Embora a literatura disponível sobre conformação mecânica disponha de grande número de trabalhos relacionados à fadiga térmica em cilindros de laminação a quente, poucos autores abordam como esse tipo de dano é influenciado por algumas características do processo - em especial a oxidação na superfície de trabalho dos cilindros, tanto enquanto formação de uma camada de óxido uniforme sobre essa superfície quanto na forma de corrosão. Essa lacuna ocorre a despeito do volume de referências que relacionam a oxidação à fadiga térmica em escala laboratorial. O presente trabalho busca relacionar ambas as linhas de investigação, utilizando métodos analíticos e numéricos comparados com experimentos em diferentes escalas, para compreender sob quais condições são formados os óxidos presentes nos cilindros, qual seu comportamento mecânico no decorrer dos ciclos de laminação e como os óxidos influenciam na ocorrência de trincas de laminação a quente. A análise da superfície de trabalho de um cilindro em escala piloto revela a presença de trincas térmicas na superfície de trabalho. Os padrões de defeitos obtidos se mostram de acordo com o exposto em diversas referências publicadas sobre ensaios de fadiga térmica e termomecânica, em relação à presença e distribuição de óxidos no interior das trincas e na superfície externa das amostras. Em paralelo, foram desenvolvidos modelos numéricos do processo de laminação a quente, inicialmente em escala macroscópica, para obter detalhes sobre distribuições de temperatura, tensões e deformações nos cilindros, de difícil obtenção experimental. Estes modelos foram simulados e seus resultados comparados com valores medidos no laminador piloto, validando seu uso para avaliação do comportamento dos cilindros durante uma série de campanhas de laminação. Os resultados obtidos mostram que o mecanismo de fadiga de baixo ciclo normalmente associado ao dano térmico não é suficiente para explicar a nucleação das trincas de fadiga térmica observadas no experimento. O erro na predição pela teoria de fadiga de baixo ciclo tradicional, em conjunto com a caracterização dos cilindros em escala piloto e com observações de cilindros em escala industrial presentes na literatura, permite levantar a hipótese de que os fenômenos de oxidação e corrosão em curso durante o processo de laminação contribuem para uma redução significativa da resistência dos cilindros à fadiga termomecânica. Cálculos analíticos e simulações adicionais em escala microscópica foram realizados, incluindo os efeitos da oxidação e da corrosão, confirmando a hipótese e oferecendo uma linha de investigação mais assertiva para a nucleação e evolução do dano nos cilindros. / Although the literature on metal forming presents a considerable amount of references related to thermal fatigue in hot rolling, only few authors discuss how this type of damage is influenced by some characteristics of the rolling process - specially the oxidation that develops at the surface of the rolls. This gap occurs despite the amount of references relating oxidation to thermal fatigue in laboratory scale. The current work aims to relate both investigation paths, employing analytical and numerical methods in comparison with experiments in different scales, to provide understanding about the conditions at which the oxides observed upon the rolls are formed, their mechanical behaviour during the rolling process and how they influence thermal fatigue cracking in the rolls. The analysis of the roll surface in a pilot scale mill reveals the presence of thermal fatigue cracks on the work surface. The patterns of defects observed are in accordance with several references on thermal and thermomechanical fatigue, regarding the presence and distribution of oxides inside the cracks and at the external surface of the samples. In parallel, numerical models of hot rolling were developed, initially at macroscopic scale, to obtain details on temperature, stress and strain distribution in the rolls, which are difficult to obtain experimentally. These models were simulated and their results were compared with values measured in the pilot scale mill, validating their use to evaluate the behaviour of the rolls throughout a series of rolling campaigns. The obtained results show that the low-cycle fatigue mechanism commonly associated to thermal damage is not enough to explain the nucleation of thermal cracks seen in the experiments. The error in the prediction using the traditional low-cycle fatigue theory, in conjunction with the characterization of the pilot-scale rolls and with observations of industrial scale rolls, yields the hypothesis that oxidation and corrosion phenomena occurring throughout the rolling process contribute to a significative reduction in the resistance of the rolls to thermomechanical fatigue. Analytical calculations and additional simulations in microscopic scale were conducted, including effects of oxidation and corrosion, confirming the hypothesis and providing a more assertive line of research for damage nucleation and evolution in the rolls.

