KR102028502B1 - 세로방향에서 상이한 두께를 가진 판재의 압연방법 - Google Patents

세로방향에서 상이한 두께를 가진 판재의 압연방법 Download PDF

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Abstract

1)샘플건의 동일한 두께구간의 단수를
Figure 112017103839219-pct00122
, 각 동일한 두께구간의 두께를
Figure 112017103839219-pct00123
, 각 동일한 두께구간의 길이를
Figure 112017103839219-pct00124
및 각 동일한 두께구간사이의 과도구간의 길이를
Figure 112017103839219-pct00125
로 설정하는 단계,
Figure 112017103839219-pct00126
개 동일한 두께구간은
Figure 112017103839219-pct00127
개의 과도구간을 갖고 있으며, 상기 두께, 길이의 단위는 모두 mm이며; 2)원재료의 선택단계; 3)매 구간의 압연력, 롤갭 및 압연시간을 설정하는 단계; 4)압연준비단계; 5)압연단계; 6)압연 후 압연건의 각 동일한 두께구간의 두께, 길이 및 과도구간의 길이를 측정하며, 측정한 각 동일한 두께구간의 두께와 설정한 샘플건의 두께를 비교하여, 진일보 단계3)에서 설정한 매 구간의 압연력, 롤갭에 대해 교정을 진행하며; 측정한 길이와 단계4)에서 표기한 위치를 비교하여, 진일보 단계3)에서 설정한 매 구간의 압연시간에 대해 교정을 진행하며; 동일한 크기의 원재료로 상기 단계4), 5)를 중복하여, 다시한번 교정을 진행하며, 2 내지 3차례 시험적 압연을 진행하여 샘플건의 요구에 맞는 압연건을 압연해낼 수 있는 압연변수의 최적화단계를 포함하는 세로방향에서 상이한 두께를 가진 판재의 압연방법.

Description

세로방향에서 상이한 두께를 가진 판재의 압연방법
본 발명은 판재의 압연기술에 관한 것이며, 특히 세로방향에서 상이한 두께를 가진 판재의 압연방법에 관한 것이다.
자동차의 경량화의 목표를 실현하기 위해, 현재 자동차업종에서는 일종의 압연을 통해 얻은 세로방향의 두께가 연속적으로 변하는 스트립재료-두께변화판(VRB，Various-thickness Rolled Blanks)의 사용을 널리 보급하고 있다.
두께변화판을 생산하는 압연기술을 플렉시블 롤링(Flexible Rolling)기술이라고 하며, 이는 1997년 독일연구재단(DFG)에서 지원한 프로젝트에서 기원하였다. 당시 프로젝트에 참여하였던 Mubea회사는 현재 시장에서 두께변화판의 주요한 공급상이다. 플렉시블 롤링기술의 핵심은 롤갭을 변화시키는 방법으로 출구 두께의 변화를 실현하는 것이다(도1을 참조).
생산효율을 확보하기 위해, 산업상에서 코일링하는 방법으로 VRB 냉간압연판을 생산한다(도2를 참조).
제품 개발단계에서, 몇개의 두께변화판으로 재료의 성능을 검증하고, 성형시험등을 진행하는 것을 필요로 하나, 이때 코일링하는 방식은 영활하지 못하여, 재료의 낭비를 초래할 뿐만아니라 후속적인 평판교정 및 전단가공도 추가해야 한다.
본 발명의 목적은 세로방향에서 상이한 두께를 가진 판재의 압연방법을 제공하는 것이며, 이는 현재 산업상에서 코일링한 두께변화판의 압연 후의 후속적인 평판교정 및 전단가공 등 공정을 생략하였으며, 제품개발단계에서, 세로방향에서 상이한 두께를 가진 판재를 간편하고 빠르게 제공할 수 있다.
압연을 통해 얻은 세로방향에서 상이한 두께를 가진 두께변화판(VRB)은 일반적으로 도2에 표시된 형태를 갖는다.
제품개발단계에서, 상이한 재질, 상이한 형태의 판재에 대해 성능분석, 성형시험을 진행해야 하며, 이 단계는 동일한 유형의 상이한 두께를 가진 판재를 아주 많이 필요로 하지 않으므로, 코일링하는 방법으로 생산하게 되면, 경제적이지 않을뿐만 아니라, 후속적인 평판교정, 전단가공 등 공정을 추가로 해야 하며, 일정한 시간도 소모해야 한다.
