금속 압연 공정 종합 가이드

금속 가공에서 압연(rolling)은 금속 두께를 줄이고 두께를 균일하게 만드는 금속 성형 공정입니다. 금속 소재는 한 쌍 이상의 롤을 통과하여 재료를 줄입니다. 압연은 압연되는 금속 온도에 따라 분류되며, 금속 온도가 재결정 온도 이상이면 열간 압연(hot rolling), 재결정 온도 이하면 냉간 압연(cold rolling)이라고 합니다.

오늘은 압연의 정의, 공정, 작동 원리, 유형, 응용, 열간/냉간 압연, 윤활제 목적, 결함 및 장단점에 대해 살펴보겠습니다.

압연 정의:

압연은 금속 조각이 몇 쌍의 롤러를 통과하여 균일한 두께를 얻거나 재료 두께를 줄이는 금속 성형 공정으로 정의할 수 있습니다. 이는 열간 및 냉간 압연 두 가지 방식으로 달성됩니다. 응용에서 열간 압연 공정은 다른 제조 공정보다 더 많은 톤수를 처리하며, 냉간 압연 공정은 모든 냉간 가공 공정 중 가장 많은 톤수를 처리합니다.

롤 쌍은 롤 스탠드(roll stands)에 고정되며, 이들은 롤 밀(roll mills)로 그룹화되어 금속을 쉽게 가공합니다. 일반적으로 강철은 구조용 강철(I-빔, 앵글 스톡, 채널 스톡), 바 스톡, 레일 등 다양한 제품으로 압연될 수 있습니다. 일부 제강소에는 반제품 주조품을 완제품으로 변환하는 압연 공장 부서가 있습니다.

참조: 다양한 판금 성형 공정 유형

압연 공정 작동 원리:

압연 공정에서 소재 스톡은 한 쌍 이상의 롤러 사이를 통과하여 두께를 줄이고 균일한 두께를 유지합니다. 이 공정은 주로 잉곳(ingot) 또는 압연될 금속의 단면에 초점을 맞춰 공작물 두께 감소에 기여합니다. 압연 공정은 재료 폭을 변경하지 않고 길이 증가와 두께 감소를 가져옵니다.

아래 영상 콘텐츠에서 압연 작동이 설명되었습니다.

열간 및 냉간 압연:

열간 압연(Hot Rolling):

앞서 언급했듯 금속 가공 공정에서 열간 압연은 소재의 재결정 온도 이상에서 발생합니다. 재결정은 금속이 가공 경화(work hardening)되는 것을 방지합니다.

냉간 압연(Cold Rolling):

열간 압연과 달리 냉간 압연은 소재의 재결정 온도 이하, 보통 상온에서 발생합니다. 이는 변형 강화(strain hardening)를 통해 강도를 약 20% 높이고 표면 마감을 향상시키며 더 엄격한 공차를 유지합니다.

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압연 응용:

열간 압연 응용은 주로 판금 생산 또는 레일 트랙과 같은 단순 단면 생산입니다. 열간 압연 금속의 일반적인 응용에는 다음이 포함됩니다.

• 트럭 프레임
• 파이프 및 튜브
• 자동차 클러치 플레이트, 휠 및 휠 림
• 온수기
• 농업 장비
• 스트래핑(Strappings)
• 금속 건물
• 스탬핑(Stampings)
• 철도 호퍼 카 및 레일카 부품
• 가드레일 도로 및 고속도로
• 도어 및 선반
• 디스크(Discs)

냉간 압연 강철 응용에는 금속 가구, 서류 캐비닛, 테이블, 책상, 의자, 오토바이 배기 파이프, 컴퓨터 캐비닛 및 하드웨어, 가전제품 및 부품, 강철 드럼, 튜빙, 힌지, 조명 기구, 선반, 온수기, 금속 용기, 팬 블레이드, 프라이팬, 전자 캐비닛, 잔디 깎이, 건설 관련 제품이 포함됩니다.

이 압연 금속 응용 목록을 보면 우리 주변 거의 모든 응용이 냉간 압연 또는 열간 압연을 거칩니다.

압연 공정:

다음은 다양한 압연 공정을 나타냅니다.

• 롤 벤딩(Roll bending)
• 롤 포밍(Roll forming)
• 플랫 롤링(Flat rolling)
• 링 롤링(Ring rolling)
• 구조 형상 압연(Structural shape rolling)
• 제어 압연(Controlled rolling) 및
• 포지 롤링(Forge rolling)

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압연기 유형:

다음은 금속 압연에 사용되는 5가지 압연기 유형을 나타냅니다.

• 투하이 압연기(Two-high rolling mills)
• 쓰리하이 압연기(Three-high rolling mills)
• 포하이 압연기(Four-high rolling mills)
• 탠덤 압연기(Tandem rolling mills)
• 클러스터 압연기(Cluster rolling mills)

압연 윤활:

압연 공정 중 롤과 금속 사이에 마찰이 발생하므로 윤활은 매우 중요한 역할을 합니다. 마찰은 또한 작업물을 롤 사이로 앞으로 이동시키는 역할을 하므로 유용합니다. 그래서 때때로 적절한 수준 이하로 제거하거나 감소시키므로, 압연 공정에 적합한 윤활제를 선택하는 것이 중요합니다.

강철 냉간 압연 시 저점도 유체 윤활제(파라핀 등) 사용이 필요합니다. 파라핀은 알루미늄, 구리 및 그 합금 같은 비철 금속에 적합하며, 후속 열처리 공정 중 얼룩 방지에 도움이 됩니다.

열간 압연에서는 윤활이 필요하지 않을 수 있지만 물 홍수를 사용하여 증기를 발생시키고 형성된 스케일(scale)을 분해합니다. 그러나 흑연 그리스(graphite grease)가 윤활제로 사용됩니다.

압연 결함:

롤이 가하는 높은 힘으로 인해 압연 재료에 결함이 발생합니다. 다음은 압연 공정에서 발생하는 다양한 결함 유형입니다.

• 에지 크래킹(Edge cracking)
• 폴드(Folds)
• 앨리게이터링(Alligatoring)
• 스케일 형성(Scale formation)

"압연 공정" 기사입니다. 읽으시면서 즐거우셨기를 바라며, 그렇다면 댓글과 다른 학생들과 공유 부탁드립니다. 감사합니다!