KR20000071543A - 강판 및 강판제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 현장에서, 강판을 레이저와 가스 등을 이용하여 절단할 경우에 있어서의 절단후의 강판잔류응력 등에 기인하는 변형량을 예측하거나 또는 변형량을 일정한 허용범위 내로 관리할 수 있는 강판을 제공한다.

열간교정장치 5에 의해 열간교정된 강판 8의 표면의 온도분포를 온도계 7에 의해 측정한다. 다음으로, 변형예측컴퓨터 18 등에 의해 강판 8의 온도분포로부터 잔류응력분포 등을 연산하고, 잔류응력분포 등으로부터 소정의 변수(파라미터 : parameter)를 연산한다. 또한, 작업현장의 가공조건 등에 따라 설정되어 있는 허용치와 변수를 비교한다. 변수가 허용범위 내에 있지 않을 때에는, 교정장치 10와 열처리로(爐) 9 등을 이용하여 교정처리를 행하여, 잔류응력 등을 감소시킨다.

Description

강판 및 강판제조방법 {Steel Plate and Process for Production of the same}

본 발명은, 잔류응력분포 등의 특성이 일정한 범위 내로 되도록 제어된 강판에 관한 것이다.

일반적인 강판의 제조방법으로는, 예를 들면 슬라브를 1000~1200℃ 정도로 가열하고, 소정의 칫수로 될 때까지 열간압연(조압연(粗壓延) 및 마무리압연)을 행한다. 또한, TMCP(Thermo-Mechanical Control Process)강판의 경우, 가속냉각 또는 직접담금질을 실시한 후, 열간교정에 의해 강판을 평탄화하고, 가스절단, 플라즈마절단, 레이저절단 또는 전단기(shear)절단에 의해 소정 길이로 절단된다.

상기 각 공정에 있어서의 다양한 제조조건상의 차이에 의해, 강판에 불균일한 잔류응력이 발생한다. 예를 들면, 가열시의 온도불균일(가열군), 압연시의 평탄도불량(주름과 휨)과 판두께편차, 표면의 스케일성상(스케일의 성분과 두께)이 불균일하게 발생되는 수냉시의 냉각군, 가속냉각과 스케일박리(descaling)시의 불균일냉각(특히 강판의 4변), 열간교정시의 영점(零点)의 차와 롤(roll)의 휨, 공냉시의 불균일냉각, 열절단시의 열영향에 따른 응력 및 조직변화ㆍ경화, 전단기절단시의 절단휨, 냉간교정시의 영점의 차와 롤의 휨, 열처리에 있어서의 표면성상의 차이(손질과 쇼트블라스트(shot blast)의 유무) 등이 그 원인이다.

종래, 작업현장에 있어서의 가공정보, 예를 들면 가공조건, 가공방법, 가공형상 및 가공정도(精度) 즉, 가공정밀도의 허용치 등에 따라서, 강판의 잔류휨, 잔류응력, 변위 또는 이들로부터 연산되는 변수(파라미터 : parameter) 등의 특성이 제어된 강판이라고 하는 것은 존재하지 않았었다.

따라서, 상기 잔류응력을 지니는 종래의 강판을 작업현장에서 절단한 경우, 절단에 따라 응력이 풀려, 강판에 신장(伸張), 수축, 횡곡(橫曲), 휨 등이 발생한다. 잔류응력이 풀림에 따른 강판의 변형이 클 경우, 절단된 강판의 형상과 길이가 허용오차범위를 일탈할 가능성이 있다. 그 결과, 현장에 있어서의 강판의 절단 및 조립시의 생산성이 저하된다고 하는 문제점을 지니고 있었다. 또한,강판의 변형 및 변형의 오차를 고려한 설계를 하지 않으면 안되어, 설계상의 제약이 크다는 문제점을 지니고 있었다.

본 발명은, 상기 종래예의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 잔류응력 등의 특성이 제어된 강판, 그 강판을 제조하기 위한 강판제조방법 및 강판제조장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

제 1 도는 본 발명상의 일실시예에 있어서의 강판제조장치의 구성을 나타낸 도이다.

제 2 도는 상기 강판제조장치에 있어서의 교정조건설정프로그램을 나타낸 플로차트(flow chart)이다.

제 3 도는 제 2 도의 플로차트의 연속이다.

제 4 도는 절단후의 강판의 변형량과 응력변수(파라미터 : parameter)와의 관계를 구한 결과를 나타낸 도이다.

제 5 도(a)는 절단영역의 형상이 T자형일 경우, (b)는 절단영역의 형상이 구 형(矩形)일 경우를 나타내는 도이다.

제 6 도는 길이방향응력의 판두께방향의 평균치가 0인 강판에서 길이방향응력의 판두께방향의 분포를 나타낸 도이다.

제 7 도는 길이방향응력의 판두께방향의 평균치가 0인 강판에서 판두께와 강판표면의 길이방향응력과의 관계를 나타낸 도이다.

제 8 도는 판두께와 제조방법 및 강판의 등급에 따른 표면의 잔류응력의 보정치와의 관계를 나타낸 도이다.

제 9 도는 시험편의 길이방향에 있어서의 중앙위치 근방에서, 또한 폭방향에 있어서의 여러 위치에서 측정한 길이방향응력분포를 나타낸 도이다.

제 10 도는 시험편 길이와 잔류응력의 보정계수와의 관계를 나타낸 도이다.

제 11 도는 절단방법에 따른 변형량의 차이를 열탄소성(熱彈塑性) FEM에 의해 해석한 결과를 나타낸 도이다.

제 12 도는 절단방법에 따른 응력변수의 보정치를 나타낸 도이다.

제 13 도는 강판의 절단형상의 일례를 나타낸 도이다.

제 14 도는 강판의 잔류응력치와 절단가공시의 변형과의 관계를 탄성해석에 의해 구한 결과를 나타낸 도이다.

제 15 도는 강판의 응력편차(최대치-최소치)와 절단후의 변형량과의 관계를 나타낸 도이다.

제 16 도는 절단방법에 따른 잔류응력치의 보정치를 나타낸 도이다.

제 17 도는 절단후의 강판의 변형량과 변형변수와의 관계를 구한 결과를 나타낸 도이다.

제 18 도는 절단방법에 따른 변형변수의 보정치를 나타낸 도이다.

제 19 도는 시험편의 채취위치를 나타낸 도이다.

제 20 도는 강판의 폭방향에 있어서의 단부(端部) 근방으로부터 시험편을 절단한 경우의 절단부위의 길이방향휨과 변위의 최대치와의 관계를 나타낸 도이다.

제 21 도는 강판의 폭방향에 있어서의 중앙부 근방으로부터 시험편을 절단한 경우의 절단부위의 길이방향휨과 변위의 최대치와의 관계를 나타낸 도이다.

제 22 도는 작업현장에서의 절단형상에 따른 절단부위마다의 길이방향휨과 변위의 최대치와의 관계의 여러 수준들을 나타낸 도이다.

제 23 도는 시험편 채취위치와 절단부위의 변형량의 관계를 나타낸 도이다.

제 24 도는 시험편의 길이방향에 있어서의 시험편 채취위치와 절단부위변형의 보정계수와의 관계를 나타낸 도이다.

제 25 도는 절단방법에 따른 변형휨(變形歪)의 보정치를 나타낸 도이다.

제 26 도는 강판의 폭방향에 있어서의 단부 근방으로부터 시험편을 절단한 경우의 절단부위의 길이방향변형량과 변위의 최대치와의 관계를 나타낸 도이다.

제 27 도는 강판의 폭방향에 있어서의 중앙부 근방으로부터 시험편을 절단한 경우의 절단부위의 길이방향변형량과 변위의 최대치와의 관계를 나타낸 도이다.

제 28 도는 절단후 강판의 변형량과 휨변수(strain(歪) parameter)의 관계를 구한 결과를 나타낸 도이다.

제 29 도는 판두께와 제조방법 및 강판의 등급에 따른 표면잔류응력의 보정치와의 관계를 나타낸 도이다.

제 30 도는 시험편길이와 잔류휨(殘留歪)의 보정계수와의 관계를 나타낸 도이다.

제 31 도는 절단방법에 따른 휨변수의 보정치를 나타낸 도이다.

제 32 도는 강판의 잔류휨과 절단가공시의 변형과의 관계를 탄성해석에 의해 구한 결과를 나타낸 도이다.

제 33 도는 강판의 잔류휨편차(최대치-최소치)와 절단후의 변형량과의 관계를 나타낸 도이다.

제 34 도는 절단방법에 따른 잔류휨값의 보정치를 나타낸 도이다.

제 35 도는 본 발명에 따른 강판과 종래의 강판을 비교하였을 때에 있어서의 강판의 절단형상을 나타낸 도이다.

제 36 도는 상기 절단실험의 결과를 나타낸 도이다.

주요부호 :

1. 가열로 2. 제 1 압연장치

3. 냉각장치 4. 제 2 압연장치

5. 가속냉각장치 6. 열간교정장치

7. 온도계 8. 강판

9. 열처리로 10. 교정장치(로울러레벨라)

11. 펄스발생장치(PLG) 12. 디지털 다이렉트 콘트롤러(DDG)

13. 프로세스컴퓨터(process computer)

14. 라인컴퓨터(line computer)

15. 서버컴퓨터(server computer)

16. 캠버(camber : 솟음)예측컴퓨터

17. 좌굴(buckling)예측컴퓨터

18. 변형예측컴퓨터

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명상의 강판은, 작업현장에 있어서의 가공정보에 따라 특성이 제어되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 가공정보는, 가공조건, 가공방법, 가공형상 및 가공정도(精度) 즉, 가공정밀도의 허용치 중 적어도 하나 이상인 것이 바람직하다.

또한, 상기 특성은, 강판의 잔류휨, 잔류응력, 변위 및 변형량 중 적어도 하나 이상인 것이 바람직하다.

또한, 상기 특성은, 그 최대치, 최소치, 평균치, 총합계, 편차, 절대치 및 분포 중 적어도 하나 이상이 제어되어 있는 것이 바람직하다.

또는, 상기 특성은, 그 최대치, 최소치, 평균치, 총합계, 편차, 절대치 및 분포 중 적어도 하나 이상으로부터 연산되는 변수가 제어되는 것이 바람직하다.

본 발명상의 다른 강판은, 가공후의 잔류응력에 따른 변형량이 소정의 허용치 이하로 되도록, 미가공상태에서의 잔류응력분포가 제어되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 잔류응력분포는, 가공조건, 가공방법, 가공형상 및 가공정도(精度)의 허용치 중 적어도 하나에 기인하여 결정되는 것이 바람직하다.

본 발명상의 또한 다른 강판은, 소정 칫수의 강판으로부터 적어도 하나 이상의 부위를 절단한 경우에, 절단조건 및 제조조건에 기인하는 불균일성을 나타내는 변수의 값이 소정범위 내로 되도록 제어되는 것을 특징으로 한다.

상기 변수는, 절단부의 형상 및 강판의 길이방향응력, 폭방향응력 또는 두께방향응력으로부터 구해지는 응력변수이고, 강판 전체의 면적을 S, 미소(微少)영역의 면적을 s, 미소영역에서의 길이방향응력치 또는 폭방향응력치를 σ, 보정총절단영역을 Ω로 하여,

상기 식(1)으로 나타내는 것이 바람직하다.

또한, 상기 응력변수와 현장에서 요구되는 정도(精度)ｑ에 따라 결정되는 허용치 _c(ｑ)와의 사이에, 최소허용치를 _c ^min(ｑ), 최대허용치를 _c ^max(ｑ)로 하여, _c ^min(ｑ) _c ^max(ｑ)가 성립되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 응력변수의 절대치가 0.3 이하로 되도록 제어되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 잔류응력치는, 길이방향응력 또는 폭방향응력의 판두께방향에 있어서의 평균치(판두께방향으로 여러 위치에서 측정하거나 해석한 값의 평균치)인 것이 바람직하다.

또는, 상기 잔류응력치는, 강판표면에서의 응력치로부터 보정된 것이 바람직하다.

또한, 상기 잔류응력치를, 강판의 판두께, 등급 및 제조방법 중 적어도 하나에 따라 보정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 잔류응력치를, 강판의 압연처리후, 가속냉각후, 열간교정후, 냉간교정후 및 열처리후 중의 어느 시점에서 구하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 잔류응력치를, 강판표면의 온도분포로부터 연산하는 방법, 천공법(穿孔法), X-선에 의한 방법 및 중성자회절(中性子回折)에 의한 방법 중 어느 방법을 이용하여 구하는 것이 바람직하다.

또는, 강판으로부터 시험편을 절단하고, 상기 시험편의 길이방향으로 중앙부 근방에서, 또한 폭방향으로 여러 위치에서, 길이방향응력치를 측정하고, 시험편의 길이에 따라 잔류응력치를 보정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 시험편의 길이가 적어도 8m 이상인 것이 바람직하다.

더욱이, 상기 시험편에 대해, 시험편의 길이방향으로 단부로부터 적어도 4m 이상 안쪽에서 길이방향응력치를 측정하는 것이 바람직하다.

또한, 강판의 절단방법에 따라, 상기 응력변수의 값을 보정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 절단방법은, 가스절단, 플라즈마절단, 레이저절단 및 전단기 (shear)절단 중에서 선택하는 것이 바람직하다.

본 발명상의 또한 다른 강판은, 강판의 길이방향응력치 또는 폭방향응력치가 소정의 범위 내로 제어되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 잔류응력치는, 강판의 임의의 위치에서의 소정 범위에 있어서의 응력치의 평균치인 것이 바람직하다.

또한, 상기 소정범위는 100mm ×100mm의 대략 정방형(정사각형)의 범위인 것이 바람직하다.

또한, 상기 잔류응력치σ와 현장에서 요구되는 정도(精度)ｑ에 따라 결정되는 허용치σ_c(ｑ)와의 사이에, 잔류응력의 최대치를 σ^max, 잔류응력의 최소치를 σ^min, 허용치의 상한을 σ_c ^max, 허용치의 하한을 σ_c ^min, 잔류응력의 판내편차의 허용치를 σ_c ^dev로 하여, σ_c ^min(ｑ)σσ_c ^max(ｑ) 및 σ^max- σ^min _c ^dev(ｑ) 중 적어도 어느 것인가가 성립되는 것을 특징으로 하는 강판이다.

