Thesis (PhD)--University of South Australia, 1996

Thesis (PhD)--University of South Australia, 1996

Thesis (M.S.)--Ohio University, June, 1997. / Title from PDF t.p.

<p> A survey was made of the available literature on Planetary Rolling and Planetary Rolling Mills.</p> <p> From this a distillation of information was made which included a description of the mill and the material flow when rolling with it. Some independent work was done in the development of rolling formulas.</p> <p> The end result was the assembly of a design procedure which can be used to calculate roll forces and power requirements in a given Planetary Mill. With this information the capability of a given Mill to perform as required in a rolling situation can be determined.</p> / Thesis / Master of Engineering (MEngr)

Resumo: O avanço da tecnologia de laminação incrementou as solicitações sobre os cilindros laminadores, e, portanto, o desenvolvimento de materiais mais resistentes ao desgaste, visando aumento da produtividade do laminador e melhor qualidade superficial dos produtos laminado, em especial tiras a quente. Como estudo de desgaste em campo é muito complexa devido à influência de diversos mecanismos e muitas vezes combinados entre si, os ensaios laboratoriais têm se mostrado como um meio mais fácil para estudar os materiais em serviço, além de auxiliar o projeto novas ligas. Dessa forma, foi proposto um ensaio de desgaste abrasivo puro para um tribômetro Plint & Partners, modelo TE-079, com o intuito de simular condições de utilização das últimas cadeira do trem acabador de um laminador de tiras a quente. Para sua validação foram utilizados três materiais: o ferro fundido de coquilhamento indefinido, o ferro fundido branco de alto cromo e o ferro fundido branco multicomponente, os quais apresentam comportamento conhecido em serviço. Esses materiais foram submetidos a uma caracterização metalográfica, microdureza e topografia de desgaste. Os resultado obtido mostraram-se coerentes com a prática observada na aplicação real, ou seja, reproduziram o comportamento de desgaste no laminador, sendo válida a proposta do ensaio tribológico. / Abstract: The progress towards mill technology has increased the demand on the rolling mill rolls, and therefore, the development of wear resistant seekink productivity of the rolling mills and better superficial quality of the rolled products, especially in the hot strip mill has also increased. As the wear study in field is very complex due to the influence of several mechanisms wish are usually combined amongst themselves, the labs test have shown an easy way to study the materials in service, besides aiding the project of new leagues. In that way, a pure abrasive wear test was developed tribômetro Plint & Partners, model TE-079 with the intent of simulating the job conditions in the hot strip mill finishing chairs. For the validation three materials were used: an indefinite chill cast iron, a high chrome cast iron and a kind of multicomponent white cast iron, which presents knowm behavior in service. Those materials were submitted to a metallography characterization, microhardness measurement and wear topograpy observation. The obtained results were shown coherent with the practice observed in the real application, and then became possible a prediction of that behavior for the materials projects developed at laboratory, being valid the proposal of the rehearsal tribológico. / Orientador: Valdir Alves Guimarães / Coorientador: Amilton Sinátora / Banca: Gustavo Aristides Santana Martínez / Banca: Enrico José Giordani / Mestre

Orientador: José Geraldo Trani Brandão / Banca: Fernando de Azevedo Silva / Banca: Paulo Cesar Ribeiro Quintairos / Resumo: Este estudo mostra as variáveis dinâmicas do processo de fundição centrífuga de cilindros de laminação, que são utilizados para realização de conformação em gaiolas de laminação. O objetivo desse estudo é analisar as principais variáveis dinâmicas do processo de fundição centrifugada de cilindros de laminação e estudar as relações entre estas variáveis. Os processos de fundição centrífuga podem ser classificados em fundição centrífuga vertical e horizontal. Para a fundição centrífuga vertical, são elaborados os envelope de carga de dois modelos de máquinas centrífugas verticais existentes na literatura, onde se consegue determinar o tipo de rolamento de apoio utilizado na máquina. Para a fundição centrífuga horizontal, são estudadas variáveis como rotação, razão G, "aspect ratio", espessura e vibração de uma amostra de aproximadamente 1.000 cilindros de ferro fundido, aço rápido e aço alto cromo. Desta amostra, verifica-se que a causa de sucateamento de parte dos cilindros não está ligada a adoção de variáveis dinâmicas incorretas no processo. Também é visto que diferentemente do alumínio, os cilindros de ferro fundido, aço rápido e aço alto cromo exigem maior rotação quanto maior a espessura da casca fundida. / Abstract: This paper shows the dynamic variable of centrifugal casting process of rolling mill rolls which are used to compress the metal in rolling mill process. The main goal is to analyze the main dynamic variable and to study its relation in the process. There are two type of centrifugal casting: horizontal and vertical. For the horizontal centrifugal casting, two load envelopes are done, being possible to determine the bearing model used on the vertical centrifugal casting machine. For the horizontal centrifugal casting, variable such as rotating, ratio G, aspect ratio, thickness and vibration are studied to a sample of 1,000 casting rolls made of casting iron, high speed steel and high chromium steel. From this sample, it is seen that the cause of scrapping is not related to incorrect adoption of dynamic variables in the process. It is also verified that differently from the aluminum, cast iron, high speed steel and high chrome steel rolls demand greater speed with the increasing the shell casting thickness. / Mestre

Spindle failure during fast steel rolling is one of the major equipment failures encountered at Onesteel Whyalla Steelworks (WS). Spindle failure whilst infrequent has been occurring over a long period of time and is a significant cost impost in terms of replacement parts, repair and lost production. Previous attempts at mechanical analysis and spindle redesign have not rectified the problem. This thesis presents an in-depth investigation of the problem and uses a completely new approach, modeling and control, to obtain a solution to the problem.

