JP6005582B2 - Method for analyzing surface defects of rolled material and method for producing rolled material - Google Patents
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Description
本発明は、短い計算時間で圧延材の表面の疵を解析できる圧延材の表面疵解析方法、及びこの表面疵解析方法を用いて表面疵を解析しつつ圧延材の圧延・製造を行う圧延材の製造方法に関する。 The present invention relates to a rolled material surface wrinkle analysis method capable of analyzing the wrinkle on the surface of the rolled material in a short calculation time, and a rolled material for rolling / manufacturing the rolled material while analyzing the surface wrinkle using this surface wrinkled analysis method It relates to the manufacturing method.
ビレットなどの鋳片より、線材や棒鋼などの条鋼、及び厚板などの圧延材を製造するに際しては、上流側より順に、加熱炉、粗圧延機、仕上圧延機が配置されている条鋼圧延設備が用いられる。条鋼圧延設備では、粗圧延機と仕上圧延機の間に、中間圧延機は配置されることも一般的である。
このような条鋼圧延設備（条鋼圧延ライン）では、条鋼の元材である鋳片は、圧下面と自由面が交互に入れ替わりながら鋳片の周方向から圧延され、目標の断面形状を有する製品となる。
When manufacturing steel bars such as wire rods and bar steels, and rolled materials such as thick plates from billets, etc. Is used. In a strip rolling facility, an intermediate rolling mill is generally arranged between a rough rolling mill and a finish rolling mill.
In such a steel strip rolling facility (strip steel rolling line), the slab, which is the original material of the steel strip, is rolled from the circumferential direction of the slab while the slab surface and free surface are alternately switched, and a product having a target cross-sectional shape Become.
ところで、このような方法で圧延された圧延材には、その外周面に表面疵（圧延工程で生じたワレ、しわ疵など）などの微小な欠陥が生じることがある。圧延材の表面に疵などの微細な欠陥が生じると、製品としての品質を低下させるばかりでなく、圧延材の製造工程において、その表面疵に応力が集中すると共に、破断の起点となり圧延材が破断してしまう虞がある。圧延材の破断が発生した場合、圧延工程を止めてしまう原因となり、多大な損失を被ることになる。このようなことから、表面疵を有した圧延材は、製品として出荷することができない。 By the way, in the rolled material rolled by such a method, a minute defect such as a surface flaw (a crack or wrinkle generated in the rolling process) may occur on the outer peripheral surface thereof. When fine defects such as wrinkles occur on the surface of the rolled material, not only the quality of the product is deteriorated, but also in the manufacturing process of the rolled material, stress is concentrated on the surface flaw and the rolling material becomes the starting point of fracture. There is a risk of breaking. If the rolled material breaks, it will cause the rolling process to be stopped, resulting in a great loss. For this reason, the rolled material having surface defects cannot be shipped as a product.
そこで、表面疵を有さない圧延材を確実に製造し良品として出荷するために、圧延材の変形量をコンピュータシミュレーションで算出して、圧延材の表面疵の解析を行う技術が開発されている。この解析技術を用いて、表面疵の発生を事前に予測したり、重大な欠陥と成り得る表面疵を探索し、事前に除去したりすることが可能となる。
圧延材の表面疵の解析技術としては、非特許文献１に開示された技術がある。
Therefore, in order to reliably manufacture rolled materials that do not have surface defects and ship them as non-defective products, a technology has been developed that calculates the deformation amount of the rolled material by computer simulation and analyzes the surface defects of the rolled material. . By using this analysis technique, it is possible to predict the occurrence of surface defects in advance, search for surface defects that can be serious defects, and remove them in advance.
As a technique for analyzing surface defects of a rolled material, there is a technique disclosed in Non-Patent Document 1.
非特許文献１は、圧延材の表面に圧延方向に平行に存在する疵を数値解析を用いて表面疵の変形過程を解析して圧延材の表面疵の発生原因を推定し、推定したもの（圧延前の疵）と圧延材の表面疵とを関連づける技術が開示されている。 Non-Patent Document 1 estimates the cause of occurrence of surface flaws on a rolled material by analyzing the deformation process of the surface flaws using numerical analysis of the wrinkles that exist parallel to the rolling direction on the surface of the rolled material ( A technique for associating wrinkles before rolling) with surface wrinkles of a rolled material is disclosed.
しかしながら、非特許文献１に開示されている技術を用いて、実際の圧延工程に適用しようとすると、以下の問題が生じる虞がある。
非特許文献１に開示されている実験方法によれば、厚さ１０ｍｍ，幅５７ｍｍ，長さ９０ｍｍの純アルミニウムＡ１０５０−Ｏ材といった小さな試験片の表面に断面形状（例えば、断面が矩形やＶ字の疵）と長さとが一定の疵を付与して、疵が付与された試験片をメッシュ分割してモデルを構築し、表面疵の解析を行っている。
However, if the technique disclosed in Non-Patent Document 1 is used to apply to the actual rolling process, the following problems may occur.
