Analysis of the cooling conditions and mechanical characterization of track shoes after hot rolling process

The present study deals with the analysis of the cooling of track shoes after hot rolling process. The main subject of the work regards the characterization of a 27MnCrB5 steel in terms of microstructure, hardness and ductile-to-brittle transition temperature in function of cooling rate and austenite grain size. The chosen approach is based on temperature measurements during normal working condition of the plant. The acquisition procedure regards the furnace, the hydro-mechanical descaling, the rolling mills and the cooling zone. During the cooling of the rolled profiles, multiple measurement points have been monitored according to the accessible positions. Starting from the acquired data, the temperature gradient of the blooms after the furnace have been investigated. Moreover, the cooling curves, cooling rates and the austenite to pearlite transformation’s kinetic have been studied. In order to characterize the profiles, a deep analysis focused on the microstructure, hardness and local chemical composition have been performed. Then, according to the experimental data, a model able to predict the thermal evolution, the microstructure, the hardness and the transition temperature is also included. Finally, an impact (at multiple temperatures) test campaign has been performed in order to quantify and compare the mechanical properties among the profiles.

Il presente studio riguarda l'analisi del raffreddamento di barre dopo laminazione a caldo. Il principale scopo del lavoro riguarda la caratterizzazione di un acciaio 27MnCrB5 in termini di microstruttura, durezza e temperatura di transizione duttile-fragile in funzione della velocità di raffreddamento e alla dimensione del grano austenitico. L'approccio utilizzato si basa sulla misura di temperatura durante la normale attività dell'impianto di produzione. La procedura di acquisizione riguarda il forno, la discagliatura idro-meccanica, le gabbie di laminazione e la zona di raffreddamento delle barre. In particolare durante il raffreddamento sono state registrate le temperature in diversi punti dei profili in funzione del tempo. Partendo dai dati acquisiti, è stato valuato il gradiente di temperatura sulla superficie esterna dei blumi, dopo la loro uscita dal forno di riscaldamento. Inoltre sono state analizzate le curve di raffreddamento, le velocità di raffreddamento e la cinetica di trasformazione dell'austenite. Per caratterizzare i diversi profili,sono state osservate le microstrutture, le durezze e verificata la composizione chimica locale del materiale. Prove di resilienza a differenti temperature hanno permesso di ricavare l'intera curva di transizione e le relative temperature di transizione duttile-fragile e il comportamento del materiale. Quindi utilizzando i dati sperimentali ottenuti, è stato realizzato un modello in grado di simulare il raffreddamento dei profili analizzati e quindi permettere di ricavare sia il transitorio termico in punti non misurati, sia di cercare una correlazione tra la velocità media di raffreddamento e relative microstrutture, durezze e temperature di transizione, tenendo in considerazione l'effetto della dimensione del grano austenitico.