또한, 상기 잔류응력치의 최대치가 4kg/㎟ 이하인 것이 바람직하다.

또는, 상기 잔류응력치의 최소치가 -4kg/㎟ 이상인 것이 바람직하다.

또는, 상기 잔류응력치의 절대치가 4kg/㎟ 이하인 것이 바람직하다.

또는, 상기 잔류응력치의 판내편차가 11kg/㎟ 이하인 것이 바람직하다.

또한, 상기 잔류응력치는, 길이방향응력 또는 폭방향응력의 판두께방향에 있어서의 평균치(판두께방향에 있어서의 여러 위치에서 측정 또는 해석한 값의 평균치)인 것이 바람직하다.

또한, 상기 잔류응력치는, 강판표면에 있어서의 응력치로부터의 보정치인 것이 바람직하다.

또한, 상기 잔류응력치를, 강판의 판두께, 등급 및 제조방법 중 적어도 하나에 따라 보정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 잔류응력치를, 강판의 압연처리후, 가속냉각후, 열간교정후, 냉간교정후 및 열처리후 중의 어느 시점에서 구하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 잔류응력치를, 강판표면의 온도분포로부터 연산하는 방법, 천공법, X-선에 의한 방법 및 중성자회절에 의한 방법 중의 어느 방법을 이용하여 구하는 것이 바람직하다.

또한, 강판으로부터 시험편을 절단하고, 상기 시험편의 길이방향에 있어서의 중앙부 근방에서, 또한 폭방향에 있어서의 여러 위치에서, 길이방향응력치를 측정하고, 시험편의 길이에 따라 잔류응력치를 보정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 시험편의 길이가 적어도 8m 이상인 것이 바람직하다.

또한, 상기 시험편에 대해, 시험편의 길이방향으로 단부(端部)로부터 적어도 4m 이상 안쪽에서, 길이방향응력치를 측정하는 것이 바람직하다.

또한, 강판의 절단방법에 따라, 상기 잔류응력치를 보정하는 것이 바람직하다.

또한, 강판의 절단방법에 따라, 잔류응력치의 절대치, 최대치, 최소치 및 편차 중 적어도 하나가 소정의 범위 내로 되도록 제어되는 것이 바람직하다.

더욱이, 상기 절단방법은, 가스절단, 플라즈마절단, 레이저절단 및 전단기절단 중에서 선택하는 것이 바람직하다.

본 발명상의 또한 다른 강판은, 소정 길이의 강판으로부터 적어도 하나의 부위를 절단한 경우에 있어서, 절단조건 및 제조조건에 기인하는 불균일성을 나타내는 변수의 값이 소정범위 내로 되도록 제어된 강판으로, 상기 변수는, 절단부의 형상과 강판의 길이방향변위, 길이방향변형량, 폭방향변위, 폭방향변형량, 두께방향변위 또는 두께방향변형량으로부터 구해지는 변형변수δ이고, 강판 전체의 면적을 S, 미소영역에서의 길이방향변위, 길이방향변형량, 폭방향변위 또는 폭방향변형량을 △, 보정총절단영역을 Ω로 하여,

상기 식(2)으로 나타내는 것이 바람직하다.

또한, 상기 변형변수δ와 현장에서 요구되는 정밀도ｑ에 따라 결정되는 허용치δ_c(ｑ)와의 사이에, 최소허용치를 δ_c ^min(ｑ), 최대허용치를 δ_c ^max(ｑ)로 하여, δ_c ^min(ｑ)δδ_c ^max(ｑ)가 성립되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 변형변수δ의 절대치가 1.6 이하로 되도록 제어하는 것이 바람직하다.

더욱이, 상기 변형량△을, 강판표면의 온도분포로부터 연산하는 방법에 의해 구하는 것이 바람직하다.

또는, 상기 변위 또는 변형량△을, 레이저거리계, 와류거리계(渦流距離計), 인코더 (encoder) 또는 CCD카메라를 이용하는 방법 중 적어도 하나 이상에 의해 측정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 변위 또는 변형량△을, 강판의 압연처리후, 가속냉각후, 열간교정후, 냉간교정후 및 열처리후 중의 어느 시점에서 구한 것이 바람직하다.

더욱이, 상기 절단방법에 따라, 상기 변형변수δ의 값을 보정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 절단방법은, 가스절단, 플라즈마절단, 레이저절단 및 전단기절단 중에서 선택하는 것이 바람직하다.

본 발명상의 또한 다른 강판은, 강판으로부터 소정의 시험편을 절단하고, 상기 시험편 또는 강판의 시험편이 절단된 부분의 변형휨이 소정범위 내로 제어되는 것을 특징으로 한다.

상기 변형휨이, 시험편의 사이즈와 형상, 시험편 채취위치에 따라 결정되는 범위 내로 제어되도록 함이 바람직하다.

본 발명상의 또한 다른 강판은, 강판으로부터 소정의 시험편을 절단하고, 상기 절단된 시험편 또는 강판의 시험편이 절단된 부분의 변형량이 소정범위 내로 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 변형량이, 시험편의 사이즈와 형상, 시험편 채취위치에 따라 결정되는 범위 내로 제어함이 바람직하다.

상기 각 구성에 있어서, 상기 시험편은 500mm ×500mm의 대략 정방형인 것이 바람직하다.

또한, 상기 시험편 채취위치는, 길이가 8m 이상인 강판의 길이방향에 있어서의 중앙부 근방인 것이 바람직하다.

또는, 상기 시험편 채취위치는, 폭방향에 있어서의 중앙부 근방인 것이 바람직하다.

또는, 상기 시험편 채취위치는, 폭방향에 있어서의 단부 근방인 것이 바람직하다.

또한, 상기 절단부위의 휨값△ε을, 시험편채취시의 강판길이방향단부로부터 거리에 따라 보정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 절단부위의 휨값△ε과 현장에서 요구되는 정밀도ｑ에 따라 결정되는 허용치△_cε(ｑ)와의 사이에, 최소허용치를 △_cε^-min(ｑ), 최대허용치를 △_cε^-max(ｑ)로 하여, △_cε^-min(ｑ)△ε△_cε^-max(ｑ)가 성립되게 함이 바람직하다.

또한, 길이가 8m 이상인 강판의 길이방향에 있어서의 중앙부 근방에서 또한 폭방향에 있어서의 중앙부 근방의 위치에서 500mm ×500mm의 대략 정방형인 시험편을 절단하는 경우에, 절단부위의 휨값△ε이 -0.0007 이상 0.0007 이하의 범위 내로 함이 바람직하다.

또는, 길이가 8m 이상인 강판의 길이방향에 있어서의 중앙부 근방에서, 또한 폭방향에 있어서의 단부 근방의 위치에서 500mm ×500mm의 대략 정방형인 시험편을 절단한 경우에, 절단부위의 휨값△ε이 -0.005 이상 0.005 이하의 범위 내로 함이 바람직하다.

또한, 상기 절단부위의 변형량△^d을, 시험편채취시의 강판길이방향 단부로부터의 거리에 따라 보정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 절단부위의 변형량△^d과 현장에서 요구되는 정도ｑ에 따라 결정되는 허용치 △_c ^d(ｑ)와의 사이에, 최소허용치를 △_c ^d-min(ｑ), 최대허용치를 △_c ^d-max(ｑ)로 하여, △_c ^d-min(ｑ)△^d △_c ^d-max(ｑ)가 성립되는 것이 바람직하다.

또한, 길이가 8m 이상인 강판의 길이방향에 있어서의 중앙부 근방에서 또한 폭방향에 있어서의 중앙부 근방의 위치에서 500mm ×500mm의 대략 정방형인 시험편을 절단하는 경우에, 절단부위의 변형량△^d이 -0.4 이상 0.4 이하의 범위 내인 것이 바람직하다.

또는, 길이가 8m 이상인 강판의 길이방향에 있어서의 중앙부 근방에서 또한 폭방향에 있어서의 단부 근방의 위치에서 500mm ×500mm의 대략 정방형인 시험편을 절단한 경우에, 절단부위의 변형량 △^d이 -2.0 이상 2.0 이하의 범위 내인 것이 바람직하다.

또한, 상기 변형휨 또는 변형량을, 레이저거리계, 와류거리계(渦流距離計), 인코더 또는 CCD카메라를 이용하는 방법 중 적어도 하나 이상에 의해 측정하는 것이 바람직하다.

또한, 강판의 절단방법에 따라, 시험편절단시의 변형휨 또는 변형량을 보정하는 것이 바람직하다.

더욱이, 상기 절단방법은, 가스절단, 플라즈마절단, 레이저절단 및 전단기절단 중에서 선택하는 것이 바람직하다.

본 발명상의 또한 다른 강판은, 소정 길이의 강판으로부터 적어도 하나의 부위를 절단한 경우에 있어서, 절단조건 및 제조조건에 기인하는 불균일성을 나타내는 변수의 값이 소정범위 내로 되도록 제어된 강판으로, 상기 변수는, 절단부의 형상 및 강판의 길이방향, 폭방향 또는 두께방향에 있어서의 잔류휨분포로부터 구해지는 휨변수이고, 강판 전체의 면적을 S, 미소영역의 면적을 s, 미소영역에서의 길이방향휨값 또는 폭방향휨값을 ε, 보정총절단영역을 Ω로 하여,

상기 식(3)으로 나타내는 것이 바람직하다.

또한, 상기 휨변수와 현장에서 요구되는 정도ｑ에 따라 결정되는 허용치 _c(ｑ)와의 사이에, 최소허용치를 _c ^min(ｑ), 최대허용치를 _c ^max(ｑ)로 하여, _c ^min(ｑ) _c ^max(ｑ)가 성립되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 휨변수의 절대치가 1.5 ×10^-12이하로 되도록 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 잔류휨값ε은, 길이방향휨 또는 폭방향휨의 판두께방향에 있어서의 평균치(판두께방향에 있어서의 여러 위치에서 측정하거나 또는 해석한 평균치)인 것이 바람직하다.

또는, 상기 잔류휨값ε은, 강판표면에 있어서의 길이방향휨값 또는 폭방향휨값으로부터의 보정치인 것이 바람직하다.

또한, 상기 잔류휨값ε을, 강판의 판두께, 등급 및 제조방법 중의 적어도 하나에 의해 보정한 것이 바람직하다.

또한, 상기 잔류휨값ε을, 강판의 압연처리후, 가속냉각후, 열간교정후, 냉간교정후 및 열처리후 중의 어느 시점에서 구하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 잔류휨값ε을, 강판표면의 온도분포로부터 연산하는 방법, 천공법, X-선에 의한 방법 및 중성자회절에 의한 방법 중의 어느 방법을 이용하여 구하는 것이 바람직하다.

또한, 강판으로부터 시험편을 절단하고, 상기 시험편의 길이방향에 있어서의 중앙부 근방에서, 또한 폭방향에 있어서의 여러 위치에서, 잔류휨값ε을 측정하고, 시험편길이에 따른 휨값ε을 보정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 시험편의 길이가 적어도 8m 이상인 것이 바람직하다.

또한, 상기 시험편에 대해, 시험편의 길이방향에 있어서의 단부로부터 적어도 4m 이상 안쪽에서, 길이방향휨값ε을 측정하는 것이 바람직하다.

또한, 강판의 절단방법에 따라, 상기 휨변수의 값을 보정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 절단방법은, 가스절단, 플라즈마절단, 레이저절단 및 전단기절단 중에서 선택하는 것이 바람직하다.

본 발명상의 또한 다른 강판은, 길이방향휨값 또는 폭방향휨값이 소정의 범위 내로 제어되는 것을 특징으로 한다.

상기 잔류휨값은, 강판의 임의의 위치에서의 100mm ×100mm의 대략 정방형인 영역에 있어서의 평균치인 것이 바람직하다.

또한, 상기 잔류휨ε과 현장에서 요구되는 정도ｑ에 따라 결정되는 허용치 ε_c(ｑ)와의 사이에, 잔류휨의 최대치를 ε^max, 잔류휨의 최소치를 ε^min, 허용치의 상한을 ε_c ^max, 허용치의 하한을 ε_c ^min, 잔류휨의 판내편차의 허용치를 ε_c ^dev로 하여, ε_c ^min(ｑ)εε_c ^max(ｑ) 및 ε_c ^max- ε^min ε_c ^dev(ｑ) 중의 적어도 하나가 성립되는 것이 바람직하다.

또한, 길이방향휨값 또는 폭방향휨값이 1.5 ×10^-4이하인 것이 바람직하다.

또는, 길이방향휨값 또는 폭방향휨값이 -1.5 ×10^-4이상인 것이 바람직하다.

또는, 길이방향휨값 또는 폭방향휨값의 절대치가 1.5 ×10^-4이하인 것이 바람직하다.

또는, 길이방향휨값 또는 폭방향휨값의 판내편차가 5.0 ×10^-4이내인 것이 바람직하다.

또한, 상기 잔류휨값은, 길이방향휨 또는 폭방향휨의 판두께방향에 있어서의 평균치(판두께방향에 있어서의 여러 위치에서 측정하거나 또는 해석한 값의 평균치)인 것이 바람직하다.

또는, 상기 잔류휨값은, 강판표면에 있어서의 휨값으로부터의 보정치인 것이 바람직하다.

또한, 상기 잔류휨값을, 강판의 두께, 등급 및 제조방법 중의 적어도 하나에 의해 보정하는 것이 바람직하다.

더욱이, 상기 잔류휨값을, 강판의 압연처리후, 가속냉각후, 열간교정후, 냉간교정후 및 열처리후 중의 어느 시점에서 구하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 잔류휨값을, 강판표면의 온도분포로부터 연산하는 방법, 천공법, X-선에 의한 방법 및 중성자회절에 의한 방법 중의 어느 방법을 이용하여 구하는 것이 바람직하다.

