철의 생산

고로

철(鐵)을 이야기 하기 전에 생산 과정부터 이야기 하고자 한다.

철이 뜨거운 쇳물을 녹여서 탄생 된다

그 방식에는 3가지가 있는데,

고로(용광로)방식

전기로 방식

파이넨스 방식

이 존재한다.

1)고로(용광로)방식

철광석, 석회석, 코크스를 넣어 쇳물을 만들어 제조하는 방식이다.

2) 전기로 방식

말 그대로 전기를 이용하여 철강을 만드는 방식인데 이때 주로 쓰는 원재료는 철스크랩(고철덩어리)를 녹여서 쇳물을 만드는 방식이며, 질적으로 양질의 강철을 생산하는데 주로 사용하는 제강방법이 되겠다.

전기를 이용하기 때문에 막대한 전력이 소모되며, 소량으로 밖에 작업이 안된다.

3) 파이넨스 방식

고로방식과는 달리 코크스 공정이 필요 없는 방식으로 철광석을 가공하지 않고 그대로 사용한다.

소결(고체의 가루를 틀 속에 넣고 프레스로 적당히 눌러 단단하게 만든 다음 그 물질의 녹는점에 가까운 온도로 가열했을 때 가루가 서로 접한 면에서 접합이 이루어지거나 일부가 증착하여 서로 연결되어 한 덩어리로 된는 현상)과정이 필요 없다.

기존의 공정보다 비용이 적게 들며 공해도 타공정보다 적게 발생한다.

이와 따른 방식으로 철강 공정은 이렇다.

[철강공정] 

크게 철강 공정을 설명하자면

(1) 제선작업 ->(2) 제강작업->(3) 압연작업

순서로 가공이 된다.

(1) 제선작업

짓다 제, 무쇠 선을 쓴다.

가장 처음 시작하는 작업이자, 중요한 과정이다.

제선이란 말 그대로 철광석을 녹여 선철을 만다는 과정으로 용광로나 고로에 철광석, 코크스, 석회석을 넣고 열을 가열하여 코크스를 연소시켜 1500도의 뜨거운 쇳물(용선)을 만들어 철광속에 포함된 철을 녹이는데 이때 나오는 철을 선철이라 한다.

코크스는 연료로 넣어주고 석회석은 불순물을 제거하가 위해 넣어준다.

(2)제강작업

짓다 제, 강철 강을 쓰며,  선철에서 불순물(인, 황)을 제거하고 강을 만드는 과정으로 여분의 탄소를 제거하여 강을 만든다.

선철은 4%의 탄소를 함유하고 있는데, 강은 최고 1.7% 보통철재로 사용되는 것은 0.3% 전후의 탄소가 들어 있다.

(3) 압연작업

누를 압, 늘일 연  상온의 금속재료를 눌러서 늘리는 작업이다.

회전하는 2개의 롤 사이로 통과시켜서 여러가지 형태의 재료, 즉 판 봉 관 형재 등으로 가공하는 방법이다.

압연에는 고온으로 하는 열간압연 (열연)과 저온에서 실시하는 냉간압연(냉연)이 있다.

열간압연은 압연동력이 작아도 되고, 큰 변형을 쉽게 할수 있는 장점이 있으며, 단조품과 같은 성질을 압연재에 줄수가 있다. 그러나 고온으로 인한 산화에 의해 표면이 깨끗하게 되지 못하며 치수의 정밀도도 좋지 않고 두께가 얇은 것도 만들수가 없다.

반면에 냉간압연은 아주 얇은 것도 만들 수 있고, 치수의 정밀도도 좋을 뿐 아니로 표면도 깨끗하게 할수가 있다.

<열간압연>

<산세/냉간압연>

이러한 과정을 통해서 만들어진 철강제품의 종류에는 크게 5가지가 있다.

1) 봉형강류

가래떡처럼 길쭉하게 뽑아낸 철강재로써 이는 다시 형강, 봉강, 철근, 선재, 궤조로 구분한다.

형강 – 철스크랩을 원재료로 만들어진 제품으로 주로 집을 지을 때 사용

봉강 - 긴 봉처럼 생긴 제품으로 기계를 만들거나 건설용 볼트, 너트를만들 때

철근 – 공사장

선재 –(단면이 원형인 강재) 자동차, 선박, 가구, 전자제품

궤조(rail) – (철도 차량이나 전차 따위를 달리게 하기 위하여 땅 위에 까는 가늘고 긴 강철재) 철도레일, 엘리베이터 

 

2)  판재류

넓적하게생긴 철강재

중후판, 열연강판, 냉연강판, 전기강판, 주석도금강판, 표면처리강판으로 구분

중후판 –  배의 간판이나 내벽, 교량, LPG탱크, 저장탱크

열연강판 – 냉연강판이나 강관의 소재로 사용되는 철강재

냉연강판 – 건축용내장재, 자동차,세탁기, 냉장고

전기강판 – 전기기기, 변압기, 모터

주석도금강판 –  음료수 캔

표면처리강판 – 건축, 자동차, 가전제품, 주방용품

3)  강관류 

수도관이나 송류관, 비닐하우사같은 각종 파이프에 사용되는 철강재

무계목강관(원형강봉에 구멍을 뚫은 것) – 고온, 고압, 부식등 특수한 환경에 사용

용접강관 – 수도용배관, 일반배관에 주로 사용

4)  주강품 

쇠를녹여 필요한 형상으로 한것.

단조품에 비해 기계적 성질에 방향성이 없는 복잡한 형상의 것도 만들수가 있다.

다량 생산 가능

생산비가 싸게 드는 장점이 있다.

주조한 것 그대로는 강도, 인성이 낮으므로 대부분의 경우 풀린다.

담금질 등의 열처리가 실시 되며 최근에는 합금 주강으로 고 망간강, 니켈, 크롬강 등이 제조 되고 있다.

5)   단강품 

단조라는 공정으로 고체인 금속 재료를 해머 등으로 두들기거나 가압하는 기계적 방법으로 일정한 모양으로 생산되는 제품

보통 단강 제품은 필요한 성질에 따라서 적당한 탄소량을 선택하지만, 최근에는 구조용 탄소강과 동등하게 취급한다.

또, 합금강 단강 제품으로 서는 탄소 0.25~0.50% 정도의 중탄소 구조용 합금강이 있다.

기계 부품 기타 일반 구조물용. 작은 단강품과 큰 단강품으로 대별되며, 지름 또는 두께 200mm 를 경계로 구별하고 있다.

작은 단강품은 주로 자동차 부품용이다.