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수직압연에 대한 압하력 예측 모델
A FE-based Model for Predicting Roll Force in a Vertical Rolling Process 원문보기

소성가공 = Transactions of materials processing : Journal of the Korean society for technology of plastics, v.20 no.8, 2011년, pp.548 - 554  

윤덕중 (포항공과대학교 기계공학과) ,  김용기 (POSCO 건설) ,  황상무 (포항공과대학교 기계공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

A Finite Element (FE)-based model is proposed for predicting the roll force in an edger. The model is developed on the basis of the hypothetical mode of rolling and the least-squares regression analysis from the result of the FE approach. This model reflects the effect of process variables affected ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 기존 사상압연과는 달리 변형이 단순하지 않기 때문에 이론적으로 접근하기가 쉽지 않고 기존에 개발된 수평압연에 대한 모델을 그대로 사용할 수도 없다. 따라서 다양한 조건으로 유한요소해석을 바탕으로 압하력에 미치는 변수들을 찾고 그 변수들을 무차원화 하여 roll에 걸리는 힘을 예측하려고 한다.
  • 본 논문에서는 수직압연에 대한 압하력을 예측하기 위한 모델을 개발 하였고, 그 결론은 다음과 같다.
  • 본 연구에서는 기존에 다루지 않았던 수직압연에 대하여 압하력 예측 모델을 개발 하였다. 이 모델을 기반으로 향후 dog-bone 형상 예측 모델에 이용 가능하며 또한 수직압연 roll power 를 계산하는 데 유용한 툴이 되어 보다 좋은 연구를 수행 할 수 있을 것으로 기대된다.
  • 본 연구에서는 수직압연 시 roll에 걸리는 압하력을 예측할 수 있는 모델을 개발하였다. 이 모델은 유한요소법을 이용하여 만들어졌으며 실제 압연공정에서 발생한 압하력과 기존 논문에서 발췌한 실험 결과와 비교하여 검증하였다[3~4].

가설 설정

  • 이러한 가정들로 두께 방향의 변형을 무시하여 평면 변형률 조건을 이용하였다. 또한 Fig. 2 와 같이 압연 진행 방향으로 폭이 균일하게 줄어 든다고 가정하였다. 축 x, y 와 z 는 각각 압연 진행방향, 두께 그리고 폭을 나타낸다.
  • 이런 이유는 roll 과 판의 접촉 면적이 수평압연에 비해 상당히 작기 때문에 나타난 결과로 본다. 이 논문에서는 마찰계수를 0.3 으로 가정하였고 총 6 개의 무차원 변수들의 영향을 분석하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
사상압연과정은 어떤 과정인가? 열간압연 공정은 크게 조압연(Roughing mill)과 사상압연(Finishing mill)으로 나눌 수 있다. 사상압연과정은 수평한 두 roll 사이를 통과하여 두꺼운 판을 얇은 판으로 만드는 과정이라 할 수 있다. 그러나, 조압연 과정은 사상 압연과 달리 수직과 수평압연(Vertical-to-Horizontal rolling)이 연속적으로 일어난다.
열간압연 공정은 어떻게 나눌 수 있는가? 열간압연 공정은 크게 조압연(Roughing mill)과 사상압연(Finishing mill)으로 나눌 수 있다. 사상압연과정은 수평한 두 roll 사이를 통과하여 두꺼운 판을 얇은 판으로 만드는 과정이라 할 수 있다.
수직압연은 제품의 판 폭을 맞추기 위해 어떻게 하는가? 수직압연은 판 폭을 줄일 수 있는 방법중 하나이다. 즉 제품의 판 폭을 맞추기 위해 적절한 폭 압연을 하여 최종 목표 폭에 맞출 수 있도록 roll gap 을 제어한다.
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참고문헌 (10)

  1. T. Shibahara, Y. Misaka, T. Kono, M. Koriki, H. Takemoto, 1981, Edger Set-up Model at Roughing Train in Hot Strip Mill, J. Iron and Steel Inst. Jpn., Vol. 67, No. 15, pp. 2509-2515. 

  2. M. Okado, TAriizumi, Y. Noma, K. Yabuughi, Y. Yamazaki, 1981, Width Behavior of Head and Tail of Slabs at Edge Rolling in Hot Strip Mills, J. Iron and Steel Inst. Jpn., Vol. 67, No. 15, pp. 2516-2525. 

  3. S. H. Kim, J. H. Lee, W. J. Kwak, S. M. Hwang, 2005, Dimensional Analysis of Hot Strip Rolling for On-line Prediction of Termo-mechanical Behavior of Roll-strip System, J. Iron and Steel Inst. Jpn., Vol. 45, No. 2, pp. 199-208. 

  4. W. J. Kwak, Y. H. Kim, J. H. Lee, S. M. Hwang, 2002, A Precision On-line Model for the Prediction of Roll Power in Hot Strip Rolling, Metall. Mater. Trans. A, Vol. 33, No. 10, pp. 3255-3272. 

  5. Y. K. Kim, S. M. Hwang, 2010, Development of Mathematical Model for the Prediction of Roll Force and Tension Profiles in Flat Rolling, Trans. Mater. Process., Vol. 19, No. 6, pp. 344-351. 

  6. S. Shida, 1986, Empirical Formula of Flow-stress of Carbon Steels, J. Jpn. Soc. Technol. Plast., Vol.10 , No. 103 (1969-8), pp.610-617. 

  7. A. Kirihata, F. Siciliano, T. M. Maccagno, J. J. Jonas, 1998, Mathematical Modeling of Mean Flow Stress During the Hot Strip Rolling of Multiply-alloyed Medium Carbon Steels, J. Iron and Steel Inst. Jpn., Vol. 38, No. 2, pp.187-195. 

  8. F. Siciliano, L. L. Leduc K. Hensger, 2005, The Effect of Chemical Composition on the Hot- Deformation Resistance during Processing of Micro Alloyed Steels in Thin Slab Casting/direct Rolling Process, Proc. of Steelsim Conf., Oct. 25- 27, Brno, Czech Republic. pp.469-473. 

  9. S. C. Chapra, R. P. Canale, 1988, Numerical Methods for Engineers, McGRAW-HILL, 2nd, p. 330. 

  10. S. Xiong, X. Liu, G. Wang, W. Zhang, 1997, Simulation of Vertical-Horizontal Rolling Process during Width Reduction by Full Three-dimensional Rigid-plastic Finite Element Method, ASM Int., Vol. 6, No. 6, pp. 757-765. 

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