[압연] 압연공정의 원리, 장단점, 냉간압연과 열간압연의 차이, 압연 제품들 알아보기

압연공정이란?

압연공정은 빌릿을 고온으로 가열한 후 회전하는 2개의 롤 사이에 끼우고 간격을 점차로 좁히면서 연속적인 힘을 가하여 늘이거나 얇게 성형하는 공정입니다.

압연은 금속재료를 회전하는 롤 사이로 통과시켜 판재, 형재, 관재 등의 소재를 만드는 가공법입니다. 압연은 제품이나 반제품의 형상에 따라 분류할 수 있습니다.

열간압연(熱間壓延)과 냉간압연(冷間壓延)

압연은 금속의 온도가 재결정 온도보다 높으면 열간 압연, 낮으면 냉간 압연이라고 합니다.

철강의 재결정온도는 450도 근처입니다. 열간압연 공정은 슬래브를 1100~1300도까지 가열한 후 원하는 두께와 폭으로 압연합니다.

열간 압연은 다른 제조 공정보다 많은 톤수를 처리하고 냉간 압연은 모든 냉간 가공 공정 중 가장 많은 톤수를 처리합니다.

압연은 주로 강철과 같은 금속을 가공하는 방식으로 사용됩니다. 압연제품 또는 반제품의 형상에 따라 분류하면 분괴압연, 후판압연, 박판압연, 형재압연, 봉·선재압연, 관재압연 등으로 나뉩니다.

압연가공의 원리?

압연가공의 원리는 다음과 같습니다.

1. tan α = μ 일 때에는 재료를 물어 들이는 한계각이 된다.

2. μ ＜ tan α 가 되면 재료는 자력으로 압연 롤에 물리지 않기 때문에 압연이 불가능 하다.

3. 재료가 롤에 쉽게 물려 들어가기 위해 접촉각 α를 줄이는 방법은 압하량을 작게 하거나 롤 지름을 크게 해야한다.

압연은 재료를 압착하여 금속조직을 미세하고 균일하게 하여 재료의 기계적 성질을 개선합니다.

열간압연 공정

열간압연 공정은 다음 단계로 진행됩니다.

단계	설명
1. 가열	금속을 용광로에서 재결정 온도보다 높은 온도로 가열합니다.
2. 압연	가열된 금속은 압연기에서 일련의 롤러를 통과합니다.
3. 두께 감소	금속이 롤러를 통과하면서 소성 변형을 일으켜 두께가 감소하고 길이와 너비가 증가합니다.
4. 디스케일링	금속 표면에서 산화된 층을 제거합니다.
5. 조압연	두께를 더 조절하기 위해 추가적인 압연 작업을 수행합니다.
6. 인터미디어트 스탠드	더 정교한 제어를 위해 중간 단계의 압연 스탠드를 사용합니다.
7. 러프 스트립(강판) 냉각	압연 후 스트립(강판)을 냉각하여 안정화시킵니다.
8. 사상압연	압연된 스트립(강판)의 표면을 처리하여 마무리합니다.
9. 냉각 및 권취	마지막 단계로, 압연된 스트립(강판)을 냉각하고 권취하여 마무리합니다.

열간압연으로 큰 압을 준 뒤 냉간압연으로 다듬습니다.

냉간압연 공정

냉간압연은 열연공정을 마친 열연강판을 화학 처리해 표면의 녹을 제거하고 상온에서 다시 한 번 압연하는 과정입니다.

냉간압연은 재결정 온도 이하에서 작업하고 박판에 주로 이용하며 내부 응력이 크고 가공경화가 발생합니다.

냉간압연은 인성은 줄어들고 경도와 인장강도는 증가합니다.

냉연강판은 두께가 얇고 표면이 미려해 가공성이 뛰어나 자동차, 가전, 가구, 사무용 제품 등에 사용됩니다.

냉간압연 생산 공정은 다음과 같습니다.

단계	설명
1. 산세	원재료를 산세기에 통과시켜 청소하고 정렬합니다.
2. 냉간압연	산세된 원재료를 압연기에서 압연하여 가공합니다.

냉간압연을 행하면 알루미늄 재료는 점점 더 경화되어 압연하기 어려워집니다. 이렇게 가공경화된 재료는 가공 변형을 제거하여 가공하기 쉬운 상태로 되돌릴 필요가 있습니다. 이를 소둔처리라고 합니다.

냉간압연과 열간압연의 차이?

냉간 압연과 열간 압연의 가장 큰 차이점은 압연 작업 중의 온도입니다.

냉간 압연은 재결정 온도 이하에서 압연하는 것이고, 열간 압연은 재결정 온도 이상에서 압연하는 것입니다.

강의 재결정 온도는 450~600도입니다.

냉간 압연과 열간 압연의 따른 차이점은 다음과 같습니다.

