열간박판압연공정의 유한요소해석

Finite Element Analysis of Hot Strip Rolling Process

본 연구에서는 열간박판압연공정에서의 소성유동, 롤압력, 온도분포를 예측하 기 위한 새로운 방법을 제안하고 있다. 제안된 방법은 유한요소 수식화에 바탕을 두 고 있으며 박판의 소성유동과 온도판의 소성유동과 롤-박판 접촉면에서의 롤압력을 예 측하기 위하여 Hwang등이 제안한 벌칙 강소성 유한요소 수식화기법을 제시하였으며 제 안된 방법에 대한 해의 정확도는 문헌에서의 이론해와 시뮬레이션 결과를 비교하여 확 인하였다. 또한 박판에서의 온도장, 속도장과 롤에서의 온도장의 연계해석을 위한 반복계산방법이 제안되었다. 제안된 방법들을 이용하여 다양한 공정에 대한 시뮬레 이션을 수생하였으며 다양한 공정조건에 대한 롤-박판 시스템의 열적특성과 롤간극에 서 박판의 유동특성을 조사하였다.

This paper presents a new approach for the analysis of hot strip rolling processes. The approach is based on the finite element method and capable of predicting velocity field in the strip, temperature field in the strip, temperature field in the roll, and roll pressure. Basic finite element formulations for heat transfer analysis are described with emphasis on the treatment of numerical instability resulting from a standard Galerkin formulation. Comparison with the theoretical solutions found in the literature is made for the evaluation of the accuracy of the temperature solutions. An iterative scheme is developed for dealing with strong correlations between the metal flow characteristics and the thermal behavior of the roll-strip system. A series of process simulations are carried out to investigate the effect of various process parameters including interface friction, interface heat transfer coefficient, roll speed, reduction in thickness, and spray zone. The results are shown and discussed.