따라서, 본 발명은 일반적인 싱글 압연기에서 상이한 두께로 압연하는 기술방안을 제공하였으며, 일종의 간단하고 영활한 방식으로 세로방향에서 상이한 두께를 가진 싱글 판재를 압연할 수 있다.
본 발명의 세로방향에서 상이한 두께를 가진 판재의 압연방법은 하기 단계를 포함한다.
1) 샘플건의 동일한 두께구간의 단수를
Figure 112017103839219-pct00001
, 각 동일한 두께구간의 두께를
Figure 112017103839219-pct00002
, 각 동일한 두께구간의 길이를
Figure 112017103839219-pct00003
및 각 동일한 두께구간사이의 과도구간의 길이를
Figure 112017103839219-pct00004
로 설정하는 단계,
Figure 112017103839219-pct00005
개 동일한 두께구간은
Figure 112017103839219-pct00006
개의 과도구간을 가지며, 상기 두께, 길이의 단위는 모두 mm이다;
2) 원재료의 선택단계;
두께：
Figure 112017103839219-pct00007
, 단위，mm；
길이：
Figure 112017103839219-pct00008
, 단위, mm；
따라서, 필요한 원재료의 길이는
Figure 112017103839219-pct00009
이며, 단위는 mm이며；그중,
Figure 112017103839219-pct00010
은 클램핑 길이 및 롤러입구의 여분의 길이이다；
3) 매 구간의 압연력, 롤갭 및 압연시간의 설정단계;
①　압연력 계산：
Figure 112017103839219-pct00011
(1)
그중,
Figure 112017103839219-pct00012
- 제
Figure 112017103839219-pct00013
번째 동일한 두께구간에서 설정한 압연력,
Figure 112017103839219-pct00014
；
Figure 112017103839219-pct00015
- 각각 압연건의 입구, 제
Figure 112017103839219-pct00016
번째 동일한 두께구간의 출구 두께,
Figure 112017103839219-pct00017
；
Figure 112017103839219-pct00018
- 압연건의 너비,
Figure 112017103839219-pct00019
；
Figure 112017103839219-pct00020
- 작업롤러의 반경,
Figure 112017103839219-pct00021
；
Figure 112017103839219-pct00022
- 스트립재료의 초기 항복응력,
Figure 112017103839219-pct00023
；
Figure 112017103839219-pct00024
- 작업롤러와 압연건 사이의 마찰계수, 0.02~0.12；
Figure 112017103839219-pct00025
- 클램프가 압연건에 가해진 후, 전의 장력,
Figure 112017103839219-pct00026
；
Figure 112017103839219-pct00027
- 압연온도, ℃；
Figure 112017103839219-pct00028
- 변형속도,
Figure 112017103839219-pct00029
，Ekelend공식으로 계산：
Figure 112017103839219-pct00030
Figure 112017103839219-pct00031
- 프레임속도，
Figure 112017103839219-pct00032
；
Figure 112017103839219-pct00033
- 압연건의 영률, Mpa；
②　롤갭은 압연기의 스프링방정식에 의해 계산한다：
Figure 112017103839219-pct00034
(2)
그중,
Figure 112017103839219-pct00035
- 제
Figure 112017103839219-pct00036
번째 동일한 두께구간에서 설정한 롤갭, mm；
Figure 112017103839219-pct00037
- 제
Figure 112017103839219-pct00038
번째 동일한 두께구간에서 설정한 압연력,
Figure 112017103839219-pct00039
；
Figure 112017103839219-pct00040
- 프레임의 강성,
Figure 112017103839219-pct00041
，프레임 고유변수, 압연 시작전에 측정을 진행한다;
③　압연시간의 계산：
Figure 112017103839219-pct00042
또는
Figure 112017103839219-pct00043
(3)
그중,
Figure 112017103839219-pct00044
- 제
Figure 112017103839219-pct00045
번째 동일한 두께구간, 과도구간의 길이, mm；
Figure 112017103839219-pct00046
- 압연속도,
Figure 112017103839219-pct00047
；
4) 압연준비단계;
샘플건이 요구하는 형태에 따라, 체적불변의 원리에 의해, 너비전개를 고려하지 않고, 원재료에 각 동일한 두께구간과 과도구간의 시작점 및 끝점을 표기하며, 각 동일한 두께구간 및 과도구간의 상응한 길이 계산은 하기와 같다.
