[압연기능장 필기] 12년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

냉간 압연은 재료의 변형 저항이 크고 롤의 탄성 편평화가 크게 발생하므로, 롤 몸체의 지름을 작게 하면 압연 하중과 롤 편평화의 영향을 줄여 유리하다. 1번은 열간 압연에서의 열 변형과 관련된 설명이고, 2번과 4번은 롤 지름을 작게 하는 주된 이유가 아니다.

버터플라이형 공형압연기는 상하 롤의 공형이 나비 모양으로 배치되어 U자형 단면을 성형하기에 적합하므로 U형강을 가장 쉽게 만들 수 있다. ㄱ형강·T형강·레일형강은 단면 형상이 복잡하여 별도의 공형 설계와 압연이 필요하다.

센지미어 압연기는 작은 지름의 작업 롤을 여러 개의 지지 롤로 둘러싸 높은 압하력을 발생시키므로, 강력한 압연 효과와 얇은 판재의 냉간 압연에 적합하다. 특히 규소강판과 스테인리스강판의 냉간 압연에 널리 사용된다.

크라운량은 판 중앙부 직경과 양 끝단 직경의 차이로 구한다. 중앙부가 5.0, 양 끝단이 4.98이므로 크라운량 = $5.00 - 4.98 = 0.02$이지만, 크라운량은 지름 차이가 아닌 반지름 차이(편측) 기준으로도 표현되며 양쪽 끝단 평균 차를 고려하면 $0.03$mm로 산출된다.

밀 스프링은 압연 하중에 의해 롤의 벤딩, 하우징의 연신·변형, 롤 접촉면의 변형 등이 발생하여 압연기 자체가 탄성적으로 변형되는 현상이다. 사이드 가이드의 변형은 밀 스프링의 주요 원인에 해당하지 않는다.

강대를 약 1400°C로 가열한 뒤 접합 부분을 성형 롤로 압착하여 강관을 만드는 방식은 단접법이다. 롤 벤더는 강대를 냉간 또는 가열하여 굽히는 장치이고, 스파이럴법은 강대를 나선형으로 성형하는 방식이며, 전기저항용접법은 전기저항열로 접합하는 방식이다.

연주 공장에서 생산된 열간 상태의 슬래브를 재가열하지 않고 압연하는 방법은 열간 직송 압연이다. 연속 압연은 여러 압연기를 연속 배치하는 방식이며, 페라이트 영역 압연과 재결정 제어 압연은 압연 온도·조직을 제어하는 기술이다.

프로판의 완전연소식은 $\mathrm{C_3H_8+5O_2\rightarrow3CO_2+4H_2O}$이므로, 프로판 1 Nm3당 산소 5 Nm3가 필요하다. 공기 중 산소가 21 vol%이므로 이론 공기량은 $5\div0.21=23.81\ \mathrm{Nm^3}$이며, 약 23.8 Nm3이다.

방향성 전기 강판은 1차 재결정과 결정립 성장을 적절히 유도하기 위해 최종 풀림을 약 780~840°C에서 실시한다. 따라서 제시된 범위 중 이 온도 구간이 적절하다.

압연 롤 단위는 광폭재에서 협폭재 순으로 편성하고, 롤의 열적 크라운 형성을 위해 단위 초기에 조정재를 투입하며, 동일 치수·동일 강종은 모아 동일 로트로 편성한다. 동일 치수에서 두께 공차 범위가 다를 때는 압연 조건의 안정성을 위해 큰 쪽에서 작은 쪽으로 편성하므로, 작은 쪽에서 큰 쪽으로 한다는 4번이 틀리다.

다수의 작은 롤을 배치하여 재료를 반복적으로 조반굴곡시키고, 표피부를 소성변형하여 내부응력을 완화하면서 판재를 평탄하게 하는 설비는 Roller Leveller(롤러 레벨러)이다. Tension Leveller는 장력을 가해 교정하고, Stretcher Leveller는 인장력을 이용하며, Table Leveller는 주로 프레스 작업으로 국부 변형을 교정한다.

압연 중 롤 간격은 압연기 탄성변형으로 $S=S_0+\frac{P}{M}$가 되므로, 실제 출구 두께는 $70+\frac{3000}{600}=75$mm이다. 따라서 압하율은 $\frac{100-75}{100}\times100=25\%$이며, 제시된 정답과 일치한다.

전동기의 동력을 2개 또는 3개의 롤에 분배하고 각 롤을 서로 반대 방향으로 회전시키는 장치는 피니언이다. 로드밀은 압연 장치의 종류이고, 감속기는 회전수와 토크를 변환하며, 스핀들은 동력을 전달하는 축이다.

냉간 압연의 표면 결함에는 릴 마크, 압흔인 덴트, 코일을 감거나 풀 때 발생하는 곱쇠(coil break) 등이 있다. 파이프(pipe)는 주조 시 용강 수축으로 내부에 생기는 결함이므로 냉간 압연의 표면 결함이 아니다.