A liga de alumínio AA3104 é utilizada na manufatura de componentes obtidos via estampagem profunda e estiramento, como corpo de latas de bebidas. O presente trabalho visa relatar as principais alterações microestruturais e texturais da liga AA3104 em diferentes condições de deformação a frio. As amostras investigadas foram obtidas por meio de laminação a quente nas espessuras de 1,80 e 2,25 mm. O material A com espessura de 1,80 mm foi laminado duas vezes a frio com reduções de 64% e 59%. Já o material B com espessura de 2,25 mm foi laminado três vezes a frio com reduções de 55%, 52% e 51%. Após cada redução a frio foram retiradas amostras para as caracterizações. A espessura final nos dois materiais foi de 260 ?m. A caracterização microestrutural foi realizada por meio de microscopia ótica convencional e microscopia eletrônica de varredura. A textura de recristalização foi obtida por meio de difração de raios X. Foram realizados ensaios mecânicos para determinar a microdureza e limites de resistência e escoamento das amostras analisadas, além do ensaio de embutimento das amostras para a caracterização do orelhamento. Os melhores resultados de orelhamento foram obtidos no material A e os maiores valores de tensão de escoamento, resistência a tração e microdureza foram observadas no material B. Também foram retiradas amostras de latas de bebidas após a estampagem e após a estampagem e recozimento para a caracterização microestrutural. A ênfase desta Dissertação visa avaliar a influência da quantidade de deformação a frio aplicada em chapas recristalizadas provenientes da laminação a quente na textura cristalográfica e no comportamento das chapas durante o ensaio de orelhamento. / The aluminum alloy AA3104 is widely used in the manufacture of components obtained by deep drawing and ironing, as the body of beverage cans. The present work describes the main microstructural and textural changes of AA3104 alloy following different cold rolling schedules. The samples were obtained after hot rolling, with thicknesses of 1.80 and 2.25 mm. Material A (1.80 mm) was cold rolled in two steps with reductions of 64% and 59%, respectively. Material B (2.25 mm) was cold rolled in three steps with reductions of 55%, 52% and 51% respectively. After each cold reduction samples were removed for microstructural characterization. The final thickness of the two materials was 260 ?m. The microstructural characterization was performed using conventional light optical and scanning electron microscopy. The recrystallization texture was determined by X-ray diffraction measurements. Mechanical tests were carried out to determine the Vickers microhardness as well as yield and tensile strengths. Deep drawing tests were performed for earing characterization. The best results of earing were obtained in material B. The highest yield and tensile strengths were observed in material A. Samples of commercial beverage cans were taken after deep drawing and annealing (drying) for microstructural characterization. The emphasis of this study is to evaluate the influence of the cold deformation in hot-rolled sheets regarding crystallographic texture evolution and corresponding behavior during earing tests.