또한, 강판으로부터 시험편을 절단하고, 상기 시험편의 길이방향에 있어서의 중앙부 근방에서 또한 폭방향에 있어서의 여러점에서의 휨값을 측정하고, 시험편길이에 따라 잔류휨값을 보정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 시험편의 길이가 적어도 8m 이상인 것이 바람직하다.

또한, 상기 시험편에 대해, 시험편의 길이방향에 있어서의 단부로부터 적어도 4m 이상 안쪽에서, 길이방향휨값을 측정하는 것이 바람직하다.

더욱이, 강판의 절단방법에 따라, 상기 잔류휨값을 보정하는 것이 바람직하다.

또한, 강판의 절단방법에 따라, 상기 잔류휨값의 절대치, 최대치, 최소치 및 편차가 소정의 범위 내로 되도록 제어한 것이 바람직하다.

또한, 상기 절단방법은, 가스절단, 플라즈마절단, 레이저절단 및 전단기절단 중에서 선택하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명상의 강판제조방법은, 강판의 특성인 불균일성을 나타내는 변수(파라미터 : parameter)를 측정 또는 연산하고, 변수가 소정범위 내에 있는지의 여부를 판단하고, 변수가 소정범위 내에 있지 않을 경우에는, 특성인 불균일성을 줄이기 위해 강판을 기계적 또는 열적수단으로 교정처리하는 것을 특징으로 한다.

상기 변수는, 잔류응력 또는 잔류휨의 최대치, 최소치, 평균치, 총합계, 편차, 절대치 및 분포 중 적어도 하나인 것이 바람직하다.

또는, 상기 변수는, 절단부의 형상 및 강판의 길이방향응력, 폭방향응력 또는 두께방향응력으로부터 구해지는 응력변수이고, 강판 전체의 면적을 S, 미소영역의 면적을 s, 미소영역에서의 길이방향응력값 또는 폭방향응력값을, 보정총절단영역을 Ω로 하여,

상기 식(1)으로 나타내는 것이 바람직하다.

또는, 상기 변수는, 절단부의 형상과 강판의 길이방향변위, 길이방향변형량, 폭방향변위, 폭방향변형량, 두께방향변위 또는 두께방향변형량으로부터 구해지는 변형변수δ이고, 강판 전체의 면적을 S, 미소영역에서의 길이방향변위, 길이방향변형량, 폭방향변위 또는 폭방향변형량을 △, 보정총절단영역을 Ω로 하여,

상기 식(2)으로 나타내는 것이 바람직하다.

또는, 상기 변수는, 절단부의 형상 및 강판의 길이방향, 폭방향 또는 두께방향에 있어서의 잔류휨분포로부터 구해지는 휨변수이고, 강판 전체의 면적을 S, 미소영역의 면적을 s, 미소영역에서의 길이방향휨값 또는 폭방향휨값을, 보정총절단영역을 Ω로 하여,

상기 식(3)으로 나타내는 것이 바람직하다.

또한, 상기 잔류응력, 잔류휨, 변형휨 또는 변형량의 값은, 판두께방향에 있어서의 값의 평균치(판두께방향에 있어서의 여러 위치에서 측정하거나 또는 해석한 값의 평균치)인 것이 바람직하다.

또는, 상기 잔류응력, 잔류휨, 변형휨 또는 변형량의 값은, 강판표면에 있어서의 값으로부터의 보정치인 것이 바람직하다.

또한, 상기 잔류응력, 잔류휨, 변형휨 또는 변형량의 값을, 강판의 판두께, 등급 및 제조방법 중의 적어도 하나에 의해 보정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 잔류응력, 잔류휨, 변형휨 또는 변형량의 값을, 강판의 압연처리후, 가속냉각후, 열간교정후, 냉간교정후 및 열처리후 중의 어느 시점에서 구하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 잔류응력, 잔류휨, 변형휨, 변형량, 응력변수, 변형변수δ 또는 휨변수의 값을, 강판의 절단방법에 따라 보정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 변수가 소정범위 내로 되는 조건을 연산하고, 연산한 조건으로 교정처리를 행하는 것이 바람직하다.

또한, 교정처리는 여러 단계의 교정조건의 설정이 가능하고, 변수가 소정범위 내에 있지 않을 경우, 가장 약한 교정조건으로 교정처리를 행하였다고 판정하여 변수를 재연산하고, 재연산한 변수가 상기 소정범위 내에 있는지의 여부를 재판단하며, 변수가 상기 소정범위 내에 있지 않을 경우에는, 변수가 상기 소정범위 내에 들어갈 때까지 순차적으로 교정조건을 강화하여 변수의 재연산을 반복하고, 변수가 상기 소정범위내에 들어간 시점에서의 교정조건으로 강판을 교정처리하는 것이 바람직하다.

또한, 강판의 교정처리는, 적어도 레벨라(leveller)교정 또는 열처리 중의 어느 것으로 하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명상의 강판제조장치는, 압연된 강판의 특성인 불균일성을 나타내는 변수를 측정 또는 연산하는 변수연산수단(parameter 演算手段)과, 변수가 소정범위 내에 있는지의 여부를 판단하는 판단수단(判斷手段)과, 변수가 소정범위 내에 있지 않을 경우에, 잔류응력을 줄이기 위해 강판을 교정처리하는 교정처리수단(矯正處理手段)을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 변수연산수단은, 잔류응력, 잔류휨, 변형휨 또는 변형량의 최대치, 최소치, 평균치, 총합계, 편차, 절대치 및 분포 중의 적어도 하나를 연산하는 것이 바람직하다.

또는, 상기 변수연산수단은, 절단부의 형상 및 강판의 길이방향응력, 폭방향응력 또는 두께방향응력으로부터 구해지는 응력변수이고, 강판 전체의 면적을 S, 미소영역의 면적을 s, 미소영역에서의 길이방향응력치 또는 폭방향응력치를, 보정총절단영역을 Ω로 하여,

상기 식(1)으로 나타내는 변수를 연산하는 것이 바람직하다.

또는, 상기 변수연산수단은, 절단부의 형상과 강판의 길이방향변위, 길이방향변형량, 폭방향변위, 폭방향변형량, 두께방향변위 또는 두께방향변형량으로부터 구해지는 변형변수δ이고, 강판 전체의 면적을 S, 미소영역에서의 길이방향변위, 길이방향변형량, 폭방향변위 또는 폭방향변형량을 △, 보정총절단영역을 Ω로 하여,

상기 식(2)으로 나타내는 변수를 연산하는 것이 바람직하다.

또는, 상기 변수연산수단은, 절단부의 형상 및 강판의 길이방향, 폭방향 또는 두께방향에 있어서의 잔류휨분포로부터 구해지는 휨변수이고, 강판 전체의 면적을 S, 미소영역의 면적을 s, 미소영역에서의 길이방향휨값 또는 폭방향휨값을, 보정총절단영역을 Ω로 하여,

상기 식(3)으로 나타내는 변수를 연산하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 변수연산수단은, 상기 잔류응력, 잔류휨, 변형휨 또는 변형량의 값으로, 판두께방향에 있어서의 값의 평균치(판두께방향에 있어서의 여러 위치에서 측정하거나 또는 해석한 값의 평균치)를 연산하는 것이 바람직하다.

또는 상기 변수연산수단은, 상기 잔류응력, 잔류휨, 변형휨 또는 변형량의 값을, 강판표면에 있어서의 각각의 값으로부터 보정에 의해 연산하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 변수연산수단은, 상기 잔류응력, 잔류휨, 변형휨 또는 변형량의 값을, 강판의 판두께, 등급 및 제조방법 중의 적어도 하나에 의해 보정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 변수연산수단은, 상기 잔류응력, 잔류휨, 변형휨 또는 변형량의 값을, 강판의 압연처리후, 가속냉각후, 열간교정후, 냉간교정후 및 열처리후 중의 어느 시점에서 구한 것이 바람직하다.

또한, 상기 변수연산수단은, 상기 잔류응력, 잔류휨, 변형휨, 변형량, 응력변수, 변형변수또는 휨변수의 값을, 강판의 절단방법에 따라 보정하는 것이 바람직하다.

또한, 교정처리수단은, 적어도 로울러레벨라 또는 열처리로(爐) 중의 어느 것을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 로울러레벨라는, 인터메쉬(intermesh)를 여러 단계로 조절할 수 있고, 변수연산수단은, 변수가 소정범위 내에 있지 않을 경우, 가장 약한 교정조건으로 교정처리를 행하였다고 판정하여 변수를 재연산하고, 재연산한 변수가 상기 소정범위 내에 있는지의 여부를 재판단하여, 변수가 상기 소정범위 내에 있지 않을 경우에는, 변수가 상기 소정범위 내에 들어갈 때까지 순차적으로 교정조건을 강화하여 변수의 재연산을 반복하고, 변수가 상기 소정범위 내에 들어간 시점에서의 교정조건으로 강판을 교정처리하는 것이 바람직하다.

또한, 로울러레벨라의 최대능력으로 교정해도 변수가 상기 소정범위 내에 들어가지 않을 경우에, 열처리로에 의해 열처리를 행한 후, 로울러레벨라에 의해 교정처리하는 것이 바람직하다.

또는, 로울러레벨라의 최대능력으로 교정해도 변수가 상기 소정범위 내에 들어가지 않을 경우에, 로울러레벨라에 의해 교정처리를 행한 후, 열처리로에 의해 열처리를 행하는 것이 바람직하다.

(실시예)

실시예 1

본 발명상의 강판, 강판제조장치 및 강판제조방법에 관한 실시예 1에 대해 설명한다. 실시예 1은, 강판의 잔류응력분포로부터 응력변수의 값을 연산에 의해 구하고, 응력변수의 값이 소정범위 내로 되도록 제어하는 것이다.

실시예 1에 있어서의 강판제조장치의 구성을 도 1에 나타내었다. 우선, 가열로(爐) 1에 의해 슬라브를 1000~1200℃ 정도로 가열하고, 제 1 압연장치 2에 의해 판두께가 제 1 소정길이가 될 때까지 조압연(粗壓延)을 행한다. 다음으로, 냉각장치 3에 의해, 예를 들면 40kg 강판의 경우 800~1100℃, TMCP강판의 경우 700~1100℃ 정도로 냉각하고, 제 2 압연장치 4에 의해 판두께가 제 2 소정길이가 될 때까지 마무리압연을 행한다. 또한, 가속냉각장치 5에 의해 400~650℃ 정도로 급속냉각한 후, 열간교정장치 6에 의해 강판의 형상을 평탄화시킨다.

열간교정장치 6의 상부에는, 반송되어 온 강판의 선단(先端)을 검출하고, 일정간격으로 펄스신호를 발생하는 펄스발생장치(이하, PLG(Pulse Length Generator)로 약칭함) 11가 설치되어 있다. PLG 11로부터의 펄스신호를 세고, 센 펄스수에 일정한 길이(1펄스를 발생하는 동안의 강판의 이동량)를 곱함으로써, 강판의 선단으로부터의 현재 위치를 알 수 있다.

또한, 열간교정장치 6의 하류측에는, 예를 들면 서모뷰어(thermoviewer)와 주사형(走査型)의 방사온도계 등의 온도계 7가 설치되어 있다. PLG 11와 온도계 7의 거리를 고정시키고, 강판 8의 반송속도를 일정하게 함으로써, 열간교정된 강판 8의 표면의 온도분포를 측정할 수 있다.

온도계 7에 의한 온도측정데이타 및 PLG 11에 의한 강판의 길이방향의 위치정보는, 각각 디지털 다이렉트 콘트롤러(Digital Direct Controller : 이하, DDT로 약칭함) 12 및 프로세스컴퓨터(process computer) 13를 개재시켜 서버컴퓨터 (server computer) 15에 전송된다.

한편, 강판 8의 압연사이즈, 제품사이즈, 제품채취위치, 조절단폭, 강판등급 등의 정보가 호스트컴퓨터(host computer) 19로부터 입력되고, 라인컴퓨터(line computer) 14 및 프로세스컴퓨터 13를 통하여 서버컴퓨터 15에 전송된다. 이들의 정보는, 서버컴퓨터 15로부터, 또한 캠버(횡곡)예측컴퓨터 16, 좌굴(buckling)예측컴퓨터 17, 변형예측컴퓨터 18에 전송(轉送)된다.

캠버예측컴퓨터 16로는, 온도측정데이터 및 위치정보를 이용하여, 예를 들면 본 출원인에 의한 특공평4-8128호 공보에 기재된 연산방법 등에 의하여 강판 8의 잔류응력분포를 연산한다. 연산된 잔류응력분포데이터는, 서버컴퓨터 15를 경유하여, 좌굴예측컴퓨터 17 및 변형예측컴퓨터 18에 전송된다. 이들 컴퓨터 16 ~ 18에 의해, 각각 조절단(條切斷) 후의 캠버예측치, 좌굴예측치, 절단시의 변형예측치가 연산된다. 또한, 캠버예측치와 좌굴예측치 연산방법에 대한 상세한 설명은, 예를 들면 본 출원인에 의한 특개평10-56500호 공보에 기재되어 있으므로, 여기에서는 생략한다.

절단시의 변형예측치의 일례로서, 강판사이즈, 재질, 잔류응력분포의 연산치, 현장에서의 절단형상과 절단방법 등에 기초하여, 변형예측컴퓨터 18에 의해, 강판의 특성(잔류응력분포 등)인 불균일성을 나타내는 변수를 연산하고, 변수가 소정의 허용범위 내에 있는지의 여부를 판단한다.

넓은 의미의 변수로는, 강판 자체의 잔류응력과 잔류휨, 강판을 절단한 경우의 변위와 변형량의 최대치, 최소치, 평균치, 총합계, 편차, 절대치 및 분포 등을 들 수 있다. 또한, 좁은 의미의 변수로는, 잔류응력분포로부터 연산에 의해 구한 응력변수, 변위 또는 변형량으로부터 연산에 의해 구한 변형변수, 잔류휨분포로부터 연산에 의해 구한 휨변수등을 들 수 있다.

