TWOPASS was the subject of a technical article published by Steel Times in September 1993 (New software for desk top computer roll pass design). You will find below the "source code" of that article in three versions (English, American and Italian) divided by rows of red ampersands.
Just a note about latest developments: the current version of TWOPASS (rel. 3.6) also performs automatic calculation of speed at stand N-2 (see below).
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&> English version
TWOPASS is a software program for designing roll passes
for rounds. From finishing to roughing sequences, TWOPASS
allows you to construct complete rolling lines, in
modules of "a bar plus two stands". Professional yet easy
to use, TWOPASS makes roll pass design fun and "human",
without binding you to strict, automatic procedures.
TWOPASS - THE HUMAN TOUCH IN COMPUTERISED ROLL PASS DESIGN
Annibale Izzo, Mechanical Engineer (*) (**)
TWOPASS is the long-awaited solution which fills a technological gap. An easy
and useful software program for MS-DOS PCs, TWOPASS is used to design "pairs"
of roll passes when rolling rounds.
TWOPASS performs all the complex calculations, leaving you free to make
"strategic" decisions - such as the best distribution of the elongation
coefficients in the mill. TWOPASS advises you of all choices at all stages.
Roll pass design for rounds (1,2) is based on the efficient use of "definite"
passes (squares, false rounds, rounds - SQ, FR, RD) and "intermediate" passes
(boxes, diamonds, ovals - BOX, DI, OV).
TWOPASS can design roll passes in two different situations:
independent and continuous-linked stands.
Both situations require "general" input. This includes chemical analysis of
rolled stock and the following data for each of the two stands:
- roll diameter - roll material
- roll gap - rolling speed
- roll surface hardness - rolling temperature
Continuous-linked stands only require stand 2 exit speed to be specified.
Optionally, if you need to know roll stresses, you can specify the following
for each stand: h (distance between groove and motor-side bearing axis); and
span (distance between roll bearing axes).
After inputting the general data, there is no operational difference between
the design of independent and continuous-linked stands.
Typically, the information known about the starting configuration is:
- type of entry bar
- type of pass to be grooved at stand 1
- type of pass to be grooved at stand 2
And TWOPASS displays a comprehensive configuration menu (fig. 1).
________________________________
a. square -> BOXPASS -> SQ
h. square -> HEX-OV -> SQ
b. square -> DI/OV -> SQ
c. square -> OV -> FR
e. square -> OV -> RD
f. false round -> OV -> FR
g. false round -> OV -> RD
r. round -> OV -> RD
s. any section -> LOV -> FIN
________________________________
Figure 1 - Configuration menu
As an example, let's look at a continuous mill - from the start of a roll
pass design session for round 18, with a FR-LOV-FIN sequence. Rolled stock
analysis: C=1%, Mn=1%, Cr=1%.
General input data:
Stand 1 Stand 2
- roll barrel diameter (dnom), mm 300 300
- roll gap (gap), mm 2 1
- roll surface hardness (HSC), Shore C 70 70
- roll material (KSC), code number 2 2
- rolling speed (speed), m/s 20
- rolling temperature (temp), °C 1015 1010
- h, mm 300 400
- span, mm 700 800
All the input data will be displayed on the output screen, including the
"CONTinuous" information.
If you select "s" from the configuration menu (fig. 1), TWOPASS then:
- asks for cold round diameter: answer 18
- suggests a standard max groove width (18.42)
- asks for max groove width: press ENTER to confirm 18.42
- asks for entry bar type (SQ, FR, RD): answer "f" for FR
- asks if you want to change your entries: press ENTER for "no"
As simple as that. Calculated data are displayed in fig. 2.
_____________________________________________________________________________
0 FR 23.2 23.2 18.1 area 345 ^ FR 28 or SQ 23 ^
1 LOV b1t h1t b1r h1r r maxw gap dnom dwor [mm]
28.51 15.48 25.57 15.48 16.99 27.11 2 300 289
cE3 area slip speed revs temp K 28 P 13 M 245 N
56 305.3 1.018 17105 1109 1015 270 124 2400 279
mm^2 mm/s rpm °C N/mm^2 kN N m kW
bite angle = 7.7 degrees % C Mn Cr: 1 1 1
HSC \ KSC: 70 \ 2 ; h \ span: 300 \ 700 mm CONT
compound stress in rolls: 8 N/mm^2, or .9 kg/mm^2
2 FIN drn h1r maxw gap dnom dwor [mm]
18.23 18.23 18.42 1 300 284.4
d 18
cE3 area slip speed revs temp K 28 P 12 M 323 N
43 261.1 1.015 20000 1322 1010 271 115 3166 438
mm^2 mm/s rpm °C N/mm^2 kN N m kW
bite angle = 13.0 degrees lamk = 1.32
HSC \ KSC: 70 \ 2 ; h \ span: 400 \ 800 mm
compound stress in rolls: 10 N/mm^2, or 1 kg/mm^2
for double radius pass, d2 = 18.5 mm
c for config menu, m for main menu
_____________________________________________________________________________
Figure 2 - Finishing sequence for round 18
Fully comprehensible to a roll pass designer. The only obscure symbol is cE3:
indicating the Suppo-Izzo spread correction coefficient (1), centred on
zero, multiplied by 1000.
