[압연기능장 필기] 11년 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

그림은 가열로 내 슬래브를 지지하는 스키드 파이프의 단면 구조로, 중심부에 냉각수가 흐르는 파이프(C), 그 바깥을 감싸는 단열재(B), 가장 바깥쪽 외피(D)로 구성되며, 최상단 A는 슬래브와 직접 접촉하여 하중을 지지하는 부분이다. 이 접촉부는 내열성이 강한 재질로 제작되어 스키드레일이라 부르며, 마모 시 교체가 가능하도록 설치된다.

권취 온도는 강의 인장강도, 압연 후 완성온도, 화학성분 등을 고려하여 선정한다. A.G.C(자동 판 두께 제어)는 압연 중 판 두께를 제어하는 설비·제어 방식으로, 권취 온도 선정의 직접적인 고려사항이 아니므로 잘못된 항목이다.

황(S)쾌삭강은 강 중의 황이 망간과 결합해 MnS 개재물로 분산되며, 이것이 칩을 끊는 작용과 피삭성 향상에 기여한다. 일반 저탄소강보다 절삭성이 우수하여 약 2배의 절삭속도를 얻을 수 있다. 연(Pb)쾌삭강은 납이 고용되는 것이 아니라 미세하게 분산되어 윤활 및 칩 브레이커 작용을 하며, 칼슘쾌삭강은 공구 수명을 향상시키므로 1·2·4번의 설명은 옳지 않다.

롤 표면속도는 $v_r=\frac{\pi DN}{60}=\frac{\pi\times0.3\times160}{60}\approx2.513\ \mathrm{m/s}$이다. 선진율은 $f=\frac{v_o-v_r}{v_r}\times100=\frac{2.76-2.513}{2.513}\times100\approx9.8\%$이므로 제시된 값과 일치한다.

합금원소 첨가는 기지의 고용강화, 결정립 미세화에 따른 강인성 향상, 변태속도 변화에 따른 열처리효과 향상 등을 일으킨다. 반면 소성가공성을 저하시키는 것이 뜨임취성을 향상시키는 것은 아니며, 뜨임취성은 특정 합금원소와 불순물 및 냉각 조건 등에 의해 발생·촉진되므로 해당 설명이 틀리다.

재해 예방의 4원칙은 예방가능의 원칙, 원인연계의 원칙, 대책선정의 원칙, 손실우연의 원칙이다. 따라서 사고지연의 원칙은 재해 예방의 4원칙에 해당하지 않는다.

후판 제조 시 강중의 수소(H2)를 확산시켜 수소유기 내부 결함을 방지하려면 급냉이 아닌 서냉이 필요하므로 서냉장치를 사용한다. 냉각상과 수냉각 장치, 미스트 냉각 장치는 냉각 속도를 높이는 설비로 목적에 맞지 않는다.

고로가스는 주성분이 불연성인 질소와 이산화탄소이고 가연성 성분인 일산화탄소 함량이 낮아 발열량이 가장 낮다. 반면 천연가스·코크스가스·전로가스는 메탄, 수소, 일산화탄소 등 가연성 성분의 비율이 상대적으로 높다.

압연속도가 증가하면 롤과 소재 사이의 접촉 시간이 짧아지고 윤활유의 유입 및 유막 형성이 개선되어 마찰계수가 감소하는 경향이 있다. 따라서 속도와 마찰계수는 반비례 관계로 보아 1번이 옳다.

압연하중은 롤에서 발생하여 롤 넥 → 축수 → 압하장치 → 하우징의 순서로 전달된다. 각 부분이 하중에 의해 탄성 변형하면서 밀 스프링이 발생하므로 2번이 옳다.

압연 시 재료의 표면층이 심부보다 더 많이 늘어나는 현상을 피닝 효과(Peening effect)라고 한다. Cutting effect는 절삭 작용, Elongation effect는 일반적인 연신 현상, Tail effect는 압연재 끝부분에서 나타나는 현상을 뜻한다.

