KR20150118301A - 후판의 열간 교정을 위한 고온 항복강도 예측방법 - Google Patents

후판의 열간 교정을 위한 고온 항복강도 예측방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 후판의 열간 교정을 위한 고온 항복강도 예측방법으로서, 슬래브의 치수, 화학성분 및 조업조건을 입력받는 단계와 입력받은 상기 슬래브의 치수, 화학성분 및 조업조건을 토대로 상온 항복강도(YP20)를 예측하는 단계와 상기 상온 항복강도(YP20)가 예측된 후, 열간 교정기 직전의 교정 온도(T)를 입력받는 단계와 상기 상온 항복강도(YP20) 및 교정 온도(T)를 이용하여 온도계수(Tcoeff)를 예측하는 단계 및 예측된 상기 상온 항복강도(YP20)와 온도계수(Tcoeff)의 곱으로 고온 항복강도(YPTemp)를 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 후판의 열간 교정을 위한 고온 항복강도 예측방법을 제공한다.

Description

후판의 열간 교정을 위한 고온 항복강도 예측방법{PREDICTION METHOD OF THE YIELD STRESS AT ELEVATED TEMPERATURE FOR THE PLATE HOT LEVELING}
본 발명은 후판의 열간 교정을 위한 고온 항복강도 예측방법으로서, 더욱 상세하게는 후판의 열간 교정작업이 정확한 조업조건으로 설정되도록 하는 후판의 열간 교정을 위한 고온 항복강도 예측방법에 관한 것이다.
일반적으로 후판은 쇳물을 가공해 나온 평평한 판재 모양의 철강 반(半)제품인 슬래브를 고온으로 가열한 뒤, 누르고 늘여서 두께를 조절하여 만든 강판을 의미한다.
도 1은 일반적인 후판의 제조공정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1에서와 같이, 연속주조 공정에 의해서 제조된 슬래브(10)는 가열수단(20)에서 강종에 따른 목표 온도까지 가열된다.
이송롤러(70)에 의해 가열수단(20)을 통과한 슬래브(10)는, 거칠기 압연기(Roughing Mill, RM) 및 마무리 압연기(finishing Mill, FM) 등의 압연수단(30)을 거쳐 일정한 두께 예컨대, 최종 제품의 지시 두께까지 소재를 압연하여 후판(10a)으로 제조된다.
다음으로, 마무리 압연에 의해 소정의 판 두께로 압연된 후판(10a)은 결정립 미세화나 변태조직의 제어와 같은 열처리를 위한 가속냉각을 위해서 냉각수단(40)을 거치게 된다.
그리고, 후판(10a)의 질을 높이기 위하여 교정수단(50)을 통한 교정단계(평탄화 단계)를 거친 후판(10b)은, 냉각대(60)에서 상온까지 냉각된다.
한편, 열간 압연된 후판(10a)은 소성 변형의 불균형 및 여러 압연 인자에 의해 형상 불량을 가지게 되며, 이러한 후판(10a)에 전술된 교정수단(50)을 실시함으로써 잔류응력을 제거하고 형상불량을 교정하여 후판(10a)을 평탄하게 한다.
도 2는 열간 교정수단용 롤부재에 의한 열간 교정작업을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2(a)에서와 같이, 열간 교정수단(50)용 롤부재는 회전하는 롤(52a, 52b, 52c, 52d)을 포함하는 상부 롤부(52)가 화살표 방향(A)으로 회전하고, 그 반대 방향인 화살표 방향(B)으로 회전하는 롤(54a, 54b, 54c, 54d, 54e)을 포함하는 하부 롤부(54)로 이루어지며, 상부 롤부(52) 및 하부 롤부(54) 사이로 지나가는 후판(10a)을 교정하게 된다.