Chapas laminadas a quente com 6 mm de espessura dos aços AISI 304L e 316L apresentaram na condição inicial uma microestrutura composta por grãos recristalizados equiaxiais de austenita e ilhas de ferrita δ, em maior quantidade no centro da chapa. A austenita apresentou textura cristalográfica fraca, com um gradiente de textura ao longo da espessura. Os tratamentos térmicos de solubilização causaram a eliminação da ferrita, mas não causaram modificação substancial na textura. Os fenômenos de encruamento, recuperação e recristalização foram então estudados após solubilização, seguida de deformação por laminação em diferentes temperaturas e posterior recozimento das amostras deformadas. O endurecimento por deformação e a porcentagem de martensita α’ formada mostraram forte dependência com a composição química da austenita e com a temperatura de deformação. A textura de deformação encontrada nos aços inoxidáveis austeníticos 304L e 316L é característica dos materiais CFC com baixa e média energia de empilhamento laminados a frio. A temperatura de reversão da martensita α’ foi próxima de 550°C, praticamente não depende da quantidade presente e é praticamente idêntica nos dois aços. O aço 316L apresentou maior resistência à recristalização, pois tem maior EDE e apresenta menor endurecimento por deformação em relação ao 304L. A temperatura de recristalização situouse aproximadamente 150°C acima da temperatura de reversão da martensita α’. A temperatura de laminação não influenciou significativamente a temperatura de recristalização. A textura de recristalização nos dois aços continuou sendo semelhante à textura de deformação. As propriedades mecânicas de tração dos dois aços mostraram-se muito sensíveis à temperatura do ensaio. Tratamentos mecânicos e térmicos adequados produziram combinações interessantes de propriedades mecânicas nos dois aços, tais como limite de escoamento por volta de 1000 MPa com alongamento da ordem de 10%. Os resultados do presente trabalho sugerem que para se obter nos aços inoxidáveis austeníticos combinações atrativas de alta resistência mecânica com ductilidade razoável, por meio de tratamentos mecanotérmicos ou termomecânicos, duas diretrizes devem ser observadas: i) durante a deformação grandes quantidades de martensita devem ser produzidas e as principais variáveis neste aspecto são a EDE do aço e a quantidade e a temperatura de deformação; ii) durante o recozimento do material encruado deve ocorrer reversão da martensita, mas a recristalização completa deve ser evitada, por meio do controle rigoroso da temperatura e do tempo de recozimento, obtendo-se uma microestrutura muito fina de grãos e sub-grãos. A possibilidade de tratamentos sucessivos de deformação/recozimento é promissora e deve ser explorada em trabalhos futuros. A caracterização microestrutural foi realizada com auxílio de várias técnicas complementares de análise microestrutural, tais como microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET), medidas magnéticas, difração de raios X (análise de fases e determinação de textura) e microdureza Vickers. A caracterização mecânica envolveu a realização de ensaio de tração em várias temperaturas, com a determinação de limite de escoamento, limite de resistência, alongamento total e coeficiente de encruamento n. / Hot rolled AISI 304L and 316L austenitic stainless steel sheets, 6mm thick, presented recrystallized equiaxial grains with austenite and islands of delta ferrite, in larger quantities mainly in the center of both steel sheets. The austenite had a weak texture, with a gradient through the thickness. The solution annealing eliminated delta ferrite, however it did not change the texture. Phenomena such as work hardening and strain induced α’ martensite formation showed strong dependency on the chemistry composition and rolling temperature. The rolling texture observed in AISI 304L and 316L austenitic stainless steels is characteristic of FCC materials with low and medium stacking fault energy (SFE), after cold rolling. The α’ reversion temperature was around 550°C for both steels and was independent of the volume fraction of α’ martensite. The AISI 316L showed a strong recrystallization resistance as it has higher SFE and smaller work hardening than the AISI 304L. The recrystallization start temperature is approximately 150°C higher than the α’ reversion temperature. The rolling temperature did not influence the recrystallization temperature. Recrystallization texture for both steels remained similar to the rolling texture. Proper thermal and mechanical treatments provided interesting combinations of mechanical properties for both steels, such as yield strength around 1000 MPa with 10% elongation. These results suggest that the obtained austenitic stainless steels provide attractive combinations not only with high mechanical resistance but also with reasonable toughness and ductility. Through thermo-mechanical treatments, two point must be stressed: i) during the deformation great quantities of α’ martensite are being produced due to the SFE of the steel and the degree and the temperature of deformation; ii) during the annealing treatment of the work hardened material the α’martensite reverts to austenite, but complete recrystallization must be avoided, thus strict control of temperature and annealing time must be ensured to obtain a refined microstructure (of grains and subgrains). The possibilities of employing successive deformation / annealing treatments is promising and should be explored in future research. Several microstructural characterization techniques have been employed: optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), magnetic measurements, X-ray diffraction to analyze phases and textures, and Vickers microhardness tests. Mechanical characterization involved tensile testing at different temperatures, with determination of yield strength, tensile strength, total elongation and strain hardening coefficient n.

