철강의 제조
오늘은 철강의 제조법에 대하여 알아보도록 하겠습니다.
국내에는 일관제철이 포스코와 현대제철로 두 군데 있습니다. 일관제철이란 철광석에서부터 제선 제강 압연 공정을 거쳐 열연이나 냉연 코일 전기 강판, 후판, 강편, 선재등의 강재를 한 공장에서 만드는 것을 말합니다.
11. 철강의 제조
철강 제조 공정은 철강을 생산하는 복잡한 과정으로, 이 과정에는 원료 채취, 용광로 작업, 정련, 연속 주조 및 압연 공정이 포함됩니다. 철강 제조는 다양한 제품에 필요한 철강의 품질을 보장하기 위해 엄격한 공정 관리와 기술이 필요합니다.
1) 원료 채취
철강 제조의 첫 단계는 철광석, 석탄, 석회석 등 원료를 채취하는 것입니다. 철광석은 철을 추출하는 주 원료이며, 석탄은 코크스로 변환되어 용광로에서 연료로 사용됩니다. 석회석은 불순물을 제거하는 역할을 합니다.
2) 코크스 제조
석탄을 고온에서 무산소로 가열하여 코크스를 만듭니다. 코크스는 강도가 높고 불순물이 적어 용광로에서 철광석을 녹이는 데 적합한 연료입니다.
3) 용광로 작업
용광로에서는 철광석, 코크스, 석회석이 함께 가열되어 선철을 생산합니다. 이 과정에서 철광석은 코크스의 열과 화학 반응을 통해 철로 변환되고, 불순물은 슬래그로 분리됩니다.
4) 제강 공정
용광로에서 생산된 선철은 전로 또는 전기로에서 철강으로 정련됩니다. 전로에서는 산소를 불어넣어 탄소와 기타 불순물을 제거하며, 전기로에서는 전기를 이용해 철을 녹이고 정련합니다.
전기로에서도 고철외에 순수한 선철을 일정 비율로 첨가하여 쇳물을 제조하며, 전기로는 전극봉에 높은 전류를 흘려 고온의 열을 발생 시킵니다.
5) 연속 주조
정련된 철강은 주조 과정을 거쳐 슬래브, 블룸, 빌릿 등의 반제품 형태로 만들어집니다. 이 과정은 연속 주조 기계를 통해 이루어지며, 철강은 고체화되어 일정한 형태를 갖춥니다.
주요 설비로는 레이들터릿, 턴디시, 주형, 롤 및 2차 냉각대, 핀치롤 등이 있습니다.
6) 압연 공정
반제품은 다양한 철강 제품으로 변환되기 위해 압연 공정을 거칩니다. 압연 공정은 열간 압연과 냉간 압연으로 나눌 수 있습니다. 열간 압연은 고온에서 철강을 압축하여 얇게 만드는 과정이며, 냉간 압연은 상온에서 철강을 더 얇고 강하게 만드는 과정입니다.
- 열간 압연 (Hot Rolling)
열간 압연은 고온(주로 1100°C 이상)에서 철강을 압축하여 얇게 만드는 과정입니다. 이 과정은 철강의 가공성을 높이고, 결정 구조를 개선하여 강도를 증가시킵니다. 열간 압연은 주로 슬래브, 빌릿, 블룸 등 반제품을 이용해 철판, 철근, 형강 등을 생산하는 데 사용됩니다.
열간 압연의 장점: 대규모 생산 가능, 철강의 내부 결함 제거, 변형 저항 감소로 가공 용이
- 냉간 압연 (Cold Rolling)
냉간 압연은 상온에서 철강을 압연하여 더욱 얇고 매끄러운 표면을 만드는 과정입니다. 냉간 압연은 철강의 강도와 경도를 높이고, 정확한 치수를 얻는 데 유리합니다. 이 과정은 주로 자동차, 가전제품, 건축 자재 등 고정밀 제품에 사용됩니다.
냉간 압연의 장점: 높은 치수 정밀도, 우수한 표면 품질, 향상된 기계적 특성
7) 후처리 및 검사
압연 후 철강 제품은 후처리 과정을 통해 표면을 처리하고 품질을 검사합니다. 아연 도금, 페인트 도포 등의 표면 처리는 철강의 내구성과 부식 저항성을 향상시킵니다. 검사 과정에서는 제품의 두께, 강도, 표면 상태 등을 확인하여 품질을 보장합니다.
8) 철강 제품의 종류
철강 제조 공정을 통해 다양한 철강 제품이 생산됩니다. 주요 제품으로는 철판, 철근, 강관, 형강 등이 있으며, 각 제품은 건설, 자동차, 조선, 가전 등 다양한 산업 분야에서 사용됩니다.
9) 지속 가능한 철강 제조
현대의 철강 제조업은 환경 영향을 최소화하고 자원을 효율적으로 사용하는 지속 가능한 방법을 채택하고 있습니다. 예를 들어, 철강 재활용은 철강 생산에 필요한 에너지와 자원을 절약하고, 이산화탄소 배출을 줄이는 데 기여합니다. 또한, 공정에서 발생하는 폐열과 가스를 회수하여 재활용하는 기술도 발전하고 있습니다.
결론
철강 제조 공정은 여러 단계에 걸쳐 원료를 철강 제품으로 변환하는 복잡한 과정입니다. 각 단계는 고유의 기술과 관리가 필요하며, 이를 통해 높은 품질의 철강 제품을 생산할 수 있습니다. 또한, 지속 가능한 제조 방식을 도입하여 환경 보호와 자원 절약을 실현하는 것이 현대 철강 제조업의 중요한 과제입니다.