도 2(b)에 도시한 것과 같이, 일반적인 교정용 롤부재의 교정 방식은 상부 롤부(52)의 롤(52a, 52b, 52c 52d)들이 경사지도록 구비되는데, 롤부재의 두께에 따라 교정 효과를 달성할 수 있는 후판(10a)의 두께가 제한을 받게 될 수 있다.
한편, 교정 작업의 설정 기준은 대상재인 후판의 두께, 폭, 온도, 강도에 의해 결정이 된다.
굽힘량은 롤부재의 입측에서 최대가 되는데, 이러한 최대값은 후판 두께방향의 소성영역과 탄성영역의 비율을 통하여 결정된다.
이를 구체적으로 설명하고자 전술된 도 2를 참조하여 도 3을 도시하였다.
먼저, 교정대상 후판(10a)이 상부 롤부(52) 및 하부 롤부(54) 사이를 지나갈 때, 하부 롤부(54)와 접촉된 후판(10a)의 하면에서는 압축에 의한 소성변형이 발생하고, 후판(10a)의 상면에서는 인장에 의한 소성변형이 발생하게 되며, 이러한 소성변형을 통해 후판(10a)의 교정작업이 이루어지게 된다.
여기서, 도 3(a)에서와 같이, 열간 교정에 의한 후판(10a)의 두께방향 응력곡선(C)을 나타낼 수 있고, 소성영역(200) 및 탄성영역(100)은 항복강도(항복점, D)을 기준으로 나뉘게 되며, 이러한 항복강도의 거동은, 도 3(b)에서와 같이, 재료의 응력-변형률 곡선을 통해 나타낼 수 있다.
따라서, 후판(10a)의 열간 교정을 위해서는 후판(10a)의 두께방향으로 일정비율 이상의 소성변형을 일으켜, 후판(10a)의 길이를 폭방향으로 일정하게 만들어야 한다.
이때, 후판(10a) 두께방향의 소성변형량은 후판(10a)의 고온 항복강도에 따라 결정되므로, 슬래브의 화학성분과 조업조건에 따른 후판(10a)의 고온 항복강도의 계산이 필요하다. 또한, 항복강도는 열간 교정시에 발생하는 하중의 계산에 사용되므로 정확한 고온 항복강도의 예측이 무엇보다 중요하다.
한편, 종래의 고온 항복강도(YPTemp) 예측 관계식은 "YPTemp = YP20 × Tcoeff" 로 이루어져 있다. 여기서, YP20는 상온 항복강도로서, 재료의 상온 항복강도 값을 의미하며, Tcoeff는 온도계수이고 고온 항복강도(YPTemp)를 상온 항복강도의 값으로 나눈 값을 의미한다.
종래의 상온 항복강도(YP20)의 경우, 실제 슬래브의 화학성분, 조업상 발생하게 되는 압연 및 냉각 조건의 편차를 반영할 수 없어 그 예측 정도가 떨어지게 된다.
또한, 종래의 온도계수(Tcoeff) 의 경우, 도 4에서와 같이, 재료의 강도에 따라 고온 항복강도(YPTemp)의 거동이 달라지지만, 전술된 종래의 관계식에서는 오로지 하나의 온도계수(Tcoeff)로 계산을 한다.
더욱이, 고온 항복강도(YPTemp)의 거동을 정확하게 모사하기 위해서는 3차 제곱 식과 같은 형태로 표현해야 하지만, 종래의 관계식은 AISC, AS4100의 값과 같이 온도의 2차 제곱이나 직선의 형태로 이루어져 있어 그 정확도가 떨어진다.
이를 위해, 종래에는 대한민국 등록특허 제 10-1228802호가 제시되었다.
종래의 대한민국 등록특허는 고온 항복강도(YS)의 예측식이 “ YS = C1 + C2 * T + C3 * TS + C4 * T * TS “ 로 이루어진다. 여기서, T는 압연판의 온도, TS는 압연판의 냉간상태에서의 인장강도, C1, C2, C3, C4는 수식의 계수이다. 그리고, 0 ≤ C1 ≤ 100, -1 ≤ C2 ≤ 1, - ≤ C3 ≤ 1, -1 ≤ C4 ≤ 1을 만족한다.