실시예 1에서는, 변수로 이하의 식(1)으로 나타내는 응력변수를 연산한다. 단, 강판 전체의 면적을 S, 미소영역의 면적을 s, 미소영역에서의 길이방향응력치 또는 폭방향응력치를, 보정총절단영역을 Ω로 한다.

응력변수와 현장에서 요구되는 정밀도ｑ에 의해 결정되는 허용치 _c(ｑ)와의 사이에는, 최소허용치를 _c ^min(ｑ), 최대허용치를 _c ^max(ｑ)로 하여, _c ^min(ｑ) _c ^max(ｑ)가 성립된다.

응력변수를 연산하면, 변형예측컴퓨터 18는, 호스트컴퓨터 19로부터 전송되어 온 작업현장과 용도에 따라 미리 결정된 허용범위의 상한치 및 하한치와의 대소비교를 행한다. 비교 결과, 응력변수가 허용범위 내에 있지 않을 경우, 교정장치(로울러레벨라) 10와 열처리로 9에 의해 강판 8의 잔류응력을 줄이기 위한 교정조건을 설정한다. 또한, 로울러레벨라에 의한 교정의 잔류응력 감소효과는, 예를 들면 본 출원인에 의한 특개평9-57348호 공보에 기재되어 있다. 교정조건의 설정에 대해서는 다음과 같다.

통상적으로는, 설정된 교정조건에 따라 교정장치(로울러레벨라) 10의 인터메쉬를 조절하여 교정(냉간교정)을 행한다. 또한, 교정장치 10의 능력으로부터 결정되는 최대교정조건으로 교정하였다고 판정한 경우에 있어서의 강판의 응력분포로부터 연산되는 응력변수가 허용치를 초과할 경우에는, 열처리 후의 잔류응력분포로부터 연산되는 응력변수가 허용치를 만족하기 위한 필요최소한의 열처리조건(열처리온도 및 시간)을 설정하고, 교정의 전처리로서 열처리로 9를 이용하여 잔류응력을 감소시키고, 그 후 교정장치 10에 의한 교정을 행한다. 열처리에 의한 잔류응력의 감소에 대해서는, 예를 들면 본 출원인에 의한 특개평9-78145호 공보에 기재되어 있다.

또한, 열처리조건의 설정에 기하여, 열처리에 의해 강판의 강도와 항복응력 등의 재질이 변화되기 때문에, 재질변화를 고려한 측면에서, 열처리 여부에 대해 미리 결정해둘 필요가 있다. 본 실시예의 강판제조장치에서는, 변형예측컴퓨터 18의 메모리 등에, 강판의 등급에 따른 크립계수(creep係數)와 열처리여부에 대한 표가 나타나 있다. 변형예측컴퓨터 18는, 각 강판 8에 대해, 각각 이하와 같은 교정코드를 부여한다. 예를 들면, 응력변수가 소정치 이하인 경우, 교정할 필요가 없으므로, 합격을 나타내는 교정코드 K=0을 부여한다. 또한, 교정장치 10에 의한 경압(輕壓)하의 교정인 경우, 교정코드 K=1을 부여한다. 마찬가지로, 중압(中壓)하의 교정인 경우, 교정코드 K=2를 부여한다. 강압(强壓)하의 교정인 경우, 교정코드 K=3을 부여한다. 또한, 열처리를 실시할 경우, 교정코드 K=4를 부여한다. 또한, 교정과 열처리에 의해서도 응력변수가 소정치 이하로 될 가능성이 없을 경우에는, 불량을 나타내는 교정코드 K=5를 부여한다.

변형예측컴퓨터 18에 의한 연산결과 및 판정결과(응력변수, 교정코드)는, 서버컴퓨터 15에 전송되고, 보존된다. 또한, 상위의 프로세스컴퓨터 13와 라인컴퓨터 14에도 전송된다. 라인컴퓨터 14는, 교정코드에 기초하여 다음 공정을 결정한다. 예를 들면, 교정코드 K=0의 경우, 교정 및 열처리를 행하지 않은 채 그대로 출하한다. 한편, 교정코드 K=1~3의 경우, 강판 8을 교정장치 10에 반송(搬送)하고, 설정된 교정코드에 따라서 교정을 행한다. 또한, 교정코드 K=4의 경우, 우선 강판 8을 열처리로 9에 반송하여 열처리를 행한 후, 또한 강판 8을 교정장치 10에 반송하고, 강압하에서 교정을 행한다. 또한, 교정코드 K=5의 경우, 제조공정으로부터 제거한다.

이와 병행하여, 라인컴퓨터 14는, 당해 강판 8의 교정 및 열처리조건(연산교정조건 및 연산열처리조건)을 교정장치 10 및 열처리로 9에 각각 전송한다. 교정장치 10 및 열처리로 9는, 라인컴퓨터 14로부터의 조건에 따라 교정 및 열처리를 실시하고, 실시한 교정 및 열처리의 조건(실적교정조건 및 실적열처리조건)을 라인컴퓨터 14에 전송한다.

변형예측치(예를 들면 응력변수의 값), 교정코드, 열처리코드, 연산교정조건, 연산열처리조건, 실적교정조건, 실적열처리조건, 평탄도측정결과 등은, 라인컴퓨터 14로부터 호스트컴퓨터 19에 전송되고, 품질해석시스템에 축적된다. 이와 같이 하여, 강판 8의 잔류응력분포가 일정범위 내로 제어되고, 작업현장에서의 절단가공시의 변형이 허용범위 내로 되는 것이 보장된다.

다음으로, 변형예측컴퓨터 18에 의한 교정조건설정프로그램에 대해, 도 2 및 도 3에 나타낸 플로차트(flow chart)를 참조해가면서 설명한다. 교정조건의 설정을 개시하면, 캠버예측컴퓨터 16는, 온도측정데이터 및 위치정보를 이용하여 강판의 잔류응력을 연산한다 (#100단계). 연산된 잔류응력데이터는 변형예측컴퓨터 18에 전송되고, 이를 이용하여 응력변수의 초기값 _o이 연산된다 (#105단계). 또한, 변형예측컴퓨터 18는, 연산된 응력변수 _o가 소정의 범위 내( _c ^min(ｑ)와 _c ^max(ｑ) 의 사이)에 있는지의 여부를 판단한다 (#110단계).

응력변수 _o가 소정의 범위 내에 있을 경우( _c ^min(ｑ) _{o c} ^max(ｑ) : #110단계로서 합격), 당해 강판 8은 잔류응력이 매우 작고, 교정처리를 행할 필요가 없다. 그래서, 변형예측컴퓨터 18는, 교정코드 K=0 및 응력변수= _o을 설정한다 (#115단계).

한편, 응력변수 _o가 소정의 범위 내에 있지 않을 경우( _{o c} ^min(ｑ) 또는 _c ^max(ｑ) _o: #110단계로서 불합격), 당해 강판 8은, 잔류응력이 커서, 교정처리를 필요로 한다. 그래서, 변형예측컴퓨터 18은, 교정조건 1, 즉 교정장치 10에 의해 경압하에서의 교정을 행하였다고 판정한 경우의 잔류응력을 연산한다 (#120단계). 또한, 변형예측컴퓨터 18는, 교정 후의 잔류응력을 이용하여 응력변수 ₁의 연산을 행하고 (#125단계), 연산한 응력변수 ₁이 소정범위 내( _c ^min(ｑ)와 _c ^max(ｑ)의 사이)에 있는지의 여부를 판단한다 (#130단계).

응력변수 ₁가 소정의 범위 내에 있을 경우( _c ^min(ｑ) _{1 c} ^max(ｑ) : #130단계에서 합격), 당해 강판 8은, 교정조건 1에 의해 교정함으로써 잔류응력을 소정범위 내로 줄일 수 있다. 그래서, 변형예측컴퓨터 18는, 교정코드 K=1 및 응력변수= ₁을 설정한다 (#135단계).

응력변수 ₁가 소정의 범위 내에 있지 않을 경우( _{1 c} ^min(ｑ) 또는 _c ^max(ｑ) ₁: #130단계로서 불합격), 당해 강판 8은 교정조건 1로 교정해도 역시 잔류응력이 커서, 더욱 강력한 교정처리를 필요로 한다. 그래서, 변형예측컴퓨터 18는, 교정조건 2, 즉 교정장치 10에 의해 중압(中壓)조건하에서 교정을 행하였다고 가정한 경우의 잔류응력을 연산한다 (#140단계). 또한, 변형예측컴퓨터 18는, 교정 후의 잔류응력을 이용하여 응력변수 ₂의 연산을 행하고 (#145단계), 연산한 응력변수 ₂가 소정의 범위 내( _c ^min(ｑ)와 _c ^max(ｑ)의 사이)에 있는지의 여부를 판단한다 (#150단계).

응력변수 ₂가 소정의 범위 내에 있을 경우( _c ^min(ｑ) _{2 c} ^max(ｑ) : #150단계로서 합격), 당해 강판 8은, 교정조건 2에 의해 교정함으로써 잔류응력을 소정범위 내로 줄일 수 있다. 그래서, 변형예측컴퓨터 18는, 교정코드 K=2 및 응력변수= ₂를 설정한다 (#155단계).

응력변수 ₂가 소정의 범위 내에 있지 않을 경우( _{2 c} ^min(ｑ) 또는 _c ^max(q) ₂: #150단계로서 불합격), 당해 강판 8은 교정조건 2로 교정해도 역시 잔류응력이 커서, 교정장치 10가 지니는 능력을 최대로 하여 교정처리할 필요가 있다. 그래서, 변형예측컴퓨터 18는, 교정조건 3, 즉 교정장치 10에 의해 강압(强壓)하의 조건하에서 교정을 행하였다고 가정한 경우의 잔류응력을 연산한다 (#160단계). 또한, 변형예측컴퓨터 18는, 교정후의 잔류응력을 이용하여 응력변수 ₃의 연산을 행하고 (#165단계), 연산한 응력변수 ₃가 소정의 범위내( _c ^min(ｑ)와 _c ^max(ｑ)의 사이)에 있는지의 여부를 판단한다 (#170단계).

응력 변수 ₃가 소정의 범위내에 있을 경우( _c ^min(ｑ) _{3 c} ^max(ｑ) : #170단계로서 합격), 당해 강판 8은, 교정조건 3에 의해 교정함으로써 잔류응력을 소정범위 내로 줄일 수 있다. 그래서, 변형예측컴퓨터 18는, 교정코드 K=3 및 응력변수= ₃을 설정한다 (#175단계).

응력변수 ₃가 소정의 범위내에 있지 않을 경우( _{3 c} ^min(ｑ) 또는 _c ^max(ｑ) ₃: #170단계로서 불합격), 당해 강판 8의 잔류응력이 커서, 교정장치 10의 능력을 최대로 하여도 교정이 불충분하다.

상술한 바와 같이, 강판 8의 재질변화를 고려하기 위해, 열처리 여부에 대해 미리 결정되어 있다. 그래서, 변형예측컴퓨터 18는, 강판 8의 열처리 여부에 대한 표를 검색하고, 당해 강판 8이 열처리 가능한 것인지의 여부를 판단한다 (#180단계).

강판 8이 열처리가 불가능할 경우 (#180단계로서 불합격), 당해 강판 8은 교정장치 10의 능력을 가지고 있어도, 그 잔류응력을 소정범위 내로 줄일 수 없으므로, 변형예측컴퓨터 18는, 불량품을 나타내는 교정코드 K=5 및 응력변수= ₃을 설정한다 (#185단계).

강판 8이 열처리 가능한 경우 (#180단계로서 합격), 변형예측컴퓨터 18는, 열처리로 9에서 열처리를 행한 후, 또한 교정조건 3, 즉 교정장치 10에 의해 강압하 조건하에서 교정을 행하였다고 가정한 경우의 잔류응력을 연산한다 (#190단계). 또한, 변형예측컴퓨터 18는, 교정 후의 잔류응력을 이용하여 응력변수 ₄의 연산을 행하고 (#195단계), 연산한 응력변수 ₄가 소정의 범위내 ( _c ^min(ｑ)와 _c ^max(ｑ)의 사이)에 있는지 여부를 판단한다 (#200단계).

응력변수 ₄가 소정의 범위내에 있지 않을 경우( _{4 c} ^min(ｑ) 또는 _c ^max(ｑ) ₄: #200단계로서 불합격), 당해 강판 8의 잔류응력이 커서, 열처리로 9에 의해 열처리를 행하고, 또한 교정장치 10의 능력을 최대로 하여도 교정이 불충분하다. 그래서, 변형예측컴퓨터 18는, 불량품을 나타내는 교정코드 K=5 및 응력변수= ₄를 설정한다 (#205단계).

응력변수 ₄가 소정의 범위내에 있을 경우( _c ^min(ｑ) _{4 c} ^max(ｑ) : #200단계로서 합격), 당해 강판 8은, 열처리후, 교정조건 3에 의해 교정함으로써 잔류응력을 소정범위 내로 줄일 수 있다. 그래서, 변형예측컴퓨터 18는, 열처리를 나타내는 교정코드 K=4 및 응력변수= ₄를 설정하고 (#210단계), 교정조건설정프로그램을 완료한다.

다음으로, 상기 강판제조장치 또는 강판제조방법에 의해 제조된 강판의 평가방법에 대해 설명한다.

종래의 강판제조방법에 의해 제조된 강판은, 잔류응력분포가 제어되어 있지 않고, 또한 측정도 되어있지 않다. 따라서 강판의 잔류응력이 클 경우, 작업현장에서 당해 강판을 절단하면, 허용치를 초과하여 강판이 신장되기도 하고, 수축되기도 하고, 횡곡이 발생하기도 하며, 혹은 휘어짐이 발생할 가능성이 있다.