According to the experimental method disclosed in Non-Patent Document 1, a cross-sectional shape (for example, a rectangular or V-shaped cross section is formed on the surface of a small test piece such as a pure aluminum A1050-O material having a thickness of 10 mm, a width of 57 mm, and a length of 90 mm. The model is constructed by dividing the test piece to which the wrinkles are given, and the surface wrinkles are analyzed.
ところが、実際の圧延工程においては、圧延材の表面疵は複雑な断面形状を有するものであり、且つ非直線的に形成されるものである。このような複雑な形状を有する表面疵を解析するにあたっては、非特許文献１の技術を用いて解析することは困難であると思われる。例えば、非特許文献１のＦｉｇ２（ａ）に示すように、断面視で左右対称の矩形状の表面疵の変形過程の解析が行われているが、実際の圧延工程にて生じる圧延材の表面疵は断面視で左右対称の表面疵に形成されるとは限らない。 However, in the actual rolling process, the surface defects of the rolled material have a complicated cross-sectional shape and are formed non-linearly. In analyzing a surface flaw having such a complicated shape, it seems difficult to analyze it using the technique of Non-Patent Document 1. For example, as shown in FIG. 2 (a) of Non-Patent Document 1, the deformation process of a rectangular surface wrinkle that is symmetrical in a cross-sectional view has been analyzed, but the surface of the rolled material generated in the actual rolling process The wrinkles are not necessarily formed on a surface wrinkle that is symmetrical in cross-sectional view.
すなわち、非特許文献１の技術は、決められた形状の表面疵の解析に適しているのであって、実際の圧延工程で発生するさまざまな形状を有する圧延材の表面疵の解析に適用するには疑問が残る。
また仮に、非特許文献１の技術を用いて、実際の圧延工程で発生する複雑な形状の表面疵の解析を行ったとしても、モデルの計算に多大な時間がかかり、実際の圧延工程で用いるには適していないと言わざるを得ない。
That is, the technique of Non-Patent Document 1 is suitable for analyzing surface defects of a predetermined shape, and is applied to the analysis of surface defects of rolled materials having various shapes generated in an actual rolling process. Remains a question.
Further, even if the technique of Non-Patent Document 1 is used to analyze a surface flaw having a complicated shape that occurs in an actual rolling process, it takes a lot of time to calculate the model and is used in the actual rolling process. I have to say that it is not suitable for.
そこで本発明は、上記問題点に鑑み、実際の圧延工程において生じる複雑な形状を有する圧延材の表面疵の発生状況及び／又は進展状況を、短い計算時間で解析することができる圧延材の表面疵解析方法を提供することを目的とする。加えて、この表面疵解析方法を用いて表面疵を解析しつつ、表面疵のない圧延材製造を行う圧延材の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, the present invention provides a surface of a rolled material that can analyze the occurrence and / or progress of surface flaws of a rolled material having a complicated shape that occurs in an actual rolling process in a short calculation time.目的 It aims to provide an analysis method. In addition, it aims at providing the manufacturing method of the rolling material which manufactures a rolling material without a surface flaw, analyzing a surface flaw using this surface flaw analysis method.
上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明に係る圧延材の表面疵解析方法は、圧延工程にて圧延材の表面に発生する表面疵を解析する圧延材の表面疵解析方法において、前記圧延材の変形をシミュレーション可能なグローバルモデルを構築すると共に、当該グローバルモデルを用いて、前記圧延材の変形量ならびに表面疵の発生箇所を算出し、発生した表面疵に対応する部分の分割メッシュを、前記グローバルモデルの分割メッシュより細分化したサブモデルを構築し、前記サブモデルに対して、前記グローバルモデルより算出された圧延材の変形量を強制変位として付与すると共に、当該サブモデルを用いたシミュレーションを進めることで、前記圧延材の表面疵の発生形状及び／又は進展状況を解析することを特徴とする。
In order to achieve the above-described object, the present invention takes the following technical means.
The method for analyzing surface defects of a rolled material according to the present invention includes a global model capable of simulating deformation of the rolled material in the method of analyzing surface defects of a rolled material for analyzing surface defects generated on the surface of the rolled material in a rolling process. together constructed, using the global model, the calculating the occurrence position of the deformation amount and surface defects of the rolled material, a dividing mesh of a portion corresponding to the generated surface flaws were subdivided from dividing mesh of the global model By constructing a sub model and giving the deformation amount of the rolled material calculated from the global model as a forced displacement to the sub model, and proceeding with a simulation using the sub model, the surface of the rolled material It is characterized by analyzing the shape and / or progress of wrinkles.