A note on units. The metric version of LINEBOW has two figures for three of
the output parameters (see fig. 2):
kg/mm^2 t kgm (Technical System)
/ / /
K 28 P 12 M 323
271 115 3166
\ \ \
N/mm^2 kN N m (International System)
Reading the output. The leader oval (LOV) and the finishing round (FIN) are
numbered 1 and 2, but as parts of a continuous N-stand mill they would be
numbered N-1 and N.
The first line of the output screen contains information about previous
definite passes: on the left, information about pass N-2; on the right,
advice about pass N-4. If pass N-2 is a square, TWOPASS assumes that you
don't need advice about pass N-4.
How does our design session continue?
First, we calculate exit speed at stand N-2. As the steel flow is constant,
speed(N-2) x area(N-2) = speed(N) x area(N)
So, from fig. 2, speed(N-2) = 20000*261.1/345 = 15136 mm/s.
Then, go back to main menu for new general input regarding stands N-3 and
N-2.
Now, accept the suggestion in fig. 2 for a false round 28 at stand N-4,
by selecting "f" from the configuration menu. Everything is determined in the
sequence FR 28 to FR 23.2. Just confirm the standard dimensions proposed
by TWOPASS: a new output screen will appear. And so on backwards.
TWOPASS is derived from LINEBOW, a fully comprehensive software package for
automatically designing complete billet-to-round rolling lines (1-6).
Try the speed and power of this software for yourself: the perfect complement
to your iron and steel engineering skills.
REFERENCES
1. Suppo, U., Izzo, A., Diana, P., "Applicazione dell'elaboratore elettronico
nei calcoli relativi alle calibrazioni", La Metallurgia Italiana, n. 2,
1972
2. Suppo, U., Izzo, A., Diana, P., "Anwendung eines elektronischen Rechners
zur Rundstahlkalibrierung", Archiv für das Eisenhüttenwesen, 46 (1975),
Nr. 7 Juli
3. Izzo, A., "Report on a Hot Rolling Formula", Iron and Steel International,
Feb. 1974
4. Izzo, A., "Bemerkungen über ein Verfahren zur Errechnung des
Formänderungswiderstandes beim Warmwalzen", Archiv für das
Eisenhüttenwesen, 47 (1976), Nr. 2 Februar
5. Izzo, A., "Romilda makes load calculations simple", Iron and Steel
International, Feb. 1983
6. Izzo, A., "Automating roll pass design for rounds", Steel Times, July 1988
(*) Annibale Izzo can be contacted at Via Garda 2, 10015 Ivrea, Italy
(**) Izzo, A., "New software for desk top computer roll pass design",
Steel Times, Sept. 1993
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&> American version
TWOPASS is a software program for designing roll passes
for rounds. From finishing to roughing sequences, TWOPASS
allows you to construct complete rolling lines, in
modules of "a bar plus two stands". Professional yet easy
to use, TWOPASS makes roll pass design fun and "human",
without binding you to strict, automatic procedures.
TWOPASS - THE HUMAN TOUCH IN COMPUTERIZED ROLL PASS DESIGN
Annibale Izzo, Mechanical Engineer
TWOPASS is the long-awaited solution which fills a technological gap. An easy
and useful software program for MS-DOS PCs, TWOPASS is used to design "pairs"
of roll passes when rolling rounds.
TWOPASS performs all the complex calculations, leaving you free to make
"strategic" decisions - such as the best distribution of the elongation
coefficients in the mill. TWOPASS advises you of all choices at all stages.
Roll pass design for rounds (1,2) is based on the efficient use of "definite"
passes (squares, false rounds, rounds - SQ, FR, RD) and "intermediate" passes
(boxes, diamonds, ovals - BOX, DI, OV).
TWOPASS can design roll passes in two different situations:
independent and continuous-linked stands.
Both situations require "general" input. This includes chemical analysis of
rolled stock and the following data for each of the two stands:
- roll diameter - roll material
- roll gap - rolling speed
- roll surface hardness - rolling temperature
Continuous-linked stands only require stand 2 exit speed to be specified.