Figure 112017103839219-pct00048
，mm；
Figure 112017103839219-pct00049
，mm；
5) 압연단계;
단계3)에서 계산한 설정값에 따라, 압연을 진행한다；
6) 압연변수의 최적화단계;
압연 후 압연건의 각 동일한 두께구간의 두께, 길이 및 과도구간의 길이를 측정하며, 측정한 각 동일한 두께구간의 두께와 설정한 샘플건의 두께를 비교하여, 진일보 단계3)에서 설정한 매 구간의 압연력
Figure 112017103839219-pct00050
, 롤갭
Figure 112017103839219-pct00051
에 대해 교정을 진행하며, 측정한 길이와 단계4)에서 표기한 위치를 비교하여, 진일보 단계3)에서 설정한 매 구간의 압연시간에 대해 교정을 진행하며, 동일한 크기의 원재료로 상기 단계4), 5)를 중복하여, 다시한번 교정을 진행하며, 2 내지 3차례 시험적 압연을 진행하여 샘플건의 요구에 맞는 압연건을 압연해낼 수 있다.
본 발명의 유익한 효과는 하기와 같다.
본 발명의 방법에 의해, 싱글 왕복식 시험압연기를 이용하여, 몇차례의 압연 최적화 데이터를 통해, 한장의 합격된 두께변화판 판재를 제조할 수 있다. 이러한 방법은 코일링된 원재료를 준비할 필요가 없으며, 원재료를 절약한다. 또한, 코일링된 두께변화압연의 복잡한 제어방법을 연구할 필요가 없으며, 테스트조정 시간을 절약하였다. 특히 제품개발 초기에 테스트조정용 시료를 제공하는데 적합하다.
또한, 싱글 압연과정에서, 속도, 온도 등 변두리 조건이 완전히 동일하면, 마그네슘합금 판재의 부동한 압하량하에서의 성능을 연구하는데 사용할 수 있다.
도1은 플렉시블 압연의 개시도이다.
도2는 본 발명의 세로방향에서 주기적으로 두께가 변화하는 판재의 두께의 윤곽개시도이다.
도3은 싱글 압연기로 상이한 두께를 가진 판재를 생산하는 개시도이다.
도4는 상이한 두께를 가진 샘플건의 형태개시도이다.
아래, 실시예와 도면을 결부하여 본 발명을 진일보 설명하고자 한다.
도3을 참조로 하면, 본 발명은 일반적인 싱글 압연기에서 상이한 두께로 압연하여 도4에 나타내는 상이한 두께를 가진 판재를 생산하는 예로써, 10은 압연기이며, 20은 클램프이며, 30은 판재이다. 구체적으로 하기 단계를 통해 생산한다.
1) 샘플건의 동일한 두께구간의 단수
Figure 112017103839219-pct00052
, 각 동일한 두께구간의 두께는
Figure 112017103839219-pct00053
, 각 동일한 두께구간의 길이는
Figure 112017103839219-pct00054
로, 각 동일한 두께구간사이의 과도구간의 길이는
Figure 112017103839219-pct00055
이며, 5개 동일한 두께구간은 4개의 과도구간을 가지며, 상기 두께, 길이의 단위는 모두 mm이다;
2) 원재료의 선택
두께:
Figure 112017103839219-pct00056
，mm；
길이:클램프 길이 및 롤러입구의 여분의 길이를 고려해야 하며, 이 부분의 길이가
Figure 112017103839219-pct00057
라고 가정할 경우; 판재의 연신도 고려해야 하며, 체적불변의 원리에 따라 너비전개를 고려하지 않으며, 이부분의 길이는 하기 식에 따라 계산할 수 있다:
Figure 112017103839219-pct00058
따라서, 필요한 원재료의 길이는
Figure 112017103839219-pct00059
（mm）이다.
3) 설정값의 확정: 도4에 표시된 형태에 대해 하기와 같은 설정(롤갭, 압연력 및 압연시간의 설정방법은 공식(1), (2) 및 (3)를 참조로 한다)을 진행한다.