Sistemas de geração de referências para as malhas de controle de laminadores a frio têm proporcionado elevados níveis de produtividade e de qualidade do material processado. No caso de falha da unidade de processamento responsável pela execução do sistema de geração de referências, a operação do laminador fica comprometida e necessita-se de um modo de operação emergencial. Nesse trabalho é desenvolvido um sistema alternativo para geração de referências que visa substituir o modo de operação de emergência de consulta a tabelas de referências pré-calculadas da planta em questão. O sistema de geração de referências desenvolvido, assim como o sistema usado em condições normais de operação, é composto por uma função custo que avalia o nível de produtividade e de qualidade que um conjunto de referências pode proporcionar. A função custo é minimizada pelo método simplex de Nelder e Mead e as variáveis do processo envolvidas na função custo são avaliadas por um modelo de laminação a frio composto somente por equações algébricas, enquanto que o sistema usado em condições normais de operação usa um modelo clássico, composto por equações algébricas e integrais. A comparação entre o sistema usado em condições normais de operação e o sistema desenvolvido mostrou que apesar desse sistema ser mais simples, menos preciso e robusto, as referências por ele calculadas são aceitáveis e podem proporcionar resultados superiores que o modo de operação de emergência baseado na consulta a tabelas. / Setup generation systems for cold mill control loops have provided rolling mill operation with high levels of quality and productivity. In case of malfunctioning in the process unit responsible to execute the setup generation system, the normal procedure for the operation of the mill is interrupted, being necessary the use of an emergency operation mode. This work develops an alternative system for references generation which aims to replace the current emergency operation mode based on pre-calculated, not continuous, setup tables for the rolling mill. The developed references generation system, like the normal system used during mill operation, is composed by a cost function which evaluated the mill quality and productivity operation level which a set of references may propose. The cost function is minimized using the Nelder and Mead simplex method and the process variables involved in the cost function are evaluated by a cold rolling mill model composed only by algebraic equations, while the normal operation system uses a classical model, made up by integrals and algebraic equations. Comparing the existing main setup system to the developed reference system it was observed that, despite its simplicity, less accuracy and less robustness, references calculated using this system were accurate enough to achieve better results than the one emergency table mode has provided.

Nos tratamentos ortodônticos, fios de diferentes ligas metálicas são utilizados nas etapas de alinhamento, nivelamento, correção da posição molar, fechamento espacial, acabamento e retenção. Com relação às duas últimas, responsáveis pelo posicionamento adequado dos dentes superiores sobre os inferiores, a preparação requer um fio que favoreça o torque de incisão, ou seja, que apresente grande resistência e rigidez associadas à ativação de pequeno alcance. Para este fim, os fios de aços inoxidáveis austeníticos retangulares são os preferidos em razão do módulo de elasticidade elevado e boa resistência à corrosão no meio bucal. Quanto à geometria retangular, o processo de fabricação requer desenvolvimento tecnológico adequado para a produção em escala industrial de fios com as características geométricas e propriedades mecânicas para melhor adequação às necessidades de uso. Com o objetivo de se produzir fios com tais características, foi desenvolvido um laminador para a fabricação de fios retangulares com a intuito de se dispor de uma alternativa de menor custo ao processo de produção por trefilação, de custo elevado, devido a complexidade das matrizes. Além da fabricação do laminador, foram avaliados os aspectos tecnológicos que envolveram os efeitos da deformação nas propriedades mecânicas dos fios, por meio de medidas de microdurezas e ensaios em tração e de flexão. Nos testes realizados, os fios apresentaram geometria, acabamento superficial e propriedades mecânicas adequadas à sua utilização em tratamentos ortodônticos. / In orthodontic treatments, wires of different metallic alloys are used for alignment, leveling, correction of the molar position, space closing, finish and retention. With respect to finish and retention, these wires are responsible for adequate positioning of the upper teeth on the lower teeth. Wires that are subjected to incisor torque require high resistance and stiffness. For this, wires of rectangular austenitic stainless steel are used due to high modulus of elasticity and good corrosion resistance in the oral environment. Because of the rectangular geometry, wire production requires process development suitable for industrial scale manufacture with geometric characteristics and mechanical properties better adapted to the use conditions. To obtain wires with such characteristics, a rolling mill was developed for the production of rectangular wires by a rolling process with the objective of reducing cost of the cold drawing process that is currently used, which utilize complex and expensive wiredrawing dies. In addition to the rolling process itself, wire deformation, microhardness, tension and bend tests were also performed. In these tests, wire geometry, surface finish and mechanical properties were successfully adapted for use in orthodontic treatments.

In the steel industry, laser triangulation based measurement systems can be utilizedfor evaluating the flatness of the steel products. Shapeline is a company in Linköpingthat manufactures such measurement systems. This thesis work will present a series ofexperiments on a Shapeline measurement system in a relatively untested environment, thehot rolling mill at SSAB in Borlänge.The purpose of this work is to evaluate how the conditions at a hot rolling mill affectsthe measurement performance. It has been anticipated that measuring in high temperatureenvironment would introduce difficulties that do not exist when measuring in cold environments.A number of different experiments were conducted, where equipment such as laserand camera bandpass filter were alternated. Via the experiments, information about noisedue to the environment in the hot rolling mill was gained. The most significant noise wascaused by heat shimmering. Using the presented methods, the magnitude and frequencyspectrum of the heat shimmering noise could be determined. The results also indicates thatheat shimmering cause large errors and is quite troublesome to counter. In addition to this,the quality of the line detections under the hot rolling mill circumstances was examined. Itcould be observed that the line detections did not introduce any significant errors despitethe harmful conditions.