실리콘 강판 압연시 에지크랙 발생에 관한 유한요소해석

변상민,이재현,김상록,장윤찬,나두현,이종빈,이규택,송길호,이성진,Byon, Sang-Min,Lee, Jae-Hyun,Kim, Sang-Rok,Jang, Yun-Chan,Na, Doo-Hyun,Lee, Jong-Bin,Lee, Gyu-Taek,Song, Gil-Ho,Lee, Sung-Jin 한국전산구조공학회 2009 한국전산구조공학회논문집 Vol.22 No.6

본 논문에서는 냉간압연 중에 실리콘 강판의 에지부에 발생하는 크랙을 해석하는 방법을 제시하였다. 본 방법은 손상역학의 개념에 기초하여 소재의 변형 중 발생하는 손상개시와 손상진전 및 파괴의 형태로 순차적으로 해석하는 기법이다. 이를 통해 압연 중에 크랙 발생 유무와 발생 후 크랙의 진전된 길이 및 형상을 예측할 수 있다. 소재의 파괴물성치는 일반 판상시편 및 노치 판상시편의 인장실험을 통해서 도출하였다. 압연중 발생하는 에지크랙 해석결과가 얼마만큼 정확한지 평가하기 위해서 시험압연기를 통해 얻은 압연시편과 직접 형상 비교를 수행하였다. 크랙의 길이 및 방향 측면에서 본 해석기법의 예측정도가 실험에 상당부분 근접함을 알 수 있었다. 마지막으로 실리콘 강판의 실제 압연공정으로 에지크랙 해석을 수행하여 초기크랙 길이 및 압연기 출측 강판 감기 인장력에 따른 크랙 진전 거동에 대해 분석하였다. In this paper an finite element approach for the edge crack analysis of silicon-steel sheet during cold rolling is presented. Based on the damage mechanics, the proposed approach follows the analysis steps which are composed of damage initiation, damage evolution and fracture. Through those steps, we can find out the initiation instant of crack and resulting propagated length and shape of the crack. The material constants related to fracture is experimentally obtained by tension tests using standard sheet-type specimen and notched sheet-type specimen. To evaluate the prediction accuracy, we performed a pilot rolling test with a initially notched sheets. It is shown that the results obtained by the approach converged to the experimental one concerning about the direction and length of propagated crack. The capability of the proposed one is demonstrated through the application to the actual silicon-steel rolling mill.

냉연 압연공정에서 스트립의 변형저항 평가

변상민(Sang-Min Byon),강정호(Jung-Ho Kang),김중완(Joong-Wan Kim),전언찬(Eon-Chan Jeon) 한국기계가공학회 2007 한국기계가공학회 춘추계학술대회 논문집 Vol.2007 No.-

In this paper we present an experimental procedure for evaluating the deformation resistance of cold rolled strip. The deformation resistance is the plane strain yield stress at a pass during rolling. It is crucial parameter in calculating roll force. The procedure has several steps to cut out some part of the actual strip and make specimens following slitting and rolling it and finally perform a series of tensile test. The present approach is applied to a reversible mill for cold rolling. A good agreement is noted between the experimentally predicted results and the gathering data from actual mill.

유한요소법에 의한 이중 금속봉 압출 공정의 금형 형상 최적설계

변상민(Sang Min Byon),황상무(Sang Moo Hwang) 한국소성·가공학회 1994 소성가공 : 한국소성가공학회지 Vol.3 No.3

