Estes aspectos são descritos e demonstrados como influenciam no processo de estampagem. No caso prático apresentado, evidencia-se que com a aplicação dos conhecimentos científicos de comportamento mecânico do material obtém-se uma melhoria no desempenho do processo e, conseqüentemente, na redução de custos e no aumento de competitividade. Como objetivo principal, tem o presente trabalho estudar a influência da redução a frio de acabamento do processo de relaminação no coeficiente de encruamento e mostrar como este estudo teve participação na solução e aplicação de uma peça-exemplo. Conseqüentemente há como objetivos secundários o estudo da influencia do tamanho de grão no coeficiente de encruamento, o desenvolvimento da textura cristalográfica antes e após a conformação da peça-exemplo e demonstrar a importância da utilização do método de elementos finitos no processo de conformação por estampagem para determinação dos tipos de conformação predominante no processo. Para realização do trabalho foram utilizados dois aços de baixo teor de carbono com composição química semelhantes porem com processos de fabricação diferenciados. Atenção especial foi dada a redução aplicada na laminação de acabamento de ambos os aços, através do uso de medidores de espessura e redução através de raios-X. Os aços foram caracterizados antes da conformação da peça-exemplo quanto a orientação cristalográfica através de difração de raios-X e EBSD, quanto as propriedades mecânicas através de ensaios mecânicos de tração e quanto a microestrutura e tamanho de grão através de metalografia. Foi realizada uma simulação de estampagem da peça-exemplo através de elementos finitos afim de determinar o tipo de conformação predominante na região mais solicitada da peça-exemplo. A peça exemplo foi conformada na pratica e caracterizada a distribuição das deformações através da medições da rede circulo previamente impressa na superfície da chapa na região mais solicitada conforme previamente determinado através da simulação. A orientação cristalográfica da região mais solicitada também foi caracterizada. Os resultados mostram a influencia de uma pequena variação na redução, 0,73% e 0,34%, aplicada na laminação de acabamento no coeficiente de encruamento. Para confirmação de que a redução aplicada foi a principal influenciadora no resultado o coeficiente de encruamento foi calculado através de equações disponíveis na literatura que correlacionam composição e tamanho de grão com o coeficiente de encruamento. A textura preferencial dos dois aços também foi avaliada através de figuras de função de orientação da distribuição e o comportamento dos dois aços foi relativamente semelhante, onde o aço com melhor desempenho demonstrou um aumento na componente {223} também conhecida como γ'. O estudo através de elementos finitos mostra que região mais solicitada da peça tem conformação predominada por estiramento. Por fim é mostrada a melhor distribuição das deformações na peça-exemplo produzida com aço de maior coeficiente de encruamento. Concluindo o trabalho permitiu a avaliação da influencia da redução aplicada na laminação de acabamento de aços de baixo teor de carbono nas propriedades mecânicas do aço e também o resultado deste comportamento mecânico na peça-exemplo adotada.Também permitiu avaliar a evolução da textura cristalográfica dos dois aços escolhidos antes e após a conformação da peça-exemplo. / The forming process of plain sheets, stamping, consists on the obtainment of parts according to the project of the process and the product. A safety margin becomes necessary so that the process variations and of the material can be absorbed and the success is reached in the process of production of the component. The present paper shows aspects of formability of a steel sheet of low carbon content, the most used material in the stamping process. These aspects are described and demonstrated how they influence the stamping process. In the presented case, it is proven that with the application of the scientific knowledge of mechanical behavior of the material an improvement in the performance of the process is reached and, consequently, the reduction of costs and the increase of competitiveness. As main objective, the present work study the influence of the cold reduction applied on skin pass of the cold rolling process on the strain hardening coefficient and to show how this study had participated on the solution and application of an part. Consequently it has as secondary objective the study of influences of the size of grain in the