압연 강판의 용도·종류·특징 SPHC(열간 압연 강판), SPCC(냉간 압연 강판)

압연 강판이란 대체 어떤 재료일까요? 이 기사에서는 압연 강판의 특징이나 압연 강판으로 일반적인 SPHC(열간 압연 강판)와 SPCC(냉간 압연 강판)에 대해 설명하겠습니다.

압연 강판이란. 일반 용도용 철계 판재

특정 종류에 대해 설명하기 전에 우선 압연 강판의 전체적인 정의나 특징에 대해 설명하겠습니다.

압연 강판의 특징

압연 강판이란 이름 그대로「압연」에 의해 만들어진「강」의「판」입니다. 비교적 저렴하고 벤딩 가공에 적합한 것이 특징입니다. 판상 재료이기 때문에 프레스나 판금 가공에 적합하며, 기계의 강도를 책임지지 않는 외장이나 커버 등에 많이 사용됩니다. 압연(rolling)이란 금속의 소성 가공 중 하나로, 회전하는 2개 이상의 롤로 재료를 누르며 늘리는 가공입니다. 우동이나 메밀 국수의 반죽을 봉으로 늘려 평평하게 하는 것과 비슷합니다. 롤의 간격을 바꾸어 판 두께를 변경하거나 여러 개의 롤을 입체적으로 배치해, 가령 레일과 같이 독특한 단면을 만들 수 있습니다. 슬래브라 불리는 강편을 롤로 연속적으로 가공하기 때문에 동일한 단면 형상을 가지며, 연속된 부재를 고속으로 가공할 수 있는 것이 특징입니다. 압연에서는 판재뿐만 아니라 조강이라 불리는 봉재나 강관 외에 H형이나 L형 단면을 가진 형강이 만들어집니다. 제품 그 자체를 만드는 것보다 가공에 사용되는 재료를 만들기 위해 사용되는 경우가 많은 가공법입니다. 압연은 가공하는 온도에 따라 크게 2가지로 나뉩니다. 열간 압연과 냉간 압연입니다. 열간 압연이란 재결정 온도보다 높은 온도에서 가공하는 방법입니다. 압연 강재와 같은 철계 재료인 경우, 900℃~1,200℃(표 안에도)로 가공하는 것이 일반적입니다. 열간 압연의 장점으로는 다음과 같은 것이 있습니다.

• 금속 재료를 고온으로 하기 때문에 비교적 작은 힘으로 압연이 가능하다
• 고온 하에 재료를 짓누르기 때문에 결정 구조가 강고해져 점도가 강한 재료를 얻을 수 있다
• 재결정 온도보다 높은 온도에서 가공하기 때문에 가공 경화를 일으키지 않는다

반면, 단점으로는 다음과 같은 점을 들 수 있습니다.

• 재료를 가열하려면 비용이나 에너지가 든다
• 고온이 되기 때문에 공기 중의 산소와 결합하여 표면에 산화 피막을 만든다
• 열 팽창과 수축을 거치기 때문에 치수 정밀도가 다소 떨어진다

냉간 압연이란 실온이나 상온 환경 하에 금속을 압연 가공하는 방법입니다. 상온에서의 가공이라 하면, 가공 시 발생하는 열에 의한 온도 상승은 있기 때문에 가공되는 금속도 상온이라는 의미가 아닙니다. 600℃ 이하가 기준으로 되어 있습니다. 냉간 압연에는 다음과 같은 장점이 있습니다.

• 가열을 위한 설비를 필요로 하지 않는다
• 매끄럽고 광택이 있는 표면을 얻을 수 있다
• 열간 압연에 비해 치수 정밀도가 높다

반면, 냉간 압연의 단점으로는 다음과 같은 것이 있습니다.

• 상온 하에서 가공하기 때문에 커다란 힘이 필요
• 가공 경화가 발생하는 경우도 있어, 그러한 경우에는 어닐링 등의 열 처리가 필요

이를 정리하면 다음과 같습니다.

	열간 압연	냉간 압연
가공 온도	900℃~1200℃	상온
가공성	◯	△
치수 정밀도	△	◯
표면	산화 피막	매끄러움
가공 후 열 처리	불필요	필요

또한, 열간 압연과 냉간 압연의 중간쯤 되는 온간 압연이라는 방법도 있습니다. 대략 600℃~900℃라는 중간 영역에서 실시하는 압연으로, 양쪽의 결점을 커버하는 방법입니다. 그러나 그다지 많이 실시되지는 않습니다. 압연 강판은 압연 중에서도 강을 압연하여 판상으로 가공된 것을 말합니다. 압연 강판은 압연 온도에 따라 2종류로 나뉘며, 열간 압연을 실시한 것은 열간 압연 강판(SPHC), 냉간 압연을 실시한 것은 냉간 압연 강판(SPCC)이라 합니다.

열간 압연된 강판. SPHC란?