Figure 112017103839219-pct00060
압연건의 동일한 두께구간의 두께는 롤갭
Figure 112017103839219-pct00061
또는 압연력
Figure 112017103839219-pct00062
에 의해 결정되나, 동일한 두께구간 및 과도구간의 길이는 압연시간
Figure 112017103839219-pct00063
에 의해 결정된다. 실제 압연효과는 압연속도와 관련되며, 따라서 압연 시 먼저 압연속도를 설정해 놓아, 압연이 변하지 않는 일정한 속도
Figure 112017103839219-pct00064
하에서 진행하게 해야 한다.
압연기의 부하시 최대압하속도는
Figure 112017103839219-pct00065
이다, 따라서,
Figure 112017103839219-pct00066
이며;
압연속도는 반드시
Figure 112017103839219-pct00067
를 만족시켜야 한다;
4) 압연준비
제어값의 조정: 상기와 같이, 압연의 제어설정값은 각 동일한 두께구간의 롤갭, 압연력 및 압연시간이며, 실제 압연시, 판재 강도의 변화, 판재 압연속도의 파동 등 요인에 의해, 압연건의 형태가 일반적으로 설정한 형태와 동일하지 않다. 따라서, 압연건의 압연 후 형태에 따라 설정값에 대해 적당히 조정을 진행해야 하며, 비교적 간편한 방법은 하기와 같다:
원시적 판재에 표기를 하며, 압연 후 요구하는 형태에 따라, 체적불변의 원리에 근거하여, 너비전개를 고려하지 않으며, 원시 판재에 상응하는 0…9 점을 표기하며, 각 동일한 두께구간 및 과도구간의 상응한 길이는 하기와 같이 계산할 수 있다.
Figure 112017103839219-pct00068
5) 압연
단계3)에 따라 설정 및 압연을 진행하였다;
6) 압연변수의 최적화
압연 후 압연건의 각 동일한 두께구간의 두께, 길이 및 과도구간의 길이를 측정하였으며, 측정한 각 동일한 두께구간의 두께와 설정한 샘플건의 두께를 비교하여, 진일보 단계3)에서 설정한 매 구간의 압연력
Figure 112017103839219-pct00069
, 롤갭
Figure 112017103839219-pct00070
에 대해 교정을 진행하였다. 측정한 길이와 단계4)에서 표기한 위치를 비교하여, 진일보 단계3)에서 설정한 매 구간의 압연시간에 대해 교정을 진행하였다. 동일한 크기의 원재료로 상기 단계4), 5)를 중복하여, 다시한번 교정을 진행하였으며, 2 내지 3차례 시험적 압연을 진행하여 샘플건의 요구에 맞는 압연건을 압연해낼 수 있었다.
본 발명은 제어시스템에 대해 일정한 개선을 진행하기만 하면, 싱글 왕복식 압연기에서 본 방법을 실행할 수 있다. 두께변화판의 연구분야에서 널리 보급할 수 있으며, 자동차 경량화에 따라 나날이 중요시되며, 상기 기술은 VRB와 같이 광범위한 비전을 갖고 있다.
또한, 본 발명의 방법은 다른 일종의 경량화 재료-마그네슘합급의 생산에 이용될 수 있다. 마그네슘 합금판 스트립의 압연과정에 있어서, 온도와 압연속도는 관건적인 요인이며, 싱글 열간압연기에서 이 기술을 사용할 경우, 변두리 조건이 완전히 동일한 상황하에서, 판 스트립의 상이한 압하량을 실현할 수 있으며, 이는 마그네슘합금판 스트립의 성능에 대한 연구에 있어서 아주 중요한 의미를 가지고 있다.