후판 압연공정에서 폭방향 비대칭 변형거동 예측 및 설정모델에 관한 연구

변상민(Sang Min Byon) 대한기계학회 2011 大韓機械學會論文集A Vol.35 No.11

선박 건조를 위한 기본 자재인 후판은 압연공정을 통해 생산된다. 본 논문에서는 후판압연 중에 발생하는 폭방향 휨을 일으키는 비대칭 요인들을 제어할 수 있는 설정모델을 제시한다. 일련의 삼차원 유한요소해석을 통해서 휨과 비대칭 요인 사이의 관계를 예측한다. 그 관계를 무차원 변수로 이루어진 선형 방정식으로 수식화 시킴으로써 설정모델을 도출한다. 소재 폭방향으로 두께 편차와 온도차이가 있는 경우에 대해서 파이롯트 압연 시험으로 통해서 설정모델의 정도를 검증한다. 본 모델에 의해 예측된 휨 곡률이 각각의 비대칭 요인들에 의해 측정된 휨 곡률과 상당히 일치하는 결과를 보여 주었다. Thick plates produced by the rolling process are used as the basic elements of ship structures. In this paper, we present a setup model for controlling the asymmetric factors causing plate bending in the width direction during plate rolling. A series of three-dimensional finite element analyses is conducted to predict the relationship between various asymmetric factors and plate bending. The setup model is developed by performing regression on the relationship to produce linear equations with several nondimensional parameters. The setup model is verified with a pilot rolling test in which variations in thickness and temperature differences in the width direction exist. The results show that the bending curvatures predicted by the model are in fairly good agreement with the measured results for those asymmetric factors.

보강롤 구동 4 단 냉간압연기에서 작업롤의 수평하중 거동분석과 안정위치 결정을 위한 해석적 및 수치적 고찰

변상민(Sang Min Byon),이재현(Jae Hyeon Lee),박흥식(Heung Sik Park) 대한기계학회 2010 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2010 No.11

보강롤 구동 4 단 냉간압연기에서 작업롤과 보강롤 사이의 접촉력으로 인해 발생된 작업롤의 수평력을 고찰하였다. 본 수평력은 작업롤을 수평방향으로 휘게하고 롤갭 형상을 그 만큼 변화시킨다. 본 논문에서는 압연을 정상상태라고 가정하여 작업롤의 수평력을 예측할 수 있는 수식모델을 제시하였다. 해석에 사용된 소재는 고-실리콘(약 3%) 강판이었다. 수평력의 비-정상거동을 고찰하기 위해서 삼차원 유한요소모델을 채용하였다. 두 가지 모델을 이용하여 작업롤의 수평력은 보강롤의 중심으로부터 작업롤의 중심이 벗어난 길이에 따라 변한다는 결과를 얻었다. 그리고 작업롤의 수평력을 최소화 시킬 수 있는 작업롤의 최적 중심이탈 길이를 도출하였다. We examined the horizontal force of work roll, caused by the contact force between work roll and backup roll in a backup-roll-drive 4-high cold rolling mill. This horizontal force makes work roll horizontally bended and therefore exerted reciprocal action on the roll-gap contour. We presented an analytic model to predict the horizontal force of work roll, which generates the mean value at steady state. The material used in the analysis was high-silicon steel (about 3 %). A three-dimensional finite element (FE) model was also employed to investigate the non-steady state behavior of horizontal force. Results showed that the horizontal force varied with the off-centered distance of work roll from backup roll. The optimal off-centered distance was also found to make the horizontal force minimized.

열간 조압연에서 선후단부 캠버를 저감하기 위한 사이드 가이드에 관한 연구

변상민(Sang Min Byon) 대한기계학회 2013 大韓機械學會論文集A Vol.37 No.2

본 논문에서는 열간 조압연에서 사용되는 사이드 가이드가 소재의 선후단부 캠버에 미치는 영향에 대해서 고찰한다. 먼저 실제 열간 압연된 소재의 표면 온도 분포를 열화상 카메라로 측정한다. 이 온도 측정 결과를 유한요소해석에 반영하여 열간 소재의 비대칭 열변형 거동을 고찰한다. 사이드 가이드에 관련된 변수로써 사이드 가이드의 설치 위치, 사이드 가이드의 길이, 사이드 가이드와 소재 사이의 측면 갭을 선택하였다. 캠버의 크기가 더 큰 쪽에 사이드 가이드를 설치하는 것이 더 효과적이라는 정량적인 결과를 도출하였다. 사이드 가이드가 길면 길수록 캠버를 줄이는데 더 효과적이며, 사이드 가이드와 소재 사이의 갭을 줄이면 줄일수록 캠버의 크기를 비례적으로 줄일 수 있다는 결과도 정량적으로 입증하였다. This paper presents the results of a numerical study on the effects of a side guide on the top and tail camber. The temperature distribution on the surface of an actual hot-rolled bar was measured using a thermal imager. The measured temperatures were incorporated with finite element analysis, and the thermomechanical behavior of the hot bar was examined. The installation location of the side guide, length of the side guide, and gap between the bar and the insides of the side guide were selected as the parameters to be investigated. The results show that it is more effective to install the side guide at the position where the magnitude of the camber is larger. It is noted that a longer side guide is more effective than a shorter one in reducing the camber. It is also found that the camber decreases in proportion with the guiding gap.