Optionally, if you need to know roll stresses, you can specify the following
for each stand: h (distance between groove and motor-side bearing axis); and
span (distance between roll bearing axes).
After inputting the general data, there is no operational difference between
the design of independent and continuous-linked stands.
Typically, the information known about the starting configuration is:
- type of entry bar
- type of pass to be grooved at stand 1
- type of pass to be grooved at stand 2
And TWOPASS displays a comprehensive configuration menu (fig. 1).
________________________________
a. square -> BOXPASS -> SQ
h. square -> HEX-OV -> SQ
b. square -> DI/OV -> SQ
c. square -> OV -> FR
e. square -> OV -> RD
f. false round -> OV -> FR
g. false round -> OV -> RD
r. round -> OV -> RD
s. any section -> LOV -> FIN
________________________________
Figure 1 - Configuration menu
As an example, let's look at a continuous mill - from the start of a roll
pass design session for round .75, with a FR-LOV-FIN sequence. Rolled stock
analysis: C=1%, Mn=1%, Cr=1%.
General input data:
Stand 1 Stand 2
- roll barrel diameter (dnom), in. 12 12
- roll gap (gap), thou 80 40
- roll surface hardness (HSC), Shore C 70 70
- roll material (KSC), code number 2 2
- rolling speed (speed), fpm 3000
- rolling temperature (temp), °F 1860 1855
- h, in. 10 15
- span, in. 25 30
All the input data will be displayed on the output screen, including the
"CONTinuous" information.
If you select "s" from the configuration menu (fig. 1), TWOPASS then:
- asks for cold round diameter: answer .75
- suggests a standard max groove width (.767)
- asks for max groove width: press ENTER to confirm .767
- asks for entry bar type (SQ, FR, RD): answer "f" for FR
- asks if you want to change your entries: press ENTER for "no"
As simple as that. Calculated data are displayed in fig. 2.
_____________________________________________________________________________
0 FR 0.967 0.967 0.754 area 0.598 ^ FR 1.160 or SQ 0.967 ^
1 LOV b1t h1t b1r h1r r maxw gap dnom dwor [in.]
1.182 0.646 1.063 0.646 0.702 1.127 0.080 12.000 11.541
cE3 area slip speed revs temp K P M N
76 0.529 1.019 2572 835 1860 37610 15 1919 305
sq.in. fpm rpm °F psi tons ft-lb HP
bite angle = 7.8 degrees % C Mn Cr: 1 1 1
HSC \ KSC: 70 \ 2 ; h \ span: 10.000 \ 25.000 in. CONT
compound stress in rolls: 1166 psi
2 FIN drn h1r maxw gap dnom dwor [in.]
0.760 0.760 0.767 0.040 12.000 11.351
d .75
cE3 area slip speed revs temp K P M N
66 0.453 1.015 3000 994 1855 37514 14 2498 473
sq.in. fpm rpm °F psi tons ft-lb HP
bite angle = 13.2 degrees lamk = 1.32
HSC \ KSC: 70 \ 2 ; h \ span: 15.000 \ 30.000 in.
compound stress in rolls: 1415 psi
for double radius pass, d2 = 0.771 in.
c for config menu, m for main menu
_____________________________________________________________________________
Figure 2 - Finishing sequence for round .75
Fully comprehensible to a roll pass designer. The only obscure symbol is cE3:
indicating the Suppo-Izzo spread correction coefficient (1), centered on
zero, multiplied by 1000.
Reading the output. The leader oval (LOV) and the finishing round (FIN) are
numbered 1 and 2, but as parts of a continuous N-stand mill they would be
numbered N-1 and N.
The first line of the output screen contains information about previous
definite passes: on the left, information about pass N-2; on the right,
advice about pass N-4. If pass N-2 is a square, TWOPASS assumes that you
don't need advice about pass N-4.
How does our design session continue?
First, we calculate exit speed at stand N-2. As the steel flow is constant,
speed(N-2) x area(N-2) = speed(N) x area(N)
So, from fig. 2, speed(N-2) = 3000*0.453/0.598 = 2273 fpm.
Then, go back to main menu for new general input regarding stands N-3 and
N-2.
Now, accept the suggestion in fig. 2 for a false round 1.160 at stand N-4,
by selecting "f" from the configuration menu. Everything is determined in the
sequence FR 1.160 to FR 0.967. Just confirm the standard dimensions proposed
by TWOPASS: a new output screen will appear. And so on backwards.
