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1. 철의 제조공정
1.1. 소결공정과 코크스 공정
철의 제조공정에서 소결공정과 코크스 공정은 매우 중요한 단계이다. 소결공정은 철광석을 가루 형태에서 덩어리 형태로 만드는 공정이다. 철광석을 그대로 용광로에 넣게 되면 고열의 열풍으로 인해 원료들이 공기 중에 뜨게 되어 쇳물을 만들기 어려워지기 때문에 이와 같은 과정을 거치게 된다.
코크스 공정은 석탄을 가루 형태에서 덩어리 형태로 만드는 공정이다. 철 생산의 주원료인 철강석과 석탄을 가루 형태에서 덩어리 형태로 만들어 용광로에 투입하는 이유는 가루 형태로 넣게 되면 고열의 열풍에 날려 날아가기 때문에 효과적으로 쇳물을 생산하기 어렵기 때문이다.
따라서 소결공정과 코크스 공정은 철 제조 공정에서 매우 중요한 전처리 단계로, 철광석과 석탄을 용광로에 투입하기 위해 필수적인 공정이라고 할 수 있다.
1.2. 제선공정
제선공정은 철광석과 코크스, 석회석을 고로(용광로)에 넣고 열을 가해 녹여 용선(熔銑)을 만드는 공정이다. 먼저 철광석과 소결광, 코크스를 고로에 장입한 후 열을 가해 철광석 중의 산소를 제거하고 용해시킨다. 고로는 길쭉한 원통형 구조로 높이는 약 40~50m 정도이며, 부속 설비까지 포함하면 100m를 넘는다.
고로 내부에서는 코크스에 점화된 열풍에 의해 산화철이 환원되어 선철(銑鐵)이 생성된다. 공기가 코크스를 태우면서 일산화탄소(CO)가 발생하여 철광석의 산소를 제거하는 환원작용을 한다. 환원된 철은 코크스로부터 탄소를 흡수하여 선철이 되어 노(爐)바닥에 고인다. 한편 불순물은 석회석과 반응하여 슬래그(찌꺼기)가 되어 선철 위에 뜨게 된다.
이렇게 고로에서 생산된 선철은 탄소함유량이 많고 인(P), 황(S), 규소(Si) 등의 불순물이 많아 강도가 높고 경도가 크지만 취약한 특성을 가진다. 따라서 선철을 강(鋼)으로 만들기 위해서는 제강공정을 통해 탄소 함량을 낮추고 불순물을 제거해야 한다.""
1.3. 제강공정
제강공정은 선철에 함유된 불순물을 제거하여 강(Steel)을 제조하는 공정이다. 선철에는 탄소, 인, 황 등의 불순물이 다량 포함되어 있어 바로 사용하기 어려우므로, 이를 제거하고 원하는 화학조성을 얻기 위해 제강공정이 필요하다.
제강공정의 주요 방법에는 평로법, LD전로법, 전기로법 등이 있다. 먼저 평로법은 지멘스(William Siemens)가 개발한 축열식 가스로를 제강로에 적용하여 프랑스의 마틴(Martine)이 용강을 제조하는데 성공하면서 시작되었다. 이 노(爐)는 용해실이 평단한 선저형으로 이루어져 있어 "평로"라고 불린다.
LD전로법은 1954년 오스트리아의 린츠(Linz)와 다나비트(Danawitz) 공장에서 공업화되면서 재래의 제강법을 획기적으로 개선시켰다. LD전로는 전로 내에 용선 및 소량의 고철, 소석탄 등을 장입한 후 순도 높은 산소가스를 위에서 고압으로 취입하여 선철에 함유된 탄소, 망간, 규소, 인, 황 등을 산화연소시키고, 그 산화물은 슬래그(Slag)화하여 제거한다. 이 방식은 불순물 제거가 신속하고 고순도의 강을 얻을 수 있어 현재 주류를 이루고 있다.
마지막으로 전기로법은 전기 에너지를 이용하여 강을 제조하는 방식이다. 전극에 전류를 통하여 발생하는 아크열(Arc)로 고철을 녹이거나, 코일에 전류를 흘려 유도전류에 의한 저항열로 정련하는 방식이 있다. 전기로는 특히 고철 용해 시 막대한 전력이 소요되므로 고전압 수전설비가 필수적으로 필요하다.
이와 같은 제강공정을 거쳐 생산된 강은 연속주조공정을 통해 슬래브, 블룸, 빌릿 등의 중간소재 형태로 만들어지며, 이후 압연공정에서 원하는 강재 형태로 가공된다.제강 공정에서는 선철에 함유된 불순물을 제거하여 강(Steel)을 제조하게 된다. 선철에는 탄소, 인, 황 등의 불순물이 다량 포함되어 있어 이를 제거하고 원하는 화학조성을 얻기 위해 제강 공정이 필요하다.
주요 제강 방법으로는 평로법, LD전로법, 전기로법 등이 있다. 평로법은 지멘스-마틴로라고도 불리며, 지멘스가 개발한 축열식 가스로를 제강로에 적용하여 프랑스의 마틴이 용강 제조에 성공하면서 시작되었다. 이 노(爐)는 용해실이 평단한 선저형 구조로 되어있다.
LD전로법은 1954년 오스트리아의 린츠와 다나비트 공장에서 공...