로압이 높으면 로 내부의 가스가 외부로 누출되어 버너의 연소상태가 약화되고, 장입구·추출구·점검구에서 방염이 발생하여 열손실과 주변 철 구조물의 손상이 커진다. 반면 외부 찬 공기 침투와 그에 따른 로온 저하는 로압이 낮을 때 나타나는 현상이므로 해당하지 않는다.

그림에서 상부 칼날과 하부 칼날 사이에 전단면이 어긋나며 거친 파단면과 큰 버(burr), 뒤틀린 절단선이 나타나는데, 이는 펀치와 다이 사이의 틈새(Clearance)가 과대할 때 나타나는 전형적인 단면 형태이다. 클리어런스가 적정하면 전단면이 비교적 매끈하고 곧게 형성되지만, 그림처럼 판재가 심하게 찢기듯 불규칙한 단면은 Clearance가 큰 경우에 해당한다.

Fe-C 상태도에서 액상은 공정반응을 통해 오스테나이트(γ-Fe)와 시멘타이트(Fe3C)의 혼합 조직을 형성하며, 이를 라데뷰라이트라고 한다. 펄라이트는 오스테나이트와 시멘타이트의 공석 조직이고, 오스테나이트와 덴드라이트는 각각 단상 조직과 응고 형태이다.

가열로의 열정산에서 출열은 가열로를 빠져나가며 손실되거나 제품에 전달되지 않은 열을 말하므로 스케일의 현열이 해당된다. 연료의 현열, 공기의 현열, 연료 연소열은 가열로에 유입되는 입열 항목이다.

Block mill은 구동부를 일체화하여 고속회전이 가능하고, 스탠드 간 간격이 좁아 선후단의 불량부가 감소하므로 실수율이 높다. 또한 부하용량이 큰 유막베어링을 사용해 높은 치수 정밀도의 압연이 가능하다. 반면 여러 스탠드를 콤팩트하게 배치하여 설치면적이 작다는 특징이 있으므로, 설치면적이 크다는 설명이 틀리다.

선재의 표면 결함에는 압연 과정에서 발생하는 딱지흠, 귀나옴, 롤마크 등이 포함된다. 착색불량은 표면 결함이 아니라 표면 처리나 색상과 관련된 품질 이상이므로 해당하지 않는다.

Gear type은 스핀들 내부의 기어를 밀폐형으로 윤활할 수 있어 윤활유 비산을 줄이고 고속 회전에 적합하다. Sleeve type은 슬리브와 축의 미끄럼 접촉을 이용하며, Flexible type은 굽힘을 흡수하고 Universal type은 각도 변화에 대응하는 형식이다.

작업롤의 내마멸성과 내표면균열성 개선에는 일반적으로 Cr, Mo, Ni 등의 합금원소가 첨가된다. Al은 해당 목적의 대표적인 첨가 원소가 아니므로 옳지 않은 보기이다.

합금은 순금속에 다른 원소가 첨가되어 격자 왜곡이 발생하므로 일반적으로 전기저항과 강도는 증가하고, 조성에 따라 응고점은 낮아질 수 있다. 반면 합금화로 인해 연성은 대체로 감소하므로 연성 증가는 일반적인 합금 형성 현상과 관계가 없다.

유량제어 밸브의 출구 압력을 입구 압력의 1/2 이하로 제한하는 것은 올바른 일반 주의사항이 아니므로 틀린 내용이다. 밸브는 제어 대상에 가깝게 설치하고, 너트로 고정할 때 스로틀 조절나사가 함께 회전하지 않도록 해야 한다. 공압 실린더의 속도 제어에는 부하 변동에도 비교적 원활한 움직임을 얻을 수 있는 미터 아웃 방식을 사용한다.

부하와 상담하고 그들의 의견을 의사결정에 반영하는 리더십은 참여적 리더십이다. 지시적 리더십은 리더가 과업과 방법을 명확히 지시하고, 성취 지향적 리더십은 높은 목표와 성과를 강조한다.

