철강일반


제철공정소개

 

1. 제선 공정
가. 철광석과 소결 공정 철광석은 괴광(高價,高品質), 분광(低價)으로 나눌수가 있고(괴광은 갈수록 부족하여 대부분 분광을 사용하고 있습니다) 보통 30 ~ 70%의 철분(Fe)을 함유한 광석을 의미합니다.
좋은 철광석이란 철분이 풍부하고 황(S), 인(P), 동(Cu)과 같은 유해성분이 적으며 크기가 일정한 것을 들 수 있는데 이와 같은 이상적인 철광석은 그리 흔하지 않고 원산지에 따라 품질, 성분, 형상이 각기 다르므로 그대로 고로에 투입할 수는 없습니다. 따라서 고로 조업에 투입하기 전에 품질을 고르게 하고 철광석 가루를 일정한 크기로 만들어 내는데, 이를 소결 공정 이라 합니다

나. 석탄(원료탄)과 코크스 공정 코크스는 석탄을 코크스로(爐)에 넣어 1,000 ~ 1,300℃의 고온으로 장시간 구운 것으로 철과 산소의 화합물인 철광석을 고로내에서 녹이는 열원인 동시에 철분을 철광석에서 분리시키는 환원제로서 필수 불가결한 역할을 합니다.

다. 고로 쇳물생산 공정
고로(용광로)는 제철소의 상징이며 심장으로 일컬어 집니다. 철광석(소결광), 코크스, 석회석은 고로 윗부분에 넣어져 서서히 아래로 떨어지며, 이때 코크스는 고로 밑부분에 유입되는 열풍에 의해 연소되는데 이 과정에서 발생하는 일산화탄소(CO)가 철광석과 환원반응을 일으키면서 쇳물이 생산됩니다.
즉, 코크스는 철광석을 녹이는 열원으로서의 역할과 산화철인 철광석에서 산소와 쇳물을 분리시키는 역할을 합니다. 고로에 장입된 철광석이 쇳물로 나오기까지는 5 ~ 6시간 정도가 소요되고, 이때 쇳물의 온도는 1,500℃ 정도이며, 최근에는 고로대신 신공법의 일환으로 코렉스(COREX) 공법 파이넥스 (PINEX) 공법이 개발되어 현재 생산하고 있습니다.

 

코렉스(COREX)공법
ㆍ괴광 + 석탄을 바로 사용 (소결 및 코크스공장이 없음)
ㆍ1995년 POSCO 시험가동 (60만톤/년) : 경제성 미흡

파이넥스(PINEX) 공법

ㆍ 분광 + 석탄을 바로 사용 (소결 및 코크스공장이 없음)
ㆍ 2003년 POSCO 시험가동(60만톤/년)-경제성 우수(고로의 85%수준) 하고 친환경 공정(Nox 및 CO2 저감)임
ㆍ 2011년 상용 가능한 연산 150만톤 규모 2공장 가동 및 3공장(200만톤/년) 착공

 
 

2. 제강 공정
고로에서 생산된 쇳물(용선)은 탄소(C) 함유량이 많고 인(P), 유황(S)과 같은 불순물이 포함되어 있어 부스러지기 쉬우며, 이러한 쇳물을 강인한 강(鋼)으로 만들려면 탄소의 양을 줄이고 불순물을 제거하는 과정이 필요한데 이러한 과정이 제강 공정에서 이루어집니다.
제강 공정은 용선예비처리, 전로제강, 2차정련이라는 세가지 과정으로 구분할 수 있습니다.

첫째, 용선예비처리는 쇳물에 포함된 불순물 인과 유황 성분을 제거하는 공정입니다.
둘째. 전로 제강공정은 전로에 쇳물을 부은 후 고압, 고순도의 산소를 불어넣어 탄소를 태우고 불순물을 없애는 공정으로서 철강의 기본적인 품질을 결정하는 공정입니다.
마지막으로 2차정련은 최종제품 내부품질(성분, 재질 등) 요구조건에 맞게 제어하는 공정입니다.

 
 

3. 연속주조 공정
연속주조법은 제강공정을 거친 쇳물(용강)을 주형(Mold)에 주입하여 일정한 모양을 만들고 연속주조기를 통과하면서 냉각, 응고시켜 연속적으로 슬래브나 블룸, 빌릿 등을 제조하는 방법입니다.