Este trabalho faz uma introdução à evolução dos processos de laminação a frio, acionamento e controle dos mesmos, com foco na laminação de encruamento. O principal objetivo é estabelecer um modelo linear dos sistemas de acionamento, que permita o projeto de um controle multivariável. Pretende-se que a robustez do controle multivariável contribua para a eliminação de defeitos associados aos processos de bobinamento e desbobinamento. A eliminação destes defeitos traz um grande retorno econômico em função do grande volume de produção destas instalações. Para isto é desenvolvido um modelo matemático do sistema completo. No modelo são evidenciadas não linearidades associadas à variação dos diâmetros e inércias das bobinas na desenroladeira e enroladeira. Para solucionar esse problema as parcelas contendo as não linearidades são removidas do modelo. Posteriormente essas parcelas são repostas através de malhas feedforward no controle. Para validar o modelo são projetados controladores PID semelhantes aos utilizados no laminador real. Com os resultados obtidos através de simulação, discute-se a validade do modelo comparando-os com os dados do processo real. A partir desse modelo é desenvolvido o modelo linear em espaço de estados, a ser utilizado no projeto do controlador robusto multivariável. Em seguida é desenvolvido o projeto deste controlador multivariável utilizando a técnica LQG/LTR. Finalmente, são discutidos os resultados das simulações, comparando-os com os dados reais da planta. De um modo geral, os resultados apontam para uma boa aproximação entre a planta real e o modelo proposto. / This work is an introduction to the evolution of the processes of cold rolling, drive and control, focusing on skinpass rolling. The main objective is to establish a model of linear drive systems, allowing the design of a multivariable control. It is intended that the robustness of multivariable control contributes to the elimination of defects associated with processes of coiling and uncoiling. The elimination of these defects poses a great economic return due to the large volume of production of these facilities. To achieve this deal it was developed a mathematical model of the complete system. Nonlinearities associated with variation in diameters and inertia reels in desenroladeira and reel are evidenced in the model. To solve this problem the terms containing nonlinearities were removed from the model and, subsequently reintroduced by feedforward control loops. To validate the model, PID controllers were designed in a similar way to those used in real mill. With the results obtained by simulation, we discuss the validity of the model by comparing them with the actual process data. From this model it was developed a linear state space model to be used in the design of robust multivariable controller. After that it was developed the design of this multivariable controller using the technique LQG / LTR. Finally, it was discussed the simulation results, comparing them with actual data of the plant. Overall, the results point to a good approximation of the real plant and the proposed model.

A liga de alumínio AA3104 é utilizada na manufatura de componentes obtidos via estampagem profunda e estiramento, como corpo de latas de bebidas. O presente trabalho visa relatar as principais alterações microestruturais e texturais da liga AA3104 em diferentes condições de deformação a frio. As amostras investigadas foram obtidas por meio de laminação a quente nas espessuras de 1,80 e 2,25 mm. O material A com espessura de 1,80 mm foi laminado duas vezes a frio com reduções de 64% e 59%. Já o material B com espessura de 2,25 mm foi laminado três vezes a frio com reduções de 55%, 52% e 51%. Após cada redução a frio foram retiradas amostras para as caracterizações. A espessura final nos dois materiais foi de 260 ?m. A caracterização microestrutural foi realizada por meio de microscopia ótica convencional e microscopia eletrônica de varredura. A textura de recristalização foi obtida por meio de difração de raios X. Foram realizados ensaios mecânicos para determinar a microdureza e limites de resistência e escoamento das amostras analisadas, além do ensaio de embutimento das amostras para a caracterização do orelhamento. Os melhores resultados de orelhamento foram obtidos no material A e os maiores valores de tensão de escoamento, resistência a tração e microdureza foram observadas no material B. Também foram retiradas amostras de latas de bebidas após a estampagem e após a estampagem e recozimento para a caracterização microestrutural. A ênfase desta Dissertação visa avaliar a influência da quantidade de deformação a frio aplicada em chapas recristalizadas provenientes da laminação a quente na textura cristalográfica e no comportamento das chapas durante o ensaio de orelhamento. / The aluminum alloy AA3104 is widely used in