하지만, 종래의 대한민국 등록특허는 압연판의 온도 및 냉간 상태의 인장강도만으로 계산하고 있어서 그 정확도가 떨어진다.
또한, 종래에는 미국 등록특허 제 04881392호가 제시되었다.
종래의 미국 등록특허는 고온 항복강도(k*)의 예측식이 “ k* = kgk[(ky1·fg(T))(1 + ky3 · e)(1 + ky4(de/dt)) + ky2 + ky0] “로 이루어진다. 여기서, k 및 kg는 보정률, fg(T)는 온도계수, k0 내지 k4는 계수, e는 변형률을 의미한다.
하지만, 온도계수가 2차 함수의 형태로 이루어지므로, 실제 고온 항복강도 거동과 차이가 있다. 또한, 탄소강의 경우 강종을 두 단계, 즉, 250MPa 및 350MPa만으로 구분하고 있어서, 실제 다양한 강종을 교정하기에는 한계가 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 후판의 열간 교정작업이 정확한 조업조건으로 설정되도록 하는 후판의 열간 교정을 위한 고온 항복강도 예측방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 후판의 열간 교정을 위한 고온 항복강도 예측방법으로서, 슬래브의 치수, 화학성분 및 조업조건을 입력받는 단계와 입력받은 상기 슬래브의 치수, 화학성분 및 조업조건을 토대로 상온 항복강도(YP20)를 예측하는 단계와 상기 상온 항복강도(YP20)가 예측된 후, 열간 교정기 직전의 교정 온도(T)를 입력받는 단계와 상기 상온 항복강도(YP20) 및 교정 온도(T)를 이용하여 온도계수(Tcoeff)를 예측하는 단계 및 예측된 상기 상온 항복강도(YP20)와 온도계수(Tcoeff)의 곱으로 고온 항복강도(YPTemp)를 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 후판의 열간 교정을 위한 고온 항복강도 예측방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 슬래브의 치수는 슬래브 두께일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 슬래브의 화학성분은, C(탄소), Si(규소), Mn(망간), P(인), S(황), Al(알루미늄), Cu(구리), Ni(니켈), Cr(크롬), Mo(몰리브덴), V(바나듐), Nb(니오브), N(질소), H(수소), Ti(티타늄), Ca(칼슘), B(붕소)의 중량% 중 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 슬래브의 조업조건은, 추출 온도, 가열 시간, 1차 제어 두께, 2차 제어 두께, 1차 제어 온도, 2차 제어 온도, 압연 종료 온도, 압연 종료 두께, 냉각 시작 온도, 냉각 종료 온도, 냉각 시간 중 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 슬래브는, AR(As-Roll), CR(Controlled Rolling), TMCP(Thermo-Mechanical Controlled Process) 중 어느 하나의 방식으로 열처리될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 온도계수(Tcoeff)는 상온 항복강도(YP20) 및 상기 교정온도(T)의 구간에 의한 수식테이블에 따라서 결정될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상온 항복강도를 슬래브의 치수, 화학성분, 조업조건(가열, 압연, 냉각조건)에 따라 예측하고, 온도계수를 상온 항복강도의 등급별로 세분화하여 3차 제곱식의 형태로 표현하므로, 정확도가 우수한 고온 항복강도의 관계식을 예측할 수 있다.
고온 항복강도의 예측을 위한 관계식을 산출함으로써, 롤부재 간격에 따른 후판 두께방행의 소성변형률을 예측할 수 있으므로, 후판의 평탄도에 따른 올바른 롤부재 간격을 산출할 수 있다.
그리고, 열간 교정시의 하중을 예측함으로써, 롤부재의 변형 예측 및 보상을 할 수 있고, 설비의 최대 하중을 넘지 않는 범위에서 조업을 하여 설비의 건정성을 유지할 수 있다.
