열간윤활압연은 판재의 소성압연가공시 롤바이트에 윤활을 행함으로써 롤과 판재사이의 과도한 마찰을 감소시키는 등을 목적으로 한다. 실제로 강판의 열간윤활압연은 냉간압연과 알루미늄의 열간윤활압연에 비해 적용히 상당히 늦었다. 이 이유로서 강판의 열간 윤활압연 기술은 냉간압연에서와는 달리 롤냉각기술의 진보 혹은 내구성롤의 개발로 열간압연윤활제를 사용하지 않고 냉각수반으로 압연을 행한다 하더라도 비교적 충분한 조업성적을 얻을 수 있었던 것도 열간윤활압연의 기본적 연구의 필요성을 감소시켰다 할 수 있다. 그 후 압연동력 및 마모의 절감을 목적으로 시작된 열간윤활압연기술은 현재 전 세계적으로 거의 모든 선진 제철소에 적용되고 있으며, 초기에 FM(Finishing Mill) 스탠드에만 주로 적용되던 열간윤활압연은 상위공정인 RM(Roughing Mill)스탠드에까지 확대 적용되고 있다. 최근 HSS롤의 본격사용 등으로 인해 열간압연의 트라이볼로지 상황은 크게 변화하고 있으며, 이와 함께 신연속열간 압연기술(연연속 압연), 고윤활압연기술 등에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 여기에 강판의 열간윤활압연에 대한 제문제를 정리 하고 향후 개발과제를 전망해 본다.
철강 생산라인 중에서도 핵심적인 열간압연 라인의 연속 사상압연 공정을 소개하고 스탠드간에 위치한 루퍼의 각도 제어와 장력제어의 상호 관계를 설명하였다. 또한 압연용 전동기 속도 제어계 특성의 설계법을 보였다. 이와 같은 연속 압연 공정에서는 철판이 여러 압연기에 동시에 물려있는 상태로 운전되므로 인접한 압연기들의 속도 제어 응답성이 동일한 특성을 갖는 것이 필요하다.
본 논문에서는 열간압연 공정에 있어 효율적인 제품 생산 스케줄링에 필수적인 제품단위 에너지 사용 모델링 기법을 제안한다. 제안된 모델은 시스템 자원을 효율적 혹은 최소화하여 사용하여 실시간 처리량을 최대화함으로써 생산 예정 리스트로부터의 예측 작업 수행시간을 최소화할 수 있도록 한다. 제안된 기법은 다변량 선형 모델 방식으로 구성됨으로써 인공 지능 혹은 신경망 학습 방식에 비교하여 그 처리 속도가 빠르다는 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 서두에서 대상 응용처인 철강 산업과 열간 압연 공정 및 에너지 스케줄링에 대하여 간략히 언급한 후 본문에서 모델링을 위한 사전 데이터 수집, 모델링 기법을 자세히 설명하고 결론에서 모델의 정확도 성능을 최신 신경망 기법과 비교하여 검증하였다.
열간 박판 압연공정에서의 압연하중 압연동력을 실시간으로 계산할 수 있는 모델식을 유한요소 해석결과들을 이용하여 개발하였다 압연하중 압연동력값 결정에 비교적 큰 영향을 주는 인자들로는 형상계수 압하률, 률직경 률속도 스트립 입측온도, 탄소함량, 마찰계수들은 이론적으로 계산이 가능한 무마찰의 균일 평면 변형유 압축공정의 금형하중(F、) 동력 (P、)식을 도입함으로써 내삽모델식에서 제외시킬수 있었다 쿨롱마찰계수($\mu$) 0.3 일 경우의 유한요소해석 결과 데이터들을 내삽법(interpolation)을 통해서 다항식 형태로 {{{{ {F } over {F、 } }}}}, {{{{ { {P }_{f } } over { {P }_{d } } }}}}, {{{{ { {P }_{d } } over { {P }^{、 } } }}}} 식들을 구하였다 마찰계수에 따른{{{{ {F } over {F、 } }}}} {{{{ {P } over { {P }^{、 } } }}}}값의 변화는 형상계수에 따라 기울기가 결정되는 직선 형태로 나타내어짐을 유한요소해석 결과로부터 관찰 할 수 있었다. 이와같이 구한 압연하중 압연동력 모델식의 유효성을 검증하기 위해 무작위로 추출한 실제공정들에서 모델식으로 계산한 압연하중 압연동력 값들을 유한요소해석결과와 서로 비교해 보았다.
냉간압연기술의 발달로 냉간압연기도 매우 다양하게 발달되었으며 냉간압연의 원자재인 열간압연재의 종류도 다양하다. 최근 열간압연가공시 회수율이 높은 연속주조재(Continuous casting strip)인 CC 재가 종전의 가공과정이 복잡하며 불량율이 높은 Ingot주조재(Ingot casting strip)인 IC 재 보다 생산비율이 점차 증대되어 냉간압연재료의 주종을 차지하고있다. CC재는 냉간압연가공시 IC재에 비해 Work roll 조도저하가 현저하게 크기 때문에 슬립(Slip)과 채팅(Charttering) 현상 등이 발생하여 압연가공성이 불안정 하게 되어 Work roll과 판표면에 손상이 생기게 되고, 압연가공시 Roll 사고 등의 문제가 발생하므로 Roll 마멸의 정도를 파악하여 Roll을 효과적으로 관리하므로써 Work roll과 판표면의 슬립현상 및 채터 링현상 등을 방지할 수 있다.
철강제조공정에서 강판을 만드는 공정이 압연이다. 압연공정은 연속주조 공장에서 생산되는 Steel Slab, Bloom, Billet등의 반제품을 높은 온도로 재 가열하고 물리적인 힘을 가해 압연하는 열간압연(이하 열연)과 열연으로 얇아진 강판을 열을 가하지 않고 냉각상태에서 압연하는 냉간압연으로 나뉜다. 본 원고에서는 열연 공정의 가열로 온도제어에 적용한 MFA(Model Free Adaptive Controller)를 소개하고자 한다.
Cr 함량이 alloy 600과 alloy 690의 Cr함량 사이에 위치하는 Ni-Cr-Fe 합금을 진공유도 용해법을 이용하여 제조하였다. 합금 인고트에 대하여 열간 가공성 시험을 수행하여 열간 압연 조건을 구하였다. 열간 및 냉간 압연을 거친 시편을 900~120$0^{\circ}C$ 사이의 여러 온도에서 소둔 열처리하였고, 열처리한 시편에 대하여 기계적 특성과 부식특성을 측정, 분석하였다. Cr 함량은 기계적 강도에는 다소 영향을 미치는 것이 발견되었으나 연신율에는 거의 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 부식속도는 Cr 함량 변화보다 소둔 열처리 온도에 따라 증가하였으며, 110$0^{\circ}C$ 에서 열처리한 경우에는 부식속도가 얼마간 감소하는 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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