 
 

4. 열간압연 공정
압연이란 연속주조 공정에서 생산된 슬래브, 블룸, 빌릿 등을 회전하는 2개의 롤(Roll) 사이에 끼우고 롤의 간격을 점차 좁히면서 연속적인 힘을 가하여 늘리거나 얇게 만드는 과정을 말합니다. 열간압연은 슬래브를 압연하기에 적당한 온도인 1,100℃ ~ 1,300℃까지 가열한후 고객이 원하는 두께와 폭으로 압연하는 과정이며, 열연강판은 자동차, 건설, 조선, 파이프, 산업기계 등 산업 전분야에 없어서는 안될 중요한 소재입니다. 열간압연 공정을 거쳐 완성된 열연 제품은 그대로 제품으로 판매되기도 하며, 일부는 냉연공장에서 가공되어 다양한 제품으로 생산됩니다

가. 후판 공정 열간압연 공정과 마찬가지로 슬래브 가열후 압연하는 동일한 공정을 거치게 되고 생산된 제품은 두께가 6mm ~ 200mm, 폭이 1,000mm ~ 4,500mm이며, 길이가 3m에서 최대 25m가 되는 두껍고 평평한 판 이며, 이렇게 생산된 제품은 건축용, 교량용, 조선용, LNG 탱크용 등으로 사용 됩니다.

나. 선재 공정 막대기 모양의 빌릿을 가열한 후 27 ~ 29개의 압연기를 연속으로 통과시켜 단면을 축소하고 길이를 증대시키는 방식으로 철사모양의 선재가 생산되며, 선재는 스프링, 피아노선, 타이어의 소재, 볼트/너트, 베어링 등의 소재가 됩니다.

 
 

5. 냉간압연 공정
냉간압연이란 열연강판을 화학 처리하여 표면의 녹을 제거한 후 상온에서 Rolling 처리하여 두께를 아주 얇게 압연한 후 열처리 및 도금을 거쳐 완성되며, 냉연강판은 두께가 얇고 표면이 미려하며 가공성이 뛰어나 자동차, 가전, 가구, 사무용품 등에 사용됩니다.

 
 

6. 전기강판 공정
전기와 전기용 철심(Core)으로 사용되는 연자성(Soft magnetic)강판으로, 일반 탄소강에 비해 높은 규소(Si)를 첨가하여 제조되므로 규소강판(Silicon steel)이라고 불립니다. 결정의 자화용이 방향을 압연방향에 나란하게 한 제품으로 압연방향으로 우수한 자기특성을 나타내며 변압기 등의 정지기에 사용되는 방향성(Grain-Oriented) 전기강판과 압연방향과 기타방향에 균일한 자기특성을 나타내며 대형발전기로부터 소형 정밀전동기까지 회전기기의 철심소재에 광범위하게 사용되는 무방향성(Non-Oriented) 전기강판이 있습니다.

 
 

7. 냉연 주요 Line 설명
ㆍ산세 (POL : Pickling & Oilling Line)
열연 Coil의 표면 Scale을 염산(HCI)를 이용하여 제거하는 공정으로서 Side
Trimming 및 도유처리가 병행되며, 산세공정 Final 처리로써 P/O(산세 Coil)가 생산 됩니다.

ㆍ압연 (PCM : Pickling & Tandem Cold Rolling Mill)
산세처리된 열연 Coil을 Tandem 압연기에서 0.15 ~ 3.0 mm 까지 압연하는 공정으로서 압연공정 Final 처리로써 F/H(경질재)가 생산 됩니다.

ㆍ상소둔 (BAF : Batch Annealing Furnace)
압연된 냉연 Coil은 압연시 조직변형으로 인하여 가공성이 거의 없으므로 Batch Type Furnace 에서 열을 가해 조직을 원상복구시켜(회복→재결정→결정립성장→)가공성을 부여하는 공정입니다.

ㆍ연속소둔 (CAL : Continuous Annealing Line)
압연된 냉연 Coil을 전기청정(탈지, 불순물 제거) 및 소둔로에서의 연속소둔을 통하여 가공성을 부여하는 공정, 이때 기계적 성질을 개선하기 위하여 Skin Pass처리가 행해지며 CR(냉연강판)이 생산 됩니다.

ㆍ전기아연도금 (EGL : Electro Galvanizing Line)
냉연강판을 소재로 표면의 내식성 및 도장성을 개선시킬 목적으로 아연이나 아연계 합금으로 전기도금을 행하는 공정으로서 EGi(전기도금강판)가 생산 됩니다.