따라서, 본 발명자들은, 절단가공시에 변형이 적은 강판을 개발하기 위해, 강판의 잔류응력과 잔류휨에 관해 예의 연구를 거듭했다. 그 과정에서, 상기 식(1)으로 나타내는 응력변수의 값을 제어함으로써, 강판 절단 후의 변형량을 예측할 수 있다는 사실을 알게 되었다. 여러가지 강판사이즈, 응력분포, 절단형상의 강판에 대해, 유한요소법(이하, FEM : Finite Element Method라고 칭함)해석을 행하고, 절단 후 강판의 변형량과 응력변수의 관계를 구한 결과를 도 4에 나타내었다. 도 4에 있어서, 횡축은 응력변수의 값(단위 무차원)을 나타내고, 종축은 소정길이당의 변형량(단위 mm/mm, 즉, 무차원)을 나타내었다.

이와 같이, 미리 절단형상, 절단방법, 절단사이즈, 강판 전체에 있어서의 절단위치 등의 절단정보가 주어진다면, 실제로 강판을 절단하지 않고, 강판의 잔류응력분포와 절단정보로부터, 절단시의 변형을 예측할 수 있다. 또한, 응력변수를 제어함으로써, 목표로 하는 허용치 이내로 변형량을 제어하는 것이 가능하다.

최근에 들어, 강판절단시의 변형에 관한 요구가 엄격해지고 있고, 절단시에 있어서의 강판의 수축과 신장(伸長) 등의 변형이 길이 10,000mm당 1.5mm 이하인 강판이 요구되어지고 있다. 이 요구를 만족하기 위해, 도 4로부터, 응력변수의 값의 절대치를 0.3 이하로 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 식(1)에 있어서의 보정절단영역Ω은, 절단되는 부위의 전영역을 의미한다. 또한, 도 5(a)에 나타낸 바와 같이 절단영역의 형상이 T자형인 경우, T자의 세로선 부분의 주위에 남겨진 재료는 변형 후의 휨, 수축(인장)에 영향을 주지 않기 때문에, 도 5(b)에 나타내는 절단영역의 형상이 구형(矩形)인 경우와 같다고 생각된다.

상기 식(1)에 있어서의 잔류응력치σ는, 판두께방향에 있어서의 평균치(판두께방향에 있어서의 여러 위치에서 측정하거나 또는 해석한 값의 평균치)이다. 그러나, 실제로 강판의 판두께방향에 있어서의 여러 위치에서 잔류응력치를 측정하거나 해석하는 것은 매우 복잡하고 곤란하다. 그래서, 강판 표면의 잔류응력치를 측정하고, 판두께방향에 있어서의 평균치로 보정할 수 있다면, 잔류응력치의 측정 또는 해석이 간단하고 용이해진다.

일반적으로, 강판표면에서의 잔류응력치는, 반드시 판두께방향으로의 평균치와 일치하지는 않고, 강판의 판두께, 등급, 제조방법 등에 따라 크게 다르다. 길이방향응력의 판두께방향의 평균치가 0인 강판에 대해, 길이방향응력의 판두께방향의 분포를 도 6에 나타내었다. 또한, 이 강판의 상세한 정보를 표 1에 나타내었다.

표 1

도 6에서, 횡축은 판두께방향에 있어서의 측정점의 위치(전체에 대한 비율 : 단위는 무차원)를 나타내고, 종축은 각 측정점에 있어서의 강판의 길이방향응력치(단위 ㎏/㎟)를 나타낸다. 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 강판의 표면 및 이면에서는, 잔류응력치가 줄고, 평균치로부터 크게 벗어나 있다. 또한, 강판의 판두께방향의 중앙부 근방에서는, 잔류응력치가 늘어나고, 또한 평균치로부터 크게 벗어나 있다. 한편, 강판의 판두께방향의 표면 또는 이면으로부터 판두께의 1/4의 위치근방에서는, 잔류응력치가 평균치에 비교적 가까운 값을 나타내고 있다. 즉, 강판표면의 잔류응력치는 판두께방향의 평균치와는 일치하고 있지 않다. 그래서, 강판표면의 잔류응력이 판두께방향의 평균치와 거의 같아지도록, 판두께, 등급 또는 제조방법에 따라 환산 또는 보정을 행하는 것이 바람직하다.

다음으로, 길이방향응력의 판두께방향의 평균치가 0인 강판(압연한 상태 그대로의 40㎏/㎟강판)에 대해, 판두께와 강판표면의 길이방향응력의 관계를 도 7에 나타내었다. 도 7에서, 횡축은 샘플로 이용한 각 강판의 판두께(단위 mm)를 나타내고, 종축은 강판의 표면에 있어서의 잔류응력치(단위 ㎏/㎟)을 나타낸다. 도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 판두께가 두꺼워짐에 따라, 강판표면의 잔류응력의 절대치가 커진다. 따라서, 강판표면의 잔류응력의 측정치로부터, 판두께에 따라 도 7로부터 구해지는 값을 줄임으로써, 판두께방향 평균치로 보정할 수 있다.

또한, 판두께와 제조방법 및 강판의 등급에 따른 표면의 잔류응력의 보정치의 관계를 도 8에 나타내었다. 도 8에서, 횡축은 샘플로 이용한 각 강판의 판두께(단위 mm)를 나타내고, 종축은 강판의 표면에 있어서의 잔류응력의 보정치(단위 ㎏/㎟)를 나타낸다. 또한, 도 중「」은 압연한 상태 그대로의 강판의 값을 나타내고, 「」은 가속냉각형 강판의 값을 나타내고, 「◆」은 열처리 및/또는 교정처리한 강판의 값을 나타낸다. 도 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 열처리와 교정을 행한 등급이 높은 강판은, 압연한 상태 그대로의 강판과 가속냉각한 강판에 비해, 판두께방향응력의 변화가 작고, 판두께에 따른 보정치의 변화는 작다. 또한, 압연한 상태 그대로의 강판과 가속냉각한 강판과 같이 제조방법의 차이에 의해서도, 판두께방향응력의 변화가 다르다. 따라서, 이들 강판의 제조방법과 등급 등의 조건에 따라, 각각 다른 보정치를 이용하여 표면의 잔류응력측정치로부터 판두께방향의 평균치로의 보정을 행하는 것이 바람직하다.

다음으로, 강판 표면의 온도분포의 측정시점에 대해 검토한다. 도 1에 나타낸 강판제조장치에서는, 열간교정장치 6에 의한 열간교정 후에, 온도계 7에 의해 강판 8의 표면의 온도분포를 측정하도록 구성되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 제 2 압연장치 4에 의한 압연 후와, 가속냉각장치 5에 의한 가속냉각 후에 측정해도 좋지만, 계측치의 보정필요성의 여부를 고려하면, 열간교정 후의 측정이 바람직하다.

폭방향에 있어서의 단부 근방에 과냉각된 온도분포(길이방향의 온도분포는 똑같게 함)를 지니는 강판(제품길이를 20m로 함)에 대해, FEM해석에 의해 냉각 후의 길이방향의 응력을 연산하고, 이 강판으로부터 여러가지 사이즈(예를 들면, 길이 3m 및 8m)의 시험편을 절단한 경우의 잔류응력분포의 변화를 해석하였다. 강판에 대한 상세정보를 표 2에 나타내었다. 또한, 시험편의 길이방향에 있어서의 중앙위치 근방에서, 또한 폭방향에 있어서의 여러 위치에서 측정한 길이방향응력분포를 도 9에 나타내었다.

표 2

도 9에서, 횡축은, 강판의 폭방향에 있어서의 측정점의 위치를 나타내고 (폭 3000mm에 대한 단위 : 단위 mm), 종축은 각 측정점에 있어서의 강판의 길이방향응력의 값(단위 ㎏/㎟)을 나타낸다. 도 9로부터 알 수 있는 바와 같이, 시험편 길이에 따라 강판의 구속상태가 다르고, 길이방향응력의 분포가 변화하고 있음을 알 수 있다. 즉, 길이 3m의 시험편에 주목하면, 절단 전에는 동일한 응력분포이었음에도 불구하고, 절단된 시험편의 길이방향응력이 변화되고 있다. 게다가, 강판의 측부 근방에서는 잔류응력의 값이 증가하고, 강판의 중앙부 근방에서는 잔류응력의 값이 감소하고 있다. 이에 대해, 길이 8m의 시험편의 경우, 길이방향응력분포가 절단 전의 제품(길이 20mm)의 것과 거의 일치하고 있다. 이러한 점에서, 시험편의 길이가 짧을 경우에는, 측정한 잔류응력의 값을, 작업현장에서 가공되는 길이로 보정하여, 응력변수를 연산할 필요가 있다. 이와 반대로, 시험편의 길이가 적어도 8m 이상이 되도록 절단함으로써, 시험편의 길이에 의해 영향을 받지 않는다는 것을 알 수 있다.

이상으로부터, 시험편이 짧을 경우에는, 측정한 잔류응력의 보정이 필요하게 된다. 시험편 길이와 잔류응력의 보정계수의 관계를 도 10에 나타내었다. 도 10에서, 횡축은 강판(예를 들면 길이 20m의 제품)을 절단한 시험편의 길이(단위 m)를 나타내고, 종축은 보정계수를 나타낸다. 또한, 「」은 강판의 폭방향에 있어서의 중앙부 근방에서의 잔류응력의 보정계수(단위 무차원)를 나타내고, 「」은 강판의 폭방향에 있어서의 단부 근방에서의 잔류응력의 보정치를 나타낸다. 또한, 보정계수는, 절단 전의 강판의 폭방향에 있어서의 중앙부 및 단부로부터 소정의 위치에서의 잔류응력치에 대한 절단 후의 시험편의 폭방향에 있어서의 동일한 위치에서의 잔류응력치의 비율(비)이다. 도 9 및 도 10으로부터 알 수 있는 바와 같이, 시험편 길이가 짧을 경우에는, 폭방향에 있어서의 단부 근방과 폭방향에 있어서의 중앙 근방 중 어느 위치에서라도 보정이 필요하게 되고, 더욱이 보정량이 다르다. 따라서, 시험편 길이에 따라, 도 10으로부터 구한 보정계수의 역수를 이용함으로써 잔류응력의 보정을 행하는 것이 바람직하다.

널리 알려져 있는 바와 같이, 절단가공시의 절단방법에 따라 강판이 변형될 경우가 있다. 예를 들면, 가스절단, 플라즈마절단, 레이저절단이라는 열절단에 있어서는, 절단시의 입열(入熱)에 의해 강판의 변형량이 다르다. 판두께 16mm의 강판을 절단한 경우에 있어서의 절단방법에 따른 변형량의 차이를 열탄소성(熱彈塑性) FEM에 의해 해석한 결과를 도 11에 나타내었다. 도 11에서, 횡축은 절단방법을 나타내고, 종축은 절단시의 수축량(단위 mm)을 나타낸다. 또한, 도 11에서는, 전단기절단의 경우도 표시하고 있다.

도 11로부터 알 수 있는 바와 같이, 절단방법에 따라 절단입열량이 다르고, 절단후의 변형량이 다르기 때문에, 변형량이 허용범위 내로 되도록, 절단방법 및 절단입열에 따라 강판의 응력변수를 보정하는 것이 바람직하다. 응력변수의 보정치를 도 12에 나타내었다. 도 12에서, 횡축은 절단방법을 나타내고, 종축은 응력변수의 보정치(단위 무차원)를 나타낸다. 구체적으로는, 응력변수의 값으로부터, 절단방법에 따라 도 12로부터 구한 보정치를 감산하여 보정한다. 또한, 이 보정치는, 예를 들면 도 13에 나타낸 형상으로 강판을 절단할 경우의 값이지만, 보정치는 절단형상 및 판두께에 따라 다르므로, 절단형상과 판두께에 따라 여러 수준으로 준비하여 두는 것이 바람직하다.

이와 같이, 실시예 1에 따르면, 작업현장에 있어서의 가공정보, 예를 들면 가공조건, 가공방법, 가공형상 또는 가공정밀도의 허용치에 따라, 가공 후에 있어서의 잔류응력에 따른 변형량이 소정의 허용치 이하로 되도록, 미가공상태에서의 잔류응력분포가 제어된 강판이 얻어진다.

또한, 강판 표면의 온도분포로부터 강판표면의 잔류응력치 또는 잔류응력분포를 연산하고, 잔류응력으로부터 응력변수의 값을 연산하고, 응력변수의 값이 소정범위 내에 있는지의 여부를 판단함으로써, 실제로 강판을 절단가공하지 않고, 절단가공 후의 강판의 변형량을 예측할 수 있다.

또한, 강판의 표면을 측정하여 구한 잔류응력의 값을 판두께방향의 평균치로 환산 또는 보정함으로써, 잔류응력의 측정 또는 해석이 용이하게 된다. 또한, 강판의 판두께, 등급, 제조방법에 따라 보정함으로써, 강판 표면의 잔류응력으로부터 환산 또는 보정한 판두께방향의 평균치의 값을 보다 정확하게 구할 수 있게 된다. 또한, 강판의 폭방향에 있어서의 측정위치에 따라 잔류응력치를 보정함으로써, 측정데이타가 적은 경우더라도, 보다 정확하게 판두께방향에 있어서의 잔류응력의 평균치를 구할 수 있게 된다. 또한, 강판(제품)으로부터 절단한 시험편의 크기에 따라, 잔류응력의 값을 보정함으로써, 작은 시험편에서라도 보다 정확하게 판두께방향에 있어서의 잔류응력의 평균치를 구할 수 있게 된다. 혹은, 시험편을 일정 크기 이상(예를 들면 길이 8m 이상)으로 함으로써, 시험편의 크기와 측정위치에 따른 잔류응력치의 변화를 없앨 수 있게 되고, 보정이 필요없게 된다.

실시예 2

다음으로, 본 발명상의 강판, 강판제조방법 및 강판제조장치에 관한 실시예 2에 대해 설명한다. 실시예 2는, 기본적으로 상기 실시예 1의 경우와 같고, 응력변수대신, 잔류응력치가 일정한 범위 내로 되도록 제어되어 있다.