the manufacture of components obtained by deep drawing and ironing, as the body of beverage cans. The present work describes the main microstructural and textural changes of AA3104 alloy following different cold rolling schedules. The samples were obtained after hot rolling, with thicknesses of 1.80 and 2.25 mm. Material A (1.80 mm) was cold rolled in two steps with reductions of 64% and 59%, respectively. Material B (2.25 mm) was cold rolled in three steps with reductions of 55%, 52% and 51% respectively. After each cold reduction samples were removed for microstructural characterization. The final thickness of the two materials was 260 ?m. The microstructural characterization was performed using conventional light optical and scanning electron microscopy. The recrystallization texture was determined by X-ray diffraction measurements. Mechanical tests were carried out to determine the Vickers microhardness as well as yield and tensile strengths. Deep drawing tests were performed for earing characterization. The best results of earing were obtained in material B. The highest yield and tensile strengths were observed in material A. Samples of commercial beverage cans were taken after deep drawing and annealing (drying) for microstructural characterization. The emphasis of this study is to evaluate the influence of the cold deformation in hot-rolled sheets regarding crystallographic texture evolution and corresponding behavior during earing tests.

O desenvolvimento de novos materiais mais leves e superiores aos existentes tem sido destaque tecnológico pelas inovações que vem sendo implementadas no segmento aeronáutico e espacial. A grande variedade de materiais derivados de carbono, incluindo a grafite expandida, são utilizados em muitas aplicações da ciência, tecnologia e indústria. Este tipo de grafite oriunda da grafite natural possui a capacidade de conformação sem adição de qualquer tipo de ligante produzindo assim um material sólido e coeso com baixa massa específica. Este trabalho visa a confecção de placas obtidas por compactação de grafite expandida e a caracterização das mesmas. As caracterizações feitas do material resultante são: massa específica, resistividade elétrica e condutividade térmica. A pressão aplicada determina a massa específica aparente do material produzido, a correlação entre estas variáveis foi definida experimentalmente. O tratamento térmico dos compostos de grafite intercalada (CGIs) também foi estudado e foram determinados os valores adequados das variáveis de processo para este tratamento. Dados das propriedades intrínsecas dos materiais obtidos por compactação de grafite expandida, como por exemplo resistividade elétrica e condutividade térmica, são basicamente relatados em patentes publicadas e os dados são limitados as propriedades da aplicação para a qual o material foi desenvolvido. Diante disso a pesquisa de caracterização térmica e elétrica assim como a confecção de placas obtidas por compactação de grafite expandida se faz necessária.

Este trabalho discorrerá, brevemente, sobre algumas características da aeronave desenvolvida durante o Programa de Especialização de Engenharia (PEE2008), focando na empenagem vertical como componente principal a ser estudado. Será mostrado detalhadamente, como foi escolhido o caso crítico de carga, a matriz de decisão utilizada para direcionar a escolha do material para a empenagem vertical e também o modelo de elementos finitos. Apresentará a metodologia desenvolvida para seleção das zonas de laminação e para otimização da sequência de empilhamento de laminados em material composto. Durante os passos de otimização, será utilizado somente o índice de flambagem como restrição para o caso crítico de carga. Na primeira etapa de otimização estrutural, a estratégia de modelagem de zonas de laminação sobre o modelo de projeto é aplicada em grupos de quatro elementos adjacentes que tem a mesma sequência de empilhamento e somente uma variável de projeto referente a espessura. O critério de gradiente de espessura é utilizado para reagrupar as zonas de laminação após cada ciclo, até a convergência final, quando não é mais possível o agrupamento dos elementos. Uma vez que o conjunto de zonas de laminação é definido, o modelo de elementos finitos (FEM) será reorganizado e variáveis de projeto discretas referentes aos ângulos e espessuras das lâminas são associadas às propriedades dos laminados, de tal forma que a sequência de empilhamento é otimizada, gerando como resultado final um laminado com continuidade entre as zonas. Os resultados mostram que a estratégia é muito eficaz para o projeto de otimização em estruturas aeronáuticas de materiais compostos. O software de otimização GENESIS foi utilizado em todas as otimizações neste trabalho, mas a metodologia que será apresentada é genérica e pode ser utilizada por outros softwares.