好ましくは、前記グローバルモデル及びサブモデルは、有限要素法の手法により構築されたモデルであるとよい。
本発明に係る圧延材の製造方法は、実際の圧延工程において圧延材の表面に疵が発生した際には、本発明に係る表面疵解析方法を用いて、発生した表面疵を解析すると共に、解析された表面疵のうち、圧延されて最終製品となった際に残存する表面疵を特定し、前記特定された表面疵を圧延材から除去すると共に、表面疵の再発を防ぐために前記圧延工程での圧延条件を変更することを特徴とする。
Preferably, the global model and the sub model are models constructed by a finite element method.
The method for producing a rolled material according to the present invention, when wrinkles occur on the surface of the rolled material in the actual rolling process, analyzes the generated surface wrinkles using the surface wrinkle analysis method according to the present invention, Among the analyzed surface defects, the surface defects remaining when rolled into the final product are identified, and the rolling process is performed in order to remove the identified surface defects from the rolled material and prevent recurrence of the surface defects. It is characterized by changing the rolling conditions at.
本発明の圧延材の表面疵解析方法によれば、実際の圧延工程において生じる複雑な形状を有する圧延材の表面疵の発生状況及び／又は進展状況を、短い計算時間で解析することができる。加えて、本発明の圧延材の表面疵解析方法を用いて表面疵を解析しつつ、表面疵のない圧延材製造を行うことができる。 According to the method for analyzing surface defects of a rolled material of the present invention, it is possible to analyze the occurrence state and / or progress of surface defects of a rolled material having a complicated shape generated in an actual rolling process in a short calculation time. In addition, it is possible to produce a rolled material having no surface defects while analyzing the surface defects using the method for analyzing surface defects of the rolled material of the present invention.
以下、本発明に係る圧延材の表面疵解析方法及び圧延材Ｗの製造方法について、図を基に説明する。
まず、本発明の圧延材の表面疵解析方法及び圧延材Ｗの製造方法の詳細を述べる前に、本発明の技術が適用される圧延設備１の概略について、説明する。本実施形態では、線材や棒鋼などの条鋼Ｗを製造する圧延設備１を例に挙げて説明する。なお、本発明に係る圧延材の表面疵解析方法に関しては、厚鋼板や薄鋼板を製造する圧延設備に適用してもよい。
Hereinafter, a method for analyzing surface defects of a rolled material and a method for manufacturing a rolled material W according to the present invention will be described with reference to the drawings.
First, before describing the details of the method for analyzing the surface defects of the rolled material and the method for producing the rolled material W of the present invention, an outline of the rolling equipment 1 to which the technology of the present invention is applied will be described. In the present embodiment, a description will be given by taking as an example a rolling facility 1 that manufactures a bar W such as a wire rod or a steel bar. In addition, you may apply to the rolling equipment which manufactures a steel plate and a thin steel plate regarding the surface wrinkle analysis method of the rolled material which concerns on this invention.
図１の左側を圧延設備１を説明する際の上流側とし、図１の右側を下流側とする。また
、上流側から下流側に向かう方向を圧延方向とする。
図１に示すように、条鋼Ｗを製造する圧延設備１は、鋳片Ｘ（ビレット）をこの鋳片Ｘより断面積が小さな元材Ｘに圧延する分塊圧延工程と、分塊圧延工程で圧延された元材Ｘをさらに圧延して条鋼Ｗ（圧延材）を製造する線材圧延工程とを有している。
The left side of FIG. 1 is the upstream side when describing the rolling equipment 1, and the right side of FIG. 1 is the downstream side. The direction from the upstream side to the downstream side is the rolling direction.
As shown in FIG. 1, the rolling equipment 1 that manufactures the bar steel W includes a block rolling process in which a slab X (billet) is rolled into a base material X having a smaller cross-sectional area than the slab X, and a block rolling process. And rolling the original material X to further produce a bar W (rolled material).
分塊圧延工程は、加熱炉２で鋳片Ｘを加熱し、加熱された鋳片Ｘを圧延機３（例えば、リバース圧延機）で圧延して所定の形状に成形して、成形された鋳片Ｘを連続圧延機４で線材圧延工程の元材Ｘの形状になるまで圧延するものである。なお、本実施形態の連続圧延機４は、圧延ロール７の軸心が上下方向に向くように配置されたＶ型の圧延スタンド４Ａと、圧延ロール７の軸心が水平方向に向くように配置されたＨ型の圧延スタンド４Ｂと、が交互に配備されている。 In the block rolling process, the slab X is heated in the heating furnace 2, the heated slab X is rolled by a rolling mill 3 (for example, a reverse rolling mill), and formed into a predetermined shape. The piece X is rolled by the continuous rolling mill 4 until it becomes the shape of the original material X in the wire rod rolling process. In addition, the continuous rolling mill 4 of this embodiment arrange | positions so that the V-shaped rolling stand 4A arrange | positioned so that the axial center of the rolling roll 7 may face an up-down direction, and the axial center of the rolling roll 7 may face a horizontal direction. The H-shaped rolling stands 4B are alternately arranged.
