본 논문에서는 CEMTool환경에서 수행된는 일반적 형태 분산 시뮬레이터의 구조를 제안한다. 먼저, 분산시뮬레이션을 할 수 있도록 SIMTool에서 전체 시스템을 패럴랠블록의 형식으로 여러개의 서브시스템으로 분할한다. 그런후에 CEMTool환경에서 분할된 시스템에 대하여 초기화, one step ahead 시뮬레이션, distribute와 ordering의 과정을 진행한 후 각각의 서브시스템에 대하여 독립적인 C code과 실행파일을 생성한다. 여러 대의 PC에서는 분할된 각각의 서브시스템을 독자적으로 실행시키는 동시에 서로간에 reflective memory를 통해 데이터를 주고반는다. 본 논문의 실험대상인 냉간압연 시스템은 각각의 서브시스템 내부의 계산량이 통신량보다 훨씬 많기 때문에 분산처리를 하기에 아주 적합하며, 본 논문에서는 냉간압연 시스템에 대한 분산시뮬레이션의 결과를 분석하고 제시된 방법으로 확실한 속도향상의 결과를 보여준다는 것을 설명하고자 한다.
니켈기 초내열합금 Inconel 617은 Cr, Mo 등의 첨가물이 함유된 고용 강화된 합금으로써, 우수한 고온 강도, 크립 저항성, 내부식성 및 내산화성을 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 또한 Inconel 617의 주된 carbide은 $M_{23}C_6$와 미량의 $M_6C$ carbide로 형성되어있다. 본 연구에서는 냉간 압연 및 고온열화가 carbide의 크기, 분율 그리고 상 변화에 미치는 영향을 평가하였다. 냉간 압연은 50%까지 수행하였으며, 50% 냉간 압연한 시편을 $1050^{\circ}C$에서 1시간 동안 재결정을 수행하였다. 이로 인해 미세한 결정립과 carbide을 가지는 시편을 확보할 수 있었으며, as-received 시편 보다 균일하게 carbide을 분산 시킬 수 있었다. 또한 재결정 후 $950^{\circ}C$에서 고온열화에 의한 carbide의 변화를 평가함으로써, 냉간 압연 및 고온열화에 의한 carbide의 크기, 분율 그리고 상 변화에 미치는 영향을 평가할 수 있었다. Carbide의 분율을 평가하기 위하여 BSE image을 관찰하였으며, Image analyzer을 이용하여 계산되었다. 그리고 carbide의 성분 분석을 통한 $M_{23}C_6$와 $M_6C$의 상을 평가하기 위하여 EPMA 분석을 수행하였으며, carbide의 분산에 의한 균질도를 평가하기 위하여 비커스 경도를 측정하였다.
냉간압연 및 소둔공정에서의 조질압연 과정은 강종별로 적정 연신율을 부여함으로서 프레스 가공시 항복점 연신 현상을 제거해주는 중요한 공정이다. 적정 연신율 확보를 위해서는 강종별, 사이즈별 정확한 압연하중 예측이 필수이다. 열간 및 냉간압연과는 달리 조질압연에서는 2%이내의 연신율을 부과하는 공정이므로 압연하중 작용 시 롤 바이트 내 에서의 롤의 탄성변형 거동이 복잡하여 정확한 압연하중을 예측하기가 어려워 예측모델이 정립되어 있지 않다. 그럼에도 불구하고 최근 인장강도 590MPa 급 이상의 자동차용 고강도강 개발이 가속화 됨에 따라 조질압연시 정확한 압연하중의 예측은 더욱더 중요하게 되었다. 따라서 본 연구에서는 조질 압연 시 롤 바이트 내에서 롤의 변형거동이 유사하다고 알려져 있는 호일(foil)압연 이론 식을 이용해 조질 압연 시 전체 생산 강종을 대상으로 압연하중 예측 가능성에 대해 검토하였다. 그 결과 인장강도 350MPa 이상 980MPa 이하의 강종에 대해서는 non circular model 이 circular 모델보다 압연하중 예측 정도가 우수하며, 이 영역에서 압연하중 예측 모델로의 적용이 가능함을 확인하였다.
Ti합금은 생체적합성이 우수하여 생체재료로 널리 사용되어 왔으며, 특히 Nitinol로 알려진 Ti-Ni합금은 형상기억특성 및 초탄성특성을 지녀 치열교정용 와이어나 혈관확장용 스텐트 등으로 사용되어 왔다. 최근 Ni과 같은 세포독성 합금원소의 용출가능성이 문제가 되어 Ni을 함유하지 않는 Ti합금이 주목받고 있다. 본 연구에서는 Ti-Nb-Ge 합금의 집합조직과 초탄성 및 기계적 특성의 관계를 고찰함으로써, 사용목적이나 요구특성에 부합되는 가공열처리방법을 도출하고자 하였다. 비소모전극식 진공아크용해장치를 이용하여 Ti-Nb-Ge 합금 버튼을 만들고, 이를 $1000^{\circ}C$에서 30분간 유지 후 얼음물에 급랭처리하였다. 이후 집합조직 제어를 위해 등속압연 및 이속압연의 두가지 방법으로 냉간압연한 후, $850^{\circ}C$에서 30분~2시간까지 열처리하였다. 광학현미경과 투과전자현미경을 이용하여 미세조직을 관찰하고, X-선 회절분석법을 이용하여 집합조직을 분석하였다. 또한 순환식 인장시험을 통해 시편의 초탄성 특성 및 기계적 성질을 평가하였다. 등속압연재는 {001}<110>에서 {111}<110>에 이르는 $\alpha$-fiber가 발달하는 한편, 이속압연재는 {001} 및 {111}가 발달하는 것으로 나타났다. 또한 압연방향으로 <110>이 평행한 집합조직이 발달할수록 초탄성 특성이 높게 나타났다. 이는 응력유기 마르텐사이트 변태 시 $\beta$의 <110>방향이 $\alpha$" <010>방향으로 변할 때 길이가 증가하므로, 시편에 인장방향으로 <110>이 평행한 집합조직이 발달할수록 응력유기 마르텐사이트 변태가 용이해지기 때문인 것으로 사료된다.