퍼멀로이는 니켈(Ni)과 철(Fe)을 주성분으로 하는 자성 합금이다. 라우탈은 알루미늄-구리계, 두랄루민은 알루미늄 합금, 하이드로날륨은 알루미늄-마그네슘계 합금이므로 Ni-Fe 합금에 해당하지 않는다.

575℃ 이상에서 뜨임한 뒤 급냉하면 뜨임취성 발생 온도 구간에서의 입계 편석을 억제할 수 있다. 또한 Ni-Cr강의 뜨임취성은 Mo를 소량 첨가하여 방지하므로 2번이 옳다.

냉연 박판은 먼저 핫코일의 표면 스케일을 산세로 제거한 뒤 냉간압연하여 두께를 줄인다. 이후 가공경화를 해소하고 재결정시키기 위해 풀림을 실시하고, 마지막으로 형상·표면 및 기계적 성질을 조정하는 조질압연을 하므로 3번의 순서가 옳다.

철사를 반복해서 구부리면 소성변형에 의해 가공경화가 일어나 강도와 경도가 증가하고 연성이 감소한다. 이때 같은 부위를 계속 굽히면 피로 균열이 발생하여 공구 없이도 쉽게 끊을 수 있다.

비조절 고장력강은 합금원소의 고용강화, 결정립 미세화, 제어압연에 의한 강인화로 강도와 가공성을 높인다. 반면 미량 합금 첨가에 의한 질량효과의 증대는 강도와 가공성을 향상시키는 요인이 아니므로 틀린 항목이다.

가열온도가 낮거나 충분히 균열되지 않으면 소재의 변형저항이 커져 형상 불량, 롤의 마모·절손, 압연 하중 증가가 발생한다. 반면 스케일은 가열온도가 높고 가열 시간이 길수록 많이 생성되므로, 해당 조건에서 스케일 생성량이 급격히 증대된다는 설명은 틀리다.

지방계 수용성 압연유는 롤에 대한 흡착성이 우수하고 마찰계수가 낮아 압연 윤활성이 양호하므로 극박판의 고속압연에 적합하다. 곡분유계·광유계·혼성계보다 이러한 흡착성과 저마찰 특성이 뚜렷한 것이 핵심이다.

개두식 스탠드는 스탠드 상부의 캡을 들어 올리거나 벗겨 롤을 교환하므로 롤 교환이 신속한 장점이 있지만, 캡의 체결부가 이완되기 쉽다는 단점이 있다. 따라서 구조적으로 큰 하중에 불리하여 주로 대형 압연기에는 사용하지 않으므로, 틀린 설명은 4번이다.

압연 하중식은 $P= M(S-h)$이므로 롤 간격은 $S=h+\frac{P}{M}$이다. 출측판 두께 $h=18$ mm, 압연압력 $P=2000$ ton, 밀상수 $M=500$ ton/mm를 대입하면 $S=18+\frac{2000}{500}=18+4=22$ mm가 되어 보기의 정답 14 mm와 일치하지 않는다. 따라서 주어진 조건과 정답에 모순이 있어 UNCERTAIN

열연박판의 스케일은 산소와 접촉하는 표면에서부터 내부로 갈수록 산소 농도가 낮아지므로, Fe2O3 → Fe3O4 → FeO 순으로 형성된다. 따라서 표면층은 Fe2O3, 중간층은 Fe3O4, 모재에 가까운 하층은 FeO이다.

방향성 전기강판은 변압기 철심 등에 사용되므로 철손과 자기변형 및 자기 시효가 작고, 자속밀도가 높아야 한다. 따라서 자속밀도가 낮아야 한다는 설명이 틀리다.

플라잉 시어, 트리밍 시어, 크롭 시어는 압연재를 절단하는 전단·절단설비이다. 스킷 테이블은 압연재를 다음 공정으로 이송하거나 냉각·적재하는 운반 설비이므로 전단 및 절단설비가 아니다.