실리콘 강판 냉간압연 중 발생하는 롤갭 형상변화에 의한 가공파손에 관한 실험적 분석

변상민(Sang Min Byon),이재현(Jae Hyeon Lee),김상록(Sang Rok Kim),최현식(Hyeon Sik Choi) 대한기계학회 2010 大韓機械學會論文集A Vol.34 No.9

압연실험을 통해서 폭 방향 변형 편차가 존재하는 실리콘 강판의 가공파손을 고찰하였다. 폭 방향 변형 편차는 강판에 웨이브를 발생시키고 압연방향으로 소재의 에지 부위(혹은 센터 부위)에 인장(혹은 압축)을 준다. 실제 압연기에서 발생하는 웨이브를 실험실적으로 구현하기 위해서 공형롤을 설계 및 제작하였다. 실험에 사용한 소재는 고-실리콘(약 3%) 강판이다. 본 실험을 통해서 센터 웨이브에 의해 발생되는 에지 부위 인장응력이 가공파손에 가장 지배적인 요인이라는 것이 제시되었다. 센터 웨이브를 일으키는 폭 방향 변형 편차의 정도에 따라 에지 파손과 지그재그 형태의 시편 중심 절손을 유발한다는 결과도 도출하였다. We examined the working fracture behavior of a silicon-steel strip caused by deformation deviation by performing a pilot rolling test. The deformation deviation resulted in the edges (or center portion) of the strip being stretched and the other parts being compressed in the rolling direction; this was because of different degrees of deformation in these parts. We designed roll grooves shape to reflect the role of roll bending, which generates waviness in the strip in an actual cold rolling process, into the pilot rolling test. The material used in the rolling test was highsilicon steel (about 3%). The results of the test showed that the type of fracture in the strip specimen varied with the magnitude of the deformation deviation. The tensile stress produced at the strip edges because of the center waviness in the rolling direction was a crucial factor that resulted in edge cracking and a zigzag-shaped fracture at the center.

실리콘 강판 냉간압연 중 발생하는 롤갭 형상변화에 의한 가공파손에 관한 실험적 분석

변상민(Sang Min Byon),이재현(Jae Hyeon Lee),김상록(Sang Rok Kim),최현식(Hyeon Sik Choi) 대한기계학회 2010 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2010 No.5

압연실험을 통해서 폭 방향 변형 편차가 존재하는 실리콘 강판의 가공파손을 고찰하였다. 폭 방향 변형 편차는 강판에 웨이브를 발생시키고 압연방향으로 소재의 에지 부위(혹은 센터 부위)에 인장(혹은 압축)을 준다. 실제 압연기에서 발생하는 웨이브를 실험실적으로 구현하기 위해서 공형롤을 설계 및 제작하였다. 실험에 사용한 소재는 고-실리콘(약 3%) 강판이다. 본 실험을 통해서 센터 웨이브에 의해 발생되는 에지 부위 인장응력이 가공파손에 가장 지배적인 요인이라는 것이 제시되었다. 센터 웨이브를 일으키는 폭 방향 변형 편차의 정도에 따라 에지 파손과 지그재그 형태의 시편 중심 절손을 유발한다는 결과도 도출하였다. We examined the working fracture behavior of silicon-steel strip caused by deformation deviation using a pilot rolling test. The results of this deformation deviation are that the edges (or center) portion of the strip are stretched and the other is compressed in the rolling direction due to different deformation conditions. We designed roll grooves shape to reflect the role of roll bending, which generates waviness in the strip in an actual cold rolling process, into the pilot rolling test. Material used in the rolling test was high-silicon steel (about 3%). Results showed that the type of fracture in the strip specimen is varied with the magnitude of deformation deviation. The tensile stress created on strip edge by the center waviness toward the rolling direction was a crucial factor which produces the edge cracking and the zigzag center split.