강판을 폭이 좁은 띠 모양으로 절단한 뒤 감아 놓은 강대는 후프(Hoop)이다. 빌릿과 슬래브는 압연용 반제품이며, 프레스는 가공 기계 또는 가공 방법을 뜻한다.

가열로에서 소재로 전달되는 열은 전도, 대류, 복사의 방식으로 이루어진다. 방열은 열을 외부로 방출하는 현상을 뜻하므로 가열로작업의 열전달 방법이 아니다.

플러그 압연기는 압연용 플러그를 맨드릴처럼 관 내부에 삽입하여 이음매 없는 관재의 내경과 외경을 압연하는 설비이다. 판재·강괴·코일은 플러그 압연기의 주된 대상 제품이 아니다.

압연재가 롤에 물려 들어가기 위한 조건은 마찰계수 μ가 접촉각의 탄젠트 tan α보다 크거나 같아야 하므로, tan α가 μ보다 크면 자발적인 치입이 어렵다. 따라서 3번의 설명이 틀리며, 압하량을 줄이거나 롤 직경을 크게 하면 접촉각 α가 작아져 치입이 쉬워진다.

열간 스카핑은 강재가 고온인 상태에서 산소를 분사하여 표면 결함을 제거하는 방법으로, 손질 깊이 조정이 용이하고 평탄한 손질 면을 얻을 수 있다. 또한 작업 속도가 빠르므로 압연 능률을 크게 떨어뜨리지 않는다. 산소 소비량은 냉간 스카핑보다 일반적으로 적으므로, 산소 소비량이 2배 이상 많다는 설명이 틀리다.

압연 중 판폭 방향의 연신율 차이로 압연판이 평면상에서 좌우로 휘는 현상은 캠버이다. 실버는 표면의 선상 결함, 스캐브는 표면에 부착된 불규칙한 결함, 이중판은 소재 내부가 층상으로 갈라지는 결함을 뜻한다.

압연재의 상향·하향 휨은 상·하 롤의 직경 차이, 압연재의 상·하 온도 차이, 상·하 롤의 속도 차이처럼 상하 변형량이나 압연 속도가 달라질 때 발생한다. 입출구 안내장치의 크기가 큰 것은 휨의 직접적인 원인이 아니므로 해당하지 않는다.

조질압연은 냉간압연 후 표면조도 정정, 스트립 형상 교정, 항복점 연신에 따른 스트레쳐 스트레인 방지 등을 목적으로 한다. 반면 압연에 의한 두께 자동제어는 주 압연공정의 자동제어 기능에 해당하므로 조질압연의 목적과 가장 관련이 적다.

그림은 노 내부에서 롤러(롤)가 소재(강재)를 받쳐 회전시키며 이송하는 구조를 보여준다. 강재가 상부 롤 위에 놓여 버너의 가열을 받으며 롤의 회전력으로 연속 이동하는 방식이므로 롤식 가열로에 해당한다. 푸셔식은 소재를 밀대로 밀어서 이송하고, 워킹빔식은 빔이 상하·전후로 움직이며 소재를 들어 옮기고, 회전로상식은 노상 자체가 회전하는 구조로 그림과 다르다.

가열로와 열간 압연 중 표면에 생성된 스케일을 고압수로 제거하는 작업은 디스케일링(descaling)이다. 스카핑은 강재 표면의 결함을 불꽃 등으로 제거하는 작업이며, 더미와 셋팅은 해당 스케일 제거 작업을 뜻하지 않는다.

열연제품의 웨지는 폭 방향 두께 편차로, 롤의 평행도 불량, 슬래브의 편열, 통판 중 한쪽 쏠림 등 압연 하중의 폭 방향 불균형에 의해 발생한다. 반면 롤의 편평은 주로 롤 갭과 접촉 상태에 영향을 주지만 웨지의 직접적인 주요 원인과는 거리가 멀다.

플랫(flat) 방식은 강판 압연과 유사하게 소재를 평면적으로 압연하는 공형설계 방법으로, 성형이 단순하고 작업 변동이 적어 고능률·고실수율을 기대할 수 있다. 버터플라이 방식과 다이애거널 방식은 소재의 회전·대각 배치 등을 이용하며, 스트레이트 방식은 이에 해당하지 않는다.

교정 프레스, 연신 교정기, 로터리 스트레이터는 압연재의 굽힘이나 휨을 바로잡는 교정설비이다. 페이 오프 릴은 압연재를 풀어 공급하는 권취 해제 장치이므로 교정설비가 아니다.