본 논문에서는 냉간압연 중에 실리콘 강판의 에지부에 발생하는 크랙을 해석하는 방법을 제시하였다. 본 방법은 손상역학의 개념에 기초하여 소재의 변형 중 발생하는 손상개시와 손상진전 및 파괴의 형태로 순차적으로 해석하는 기법이다. 이를 통해 압연 중에 크랙 발생 유무와 발생 후 크랙의 진전된 길이 및 형상을 예측할 수 있다. 소재의 파괴물성치는 일반 판상시편 및 노치 판상시편의 인장실험을 통해서 도출하였다. 압연중 발생하는 에지크랙 해석결과가 얼마만큼 정확한지 평가하기 위해서 시험압연기를 통해 얻은 압연시편과 직접 형상 비교를 수행하였다. 크랙의 길이 및 방향 측면에서 본 해석기법의 예측정도가 실험에 상당부분 근접함을 알 수 있었다. 마지막으로 실리콘 강판의 실제 압연공정으로 에지크랙 해석을 수행하여 초기크랙 길이 및 압연기 출측 강판 감기 인장력에 따른 크랙 진전 거동에 대해 분석하였다.
이 논문은 목표치 정형화 필터와 외란관측기를 활용하여 연속 냉간압연 시스템의 스트립 두께 및 장력에 대한 2-자유도 최적 제어기 설계에 관한 연구를 수행한다. 먼저 게이지 미터식과 후크 법칙을 이용하여 스트립 두께 및 장력에 관한 동적모델을 각각 구축한다. 다음에는 동적모델을 기반으로 2-자유도 제어기를 설계한다. 여기서 피드포워드 제어기는 목표치 정형화 필터와 외란 관측기를 활용한 제어기로 구성되며, 피드백 제어기는 역 최적 제어기로 설계된다. 끝으로 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 이 논문에서 제안한 2-자유도 최적 제어기가 연속 냉간압연 시스템의 기존 제어기보다 스트립 두께 및 장력에 대한 목표치 추종성능과 외란 제거성능이 매우 우수함을 보인다.
The rolling of flat slabs or sheet metal is probably the most advanced technique of metalworking technology. In spite of this very intensive activity, the problem if edge cracking has not been resolved. Although edge cracking is a major industrial problem, relatively little well-documented experimental work has been published on subject. Despite the paucity of exact experiments, it is reasonably certain from published data that three causes contribute to its occurrence; (1) limited ductility of the rolled material (2) uneven deformation at the edges and (3) variations in stresses along the width of the rolled material, particular near the edge. The present study was carried out to show the generation of edge cracking using ductile fracture criteria and FE-simulation. The validity of simulated results was verified by rolling experiments of steel strip.
In this paper, a finite element model is presented for the prediction of roll force and strip thickness in a backup-roll-drive mill. The proposed FE model is focused mainly on analyzing the elastic/plastic behavior between a work roll and a strip as well as the rigid/plastic behavior between a backup roll and a work roll. The capability of the proposed model is demonstrated through application to 4-high silicon steel rolling mill at POSCO. Results show that the predicted roll force and strip thickness rolled accurately agree with the measured them. It is also illustrated that the proper position of work roll displaced to one side from the vertical centerline of the backup-roll may be determined by minimizing the horizontal force of work roll.
전기강판은 모든 형태의 변압기나 모터의 코어 소재로 사용되고 냉간압연 공정에 의해 생산된다. 본 논문에서는 냉간압연 중에 발생하는 전기강판 에지에서의 파단을 예측할 수 있는 손상역학에 기초한 접근법을 제시할 것이다. 손상개시 판단조건으로 수직 인장응력 조건을 도입하였고 손상진전 기법으로 손상 에너지법을 채용하였다. 전기강판 에지의 초기 노치로부터 크랙 발생과 전파 모사를 위해 유한요소법을 이용하였다. 유한요소해석에서 요구되는 물성치는 일반적인 판형 시편과 노치가 있는 판형 시편을 이용하여 인장 테스트를 통해서 확보하였다. 에지 크랙은 롤 바이트의 입측에서 시작되고 롤 바이트 출측에서 급격하게 진전되는 것으로 나타났다. 초기 노치의 길이와 강판의 전방 텐션릴 하중이 커짐에 따라 에지 크랙의 성장길이는 커지는 것으로 나타났다.
형상기억복합재료는 복합재료내에 압축잔류응력을 발생시킴으로써 재료의 인장강도를 증가시키는데 사용되어 지고 있다. 본 연구에서는 형상기억복합재료를 제조하기 위하여 TiNi 강화재와 A16061 기지재를 사용하였으며 핫프레스 방법에 의해 TiNi/A16061 형상기억복합재료를 제조하였다. 그러나 핫 프레스 방법에 의해 제조된 형상기억복합재료는 하중을 받을 시 강화재와 기지재 사이에 계면손상현상이 발생하였으며 이를 위하여 내간압연을 실시하였다. 냉간압연을 받은 시험편은 냉간압연을 받지 않은 시험편에 비하여 인장강도가 현저히 증가하였다. 또한 본 연구에서는 고온에서 형상기억복합재료의 미시적 손상을 평가하기 위하여 음향방출기법을 이용하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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