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에너지 산업에서 FORGE®NxT
계속 증가하는 글로벌 에너지 수요뿐만 아니라 녹색 혁명에 따라 자유단조공정에 대한 관심 확산되고 있다. Transvalor는 시장에 품질, 시간의 측면과 비용 절감의 차원에서 원자력, 석유 및 풍력 산업의 과제를 충족하기 위해 자사의 단조 솔루션에 고유 한 경쟁력 있는 기능을 제공함으로써 앞서 나가고 있다.
"2009년에 독일의 BUDERUS EDELSTAHL에서는 자유단조분야에 대한 FORGE® 시뮬레이션 도구와 새로운 측정 기술의 도입 하였습니다. 이때 FORGE® 라이선스 32코어를 선택하게 된 이유는 다음과 같습니다.:

  • 높은 안정성과 빠른 유한 요소 해석
  • HPC계산을 위한 첨단기술
  • 기능이 다양하고 사용자 친화적인 전처리 및 후처리 프로세서
  • 고품질의 해석결과
  • 80/100MN press에 설치되어 있는 자사의 LaCam Forge II 측정시스템에 대한 인터페이스 수정 가능 기능

3년간의FORGE® 적용후, 시뮬레이션은 우리의 생산기술의 없어서는 안되는 부분이 되었습니다.:

  • 실재의 단조 공정들에 대한 분석 및 개선과, 적시의 품질관리와 적시의 생산계획에 대응 할 수 있는 빠른 계산능력.
  • 새로운 제품 및 새로운 소재에 대한 해석 시 매우 정밀한 결과를 위한 축적된 데이터."

Andreas Tewes
Buderus Edelstahl GmbH
Wetzlar, Germany

실제적인 객체 운동 구현

코깅, 맨드릴 드로잉 등 같은 자유단조공정에서 많은 객체(금형, 소재, 멘드릴, 롤 등)들의 실제와 같은 움직임을 유져가 쉽게 정의하고 확인 할 수 있으며, 공정 중 재가열이 예측 될 수 있고, 필요한 장비의 치수나 용량이 설정 될 수 있다. FORGE® NXT로, 멀티 패스 프래스 파일을 이용하여 모든 움직이는 객체들에 대하여 변위와 회전에 대한 움직임에 대한 제어와 매니퓰레이터의 변위 구속 기능으로 객체의 움직임을 쉽게 제어 수 있으며, 시뮬레이션에서 각각의 타격을 다루는데 특별히 발전시켜 오고 있다.
링-롤링 공정에서 정련된 조정은 실제 링-롤링 밀의 정확한 시뮬레이션을 보장한다.
콘의 움직임은 센터링 롤에 따라 결정된다.

열처리

단조공정의 전체공정을 해석하기 위해 FORGE® NxT 는 열처리 해석을 포함하고 있고, 경도, 금속의 상변태, 뒤틀림, 잔류응력 등을 예측하기 위해 다양한 급랭 조건이 반영 될 수 있다.:

  • 비균질 HTC,
  • 냉각수조로 하강,
  • 스프레이 퀜칭


퀜칭 해석을 위한 물성 DATA인 TTT와 CCT선도를 모두 지원한다.
수조로의 하강을 포함한 일반적인 철강 쉘의 전체적인 급냉 공정의 해석
절단면의 온도분포를 나타내고 있다.

최적의 CPU 시간

점진 단조의 시뮬레이션에서 하나의 과제는 계산 시간이다. 이 과제에 대한 지원을 위해 FORGE® NxT 1.0 에서는 결과의 정확도를 높이면서도 계산시간을 급격히 감소 시킬 수 있는 최첨단의 수치기법을 적용하고 있다. 이중 메시 방법으로 알려진 이 방법은 하나의 모델에 대하여 열전달 해석을 위한 작고 일정한 크기의 메시와 변형해석을 위한 변형이 집중되는 국부적으로 작고 나머지 부부은 조대한 메시를 이용하여 국부적으로 가해지는 변형이 주된 경우에 대하여 적용이 가능하다, 이 방법은 완전 평행으로 해석이 가능하고 최적의 속도로 HPC 계산에 의해서 결합 될 수 있다.
76t 철강 잉곳의 코깅공정이 50% 진행된 상태에서의 절단면과 표면에서의 평균적인 결정립 크기(ASTM)의 예측.
이러한 계산은 정확한 결정립 크기 분석을 위해 요소의 크기를 굉장히 작게하여 400000개의 유한요소로 나누고 bi-mesh 기법으로 수행하였다.
이 그림은 76톤 저합금강의 코깅공정 동안의 결정립 크기 예측에 대한 해석결과를 보여주고 있다. 이 코깅공정은 23개의 패스로 진행된다. 정확한 미세조직 예측을 위해서는 결정립 크기와 유사한 굉장히 작은 크기의 메쉬를 요구한다. 이러한 계산은 굉장히 많은 수의 유한요소 노드를 요구하기 때문에 “Bi-mesh” 기법을 사용한다. 이 해석에서 메쉬는 400,000개 이고, 12코어의 최신 클러스터 컴퓨터를 이용하여 해석한 결과 CPU time은 하루 이내 소요되었고, 기존해석 대비 2배 빨라졌다.

주조해석의 결과로부터 단조해석

TRANSVALOR 사는 단조공정 해석의 전체 흐름을 보장하기 위해서 주조 해석의 결과로부터 단조해석을 진행 할 수 있는 고유의 소프트웨어이다. 이 두 가지의 THERCAST®와 FORGE®라는 TRANSVALOR의 코드는 동일한 구조와 데이터 관리 방법을 가지고 있어서 해석결과는 양쪽에서 동시에 사용이 가능하다. 따라서 THERCAST®의 주조공정의 해석결과들은 이 후의 단조공정 동안에 추적해 갈 수 있다.

  • 기공률: 주조 시 응고 과정에 생긴 내부의 수축공들이 단조 공정 중에 압착되거나 잔류하는 분포에 대한 예측을 할 수 있음.
  • 편석 및 화학 원소 분포: 주조 시 발생한 탄소나 수소의 불균일 분포를 단조공정 중에 탄소나 수소 원소의 확산을 해석하고 분포를 추적 할 수 있음.
140ton 잉곳의 맨드렐 공정동안의 기공 추적.
파란색 표면은 기공의 위치를 나타내어 주고 있다.
이러한 기공의 초기 정보는 THERCAST® 해석결과로부터 기인한다.