철강 제조 공정

철강 제조 공정 함볼까???

철강의 제조 공정
철강의 공정은 크게 제선, 제강, 압연의 3단계로 구분하고 이 3단계의 공정이 하나의 장소에서 이루어지는 것을 일괄 제철 공정이라고 한다. 국내에서는 포항종합제철이 이 공정에 의해 생산하고 있다.

1) 제선 공정
원료인 철광석과 소결 공정을 거친 소결광, 코크스 공정으로부터 코크스를 이동시켜 고로(용광로)에 장입 후 가열, 철광석을 녹여 용선을 추출하는 공정.
(1)제선 공정의 원료
철광석 : 요구되는 품질로는 철분이 풍부해야 하며, 황,인,동과 같은 유해성분이 적어야 한다.
적철광(양질)과 자철광(저품질-암석성분 포함)이 있다.

코크스(cokes) : 철광석을 용해하는 열원이며 동시에 철광석의 환원제이다. 고로내의 가스 통풍을 양호하게 하는 중요한 역할을 한다. 유연탄을 장입하고 약 1,300도의 고온에서 구워 로내에서 추출한 후 물을 뿌려 소화 한다.

석회석 : 고로내에서 암석 성분이나 기타 불순물과 혼합하여 용해되기 쉬운 슬래그로 배출되는 역할을 한다. 선출 중의 유황분 제거 작업을 한다.

(2) 고로
고로는 문자 그대로 우뚝 솟은 거대한 노를 말하며 제철소의 상징이다. 본체는 길쭉한 원통형으로 바깥쪽은 두터운 철판으로 되어 있고 안쪽은 내화벽돌로 두껍게 쌓여 있다. 노의 높이는 40~50M정도이고 부속설비까지 포함하면 100M를 넘는다.
노의 정상에서 지면을 향하여 경사진 원료 장입용 콘베이어벨트가 설치되어 있으며, 노의 상부에는 원료를 균등히 배분하여 노안으로 넣기 위한 장입장치와 노정 가스의 압력, 온도, 성분을 측정하는 계기류 및 장입 원료의 하강도를 측정하는 여러가지 장치가 있다.
고로 옆에는 열풍로가 있어 예열된 공기를 고로 하부의 풍구에서 노안으로 불어 넣는다. 우리나라에서 이러한 시설과 입지를 갖추고 있는 고로업체는 유일하게 포항제철의 포항 제철소와 광양 제철소이다.

2) 제강 공정
제선 공정을 거쳐 나온 선철(용선)은 탄소 함유량이 많고 상당량의 인,유황,규소와 같은 불순물이 함유되어 경도가 높고 취약한 성질이 있다. 이러한 선철을 잘 늘어나면서 강인한 강으로 만들려면 다시 정련하여 탄소의 량을 줄이고 불순물을 제거하는 공정을 거쳐야 한다. 이러한 공정을 제강이라 한다.

(1) 제강 공정 원료 : 용선, 고철, 황금철

(2) 제강 공정 : 평로법, LD전로, 전기로 등의 제강법이 있는데 현재는 LD전로와 전기로가 주류를 이룸

A. LD전로
노내에 용선, 소량의 고철, 소석탄등을 장입한 후 순도 높은 산소 가스를 위에서 고압으로 취입하여 선철에 함유되어 있는 탄소, 망간, 규소, 인, 유황 등을 산화연소 시키며 그산화물을 슬래그화하여 제거한다.

특징: 불순물이 적은 양질의 강을 불과 30~40분(평로는 4~5시간)이라는 단 시간내에 얻을 수 있고, 건설비가 비교적 저렴하며 생산성이 높아 작업비가 싸다. 또한 원료로는 용선이 대부분이고 고철 장입량은 10~20%정도로 낮으므로 일괄 제철소에서는 제철소내에서 발생하는 고철로 그 소요량을 메꿀수 있어 외부에서 별도로 고철을 구매할 필요가 없다.

B.전기로
전기로는 전열을 이용하여 강을 제조하는 노로써 전기 양도체인 전극에 전류을 통하여 고철과의 사이에서 발생한 아아크열에 의하여 고철을 녹이는 아크로와 도가니의 주위를 감은 코일에 전열을 통하여 유도전류에 의한 저항열로 정련하는 유도로 등 두가지 방식이 있다. 전기로는 제강시 막대한 전력이 소모 되므로 공장내에 고전압 수전 설비가 필수적이다.

3) 연속주조 공정
연속 주조 공정은 종래의 조괴에서 분괴 압연 공정을 거쳐 슬래브나 블룸을 만드는 방법에 비해 주조, 형발, 균열, 분괴 압연등의 공정을 생략하고 직접 용강을 주형에 주입하여 냉각, 응고 시켜 연속적으로 슬래브나 블룸, 빌릿 등을 제조하는 공정이다.