릴레이는 코일부와 접점이 전기적으로 절연되어 있어 입력 신호와 출력 신호의 전압·전류 등 성질이 달라도 신호를 전달할 수 있으므로 변환기능에 해당한다. 전달기능은 신호를 전달하는 작용 자체를, 증폭기능은 신호의 크기를 키우는 작용을, 연산기능은 논리·수학적 처리를 의미한다.

대판의 냉간압연에서 작업롤의 지름을 작게 하여 압연 하중을 줄이고, 상하에 각각 2개의 받침롤을 배치한 형식은 6단 압연기이다. 작업롤 2개와 받침롤 4개로 구성되며, 역전 운전이 가능해 클러스터 압연기라고도 한다.

유류, 가연성 액체에 의한 화재는 B급 화재로 분류된다. A급은 일반 가연물, C급은 전기설비, D급은 금속 화재이다.

제어압연은 압연 온도와 압하율, 압연 패스 등을 조절하여 오스테나이트 결정립의 성장과 변형을 제어하고, 최종 조직을 미세화하여 강도와 인성 등 기계적 성질을 개선하는 방법이다. 조압연과 분괴압연은 주로 소재의 형상과 단면을 크게 줄이는 공정이며, 크로스압연은 압연 방향을 교차시키는 방법이다.

내권부 텔레스코프는 권취 시 소재가 폭 방향으로 치우치거나 권취축이 흔들려 발생하므로, 각 기기의 평형도 관리, 사이드 가이드 설정의 적정화, 맨드렐 흔들림량 관리가 방지 대책이다. 반면 압연에서 제품 머리부의 캠버 발생을 최대화하면 소재의 사행과 폭 방향 편차가 커져 텔레스코프를 악화시키므로 방지 대책으로 틀리다.

냉간압연은 재료의 변형저항이 크고 압연하중에 따른 롤 편평화가 심하므로, 롤 몸체의 지름을 작게 하여 접촉 길이와 압연하중을 줄이는 것이 유리하다. 1번은 열 변형, 2번은 받침 롤 접촉, 4번은 주형·슬래브 대형화와 관련된 내용으로 핵심 이유가 아니다.

순환방식은 사용한 압연유를 회수·여과하여 다시 사용하므로 폐유처리 설비의 용량이 작아도 되고, 직접방식보다 압연유 비용이 저렴하다. 반면 철분이나 이물질이 혼입되어 압연유의 성능이 저하될 수 있으며, 불순물 관리 때문에 윤활 성능이 우수한 압연유의 사용과 냉각 효과가 우수하다고 보기는 어렵다.

레이저 탐상은 롤 표면의 형상·치수 측정이나 결함 검출에 활용될 수 있으나, 일반적인 표면 크랙의 비파괴검사 방법으로는 적절성이 낮다. 자분 탐상은 자성체 표면 및 표면 근처 균열, 침투 탐상은 표면에 열린 균열, 와전류 탐상은 도전성 재료의 표면 결함 검출에 사용되므로 적절하다.

압하율은 $\frac{200-180}{200}\times100=10\%$이다. 증폭량은 압연 전후 폭의 차이로 $1010-1000=10\text{ mm}$이므로, 압하율 10%, 증폭량 10 mm에 해당한다.

동일 시료를 무한히 반복 측정했을 때 얻는 데이터 분포의 평균값과 참값의 차이는 정확성을 의미한다. 반복성은 동일 조건에서 측정값이 서로 일치하는 정도이고, 재현성은 조건을 달리한 측정 결과의 일치 정도이며, 안정성은 시간 경과에 따른 측정 특성의 유지 정도이다.

관리도에서 측정값이 시간 순서에 따라 계속 상승하거나 하강하는 현상을 경향(trend)이라 한다. 연(run)은 중심선의 한쪽에 연속해서 나타나는 상태, 주기(cycle)는 일정한 간격으로 반복되는 변동, 산포(dispersion)는 데이터가 퍼져 있는 정도를 뜻한다.