본질적으로, 압연기의 세 가지 주요 구성 방식은 2하이 "풀오버" 압연기, 2하이 역회전 압연기, 그리고 3하이 압연기입니다. 이 설계들은 엔지니어링의 진화를 나타내며, 각 후속 유형은 재료가 패스(pass) 사이에 처리되는 방식을 개선하여 이전 유형의 생산성 한계를 극복하기 위해 개발되었습니다.
다양한 압연기 구성 중에서 선택하는 것은 임의적이지 않습니다. 이는 기계적 단순성, 운영 비용 및 생산 효율성 사이의 직접적인 상충 관계입니다. 이러한 설계를 이해하는 것은 금속 압연의 근본적인 과제, 즉 여러 번의 두께 감소 패스를 가능한 한 빨리 수행하는 방법을 보여줍니다.
기본적인 압연기 구성
압연기의 분류는 롤(roll)의 개수와 배열에 의해 결정됩니다. 이 구성이 압연기의 작동 흐름, 속도 및 전반적인 효율성을 좌우합니다.
2하이 "풀오버" 압연기
이것은 가장 단순하고 오래된 설계로, 단일하고 일정한 방향으로 회전하는 두 개의 수평 장착된 롤로 구성됩니다.
가공물은 두께를 줄이기 위해 한 방향으로 롤 사이를 통과합니다. 추가 패스를 위해 재료는 물리적으로 들어 올려져 상부 롤 위로 다시 운반되어 진입 측으로 돌아가야 하는데, 이 과정을 "풀오버(pulling over)"라고 합니다.
이 설계는 단순성이 특징이지만, 후속 패스를 위해 가공물을 되돌리는 데 필요한 상당한 가동 중지 시간과 수동 작업으로 인해 생산성이 극도로 낮습니다.
2하이 역회전 압연기
풀오버 압연기의 비효율성을 해결하기 위해 역회전 압연기가 개발되었습니다. 이 역시 두 개의 롤을 사용하지만, 핵심 혁신은 회전 방향을 바꿀 수 있는 구동 시스템입니다.
재료가 한 방향으로 통과한 후, 롤이 멈추고 회전 방향이 반대로 바뀝니다. 그런 다음 가공물은 반대 방향으로 다시 통과하여 추가적인 두께 감소를 수행합니다.
이는 패스 사이에 수동으로 재료를 다룰 필요성을 없애주어 생산성을 극적으로 높이고 단일 장비에서 보다 연속적인 작업 흐름을 가능하게 합니다.
3하이 압연기
3하이 압연기는 동일한 생산성 문제에 대한 또 다른 영리한 해결책입니다. 이 압연기는 세 개의 롤로 구성됩니다. 상부 롤과 하부 롤은 한 방향으로 회전하고, 중앙 롤은 반대 방향으로 회전합니다.
가공물은 하부 롤과 중앙 롤 사이의 틈으로 통과됩니다. 그런 다음, 리프팅 테이블이 가공물을 위로 들어 올려 상부 틈으로 이동시키고, 여기서 중앙 롤과 상부 롤 사이를 통과하여 되돌아갑니다.
이 설계는 강력하고 무거운 기계를 역회전시킬 필요 없이 양방향으로 연속 압연을 허용하여 일정한 모터 속도로 높은 처리량을 제공합니다.
상충 관계 이해하기
각 구성은 서로 다른 장점과 단점을 제시합니다. 최적의 선택은 전적으로 생산 목표에 달려 있습니다.
단순성 대 생산성
2하이 풀오버 압연기는 기계적으로 단순하며 초기 비용이 저렴합니다. 그러나 수동 작업이 필요하기 때문에 생산성이 심각하게 제한되어 소규모 또는 특수 작업에만 적합합니다.
반면에 2하이 역회전 및 3하이 압연기는 모두 대량 생산을 위해 설계되었습니다. 이들의 높은 기계적 복잡성과 비용은 처리량의 대폭적인 증가로 정당화됩니다.
기계적 복잡성 대 운영 복잡성
2하이 역회전 압연기는 무거운 부하 하에서 빠르고 반복적인 역회전이 가능한 강력하고 특수한 모터와 제어 시스템을 필요로 합니다. 이는 전기적 및 제어적 복잡성을 추가합니다.
3하이 압연기는 단일 방향 구동을 사용하여 더 간단하지만, 무거운 가공물을 하부 롤 틈과 상부 롤 틈 사이로 이동시키기 위해 별도의 기계 시스템(리프팅 테이블)이 필요합니다. 이는 재료 취급에 기계적 복잡성을 추가합니다.
공정 대 구성 (열간 압연 대 냉간 압연)
압연기의 구성(예: 2하이 또는 3하이)과 압연 공정(열간 또는 냉간)을 구별하는 것이 중요합니다.
열간 압연은 금속의 재결정 온도 이상에서 수행되어 큰 형상 변화를 허용하는 반면, 냉간 압연은 강도를 높이고 표면 마감을 개선하기 위해 상온에서 수행됩니다. 이러한 압연기 구성 중 어느 것이든 열간 또는 냉간 압연 응용 분야에 맞게 설계될 수 있습니다.
목표에 맞는 올바른 선택하기
올바른 압연기를 선택하는 것은 장비의 기능을 특정 제조 요구 사항과 일치시키는 것입니다.
- 주요 초점이 단순하고 소량 또는 특수 작업인 경우: 2하이 "풀오버" 압연기는 기계적 단순성 덕분에 가장 비용 효율적인 솔루션입니다.
- 주요 초점이 대량의 연속 생산인 경우: 3하이 압연기는 역회전 구동 시스템 없이도 우수한 처리량을 제공하므로 견고한 주력 장비입니다.
- 주요 초점이 다재다능하고 고효율 생산인 경우: 2하이 역회전 압연기는 다양한 감소 스케줄에 대한 뛰어난 유연성을 제공하며, 리프팅 테이블이 있는 3하이 시스템보다 자동화하기 쉬운 경우가 많습니다.
궁극적으로 이러한 기본 설계를 이해하는 것이 비용, 속도 및 품질을 위해 모든 금속 성형 공정을 최적화하기 위한 첫 번째 단계입니다.
요약표:
| 압연기 유형 | 주요 특징 | 주요 장점 | 최적 용도 |
|---|---|---|---|
| 2하이 풀오버 | 롤이 한 방향으로만 회전 | 기계적 단순성, 저렴한 비용 | 소량, 특수 작업 |
| 2하이 역회전 | 구동 시스템이 롤 방향을 역전시킴 | 고효율, 다용성, 자동화 용이 | 대량, 유연한 생산 |
| 3하이 | 3개의 롤; 상부/하부 및 중앙 롤이 반대로 회전 | 역회전 구동 없이 높은 처리량 | 대량, 연속 생산 |
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