구분	냉간 압연	열간 압연
가공 방식	냉간 가공	열간 가공
섹션 구부림	구부릴 수 있음	구부러지지 않음
효율성 및 표면 상태	산 세척 및 표면 처리 필요	용이하고 고효율이지만, 강철 산화 및 표면이 회색이며 빛나지 않음
비틀림 저항	열간 압연 형강보다 떨어짐	냉간 압연 형강보다 우수

냉간압연의 장점

냉간 압연은 다음과 같은 장점을 갖고 있습니다.

- 높은 생산성

- 낮은 생산비

- 인성은 줄어들고 경도와 인장강도는 증가

- 더 세부적인 제품에 적용 가능

압연의 장단점

압연의 장단점은 다음과 같습니다.

No.	장점	단점
1	생산성이 높고 생산 비용이 낮음	설치비용이 비쌈
2	주괴 주조, 정련된 강철 입자 및 결함 제거 가능	생산 제품이 제한적임
3	에너지 소비를 크게 줄이고 비용을 절감할 수 있음	냉간 압연의 경우, 열간 압연을 통해 생산되는 제품보다 더 세부적인 제품에 적용할 수 없음

압연 강판이란?

압연강판은 압연 공정을 거친 강판을 말합니다. 압연 강판은 압연 공정의 온도에 따라 열간 압연 강판과 냉간 압연 강판으로 구분됩니다.

열간 압연 강판은 800℃ 이상의 고온에서 가공되어 표면에 검은 산화 피막이 형성되어 있습니다. 이로 인해 녹 발생을 막아주기 때문에 내산화성이 더 높습니다. 열간 압연 강판은 주로 일반 강관, 전선관, 보일러 등에 사용됩니다.

열간 압연 강판은 박판과 후판으로 구분됩니다. 박판은 철구조물, 교량, 선박, 차량 제작에 사용되고, 후판은 대형교량, 선박, 건물과 압력 등에 사용됩니다.

압연 제품의 예시

압연 제품에는 다음이 있습니다.

압연 제품	설명
시트	평평한 형태의 압연된 금속 시트
스트립	얇고 넓은 압연된 금속 시트
바	원형 또는 다각형의 단면을 가진 압연된 금속 바
로드	원형 단면을 가진 압연된 금속 막대
봉형강류	다양한 형태로 압연된 강철 봉
강관	압연된 금속으로 만들어진 파이프
강대	압연된 금속으로 만들어진 대형 구조물
철도차량의 차륜	철도차량에 장착되는 압연된 금속으로 만들어진 바퀴

압연은 제품이나 반제품의 형상에 따라 분류할 수 있습니다. 압연은 빌릿을 고온으로 가열한 후 회전하는 2개의 롤 사이에 끼우고 간격을 점차로 좁히면서 연속적인 힘을 가하여 늘이거나 얇게 성형하는 공정입니다.

압연은 냉간압연과 열간압연으로 분류됩니다. 냉간압연한 가공품은 열간압연한 경우보다 크기는 더 작고 강도는 더 강합니다. 냉간압연을 하려면 4단 압연기 또는 클러스터 압연기가 필요합니다.

마무리

오늘은 압연공정이란 무엇이며, 냉간압연과 열간압연의 차이, 압연공정의 장단점 등을 알아보았습니다.

압연 공정은 금속 재료를 가공하는 방법 중 하나로, 재료를 압력을 가해 폭과 두께를 조절하거나 형상을 바꾸는 공정입니다. 이 공정의 특징은 다음과 같습니다.

물리적 특성 개선: 압연 공정은 금속의 결정 구조를 조정함으로써 물리적 특성을 개선합니다. 이 과정에서 경도, 인성, 연성 등이 향상될 수 있습니다.
생산성 증가: 압연 공정은 대량 생산에 적합하며, 효율적인 생산성을 제공합니다. 이는 시간과 비용을 절약하는 데 도움이 됩니다.
다양한 형태 제작 가능: 압연 공정은 평면, 동그란 모양, 각형, H형 등 다양한 형태의 제품을 생산하는 데 사용됩니다.
높은 정밀도: 압연 공정은 높은 정밀도와 일정한 품질을 가진 제품을 생산하도록 설계되어 있습니다.

압연 공정의 예시로는 철강, 알루미늄, 구리 등 다양한 금속의 판재, 바, 와이어, 레일 등을 생산하는 경우를 들 수 있습니다. 예를 들어, 자동차, 건설, 전자 제품 등 다양한 산업에서 사용되는 구조물과 부품의 제조에 압연 공정이 활용됩니다.

결론적으로, 압연 공정은 다양한 형태의 금속 제품을 대량으로 생산하면서 높은 정밀도와 향상된 물리적 특성을 제공하는 효율적인 방법입니다. 이 공정은 다양한 산업에서 널리 사용되며, 그 중요성과 가치는 계속해서 증가하고 있습니다.