線材圧延工程は、角孔型、菱孔型、丸孔型、オーバル孔型などのカリバ（孔型）を有するロール７を複数組備えた粗圧延機５やその下流側に備えられた中間圧延機（図示せず）及び仕上圧延機６を用いて、分塊圧延工程で圧延された元材Ｘを線材や棒鋼などの条鋼Ｗに圧延するものである。
上記した条鋼圧延設備１では、鋳片Ｘは、加熱炉２で１０００〜１２００℃程度に加熱され、その加熱された鋳片Ｘはデスケーラ（鋳片Ｘの表面からサブスケールを除去する装置、図示せず）などに送られた後、リバース圧延機３に送られる。
The wire rolling process includes a rough rolling mill 5 having a plurality of rolls 7 having a caliber (hole type) such as a square hole type, a rhombus type, a round hole type, and an oval hole type, and an intermediate rolling provided downstream thereof. Using the machine (not shown) and the finish rolling mill 6, the base material X rolled in the block rolling process is rolled into a bar steel W such as a wire rod or bar steel.
In the above-mentioned strip rolling equipment 1, the slab X is heated to about 1000 to 1200 ° C. in the heating furnace 2, and the heated slab X is a descaler (device for removing subscale from the surface of the slab X, FIG. (Not shown) and the like and then sent to the reverse rolling mill 3.
リバース圧延機３に送られた鋳片Ｘは、通板方向を正逆反転しながら複数回に亘って圧延されて、所定の縦寸法と横寸法とを有するものに成形される。そして、下流側に配備された連続圧延機４に送られる。連続圧延機４に送られた鋳片Ｘは、圧延荷重を水平に加えられた後、垂直に加えられるといったように圧延荷重の作用方向が切り換えられながら徐々に線材圧延工程の元材Ｘの形状になるまで圧延される。 The slab X fed to the reverse rolling mill 3 is rolled over a plurality of times while reversing the plate passing direction in the forward and reverse directions, and is formed into one having a predetermined vertical dimension and horizontal dimension. And it is sent to the continuous rolling mill 4 arranged downstream. The slab X sent to the continuous rolling mill 4 is gradually shaped into the shape of the base material X in the wire rolling process while the action direction of the rolling load is switched such that the rolling load is applied horizontally and then applied vertically. Rolled until.
そして、分塊圧延工程を終えた元材Ｘは、線材圧延工程の粗圧延機５に送られる。元材Ｘは、粗圧延機５で、断面形状が楕円形状や角が丸められた正三角形状になるように圧延されて、仕上圧延機６に送られる。元材Ｘは、仕上圧延機６で断面形状が楕円形状等から最終的に目標とする形状（例えば、丸形状）に圧延される。
このような圧延方法で条鋼Ｗが製造されているときに、圧延工程における圧延ロール７と鋳片Ｘとの間に異物が侵入することや、圧延ロール７に存在する疵Ｚが鋳片Ｘに転写されることなどの原因によって、圧延材Ｗの表面に微細な疵Ｚが発生することがある。例えば、１５０ｍｍ角ビレットの断面形状に対して、ビレット高さのおよそ０．０２％の深さで、且つこのビレット幅のおよそ０．０１％の幅の微細な表面疵Ｚが発生することがある。
And the base material X which finished the block rolling process is sent to the rough rolling mill 5 of a wire rod rolling process. The raw material X is rolled by the rough rolling mill 5 so that the cross-sectional shape is an elliptical shape or a regular triangle with rounded corners, and is sent to the finishing mill 6. The raw material X is rolled into a final target shape (for example, a round shape) from an elliptical shape or the like by a finishing mill 6.
When the steel bar W is manufactured by such a rolling method, foreign matter enters between the rolling roll 7 and the slab X in the rolling process, and the wrinkles Z present in the rolling roll 7 are in the slab X. Fine wrinkles Z may be generated on the surface of the rolled material W due to causes such as being transferred. For example, with respect to the cross-sectional shape of a 150 mm square billet, a fine surface defect Z having a depth of about 0.02% of the billet height and a width of about 0.01% of the billet width may occur. .
