1. 압연기의 종류
압연기의 종류는 제품의 종류, 로울의 종류, 로울의 배치 방식 및 크기 등에 따라 분류되어집니다. 압연기는 제품이 만들어진 종류에 의한 분류와 압연의 작업 조건 및 압연 로울의 사용수, 배치 방식에 따라 분류하기도 합니다. 또 로울, 하우징, 구동 장치 및 속도를 제어하는 제어 장치 등으로 구성되어 있고 로울의 수는 2단, 3단, 4단, 다단 압연기 등으로 나누어집니다.
로울의 회전방향을 바꾸기 위해서는 2단 가역압연기, 3단 가역압연기가 있습니다. 로울의 지름이 중요한데 이는 압연 하중은 로울 지름과 압력의 크기에 의하여 좌우되기 때문입니다. 변형 저항이 큰 재료에서는 로울 지름을 작게 하며, 압연 하중의 저하를 도모하고 있습니다.
2. 생산 제품에 따른 분류
생산 제품에 따라 압연기를 크게 5가지로 분류할 수 있습니다. 분괴 압연기, 후판 압연기, 열간대강 압연기, 냉간대강 압연기, 형강압연기로 나누어 볼 수 있습니다.
먼저 분괴 압연기는 고능력을 목적으로 하는 고속화, 대형화 및 자동화로 발전하고 있습니다. 이에 맞춰 슬리브 압연기(slabbing mill)에서는 유니버설(universal) 방식이 많이 쓰이고 있습니다.
후판 압연기는 로울의 길이가 3000mm 이상되는 대형 압연기(mill)가 많아지고, 폭 방향의 두께 정밀도, 형상의 품질유지가 곤란해지면서 그 사용량이 줄어드는 추세입니다.
열간대강 압연기는 압연 속도가 600m/min에서 1370m/min 이상 발전되고 있고 냉간대강 압연기 다품종 소량 압연형의 가역식 압연기에서 3-5 스탠드의 대량 생산용의 시트 압연기 (sheet mill), 5~6 스탠드의 면 압연기 (mean mill)로 구별되어집니다. 아주 얇은 석도판의 재료용에 2~3 스탠드의 2차 냉간 압연기가 이용되고 있습니다.
형강(型) 압연기를 살펴보면 봉강 압연기(bar mill)에서는 전연 속 배열에 의해서 5-10만 톤의 생산 능력을 갖게 되었으며, 자동치수 제어, 컴퓨터 제어 등의 활용이 이루어지고 있습니다. 분괴 압연기, 로드 압연기, 봉강 압연기, 시트 압연기 등이 있습니다.
3. 압연기의 형식에 따른 분류
압연기의 형식은 2단, 3단, 4단 압연기 외에도 가역과 비가역으로 나누어지기도 합니다. 압연기의 형식에 따라 분류하고 살펴보도록 하겠습니다.
① 비가역 2단 압연기
비가역 2단 압연기는 가장 간단한 설비로 각종 금속의 열간 및 냉간 압연에 이용되고 있습니다. 크기가 같은 두 개의 로울을 상하로 설치하고, 회전 방향이 한쪽만으로 되어 재료의 한번 왕복으로 압연되는데 얇은 재료는 여러 장 겹쳐서 압연합니다. 가열 2단 압연기와 같은 구조지만 로울의 압연 방향을 바꾸기 위하여 역전 가능한 원동기 혹은 가역 장치가 있는 것으로 주로 소형 재료의 압연에 사용되어 집니다.
② 가역 2단 압연기
가역 2단 압연기는 압연 방향을 바꾸기 위하여 로울의 회전 방향을 바꿀 수 있도록 원동기 또는 여러 가지 부수 장치가 되어 있는 것입니다.
주로 소형 재료의 압연에 사용되어집니다.
③ 2중 2단 압연기
2중 2단 압연기는 2단 압연기를 겹쳐서 조립한 압연기로서 소형 재료의 압연에 사용됩니다.
④ 3단 압연기
3단 압연기는 재료를 로울 사이에 왕복시키면서 교대로 압연시키는 압연기입니다. 3개의 로울로 구성되었으며, 상단 로울과 하단 로울은 동력으로 구동되고, 중앙 로울은 마찰에 의해서 서로 반대 방향으로 회전하므로 로울을 역전시키지 않아도 재료를 왕복시킬 수 있습니다.
3단 압연기는 분괴 압연, 선재 및 각종 단면의 섹션 바(section bar)의 압연에 사용됩니다.
⑤ 4단 압연기
4단 압연기는 압연 로울의 표면이 아름답기 때문에 주로 냉간 압연에 많이 쓰이고 있습니다. 코일 장치를 하여 스트립에 장력을 주면서 연질의 얇은 판재를 매우 정확한 치수로 압연할 수 있습니다. 지름이 작은 로울은 큰 로울보다 강도와 강성이 작기 때문에 지름이 큰 보조로울(back up roll)로써 받쳐 주어야 합니다. 상·하에 지름이 큰 보조 로울이 있으므로 작업 로울의 굽힘을 어느 정도 방지할 수 있습니다.
⑥ 다단 압연기
다단 압연기는 지름이 작은 작업 로울의 굴곡을 막기 위해 작업 로울 중앙선의 반대편 연장선의 중심을 갖고 작업 로울과 접촉하는 2개의 받침 로울을 들 수 있습니다. 로울에 가해지는 하중으로 인한 제한 뿐 아니라 6단 압연기에서는 작업 로울과 받침 로울간의 상대적 크기에 대한 기하학적 한계가 있습니다. 작업 로울을 작게 하려면 받침 로울도 작아야 하므로 작업 로울을 받칠 능력이 줄어들게 되는데 이러한 결점은 많은 받침 로울을 사용해야 하므로 12단이나 20단식의 다단압연기가 개발되었습니다.
⑦ 유성 압연기(planetery mill)
로울의 배치를 나타낸 것과 같은 지름이 큰 상하의 받침 로울의 주위에 다수의 지름이 작은 작업 로울(working roll)을 베어링 같이 배열해서 작업 로울의 공전과 자전에 의해서 판재를 압연하는 구조로 되어 있습니다.
4. 압연기의 구조
압연기의 본체 구조는 로울의 모양과 로울의 크기로 그 구조가 나누어 집니다. 로울의 모양부터 살펴보면 로울 몸(roll body), 로울 목(neck), 연결부(wobbler)의 세 부분으로 되어 있습니다. 로울 몸은 재료가 접촉하여 압연되는 부분으로서 표면 상태 및 모양에 따라 원통 로울과 공형 로울(coliber roll)로 구별되어집니다.
다음으로 로울의 크기로 압연기의 구조를 살펴보겠습니다. 두꺼운 재료는 최대 접촉각의 이론에서 큰 지름의 것이 필요합니다. 따라서 크기는 연신과 증폭에 큰 영향을 끼치므로 제품의 치수, 모양에 따라 적당한 지름의 것을 선택합니다. 로울의 재질은 주철, 주강, 단강으로 크게 세 가지로 나눌 수 있습니다. 선택할 때에는 로울의 수명, 제조비, 표면의 상태를 고려하여야 합니다. 샌드 로울이란 모래형에 주입한 Pearlite 주철로서 연하기 때문에 내부와 외부의 경도 차이가 거의 없어 공형 로울을 만드는데 적합합니다.