강괴를 1차 가공하여 필요한 강재로 제조하는 방법에는 압연, 단조, 주조 등 크게 3가지 방법이 있다.
강괴 또는 강편과 같은 소재를 회전하는 2개의 롤(Roll) 사이에 끼우고 롤의 간격을 점차 좁히면서 역속적인 힘을 가하여 늘리거나 얇게 성형하는 소성가공이다. 마치 밀가루 반죽을 방망이로 미는 것과 같은 원리로서 이 방법으로 만들어진 제품을 압연강재라 한다. 단조,압출,인발 등의 가공에 비해 비교적 단순한 형상의 제품을 능률적으로 만들 수 있는 매우 우수한 방법이다.
다시말해서 연주기에서 생산된 반제품을 열연, 후판, 선재, 형강, 봉강공장으로 이송시켜 재가열한 후 각각의 열간 압연기에서 소정의 형상 및 치수를 갖는 제품을 생산하는 고정을 압연공정이라 한다. 형태에 따라 판재압연과 봉재, 선재압연으로 나누고, 압연온도에 따라 열간 압연과 냉간 압연으로 나눈다.
압연공정에 영향을 미치는 인자로는 재료의 종류와 상태, 롤과 재료의 표면상태, 윤활제, 롤 구경, 전후면 장력, 소재의 치수 및 형상, 압연 후 재료의 치수 및 형상, 압연온도 및 속도 등이다.
한편 단조(Forging)는 강괴를 강력한 프레스(Press)기계로 누르거나 또는 해머(Hammer)로 때려서 원하는 형상으로 만드는 것으로 그 제품을 단조품 또는 자유단조품이라 하며 재질이 치밀하고 단단하다. 단조의 목적은 형을 만드는 것, 성장한 결정입자를 파괴해서 인성을 부여하는 것으로 재료의 낭비를 없애고 양질의 기계적 성질을 만들어 내기 위한 것이다.
또한 주조(Casting)는 용강을 각종 주형에 주입하여 원하는 형상으로 만든 제품을 주강품이라고 하며 , 압연으로 제조할 수 없는 복잡한 기계부품과 같은 것을 만드는데 적합하다. 그러나 제품의 기계적 성질이나 신뢰성 면에서 다소 뒤떨어진다.
압연온도의 따른 분류
압연은 가공하는 재료의 온도에 따라 열간압연(Hot Rolling)과 냉간 압연(Cold Rolling)으로 분류된다.
1)열간압연
압연 온도가 가공재료의 재결정 온도 이상일 때 열간 압연이라 한다. 즉 열간 압연이란 가공경화를 일으키지 않는 온도 범위에서 소성가공이다. 열간압연은 치수가 큰 재료를 압연할 때 많이 이용되는데 이 작업으로 필요한 치수의 재료르 손쉽게 가공할 수 있고, 가공 저항이 비교적 적으므로 주조 조직을 개선할 수 있으며, 기계적 성질도 향상시킬 수 있다. 소성이 증가하여 가공에 소요되는 동력이 적게 드는 장점도 있어 압연 작업의 대부분을 차지하고 있다.
2) 냉간압연
압연 온도가 가공재료의 재결정 온도 이하일 때를 냉간 압연이라 한다. 냉간 압연은 재료의 두께나 단면이 작아서 열간 가공이 어렵거나 치수가 정확하고 깨끗한 표면을 얻고 싶을 때, 또는 강하고 단단한 제품을 얻고자 할 때에 실시한다.
제품의 종류에 따른 분류
판재, 조강재
압연 작업은 재료의 크기, 제품의 형상 및 종류에 따라 분괴압연, 후판압연, 박판압연, 형강 압연등으로 분류한다.
압연의 공정
제강공장에서 압연공정을 살펴보면 , 조정된 용강을 강괴로 만들어 이것을 균열로 또는 가열로에 넣어서 열간 압연 온도로 가열한 다음 분괴 압연기에 넣어 블룸, 빌릿 또는 슬래브 등의 반제품으로 압연한다. 용강을 연속 주조하여, 분괴 공정을 거치지 않고 이러한 반제품을 얻을 수 있는 방법을 채택하는 공장이 많다.
1) 블룸
한 변이 160mm 이상 480mm까지, 단면적은 25,600mm2 이상이며 길이는 최소 1m부터 최대 6m까지 있다. 용도는 대부분 압연공장에서 대형, 중형, 봉형강류로 압연되지만 일부는 다시 분괴, 조압연하여 빌릿, 시트바, 스켈프, 틴바 등 소형의 반제품으로 만들어지는 경우도 있다. 블룸은 장방형의 대강편으로서 절단면은 거의 정방형이고 모서리는 약간 둥글다.
2)슬래브(판재)
슬래브는 강판용 반제품으로 연속주조에 의해 직접 주조하거나 편형 강괴 또는 블룸을 조압연한 것으로 단면은 장방형이고 모서리는 약간 둥글다. 그 치수는 차공정의 압연에 있어서 능률이나 수율, 제품 형상을 얻을 수 있도록 여러 가지이며, 보통 두께가 50~350mm, 폭은 350~2000mm, 길이 1~12m 이다. 강편, 강판 및 강대의 압연 소재로 사용되며 철강 산업의 대형화, 고능률화 등에 따라 슬래브의 치수도 대형화되는 경향을 보이고 있다.
단면이 직사각형의 판용 강편이며 , 두께가 45mm 이상 , 폭은 두께의 2배 이상이다. 후판, 중판, 박판의 소재로 쓰인다. 강판 재는 보통 두께 6mm 이사의 것을 후판, 3~6mm 것을 중판, 3mm 미만의 것을 박판이라 한다.
3)빌릿
빌릿은 단면이 정방형으로 한 변이 160mm 이하, 단면적 25,600mm2 이하의 각형강편으로서 소강편이라고도 한다. 각형강괴 또는 블룸을 분괴, 조압연하여 만들거나 연속주조에 의해 만든다. 용도는 소형 봉형강류, 선재 등의 재료로 사용된다. 단순압연업체의 대부분은 빌릿으로 소형의 봉형강류, 선재를 만들므로 시트바와 함께 사용량이 많은 반제품이다. 일부는 차량 피스톤, 크랭크축 등의 단조용 강편으로 사용된다.
합금의 특성
1. 용융점 저하
2. 열전도도, 전기전도도 저하
3.경도, 강도 증가
4.내열성 내산성 증가
철강의 성질
철강은 함유된 성분, 열처리 또는 가공상태에 따라서 성질이 달라지거나 표준상태(normalizing)에서 주로 탄소 함유량에 따라 결정된다. .강은 탄소 함유량이 0.03~1.3% 정도로 가공성이 좋다. 보통 탄소강 또는 보통강이라고도 한다.
강의 물리적 성질
탄소강은 철에서 탄소를 소량 고용한 페라이트와 철과 탄소의 화합물인 시멘타이트가 섞여있는 조직을 가지고 있다. 따라서 강의 물리적성질은 탄소량에 따라 거의 직선적으로 변화한다. 탄소함유량에 따라 비중, 팽창계수, 열전도도는 달라진다..