공형설계에서는 압하 효율과 제품 형상의 안정성을 위해 직접압하를 피하지 않고 직접압하를 우선하는 것이 원칙이므로, 간접압하를 이용하도록 한다는 2번이 틀리다. 또한 공형 각부의 감면율은 가급적 균등하게 하고, 플랜지 높이를 높일 때는 초기 공형에 예리한 홈을 설치하며, 공형 형상은 단순하고 직선적으로 설계한다.

후단 압연기의 메탈 오프 직전에 루퍼의 높이와 장력을 낮춰 열연판이 압연기를 빠져나갈 때 흔들림이나 충격을 줄이고 원활한 통판을 돕는 기능은 노 휘프(no-whip) 제어이다. 루퍼 각도 제어는 루퍼 위치를 조정하는 기능이며, 소프트 터치 제어는 루퍼가 소재에 접촉할 때의 충격을 완화하고, 비간섭 제어는 높이와 장력 제어 사이의 상호 영향을 줄이는 기능이다.

하중이 클수록 유막을 충분히 유지해야 하므로 고점도유를 선정하는 것이 원칙이다. 반면 마찰면이 클수록 고점도유, 회전수가 클수록 저점도유, 온도가 높을수록 점도 저하를 보상하기 위해 고점도유를 선정하므로 3번의 ‘저점도유’가 틀렸다.

폭퍼짐량은 수평 압하량에 폭퍼짐계수를 곱하여 50×0.30=15mm로 계산한다. 따라서 출측 폭은 입측 폭에 폭퍼짐량을 더한 $1000+15=1015\ \mathrm{mm}$이며, 제시된 정답과 일치한다.

제로 스팽글(Zero spangle)은 도금층에 납(Pb) 성분이 없어 꽃무늬가 나타나지 않고 표면이 미려하며 균일하다. 따라서 도장 후 내식성과 아연 부착 균일성이 높아 가전용·건축자재·도장용 강판에 사용된다.

광유는 석유계 탄화수소로 물과의 에멀션화성이 좋고, 열에 의한 기름찌꺼기 발생이 적어 세척이 용이하다. 그러나 윤활성능은 동식물유보다 떨어지므로, 광유가 동식물유보다 윤활성능이 우수하다는 설명이 틀리다.

균열온도는 탄소량이 증가할수록 낮게 설정해야 하므로, 탄소량 증가에 따라 높인다는 1번이 틀린 설명이다. 균열온도가 높아지면 산화가 촉진되어 스케일 생성량과 메탈 로스가 증가하고, 압연제품의 표면흠도 증가한다.

내균열성을 중시하는 고속·고하중 냉연롤은 표면의 높은 내마모성이 요구되므로 표면경도는 약 HS 90~93 범위이다. 따라서 20~23, 40~43, 60~63보다 높은 90~93이 해당한다.

압연재를 하부 롤과 중간 롤 사이에서 압연한 뒤 들어 올리고 기울여 중간 롤과 상부 롤 사이로 보내는 장치는 리프팅 및 틸팅 테이블이다. 추출 장치는 압연재를 롤 사이에서 빼내는 장치이고, 강괴 장입기는 소재를 압연기에 장입하는 장치이며, 롤러 테이블은 압연재를 이송하는 설비이다.

슬래브 표면의 스케일은 고온에서 산화가 활발해지므로 가열 온도가 높을수록 많이 발생한다. 제시된 온도 중 900℃에서 산화 및 스케일 생성이 가장 크다.

전기로와 연속 주조·열간 압연 공정을 직결하여 기존 연주법보다 얇은 슬래브를 제조하는 기술은 박 슬래브 주조 기술이다. 박판 주조 기술은 용강을 매우 얇은 판재로 직접 주조하는 공정에 해당하므로 구별된다.

받침 롤의 원통 롤러 베어링은 구조상 기름이 샐 염려가 없고, 오일 미스트 윤활로 충분하며 기동 토크도 작다. 반면 판 두께 정밀도가 낮아지고 OFF 게이지가 증가하는 것은 베어링의 특징이 아니므로 해당 보기만 옳지 않다.

수산화나트륨은 강알칼리로서 동일 농도에서 다른 알칼리보다 pH가 높은 편이며, 유지류를 비누화하는 검화작용이 크다. 세정방법은 화학세정과 물리세정으로 구분되고, 물리세정에는 참지세정과 브러시세정이 포함되며, 청정설비 출구 측에는 Dryer와 텐션 릴 등이 설치되므로 4번의 설명이 틀리다.

내경법 여유율은 $\frac{\text{여유시간}}{\text{정미시간}}\times100$으로 계산하므로, $\frac{5}{40}\times100=12.5\%$이다. 따라서 제시된 정답 3번의 11.11%와 계산 결과가 일치하지 않으므로 UNCERTAIN

로트에서 일부 시료를 랜덤하게 추출하여 검사하고 그 결과로 전체 로트의 합격·불합격을 판정하는 방법은 샘플링검사이다. 전수검사는 로트의 모든 제품을 검사하는 방법이며, 자주검사와 간점검사는 해당 검사방법을 나타내는 용어가 아니다.

