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고로 | 생산공정 | 현대제철 – Hyundai Steel
현대제철 고로 생산공정을 소개합니다. … [소결공정] 분철광석에 석회석 등의 부원료를 혼합 후 고온으로 가열해 소결광을 생산하는 곳 [코크스 공정] 석탄을 고온 …
Source: m.hyundai-steel.com
Date Published: 9/4/2021
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철강 제조 공정 – Daum 블로그
철강 제조 공정 함볼까??? … 철강의 공정은 크게 제선, 제강, 압연의 3단계로 구분하고 이 3단계의 공정이 하나의 장소에서 이루어지는 것을 일괄 제철 …
Source: blog.daum.net
Date Published: 3/12/2021
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제철 기술의 공정 – 국립문화재연구원 문화유산연구지식포털
따라서 이번 절에서는 제철조업의 공정을 간단히 서술해보도록 하겠다. 우선 제철작업의 시작은 철광석(혹은 토철, 사철)을 채취하는 채광 작업부터 시작된다.
Source: portal.nrich.go.kr
Date Published: 12/15/2022
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철강 플랜트 #2 철강생산공정 1 제선공정,고로방식
우리가 사용하는 금속 제품 대부분은. 철강플랜트를 통해 생산된다. 출처 포스코. 제선-제강-연주-압연 공정을 거쳐 생산되고,.
Source: plant-engineer.tistory.com
Date Published: 4/14/2021
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철강산업 정리 – 21.09.23
제철 과정은 크게 1) 제선, 2) 제강, 3) 압연으로 나누어짐. 세 공정을 모두 갖춘 철강 단지를 일관제철소 라고함 [소결공정] 철광석 소결 공정은 …
Source: zeroroom.tistory.com
Date Published: 9/15/2021
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제철 – 나무위키:대문
이러한 과정에서 철광석 안에 있는 불순물이 배출되는데 이를 슬러그라구 부른다. 제련공정에서 철의 탄소량과 온도등 용광로의 조건에 따라 탄소량이 …
Source: namu.wiki
Date Published: 12/15/2022
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철강산업 바로알기 100문 100답 – 한국철강협회
강재의 생산방법은 크게 일관제철공정과 전기로공정으로 나눌 수 있다. 일관제철공정은 철광석과 원료탄 (원료탄 : 원료로 사용되는 석탄이라는 의미 …
Source: kosa.or.kr
Date Published: 8/10/2021
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주제에 대한 기사 평가 제철 공정
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- Date Published: 2018. 9. 20.
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제철공정- 제선공정
철의 생산과정에는 고로를 이용하는 방법과 전기로를 이용하는 방법이 있습니다.
전기로는 고로와 달리 제선공정이 없습니다. 이미 원료가 철이기때문에 녹이기만 하면 용강이 됩니다.
아래는 고로를 이용한 방법입니다.
제철공정은 기본적으로 제선공정 -> 제강공정 -> 연주공정 -> 압연공정 으로 공정 순서가 되어 있습니다.
1. 제선 공정 – 쇳물을 생성하는 기초공정
철광석과 원료탄을 높이 약 100m의 고로에 넣은 뒤 1200℃ 정도의 뜨거운 바람을 불어 넣으면 원료탄이 타면서 나오는 열에 의해 철광석이 녹아 쇳물이 됩니다. 다시 말해 원료탄이 연소되며 발생하는 일산화탄소(CO)가 철광석과 환원반응을 일으키면서 쇳물이 생산 됩니다. 즉, 원료탄은 철광석을 녹이는 열원으로서의 역할과 동시에 산화철 상태인 철광석에서 산소와 쇳물을 분리시키는 역할을 합니다. 고로에 장입된 철광석이 쇳물로 나오기까지는 5~6시간 정도가 소요되고, 이때 쇳물의 온도는 1500℃까지 올라갑니다. 이 쇳물에는 철성분 외에도 탄소(C)나 유황등 불순물이 함유돼 있습니다. 이 쇳물을 용선이라고 합니다.
** 적용모델
한백교역홈페이지 이동 / 이소희차장 010-2777-4465
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
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삼국이 각축을 벌였던 고대에는 철의 생산이 국가의 힘과 직결되는 중요한 사항이었던 만큼 각국은 철의 생산에 많은 공력을 투입하였으며 당시의 최첨단의 기술들이 제철공정에 집약되어 사용되었다. 그 결과 고대인들은 효율적인 제철기술을 개발하고자 하였으며 생산품의 성격과 용도에 맞추어 각기 다른 복잡한 공정들을 만들어 냈다.