또한, 후판의 평탄도 확보로 인해 후공정의 작업부하를 줄일 수 있고, 후판의 불균일화에 의한 설비충돌이 방지되어 설비보호가 용이하다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 일반적인 후판의 제조공정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 열간 교정수단용 롤부재에 의한 열간 교정작업을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3(a)는 열간 교정에 의한 후판의 두께방향으로 나타나는 소성영역 및 탄성영역을 나타내는 도면이다.
도 3(b)는 일반적인 열간 교정에 의한 후판의 응력-변형률을 나타내는 도면이다.
도 4는 재료의 강도별 고온 항복강도의 거동을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 후판의 열간 교정을 위한 고온 항복강도 예측방법을 나타내는 순서도이다.
도 6은 본 발명에 따른 상온 항복강도 예측값과 실제 상온 항복강도 측정값의 비교를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 상온 항복강도에 따른 온도계수를 나타내는 그래프이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 실시예는 후판의 열간 교정을 위한 고온 항복강도 예측방법의 목적을 달성하기 위함이다.
이를 위해, 본 실시예는 슬래브의 치수, 화학성분 및 조업조건을 입력받는 단계가 선행되고, 입력받은 슬래브의 기본정보(치수, 화학성분 및 조업조건)를 토대로 상온 항복강도를 예측하는 단계가 진행된다.
다음으로, 상온 항복강도가 예측되어 열간 교정기 직전의 교정 온도를 입력받는 단계를 거친 후, 상온 항복강도 및 교정 온도를 이용하여 온도계수를 예측하게 된다.
이후에, 전술된 단계에서 예측된 상온 항복강도와 온도계수의 곱을 통해 최종적으로 고온 항복강도를 예측하게 된다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 전술된 방법 및 관계식을 도출하게 된 경위를 상술하기로 한다.
도 5는 본 발명에 따른 후판의 열간 교정을 위한 고온 항복강도 예측방법을 나타내는 순서도이고, 도 6은 본 발명에 따른 상온 항복강도 예측값과 실제 상온 항복강도 측정값의 비교를 나타내는 도면이며, 도 7은 본 발명의 상온 항복강도에 따른 온도계수를 나타내는 그래프인 바, 이를 바탕으로 설명한다.
본 실시예는 고온 항복강도(YPTemp)를 예측하기 위한 관계식 "YPTemp = YP20 × Tcoeff" 를 바탕으로 구현된다. 여기서, YP20는 상온 항복강도, Tcoeff는 온도계수를 각각 의미한다.
먼저, 도 5에서와 같이, 조업 지시로부터 슬래브에 대한 치수 및 화학성분을 입력받는 단계가 진행된다(S10). 이때, 슬래브의 치수는, 슬래브 두께일 수 있다.
또한, 슬래브의 화학성분은 C(탄소), Si(규소), Mn(망간), P(인), S(황), Al(알루미늄), Cu(구리), Ni(니켈), Cr(크롬), Mo(몰리브덴), V(바나듐), Nb(니오브), N(질소), H(수소), Ti(티타늄), Ca(칼슘), B(붕소)의 중량% 중 하나 이상일 수 있다.
전술된 슬래브의 기본정보를 입력받은 후에 가열로에서 가열이 실시되면, 가열로 장치로부터 추출시점의 가열시간 및 추출온도를 입력받는다.
가열로에서의 가열 후에 압연이 실시되면, 슬래브는 AR(As-Roll), CR(Controlled Rolling), TMCP(Thermo-Mechanical Controlled Process) 중 어느 하나의 방식으로 열처리될 수 있다.
이후에는 압연 장치로부터 1차 제어 두께, 2차 제어 두께, 1차 제어 온도, 2차 제어 온도, 압연 종료 온도, 압연 종료 두께를 입력받는다.
압연 후에 냉각수단에서 가속냉각이 실시되면, 가속냉각 장치로부터 냉각 시작 온도, 냉각 종료 온도, 냉각 시간을 입력받는다.