TWOPASS is derived from LINEBOW, a fully comprehensive software package for
automatically designing complete billet-to-round rolling lines (1-6).
Try the speed and power of this software for yourself: the perfect complement
to your iron and steel engineering skills.
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&> Italian version
TWOPASS è un programma che progetta calibrature per tondi.
Dalla sequenza di finitura a quella di sbozzatura, TWOPASS
permette di costruire intere linee di laminazione in moduli
di "una barra più due gabbie". Professionale ma facile da
usare, TWOPASS rende divertente e "umana" l'arte del
calibrare, senza vincolare a rigide procedure automatiche.
TWOPASS - IL TOCCO UMANO NELLA PROGETTAZIONE COMPUTERIZZATA DEI CALIBRI
Ing. Annibale Izzo
TWOPASS è la soluzione che i calibratori aspettavano da molto tempo. Tra la
progettazione di intere linee e quella di singole sovrapposizioni di calibri
(compiti svolti su PC dal package LINEBOW), era il tassello mancante. Finora.
TWOPASS è un programma scritto per PC MS-DOS. Utilissimo e facile da usare,
serve a progettare "coppie" di calibri nella laminazione a caldo di tondi.
TWOPASS esegue tutti i calcoli, della cui complessità è superfluo parlare,
lasciandovi liberi di prendere le decisioni strategiche (in parole povere:
di pilotare voi stessi la distribuzione degli allungamenti lungo il treno).
Una buona calibrazione per tondi (1,2) si basa su un uso efficiente dei
calibri "definiti" - quadri, falsi tondi e tondi (SQ, FR, RD); e dei calibri
"intermedi" - cassette, losanghe e ovali (BOX, DI, OV).
TWOPASS è efficientissimo, e prevede due diverse condizioni di lavoro: con
gabbie indipendenti o con gabbie in continuo.
Entrambe le situazioni richiedono un input "generale". Che comprende analisi
del materiale laminato e sei dati, relativi a ciascuna delle due gabbie:
- diametro cilindri - materiale dei cilindri
- alzata - velocità di laminazione
- durezza superficiale cilindri - temperatura di laminazione
Se le gabbie sono in continuo, la velocità basta darla solo per la gabbia 2.
Se volete conoscere le sollecitazioni nei cilindri, potete specificare, per
ogni gabbia, altri due dati: "h" (distanza tra asse del calibro e asse
cuscinetto lato motore) e "luce" (interasse cuscinetti).
Una volta introdotti i dati generali, non c'è più differenza operativa, nella
progettazione, tra gabbie indipendenti e gabbie in continuo.
Tipicamente, ciò che si conosce sulla configurazione di partenza è:
- tipo di barra entrante
- tipo di calibro da tornire alla gabbia 1
- tipo di calibro da tornire alla gabbia 2
E TWOPASS mostra un ricco menu di configurazione (fig. 1).
____________________________________________________________
a. quadro -> CASSETTA -> QUADRO IN CASSETTA
h. quadro -> OVALE ESAG -> QUADRO
b. quadro -> LOSANGA/OVALE -> QUADRO
c. quadro -> OVALE -> FALSO TONDO
e. quadro -> OVALE -> TONDO
f. falso tondo -> OVALE -> FALSO TONDO
g. falso tondo -> OVALE -> TONDO
r. tondo -> OVALE -> TONDO
s. qualunque sezione -> OVALE ANTIFINITORE -> TONDO FINITORE
____________________________________________________________
Figura 1 - Menu di configurazione (CONF)
Vediamo un esempio. Treno continuo, tondo 18. Partiamo da una sequenza di
finitura con calibro anti-anti falso tondo. Laminiamo acciaio al carbonio con
analisi: C=1%, Mn=1%, Cr=1%.
Input generale:
Gabbia 1 Gabbia 2
- diam. nominale cilindri (dnom), mm 300 300
- alzata (gap), mm 2 1
- durezza sup. cilindri (HSC), Shore C 70 70
- materiale cilindri (KSC), codice 2 2
- velocità di laminazione, m/s 20
- temperatura di laminazione, °C 1015 1010
- h, mm 300 400
- luce, mm 700 800
Tutti i dati di input, compresa l'informazione "CONTinuo", vengono poi
mostrati nella videata di output. Questo perché la si possa sempre
"ricostruire".
Arrivati sul menu di configurazione (fig. 1), scegliamo "s".
Ecco cosa fa TWOPASS:
- chiede il diametro del tondo finito: rispondiamo 18
- suggerisce una larghezza massima del canale (18.42)
- chiede la larghezza massima: premiamo ENTER per confermare 18.42
- chiede tipo di barra entrante (SQ, FR, RD): rispondiamo "f" per FR
- chiede se si vuole cambiare qualche dato: premiamo ENTER per "no"
Tutto qui. Compare la videata di output (fig. 2).
