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문제 정의
- 본 연구에서는 합금성분이 매우 간단한 0.1C-0.25 Si-1.5Mn 강의 후판을 대상으로 오스테나이트 결정립을 미세화하기 위한 열간압연 패스 스케쥴을 설계하여 보았다. 이를 위하여 오스테나이트 재결정 거동은 Sellar 식* 을, 오스테나이트 유동응력은 Hernandez 식을«设 이용하여 수식화하였으며, 이러한 수식화를 통하여 오스테나이트 재결정 및 유동응력 예측 프로그램을 개발할 수 있었다.
- 스케쥴 2에서는 일반적으로 적용되는 압연온도를 사용하고 압하량을 분산시 켜 변형 열에 의한 온도 편차 효과를 적게 하고자 하였다. 즉.
가설 설정
- 로울 직경은 1000mm, 판재의 초기두께와 최종두께는 각각 200nun와 20mm, 최종 압연온도는 850℃-900℃, 변형 률속도는 판재가 얇아질수록 증가하므로 2/sec~3O/sec 사이의 값을 사용하였다.그리고 제한조건으로써 최대 압연하중은 1.4ton/mm, 로울과 판재의 접촉면에서의 마찰 계수 이은 0.25로 가정하였다.
제안 방법
- 마무리 압연에서 변형률의 누적을 최대한 많이 발생시켜 결정립 도미세화 및 두께 방향 결정립도 편차의 최소화에 중점을 두었다. 이를 위하여 6패스 후 120초 동안의 inteipass time을 주어 압연온도를 900"C이하로 낮춘 후 마무리 압연이 시작되도록 하였다. 그리고 스케쥴 3에서는 압연 패스 스케쥴 설계 프로그램에 정적회복을 반영하였다.
- (3) 잔류변형률과 정적회복의 측정을 위한 이단 압축실험을 수행하였는데. 950℃-850℃ 사이에서 10~15초의 휴식기 동안에 변형률의 약 50%가 감소함을 알 수 있었고.
- 특히 잔류 변형률을 누적시켜 동적 또는 준 동적 재결정을 유도함으로써 결정립을 미세화시키는 방법에 중점을 두었다.3叫 이러한 연구 결과들을 연계하여 오스테나이트 결정립 미세화를 위한 세 가지의 열간압연 패스 스케쥴을 설계하고 상호 비교하였으며. 예측결과를 실험으로 검증하였다.
- FEM 해석에서는 여러 가지의 두께를 갖는 동일소재에 초기 온도를 주고 냉각조건을 적용한 후, 시간경과에 따라 두께방향의 여러 위치에서 발생하는 온도변화를 구하였다. 이렇게 구하여진 900C ~ 1200℃에서의 냉각속도를 Fig.
- 변형률 속도. 결정립도를 변수로 하여 정량적으로 수식화하였다. 본 연구에서는 Sellars 식과 Hernandez 식을 연계하여 주어진 압연온도.
- 시간경과에 대한 오스테나이드 조직의 결정립도와 유동응력을 예측하는 알고리즘을 개발하였다. 그리고 이를 응용하여 주어진 압연공정 중 오스테나이트 결정립 도의 변화를 계산할 수 있는 컴퓨터 프로그램을 개발하였다. 이 프로 램은 소재의 화학조성.
- 첫 번째 변형에서 가한 압축변형률은 10%. 두 번째 변형에서는 20%를 가하였으며, 두 변형사이에 5~30초의 휴식기를 허용하였다. Fig.
- 재 결정을 매우 느린 속도로 진행하도록 하여 이전 패스에서 발생하였던 변형률의 일부를 잔류변형률로 누적시켜 차기 패스에서 동적 재 결정을 발생 시키는 개념으로 구성되었다. 따라서 소재를 1200℃로 가열하고 25초 간 공냉한 후 첫 패스를 시작하는 조건으로 Tabic 3과 같이 설계하였다.
- 5와 같이 설계되었다. 마무리 압연에서 변형률의 누적을 최대한 많이 발생시켜 결정립 도미세화 및 두께 방향 결정립도 편차의 최소화에 중점을 두었다. 이를 위하여 6패스 후 120초 동안의 inteipass time을 주어 압연온도를 900"C이하로 낮춘 후 마무리 압연이 시작되도록 하였다.