그리고, 전술된 과정을 통한 슬래브의 기본정보, 예컨대, 치수, 화학성분, 조업조건을 토대로 상온 항복강도(YP20)를 예측하게 된다(S20).
한편, 본 실시예에서는, 압연 열처리 조건에 따라 물성이 달라질 수 있음을 이용하여, AR(As-Roll), CR(Controlled Rolling), TMCA(Thermo-Mechanical Controlled Process)의 세가지 열처리로 구분하였다.
슬래브의 치수, 화학성분, 조업조건에 따라 인장시험의 결과를 회귀분석한 후 그 결과를 최적화하였으며, 이를 통해 예측된 상온 항복강도(YP20)의 관계식은 하기와 같이 나타낼 수 있다.
이하에서는 하기 관계식을 참조하여 전술된 각 압연 열처리시 예측된 상온 항복강도(YP20)를 구체적으로 설명하겠다.
먼저, 압연 열처리가 AR방식으로 진행된 경우, 상온 항복강도(YP20)는 하기 관계식 1에 의해 예측될 수 있다.
(관계식 1)
YP20 = 146.08 - 0.0869 SLAB_THK - 0.1652 THK + 1.2359 R_RATIO + 0.0745 FUR_TEMP - 0.0838 FRT + 369.07 C(탄소) + 72.254 Si(규소) + 74.467 Mn(망간) + 254.37 P(인) - 116.72 S(황) + 5.6148 Al(알루미늄) + 5.5224 Cu(구리) - 48.035 Ni(니켈) + 34.409 Cr(크롬) + 73.050 Mo(몰리브덴) - 239.83 V(바나듐) + 1738.70 Nb(니오브) + 1198.14 N(질소) - 28975.6 H(수소) + 1791.3 Ti(티타늄) - 121.88 Ca(칼슘) - 6511.2 B(붕소)
이때, SLAB_THK는 슬래브 두께, THK는 제품 두께, R_RATIO는 슬래브 두께/제품 두께, FUR_TEMP는 추출 온도, FRT는 압연 종료 온도를 각각 의미한다.
다음으로, 압연 열처리가 CR(Controlled Rolling)로 진행된 경우, 상온 항복강도(YP20)는 하기 관계식 2에 의해 예측될 수 있다.
(관계식 2)
YP20 = 414.16 - 0.0326 SLAB_THK - 1.8206 THK + 0.9602 R_RATIO + 0.1724 HOLD_THK1 + 7.2113 H_RATIO + 0.1012 HOLD_THK2 + 0.0893 FUR_TEMP - 0.0406 SRT1 - 0.3340 FRT + 312.92 C(탄소) + 108.29 Si(규소) + 60.241 Mn(망간) + 505.25 P(인) - 1111.8 S(황) + 36.509 Al(알루미늄) + 41.658 Cu(구리) + 52.121 Ni(니켈) + 9.4047 Cr(크롬) + 262.72 Mo(몰리브덴) + 143.07 V(바나듐) + 2356.59 Nb(니오브) - 1913.2 N(질소) + 3334.79 H(수소) + 1685.7 Ti(티타늄) + 638.18 Ca(칼슘) + 8252.9 B(붕소)
이때, SLAB_THK는 슬래브 두께, THK는 제품 두께, R_RATIO는 슬래브 두께/제품 두께, HOLD_THK1는 1차 제어 두께, HOLD_THK2는 2차 제어 두께, H_RATIO는 1차 제어 두께/제품 두께, FUR_TEMP는 추출 온도, SRT1은 1차 제어 온도, FRT는 압연 종료 온도를 각각 의미한다.
그리고, 압연 열처리가 TMCP(Thermo Mechanical Controlled Process)로 진행된 경우, 상온 항복강도(YP20)는 하기 관계식 3에 의해 예측될 수 있다.