そこで、本発明の圧延材の表面疵解析方法を用いて、圧延工程にて圧延材Ｗの表面に発生する表面疵Ｚの解析を行う。
本発明の圧延材の表面疵解析方法は、圧延材Ｗの変形をシミュレーション可能であって且つ粗い分割メッシュを有するグローバルモデル１０を構築すると共に、当該グローバルモデル１０を用いて、圧延材Ｗの変形量ならびに表面疵Ｚの発生状況を算出し、発生した表面疵Ｚに対応する部分の分割メッシュを、グローバルモデル１０の分割メッシュより細分化したサブモデル１１を構築し、そのサブモデル１１に対して、グローバルモデル１０より算出された圧延材Ｗの変形量を強制変位（初期変位、言い換えれば初期条件）として付与すると共に、当該サブモデル１１を用いたシミュレーションを進めることで、圧延材Ｗの表面疵Ｚの発生状況及び／又は進展状況を解析するものである。
Therefore, the surface defect Z generated on the surface of the rolled material W in the rolling process is analyzed using the method for analyzing surface defect of the rolled material of the present invention.
The method for analyzing surface defects of a rolled material according to the present invention constructs a global model 10 that can simulate deformation of the rolled material W and has a coarse divided mesh, and uses the global model 10 to deform the rolled material W. The amount and the generation state of the surface wrinkle Z are calculated, and a sub model 11 obtained by subdividing the divided mesh corresponding to the generated surface wrinkle Z from the divided mesh of the global model 10 is constructed. The deformation amount of the rolled material W calculated from the global model 10 is applied as a forced displacement (initial displacement, in other words, an initial condition), and the simulation using the submodel 11 is advanced, so that the surface wrinkles of the rolled material W are increased. This analyzes the occurrence status and / or progress status of Z.
ここで、圧延材Ｗの表面疵解析方法で用いられるグローバルモデル１０について、説明する。
図２に示すように、グローバルモデル１０は、圧延材Ｗの変化量、圧延材Ｗの表面疵Ｚの状況、及び圧延ロール７に付与される圧延荷重をコンピュータ等でシミュレーション可能するために、圧延材Ｗ及び圧延ロール７の全体構造を粗いメッシュに分割して、近似的に作成した有限要素法モデル（ＦＥＭモデル）である。
Here, the global model 10 used in the surface wrinkle analysis method of the rolled material W will be described.
As shown in FIG. 2, the global model 10 is configured so that the amount of change in the rolled material W, the condition of the surface defect Z of the rolled material W, and the rolling load applied to the rolling roll 7 can be simulated by a computer or the like. It is the finite element method model (FEM model) which divided | segmented the whole structure of the material W and the rolling roll 7 into the coarse mesh, and was produced approximately.
本発明の圧延材の表面疵解析方法を用いて圧延材Ｗの表面疵Ｚを解析するにあたっては、表１に示す条件で行った。 When analyzing the surface defect Z of the rolled material W using the surface defect analysis method of the rolled material of the present invention, the conditions shown in Table 1 were used.
すなわち、圧延材Ｗの表面疵解析方法を用いて圧延材Ｗ及び圧延ロール７の構造をコンピュータ等に取り込んで、粗いメッシュ（例えば、１／４モデルで１００００要素以下程度）で分割してグローバルモデル１０をそれぞれ構築する。そして、構築したグローバルモデル１０を用いてシミュレーション計算する。
図３（ａ）、（ｂ）には、グローバルモデル１０によるシミュレーション計算の結果が示されている。一方、図３（ｄ）、（ｅ）には、圧延を進めていった結果、圧延材Ｗが変形した結果が示されている。これらから解るように、圧延が進むにつれ、圧延材Ｗの変形が進むと共に、圧延材Ｗの右上角（言い換えれば、圧延ロール７の曲率が大きい部分に対応する箇所）に、表面疵Ｚが発生していることがわかる。
That is, using the surface wrinkle analysis method of the rolled material W, the structure of the rolled material W and the rolling roll 7 is taken into a computer or the like, and divided by a coarse mesh (for example, about 10000 elements or less in a 1/4 model) to obtain a global model. Build 10 each. Then, simulation calculation is performed using the constructed global model 10.
FIGS. 3A and 3B show the result of the simulation calculation by the global model 10. On the other hand, FIGS. 3D and 3E show the result of the rolling material W being deformed as a result of the progress of rolling. As can be seen from these, as rolling progresses, the deformation of the rolled material W progresses, and a surface defect Z occurs in the upper right corner of the rolled material W (in other words, the portion corresponding to the portion where the curvature of the rolling roll 7 is large). You can see that
グローバルモデル１０により算出された圧延ロール７の圧延荷重による圧延材Ｗの変化量、及び圧延材Ｗの表面疵Ｚの状況は、後ほど構築されるサブモデル１１に用いるために、コンピュータの記憶部に記憶させておく。なお、グローバルモデル１０を用いてシミュレーション計算し、その計算結果を解析することを本明細書では「グローバルモデル解析」と呼ぶこともある。 The amount of change in the rolled material W due to the rolling load of the rolling roll 7 calculated by the global model 10 and the state of the surface defect Z of the rolled material W are stored in the storage unit of the computer for use in the submodel 11 to be constructed later. Remember. Note that simulation calculation using the global model 10 and analysis of the calculation result may be referred to as “global model analysis” in this specification.