열간 압연으로 가공된 SPHC란 어떤 성질은 가진 재료일까요?　여기에서는 SPHC의 특징이나 용도에 대해 설명하겠습니다.

특징

SPHC(steel plate hot commercial)는 열간 압연 강판이라 불립니다. 생략해서 HOT(핫)이라 불리는 경우도 있습니다. 이름 그대로 열간 압연에 의해 만들어진 강판입니다. 압연 강판의 범용재이기 때문에 비교적 저렴하고 벤딩 가공에 적합한 것이 특징입니다. 기계 구조용이 아닌 일반용으로 분류되는 재료이기 때문에 구조용 강인 SS400 등에 비해 강도는 낮아집니다. 또한, 열간 압연을 할 때 발생한 산화 피막(스케일)은「피막」이라 하며, 강판의 표면을 덮고 있습니다. 흑피는 SPHC를 부식이나 흠집으로부터 보호해 주는데, 도장이나 도금 만큼 신뢰성은 없습니다.

용도

SPHC는 기계 구조용이 아닌 일반용으로 분류되어 있습니다. 따라서 구조체의 강도를 담당하는 곳에는 그다지 사용되지 않습니다. 강도가 보증되지 않는 소재이기 때문에 안전성이나 신뢰성에 관한 부위에서의 사용은 피하는 편이 좋습니다. 한편, 벤딩 가공이 편리하다는 점 등으로 차량의 보디나 전기 기기의 케이스 등에 폭넓게 사용됩니다. 비교적 저렴한 재료이기 때문에 외장이나 커버 등, 커다란 파츠를 만들 때 적합합니다.

SPHC의 장점, 단점

SPHC에는 어떤 장점과 단점이 있을까요?

장점

• 저렴해서 입수하기 용이하다
• 가공성이 좋고 특히 벤딩 가공에 적합하다

폭넓게 유통되는 범용 소재이기 때문에 입수하기 용이한 것이 특징입니다. 동일한 압연 강재 중 하나인 냉간 압연 강판과 비교해도 저렴합니다. 연한 소재로 가공에도 적합해, 특히 판금 가공이나 프레스 가공 등의 벤딩 가공에 적합한 것이 특징입니다. 그다지 강도를 필요로 하지 않는 전기 기기의 케이스 등에 적합한 소재입니다.

단점

• SS400 등에 비해 인장 강도가 낮다
• 흑피로 덮여 있어 외관이 그다지 좋지 않다

재료의 인장 강도는 그다지 높지 않습니다. 따라서 구조용 강이 아닌 일반용으로 분류되어 있습니다. 강도를 필요로 하는 기계나 구조물의 강도 부재로는 그다지 적합하지 않습니다. 또한, 열간 압연을 할 때 발생한 스케일(흑피)로 덮여 있어 거무스름한 외관을 하고 있습니다. 특수 코팅이 되어 있지 않은 철 프라이팬 등의 색과 비슷합니다. 그다지 보기 좋은 외관이 아니기 때문에 외장에 사용할 때에는 도장을 하거나 다른 재료를 사용합니다.

SPHC에 많이 사용되는 가공, 표면 처리

SPHC에는 어떤 가공이 실시될까요? 대표적인 것을 소개하도록 하겠습니다.

벤딩 가공

연한 판상 소재이기 때문에 벤딩 가공에 적합합니다. 절삭 등의 제거 가공도 가능하지만, 판금 가공에서의 레이저 컷이나 프레스 컷이 더 많습니다.

표면 처리

SPHC는 기본적으로 도장 등의 표면 처리를 실시한 후 사용됩니다. 스케일로 덮인 상태에서는 도장성이 그다지 좋지 않아, 스케일을 제거한 후 도장되는 것이 일반적인 처리입니다. 스케일을 제거하는 방법은 다양한데, 산 세척 처리라는 산을 사용한 방법이 잘 알려져 있습니다. SPHC 중에서도 산 세척 처리가 끝난 소재를 SPHC-P라 표기합니다.

냉간 압연된 강판. SPCC란?

냉간 압연으로 가공된 SPCC란 어떤 성질은 가진 재료일까요?　여기에서는 SPCC의 특징이나 용도에 대해 설명하겠습니다.

특징

SPCC(Steel Plate Cold Commercial)는 냉간 압연 강판을 말합니다. 압연재나 콜드재로 불리거나 연마재로 불리기도 합니다. SPHC(열간 압연 강판)를 산 세척하여 냉간 압연으로 만듭니다. 매끄럽고 광택이 있는 표면으로 되어 있어, 그야말로「철판」이라는 이미지에 적합한 외관을 하고 있습니다. SPHC를 한층 더 압연하여 만들기 때문에 기본적으로 SPHC보다 얇은 재료가 됩니다. 또한, 다른 소재에 비해 비교적 저렴하지만, SPHC에 비해 비용도 증가합니다. 부드럽고 성형성이나 가공성이 뛰어나 드로잉 등의 가공에도 적합한 소재입니다. 표면에 피막이 없어 녹이 잘 슬어, 기름이나 도포된 상태로 유통됩니다. 가공 후에는 도금이나 도장 등의 표면 처리를 빼놓을 수 없습니다.