A busca contínua da melhoria da competitividade do aço frente aos sucedâneos tem levado ao desenvolvimento de materiais especiais, permitindo atender a três das principais demandas do setor automotivo: redução de peso, economia de combustível e aumento da segurança do usuário. As condições sob as quais é realizado o reprocesso ou relaminação de encruamento dos aços livres de intersticiais, chamado IF - Interstitial Free podem afetar significativamente as características destes, especialmente do ponto de vista de sua estampabilidade, que é fundamentalmente importante para este tipo de produto. Este trabalho tem por objetivo estudar os efeitos da relaminação de encruamento na estampabilidade de chapas de um aço Intersticial Free - IF microligado ao titânio. A amostra em estudo foi retirada de bobinas laminadas e relaminadas no Laminador de Encruamento Nº2 da Usiminas unidade Cubatão, simulando uma condição real de processo, eventualmente necessária, devido a correções a serem efetuadas no acabamento superficial ou ajuste de planicidade. Após o processo de relaminação, foi realizada a caracterização do material através de ensaios para avaliar as propriedades mecânicas, a microestrutura, a textura cristalográfica (ODF) e determinou-se a curva limite de conformação (CLC). Os resultados mostram que os limites de escoamento e de resistência aumentam e o coeficiente de encruamento reduz com a relaminação de encruamento. Por outro lado, a textura na superfície varia conforme o grau de redução, porém pouco afeta no centro da amostra. A anisotropia normal e planar média apresentam correlação inversa com o grau de redução na relaminação. Para as reduções de relaminação estudadas, a dispersão dos pontos em torno da CLC, não evidencia influências significativas nas propriedades de conformação mecânica. / The continuous search of the improvement of the competitiveness of the steel front to the succedanea has led to the development of special materials, allowing to take care of three of the main demands of the automotive sector: reduction of weight, fuel economy and increase of the safety of the user. The conditions under which the process of strain hardening of Interstitial Free (IF) steel is carried through can significantly affect the characteristics of this steel, especially of the point of view of its conformability. The present work studies the effect of over-rolling performed on a skin-pass mill on the drawability of a Ti-stabilized IF steel. Conventional and larger-than-usual passes (over-rolling) have been performed in order to simulate the real-life condition in which there is an eventual necessity for larger reductions, due to problems related to surface finish or due to flatness problems. Tests have been carried out with increasing skin-pass reductions (up to about 1%) and the corresponding mechanical properties, microstructures, textures (ODF) and related Forming Limit Curves (FLC) have been assessed. The results have shown that the yield strength increases, the strain-hardening coefficient decreases, with increasing skin-pass over-rolling. On the other hand, texture varied slightly at the surface but showed little effect at mid-thickness. Tensile strength, normal and planar anisotropy, however presents an inverse correlation with the over-rolling reduction. The FLC results did not show any marked effect of over-rolling on the forming properties.