coefficient of strain hardening, the development of texture before and after forming of the part and to demonstrate the importance of the use of the method of finite elements in the forming process for determination of the predominant types of forming in the stamping process. For accomplishment of this paper two steel of low carbon content had been used with similar chemical composition but with differentiated rolling processes of manufacture. Special attention was given to the reduction applied in the skin pass of both steel, through the use of measurers of thickness and reduction through x-ray. The steel had been characterized before the stamping of the part above crystallographic texture through x-ray diffraction and EBSD, above mechanical properties through mechanical tensile tests and above microstructure and size of grain through metallography. A simulation of stamping process of the part through finite elements was carried out with the objective of determine the type of predominant forming in the most requested region of the part. The part was formed in mechanical presses and characterized the distribution of the deformations through the measurements circle grids, previously printed in the surface of the sheet, in the region most requested as previously determined through the simulation. The crystallographic orientation of the most requested region was also characterized. The results show influence of a small variation in the rolling reduction, 0.73% and 0.34%, applied in the skin pass on the strain hardening coefficient. For confirmation that the pplied skin pass was the main influence in the strain hardening coefficient result, was calculated hrough available equations in literature that correlate composition and grain size with the strain hardening coefficient. The preferential texture of two steel was also evaluated through figures of orientation function distribution and the behavior of two steel was relatively similar, where the steel with better performance demonstrated an increase in the {223} component also known as γ'. The study through finite elements shows that the more requested region of the part has forming predominated for stretching. Finally the best distribution of the deformations in the part produced with steel of higher coefficient of train hardening is shown. Concluding the work allowed the evaluation of influences of the skin pass on the rolling of steel of low carbon content in the mechanical properties of the steel and the result of this mechanical behavior in the adopted part. Also it allowed to evaluate the evolution of the crystallographic texture of two steel chosen before and after.

When cold rolling thin steel strips with high tensile strength, reversible cluster mills are used. The customer’s demands are high on the products flatness, which is controlled by the different flatness actuators that the mill is equipped with. The objective of this thesis was to find an optimal CVC shape on the shifting inner second intermediate roll in the 20-high cluster mill KV96 at Sandvik Materials Technology in Sandviken. The project consisted of a theoretical calculation of the roll shape that can give the desired change of the strips flatness and practical development and testing of these rolls in the mill. The results showed that the flatness of the strips can be altered with up to 30 I-units at the edges and 20 I-units in the center with the use of an inner second intermediate roll of the CVC type as this study has concluded. In this work, three CVC shapes was developed using the calculation software Cluster. The rolls was then ground and verified in the mill. / Vid kallvalsning av tunna band med hög hållfasthet används reversibla mångvalsarsverk. Kundkraven är höga på produkternas planhet, vilken styrs av de planhetsställdon verket är utrustat med. Målsättningen med detta examensarbete var att finna en optimal CVC-form på den förskjutningsbara inre mellanvalsen i 20-valsarsverket KV96 vid Sandvik Materials Technology AB i Sandviken. Projektet har bestått av att teoretiskt beräkna den valsform som kan ge den önskade förändringen i planhetsmätarbilden samt att praktiskt ta fram och prova dessa valsar i verket. Resultaten visar att man kan påverka planheten på banden med upp till 30 I-enheter i kanten och 20 I-enheter i mitten med användandet av en inre mellanvals av CVC-typ som denna studie kommit fram till. I det här arbetet utvecklades, med hjälp av beräkningsprogrammet Cluster, tre CVC-valsgeometrier som sedan slipades fram och verifierades i valsverket.

