가공 종류③ 압연이란? 냉간압연과 열간압연 알아보기

안녕하세요.

요 며칠 가공 종류에는 어떤 것이 있는지 알아보았는데요, 1탄에서는 주조란 무엇인지, 종류와 특징에 대해 알아보았고, 2탄에서는 단조란 무엇인지, 종류와 특징 그리고 주조와 단조의 차이점에 대해 알아보았습니다.

가공 종류는 크게 8가지로 분류된다고 지난번 포스팅에 설명했었는데요, 다시 한번 볼게요!

① 단조 Forging

② 주조 Casting

③ 압출 Extruding

④ 압연 Rolling

⑤ 전조 Form Rolling

⑥ 인발 Drawing

⑦ 절삭 Cutting

⑧ 프레스 Press or Stamping

위와 같이 분류되며 오늘은 앞서 포스팅한 기계 가공 종류 1, 2탄에 이어 3탄! 압연이란 무엇인지 특징과 압연의 종류인 열간 압연과 냉간압연에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

1. 압연 Rolling

압연이란 금속을 세공하는 과정에서 회전하는 두 원통 사이로 들어가게 만들어 재료의 모습을 변화시키는 공정을 말하는데요, 회전하고 있는 Roll 사이에 금속 재료를 통과시켜 Roll의 압력에 의해 단면적 두께를 감소시켜서 판재, 형재, 봉재를 성형하는 가공 방법으로 쉽게 생각해 밀가루 반죽을 방망이로 미는 것과 같은 원리와 같다고 보면 됩니다.

이 방식은 조직이나 성질이 우수한 제품을 만들 수 있고, 주조나 단조에 비해 작업을 신속하게 할 수 있으며 생산능력이 커 단면 제품을 대량생산하는데 용이하다는 특징이 있습니다.

2. 종류

압연도 종류를 2가지로 나눌 수 있는데요, 아래와 같은 특징을 가지고 있습니다.

 

① 냉간압연 : 상온상태에서 압연하는 방법으로 재결정 온도 이하에서 작업하고 박판에 주로 이용하며 내부 응력이 크고 가공경화가 발생합니다.

냉간압연은 열연 공정을 마친 열연강판을 화학처리해 표면의 녹을 제거하고 상온에서 다시 한번 압연하는 과정이라고 할 수 있습니다.

이 방식으로 작업할 시 인성은 줄어들고 경도와 인장강도는 증가하며 두께가 얇고 가공성이 뛰어나다는 것이 특징인데요, 그 외에도 생산성이 높고, 생산 비용이 낮다는 장점이 있는 반면에 설치비용이 비싸고 생산 제품이 제한적이라는 단점이 있습니다.

⒜ 기계적 강도가 증가한다.

⒝ 결함이 적고 깨끗한 표면을 얻을 수 있다.

⒞ 판두께의 정도가 높다.

⒟ 초박강판의 제조가 가능하다. (0.1mm이하)

⒠ 다듬질 압연에 이용 가능하다.

② 열간압연 : 소재를 고온으로 가열한 후 압연하는 방법으로 재결정 온도 이상에서 작업하고 분괴압연에 주로 이용하며 압하율을 크게 할 수 있습니다.

압연 롤을 사용해서 제작하는 것은 같지만 롤의 재료에는 온도에 맞는 내열성, 고온강도가 요구되며 가소성이 양호한 상태에서 압연하기 때문에 변형이 쉽게 일어납니다.

또 산화가 일어나 표면이 곱지 못하고 강도가 낮으며 제품을 얇게 제작하기는 어렵다는 단점이 있습니다.

이 방식으로 제작된 강판은 보통 자동차, 건설, 조선 등 전 산업 분야에 다양하게 쓰이고 있습니다.

⒜ 소비동력이 적다.

⒝ 변형량을 크게 할 수 있다.

⒞ 가공시간을 단축할 수 있다.

⒟ 대량 생산에 유리하다.

냉간과 열간의 가장 큰 차이는 전자는 상온에서 압연한 강판, 후자는 고온에서 압연한 강판이라는 것인데요, 시각적으로 바로 찾아낼 수 있는 차이는 바로 표면입니다.