- 본 연구에서는 시편을 110(广C로 가열하고 3분간 유지시킨 후. 여러 온도로 냉각시켜 l0/sec로압축하였다.
- 본 연구에서는 오스테나이트 결정립도 예측 프로그램과 FEM 해석 프로그램의 연계에 의한 결정립도 변화의 예측과 Gleeble 장치를 이용한 압연 모사 실험을 수행하였다. 이를 통하여 결정립 미세화와 두께방향으로의 결정립도 편차의 최소화를 위하여 세 가지의 후판 압연패스 스케쥴을 제안하고 검토하였다.
- 스케쥴 1을 Gleeble 장치에서 압축실험을 통하여 검증해 보았다. 실험에서 측정된 결정립도와 예측값을 Table 2에 비교하였다.
- 변형률 속도. 시간경과에 대한 오스테나이드 조직의 결정립도와 유동응력을 예측하는 알고리즘을 개발하였다. 그리고 이를 응용하여 주어진 압연공정 중 오스테나이트 결정립 도의 변화를 계산할 수 있는 컴퓨터 프로그램을 개발하였다.
- 변형률. 시간을 변수로 하여 정량적으로 수식화하였다. 반면에 Hernandez는 오스테나이트 조직의 유동응력을 온도.
- 02[N/mm甘%에 근사함을 알게 되었다. 실험에서는 지름 30mm, 높이 3mm의 시편을 사용하여 시편 내부와 표면의 온도 차이를 작게 하였다. FEM 해석에서 사용한 방사율(emissivity)은 0.
- 3叫 이러한 연구 결과들을 연계하여 오스테나이트 결정립 미세화를 위한 세 가지의 열간압연 패스 스케쥴을 설계하고 상호 비교하였으며. 예측결과를 실험으로 검증하였다.
- 이것을 Gleeble 장치에서 압축실험을 통하여 검증해 보았다. 실험에서 측정된 결정립도와 예측값을 Table 4에 비교하였다.
- 이것을 Gleeble 장치에서 압축실험을 통하여 검증해 보았다. 실험에서 측정된 결정립도와 예측값을 Table 4에 비교하였다.
- 냉각속도를 파악하여야 한다. 이를 위하여 냉각속도 측정실험을 수행하였으며, 측정 결과를 기본으로 여러 차례 FEM 온도해석을 수행한 결과. 대류계수(convection coefficient)가 0.
- 5Mn 강의 후판을 대상으로 오스테나이트 결정립을 미세화하기 위한 열간압연 패스 스케쥴을 설계하여 보았다. 이를 위하여 오스테나이트 재결정 거동은 Sellar 식* 을, 오스테나이트 유동응력은 Hernandez 식을«设 이용하여 수식화하였으며, 이러한 수식화를 통하여 오스테나이트 재결정 및 유동응력 예측 프로그램을 개발할 수 있었다. 그리고 정적회복 현상과 냉각속도 계산에 관한 연구(2)도 병행하여 예측의 정확성을 향상시켰다.
- 실험을 수행하였다. 이를 통하여 결정립 미세화와 두께방향으로의 결정립도 편차의 최소화를 위하여 세 가지의 후판 압연패스 스케쥴을 제안하고 검토하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.
- 즉. 재 결정을 매우 느린 속도로 진행하도록 하여 이전 패스에서 발생하였던 변형률의 일부를 잔류변형률로 누적시켜 차기 패스에서 동적 재 결정을 발생 시키는 개념으로 구성되었다. 따라서 소재를 1200℃로 가열하고 25초 간 공냉한 후 첫 패스를 시작하는 조건으로 Tabic 3과 같이 설계하였다.
- 그리고 정적회복 현상과 냉각속도 계산에 관한 연구(2)도 병행하여 예측의 정확성을 향상시켰다. 특히 잔류 변형률을 누적시켜 동적 또는 준 동적 재결정을 유도함으로써 결정립을 미세화시키는 방법에 중점을 두었다.3叫 이러한 연구 결과들을 연계하여 오스테나이트 결정립 미세화를 위한 세 가지의 열간압연 패스 스케쥴을 설계하고 상호 비교하였으며.