図３（ａ）、（ｂ）ならびに図３（ｄ）、（ｅ）から明らかなように、グローバルモデル解析では、圧延材Ｗの表面疵Ｚの状況は算出されるが、疵形状の特定までは至っていない。
そこで、本発明の圧延材の表面疵解析方法の特徴である、圧延材Ｗの表面疵Ｚ周辺のサブモデル１１を構築し、そのサブモデル１１を用いてシミュレーション計算し、その計算結果を解析して圧延材Ｗの表面疵Ｚの形状を特定する。係る一連の処理を「サブモデル解析」と呼ぶこともある。
As is clear from FIGS. 3A and 3B and FIGS. 3D and 3E, in the global model analysis, the situation of the surface defect Z of the rolled material W is calculated, but the identification of the defect shape is not possible. Has not reached.
Therefore, a sub-model 11 around the surface flaw Z of the rolled material W, which is a feature of the surface flaw analysis method of the rolled material of the present invention, is constructed, and simulation calculation is performed using the sub-model 11 and the calculation result is analyzed. Thus, the shape of the surface defect Z of the rolled material W is specified. Such a series of processes may be referred to as “submodel analysis”.
図３（ｃ）に示すように、上述したグローバルモデル解析で圧延材Ｗの表面疵Ｚの部分が算出された後、圧延材Ｗの表面疵Ｚ周辺をグローバルモデル１０のメッシュより細かいメッシュ（例えば、グローバルモデル１０の１要素（８接点で囲まれた立方体）を５０００〜１００００要素程度に細分化）に分割してサブモデル１１を構築する。そして、構築したサブモデル１１を用いてシミュレーション計算し、その計算結果を解析して、圧延材Ｗの表面疵Ｚの形状を認識する。 As shown in FIG. 3C, after the surface wrinkle Z portion of the rolled material W is calculated by the global model analysis described above, the mesh around the surface wrinkled Z of the rolled material W is finer than the mesh of the global model 10 (for example, The sub-model 11 is constructed by dividing one element of the global model 10 (a cube surrounded by 8 contacts) into sub-divided elements of about 5000 to 10000 elements. Then, a simulation calculation is performed using the constructed submodel 11, and the calculation result is analyzed to recognize the shape of the surface defect Z of the rolled material W.
なお、サブモデル１１をシミュレーション計算する際の初期条件（強制変位）をグローバルモデル１０より算出された圧延材Ｗの変形量とし、サブモデル１１をシミュレーション計算する際の境界条件もグローバルモデル１０の解析結果を用いることとする。
図３（ｆ）には、圧延を進めていった結果（サブモデル１１の結果）が示されている。この図から明らかなように圧延材Ｗが変形すると共に、表面疵Ｚが進展する様子（この場合は、表面疵Ｚが潰れていく様子）した結果が示されている。
The initial condition (forced displacement) when the submodel 11 is calculated by simulation is the deformation amount of the rolled material W calculated from the global model 10, and the boundary condition when the submodel 11 is calculated by simulation is also an analysis of the global model 10. We will use the results.
FIG. 3F shows the result of the rolling (the result of the submodel 11). As is apparent from this figure, the rolling material W is deformed and the surface defect Z progresses (in this case, the condition that the surface defect Z is crushed) is shown.
ここで、本発明の圧延材の表面疵解析方法で構築されるサブモデル１１について、説明する。
図４に示すように、サブモデル１１は、グローバルモデル解析で算出された圧延材Ｗの表面疵Ｚの状況などの局所的に変形した部分を抽出して、その部分の分割メッシュをさら
に細分化し、圧延材Ｗの表面疵Ｚの形状を実際の表面疵Ｚと同じように作成した数値モデルである。
Here, the submodel 11 constructed by the method for analyzing surface defects of a rolled material according to the present invention will be described.
As shown in FIG. 4, the sub model 11 extracts a locally deformed portion such as the state of the surface defect Z of the rolled material W calculated by the global model analysis, and further subdivides the divided mesh of the portion. This is a numerical model in which the shape of the surface ridge Z of the rolled material W is created in the same manner as the actual surface ridge Z.
