[압연기능장 필기] 12년 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

중후판의 길이 방향과 강괴축을 직각으로 배치하여 압연하는 방식은 크로스 압연이다. 이는 제품의 폭 방향과 길이 방향의 재질적 이방성을 감소시키는 목적이며, 제어 압연은 압연 온도·압하량 등을 제어하고 폭내기 압연은 폭을 늘리는 압연, 완성 압연은 최종 치수와 표면을 맞추는 압연이다.

동일한 압하량에서 폭이 넓고 얇은 판은 길이 방향으로 변형이 주로 일어나 폭 방향 변형이 제한되므로 폭 퍼짐량이 거의 없다. 롤 직경이 클수록, 압연 속도가 낮을수록, 롤 표면이 거칠수록 일반적으로 폭 퍼짐량은 커지므로 1~3번은 옳지 않다.

후판 압연은 먼저 소재를 가열한 뒤 고온에서 생성된 산화물(스케일)을 제거하고, 압연하여 목표 두께로 만든다. 이후 교정으로 평탄도를 확보하고, 냉각한 다음 규정 치수에 맞게 전단하므로 공정 순서는 4번이 옳다.

밀정수식에 따라 롤 변형량은 $\Delta h=\frac{P}{M}=\frac{3000\ \mathrm{ton}}{1000\ \mathrm{ton/mm}}=3\ \mathrm{mm}$이다. 완성 판 두께가 10 mm이므로 롤 갭은 $10-3=7\ \mathrm{mm}$로 설정해야 하며, 따라서 2번에 해당한다.

피트식 가열로는 소재를 장입한 후 일정 시간 가열하고 꺼내는 방식의 배치식 가열로이므로 연속식 가열로가 아니다. 퓨셔식, 워킹빔식, 회전로상식 가열로는 소재를 연속적으로 이송하며 가열하는 연속식이다.

정기수리 직전에는 백업 롤의 마모로 평탄도 불량이 발생할 수 있으므로 극박판 및 광폭재는 피하고 상대적으로 압연이 쉬운 후물재 등을 편성한다. 정기수리 후에는 백업 롤의 워밍업과 온도 확보를 위해 부하가 적은 후물재를 배치하며, 롤 정비능력을 고려해 박물단위의 연속 투입도 제한한다. 따라서 계획 휴지 직전에 극박판 및 광폭재를 투입한다는 설명이 틀리다.

판에 국부적으로 돌기가 생겨 롤의 이상 마모를 일으키는 판 크라운은 High Spot이다. Body Crown은 판 중앙부가 볼록해지는 형상, Edge Drop은 판 가장자리 두께가 감소하는 현상, Wedge는 판 폭 방향 두께가 한쪽으로 기울어진 형상을 의미한다.

라우드식 3단 압연기에서는 중간 롤을 상·하 롤보다 작게 하여 압연재와의 접촉 호 길이 및 압연 하중을 줄인다. 이에 따라 압연 소요동력이 감소하고 작업 효율이 향상된다.

강재의 적열 색은 온도가 높아질수록 붉은색, 앵두색, 황색, 백색 순으로 변하므로 백색이 가장 높은 온도를 나타낸다.

완성압연기를 통과한 뒤 권취되기 전의 긴 판상 압연재는 스트립(Strip)이라 한다. 권취가 완료된 제품은 코일(Coil), 봉 형상의 압연재는 바(Bar), 관 제조용으로 세로로 절단된 소재는 스켈프(Skelp)이다.

압연재가 롤 사이로 들어갈 때 압연 하중에 의해 압연기 본체, 롤, 쵸크 등이 탄성변형하여 롤 간격이 넓어지는 현상을 밀 스프링이라 한다. 롤 표면에 도금하는 것은 롤 플레이팅, 압연재가 롤에 물려 들어가는 현상은 스트라이크이다.

강편의 스케일 발생을 억제하려면 로내 산소 공급을 줄여야 하므로 환원성 분위기를 유지하고, 연료의 무화 상태를 양호하게 하며, 로압을 약간 높여 외부 공기 유입을 방지한다. 반면 로압을 낮추고 산화성 분위기로 운전하면 산소 접촉이 증가하여 스케일이 촉진되므로 적당하지 않다.

권취 형상 불량인 텔레스코프나 코일 느슨해짐은 과도한 권취 장력, 사이드 가이드 개도 불량, 상하 핀치 롤 및 맨드렐의 평행도 불량 등으로 발생할 수 있다. 반면 Wrapper Roll 압력이 과대한 경우는 코일을 압착하여 권취를 조밀하게 하는 방향이므로 해당 불량의 원인이 아니다.