Este trabalho inicia descrevendo as principais teorias de laminação que têm sido empregadas nos últimos anos na determinação das condições ideais para operação de laminadores a frio. Estas condições ideais estão ligadas a um conjunto de referências dos controladores do sistema, visando a máxima produtividade do laminador e a melhor qualidade da chapa laminada. As principais contribuições desta tese são: (i) proposta de um novo procedimento não iterativo para a determinação inicial de referências para redução em cada cadeira de um laminador de tiras a frio, originado do algoritmo iterativo do fator beta, introduzido por R. M. Guo; (ii) em seguida, é feito uso do modelo de Bland e Ford para cálculo de força e torque de laminação, utilizando o esquema de reduções sugerido pelo algoritmo de inicialização. A partir deste ponto, emprega-se o algoritmo de otimização de Nelder e Mead. A contribuição da tese para esta fase de otimização consiste na proposta da função objetivo a ser minimizada. Esta função objetivo leva em conta os principais atributos de qualidade e produtividade do laminador, ou seja, espessura, planicidade e utilização de toda a potência disponível, igualmente distribuída por todas as cadeiras; (iii) finalmente, visando garantir máxima precisão para as previsões do modelo, é proposto um algoritmo de otimização para ser utilizado em um esquema de adaptação, tendo em vista as dificuldades de se estimar duas importantes variáveis do processo de laminação: o coeficiente de atrito e o limite de escoamento. São também apresentados resultados obtidos à partir de um laminador tandem de 4 cadeiras, industrial, no qual foram implantados alguns dos métodos propostos. / This work begins describing the main rolling theories which have been employed during the recent years, in order to achieve the ideal conditions for the operation of tandem cold rolling mills. These optimum conditions are connected to a set of references used by the main systems regulators, aiming at getting the best quality of the strip and the maximum productivity of the mill. The main contributions of this thesis are: (i) proposal of a new non-iterative procedure to initial reduction calculation for each stand of a tandem cold mill, based on the iterative beta factor algorithm introduced by R.M. Guo; (ii) Use of Bland and Ford model for roll force and roll torque calculation, starting from the initial reduction schedule proposed by the non-iterative initialization algorithm and optimized by the Nelder and Mead method. The contribution of this thesis for this optimization phase consists in its proposal for an objective function to be minimized. This objective function takes into consideration the main product quality and process productivity attributes, i.e., thickness, flatness and the use of maximum available power, evenly distributed among all stands; (iii) finally, aiming at ensuring maximum precision for the model predictions, it is proposed an optimization algorithm to be used by an adaptation strategy, considering the difficulties to estimates two main rolling mill process variables: friction and yield stress coeficientes. Results extracted from an industrial four stand tandem cold mill, on which some of the proposal theories were implemented, are presented and discussed.

A crescente escassez de recursos energéticos renováveis bem como o aumento contínuo dos seus custos, tem requerido uma redução drástica no consumo de energia utilizada para o transporte de cargas e passageiros nas últimas décadas. Uma alternativa é a redução de peso com a utilização de ligas leves em substituição às ligas convencionais utilizadas no setor de transporte. Nesse conceito o uso de ligas de magnésio é justificado pela sua baixa densidade. Dentre as ligas de magnésio, a matriz ASTM série ZK é a que apresenta maior resistência mecânica e a adição de elementos de terras raras (RE) elevam a resistência à corrosão, a temperatura de trabalho e o limite de escoamento, devido à formação de filmes de óxidos finos e densos, além de intermetálicos de alto ponto de fusão e de maior dureza. A formação de intermetálicos do tipo MgZn de baixo ponto de fusão, torna as ligas de matriz do tipo ZK susceptíveis à formação de trinca à quente durante a soldagem, inviabilizando o uso de processos de soldagem convencionais. Uma alternativa é a solda por fricção e mistura mecânica (SFMM) realizada abaixo da temperatura de fusão. Neste trabalho, foram produzidas ligas ZK60, ZK60-1,5RE (liga ZK60 com adição de 1,5% em peso de mischmetal) por fundição convencional e ZK60-1,5RE tixofundidas com batimento mecânico no estado semissólido. Todas