(1) 연주기 공정

용강 - 래들 이송 - 연주기 주상 - 턴디쉬 주입 - 게재물 부상 분리 - Mold내 주입(1차 냉각) - 주형주입(강제진동,용착방지) - 주편 - 2차냉각 - 롤러가이드 통과 - 인발작업 - 교정기 - 절단 - 반제품

(2) 연속주조 설비의 특징

a. 턴디시(Tundish) - 래들에서 용강류를 안정화 후 주형으로 내보내는 용기

b. 몰드(Mold) - 용강을 주편으로 1차응고, 냉각수에 의한 냉각

c. 2차냉각대
주형을 빠져나온 주편은 연주기 말단까지 통과하면서 고속의 수냉 분사장치에 의해 급냉된다.
이 구역을 2차 냉각대라 하며 내부 품질에 큰 영향을 미치는 구간이다. 2차 냉각 강도를 표시하는 척도로 "비수량" 이라는 개념을 사용하고 있는데 이것은 단위 주편에 단위 시간당 살수되는 분사량으로 정의한다. (단위: L/Kg Steel)
강종별 냉각 강도는 중탄소강(0.09~0.14% C)에서는 약냉방형을 사용하고 저탄소강 및 고탄소강에서는 강냉형을 사용한다.

d. Strand Guide - 주편을 지지하는 Roll들로 부풀음 발생을 방지한다.

e. 절단기 - 주편을 일정 길이로 절단(산소 및 가스 절단)

f. 더미바 -주조 초기 주형에 용강을 주입할 때 용강의 누출을 막아주는 역할을 한다.

4) 압연 공정
강의 성질인 연성과 전성을 이용하여 사용용도에 따라 가공, 변형을 주는데 강괴를 Roll사이에 끼워 간격을 좁히면서 늘리거나 얇게 성형하는 공정이다.

(1) 조강류 압연공정

a. 조강류 압연 소재 : 빌릿(Billet) -정방형의 한면 160mm이하의 각형 강편

b. 조강류 압연 공정
빌릿 - Scale제거 - 검사 - 가열로 - 철근압연기, 봉강압연기, 선재압연기

(2)판재류 압연공정
슬래브(Slab)를 소재로 재가열하여 열간 압연하거나, 열간압연 소재를 냉간 압연하는 공정을 말한다.

a.열간압연공정 : 슬래브를 재가열 후 고압 냉각수로 스케일을 제거하면서 조압연기, 다듬질 압연기로 압연하고 권취기, 전단, 절단을 거쳐 조질 압연기에서 형상(평단도)교정, 단중 분할한 다음 코일로 감는다.
슬래브 - 재가열 - 스케일제거 -조압연기 - 다듬질 압연기 - 권취기 - 전,절단 - 조질압연기 - 열연코일

b.냉간압연공정 : 열연코일에 산세척하고 표면 스케일 제거 후 상온에서 냉간 압연하고 어닐링 및 조질 압연 공정을 거쳐 제조된다.
Hot Coil - 산세처리 - PO강판 - 연속냉간압연 - 미소둔강판 - 전기청정라인 - 소둔로 - 조질압연 - 냉연코일

c.표면처리강판 : 철강의 방청, 방식 기능을 주고 표면을 미려하게 하기 위해 용융도금법이나 전기도금법으로 표면 처리하는 공정

미소둔강판 - 열처리 - 아연욕통과 - 아연부착량조절 - 표면사상 - 후처리 - GI
냉연강판 - 전처리 - 전기도금조 - 후처리 - EGI
석도원판 - 전처리 - 전기도금표 - 재용해로 - 후처리 - 석도강판
GI, EGI - 전처리 - 1차코팅 - 열처리 -2차코팅 - 검사 - 코일감기 - 착색강판

(3) 강관류 압연공정
열연강판을 소재로 절단, 성형, 용접, 비드제거, 정형, 검사, 교정, 시험공정을 거친다.

a.전기저항 용접법 : 상온에서 조관롤에 의해 성형 후 접착부를 전기저항에 의한 발열을 이용하여 용접, 조관하는 방법
Hot Coil - 슬리팅 - 성형 - 전기용접 - 비드제거 - 용접부 소둔 - 절단 - 직관교정 - 시험 (평탄도,초음파,압력) - 흑관 - 아연욕 통과 - 백관

b. 단접법 : 접합부분을 성형롤로 압착시켜 접합시키는 방법.
Hot Coil - 가열 - 연속식단접기 - 인발 - 성형 - 롤압착 - 강관

c. 스파이럴(spiral)강관 제조공정 : 대구경강관 생산용. 나선형으로 감으면서 성형 부분 아크용접.
원소재 - 나선형 감기 - 내,외면 용접 - 절단 - 초음파,X-Ray시험 - 관단면취 - 구조관,강관말뚝 - 수압시험 - 내,외면 블라스트 크리닝 - 비도복 배관용강관 - 내면 1차 주도장 - 1차도장 - 2차도장,도복 - 검사 - 도복장강관

d. UOE 프레스법 : 외경 18인치 이상 대구경관 생산시 사용, U형 프레스 후 O형 성형하고 접합부를 아크용접하는 방법
원소재 - U형프레스 - O형 성형 - 내,외면 용접 - 강관

e. 무계목 강관 : 이음매가 없는 강관. 특수 빌릿에 구멍을 뚫고 가열 후 열연과정을 거친다.
특수빌릿 - 천공 - 유도가열 - 압출 - 열처리 - 교정 - 산세처리(열간제품) - 냉간압연 - 탈지 - 열처리 -교정 - 와료,초음파,수압시험 - 냉간제품