표면이 선단부 박리되어 비늘 모양으로 겹쳐 일어나는 결함은 스캡(scab)이다. 가열로에서의 과도한 가열, 슬라브 스카핑 불완전, 수형 내면의 황폐 등이 원인이 되어 압연 시 표면에 비늘 모양의 결함이 발생하며, 대책으로는 적정한 스플래쉬커버 사용과 용강 비산 방지가 필요하다.

압연 실수율은 제품 중량을 소재 처리량으로 나눈 값이므로, 재열재를 제외한 소재 처리량은 $14500-600=13900\ \mathrm{ton}$이다. 따라서 $\frac{12500}{13900}\times100\approx89.93\%$이며, 약 90%이다.

연강 후판의 한쪽 또는 양면에 니켈·황동·스테인리스강·티타늄 등의 금속을 열간 압연 또는 단접으로 압착하여 복합 성능을 갖게 한 강판은 클래드 강판이다. 보일러용·조선용·프레임용 강판은 각각 용도에 따른 강판의 분류이다.

스트립퍼 가이드(Stripper guide)는 판재가 압연 롤에 감겨 들어가거나 압연 후 아래로 처지거나 위로 말려 올라가는 것을 방지하고, 롤에서 원활하게 분리되도록 안내한다. 리피터는 압연재를 반복적으로 반송하는 장치이며, 사이드 가이드는 폭 방향 위치를 조정하고, 딜리버리 가이드는 압연재의 배출 방향을 안내한다.

열간유압연은 유압으로 롤을 가압하여 판재의 형상과 평탄도를 제어하는 방법으로, 롤 표면 개선, 롤 교체 1회당 압연 매수 증가, 마찰계수 감소에 따른 압연하중 저하 등의 효과가 있다. 반면 롤의 초기 크라운은 롤 제작 단계에서 결정되는 형상으로, 열간유압연의 직접적인 효과로 보기 어렵다.

리와인딩은 슬리팅 작업 후 코일의 양 가장자리만 사이드 트리밍하고, 절단된 코일을 다시 감는 작업이다. 리듀싱은 두께를 줄이는 작업, 레벨러는 코일의 평탄도를 교정하는 장비·작업이며, 리젝트 파일러는 불량 코일을 처리하는 장치이다.

열간압연 제품의 두께는 초기 슬래브 두께, 압연온도에 따른 변형저항, 그리고 스탠드 간 텐션 변화의 영향을 크게 받는다. 반면 슬래브 폭의 변동은 주로 폭 방향 치수에 영향을 주므로 제품 두께 변동에 미치는 영향이 가장 작다.

압하율을 크게 하려면 롤과 압연재 사이의 물림을 개선하거나 변형 저항을 낮춰야 한다. 지름이 큰 롤은 물림각을 작게 하고, 압연재의 온도를 높이는 것은 변형 저항을 낮추며, 롤 표면에 롤 축 방향과 평행한 홈을 만들면 마찰력이 증가해 물림이 좋아진다. 반면 롤의 회전 속도를 빠르게 하면 접촉 시간이 짧아지고 변형 저항 및 선진률 등의 영향으로 물림이 불리해지므로 압하율을 크게 하는 방법이 아니다.

프레스, 압출·인발, 단조·압연은 금속에 소성변형을 가하여 형상과 치수를 변화시키는 소성가공이다. 반면 주조는 용융 금속을 주형에 주입해 응고시키는 방법이며, 정정은 변형된 제품의 형상과 치수를 바로잡는 작업이므로 소성가공 방법의 분류에 해당하지 않는다.

냉연 공정의 표면청정은 압연유 제거, 도금 전 표면의 오염물 제거에 따른 도금불량 원인 제거, 풀림 과정에서 유분해로 생긴 탄화물 제거 등을 목적으로 한다. 스케일 제거는 주로 열연 공정의 산세 작업에서 수행하는 것이므로 표면청정 작업의 목적과 관계없다.

한 방향으로 소성변형된 재료에 역방향 하중을 가하면 반대 방향의 항복 저항이 감소하는 현상을 바우싱거 효과라고 한다. 오렌지 필 효과는 판재 표면의 거칠어짐, 코트렐 효과는 전위와 불순물 원자의 상호작용, 엘라스틱 효과는 탄성변형과 관련된 현상이다.