따라서 이번 절에서는 제철조업의 공정을 간단히 서술해보도록 하겠다.
우선 제철작업의 시작은 철광석(혹은 토철, 사철)을 채취하는 채광 작업부터 시작된다. 제철에 주로 쓰이는 철광석은 황철석(Pyrite, FeS2), 자철석(Magnetite, Fe3O4), 적철석(Hematite, Fe2O3), 갈철석(Limonite, FeO(OH) · nH2O) 등이 있으며 한반도에서는 주로 자철석과 적철석이 사용되었다. 사철砂鐵은 해안이나 강변 등에서 주로 채취되는데 자철광이 주성분을 이루고 있으며 그 밖에는 적철광, 갈철광, 티타늄철석(Ilmenite, FeTiO3)혼합되어 있다.1 채광된 철광석들은 철 성분이 높은 광석을 선별하는 과정인 선광(選鑛, Mineral dressing)작업이 이루어졌던 것으로 보인다.2 제련에 앞서 광석을 선광하면 운송 노동력의 절감, 제련 공정에서의 금속 손실 감소, 총 제련비 감소 등의 여러 가지 이점이 있다.
그 다음 공정으로는 배소(焙燒, Roasting)작업에 들어간다. 배소는 광석이 용해되지 않는 정도의 고온으로 철광석 표면에 화학반응을 일으켜 환원이 잘 이루어질 수 있도록 하고 광석 표면에 균열을 일으켜 파쇄하기 용이하게 하는 공정이다.3 철광석이 쉽게 파쇄되면 제련로까지 운반이 용이해져 전반적인 생산의 효율을 높일 수 있다는 장점이 있다.
이후 제련공정을 거치게 되는데 이는 철광석을 노 내에서 철광석을 목탄을 매개로 환원시켜 철을 얻는 과정이다. 이 과정에서 철광석에 있는 맥석 등의 불순물들이 노 밖으로 배출되는데 이를 철재(鐵滓, 슬래그Slag)라고 한다.
철광석이 환원하는 과정을 화학식으로 나타내면 다음과 같다.4
제련과정에서 탄소량과 온도 등 노 내의 분위기에 따라 탄소량이 높은 선철과 탄소량이 낮은 괴련철이 생산되는데 중간 단계인 반환원괴가 생산되기도 한다.
형성된 철괴는 다음 단계로 정련공정에 들어가는데 괴련철은 정련단야를 통해 철괴에 남아있는 불순물들을 반복하여 제거하게 된다. 이후 정련된 소재는 단련단야공정에서 반복단련 후 성형단조를 통해서야 단조철기로 만들어지게 된다. 이 과정에서 침탄浸炭이 이루어지게 되는데 이 과정을 통해 소재가 개선되고 추가적으로 강화열처리를 통해 표면을 강화시키기도 하였다.
한편 선철은 탄소함유량 3~5%정도로 높은 철로 다음 공정인 용해정련 과정을 거치게 된다. 용해는 제련과정에서 생성된 환원괴를 융해시켜 액체화 시키는 작업으로 이 과정에서 만들어지는 쇳물을 용범에 부어 주조철기를 생산하게 된다. 주조철기는 주로 단조철기에 비해 기형이 복잡한 철기들을 제작하는데 이용되었다. 추가적인 열처리를 통해 주조철기에서 부족한 연성을 증가시키게 되는데 그 종류로는 담금질(Quenching), 뜨임(Tempering), 풀림(Annealing), 불림(Normalizing) 등이 있다.
한편 중국에서는 선철괴를 탈탄脫炭하는 초강炒鋼법으로 제강공정을 거쳐 숙철熟鐵을 생산17했다고 하지만 한반도에서 초강로가 나온 명확한 사례가 없어 초강법이 실제로 사용되었는지는 정확하게 밝혀진 바 없다. 다만 오산 수청동18, 포천 중리19 등에서 초강계 철기가 나온 것으로 보아 초강제강법이 있었을 가능성은 충분히 있다.