foram laminadas a quente em um laminador simétrico e soldadas por fricção e mistura mecânica. Os métodos de fundição e resfriamento apresentaram materiais isentos de defeitos e com homogeneidade química, além do batimento mecânico proporcionar uma microestrutura com grãos globulares homogêneos. A adição de Mischmetal deu origem a uma microestrutura com granulometria aproximadamente 22% menor. Quando comparado com o método de fundição, a liga fundida com batimento no estado semissólido apresentou uma diminuição no tamanho médio de grão de aproximadamente 26%. A laminação deu origem a uma microestrutura parcialmente recristalizada, com tamanho médio de grãos entre 3 e 4 μm. A rede de intermetálicos foi quebrada, porém, manteve-se contínua para as ligas com adição de Mm. Quanto à resistência mecânica, a liga ZK60 foi superior, devido à menor quantidade e redes intermitentes de intermetálicos, uma vez que tanto para as ligas fundidas quanto para as laminadas, as trincas foram originadas nas regiões de aglomeração de intermetálicos. As ligas com adição de Mm apresentaram melhor estabilidade térmica durante a soldagem e melhor acabamento superficial, sendo possível a soldagem com rotação de 1200 rpm e velocidade de avanço de 400 mm/min enquanto a liga ZK60 só foi possível a soldagem com 200 mm/min. As análises das tensões residuais apresentaram valores e perfis semelhantes e seguem o fluxo de material, bem como a textura dos cordões de solda. Os mapas de microdureza na secção transversal do cordão de solda revelaram maior dureza nas zonas de mistura, e valores ainda maiores e mais homogêneos para liga ZK60, pode-se afirmar que os intermetálicos do tipo MgZn tem maior dureza que os do tipo MgZnRE. / The growing scarcity of renewable energy resources, as well as the continued rise in costs has required in recent decades a dramatic reduction in energy used for transportation freight and passenger, which is increasing daily all over the world. An alternative is to weight reduction with the use of light alloys, this concept the use of magnesium alloys is justified by their low density, about 1/3 lower than that of aluminum. Among the magnesium alloy, the matrix is ZK type that has greater mechanical strength and the addition of rare earth elements (RE) to increase corrosion resistance, working temperature and yield strength due to the formation of thin films and density oxides, and intermetallic of the high melting point and higher hardness. The formation of intermetallic of the MgZn type, which has a low melting point, makes alloys with matrix of the ZK type susceptible to formation of hot crack during the welding, making impossible the use of conventional welding processes, an alternative is the friction stir welding (FSW) that the union is made below the melting point. This work shows the studies the addition of 1.5% wt. of mischmetal (Mm) in the ZK60 alloy and effects of the casting process with mechanical mixing in the semi-solid state. Were produced the alloys: ZK60, ZK60-1.5RE with conventional casting and ZK60-1.5RE Tixo with mechanical mixing in the semi-solid state, all were hot-rolled in a symmetrical laminator and welded with friction stir welding (FSW) process. The methods of casting and cooling gave resulted in materials free of defects and chemical homogeneity, and the mechanical mixing provides homogeneous microstructure with globular grains. The alloy with mischmetal addition had an average grain size of about 22% lower than ZK60 alloy, when compared to the casting method the ZK60- 1.5RE Tixo alloy had an average grain size of about 26% lower than ZK60-1.5RE alloy. The rolling process gave rise to a partially recrystallized microstructure with average grain size of between 3.3 and 4.23 μm, the intermetallic network were broken, however, kept continuous for alloys with Mm addition. As for mechanical strength was higher for ZK60 alloy, due smaller amount and intermittent network of the intermetallic. The alloys with Mm addition had better thermal stability during welding and showed better surface quality, being possible to do a welding with rotation of 1200 rpm and advancing speed of 400 mm/min while the ZK60 alloy only was possible the welding with advancing speed of 200 mm/min. The analyzes of residual stresses had similar values and profiles and follow the flow of material as well as the texture of the weld beads. The micro hardness maps in the cross section of the weld bead showed a higher hardness in the mixing zones, and higher and more homogeneous values for ZK60 alloy, and can thus affirm that the intermetallic MgZn type has higher hardness than the MgZnRE type.