なお、図４（ａ）は、鋳片Ｘの表面に発生した疵Ｚの形状の計算結果であり、図４（ｂ）は、圧延材Ｗの表面に発生した疵Ｚが進展してゆく（大きくなってゆく）ことを示した、サブモデル１１による計算結果である。
上述した圧延材Ｗのグローバルモデル１０、及び圧延材Ｗのサブモデル１１は、有限要素法の手法により構築され、圧延材Ｗの表面疵Ｚの発生状況及び／又は進展状況を解析する際に用いられる。
4A shows the calculation result of the shape of the ridge Z generated on the surface of the slab X, and FIG. 4B shows the progress of the ridge Z generated on the surface of the rolled material W ( It is a calculation result by the sub model 11 which shows that it becomes larger.
The global model 10 of the rolled material W and the sub model 11 of the rolled material W described above are constructed by a finite element method, and are used when analyzing the occurrence state and / or progress state of the surface defect Z of the rolled material W. It is done.
以上より、実際の圧延工程において生じる複雑な形状を有する圧延材Ｗの表面疵Ｚの発生状況及び／又は進展状況を、短い計算時間で解析することができる。また、本発明の圧延材の表面疵解析方法を用いることで、圧延材Ｗのグローバルモデル１０の大きさに依らずに、圧延材Ｗの表面疵Ｚの解析をすることができるようになる。
次に、本発明に係る圧延材の製造方法について、図５を基に説明する。
From the above, it is possible to analyze the occurrence state and / or progress state of the surface defects Z of the rolled material W having a complicated shape generated in the actual rolling process in a short calculation time. Further, by using the method for analyzing surface defects of a rolled material according to the present invention, the surface defect Z of the rolled material W can be analyzed regardless of the size of the global model 10 of the rolled material W.
Next, the manufacturing method of the rolling material which concerns on this invention is demonstrated based on FIG.
図５に示す如く、本発明の圧延材の製造方法は、操業中の圧延工程において圧延材Ｗの表面に疵Ｚが発生したときに、上述した圧延材の表面疵解析方法を用いて圧延材Ｗの表面疵Ｚを解析し、圧延材Ｗが圧延されて最終製品となった際に残存する表面疵Ｚを特定し、特定した表面疵Ｚを操業中の圧延工程に反映して、実際に発生している表面疵Ｚを除去したり、表面疵Ｚの再発を防ぐために圧延工程での圧延条件を変更したりするものである。すなわち、数値モデルの結果を直ちに圧延工程に反映させる技術であり、シミュレーション技術と圧延技術とを協働させて実施するものである。 As shown in FIG. 5, the method for manufacturing a rolled material according to the present invention uses the above-described method for analyzing the surface flaw of a rolled material when the flaw Z is generated on the surface of the rolled material W in the rolling process during operation. Analyzing the surface defect Z of W, identifying the remaining surface defect Z when the rolled material W is rolled into the final product, reflecting the identified surface defect Z in the rolling process during operation, The generated surface defects Z are removed, or the rolling conditions in the rolling process are changed in order to prevent the surface defects Z from recurring. That is, it is a technique that immediately reflects the result of the numerical model in the rolling process, and is implemented in cooperation with the simulation technique and the rolling technique.
具体的には、まず、図５のステップＳ−１では、実際の圧延工程において、最終製品とされる圧延材Ｗの表面に疵Ｚが発生したと確認されたとする。
ステップＳ−２では、本発明の圧延材の表面疵解析方法を用いて、元材Ｘ（ビレット）に表面疵Ｚが存在した際に、最終製品とされる圧延材Ｗまで、ビレット時の表面疵Ｚが存在するか否かを計算する。このシミュレーション計算には、本発明のサブモデル解析の手法を用いる
ステップＳ−３では、サブモデル解析の結果を基に、元材Ｘの表面疵Ｚのうち、圧延されて最終製品となった際に残存する表面疵Ｚを特定する。
Specifically, first, in step S-1 of FIG. 5, it is assumed that in the actual rolling process, it is confirmed that wrinkles Z have occurred on the surface of the rolled material W that is the final product.
In step S-2, when the surface defect Z exists in the base material X (billet) using the surface defect analysis method of the rolled material of the present invention, the surface at the time of billet until the rolled material W that is the final product is obtained. Calculate whether or not 存在 Z exists. In this simulation calculation, the sub-model analysis method of the present invention is used. In step S-3, based on the result of the sub-model analysis, the surface flaw Z of the base material X is rolled into the final product. The surface defect Z remaining on the surface is specified.
ステップＳ−４では、ステップＳ−３で特定された表面疵Ｚを圧延材Ｗからグラインダなどで除去する。そして、表面疵Ｚの再発を防ぐために、圧延工程での圧延条件（例えば、分塊圧延条件など）を変更する。
このようにすることで、表面に疵Ｚのない圧延材Ｗを製造することができる。
以上述べたように、本発明の圧延材の表面疵解析方法は、圧延材Ｗを粗いメッシュに分割したグローバルモデル１０を計算して、その後に、圧延材Ｗの表面疵Ｚ周辺の局所部分のメッシュを細分化したサブモデル１１を計算してその結果を解析することで、シミュレーション計算の計算量が少なくなり、短い時間で複雑な形状を有する圧延材Ｗの表面疵Ｚの発生状況及び／又は進展状況を解析することができる。
In step S-4, the surface flaw Z specified in step S-3 is removed from the rolled material W with a grinder or the like. And in order to prevent the recurrence of the surface flaw Z, the rolling conditions (for example, the lump rolling conditions etc.) in a rolling process are changed.
