한국정밀공학회 2013 년도 춘계학술대회논문집
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1. 서론 Edger roll 은 판 형상을 개선시키기 위한 용도로 압연기 전면에 설치되어 있으며, 특히 압연 작업시 날판 Top/Bottom 형상을 좋게 한다. 또한 이를 통하여 실수율 향상 및 품질 향상을 도모한다. Edger roll 의 구성은 Slab edge 부를 직접 Edging 하는 Edger roll 과 Slab 통판을 보조하는 Center idle roll, guide idle roll 로 구성되어 있다. [1] 또한 Edger roll 을 통과한 경우 slab 의 끝단의 형상 및 두께가 변하기 때문에, eding processing 의 효율성을 떨어 뜨리고, tight width tolerance 와 high yield 의 달성을 어렵게 한다.[2] 현재 Edger roll 의 경우 후판공정과 열연공정에서 사용이 되어지고 있지만, 에징하중의 경우 적용중인 하중모델이 없고, 이에 대한 연구가 활발하지 않기 때문에 본 연구에서는 기존에는 있지 않은 에징하중 예측 모델을 개발하였다. 2. 방법 및 결과 에징하중 예측모델의 구성을 위하여 열간압연 하중모델, 냉간압연 하중모델, non-circular arc model 의 3 가지 방법에 대하여 검토하여 이 중에서 열간압연 하중모델을 선택하였다. 그 이유는 분석하려는 데이터의 종류가 열간 상태인 판 형상 상태이며, 에징 하중 모델 역시 압연하중과 같은 원리로 모델구성을 하였다.[3] 또한 냉간압연 하중 모델의 경우는 예측하중 계산에 iteration 이 포함되어 있고, 적분 term 이 들어가 있어서 실제 현장 PLC Coding 을 할 시에 Error 가 발생할 확률이 많아 질 수 있다. 하중예측 검토에 사용된 에징 하중모델은 다음과 같다. (1) (2) 이 식에서
1는 입측장력,
2는 출측장력, P 는 압연하중, k 는 변형저항,h
0는 입측두께, fh
는 출측두께, b 는 판폭을 나타낸다. 이번 연구에서는 조업 데이터와 식(1)을 통하여 구 해진 예측 하중의 차이를 보정하는 식을 도출 하였다. Qp 값은 기존 사용되고 있는 에징하중 모델식에서 회귀분석식을 통하여 새롭게 정의 하였다. 데이터 샘플은 포항 제철소 2 후판의 로그지 를 이용하여 2011 년 4 월~6 월 사이에 데이터 를 이용하여 추출하였고, 전 강종에 대한 에징 하중 모델식을 만들었다, 에징하중 구하는 과정은 입측두께, 에징량, 폭, 조성을 입력하게 되면 변형률 및 변형울 속도가 계산되고, 변형저항계수가 계산되어 진 다. 에징하중 예측모델의 변형저항은 알려져 있는 Shida 식을 이용하였다. Shida 식은 소재의 recovery 현상을 반영하기 위한 온도조건에 따 라서 차별된 변형저항 계수를 사용하고 있다. 또한 접촉길이, 에징하중 파라미터 설정, 에 징 geometrical resistance 계수를 계산을 하게 되에징 하중 모델 개발에 관한 연구
A study of rolling eding force model in hot strip
*,#김형진1, 문창호1, 이성진1*,#H. J. Kim1(ykhj0311@posco.com), C. H. Moon1 , S. J. Lee1 1
포스코 기술연구원
Key words : rolling force model, regression function
한국정밀공학회 2013 년도 춘계학술대회논문집 면 최종적으로 에징 하중 계산을 할 수 있는 식이 성립이 된다. 또한 오차 발생시 보정을 할 수 있는 Factor 를 가정하였다. 보정계수 Fac tor 를 구하고 이에 대한 영향을 주는 인자에 대한 회귀분석을 통하여 새로운 Factor’를 구하 고 압연하중 식에 계산하여 현장 실측 압연하 중과의 비교를 했다. 보정계수 Factor 는 미니탭 프로그램을 이용하여 주요인자인 입측두께, 에 징량, 폭, 조성으로 회귀분석식을 구성하였다. Fig. 1 수정된 에징 하중 모델식 Fig. 2 기존의 하중 모델식(측정하중 / 예측하 중) Fig. 3 수정된 하중 모델식(측정하중 / 예측하 중) 후판 전 강종에 대한 분석을 한 결과 측정하 중 대비 예측하중의 오차가 200tonf 에서 50tonf 로 줄어든 결과를 보였으며, 에러의 평 균은 약 64.84%, StDev 는 67.19% 줄어든 결과 를 보여서 이 수정된 에징 하중 모델은 현장에 사용될 수 있을 것으로 사료 되어진다. 3. 토의 및 고찰 현재 현장에서 생산되고 있는 강종을 통하여 에징 하중모델을 설계하였다. 4개의 주요인자에 대한 회귀분석을 통한 실제 현장 하중과 비교 하였을 150tonf가 작아지는 결과를 볼 수 있었 고, 이는 탄소 조성만이 고려된 사용되고 있는 현재 에징하중 모델에 비하여 합금원소의 영향 을 모두 고려하도록 수정함으로써 위와 같은 결과를 도출한 것으로 볼 수 있다. 에징하중의 단순한 예측보다는 에징량에 따 른 에징하중 및 폭퍼짐량의 거동 예측이 더 중 요한 것으로 보이기에 폭퍼짐량 예측을 위한 추가연구가 필요하다. 참고문헌
1. Shang-wu Xiong, Simulation of slab eding by 3-D rigid-plastic FEM. 1995
2. V.B, Ginzburg, et al., Iron Steel Eng. 68 (7) (1991) 25.
3. D.R. Bland, H. Ford, The calculation of roll force and roll torque in cold strip rolling with tension, Proc. Inst. Mech. Eng. 159. 144–153. 1948.