잔류응력치와 작업현장에서 요구되는 정도(精度)ｑ에 의해 결정되는 허용치 _c(ｑ)와의 사이에, 잔류응력의 최대치를 ^max, 잔류응력의 최소치를 ^min, 허용치의 상한을 _c ^max, 허용치의 하한을 _c ^min, 잔류응력치의 판내편차의 허용치를 _c ^dev로 하여, _c ^min(ｑ) _c ^max(ｑ) 및 ^max- _c ^min _c ^dev(ｑ) 중 적어도 어느 것인가의 관계가 성립된다.

도 1에 있어서의 변형예측컴퓨터 18는, 잔류응력의 최대치, 최소치, 평균치, 총합계, 편차, 절대치 또는 분포가 일정 범위 내로 되도록 제어한다. 그 외에, 특별히 기재하지 않은 부분은 상기 실시예 1과 같다.

상기 응력변수와 마찬가지로, 잔류응력치 자체도 절단가공시의 변형에 영향을 미친다. 강판의 잔류응력치와 절단가공시의 변형의 관계를 탄성해석에 의해 구한 결과를 도 14에 나타내었다. 도 14에서, 횡축은 강판의 길이방향응력치의 절대치(단위 ㎏/㎟)를 나타내고, 종축은 소정 길이의 강판을 절단한 후의 변형량의 절대치(단위 mm/mm, 즉, 무차원)을 나타낸다.

여기에서의 잔류응력치는, 100mm ×100mm의 대략 정방형의 영역에서의 길이방향응력의 평균치이다. 절단조건으로, 강판절단시의 변형의 절대치가 최대로 되는 조건을 상정(想定)하여 해석하였다. 잔류응력치의 절대치가 커지게 되면, 강판을 절단하였을 때의 변형의 절대치도 커지게 되므로, 변형량이 목표치로 되도록 잔류응력치를 제어할 필요가 있다.

도 14로부터 알 수 있는 바와 같이, 일반적으로는, 잔류응력치의 절대치가 4㎏/㎟ 이하 정도이면 좋다. 특히, 절단후의 변형의 절대치가 길이 10,000㎜당 1.5㎜ 이하로 될 경우, 잔류응력치의 절대치는 3.14㎏/㎟ 이하인 것이 바람직하다.

또한, 여러가지 사이즈 및 잔류응력분포의 강판에 대해, 임의의 100mm ×100mm의 정방형영역의 응력편차(최대치-최소치)와 절단후의 변형량과의 관계를 도 15에 나타내었다. 판두께방향의 평균치를 고려한 경우, 판면 내의 잔류응력치의 편차는 11kg/㎟ 이하, 보다 바람직하게는 10.5kg/㎟ 이하로 규제하는 것이 바람직하다.

또한, 실시예 1과 마찬가지로, 잔류응력치의 절대치, 최대치, 최소치, 평균치, 편차 등에 대해서도, 강판의 판두께, 등급, 절단방법 등에 따른 보정을 하는 것이 바람직하다. 절단방법에 따른 잔류응력치의 보정치를 도 16에 나타내었다. 도 16에서, 횡축은 절단방법을 나타내고, 종축은 잔류응력치의 보정치(단위 ㎏/㎟)를 나타낸다. 구체적으로는, 잔류응력치로부터, 절단방법에 따라 도 12로부터 구한 보정치를 감산하여 보정한다. 이 보정치도, 예를 들면 도 13에 나타낸 형상으로 강판을 절단할 경우의 값이고, 절단형상에 따라 여러 수준으로 준비하여 두는 것이 바람직하다.

실시예 3

다음으로, 본 발명상의 강판, 강판제조방법 및 강판제조장치에 관한 실시예 3에 대해 설명한다. 실시예 3은, 기본적으로 상기 실시예 1 또는 실시예 2의 경우와 마찬가지이고, 응력변수대신, 강판의 절단부의 형상 및 강판의 길이방향변위 또는 길이방향변형량으로부터 구해지는 변형변수의 값이 일정 범위 내로 되도록 제어된 것이다. 도 1에 있어서의 변형예측컴퓨터 18는, 이하의 식(2)으로 나타내는 변형변수의 값이 소정 범위 내로 되도록 제어한다. 그 외에, 특별히 기재하지 않은 부분은 상기 제 1 또는 제 2 실시예의 경우와 같다.

단, 강판 전체의 면적을 S, 미소영역에서의 길이방향변위, 길이방향변형량, 폭방향변위 또는 폭방향변형량을 △, 보정총절단영역을 Ω로 한다.

변형변수δ와 작업현장에서 요구되는 정도(精度) ｑ에 의해 결정되는 허용치 δ_c(ｑ)의 사이에는, 최소허용치를 δ_c ^min, (ｑ), 최대허용치를 δ_c ^max(ｑ)로 하여, δ_c ^min(ｑ)δδ_c ^max(ｑ)의 관계가 성립된다.

실시예 1의 경우와 마찬가지로, 여러가지 강판사이즈, 응력분포, 절단형상의 강판에 대해, FEM해석을 행하고, 절단 후의 강판의 변형량과 변형변수δ의 관계를 구한 결과를 도 17에 나타내었다. 도 17에서, 횡축은 변형변수δ의 값(단위 무차원)을 나타내고, 종축은 소정 길이당의 변형량(단위 mm/mm, 즉, 무차원)을 나타낸다. 변형변수δ의 값을 제어함으로써, 강판절단 후의 변형량을 예측할 수 있다.

도 17로부터 알 수 있는 바와 같이, 절단시에 있어서의 강판의 수축과 신장 등의 변형량이 길이 10,000mm당 1.5mm 이하로 되도록 하는 요구를 만족하기 위해, 변형변수δ의 값의 절대치를 1.6 이하로 제어하는 것이 바람직하다.

실제로 변형변수δ를 구하는 방법으로는, 실시예 1의 경우와 마찬가지로, 가속냉각 후의 강판표면온도분포로부터 길이방향응력을 연산하고, 작업현장에서의 가공정보 및 당해 잔류응력으로부터 변형변수δ를 연산한다.

상기 도 1에 나타낸 강판제조장치에서는, 제조도중의 강판을 전체수량을 검사하기 위해 PLG 11 등을 이용하였지만, 본 실시예에서는, 제조된 강판의 시험편을 절단하여 검사한다. 절단시의 절단부위의 변형량의 측정에 대해서는, 길이 10,000mm인 강판에 대한 0.1mm단위의 변위 또는 변형량△의 측정정도(精度)가 필요하고, 측정에는 고도의 기술이 필요하다. 그렇기 때문에, 본 실시예에서는, 강판의 이면에 마그네이트로 치구(治具)를 설치하고, 표에 붙인 과류거리계에 의해 상대적인 변위를 측정하였다. 또한, CCD카메라(디지털카메라와 비디오카메라로 대용할 수 있음)를 3대 준비하고, 각각 강판의 길이방법 톱, 미들, 보텀의 타겟을 측정하고, 화상처리에 의해 변위를 연산하였다. 그 밖에, 레이저거리계와 인코더 등을 이용하여 변위 또는 변형량을 측정해도 좋다.

또한, 절단방법에 따른 변형량의 차이를 보정하기 위한 변형변수의 보정치를 도 18에 나타내었다. 도 18에서, 횡축은 절단방법을 나타내고, 종축은 변형변수의 보정치(단위 무차원)을 나타낸다. 구체적으로는, 변형변수의 값으로부터, 절단방법에 따라 도 18로부터 구한 보정치를 감산하여 보정한다. 또한, 이 보정치는, 예를 들면 도 13에 나타낸 형상으로 강판을 절단할 경우의 값이지만, 보정치는 절단형상에 따라 다르므로, 절단형상에 따라 여러 수준으로 준비하여 두는 것이 바람직하다.

실시예 4

다음으로, 본 발명상의 강판, 강판제조방법 및 강판제조장치에 관한 실시예 4에 대해 설명한다. 실시예 4는, 기본적으로 상기 실시예 1 ~ 실시예 3의 경우와 같고, 변형변수대신, 변형휨값이 일정 범위 내로 되도록 제어되어 있다. 도 1에 있어서의 변형예측컴퓨터 18는, 변형휨의 최대치, 최소치, 평균치, 총합계, 편차, 절대치 또는 분포가 일정 범위 내로 되도록 제어한다. 그 외에, 특별히 기재하지 않은 부분은 상기 제 1로부터 제 3의 실시예의 경우와 같다.

절단부위의 휨값 △과 작업현장에서 요구되는 정도ｑ에 따라 결정되는 허용치 △_c (ｑ)의 사이에는, 최소허용치를 △_c ^-min(ｑ), 최대허용치를 △_c ^-max(ｑ)로 하여, △_c ^-min(ｑ)△ △_c ^-max(ｑ)의 관계가 성립된다.

본 실시예에서는, 강판(바람직하게는 길이 8m 이상)으로부터, 여러개의 작은 시험편(500mm ×500mm의 대략 정방형의 시험편)을 절단하고, 절단부위의 길이방향변위를 측정하였다. 시험편의 채취위치로는, 도 19에 나타낸 바와 같이, 강판의 길이방향에 있어서의 중앙부에서, 폭방향에 있어서의 양쪽 단부 근방 및 중앙부의 3개 위치이다. 또한, 강판에 대한 상세정보를 표 3에 나타내었다.

표 3

강판의 폭방향에 있어서의 단부 근방으로부터 시험편(시험편 A, B)을 절단한 경우의 절단부위의 길이방향휨(횡축)과 변위의 최대치(종축)와의 관계를 도 20에 나타내었다. 또한, 강판의 폭방향에 있어서의 중앙부 근방으로부터 시험편(시험편 C)을 절단한 경우의 절단부위의 길이방향휨(횡축)과 변위의 최대치(종축)와의 관계를 도 21에 나타내었다. 여기서, 길이방향변위의 최대치는, 절단시의 변형의 절대치가 최대로 되는 조건으로 절단한 경우의 변형량이다. 또한, 절단부위의 휨 ε은, ε= (L'- L)/L로 정의된다. 단, L은 500mm ×500mm의 시험편의 절단부위의 폭방향의 중앙부에서의 절단 전의 길이방향의 길이이고, L'은 동일한 절단 후의 길이방향의 길이이다.

도 20 및 도 21에서, 횡축은 절단부위의 휨(단위 mm/mm, 즉 무차원)을 나타내고, 종축은 길이방향변위의 최대치(단위 mm/mm, 즉 무차원)을 나타낸다. 도 20으로부터 알 수 있는 바와 같이, 강판의 길이방향에 있어서의 중앙부 근방에서, 또한 폭방향에 있어서의 단부 근방으로부터 시험편을 절단한 경우, 절단부위의 변형휨이 -0.005 이상 0.005 이하의 범위 내인 것이 바람직하다. 또한, 도 21로부터 알 수 있는 바와 같이, 강판의 길이방향에 있어서의 중앙부 근방에서, 또한 폭방향에 있어서의 중앙부 근방의 위치로부터 시험편을 절단한 경우, 절단부위의 변형휨이 -0.0007 이상 0.0007 이하의 범위 내인 것이 바람직하다.

또한, 강판의 폭방향의 단부 근방으로부터 시험편을 절단할 경우, 도 19에 나타낸 바와 같이, 길이방향이 같은 위치에 있어서, 폭방향의 양쪽 단부로부터 시험편 A 및 B를 각각 절단한다. 이 때, 절단부위의 휨 및 변위(변형량)은, 2개의 시험편 A 및 B의 평균치로 한다. 그 이유로는, 폭방향의 한쪽 단부 근방으로부터만 시험편 A 또는 B를 절단한 것으로는, 강판에 횡곡이 발생하여 절단부위의 휨 및 변위를 정확하게 측정할 수 없는 경우도 있기 때문이다.

도 20 또는 도 21에 나타낸 바와 같은 절단부위마다의 길이방향휨과 변위의 최대치의 관계를 구해 두면, 임의의 강판으로부터 500mm ×500mm의 대략 정방형인 시험편을 절단하고, 절단부위의 변형휨을 측정함으로써, 절단 후의 강판의 변형을 예측할 수 있게 된다. 여기서의 강판이 변형은, 절단시에 변형의 절대치가 가장 커지게 되는 조건으로 절단한 경우를 상정하고 있지만, 도 22에 나타낸 바와 같이, 작업현장에서의 절단형상에 따라, 미리 변형의 수준을 여러 종류 준비해 두어도 좋다. 도 22에서도 마찬가지로, 횡축은 절단부위의 휨(단위 mm/mm, 즉, 무차원)을 나타내고, 종축은 길이방향변위의 최대치(단위 mm/mm, 즉, 무차원)를 나타낸다.

또한, 강판으로부터 시험편을 절단할 경우에 있어서의 시험편의 변형량은, 시험편 채취위치에 따라 다르다. 예를 들면, 길이방향응력의 폭방향의 분포가 길이방향과 똑같은 표 2에 나타낸 강판을 이용하여, 폭방향에 있어서의 중앙에서, 또한 길이방향에 있어서의 여러 위치로부터 각각 500mm ×500mm의 대략 정방형인 시험편을 절단하고, 절단부위의 변형량을 탄소성 FEM해석에 의해 연산하였다.

시험편 채취위치와 절단부위의 변형량의 관계를 도 23에 나타내었다. 도 23에서, 횡축은 길이방향에 있어서의 시험편 채취위치의 선단(先端)으로부터의 거리(단위 m)를 나타내고, 종축은 길이방향변위의 최대치(단위 mm/mm, 즉 무차원)를 나타낸다. 도 23으로부터 알 수 있는 바와 같이, 동일한 강판이더라도 시험편 채취위치에 따라, 절단부위의 변형량이 다르다. 따라서, 채취위치에 따라 보정이 필요하게 된다.