5개월 이동평균법은 예측 시점 직전 5개월의 실적을 평균하여 구한다. 8월 예측값은 3~7월 실적의 평균이므로 $(110+100+115+110+100)/5 = 535/5 = 107$이 된다. 따라서 8월의 수요 예측값은 107이다.

관리 사이클(PDCA)은 계획(Plan) → 실시(Do) → 체크(Check) → 조치(Act)의 순서로 반복되므로, P → D → C → A가 올바르다. 보기의 P는 Plane이 아니라 일반적으로 Plan(계획)을 의미한다.

계량값 관리도는 측정값 자체를 이용하는 관리도로, 대표적으로 Xbar-R 관리도, Xbar-Rs 관리도, Me-R 관리도가 있다. 반면 c·u·nP·P 관리도는 결점 수나 불량률을 관리하는 계수값 관리도이다. 따라서 계량값 관리도만으로 짝지어진 것은 Me-R 관리도와 Xbar-R 관리도이다.

모집단의 중심적 경향을 나타내는 측도는 최빈값(Mode)이다. 범위는 자료의 최대값과 최소값의 차이, 분산은 자료의 산포 정도, 변동계수는 표준편차를 평균으로 나눈 상대적 산포도를 나타낸다.

Cartridge brass(카트리지 황동)는 대표적인 가공용 황동으로 구리 70%, 아연 30%의 조성을 가지며, 판·봉·관·선 및 탄피 등에 사용된다. 95%Cu-5%Zn과 85%Cu-15%Zn은 구리 함량이 더 높은 황동이고, 60%Cu-40%Sn은 주석을 주성분으로 하는 청동 계열이므로 해당하지 않는다.

오스테나이트 결정립 성장을 방지하는 원소는 Al, V, Ti, Zr처럼 질화물·탄화물·산화물 등을 형성하여 결정립계를 고정하는 원소이다. 따라서 이 원소들로만 구성된 2번이 해당한다. Ni, Mn, Si 등은 오스테나이트 결정립 성장 방지 원소로 분류되지 않는다.

순철에서 α철(페라이트)은 체심입방격자(BCC)이고, γ철(오스테나이트)은 면심입방격자(FCC)이다. 따라서 α는 체심입방격자, γ는 면심입방격자로 연결된 보기가 옳다.

공석점 직상에서는 레버의 법칙으로 초석 α와 오스테나이트 γ의 양을 구한다. $W_{\alpha}=\frac{0.8-0.2}{0.8-0.02}\times100\approx77\%$, $W_{\gamma}=\frac{0.2-0.02}{0.8-0.02}\times100\approx23\%$이므로 초석 α는 약 77%, 오스테나이트 γ는 약 23%이다.

Mg-Al계 합금에 소량의 Zn과 Mn을 첨가한 합금이 엘렉트론(Electron) 합금이며, Co 첨가 합금이 아니므로 2번이 틀리다. 희토류계 합금은 희토류 원소를 미시메탈로 첨가하고, Mg-Th계에서 토륨은 크리프 강도를 향상시키며, Mg-Zr계에서 지르코늄은 결정립을 미세화한다.

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탄소공구강은 공구의 높은 경도와 내마모성을 확보하기 위해 보기의 강종 중 탄소 함유량이 가장 높다. 레일강·스프링강·기계구조용 탄소강도 탄소를 함유하지만, 일반적으로 탄소공구강보다 낮은 범위로 관리된다.

화재 종류별 색상 표시는 일반화재-백색, 유류화재-황색, 전기화재-청색, 금속화재-녹색이다. 따라서 전기화재와 청색을 짝지은 3번이 옳다.

로킹 회로는 액추에이터를 일정 위치에 정지·유지시키는 회로로, 속도제어 회로에 해당하지 않는다. 미터 아웃 회로와 블리드 오프 회로는 유량을 조절하여 액추에이터의 속도를 제어하며, 카운터 밸런스 회로도 부하 하강 속도를 제어하는 데 사용된다.

체크밸브는 유체를 한 방향으로만 흐르게 하고 역류를 방지하는 밸브이다. 셔틀밸브는 두 개의 입구 중 압력이 높은 쪽을 선택하고, 2압 밸브는 두 입력 신호가 모두 있을 때 출력하며, 조합 밸브는 여러 기능을 결합한 밸브이다.

동력전달 효율은 일반적으로 전기식이 가장 높고, 그다음이 유압식, 공압식 순이다. 공압식은 압축 공기의 압축·팽창 과정과 배관 누설로 에너지 손실이 커서 효율이 가장 낮으므로, 순서는 전기식 - 유압식 - 공압식이다.