압연기(Rolling Mill) 완벽 가이드: 종류(2하이/3하이/4하이/탠덤/클러스터), 역사 및 산업 응용

압연(Rolling)이란?

금속 가공에서 압연은 금속 소재를 한 쌍 이상 롤 사이 통과시켜 두께 감소, 두께 균일화, 원하는 기계적 물성 부여하는 금속 성형 공정.

개념은 반죽 밀기와 유사. 압연은 압연 금속 온도 따라 분류. 금속 온도 재결정 온도 이상 → 열간 압연(Hot Rolling). 재결정 온도 미만 → 냉간 압연(Cold Rolling). 사용량 기준: 열간 압연이 타 제조 공정보다 더 많은 톤수 처리, 냉간 압연이 모든 냉간 가공 공정 중 최다 톤수 처리.

롤 쌍 보유 롤 스탠드(Roll Stands) 그룹화 → 압연기(Rolling Mills)로 금속(주로 강철) 신속 가공 → 구조용 강(I빔, 앵글, 채널), 봉강, 레일 등 제품 생산. 대부분 제강소 압연기 사업부 보유, 반제품 주조품 완제품 전환.

링 압연, 롤 벤딩, 롤 포밍, 프로파일 압연, 제어 압연 등 다양한 압연 공정 존재.

압연기(Rolling Mills)란?

유럽 압연기 발명 레오나르도 다빈치 스케치 기인. 조잡한 형태지만 동일 기본 원리 압연기 중동·남아시아서 기원전 600년경 발견. 초기 압연기 = 슬리팅 밀(Slitting Mills), 1590년 벨기에→잉글랜드 도입.

평평한 막대 롤 사이 통과→철판 형성→홈 롤(슬리터) 사이 통과→철봉 생산. 철 주석도금용 압연 최초 실험 1670년경.

1697년 존 한버리 소령 폰티풀(Pontypool) 제철소 건립 '폰티풀 플레이트' 압연. 이후 재압연·주석도금→틴플레이트 생산. 유럽 초기 판철 생산은 압연기 아닌 단조소(Forge).

슬리팅 밀 호프(통 고리)·반원형 등 철제품 생산 적용, 1679년경 특허 2건 주제.

압연기 초기 문헌 스웨덴 엔지니어 크리스토퍼 폴헴(Christopher Polhem) 1761년 'Patriotista Testamente'서 판재·봉철 압연기 언급. 압연기 한 번에 10~20개 이상 봉 동시 생산으로 시간·노동 절약 설명.

1759년 토마스 블록리(영국) 금속 연마·압연 특허. 1766년 리처드 포드(영국) 최초 탠덤 밀 특허. 탠덤 밀 = 금속 연속 스탠드 통과 압연. 포드 탠덤 밀 = 선재 열간 압연용.

압연기 종류

공정 요건·롤 배열 따라 압연기 롤 분류:

1. 2하이 압연기(Two High Rolling Mills)

반대 방향 회전 두 롤러 구성. 공작물 롤러 사이 공급, 풀포스 가해 공작물 변형→원하는 형상 변환. 견고·고품질 2하이 압연기 원하면 롤 제조사 찾아 목적 적합 모델 확인.

2하이 압연기 세부 2범주: 하이 논리버시블(Non-reversible) = 롤러 한 방향만 회전, 공작물 한 방향만 공급. 하이 리버시블(Reversible) = 양 롤러 양방향 회전.

2. 3하이 압연기(Three High Rolling Mills)

3하이 압연기 = 위아래 나란한 3개 평행 롤 롤 스탠드. 인접 롤 반대 방향 회전 → 재료 상단-중간 롤 단방향, 하단-중간 롤 반대 방향 통과.

공작물 왕복(전진·복귀) 패스 압연. 공작물 하단-중간 롤 통과→중간-상단 롤 사이 복귀. 다양한 강철 롤 제조사 산업 요건 충족 고품질 롤 밀 제공.

3. 4하이 압연기(Four High Rolling Mills)

4하이 압연기 = 위아래 나란한 4개 평행 롤 롤 스탠드. 상단·하단 롤 반대 방향 작동. 중간 두 롤 상단·하단보다 작음 = 백업 롤(Backup Rolls).

4. 탠덤 압연기(Tandem Rolling Mills)

탠덤 압연기 = 2~3스트랜드 롤 세트 평행 정렬. 재료 방향 변경하며 각 스트랜드 연속 패스 가능. 다수 밀 제조사 다양한 산업에 품질 탠덤 압연기 공급.

5. 클러스터 압연기(Cluster Rolling Mills)

클러스터 압연기 = 일종 4하이 압연기, 각 작업 롤 2개 이상 백업 롤로 지지해 난삭재 압연. 경우 작업 롤 최소 직경 필요.