용도

SPCC의 인장 강도는 SPHC와 차이가 없습니다. 그러나 SPHC보다 얇은 소재가 많아 구조용 부재로는 적합하지 않은 소재입니다. 와셔와 같은 얇은 부품의 재료 외에 자동차 보디, 건축 재료 등에 많이 사용됩니다. 철제의 얇은 커버와 같은 이미지입니다.

SPCC의 장점, 단점

SPCC에는 어떤 장점과 단점이 있을까요?

장점

• 표면이 아름답다
• 가공성이 뛰어나 성형하기 쉽다
• 재료의 정밀도가 높다
• 비교적 저렴해서 입수하기 용이하다

SPCC는 SPHC보다 신장이 좋고 높은 가공성을 갖고 있습니다. 또한, SPHC에 비해 비용은 높지만, 스테인리스 등의 강판에 비해 저렴해 입수하기 용이한 소재입니다.

단점

• 산화되기 쉬워 표면 처리가 필요

SPCC는 상당히 산화되기 쉬운 소재입니다. 물론 장기간 보관에는 적합하지 않으며, 취급에도 주의가 필요합니다. 입하 후 바로 가공하여 도장이나 도금 등의 표면 처리를 해야 합니다.

SPCC에 많이 사용되는 가공, 표면 처리

SPCC에는 어떤 가공이 실시될까요? 대표적인 것을 소개하도록 하겠습니다.

벤딩 가공, 드로잉 가공

얇고 연한 판상 소재이기 때문에 벤딩이나 드로잉 등의 가공에 적합합니다. 가공성이 좋아 다양한 가공이 가능한 소재이기도 합니다.

표면 처리

SPCC는 기본적으로 표면 처리가 필요한 소재입니다. 소재 그대로 사용하면 상당히 녹이 잘 슬어 도장이나 도금 등의 방청 처리를 한 후 사용합니다. 매끄러운 표면을 갖고 있어 가공성이 좋으며, 도장이나 도금 등을 통해 매우 아름다운 외관을 얻을 수 있습니다.

SPHC와 SPCC의 기계적 성질

여기에서는 지금까지 해설해 온 SPHC와 SPCC의 스펙에 대해 요약하겠습니다.

기계적 성질

SPHC와 SPCC의 기계적 성질은 아래의 표와 같습니다. 양쪽 모두 인장 강도는 바뀌지 않습니다.

재료	인장 강도(N/mm2)	신장(%)
		판 두께 1.2mm 이상 1.6mm 미만	판 두께 1.6mm 이상 2.0mm 미만	판 두께 2.0mm 이상 2.5mm 미만	판 두께 2.5mm 이상 3.2mm 미만	판 두께 3.2mm 이상 4.0mm 미만	판 두께 4.0mm 이상
SPHC	270 이상	27 이상	29 이상	29 이상	29 이상	31 이상	31 이상

재료	인장 강도(N/mm2)	신장(%)
		판 두께 0.25mm 이상 0.30mm 미만	판 두께 0.30mm 이상 0.40mm 미만	판 두께 0.40mm 이상 0.60mm 미만	판 두께 0.60mm 이상 1.0mm 미만	판 두께 1.0mm 이상 1.6mm 미만	판 두께 1.6mm 이상 2.5mm 미만	판 두께 2.5mm 이상
SPCC	270 이상	28 이상	31 이상	34 이상	36 이상	37 이상	38 이상	39 이상

물리적 성질

SPCC의 물리적 성질은 아래의 표와 같습니다. SPHC의 물리적 성질에 대해서는 데이터가 없습니다.

밀도	영률	열 팽창 계수	열 전도율	전기 저항
g/cｍ3	N/mm2	(0~100℃)10-6/K	W/(m·K)	μΩ·㎝
7.87	206,000	11.7	73.3	13

SPHC와 SPCC의 표준 치수

SPHC와 SPCC의 표준 치수는 아래의 표와 같습니다.

종류	재료 기호	형상	단위	표준 치수
냉간 압연강 강판	SPCC	강판	t	0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 1, 1.2, 1.6, 2, 2.3, 3.2
열간 압연강 강판	SPHC	강판	t	(1.2), 1.6, 2.3, 2.6, 3.2, 4.5

※표준 치수는 참고값입니다. 입수가 용이한 재료 치수와는 다르므로 주의해 주십시오.

정리

SPHC나 SPCC는 일반용 철계 판재로 매우 많이 사용되는 재료입니다. 사용 용도에 따라 크게 나누면, 가격을 낮추고 싶을 때에는 SPHC, 얇고 정밀도가 높은 것을 만들 때에는 SPCC를 선택하는 것이 좋습니다. 재료의 기본적인 성질을 이해한 후 설계에 활용해야 합니다.