A geração de novas fontes de energia limpa, segura e renovável por meio da fusão nuclear envolve importantes desafios tecnológicos, dentre eles a pesquisa, caracterização e a fabricação de materiais avançados para os futuros reatores de fusão nuclear. Os aços ferrítico-martensíticos de reduzida atividade radioativa, em especial a liga Eurofer-97, destacam-se por apresentar uma combinação única de propriedades para esta aplicação. O objetivo desta Tese de Doutorado é avaliar a estabilidade microestrutural deste aço recozido numa ampla faixa de temperaturas. Cálculos termodinâmicos e testes de dilatometria foram usados para determinar as temperaturas de transformação de fase. A estabilidade microestrutural foi estudada por meio de recozimentos isotérmicos entre 200 e 1350oC após laminação a frio com reduções de 40, 70, 80 e 90%. A avaliação da estabilidade mecânica do aço Eurofer-97 foi realizada por meio de medidas de dureza Vickers. As principais técnicas utilizadas para caracterização microestrutural foram microscopias eletrônica de varredura e de transmissão, tomografia por sonda atômica e medidas de magnetização DC. Tanto a textura como a microtextura foram determinadas por meio de medidas de difração de raios X e de elétrons retroespalhados (EBSD). Recuperação, recristalização primária e crescimento anormal de grão ocorrem neste material recozido abaixo de 800oC. Acima desta temperatura, a transformação martensítica ocorre alterando bastante a micoroestrutura. A cinética de crescimento anormal de grão é alterada pela quantidade de redução a frio previamente aplicada. A hipótese proposta para explicar o crescimento anormal de grãos neste material baseia-se principalmente na vantagem de tamanho adquirida pelos núcleos de recristalização primária com diferenças de orientação médias superiores a 45º em relação aos vizinhos. Neste caso, o crescimento anormal de grão é responsável por fortalecer as componentes {111} e {111}, {001} e {110}. Acima de 800oC a transformação martensítica prevalece elevando a dureza Vickers e randomizando a textura deste aço. As características do produto transformado dependem tanto da temperatura de austenitização quanto do tamanho incial do grão ferrítico. Os dados de composição química das partículas estáveis após recozimento em temperaturas inferiores a 800oC foram usados para validar os resultados dos cálculos termodinâmicos obtidos via Thermo-Calc. / Clean, safe, and renewable energy sources such as nuclear fusion comprise important technological challenges, including research, characterization and manufacture of advanced materials for future fusion reactors. Modified ferritic-martensitic steels with reduced radioactive activity (RAFM), especially Eurofer-97 steel, are among worldwide references in the nuclear field for their unique properties. The scope of this Thesis is to evaluate the microstructural (thermal) stability in ferritic-martensitic Eurofer-97 after annealing within a wide range of temperatures. Themodinamic calculations as well as dilatometric tests were used to determine the main phase transformation temperatures. The microstructural stability of this steel was followed by isothermal annealing between 200 and 1350°C after cold rolling to 40, 70, 80 and 90% reductions in thickness. The mechanical stability in the Eurofer-97 was assessed by Vickers microhardness measurements. Representative samples for each metallurgical condition were characterized by scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, atom probe tomography, and DC-magnetization tests. Both texture and microtexture were evaluated by X-ray diffraction and electron backscattered diffraction (EBSD) techniques. Recovery, primary recrystallization, and abnormal grain growth (secondary recrystallization) processes have been observed at temperatures below 800°C. The amount of abnormally grown grains depends on the amount of previous cold rolling. The hypothesis for the most probable mechanism responsible for abnormal grain growth is based on the advantage size acquired by nuclei with misorientations above 45º surrounding their neighboring grains, even in regions where primary recrystallization was incomplete. The texture developed after abnormal grain growth has components belonging to ?- and ?-fibers with predominance of {111}, {111}, {100} e {110} components. The martensite transformation takes place when this steel is annealed above 800°C causing an increase of hardness, significant changes in microstructure, and texture weakening. The martensitic sructure depends very much on both austenitization temperature and initial austenitic grain size. The results of chemical analyses of stable particles present in samples annealed below 800oC were used to validate the thermodynamic calculations provided by Thermo-Calc.

