본문내용
1. 철의 제조공정
1.1. 제선 공정
제선 공정은 철광석, 코크스, 석회석을 용광로에 투입하고 코크스에 점화하여 1500~2000℃까지 온도를 올리는 공정이다. 이 과정에서 철광석 속의 산화철은 환원되어 선철(熔銑)이 되어 용광로 아래로 흘러내리게 된다. 비중차이로 인해 철광석은 용광로 위로 떠올라간다. 용광로 아래쪽 구멍을 통해 선철을 뽑아내는데, 이 선철은 불순물이 6~8%나 포함되어 있어 품질이 매우 낮다. 따라서 이 선철을 제강 공정에서 정련하여 탄소강을 만들어야 한다."선철을 만드는 제선 공정의 주요 절차는 다음과 같다. 먼저 철광석, 소결광, 코크스를 고로(용광로)에 투입한다. 그리고 고로에 열을 가해 철광석 속 산화철을 환원시켜 용선(熔銑)을 만든다. 이때 코크스에서 발생한 일산화탄소(CO)가 철광석의 산소를 제거하여 환원작용을 한다. 환원된 철은 탄소를 흡수하여 선철이 되어 노바닥에 고인다. 이렇게 생산된 선철은 탄소 함량이 6~8%로 높아 품질이 매우 낮기 때문에, 제강 공정에서 정련하여 탄소 함량 1% 이내의 고품질 탄소강을 만들어야 한다.
고로는 길쭉한 원통형 구조로, 높이가 40~50m에 달하며 부속설비까지 포함하면 100m를 넘는 거대한 설비이다. 고로 운영을 위해서는 원료 공급을 위한 항만 및 하역 설비 등 방대한 인프라가 필요하다. 국내에서는 포항종합제철과 광양제철소가 이러한 고로 설비를 갖추고 있다.
제선 공정은 제강, 압연 공정과 연속적으로 이루어지는데, 이는 에너지 비용을 줄이기 위해서이다. 우리나라의 철강 제조 기술은 품질과 가격 면에서 세계적 수준에 이르고 있다."
1.2. 제강 공정
선철은 불순물이 6~8%나 되므로 품질이 매우 나쁘다. 흔히 사용하는 탄소강은 불순물이 1%이내이다. 그러므로 선철의 불순물을 제거해야 하는데 선철을 전로에 넣고 산소를 불어넣으면 불순물은 산화되어 제거된다. 그 결과 얻어진 99%이상의 순도를 가진 철을 탄소강이라 한다. 탄소강(강철)을 얻는 공정을 '제강'이라 한다."
제강방법에는 ① 평로(open hearth furnace), ② LD전로, ③ 전기로의 3가지 방식이 있다.
① 평로는 영국인 지멘스가 축열식 가스로를 연구하여 개발한 제강법으로, 용해실이 평단인 선저형 노를 말한다. 연료로 중유 또는 중유와 코크스가스 혼합방식을 사용하며, 생산능률이 낮고 생산비용이 높다는 단점이 있어 점차 감소하고 있다.
② LD전로는 전로 내에 용선 및 소량의 고철, 소석탄 등을 장입한 후 고순도 산소가스를 취입하여 탄소, 망간, 규소, 인, 황 등의 불순물을 산화시켜 제거한다. 30~40분이라는 단시간 내에 양질의 강을 생산할 수 있고 건설비가 저렴하며 생산성이 높은 장점이 있다.
③ 전기로는 전기열을 이용하여 강을 제조하는데, 전극에 전류를 흘려 발생하는 아크열이나 유도전류에 의한 저항열로 고철을 용해한다. 전기로는 특히 고철용해 시 막대한 전력이 소요되므로 고전압 수전설비가 필수적이다. 아크로와 유도로의 두 가지 방식이 있다.철강의 제조공정은 보통 연속적으로 이루어지는데, 이는 에너지 비용을 줄이기 위해서이다. 우리나라의 철강 제조 기술은 품질이나 가격 면에서 세계 수준에 이르고 있다.
철강의 제조공정은 크게 제선, 제강, 압연의 3단계로 나눌 수 있다. 제선공정은 철광석과 코크스를 고로(용광로)에 장입하여 용선(熔銑)을 만드는 과정이고, 제강공정은 고로에서 이송된 용선, 고철 및 부원료를 전로(轉爐)에 장입하여 목표성분과 적정온도의 용강을 만드는 과정이다. 연속 주조 공정은 일부 고급 합급강을 제외한 대부분의 강종을 생산하는 방법이다.
1.3. 압연 공정
압연 공정은 강괴 또는 강편과 같은 소재를 회전하는 2개의 롤(Roll) 사이에 끼우고 롤의 간격을 점차 좁혀가면서 연속적인 힘을 가하여 늘리거나 얇게 성형하는 소성가공 방법이다. 마치 밀가루 반죽을 방망이로 미는 것과 같은 원리이며, 이 방법으로 만들어진 제품을 압연강재라 한다.
압연은 단조, 압출, 인발 등의 가공 방법에 비해 비교적 단순한 형상의 제품을 능률적으로 만들 수 있는 우수한 방법이다. 압연 공정은 제강 공정 이후에 이루어지며, 강괴를 1차 가공하여 필요한 강재로 제조하는 대표적인 방법이다.
압연 공정의 특징은 다음과 같다. 첫째, 강재의 연성과 전성을 이용하여 힘을 가하면 상온에서도 길게 늘리거나 얇게 넓힐 수 있다. 둘째, 강재를 빨갛게 가열하면 상온에서 보다 더욱 쉽게 형태를 바꿀 수 있다. 셋째, 압연 공정을 통해 다양한 규격의 강재를 생산할 수 있으며, 압연강재는 기계의 프레임, 부속, 공구 등의 다양한 분야에 널리 사용된다.
압연 공정의 주요 단계는 다음과 같다. 먼저 강괴 또는 강편과 같은 소재를 2개의 회전하는 롤 사이에 끼운다. 그 다음 롤의 간격을 점차 좁혀가면서 연속적인 힘을 가하여 소재를 늘리거나 얇게 성형한다. 이렇게 성형된 압연강재는 다양한 분야에 활용된다.
압연 공정은 철강 산업에서 매우 중요한 공정이다. 압연을 통해 다양한 형태와 규격의 강재를 효율적으로 생산할 수 있으며, 이를 바탕으로 기계, 건설, 자동차 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있다. 또한 압연 기술의 발달로 고품질의 강재를 경제적으로 대량생산할 수 있게 되었다.
1.4. 연속 주조 공정
연속 주조 공...
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11