제철조업의 공정(김권일, 2012 수정)
연번 공정 내용 생산품 유물 1 채광 광산에서 원료인 철광석을 채굴하는 일로 강가나 바닷가에서는 사철을 채취하기도 한다. 파쇄도 함께 이루어진다. 철광석 – 2 선광 채굴한 철광석을 선별하는 작업으로 선광작업은 노동력과 제련비 감소의 효과를 가져다준다. 선별광석 – 3 배소 금속을 녹는점 이하로 가열하여 물리 · 화학적 성질을 변화시키는 일, 광석의 배소는 조직에 균열을 만들어 준다. 배소광 – 4 파쇄 철광석을 제련로에 장입에 편하도록 부수는 일을 말한다. 파쇄함으로써 운송에도 이점이 생긴다. – – 5 제련 철광석, 사철, 토철 등의 원광에서 1차적으로 철을 추출해 내는 공정, 노에 원료와 목탄을 장입한 후 송풍하여 1,200℃ 전후의 고온으로 가열하면 철보다 녹는점이 낮은 불순물들이 먼저 녹아내리고 철은 일부 잔존한 불순물과 뒤섞인 괴상으로 남게되어 이를 수거한다. 철괴 · 판상 철기 제련재 (유출재, 유리질 · 철괴형 철재) 6 정련 1차 제련공정에서 생산된 철괴 등의 철 소재를 정련로에서 재차 가열 및 단타하여 불순물이 제거하고 형태를 잡아가는 공정, 선철 정련은 철괴를 재차 정제하는 순수정련으로, 연철 정련은 정제과정에서 단타를 통해 불순물을 타출시키고 일정한 규격으로 성형하는 정련단야의 의미로도 사용된다. 정련단야 : 괴련철 정련
용해정련 : 선철 정련 소철괴, 판상 · 봉상 철기, 철정 정련재 (철괴형 · 유리질 철재, 완형재) 7 단야 정선된 철 소재를 가열 · 단타 · 성형하여 단조철기를 제작하는 공정, 철기의 인부나 첨부에 담금질 등의 열처리를 통해 부분적인 성질개선을 할 수 있다. 단조철기 단야재 (입상재, 단조박편, 철편) 8 용해 선철(주철)을 완전히 용융시킨 용선을 준비된 용범에 흘려 부어 주조철기를 제작하는 공정이다. 주조철기 용해재 (유동재, 유리질철재, 폐용법) 9 제강 선철을 탈탄하거나 연철을 침탄하여 강鋼의 성질로 개선하는 공정, 연철은 탄소를 투입시키는 침탄제강법, 선철은 탄소를 제거하는 탈탄제강법이 이용된다. 철괴, 판상 · 봉상 철기, 철정 철재 (유리질 철재)
철강 플랜트 #2 철강생산공정 1 제선공정,고로방식
우리가 사용하는 금속 제품 대부분은
철강플랜트를 통해 생산된다.
출처 포스코
제선-제강-연주-압연 공정을 거쳐 생산되고,
철강을 제조하는데는 아래와 같이 고로방식과 전기로방식, 파이넥스 방식이 있다.
출처 한국철강협회
출처 한국철강협회
고로 공정부터 알아보자.
1. 제선공정
출처 한국철강협회
전체 제선공정은 크게 3가지로 구성되어 있는데,
소결공정, 코크스공정, 제선공정으로 구성되어 있다.
1.1 소결공정
철광석은 보통 30~70%의 철분을 함유한 광석을 의미한다.
질 좋은 철광석이란 철분이 풍부하고 황(S), 인(P), 동(Cu)과 같은
유해성분이 적으며 크기가 균일한 것이다.
하지만 철광석은 원산지에 따라 품질, 성분, 형상이 각기 다르기에
그대로 고로에 투입할 수 없다. 따라서 고로조업전에 품질을 고르게 하고
철광석 가루를 일정한 크기로 만들어 내는데, 이를 소결공정이라 한다.
철광석의 성분을 균일화하고, 일정한 크기로 제조된 철광석을 소결광이라고 한다.
소결광 이외에도 광산에서 채굴할 때부터 사용하기 좋은 크기로 생산된 정립광과
극미분의 철광석을 소성시켜 만든 펠렛까지 3가지 원료를 용광로에 함께 사용한다.
물론 부산물을 제거하기 위한 석회석등의 부원료도 소량 들어간다.