시험편의 길이방향에 있어서의 시험편 채취위치와 절단부위의 변형의 보정계수의 관계를 도 24에 나타내었다. 도 24에 있어서, 횡축은 길이방향에 있어서의 시험편 채취위치의 선단으로부터의 거리(단위 m)를 나타내고, 종축은 보정계수(단위 무차원)을 나타낸다. 또한, 「」은 강판의 폭방향의 선단 근방으로부터 채취한 시험편에 따른 데이터를 나타내고, 「」은 폭방향의 중앙부 근방으로부터 채취한 시험편에 따른 데이터를 나타낸다. 도 24로부터 알 수 있는 바와 같이, 강판의 폭방향에 있어서의 채취위치에 따라서도 변형량이 다르고, 시험편 채취위치에 따른 보정계수가 필요하다. 구체적으로는, 도 24로부터 구해지는 보정계수의 역수를 곱함으로써 절단부위의 변형의 보정을 행하는 것이 바람직하다.

또한, 도 23으로부터 알 수 있는 바와 같이, 시험편을 강판의 길이방향의 중앙부 근방으로부터 채취할 경우더라도, 강판의 길이가 짧을 경우에는 보정이 필요하다. 또한, 시험편 채취위치가 강판의 길이방향의 선단으로부터 4m 이상 떨어져 있을 경우, 절단부위의 변형량이 거의 일정하므로, 적어도 8m 이상의 길이를 지니는 강판을 그 길이방향의 선단으로부터 4m 이상 떨어진 위치에서 시험편을 절단하면, 강판의 길이에 의한 영향은 거의 없어진다.

또한, 도 24로부터 알 수 있는 바와 같이, 시험편 채취위치가 강판의 길이방향의 선단으로부터 4m 이상 떨어져 있을 경우, 강판의 폭방향에 있어서의 단부 근방으로부터 시험편을 채취한 경우도, 폭방향의 중앙부 근방으로부터 시험편을 채취한 경우도, 보정계수의 값, 즉 절단부위의 변형량이 거의 일치하고 있음을 알 수 있다. 즉, 적어도 8m 이상의 길이를 지니는 강판을 그 길이방향의 선단으로부터 4m 이상 떨어진 위치에서 시험편을 절단하면, 강판의 폭방향에 있어서의 시험편의 채취위치에 상관없이, 강판의 길이에 의한 영향은 거의 없어진다.

또한, 절단방법의 차이에 의한 절단부위의 변형량을 보정할 경우, 절단방법에 따라 강판의 변형휨값을 보정하는 것이 바람직하다. 강판의 길이방향에 있어서의 변형휨의 보정치를 도 25에 나타내었다. 도 25에 있어서, 횡축은 절단방법을 나타내고, 종축은 변형휨의 보정치(단위 mm/mm, 즉 무차원)을 나타낸다. 구체적으로는, 변형휨의 값으로부터, 절단방법에 따라 도 25로부터 구한 보정치를 감산하여 보정한다. 또한, 이 보정치는, 예를 들면 도 13에 나타낸 형상으로 강판을 절단할 경우의 값이지만, 보정치는 절단형상에 따라 다르므로, 절단형상에 따라 여러 수준으로 준비해 두는 것이 바람직하다.

이와 같이, 실시예 4에 따르면, 강판으로부터 시험편을 절단하고, 시험편으로부터 변형휨을 실측하고, 변형휨의 값이 소정범위 내에 있는지의 여부를 판단하기 때문에, 적어도 시험편을 채취한 부분은 쓸모가 없어지지만, 절단가공 후의 강판의 변형량을 예측할 수 있다.

실시예 5

다음으로, 본 발명상의 강판, 강판제조방법 및 강판제조장치에 관한 실시예 5에 대해 설명한다. 실시예 5는, 기본적으로 상기 실시예 4의 경우와 같고, 변형휨 대신, 변형량이 일정 범위내로 되도록 제어되어 있다. 도 1에 있어서의 변형예측컴퓨터 18는, 변형량의 최대치, 최소치, 평균치, 총합계, 편차, 절대치 또는 분포가 일정 범위내로 되도록 제어한다. 그 외에, 특별히 기재하지 않은 부분은 상기 실시예 1로부터 실시예 4의 경우와 같다.

절단부위의 변형량 △^d과 작업현장에서 요구되는 정도ｑ에 의해 결정되는 허용치 △_c ^d(ｑ)의 사이에는, 최소허용치를 △_c ^d-min(ｑ), 최대허용치를 △_c ^d-max(ｑ)로 하여, △_c ^d-min(ｑ)△^d △_c ^d-max(ｑ)의 관계가 성립된다.

상기 실시예 4와 마찬가지로, 본 실시예에서도, 강판(바람직하게는 길이 8m 이상)으로부터, 여러개의 작은 시험편(500mm ×500mm의 대략 정방형의 시험편)을 절단하고, 절단부위의 길이방향변형량을 측정하였다. 시험편의 채취위치로는, 도 19에 나타낸 바와 같이, 강판의 길이방향에 있어서의 중앙부에서, 폭방향에 있어서의 양쪽 단부 근방 및 중앙부의 3개 위치이다. 또한, 강판에 대한 상세정보는 표 3에 나타낸 것과 같다.

강판의 폭방향에 있어서의 단부 근방으로부터 시험편(시험편 A, B)을 절단한 경우의 절단부위의 길이방향의 변형량(횡축)과 변위의 최대치(종축)의 관계를 도 26에 나타내었다. 또한, 강판의 폭방향에 있어서의 중앙부 근방으로부터 시험편(시험편 C)을 절단한 경우의 절단부위의 길이방향의 변형량(횡축)과 변위의 최대치(종축)의 관계를 도 27에 나타내었다. 여기서, 길이방향변위의 최대치는, 절단시의 변형의 절대치가 최대로 되는 조건으로 절단한 경우의 변형량이다. 또한, 절단부위의 변형량 △^d은, △^d= L'- L로 정의된다. 단, L은 500mm ×500mm인 시험편의 절단부위의 폭방향의 중앙부에서의 절단 전의 길이방향의 길이이고, L'은 동일한 절단 후의 길이방향의 길이이다.

도 26 및 도 27에 있어서, 횡축은 절단부위의 휨(단위 mm/mm, 즉 무차원)을 나타내고, 종축은 길이방향의 변위의 최대치(단위 mm/mm, 즉 무차원)을 나타낸다. 도 26으로부터 알 수 있는 바와 같이, 강판의 길이방향에 있어서의 중앙부 근방에서, 또한 폭방향에 있어서의 단부 근방으로부터 시험편을 절단한 경우, 절단부위의 변형량 △^d이 -2.0mm 이상 2.0mm 이하의 범위 내인 것이 바람직하다. 또한, 도 27로부터 알 수 있는 바와 같이, 강판의 길이방향에 있어서의 중앙부 근방에서, 또한 폭방향에 있어서의 중앙부 근방으로부터 시험편을 절단한 경우, 절단부위의 변형량 △^d이 -0.4mm 이상 0.4mm 이하의 범위 내인 것이 바람직하다.

도 26 또는 도 27에 나타낸 바와 같은 절단부위마다의 길이방향의 변형량과 변위의 최대치의 관계를 구해 두면, 임의의 강판으로부터 500mm ×500mm의 대략 정방형인 시험편을 절단하고, 절단부위의 변형량을 측정함으로써, 절단 후의 강판의 변형을 예측할 수 있게 된다. 여기서의 강판의 변형은, 절단시에 가장 변형의 절대치가 커지게 되는 조건으로 절단한 경우를 상정하고 있지만, 상기 실시예 4의 경우와 마찬가지로, 작업현장에서의 절단형상에 따라, 미리 변형의 수준을 여러 종류 준비해 두면 좋다. 또한, 시험편 절단위치에 따른 보정 및 절단방법에 따른 보정은, 상기 실시예 4의 경우와 같다.

실시예 6

다음으로, 본 발명상의 강판, 강판제조방법 및 강판제조장치에 관한 실시예 6에 대해 설명한다. 실시예 6은, 기본적으로 상기 실시예 1 또는 실시예 3의 경우와 같고, 응력변수와 변형변수대신에, 강판의 절단부의 형상 및 강판의 길이방향휨분포로부터 구해지는 휨변수의 값이 일정 범위 내로 되도록 제어된 것이다. 도 1에 있어서의 변형예측컴퓨터 18는, 이하의 식(3)으로 나타내는 휨변수의 값이 소정의 범위 내로 되도록 제어한다. 그 외에, 특별히 기재하지 않은 부분은 상기 실시예 1 또는 실시예 3의 경우와 같다.

단, 강판 전체의 면적을 S, 미소영역의 면적을 s, 미소영역에서의 길이방향휨값 또는 폭방향휨값을, 보정총절단영역을 Ω로 한다.

휨변수와 작업현장에서 요구되는 정도ｑ에 의해 결정되는 허용치 _c(ｑ)의 사이에는, 최소허용치를 _c ^min(ｑ), 최대허용치를 _c ^max(ｑ)로 하여, _c ^min(ｑ) _c ^max(ｑ)의 관계가 성립된다.

실시예 1 또는 실시예 3의 경우와 마찬가지로, 여러가지 강판사이즈, 응력분포, 절단형상의 강판에 대해, FEM해석을 행하고, 절단 후의 강판의 변형량과 휨변수의 관계를 구한 결과를 도 28에 나타내었다. 휨변수의 값을 변화시킴으로써, 강판절단 후의 변형량을 제어할 수 있다.

도 28에 있어서, 횡축은 휨변수의 값(단위 무차원)을 나타내고, 종축은 소정길이당의 변형량(단위 mm/mm, 즉 무차원)을 나타낸다. 도 28로부터 알 수 있는 바와 같이, 절단시에 있어서의 강판의 수축과 신장 등의 변형량이 길이 10,000mm당 1.5mm 이하의 요구를 만족하기 위해서는, 휨변수의 절대치가 1.5 ×10^-12이하로 제어되는 것이 바람직하다.

또한, 판두께와 제조방법 및 강판의 등급에 따른 표면의 잔류응력의 보정치의 관계를 도 29에 나타내었다. 도 29에 있어서, 횡축은 샘플로 이용한 각 강판의 판두께(단위 mm)를 나타내고, 종축은 강판의 표면에 있어서의 잔류응력의 보정치(단위 ㎏/㎟)를 나타내었다. 또한, 도 중 「」은 압연한 상태 그대로의 강판의 값을 나타내고, 「」은 가속냉각형 강판의 값을 나타내고, 「◆」은 열처리 및/또는 교정처리한 강판의 값을 나타내었다. 도 29로부터 알 수 있는 바와 같이, 열처리와 교정을 실시한 등급이 높은 강판은, 압연한 상태 그대로의 강판과 가속냉각한 강판에 비해, 판두께방향에 있어서의 잔류응력의 변화가 작고, 판두께에 따른 보정치의 변화는 작다. 또한, 압연한 상태 그대로의 강판과 가속냉각한 강판과 같이 제조방법의 차이에 의해서도, 판두께방향에 있어서의 잔류응력의 변화가 다르다. 따라서, 이들 강판의 제조방법과 등급 등의 조건에 따라, 각각 다른 보정치를 이용하여 표면의 잔류휨측정치로부터 판두께방향의 평균치로의 보정을 행하는 것이 바람직하다.

시험편이 짧을 경우에는, 측정 또는 해석한 잔류휨의 보정이 필요하게 된다. 시험편 길이와 잔류휨의 보정계수의 관계를 도 30에 나타내었다. 도 30에 있어서, 횡축은 강판(예를 들면 길이가 20m인 제품)을 절단한 시험편의 길이(단위 m)를 나타내고, 종축은 보정계수를 나타낸다. 또한,「」은 강판의 폭방향에 있어서의 중앙부 근방에서의 잔류휨의 보정계수(단위 무차원)를 나타내고, 「」은 강판의 폭방향에 있어서의 단부 근방에서의 잔류휨의 보정치를 나타낸다. 또한, 보정계수는, 절단 전의 강판의 폭방향에 있어서의 중앙부 및 단부로부터 소정의 위치에서의 잔류휨값에 대한 절단후의 시험편의 폭방향에 있어서의 동일한 위치에서의 잔류휨값의 비율(비)이다. 도 29 및 도 30으로부터 알 수 있는 바와 같이, 시험편 길이가 짧을 경우에는, 폭방향에 있어서의 단부 근방과 폭방향에 있어서의 중앙부 근방 중의 어느 위치에서도 보정이 필요하게 되고, 또한 보정량이 다르다. 따라서, 시험편 길이에 따라, 도 30으로부터 구한 보정계수의 역수를 이용함으로써 잔류휨의 보정을 행하는 것이 바람직하다.

또한, 절단방법에 따른 잔류휨의 차이를 보정하기 위한 휨변수의 보정치를 도 31에 나타내었다. 도 31에 있어서, 횡축은 절단방법을 나타내고, 종축은 절단시의 휨변수보정량(단위 무차원)을 나타낸다. 구체적으로는, 휨변수의 값으로부터, 절단방법에 따라 도 31로부터 구한 보정치를 감산하여 보정한다. 또한, 이 보정치는, 예를 들면 13에 나타낸 형상으로 강판을 절단할 경우의 값이지만, 보정치는 절단형상에 따라 다르므로, 절단형상에 따라 여러 수준으로 준비하여 두는 것이 바람직하다.

또한, 잔류휨의 측정에 대해서는, 잔류응력의 측정의 경우와 마찬가지로, 강판표면의 온도분포로부터 잔류휨을 구할 수 있다. 또한, 천공법, X-선에 의한 방법, 중성자회절에 의한 방법 등을 이용하여도 좋다. 천공법에 의한 경우, 시험편사이즈 및 강판사이즈 등의 구속상태의 차이에 따라 강판의 잔류휨이 다르기 때문에, 이상적으로는, 작업현장에서 가공되는 사이즈의 강판으로부터 잔류휨을 측정함으로써 휨변수를 연산하는 것이 바람직하다.

실시예 7

다음으로, 본 발명상의 강판, 강판제조방법 및 강판제조장치에 관한 실시예 7에 대해 설명한다. 실시예 7은, 기본적으로 상기 실시예 6의 경우와 같고, 휨변수대신, 잔류휨값이 일정 범위내로 되도록 제어되어 있다. 도 1에 있어서의 변형예측컴퓨터 18는, 잔류휨의 최대치, 최소치, 평균치, 총합계, 편차, 절대치 또는 분포가 일정 범위내로 되도록 제어한다. 그 외에, 특별히 기재하지 않은 부분은 상기 실시예 1로부터 실시예 6의 경우와 같다.