(관계식 3)
YP20 = 316.69 + 0.0477 SLAB_THK - 1.2394 THK + 0.0989 HOLD_THK1 + 0.0894 HOLD_THK2 - 0.0202 FUR_TIME + 0.1701 FUR_TEMP - 0.0544 SRT1 + 0.0115 SRT2 - 0.1507 FRT - 0.0004 FRT2 + 2.82E­7 FRT3 + 0.2923 SCT - 0.2972 FCT + 0.0008 FCT2 - 9.34E­7 FCT3 - 0.4862 CR - 138.13 C(탄소) + 63.031 Si(규소) + 20.640 Mn(망간) + 345.77 P(인) - 2689.0 S(황) + 142.83 Al(알루미늄) + 92.619 Cu(구리) - 64.418 Ni(니켈) + 84.882 Cr(크롬) + 214.58 Mo(몰리브덴) + 744.73 V(바나듐) + 2130.3 Nb(니오브) - 3461.9 N(질소) + 595.67 H(수소) + 1692.8 Ti(티타늄) - 659.0 Ca(칼슘) + 9442.6 B(붕소)
이때, SLAB_THK는 슬래브 두께, THK는 제품 두께, HOLD_THK1는 1차 제어 두께, HOLD_THK2는 2차 제어 두께, FUR_TIME은 가열 시간, FUR_TEMP는 추출 온도, SRT1은 1차 제어 온도, SRT2는 2차 제어 온도, FRT는 압연 종료 온도, SCT는 냉각 시작 온도, FCT는 냉각 종료 온도, CR(Cooling rate)은 냉각률((냉각시작 온도-냉각종료 온도)/냉각시간)을 각각 의미한다.
다음으로, 전술된 세가지 방식의 열처리를 바탕으로 하여 상온 항복강도(YP20)가 예측된 후, 열간 교정기 직전의 교정 온도(T)를 입력받는 단계가 진행된다(S30).
그리고, 예측된 상온 항복강도(YP20) 및 교정 온도(T)를 이용하여 온도계수(Tcoeff)를 예측하게 된다(S40).
여기서, 재료의 온도계수(Tcoeff)는 상온 항복강도(YP20)에 따라 달라지므로, 상온 항복강도(YP20)를 100MPa 단위의 구간으로 구분하여 고온 인장시험을 실시한 후, 고온 인장시험을 통해 예측된 고온 항복강도(YPTemp)를 상온 항복강도(YP20)에서의 값으로 나누어서 평균화하였다.
따라서, 위와 같은 과정에 따라 예측된 온도계수(Tcoeff)는 상온 항복강도(YP20) 및 교정 온도(T)의 구간에 의한 수식테이블에 따라서 결정되어 하기 관계식과 같이 나타낼 수 있다. 단, 상온 항복강도(YP20)의 단위는 MPa이다.
이하에서는 하기 관계식을 참조하여 예측된 온도계수(Tcoeff)를 구체적으로 설명하겠다.
먼저, 열간 교정기 직전의 교정 온도(T)가 650도 이하인 경우, 상온 항복강도(YP20)의 구간이 100~200을 만족하는 온도계수(Tcoeff)는 하기 관계식 4에 의해 예측될 수 있다.
(관계식 4)
Tcoeff = 9.68e-1 + 4.95e-10*T3 - 2.54e-6*T2 + 4.32e-4*T
또한, 상온 항복강도(YP20) 구간이 200~300을 만족하는 온도계수(Tcoeff)는 하기 관계식 5에 의해 예측될 수 있다.
(관계식 5)
Tcoeff = 9.60e-1 + 1.39e-09*T3 - 3.31e-6*T2 + 6.31e-4*T
또한, 상온 항복강도(YP20)의 구간이 300~400을 만족하는 온도계수(Tcoeff)는 하기 관계식 6에 의해 예측될 수 있다.
