압연(Rolling) - 열간압연(고온) 냉간압연(저온)

철강업종을 영위하는 사람들에게 상식적이며 이미 익숙한 용어지만 정확한 의미를 모르는 분들, 혹은 이제 철강을 공부하는 분들을 위해 작성해봅니다. 

 

압연이란

소성변형(외력에 의해 생긴 비틀림이 외력을 제거해도 전혀 회복되지 않는 경우)이 비교적 잘 되는 금속재료를 상온 또는 고온에서 회전하는 롤러(roller) 사이로 통과시켜 여러 형상의 판재, 형재, 관재 등의 소재를 만드는 가공법입니다. 이런 가공법으로 만들어진 제품을 압연강재(rolled steel materials)라고 합니다. 단조(forge), 압출(pressing), 인발(drawn) 등의 가공에 비해 비교적 단순한 형상의 제품을 능률적으로 만들 수 있습니다.

 

압연을 재료의 재결정온도에 따라 분류하면 소재를 고온으로 가열한 후 압연하는 열간압연(hot rolling)과 상온에서 압연하는 냉간압연(cold rolling)으로 구분됩니다. 

 

압연제품 또는 반제품의 형상에 따라 분류하면 분괴압연, 후판압연, 박판압연, 형재압연, 봉.선재압연, 관재압연 등으로 나눌 수 있습니다. 

 

열간압연(hot rolling) 공정은

슬래브(slabs)를 압연하기에 적당한 온도인 1100~1300℃까지 가열한 후 원하는 두께와 폭으로 압연합니다. 

특히 가소성(plasticity)(외력에 의한 형태가 변한 물체가 외력이 없어져도 원래의 형태로 돌아오지 않는 물질의 성질)이 양호한 상태에서 압연하기 때문에 변형이 쉽게 된다. 그러나 산화가 일어나기 때문에 표면이 아름답지 못하고 강도도 낮으며 또 얇은 것을 만들 수 없다는 단점이 있습니다. 

 

열간압연(hot rolling)을 통해 만들어진 열연강판(hot rolled steel sheets)은  자동차, 건설, 조선, 파이프, 산업기계 등 산업전반에 사용되는 소재이며 이 열연 제품은 그대로 판매되기도 하며 일부는 냉연공장에서 가공되어 다양한 제품으로 생산됩니다. 냉간압연은 열연공정을 마친 열연강판(hot rolled steel sheets)을 화학처리해 표면의 녹을 제거하고 상온에서 다시 한번 압연하는 과정입니다. 

 

냉간압연(cold rolling)은

인성(toughness)은 줄어들고 경도(hardness)와 인장강도(tensile strength)는 증가합니다. 냉연강판은 두께가 얇고 표면이 미려해 가공성이 뛰어나 자동차, 가전, 가구 사무용 제품 등에 사용됩니다. 높은 생산성과 낮은 생산비 등의 장점을 갖고 있지만 설치비용이 비싸고 생산제품이 제한적이라는 단점도 있습니다. 

 

이 외의 압연강재(rolled steel materials)에는 봉형강류(봉강, 형강, 선재, 레일등), 강간(중후판, 박판), 강대, 강관등이 있으며 그 밖에 철도차량의 차륜과 같이 특수한 형상도 포함됩니다. 

 

강괴(steel ingot)를 압연해 만드는 각종의 강편(슬래브(slabs), 블룸(blooms), 빌렛(billets) 등)도 당연히 압연강재(rolled steel materials)의 일종이지만 이들은 모두 그 후의 압연공정 소재로 사용되는 것이므로 반제품(half-finished)이라는 명칭으로 다른 강재와 구별됩니다. 

 

압연기는

롤(roll)조립법에 따라 2중식, 3중식, 4중식, 다중식으로 분류할 수 있으며 롤러의 수가 많을 수록 설비의 생산성 및 제품의 정밀도가 우수해집니다. 

 

주로 열간압연(hot rolling)에서는 4중식이 많이 쓰이며, 스테인리스강과 같은 높은 정밀도를 요구하는 냉간압연에서는 다중식이 사용됩니다. 롤의 배치에 따라서 가역식 압연과 연속식 압연으로 분류되기도 하는데 일직선으로 여러대의 압연기를 배열해 소재의 장입부터 제품까지 한 공정에 완료하는 것을 연속식(Tandem)압연이라 합니다. 또 한 대의 압연기에서 소재를 왕복으로 반복하여 압연하는 방식을 가역식(Reversing)압연이라 하며 주로 슬래브(slabs), 블룸(blooms) 등을 압연해 작게 만드는 공정(분괴)에서는 가역식을 사용합니다. 

 

 

• 경도(硬度, Hardness) - 재료의 단단한 정도, 표면의 마모나 가공에 대한 저항도. (다이아몬드)
• 강도(剛度, Strength) - 재료가 끊어지지 않고 버티는 힘의 정도. 일정 값을 벗어나면 끊어짐.(합금강)
• 인성(靭性,Toughness) - 재료가 지닌 질김. (휘거나 비틀거나 구부렸을 때 버티는 힘, 알루미늄)
• 인장강도(Tensile strength) - 길이 방향으로 압력을 가하거나 잡아 당겨도 부서지지 않는 힘.(합금강)

열간압연(hot-rolling)