데이터처리
- 압연 패스 스케쥴 설계 프로그램을 이용하여 구한 결정립도. 온도.
이론/모형
- 결정립도를 변수로 하여 정량적으로 수식화하였다. 본 연구에서는 Sellars 식과 Hernandez 식을 연계하여 주어진 압연온도. 변형률.
성능/효과
- 마지막 패스까지 압축하고 공냉 시킨 페라이트조직의 평균 결정립도는 7.0/细로 AGS의 약 40% 로 작아졌으며, 두께 방향으로의 편차도 약 1.5"m 로 매우 작아졌다. 이에 대한 결정립도 사진을 Fig.
- (1) 후판 압연 공정에서 패스 당 압하률과 휴식기 시간의 제어를 통하여 결정립 미세화와 두께 방향 결정립도 편차의 최소화를 이룰 수 있었다.
- (2) 재결경 속도가 매우 느린 경우, 예측치와 실 험 결과는 큰 차이를 나타내었다. 이 영역에서는 재결정이 진행 중인 결정.
- (5) 스케쥴 2와 3에서 시도된 잔류변형률의 누적을 이용한 동적 또는 준동적 재결정의 발생이 결정립 미세화와 두께방향 결정립도 편차의 최소화에 매우 유용하다는 것을 알 수 있었다.
- (6) 잔류변형률 누적에 의한 동적재결정을 발생 시 키 기 위해서는 정 적회복 속도가 J린 Ar3 이하의 온도에서 두 패스 이상에 걸쳐 잔류변형률을 누 직하는 것이 효과적일 깃으로 판단된다.
- 수행하였는데. 950℃-850℃ 사이에서 10~15초의 휴식기 동안에 변형률의 약 50%가 감소함을 알 수 있었고. 이를 근거로 정 적회복 계수를 0.
- 로올 토크의 변화 등을 계산한다. 따라서 이 프로그램의 출력 결과를 이용하여 미세한 결정립을 얻기 위한 압연 패스 스케줄의 조정과 최적화가 가능하게 되었다.
- 패스 1丄 16에서는 준동적 재결정이 발생하였다. 이렇듯 잔류변형율을 누적시켜 동적 또는 준동적 재결정을 유발시키는 것이 결정립 미세화와 두께 방향으로의 결정립도 편차를 줄이는데 기여하는 것으로 나타났다.
- 적용하여 보았다. 최종 압연패스 후 오스테나이트 평균 결정립도는 약 20㎛로 나타났다. 하지만 높은 압하율을 적용함으로 인하여 변형 열이 크게 발생하였으며.
- 이는 본 연구에서 개발된 압연 패스 스케쥴 설계 프로그램의 타당성을 보여주는 것으로 판단된다. 최종 패스까지 압축하고 공냉시킨 페라이트 조직의 평균 결정립도는 11.6㎛로 AGS의 약 兄로 작아졌으며 두께 방향의 편차도 0.5㎛으로 AGS의 경우에 비하여 매우 작아졌다. 이에 대한 결정립도 사진을 Fig.
- 최종 패스까지 압축한 후 공냉시킨 시편의 평균 페라이브 결정립도는 9.3如로 AGS의 약 %로 작아졌으며. 두께 방향의 편차도 2/m으로 AGS에 비해 현저히 작아졌다.
- 결정립도의 예측과 실험 값들을 Table 6에 나타내었다. 최종 패스까지 완료된 AGS의 두께방향으로의 편차는 약 3/加으로 나타났다. 그리고 최종 AGS의 측정치는 표면, l/4t.
후속연구
- 이와 같이 예측과 유사한 실험 결과가 도출된 데에는 잔류변형률의 누적을 이용한 재 결정에 기인된 것으로. 이러한 방법은 결정립 미세화 및 두께방향으로의 결정립도 편차 최소화에 유용하게 응용될 수 있을 것이다.
- 이 영역에서는 재결정이 진행 중인 결정. 재결정이 완료되고 성장하는 결정 그리고 재결정이 발생하지 않은 결정들이 혼합되어 나타나므로, 본연구에서 사용한 평균 결정립도 모델링의 적용한계를 벗어나는 것으로 판단된다.
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