This thesis investigates optimization of the control of electrical and thermal equipment by using FEM and CFD modeling in combination with dynamic simulation models. The thesis focuses on the production of electrical strips and the control system with the aim of reducing losses and improving magnetic properties. Several parameters and factors contribute to core losses. Thickness deviations in strip production, high levels of impurities in the core, orientation, ageing, surface oxidation, overloading, and hot spot temperature are among the reasons for losses in the core. Some of the losses occur during strip cutting and core assembly. This dissertation focuses on the reduction of losses in the cold rolling, annealing and manufacturing stages. The cold rolling process has a direct influence on the accuracy of the strip thickness and magnetic ageing of sheets. Some disturbances such as eccentricity, working rolls gap deviation, shape and edge deflections have to be removed in order to achieve accurate thickness. Thickness measurement makes up an important portion of loss evaluation in electrical equipment. Impurities and dirty strip surfaces in the cold rolling step can increase the carbon content of strips that pass through the annealing furnaces after cold rolling. The slab should be cleaned before reeling and rewinding. As the strip passes through the annealing furnaces, the temperature should be homogenous over the entire strip. According to simulations of furnace and strip temperature computed in the COMSOL environment, homogenous temperatures may be achieved using high electrical power reflectors which are equipped with molybdenum disilicide (MoSi2) electrical heating elements to replace the gas fired burners that are currently used. Modelling of the cold rolling process is conducted in order to find the correlation between control system parameters. A multivariable mathematical model for the rolling process is derived here, which reveals the interactions of the influencing variables. This approach provides numerically efficient algorithms, which are necessary for running in a real-time environment. A control model is applied in the MATLAB environment in order to determine the strip thickness at online-offline state using a robust algorithm. The critical problem in the thickness control loop is analysed, and an adaptive control algorithm is proposed. A number of control methods are investigated to improve the final strip properties. Cold rolled strip thickness deviations, eccentricities and shape defects are compensated for. The simulation results are verified with measurement data and the most significant sources of disturbances are detected. Finally, to solve the hottest spot problem in large scale electric power transformer, a new apparatus, oil spraying, is proposed and analysed. / Denna avhandling behandlar optimering och kontroll av elektrisk och termisk utrustning med hjälp av FEM och CFD-modellering i kombination med dynamiska simuleringsmodeller. Avhandlingen fokuserar på produktion av remsor och styrsystemet i syfte att minska förluster och ge bättre magnetiska egenskaper. Flera parametrar och faktorer bidrar till förluster i kärnan. Tjockleksavvikelser i remsor, höga nivåer av föroreningar i kärnan, orientering, åldrande, yta oxidation, överbelastning och temperaturer i heta punkter finns bland orsakerna till förlusterna i kärnan. Några av de förluster som uppstår under klippning av remsor och ihopsättningen av kärnan. Denna avhandling fokuserar på att minska förlusterna i produktionsstegen för kallvalsning och  glödgning. Kallvalsningen har ett direkt inflytande på riktigheten av remsornas tjocklek och magnetiska åldrande. Vissa störningar i till exempel excentriciteten, gapet mellan valsarna, form och kanter måste minimeras för att uppnå korrekt tjocklek. Tjockleksmätningar utgör en viktig del av utvärderingen av förluster  i elektrisk utrustning. Föroreningar och smutsiga bandytor i kallvalsningssteget kan öka kolhalten i band som passerar genom ugnar efter kallvalsning. Valsämnet bör rengöras innan avhaspling och upprullning. När bandet passerar genom glödgningsugnar bör temperaturen vara homogen över hela remsan. Enligt simuleringar av ugnen och remsans temperatur kan homogen temperatur uppnås med elektriska värmeelement (Molybden disilikat, MoSi2) insatta i reflektorer. De kan ersätta den gaseldade brännare som för närvarande används. Modellering av kallvalsningsprocessen sker i syfte att hitta korrelation mellan styrsystemparametrar. En multivariabel matematisk modell för valsningsprocessen har tagits fram som använder korrelation mellan variabler. Denna metod ger numeriskt effektiva algoritmer som behövs för att köra i en realtids-miljö. En modell har tagits fram för att bestämma remsornas med tjocklek för kontinuerlig och icke-kontinuerligt tillstånd med hjälp av en robust algoritm. Det kritiska problemet i reglerloopen för tjocklek har analyserats, och en adaptiv regleralgoritm föreslås. Ett antal metoder har undersökts för att förbättra de slutliga bandegenskaperna. Avvikelser i kallvalsade band med avseende på tjocklek, excentriciteter och form kompenseras. Simuleringsresultaten har verifierats med mätdata och de viktigaste källorna till störningar upptäckts.   Slutligen, för att lösa problemet med heta punkter i stora transformatorer föreslås en ny metod för oljesprutning, vilken också analyseras i avhandlingen.

