철강 제조 프로세스

1 제선공정

 1) 개요

   - 고로에서 철광석과 코크스를 넣어서 산소가 제거된 선철로 만드는 공정.

   - 철광석을 사전 처리하는 소결 및 코크스를 만드는 과정도 포함하여 제선이라 한다.

   - 소결공정 : 철광석의 크기를 일정하게 소분하는 과정.

 2) 제선공정 관련용어

   - 코크스

     * 석탄을 코크스로에 넣어서 1000~1300도 고온으로 장시간 구운것

     * 철을 녹이는 열원인 동시에 산소를 제거하여 철을 뽑아내는 역할

   - 고로

     * 우뚝솟을 고대한 노를 뜻함(노의 높이 40~50m, 부대설비 포함 100m 수준)

     * 높은 원통형태로 바깥쪽은 철판 내측은 내화벽돌로 제작된다.

   - 철광석

     * 철분이 풍부해야하고(Fe30~70%) 함유, 황, 인, 동이 적어야한다.

     * 적철광과 자철광이 있으며 적철광이 비교적 우수한 재료.

 3) 절차

   - 고로 상단에 철광석과 코크스 석회석을 넣는다.

   - 하부에서 고온의 열풍을 불어넣어 코크스를 연소시킨다.

   - 코크스에서 나온 일산화탄소와 철광석이 환원반응을 일으켜 쇳물을 생산한다.

     * 철광석에서 쇳물이 나오는데 5~6시간 소요됨

     * 쇳물의 온도는약 1500℃ 정도.

 

2 제강공정

 1) 정의

   - 제선에서 나온 선철은 탄소함량이 높고 인, 황, 규소의 함량이 높아서 경도가 높고 취약하다.

   - 선철에서 탄소를 제거하고 불순물을 제거하는 공정이 제강공정이다.

 2) 노의 종류

   - 교련법

   - 베서머 토마스 전로

   - 지멘스 평로

   - 전기로

      * 전열을 이용하여 강을 제조하는 노(아크열을 이용하여 고철을 녹이는 방식)

   - LD전로

      * 전로내 용선 및 소량의 고철, 소석탄을 장입한 후 산소가스를 고압으로 취입시켜 연소시키는 방법.

      * 석회석에 의한 슬래그 형성으로 외부공기와의 차단, 산소함유량이 낮은 강을 제조할 수 있다.

      * 생산성이 높고 불순물이 적으며 조업시간이 짧다.

      * 1600℃ 이상의 고온에서 정련된 강을 대량 제조하는 방법이 완성됨.

 3) 과정

   - 고로에서 생산된 쇳물(용선)은 탄소와 인, 황 성분이 많이 포한되어 있어서 제품 품질에 부적합하므로 이를 제거해야한다.

   - 용선예비처리 → 전로제강 → 2차제련 과정으로 구분가능하다.

     * 용선예비처리 : 쇳물에 포함된 인, 황 성분을 제거하는 공정

     * 전로제강 : 전로에 쇳물을 부은 후 고압, 고순도의 산소를 넣어 탄소를 태우고 불순물을 없애는 공정

     * 2차정련 : 최종제품 내부품질 요구조건에 맞게 함유 성분을 제어한 공정

     * 연속주조공정 : 제강공정을 거친 쇳물을 주형에 주입하여 일정한 모양을 만드는 공정으로 슬래브 블룸 빌릿을 제작하는 공정.

 

출처 : 현대제철

 

3 압연공정

 1) 개요

   - 제강공정을 거친 철을 사용에 편리하도록 형태를 만들어 변형시키는 공정.

   - 강괴를 1차 가공하여 필요한 강재로 제조하는 것으로 압연, 단조, 주조등 3가지 방법이 있다.

   - 강괴 또는 강편같은 소재를 회전하는 롤러 사이에 넣고 압밀하는데 롤러 폭을 점차 좁혀서 목표한 두께의 철을 생산한다.

    - 압연, 단조, 주조공정을 통해서 강재를 만드는데, 압연강재의 생산량이 많아서 일반적으로 강재는 압연강재를 지칭함.

 2) 압연(Rolling)

   - 열간압연공정

     * 연속주조에서 생산된 슬래브를 1100~1300℃ 까지 가열한뒤 규정된 두께와 폭으로 압연을 시행함.

     * 열간압연공정을 거친 뒤 고객에게 인계되기도 하고 냉연공정을 추가로 거치기도함.

   - 후판공정

     * 슬래브를 가열한 뒤 6~200mm 수준의 두꺼운 평판을 만드는 것.

   - 선재공정

     * 빌릿을 가열한뒤 압연기를 연속으로 통과시켜 직경을 감소시키고 길이를 증대하여 철사모양을 만드는것.

   - 냉간압연공정

     * 열연공정을 마친 열연강판을 상온에서 다시 압연하는 과정.

     * 표면이 미려하고 가공성이 뛰어나다.

 3) 단조, 주조(Forging, casting)

   - 단조 : 강괴를 프레스로 누르거나 해머로 타격하여 원하는 형상을 만드는것.

   - 주조 : 각종 주형에 주입하여 원하는 형상으로 제품을 만드는것.

 

 

출처 : 현대제철