모래형 스케일은 비교적 둥글고 가느다란 흑갈색 스케일이 모래를 뿌린 것처럼 발생하며, 홈의 깊이가 비교적 얕다. 또한 탄소 함유량이 많을수록 발생하기 쉬우므로, 탄소 함유량이 적을수록 발생하기 쉽다는 2번 설명은 틀리다. 바의 압연 온도가 높을수록 홈의 정도가 심해지고, 판 전폭에 겹쳐 발생하거나 띠 모양으로 나타나기도 한다.

굴곡 시험은 압연 제품을 굽혀 큰 영구변형이 발생해도 파괴되지 않고 견디는지 확인하는 시험이다. 충격 시험은 충격 하중에 대한 인성, 경도 시험은 표면의 눌림 저항, 커핑 시험은 판재의 성형성을 평가한다.

알루미늄 아연 합금 도금 강판은 적절한 용접 조건에서 용접이 가능하고, 아연 도금 강판과 거의 동등한 가공성·도장성을 가진다. 또한 장기 내구성이 우수하여 아연 도금 강판보다 수명이 길다. 반면 표면은 일반적으로 은백색이며 내열성도 우수하므로, “흑색이고 내열성이 좋지 않다”는 설명이 틀리다.

규소강판과 같은 특수강종은 표면 산화피막이 치밀하고 제거하기 어려워 일반 강종보다 디스케일링 시간이 길어진다. 권취온도가 높으면 산화스케일이 두꺼워져 산세 시간이 길어질 수 있으며, 산농도는 적정 범위까지 높을수록 디스케일링 능력이 향상된다. 또한 황산은 용액 내 철분이 증가하면 산세 능력이 저하되므로 3번이 옳다.

PO(Pickled & Oiled)는 열연 코일을 산세 처리하여 표면 스케일을 제거한 뒤 방청을 위해 오일을 도포한 제품이다. 따라서 염산(HCl)을 사용해 스케일을 제거한 제품을 설명한 1번이 맞다. 2번은 전기아연도금강판, 3번은 용융아연도금강판, 4번은 냉간압연강판에 해당한다.

조질압연(스킨패스)은 냉각된 열연 스트립에 소량의 압下를 가해 판의 평탄도와 형상(폭 방향 변형 및 휨)을 교정하는 작업이다. 코일 용접, 표면 도금, 산화피막 형성은 조질압연의 주된 목적이 아니다.

수평 롤과 수직 롤을 각각 한 조씩 배치하여 두께와 폭을 동시에 압하하고, 롤의 형상과 위치를 조절해 I형강·H형강 등을 압연하는 설비는 유니버설 압연기이다. 센지미어 압연기는 냉간 박판 압연용 다단 압연기이며, 로온식 다단 압연기와 가역식 2단 압연기는 해당 구조와 용도가 다르다.

연소식은 $\mathrm{CO+\frac{1}{2}O_2\rightarrow CO_2}$이므로 CO 1Nm3에는 산소 0.5Nm3가 필요하다. 공기 중 산소 부피비를 약 21%로 적용하면 필요한 공기량은 $\frac{0.5}{0.21}=2.38\ \mathrm{Nm^3}$이므로 2.38Nm3이다.

축의 완성지름, 철사의 인장강도, 아스피린 순도처럼 연속적인 측정값을 관리하는 데는 계량형 관리도인 $\bar{X}$-R 관리도가 대표적으로 사용된다. c 관리도와 nP 관리도는 결점 수 또는 불량품 수를, u 관리도는 단위당 결점 수를 관리하는 계수형 관리도이다.

로트 크기가 시료 크기의 10배 이상이면 유한모집단 보정의 영향이 작아져, 로트 크기를 더 증가시켜도 시료 크기와 합격판정개수가 일정한 한 검사특성곡선의 모양은 별로 변하지 않는다. 따라서 로트 크기 증가가 샘플링검사의 판별능력이나 곡선 기울기에 큰 영향을 주지 않는다.

직접측정법은 작업을 수행하는 동안 소요된 시간을 직접 측정하는 방법으로, 스톱워치법이 이에 해당한다. PTS법·경험견적법·표준자료법은 작업시간을 분석하거나 자료·경험에 따라 간접적으로 산정하는 방법이다.

1개당 소요작업시간은 준비작업시간을 로트 크기로 나눈 시간에 개당 정미작업시간을 더해 계산한다. $\frac{100}{20}+15=5+15=\mathbf{20}$분이므로, 1개당 소요작업시간은 20분이다.

시장품질은 소비자의 요구와 시장의 기대를 반영한 품질로, 제품의 설계 및 판매정책에 반영된다. 설계품질은 설계 단계에서 정해진 목표 품질, 제조품질은 실제 제조 과정에서 구현된 품질, 규격품질은 정해진 규격에 부합하는 품질을 뜻한다.