L’hydrogène constitue un vecteur d’énergie très important. En effet, il est abondant à l’état combiné et sa combustion est très énergétique et non polluante. En revanche, le mode de stockage le plus sécurisant de ce gaz explosif c’est dans les métaux sous forme d’hydrure. Parmi ces métaux, le magnésium est l’un des plus prometteurs car il possède une capacité massique de stockage élevée (7,6%), un faible coût et une abondance naturelle. Cependant ses cinétiques de sorption sont lentes et son hydrure MgH2 est très stable et mauvais conducteur. L’objectif de ce travail de thèse est de contribuer à la résolution des points faibles du magnésium, en lui ajoutant des fibres de carbone comme renfort soit par broyage énergétique pour assurer une bonne intimité entre les deux, soit par coulage en bande, une technique qui permet d’orienter les fibres, pour un maximum de conductivité thermique. Nous étions donc intéressés à l’étude des cinétiques d’absorption/désorption où une amélioration a été observée après l’ajout du carbone par broyage. Une étude de la conductivité thermique était encore intéressante où le matériau préparé par coulage en bande, comme prévu, a présenté un très bon résultat. D’autre part, nous avons effectué des tests d’hydrolyse pour la production délocalisée d’hydrogène. Ayant comme problème la formation d’une couche imperméable de Mg(OH)2 en surface qui bloque la réaction, différents paramètres ont été modifiés (pH, T°, taille des particules, US) et cela a donné un impact positif sur le rendement en hydrogène et la cinétique de la réaction. Finalement, deux procédés de déformation plastique sévère i) le laminage et ii) l’ECAP ont été appliqués sur du TiH2 et du MgH2. Ces deux techniques ont présenté un pouvoir de déstabilisation des hydrures et donc une diminution de la température de déshydruration. Ils ont encore montré un comportement différent du broyage mécanique de point de vue microcontrainte et orientation des plans cristallins. / Hydrogen is a very important energy carrier. Indeed, it is abundant in the combined state and its combustion, very energetic, is non-polluting. However, the safest storage mode of this explosive gas is in the metal hydride form. Among metals, magnesium is one of the most promising one because its high mass capacity storage (7. 6%), low cost and natural abundance. However its kinetics of sorption are slow and its hydride MgH2 is very stable and has a poor thermal conductivity. The objective of this thesis is to resolve most of the weaknesses of magnesium by adding carbon fibers as reinforcement using the ball milling process, a way to ensure a good contact between the two, either by tape casting, a technique to help in the fibers’ orientation, for a maximum of thermal conductivity. We were therefore interested in the study of absorption / desorption kinetics, where an improvement was observed after the addition of carbon by grinding. A study of the thermal conductivity was also interesting, and the material prepared by tape casting, as expected, gave a very good result. On the other hand, we performed some hydrolysis’ tests to produce hydrogen. Having the problem of Mg(OH)2 formation on the surface, that blocks the reaction; different parameters were modified (e. G. PH, T°, particle size, U. S. ), which showed a positive impact on the hydrogen yield and reaction kinetics. Finally, two severe plastic deformation methods: i) cold rolling and ii) ECAP were applied to the TiH2 and MgH2 samples. Both techniques showed a destabilizing power of hydrides and therefore a decrease in the temperature of dehydrogenation. They even showed different behaviors than the mechanical grinding from microstrain and planes orientation point of view.