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Research upon the quality assurance of the rolling-mill rolls and the variation boundaries of the chemical composition

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Author(s): Kiss, I.

Journal: Revista de Metalurgia
ISSN 0034-8570

Volume: 44;
Issue: 4;
Start page: 335;
Date: 2008;
Original page

Keywords: Rolls | Alloyed elements | Hardness | Chemical composition | Mathematical modeling | Cilindros de laminación | Elementos de aleación | Dureza | Composición química | Modelización matemática

ABSTRACT
The cast-iron rolls must present higher hardness at the rolling surface and lower in the core and the necks, adequate with mechanical resistance and in the high work temperature. If in the zone of the rolling surface, the hardness is guarantied by the irons structure, through the cementite quantities, the core of rolls must contain graphite, to assure this property. Starting from the lamination equipments aspects, from the form of rolls, of the technological interest zones and the structure, which assures the exploitation property, it was establish, through modeling, to the mathematical description of a direct influences, and in final, through successive determinations, to an optimum. One of the parameters, which are determined the structure of the irons destined for rolls casting, is the chemical composition, which guaranties the exploitation properties of the each roll in the stand of rolling mill. The realization of optimum chemical compositions of the cast-iron can constitute a technical efficient way to assure the exploitation properties, the material from which the rolling mills rolls are manufactured having an important role in this sense. Although the manufacture of rolls is in continuously perfecting, the requirements for superior quality rolls are not yet completely satisfied, in many cases, the absence of quality rolls preventing the realization of quality laminates or the realization of productivities of which rolling mills are capable. This paper presents an analysis of the main alloying elements from chemical composition, the influences upon the mechanical properties of the cast-iron rolls, and presents also some graphical addenda. Using the Matlab calculation and graphical programs we determinate some correlations between the hardness (on the working surface and on necks) and the chemical composition. Using the double and triple correlations is really helpful in the foundry practice, as it allows us to determine variation boundaries for the chemical composition, in view the obtaining the desired and optimal values of the hardness of this very important metallurgical equipments. The enunciation of some mathematically modeling results, described through a number of multi-component equations determined for the spaces with 3 the and 4 dimensions, as well as the generation of some regression surfaces, of some curves of levels and volumes of variation, can be represented and interpreted by technologists and can be considerate diagrams of correlation between the analyzed variables. From this point of view the research is inscribes in context of scientific capitalization of the process and the industrial technologies optimizations, on the way of the analysis and the mathematical experiment.Los cilindros o rodillos de laminación de función deben presentar una dureza más alta en su superficie y menor en el núcleo y el cuello del cilindro, adecuados a la resistencia mecánica y a la alta temperatura de trabajo. Si en la zona de la superficie de rodillo, la dureza se garantiza por las cementita existente en la estructura, el núcleo del cilindro debe tener grafito para asegurar la característica deseada. A partir de consideraciones sobre los equipos de la laminación, forma de los cilindros de laminación, zonas tecnológicas del interés y de la estructura, que asegura la característica de la explotación, se estableció un modelo que da una descripción matemática de las influencias directas y, finalmente, mediante determinaciones sucesivas, permite establecer un óptimo. Uno de los parámetros, que determinan la estructura del material de los cilindros de laminación es su composición química, que garantiza las características de la explotación de cada cilindro en el laminador. El empleo de las composiciones químicas de colada, óptimas, puede ser una manera técnicamente eficiente de asegurar las características de la explotación; el material de fabricación de los cilindros juega un papel importante. Aunque la fabricación de cilindros es objeto de una mejora continua, los requisitos de la máxima calidad de los cilindros no se cumplen totalmente, en muchos casos, lo que impide la obtención de la calidad que podría obtenerse si dicha calidad de los cilindros fuera la adecuada En este trabajo, se analiza la influencia de los principales elementos de aleación en las características mecánicas de los rodillos con una addenda gráfica. Empleando Matlab como herramienta de cálculo, los programas gráficos permiten establecer algunas correlaciones entre la dureza (en la superficie y cuello de los cilindros) y la composición química. El empleo de correlaciones dobles y triples es realmente provechoso en la práctica de la fundición, pues permite la determinación de los límites de la variación admisible en la composición química para la obtención de los valores deseados y los óptimos de la dureza de estos importantes equipos metalúrgicos. El enunciado de algunos resultados, obtenidos matemáticamente del modelo, descrito con un número de ecuaciones multi-componente determinadas para los espacios de 3 y 4 dimensiones, así como la generación de algunas superficies de regresión de curvas de niveles y de volúmenes de variación, se pueden representar e interpretar por los tecnólogos y se pueden considerar como los diagramas de la correlación entre las variables analizadas. Desde este punto de vista, la investigación se inscribe en el contexto de una capitalización científica del proceso y de optimización de las tecnologías industriales, como vía de análisis y experimentación matemáticas.
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