잔류휨과 작업현장에서 요구되는 정도ｑ에 의해 결정되는 허용치 _c(ｑ)의 사이에는, 잔류휨의 최대치를 ^max, 잔류휨의 최소치를 ^min, 허용치의 상한을 _c ^max, 허용치의 하한을 _c ^min, 잔류휨의 판내편차의 허용치를 _c ^dev로 하여, _c ^min(ｑ) _c ^max(ｑ) 및 ^max- ^min _c ^dev(ｑ) 중의 적어도 어느 한 관계가 성립된다.

상기 휨변수와 마찬가지로, 잔류휨 자체도 절단가공시의 변형에 영향을 미친다. 강판의 잔류휨과 절단가공시의 변형의 관계를 탄성해석에 의해 구한 결과를 도 32에 나타내었다. 도 32에 있어서, 횡축은 강판의 길이방향의 잔류휨의 절대치(단위 무차원)를 나타내고, 종축은 강판절단 후의 변형량의 절대치(단위 mm/mm, 즉 무차원)을 나타낸다. 여기서의 잔류휨값은, 100mm ×100mm의 대략 정방형의 영역에서의 길이방향휨값의 평균치이다. 절단조건으로, 절단시의 변형의 절대치가 최대로 되는 조건을 상정하여 해석하였다. 잔류휨값의 절대치가 커지면 절단시의 변형의 절대치가 커지게 되므로, 변형량이 목표치가 되도록 잔류휨값을 제어할 필요가 있다.

도 32로부터 알 수 있는 바와 같이, 일반적으로는, 잔류휨값의 절대치가 2.0 ×10^-4이하 정도이면 좋다. 특히, 절단후 변형의 절대치가 길이 10,000mm당 1.5mm 이하로 할 경우, 잔류휨의 절대치는 1.5 ×10^-4이하가 바람직하다.

또한, 여러가지 사이즈 및 잔류휨분포의 강판에 대해, 임의의 100mm ×100mm의 대략 정방형영역의 잔류휨편차(최대치-최소치)와 절단후의 변형량의 관계를 도 33에 나타내었다. 판면 내의 잔류휨편차는 5.0 ×10^-4이하로 규제하는 것이 바람직하다.

또한, 잔류휨값의 절대치, 최대치, 최소치, 평균치, 편차 등에 대해서도, 강판의 판두께, 등급, 절단방법 등에 따른 보정을 가하는 것이 바람직하다. 절단방법에 따른 잔류휨값의 보정치를 도 34에 나타내었다. 도 34에 있어서, 횡축은 절단방법을 나타내고, 종축은 잔류휨값의 보정치(단위 무차원)을 나타낸다. 구체적으로는, 잔류휨의 값으로부터, 절단방법에 따라 도 34로부터 구한 보정치를 감산하여 보정한다. 또한, 이 보정치는, 예를 들면 도 13에 나타낸 형상으로 강판을 절단할 경우의 값이지만, 보정치는 절단형상에 따라 다르기 때문에, 절단형상에 따라 여러 수준으로 준비해 두는 것이 바람직하다.

그 외의 실시예

또한, 상기 각 실시예에서는, 작업현장마다에서의 절단방법과 절단수단을 고려한 변형예측치의 연산을 행하도록 설정하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 데이타전송량감소 및 처리속도향상의 관점으로부터, 절단조건 및 절단방법을 가장 엄격한 조건으로 고정해도 좋다. 여기서, 가장 엄격한 조건이라는 것은, 절단시의 슬릿의 형상이 상정되는 것 중 최대라는 것을 말한다. 또한, 가장 엄격한 절단방법은, 강판의 수축에 대해서는 절단입열에 따른 영향이 큰 가스절단의 경우를 말하고, 신장되는 강판에 대해서는 절단입열에 따른 영향이 없는 절단방법을 상정하여 설정하면 좋다. 또한, 변형의 허용치를 가장 엄격한 조건으로 고정시켜도 좋다.

또한, 응력변수를 제어하는 방법으로, 상기 실시예에서는, 강판을 절단한 후, 교정장치(로울러레벨라) 10에 의해 잔류응력을 직접제어하는 기계적 방법, 그리고 필요에 따라 열처리로 9에 의한 열처리에 의해 잔류응력을 직접제어하는 열적 방법을 이용하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 가열, 압연, 가속냉각 등의 공정을 엄밀히 관리하는 간접적 방법에 의해서도 응력변수를 제어할 수 있다.

또한, 상기 각 실시예에서는, 강판의 폭방향의 여러 위치에서, 강판의 길이방향의 잔류응력과 잔류휨 등을 측정하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 강판의 길이방향의 여러 위치에서의 강판의 폭방향의 잔류응력과 잔류휨 등을 측정해도 마찬가지의 효과가 얻어진다. 즉, 강판의 길이방향과 폭방향을 치환하였다고 생각하면 좋다. 또한, 강판의 두께방향응력과 두께방향휨 등을 측정 또는 해석해도 좋다.

실험예

다음으로, 상기 강판제조방법에 따라 제조한 강판과, 종래 방법에 의해 제조한 강판을 실제로 절단하고, 그 변형량을 비교하는 실험을 행하였다. 실험재에 대한 상세한 정보를 표 4에 나타내었다.

표 4

원래의 압연사이즈는 16^t×2600^W×22,000^L(단위 mm)이고, 거기에서 16^t×2500^W×10,000^L(단위 mm)인 제품을 절단하였다. 가열로 1에 의한 가열온도는 1200℃이고, 압연완료시의 온도는 780℃였다. 압연 후의 형상은 평면(플랫 : flat)이었다.

가속냉각장치 5에 의한 가속냉각조건은, 냉각전 온도 760℃, 냉각후 온도 550℃, 냉각속도 7℃/s이었다. 또한, 열간교정장치 6에 의한 교정조건은, 압하설정량이 입구쪽이 12.0mm, 출구쪽이 15.0mm이었다. 또한, 교정온도는 540℃이었다. 열간교정 후의 평탄도도 평면(플랫 : flat)이었다. 평탄도판정방법은, 로울러테이블상과 각 봉상에서의 스트레쳐(stretcher)에 의한 평탄도측정을 행하였다.

절단한 형상을 도 35에 나타내었다. 절단방법은, 도 13에 나타낸 바와 같은 레이저를 이용한 일필서에 의한 슬릿절단이다. 또한, 변형량의 측정은, 절단 전후에 있어서의 기준점의 변위량을 측정하였다.

종래예에 의한 강판은, 냉각 및 제품절단 후의 테이블로울러상의 형상은 평탄하였다. 한편, 본 발명에 의한 강판은, 상기 실시예에 따른 응력변수는 0.35이고, 교정코드는 3이었다.

교정장치(로울러레벨라) 10를 상세히 설명하면, 최대교정하중 5000톤, 교정로울직경 360mm ×바렐(胴)길이 4800mm, 교정로울의 대수는 상하 각 4대 및 아래의 1대는 교정로울직경 300mm ×바렐길이 4800mm이었다. 교정조건은, 인터메쉬량이 첫번째 패스가 9.0mm, 두번째 패스가 7.0mm, 세번째 패스가 5.0mm이고, 교정속도는 20rpm이었다. 또한, 교정 후의 테이블로울상의 형상은 평탄하였다.

절단실험의 결과를 도 36에 나타내었다. 도 36에 있어서, 횡축은 강판의 길이방향에 있어서의 선단으로부터의 거리(단위 mm)를 나타내고, 종축은 강판의 길이방향에 있어서의 각 측정점에서의 변형량(단위 mm/mm, 즉 무차원)을 나타낸다. 도 36으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 강판은, 절단후에 거의 변형이 발생하지 않은 데 비해, 종래의 강판은 큰 변형이 발생하였다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명상의 강판에 따르면, 작업현장에 있어서의 가공정보, 예를 들면, 가공조건, 가공방법, 가공형상 및 가공정도의 허용치에 따라, 강판의 특성, 예를 들면 강판의 잔류휨, 잔류응력, 변위 또는 변형량의 최대치, 최소치, 평균치, 총합계, 편차, 절대치 또는 분포, 또는 이들로부터 연산되는 변수의 값이 일정 허용범위 내로 되도록 제어되어 있으므로, 작업현장에 있어서의 절단가공 후의 변형을 예측할 수 있게 된다.

한편, 본 발명상의 강판제조방법에 따르면, 강판의 특성인 불균일성을 나타내는 변수를 측정 또는 연산하고, 변수가 소정범위 내에 있는지의 여부를 판단하고, 변수가 소정범위 내에 있지 않을 경우에는, 특성인 불균일성을 감소시키기 위해 강판을 교정처리하기 때문에, 미가공상태에서의 잔류응력분포와 잔류휨분포 등이 소정의 허용범위 내로 되도록 제어된 강판을 용이하게 제조할 수 있다.

또한, 본 발명상의 강판제조장치에 따르면, 압연된 강판의 특성인 불균일성을 나타내는 변수를 측정 또는 연산하는 변수연산수단과, 변수가 소정범위 내에 있는지의 여부를 판단하는 판단수단과, 변수가 소정범위 내에 있지 않을 경우에, 잔류응력을 감소시키기 위해 강판을 교정처리하는 교정처리수단을 구비하기 때문에, 상기 미가공상태에서의 잔류응력분포와 잔류휨분포 등이 소정의 허용범위 내로 되도록 제어된 강판을 용이하게 제조할 수 있다.

또한, 교정처리는 여러 단계의 교정조건의 설정이 가능하고, 변수가 소정범위 내에 있지 않을 경우, 가장 약한 교정조건에서 교정처리를 행하였다고 가정하여 변수를 재연산하고, 재연산한 변수가 상기 소정범위 내에 있는지의 여부를 재판단하고, 변수가 상기 소정범위 내에 있지 않을 경우에는, 변수가 상기 소정범위 내에 들어갈 때까지 순차적으로 교정조건을 강화하여 변수의 재연산을 반복하고, 변수가 상기 소정범위 내에 들어간 시점에서의 교정조건으로 강판을 교정처리하도록 구성함으로써, 열간교정된 강판의 잔류응력분포 등에 따라 최적한 교정을 행할 수 있다.

Claims (9)

1. 적어도 하나의 부위가 절단되는 강판으로서, 강판 전체의 면적 S, 미소(微少)영역의 면적 s, 미소영역에서의 강판길이방향응력치 또는 강판폭방향응력치 σ, 보정총절단영역 Ω를 이용하여 하기 식 (1)으로 정의되는 응력변수(파라미터 : parameter)의 절대치가 0.3 이하인 것을 특징으로 하는 강판.
2. 적어도 하나의 부위가 절단되는 강판으로서, 강판표면의 100㎜ ×100㎜의 대략정방형인 영역에서의 강판길이방향응력치의 평균치로 정의되는 잔류응력치의 절대치가 3.14㎏/㎟ 이하이고, 또한 상기 100㎜ ×100㎜의 대략 정방형인 영역 내에서의 응력편차(최대치-최소치)가 11㎏/㎟ 이하인 것을 특징으로 하는 강판.
3. 적어도 하나의 부위가 절단되는 강판으로서, 강판 전체의 면적 S, 미소영역에서의 강판길이방향변위, 강판길이방향변형량, 강판폭방향변위 또는 강판폭방향변형량 중의 어느 하나를 나타내는 △, 보정총절단영역 Ω를 이용하여 하기 식 (2)으로 정의되는 변형변수 δ의 절대값이 1.6 이하인 것을 특징으로 하는 강판.
4. 적어도 하나의 부위가 절단되는 강판으로서, 이 강판의 길이방향에 있어서의 중앙부 근방으로부터 500㎜ ×500㎜의 대략 정방형인 시험편을 절단하였을 때, 이 절단부위의 변형휨값 △ε가 -0.005~0.005의 범위 내인 것을 특징으로 하는 강판.
5. 적어도 하나의 부위가 절단되는 강판으로서, 이 강판의 길이방향에 있어서의 중앙부 근방으로부터 500㎜ ×500㎜의 대략 정방형인 시험편을 절단하였을 때, 이 절단부위의 변형량 △^d가 -2.0~2.0mm의 범위 내인 것을 특징으로 하는 강판.
6. 적어도 하나의 부위가 절단되는 강판으로서, 강판 전체의 면적 S, 미소영역의 면적 s, 미소영역에서의 강판의 길이방향휨값 또는 강판의 폭방향휨값 ε, 보정총절단영역 Ω을 이용하여 하기 식 (3)으로 정의되는 휨변수의 절대치가 1.5 ×10^-12이하인 것을 특징으로 하는 강판.
7. 적어도 하나의 부위를 절단하는 강판으로서, 강판 표면의 100㎜ ×100㎜의 대략 정방형인 영역에서의 강판길이방향휨값의 평균치로 정의되는 잔류휨값의 절대치가 1.5 ×10^-4이하이고, 또한 상기 100㎜ ×100㎜의 대략 정방형인 영역 내에서의 휨편차(최대치-최소치)가 5.0 ×10^-4이하인 것을 특징으로 하는 강판.
8. 강판의 특성을 나타내는 하기 ⓛ~⑦의 변수군에서 선택되는 어느 하나의 변수의 값이 소정범위에 있는지의 여부를 판단하고, 이 변수값이 소정범위에 없을 경우에는, 이 변수값이 소정범위에 들어가도록 강판을 기계적 또는/또한 열적 수단으로 교정처리하는 것을 특징으로 하는 강판제조방법.

   ① 응력변수의 절대치

   ② 잔류응력치의 절대치 및 응력편차

   ③ 변형변수δ

   ④ 변형휨값△ε

   ⑤ 변형량△^d

   ⑥ 휨변수

   ⑦ 잔류휨값의 절대치 및 휨편차
9. 제 8 항 에 있어서, 상기 기계적 교정처리수단이 로울러레벨라에 의한 압하이고, 열적 교정처리수단이 열처리로(爐) 내에서의 열처리인 강판제조방법.