(관계식 6)
Tcoeff = 9.73e-1 - 4.77e-10*T3 - 1.51e-6*T2 + 2.59e-4*T
또한, 상온 항복강도(YP20)의 구간이 400~500을 만족하는 온도계수(Tcoeff)는 하기 관계식 7에 의해 예측될 수 있다.
(관계식 7)
Tcoeff = 9.87e-1 - 2.26e-09*T3 + 5.08e-7*T2 - 1.70e-4*T
또한, 상온 항복강도(YP20)의 구간이 500~600을 만족하는 온도계수(Tcoeff)는 하기 관계식 8에 의해 예측될 수 있다.
(관계식 8)
Tcoeff = 9.85e-1 - 2.98e-09*T3 + 1.17e-6*T2 - 1.59e-4*T
반면에, 열간 교정기 직전의 교정 온도(T)가 650도 이상인 경우, 상온 항복강도(YP20)의 구간이 100~200을 만족하는 온도계수(Tcoeff)는 하기 관계식 9에 의해 예측될 수 있다.
(관계식 9)
Tcoeff = 2.10 + 2.28e-6*T2 - 4.22e-3*T
또한, 상온 항복강도(YP20)의 구간 200~300을 만족하는 온도계수(Tcoeff)는 하기 관계식 10에 의해 예측될 수 있다.
(관계식 10)
Tcoeff = 1.52 + 1.03e-6*T2 - 2.46e-3*T
또한, 상온 항복강도(YP20)의 구간이 300~400을 만족하는 온도계수(Tcoeff)는 하기 관계식 11에 의해 예측될 수 있다.
(관계식 11)
Tcoeff = 2.02 + 1.79e-6*T2 - 3.71e-3*T
또한, 상온 항복강도(YP20)의 구간이 400~500을 만족하는 온도계수(Tcoeff)는 하기 관계식 12에 의해 예측될 수 있다.
(관계식 12)
Tcoeff = 3.36 + 3.33e-6*T2 - 6.58e-3*T
또한, 상온 항복강도(YP20)의 구간이 500~600을 만족하는 온도계수(Tcoeff)는 하기 관계식 13에 의해 예측될 수 있다.
(관계식 13)
Tcoeff = 3.68 + 3.42e-6*T2 - 7.03e-3*T
전술된 온도계수(Tcoeff)의 예측과정에서는, 온도계수(Tcoeff)가 100MPa의 구간별로 구분되는 상온 항복강도(YP20)에 따라 달라지도록 최고 상온 항복강도(YP20)를 200MPa 내지 600MPa로 지정하였다.
그리고, 이러한 과정을 통해 산출된 온도계수(Tcoeff)는 상온 항복강도(YP20) 및 교정 온도(T)의 구간이 3차 함수의 형태로 된 수식테이블에 따라 결정되며, 상온 항복강도(YP20)가 다섯 단계의 구간별로 세분화되었기 때문에, 결국 높은 정확성을 이룰 수 있다.
이와 같이, 예측된 온도계수(Tcoeff)는 상온 항복강도(YP20)와의 곱을 통해 최종적으로 고온 항복강도(YPTemp)를 예측하는 단계(S50)를 갖는다.
여기서, 도 6에서 도시한 것과 같이, 본 실시예에 따른 상온 항복강도(YP20) 예측값과 실제 상온 항복강도 측정값을 분석한 결과, 결정계수(R2)가 0.869를 나타내는 그래프로 구현됨으로써, 상온 항복강도(YP20) 예측값과 실제 상온 항복강도 측정값이 적은 오차범위의 정확도로 비교됨을 알 수 있다.
더욱이, 도 7에서와 같이, 본 실시예에 따른 온도계수(Tcoeff)가 상온 항복강도(YP20)의 구간별로 세분화하여 3차 제곱식의 형태를 이루므로, 그 정확도가 우수하여 최종적으로 고온 항복강도(YPTemp)의 거동을 정확하게 나타낼 수 있는 고온 항복강도(YPTemp)의 예측을 구현할 수 있다.