품질특성치가 치명적인 결정을 포함하는 경우에는 불량품이 하나라도 통과하면 큰 손실이나 위험이 발생할 수 있으므로 전수검사가 유리하다. 검사항목이 많거나 파괴검사가 필요한 경우에는 일반적으로 샘플링검사를 적용하며, 부적합품이 일부 섞여도 허용되는 경우에도 전수검사의 필요성이 낮다.

분말야금은 분말의 혼합·성형·소결을 이용하므로 용융점이 높은 재료도 용융하지 않고 제품을 제조할 수 있고, 복잡한 형상을 최종 형상에 가깝게 성형하여 절삭가공을 줄일 수 있다. 또한 용해법에 비해 고용도 제한이 작아 다양한 합금 설계가 가능하지만, 성형압력·소결로 크기 및 형상에 제약이 있으므로 제품의 크기와 형상에 제한이 없다는 설명은 틀리다.

페이딩(fading)은 처리 후 시간이 지나면서 구상화 효과가 약해져 구상흑연수와 구상화율이 감소하는 현상이다. 용탕 온도가 높을수록 마그네슘의 소모와 반응이 촉진되어 페이딩이 빨라지며, 마그네슘이 과다하면 초기에는 구상화 효과가 크지만 잔류 마그네슘의 변화로 페이딩이 조기에 나타날 수 있다. 반면 슬래그를 빨리 제거하면 용탕의 산화와 마그네슘 손실을 줄이므로 페이딩을 늦추는 데 도움이 된다.

헤드필드강은 오스테나이트 조직을 가진 고망간강으로, 마텐자이트 조직이 아니므로 1번이 틀리다. 고온에서 서냉하면 결정립계에 탄화물인 M3C가 석출하고, 오스테나이트가 마텐자이트로 변태할 수 있으며, 열전도성이 낮고 팽창계수가 커 열변형이 발생하기 쉽다.

브리넬 경도 표기 HB S(10/3000) 341에서 각 기호는 압입자 종류·직경, 하중, 경도값을 순서대로 나타낸다. HB는 브리넬 경도 시험법을 나타내는 기호일 뿐이며, 압입자의 종류는 그 뒤에 표기된 S(강구)가 담당한다. 따라서 "HB: 압입자의 종류"라는 설명은 틀리며, 10은 압입자(강구)의 지름(mm), 3000은 시험하중(kgf), 341은 산출된 브리넬 경도값을 의미하므로 나머지 보기는 옳다.

엘렉트론(Elektron)은 마그네슘을 주성분으로 한 합금으로, Ni-Fe 합금이 아니다. 니칼로이는 니켈-철계 내열 합금이며, 퍼멀로이는 니켈-철계 고투자율 합금, 플래티나이트는 니켈-철계 열팽창 조정 합금이다.

2종 이상의 금속 원자가 간단한 원자비로 결합하여 본래 금속과 다른 결정격자를 형성한 물질은 금속간 화합물이다. 고용체는 한 금속의 결정격자에 다른 원자가 고용된 것이며, 편석은 성분이 국부적으로 분리되는 현상, 불규칙 변태는 결정 구조의 변화를 뜻한다.

7:3 황동에 Fe 2%와 소량의 Sn·Al을 첨가한 합금은 Durana metal이다. German silver는 니켈 황동, Muntz metal은 6:4 황동, Tin bronze는 주석 청동이므로 해당하지 않는다.

토의법은 팀워크가 필요한 경우, 이미 알고 있는 지식을 심화하거나 특정 자료에 대해 명료한 생각을 형성할 때 적용한다. 반면 수업의 초기 단계에는 학습 내용과 기본 개념을 전달하는 강의법 등이 적합하므로 토의법의 적용 사례가 아니다.

파스칼의 원리에 따르면 정지한 액체의 압력은 모든 방향으로 동일하게 전달되며, 용기 벽면에는 항상 면에 직각 방향으로 작용한다. 따라서 압력이 수평으로만 작용한다고 한 1번이 틀리며, 2·3·4번은 파스칼의 원리에 맞는 설명이다.

공압장치는 압축공기를 사용하므로 인화 위험이 없고, 공기탱크 등에 에너지 축적이 용이하며 압축공기의 에너지를 쉽게 이용할 수 있다. 그러나 공기는 압축성이 커서 부하 변동과 압력 변화의 영향을 받으므로 정확한 위치결정 및 중간정지가 어렵다.