보강롤 구동 4 단 냉간압연기에서 작업롤의 수평하중 거동분석과 안정위치 결정을 위한 해석적 및 수치적 고찰

변상민(Sang Min Byon),이재현(Jae Hyeon Lee),박흥식(Heung Sik Park) 대한기계학회 2011 大韓機械學會論文集A Vol.35 No.9

보강롤 구동 4 단 냉간압연기에서 작업롤과 보강롤 사이의 접촉력으로 인해 발생된 작업롤의 수평력을 고찰하였다. 본 수평력은 작업롤을 수평방향으로 휘게하고 롤갭 형상을 그 만큼 변화시킨다. 본 논문에서는 압연을 정상상태라고 가정하여 작업롤의 수평력을 예측할 수 있는 수식모델을 제시하였다. 해석에 사용된 소재는 고-실리콘(약 3%) 강판이었다. 수평력의 비-정상거동을 고찰하기 위해서 삼차원 유한요소모델을 채용하였다. 두 가지 모델을 이용하여 작업롤의 수평력은 보강롤의 중심으로부터 작업롤의 중심이 벗어난 길이에 따라 변한다는 결과를 얻었다. 그리고 작업롤의 수평력을 최소화 시킬 수 있는 작업롤의 최적 중심이탈 길이를 도출하였다. The horizontal force acting on a work roll was examined. This force results from the contact force between the work roll and backup roll in a backup-roll-drive 4-high cold-rolling mill. This horizontal force bends the work roll horizontally and therefore exerts reciprocal action on the roll-gap contour. An analytical model for predicting the horizontal force acting on a work roll, which generates a mean value in the steady state, was presented. The material used for the analysis was high-silicon steel (about 3% Si). A three-dimensional finite element (FE) model was also employed to investigate the non-steady-state behavior of the horizontal force. Results showed that the horizontal force varied with the off-center distance between the work roll and backup roll. In addition, the optimal off-center distance was determined to minimize the horizontal force.

기업별 마케팅 활동과 산업별 특성을 고려한 기업의 사회적 책임활동이 기업가치에 미치는 장기적 영향에 관한 연구

변상민(Sang Min Byun),김재환(Jae Hwan Kim),남인우(In Woo Nam) 한국경영학회 2013 經營學硏究 Vol.42 No.5

Research on CSR has been conducted in many business disciplines. An important issue regarding the CSR is whether it should be considered as a simple expense or an investment that contributes to the firms` value in the long run. In this research, we attempted to answer four important questions. First, can CSR activities increase firms` long term value? Second, do CSR activities have a long term effect on firm`s long term value? Third, do other marketing related variables (e.g. R/D, AD, customer satisfaction) interact with CSR activities on their effects to firm`s long term value? Fourth, how do the effects of CSR activities differ by industries?In this research, a hierarchical linear model (HLM) provides meaningful results. The results show that CSR activities indeed contribute to firm`s long term value. Moreover, the long term effect of CSR activities is much stronger than the short term effect on the firm value. Firm`s expenditure on advertisements and customer satisfaction positively reinforces the effect of CSR on firm`s value, but R/D does not show such effect. CSR contributes to firm`s value in all industry, but the magnitude of the effect differs by industries. This research shows that the effect of CSR on firm`s value can be modified with other marketing related variables, which can trigger the necessity to study other significant moderators. Moreover, this research can provide managers in various industries with meaningful information that can support them in making more rational decisions beyond their intuition.