결과적으로, 전술된 도 5 내지 도 7에서와 같이, 고온 항복강도 예측(YPTemp)으로 인해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
먼저, 상온 항복강도(YP20)를 슬래브의 치수, 화학성분, 조업조건(가열, 압연, 냉각조건)에 따라 예측하고, 온도계수(Tcoeff)를 상온 항복강도의 구간별로 세분화하여 3차 함수의 형태로 표현하므로, 정확도가 우수한 고온 항복강도(YPTemp)의 관계식을 예측할 수 있다.
고온 항복강도(YPTemp)의 예측을 위한 관계식을 산출함으로써, 롤부재 간격에 따른 후판 두께방향의 소성변형률을 예측할 수 있으므로, 후판의 평탄도에 따른 올바른 롤부재 간격을 산출할 수 있다.
그리고, 열간 교정시의 하중을 예측함으로써, 롤부재의 변형 예측 및 보상을 할 수 있고, 설비의 최대 하중을 넘지 않는 범위에서 조업을 하여 설비의 건정성을 유지할 수 있다.
또한, 후판의 평탄도 확보로 인해 후공정의 작업부하를 줄일 수 있고, 후판의 불균일화에 의한 설비충돌이 방지되어 설비보호가 용이하다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 슬래브 10a, 10b: 후판
20: 가열수단 30: 압연수단
40: 냉각수단 50: 교정수단
60: 냉각대 70: 이송롤러
C: 후판의 두께방향 응력곡선 D: 항복강도(항복점)

Claims (6)

  1. 후판의 열간 교정을 위한 고온 항복강도(YPTemp) 예측방법으로서,
    (a) 슬래브의 치수, 화학성분 및 조업조건을 입력받는 단계;
    (b) 입력받은 상기 슬래브의 치수, 화학성분 및 조업조건을 토대로 상온 항복강도(YP20)를 예측하는 단계;
    (c) 상기 상온 항복강도(YP20)가 예측된 후, 열간 교정기 직전의 교정 온도(T)를 입력받는 단계;
    (d) 상기 상온 항복강도(YP20) 및 교정 온도(T)를 이용하여 온도계수(Tcoeff)를 예측하는 단계; 및
    (e) 예측된 상기 상온 항복강도(YP20)와 온도계수(Tcoeff)의 곱으로 고온 항복강도(YPTemp)를 예측하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 후판의 열간 교정을 위한 고온 항복강도 예측방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬래브의 치수는 슬래브 두께인 것을 특징으로 하는 후판의 열간 교정을 위한 고온 항복강도 예측방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬래브의 화학성분은, C(탄소), Si(규소), Mn(망간), P(인), S(황), Al(알루미늄), Cu(구리), Ni(니켈), Cr(크롬), Mo(몰리브덴), V(바나듐), Nb(니오브), N(질소), H(수소), Ti(티타늄), Ca(칼슘), B(붕소)의 중량% 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 후판의 열간 교정을 위한 고온 항복강도 예측방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬래브의 조업조건은, 추출 온도, 가열 시간, 1차 제어 두께, 2차 제어 두께, 1차 제어 온도, 2차 제어 온도, 압연 종료 온도, 압연 종료 두께, 냉각 시작 온도, 냉각 종료 온도, 냉각 시간 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 후판의 열간 교정을 위한 고온 항복강도 예측방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬래브는 AR(As-Roll), CR(Controlled Rolling), TMCP(Thermo-Mechanical Controlled Process) 중 어느 하나의 방식으로 열처리된 것을 특징으로 하는 후판의 열간 교정을 위한 고온 항복강도 예측방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도계수(Tcoeff)는 상기 상온 항복강도(YP20) 및 교정온도(T)의 구간에 의한 수식테이블에 따라서 결정되는 것을 특징으로 하는 후판의 열간 교정을 위한 고온 항복강도 예측방법.
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