ㆍ용융도금 (CGL : Continuous Galvanizing Line)
압연된 냉연 Coil을 소둔로에서 가공성을 부여하고 내식성을 개선시킬 목적으로 용융도금을 행하는 공정으로서 CGI(용융도금강판)가 생산 됩니다.

ㆍ산세도금 (PGL : Pickled & Oiled Hot Galvanizing Line)
열연 Coil을 산세 후 내식성을 개선시킬 목적으로 산세 Coil(P/O)에 용융도금을 행하는 공정으로서 HGI(열연도금강판) 및 P/O(산세강판)가 생산 됩니다.

ㆍ전기주석도금 (ETL : Electrolytic Tinning Line)
냉연 BP Coil을 소재로 하여 용기용으로 사용되는 TP(Tin plate) 제품이 생산되는 공정으로 주석(Sn)으로 전기도금을 행하는 공정입니다.

ㆍ 연속도장 LINE(CCL : Color Coating Line)
냉연제품중 부가가치가 가장 높은 제품으로써 원료로는 용융아연도금강판, 전기아연도금강판, 냉연강판 등을 사용하여 수요가의 요구 특성에 따라 다양한 종류의 Paint를 도장하여 제품을 생산 합니다.

 
 

8. 냉연제품 정의
ㆍPO (Pickled & Oiled Steel)
열연코일을 냉연 산세공정에서 염산(HCL)을 이용하여 표면 Scale을 제거한 제품입니다.

ㆍFH (Full Hard)
산세공정에서 표면 Scale이 제거된 열연코일을 고객이 요구하는 소정의 두께 확보를 위하여 상온에서 냉간압연한 제품입니다.

ㆍCR (Cold Rolled Steel), BP (Black Plate)
냉간압연된 Coil을 전해청정라인에서 표면오염을 제거하여 소둔로에서 600~850℃로 가열후 일정시간을 유지하여 가공성을 확보한후 조질압연 공정을 통해 표면사상 및 형상 개선을 한 제품입니다.

ㆍGI (CGl) (Cold Galvanized Steel)
냉간압연 코일 또는 산세 처리한 열연코일을 연속용융도금라인(GCL)에서 열처리하여 소정의 재질을 확보한 후 아연욕에 통과시켜 도금한 제품입니다.

ㆍHGI(Hot Rolled Galvanized Steel)
산세 처리한 열연코일을 연속용융도금라인(GCL)에서 열처리하여 소정의 재질을 확보한 후 아연욕에 통과시켜 도금한 제품입니다.

ㆍEGI(Electro Galvanized Steel)
냉연강판을 소재로 내식성 및 도장성을 개선하기 위하여 전기도금을 한 제품입니다.

ㆍTP (Tin Plate)
BP(Block Plate) 제품을 소재로 전기주석도금을 실시하여 용기용으로 사용 되는 제품입니다.

 
 

9. 냉연제품 용도에 따른 분류
ㆍ일반용(CQ)
표면이 미려하고 가장수요가 많은 제품으로 벤딩이나 간단한 드로잉 가공에 적합하며 냉장고 도어, 드럼, 가구용으로 사용 되고 있습니다.
ㆍ가공용(DQ)
가공용으로 CQ보다 가공성이 더 요구되는 부분 즉 자동차 Floor, Door용 등으로 사용 되고 있습니다.
ㆍ심가공용(DDQ)
DQ보다 우수한 심가공성을 갖고 있으며 야금학적으로 결정립을 조정하고 있기 때문에 심가공 후 아름다운 표면을 얻을 수 있고 자동자 Roof, Oil Pan, Hood등에 사용 되고 있습니다.
ㆍ초심가공용(EDDQ)
DDQ보다 가공성이 요구되는 자동차 부품등에 사용 되고 있습니다.
ㆍ구조용(SQ)
가공은 하지 않으나 강도가 요구되는 강구조물(건축구조물) 등에 사용 되고 있습니다.
ㆍ범랑용
High Titanium 첨가 극저탄소강 제조로 가공성이 우수할 뿐만 아니라 Fish Scale, Pin Hole 등 법랑 결함이 없으며 법랑 고온소성(800-850℃)에도 열변형이 없다. 세탁기, 탈수조, 법랑욕조, 법랑식기, 건축외장재에 사용 되고 있습니다.
ㆍ고장력강판(HSS)
주로 자동차 부품(Door, Fender, Bumper)등에 사용 되고 있습니다.