열간 압연 강판은 고온에서 가공해서 표면에 검은 산화 피막이 형성돼 있고, 그로 인해 녹 발생을 막아주기 때문에 내산화성이 더 높은데요, 철 특성상 고온의 열에 의해서 얇은 철판의 경우에는 편탄도가 좋지 않습니다.

냉간 압연 강판은 상온에서 냉간처리 했기 때문에 표면이 깨끗하고 녹이 발생하기 쉬운 성질을 갖기 때문에 녹 방지 처리용 오일이 발라져 있고 정밀도가 높고 평타도 또한 매우 우수한 편입니다.

비용적인 부분에서는 냉간 압연 공정을 거치지 않았기 때문에 열간이 가격이 더 저렴해 경제적입니다.

3. 분류

압연은 제품이나 반제품의 형상에 따라 분류할 수 있고, 열간압연에 의해 최초로 얻어지는 제품을 Bloom 또는 Slab이라고 하며 작업 순서는 제강 -> 강괴 -> 분괴압연 -> 강판 -> 성형압연으로 진행됩니다.

압연 공정 이후의 제품이 평판인 경우 평판압연, 특정한 형상을 가지는 형상 압연으로 나눠지며 전자는 제철소에서 많이 사용되는 공정으로 연속 주조 공정에서 생산된 슬랩(Slab), 블룸(bloom), 빌렛(Billet)등을 회전하는 롤을 통과시켜서 코일, 후판, 선재, 등을 생산합니다.

① 분괴압연 : 강괴의 주조조직을 파괴하여 균질하게 하고, 각종 강재를 만들기 위해서 중간재료를 만드는 작업이다.

⒜ 슬랩(Slab) - 일반적으로 사각 단면을 가지며 후에 후판이나 박판으로 압연된다.

⒝ 블룸(bloom) - 150mm이상의 크기를 가지는 정사각 단면을 가지며 형강압연을 통해 I-beam이나 철도 레일과 같은 구조용 형상을 갖게 된다.

⒞ 빌렛(Billet) - 작은 블룸으로 형상 압연과 같은 후공정을 통해 환봉과 각봉 등 다양한 형상으로 가공되며 형상 Roll로 압연되어 환봉이나 각재 등의 다양한 형상으로 만들어진다.

 

② 판재압연 : slab 또는 sheet Bar를 압연하여 강판을 제조하는 것이다.

⒜ 후판(plate) - 6mm이상의 두께를 가지는 판재로 보일러, 교량 등에 사용된다.

⒝ 박판(sheet) - 6mm이하의 두께를 가지는 판재로 자동차 차체, 가전제품, 주방기기 등에 사용된다.

 

③ 형강압연 : 블룸과 빌렛을 가열해 형강 압연기로 여러번 반복적으로 롤러 압연해서 단면적 감소시켜 진행합니다.

⒜ 등변L형강 – 형강의 대표적인 것으로 한 변의 길이가 50~100mm이상이고, 변의 두께가 3~35mm까지 여러 가지가 있는데 보통 건설용 구조재로 가장 많이 쓰이고, 기계, 자동차, 조선, 자동차 등 산업용으로 사용된다.

⒝ H형강 – 구조용 강재로 열간압연에 의해 만들어지며 비슷한 단면의 I형강이 있는데 플랜지 끝부분이 둥글지 않다는 것이 다르다.

⒞ 경량형강 – 열간압연에 의한 보통의 형관과는 달리 얇은 강판을 냉간성형해서 여러 가지 단면 형상으로 만든 것을 말한다.

지금까지 가공 종류 제3탄!! 압연이란 무엇인지, 또 그 종류인 냉간압연과 열간압연에 대해 알아보았습니다.

가공의 종류가 엄청 다양하고 많아서 원래 계획했던 것보다 조금 더 길어질 것 같아요ㅠㅠ 그래도 몰랐던 새로운 것을 배운다는 것이 생각보다 신기하고 재밌네요!