Claims (1)

1) 샘플건의 동일한 두께구간의 단수를
Figure 112019062457604-pct00071
, 각 동일한 두께구간의 두께를
Figure 112019062457604-pct00072
, 각 동일한 두께구간의 길이를
Figure 112019062457604-pct00073
및 각 동일한 두께구간사이의 과도구간의 길이를
Figure 112019062457604-pct00074
로 설정하는 단계 -
Figure 112019062457604-pct00075
개 동일한 두께구간은
Figure 112019062457604-pct00076
개의 과도구간을 갖고 있으며, 상기 두께, 길이의 단위는 모두 mm임;
2) 다음의 속성들을 가진 원재료를 선택하는 단계;
두께：
Figure 112019062457604-pct00077
, 단위，mm；
길이：
Figure 112019062457604-pct00078
, 단위, mm；
따라서, 필요한 원재료의 길이는
Figure 112019062457604-pct00079
이며, 단위는 mm이며, 그중,
Figure 112019062457604-pct00080
은 클램핑 길이와 롤러입구의 여분의 길이의 합임；
3) 매 구간의 압연력, 롤갭 및 압연시간을 설정하는 단계 - 상기 압연력, 롤갭 및 압연시간의 계산은 다음과 같음;
①　압연력 계산：
Figure 112019062457604-pct00081
(1)
그중,
Figure 112019062457604-pct00082
- 제
Figure 112019062457604-pct00083
번째 동일한 두께구간을 얻기 위해 설정한 압연력,
Figure 112019062457604-pct00084
；
Figure 112019062457604-pct00085
- 각각 압연건의 입구, 제
Figure 112019062457604-pct00086
번째 동일한 두께구간의 출구 두께,
Figure 112019062457604-pct00087
；
Figure 112019062457604-pct00088
- 압연건의 너비,
Figure 112019062457604-pct00089
；
Figure 112019062457604-pct00090
- 작업롤러의 반경,
Figure 112019062457604-pct00091
；
Figure 112019062457604-pct00092
- 스트립재료의 초기 항복응력,
Figure 112019062457604-pct00093
；
Figure 112019062457604-pct00094
- 작업롤러와 압연건 사이의 마찰계수, 0.02~0.12；
Figure 112019062457604-pct00095
- 클램프가 압연건에 가해진 후, 전의 장력,
Figure 112019062457604-pct00096
；
Figure 112019062457604-pct00097
- 압연온도, ℃；
Figure 112019062457604-pct00098
- 변형속도,
Figure 112019062457604-pct00099
，Ekelend공식으로 계산：
Figure 112019062457604-pct00100

Figure 112019062457604-pct00101
- 프레임속도，
Figure 112019062457604-pct00102
；
Figure 112019062457604-pct00103
- 압연건의 영률, Mpa；
②　롤갭은 압연기의 스프링방정식에 의해 계산한다：
Figure 112019062457604-pct00104
(2)
그중,
Figure 112019062457604-pct00105
- 제
Figure 112019062457604-pct00106
번째 동일한 두께구간에서 설정한 롤갭, mm；
Figure 112019062457604-pct00107
- 제
Figure 112019062457604-pct00108
번째 동일한 두께구간에서 설정한 압연력,
Figure 112019062457604-pct00109
；
Figure 112019062457604-pct00110
- 프레임의 강성,
Figure 112019062457604-pct00111
，프레임 고유변수, 압연 시작전에 측정을 진행함;
③　압연시간의 계산：
Figure 112019062457604-pct00112
또는
Figure 112019062457604-pct00113
(3)
그중,
Figure 112019062457604-pct00114
- 제
Figure 112019062457604-pct00115
번째 동일한 두께구간, 과도구간의 길이, mm；
Figure 112019062457604-pct00116
- 압연속도,
Figure 112019062457604-pct00117
；
4) 압연을 준비하는 단계 - 샘플건이 요구하는 형태에 따라, 체적불변의 원리에 의해, 너비전개를 고려하지 않고, 원재료에 각 동일한 두께구간과 과도구간의 시작점 및 끝점을 표기하며, 각 동일한 두께구간 및 과도구간의 상응한 길이 계산은 하기와 같음;
Figure 112019062457604-pct00118
，mm；
Figure 112019062457604-pct00119
，mm；
5) 압연하는 단계 - 단계3)에서 계산한 설정값에 따라, 압연을 진행함;
6) 압연변수를 최적화하는 단계 - 압연 후 압연건의 각 동일한 두께구간의 두께, 길이 및 과도구간의 길이를 측정하며, 측정한 각 동일한 두께구간의 두께와 설정한 샘플건의 두께를 비교하여, 상기 단계3)에서 설정한 매 구간의 압연력
Figure 112019062457604-pct00120
, 롤갭
Figure 112019062457604-pct00121
에 대해 교정을 진행하며; 측정한 길이와 단계4)에서 표기한 위치를 비교하여, 상기 단계3)에서 설정한 매 구간의 압연시간에 대해 교정을 진행하며; 동일한 크기의 원재료로 상기 단계4), 5)를 중복하여, 다시한번 교정을 진행하며, 2 내지 3차례 시험적 압연을 진행하여 샘플건의 요구에 맞는 압연건을 압연해낼 수 있음;
를 포함하는, 세로방향에서 상이한 두께를 가진 판재의 압연방법.
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