_____________________________________________________________________________
0 FR 23.2 23.2 18.1 area 345 ^ FR 28 o SQ 23 ^
1 LOV b1t h1t b1r h1r r maxw gap dnom dwor [mm]
28.51 15.48 25.57 15.48 16.99 27.11 2 300 289
cE3 area slip speed revs temp K 28 P 13 M 245 N
56 305.3 1.018 17105 1109 1015 270 124 2400 279
mm^2 mm/s g/m °C N/mm^2 kN N m kW
angolo di afferramento = 7.7 gradi % C Mn Cr: 1 1 1
HSC \ KSC: 70 \ 2 ; h \ luce: 300 \ 700 mm CONT
sforzo combinato nei cilindri: 8 N/mm^2, o .9 kg/mm^2
2 FIN drn h1r maxw gap dnom dwor [mm]
18.23 18.23 18.42 1 300 284.4
d 18
cE3 area slip speed revs temp K 28 P 12 M 323 N
43 261.1 1.015 20000 1322 1010 271 115 3166 438
mm^2 mm/s g/m °C N/mm^2 kN N m kW
angolo di afferramento = 13.0 gradi lamk = 1.32
HSC \ KSC: 70 \ 2 ; h \ luce: 400 \ 800 mm
sforzo combinato nei cilindri: 10 N/mm^2, o 1 kg/mm^2
per FIN a doppio raggio, d2 = 18.5 mm
c per CONF, m per menu principale
_____________________________________________________________________________
Figura 2 - Sequenza di finitura per tondo 18
Un output ricco, come si vede. Piccola nota sulle unità di misura: pressione,
forza e coppia di laminazione sono date in unità del Sistema Internazionale
(sotto il simbolo) e in unità "tecniche" (a destra del simbolo - nome unità
non esplicitato). Così:
kg/mm^2 t kgm (Sistema tecnico)
/ / /
K 28 P 12 M 323
271 115 3166
\ \ \
N/mm^2 kN N m (Sistema Internazionale)
Ricordiamo che nel campo gravitazionale terrestre occorre la forza di circa
9,81 N per sollevare la massa di 1 kg. Arrotondando, insomma, 10 a 1 - come
casualmente risulta in fig. 2 (terzultima riga).
Tutto chiaro, per un calibratore. L'unico simbolo misterioso è cE3: indica
1000 volte il coefficiente di correzione dell'allargamento alla Suppo-Izzo
(1), addizionale e centrato sullo zero (Wusatowski - ricordiamo - dà quel
coefficiente come moltiplicativo e centrato sull'1).
Proviamo a leggerlo, questo output. L'ovale antifinitore (LOV) e il tondo
finitore (FIN) sono numerati 1 e 2; se inquadrati in un treno continuo a N
gabbie, però, si dovranno rinumerare N-1 ed N.
La prima riga della videata di output contiene informazioni circa i calibri
definiti che si trovano "a monte". Sulla sinistra, i dati del calibro N-2;
sulla destra, suggerimenti circa il calibro N-4. Se il calibro N-2 è un
quadro, TWOPASS presume che sul calibro N-4 sappiate cavarvela da soli
(ovvero, che non vi servano suggerimenti sul lato del quadro N-4).
E come continua la progettazione?
Anzitutto, calcoliamo la velocità di uscita dalla gabbia N-2 (la velocità è
indicata come speed nella videata di output). Per la costanza della portata:
speed(N-2) x area(N-2) = speed(N) x area(N).
Dalla fig. 2: speed(N-2) = 20000*261.1/345 = 15136 mm/s.
E torniamo al menu principale, per un nuovo input generale riguardante le
gabbie N-3 ed N-2.
Possiamo ora accettare il suggerimento della fig. 2 per un falso tondo 28
alla gabbia N-4. Scegliamo "f" nel menu di configurazione. Non incontriamo
nessun problema nell'impostare la sequenza da FR 28 a FR 23.2. Basta che
confermiamo le dimensioni standard proposte da TWOPASS. Compare una nuova
videata di output. E così via, verso il forno.
TWOPASS deriva da LINEBOW, un robusto pacchetto software per la progettazione
automatica di intere linee di laminazione, da billetta a tondo finito (1-6).
LINEBOW è un potente strumento tecnologico, che risolve in pochi secondi
problemi da parecchie settimane di lavoro. Ma se per voi la calibrazione è
ancora un'arte, TWOPASS è lo strumento perfetto. Provàtelo.