By doing in this way, the rolling material W without the surface Z can be manufactured.
As described above, the surface crack analysis method of the rolled material according to the present invention calculates the global model 10 obtained by dividing the rolled material W into a coarse mesh, and then, the local portion around the surface defect Z of the rolled material W is calculated. By calculating the sub model 11 obtained by subdividing the mesh and analyzing the result, the calculation amount of the simulation calculation is reduced, and the generation state of the surface defect Z of the rolled material W having a complicated shape in a short time and / or Analyzing progress.
また、本発明の圧延材の製造方法は、圧延材Ｗの表面疵解析方法で得られた圧延材Ｗの表面疵Ｚの発生状況及び／又は進展状況を、操業中の圧延工程にすぐに反映することで、圧延材Ｗの製造を円滑に進めることができる。
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
Moreover, the manufacturing method of the rolling material of this invention reflects the generation | occurrence | production condition and / or progress state of the surface wrinkles Z of the rolling material W obtained by the surface wrinkling analysis method of the rolling material W immediately in the rolling process in operation. By doing, manufacture of the rolling material W can be advanced smoothly.
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. In particular, in the embodiment disclosed this time, matters that are not explicitly disclosed, for example, operating conditions and operating conditions, various parameters, dimensions, weights, volumes, and the like of a component deviate from a range that a person skilled in the art normally performs. Instead, values that can be easily assumed by those skilled in the art are employed.
１ 圧延設備
２ 加熱炉
３ 圧延機（リバース圧延機）
４ 連続圧延機
４ａ Ｖ型の圧延スタンド
４ｂ Ｈ型の圧延スタンド
５ 粗圧延機
６ 仕上圧延機
７ 圧延ロール
１０ グローバルモデル
１１ サブモデル
Ｗ 圧延材（条鋼）
Ｘ 鋳片（元材）
Ｚ 疵
1 Rolling equipment 2 Heating furnace 3 Rolling mill (reverse rolling mill)
4 Continuous rolling mill 4a V type rolling stand 4b H type rolling stand 5 Coarse rolling mill 6 Finishing rolling mill 7 Rolling roll 10 Global model 11 Sub model W Rolled material (strip)
X slab (original material)
Z 疵
Claims (3)
前記圧延材の変形をシミュレーション可能なグローバルモデルを構築すると共に、当該グローバルモデルを用いて、前記圧延材の変形量ならびに表面疵の発生箇所を算出し、
発生した表面疵に対応する部分の分割メッシュを、前記グローバルモデルの分割メッシュより細分化したサブモデルを構築し、
前記サブモデルに対して、前記グローバルモデルより算出された圧延材の変形量を強制変位として付与すると共に、当該サブモデルを用いたシミュレーションを進めることで、前記圧延材の表面疵の発生形状及び／又は進展状況を解析することを特徴とする圧延材の表面疵解析方法。 In the method for analyzing surface defects of a rolled material, which analyzes surface defects generated on the surface of the rolled material in the rolling process,
While building a global model that can simulate the deformation of the rolled material, using the global model, to calculate the amount of deformation of the rolled material and the location of surface defects,
Build a sub model in which the divided mesh of the part corresponding to the generated surface defects is subdivided from the divided mesh of the global model,
For the sub model, the deformation amount of the rolled material calculated from the global model is given as a forced displacement, and the simulation using the sub model is advanced, thereby generating the surface flaw shape of the rolled material and / or Alternatively, a surface flaw analysis method for a rolled material, characterized by analyzing the progress.
請求項１又は２に記載の表面疵解析方法を用いて、発生した表面疵を解析すると共に、解析された表面疵のうち、圧延されて最終製品となった際に残存する表面疵を特定し、
前記特定された表面疵を圧延材から除去すると共に、表面疵の再発を防ぐために前記圧延工程での圧延条件を変更する
ことを特徴とする圧延材の製造方法。 When wrinkles occur on the surface of the rolled material in the actual rolling process,
Using the surface flaw analysis method according to claim 1 or 2, the generated surface flaw is analyzed, and among the analyzed surface flaws, the surface flaw remaining when rolled into the final product is specified. ,
A method for producing a rolled material, wherein the specified surface defects are removed from the rolled material, and rolling conditions in the rolling process are changed in order to prevent recurrence of the surface defects.
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