구성 설비로는 혼합기, 점화로, 소결기, 배열회수설비 등으로 구성되어 있다.
출처 포스코
1.2 코크스 공정
철광석을 녹이기 위한 열원을 만드는 공정입니다.
석탄(대게 유연탄이다)은 coke oven에 넣어 약 1,000~1,300ºC의 고온으로 구운 고체연료이다
철과 산소의 화합물질인 철광석을 고로 내에서 녹이는 열원인 동시에,
철분을 철광석에서 분리시키는 환원제의 역할을 수행한다.
미분탄은 석탄을 0.125mm 이하로 파쇄한 연료인데,
코크스 대비 원가가 저렴해서 경제적인 조업에 도움을 준다.
구성 설비로는 coke oven, 수송설비, 소화설비 등이 있다.
1.3 제선공정
출처 포스코
철광석과 석탄을 높이 약 100m의 고로에 넣은 뒤
1,200ºC 정도의 뜨거운 바람을 불어 넣으면 연료탄이 타면서 나오는 열에 의해
철광석이 녹아 쇳물이 됩니다.
즉 연료탄(코크스)가 연소되면서 발생하는 일산화탄소가 철광석과
환원반응을 일으키면서 쇳물이 생산됩니다.
위에서 설명한 대로 연료탄은 철광석을 녹이는 열원인 동시에
산화철 상태인 철광석에서 산소와 쇳물을 분리시키는 역할을 수행합니다.
고로에 장입된 철광석이 쇳물로 나오는데 까지는 5~6시간이 소요되며
쇳물의 온도는 1,500ºC까지 올라갑니다.
물론 이 쇳물(용선)은 탄소나 유황등의 불순물이 함유되어 있는데 이를 슬래그(실리카+석회석)라고 부릅니다.
제선내의 불순물을 제거하기 위해 위에서 언급한 석회석 등의 부원료를 투입하고,
수재처리시설로 넘겨집니다.
여기서 발생한 가스는 집진기에서 먼지가 제거된 후 다시 동력원으로 변환됩니다.
화학반응식을 한번 살펴봅시다.
우선 철광석은 크게, 적철석 (Fe2O3)과 자철석 (Fe3O4)로 구분됩니다.
적철석이 코크스를 태우고 발생한 일산화탄소와 반응해 이산화탄소와 자철석을 생성합니다.
화학식 : 3Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 + CO2
여기서 다시 자철석은 일산화탄소와 반응해서 이산화탄소와 철을 생성합니다.
화학식 : Fe3O4 + 4CO → 3Fe + 4CO2
이렇게 나온 철을 용선이라고 불리우며 다음 공정은 제강공정으로 토페도카를 타고 넘어갑니다.
출처 포스코
위에서 언급한 질소, 일산화탄소, 이산화탄소 등의 부생가스는
용관로 상단에 설치한 파이프를 통해 배출됩니다.
가스들은 1,2차 집진기를 통해 우선 먼지가 제거되고,
제철소 각 설비가동을 위한 전력을 생산하는데 사용됩니다.
좀더 디테일하게 확인해보면 아래와 같이 구성되어 있습니다.
출처 위키피디아
위와 같은 설비로 구성되어 있습니다.
1. 철광석, 소결광 (환원성, 부산물 제거를 원활히 하기 위해 석회석등과 혼합)
2. 연료탄 (석탄)
3. 컨베이어벨트
4. Opening Valve (고로 내부로의 직접 접촉을 막기 위한 장치)
5. 연료탄 (석탄) 층
6. 철광석, 소결광 층
7. 열풍로 (약 1,200ºC의 열풍이 불어들어옴)
8. 슬레그 (불순물로, 하부 용선의 재산화 방지)
9. 용선 (Pig Iron)
10. Mixer (슬러그를 모음)
11. 토페도카(Topedo Car – 용선을 제강공장으로 전달하는 설비)
12. Dust Cyclone (집진설비 : 15 → 7 → 16 → 12 → 13 → 14 순서로 흘러감)
13. Air Heater (열풍로에 불어넣을 공기를 데우는 설비)
14. 굴뚝
15. 공기 흡입기
16. 고로 가스 이동 파이프
다음에는 제강공정에 대해 알아보겠습니다.
철강산업 정리 – 21.09.23
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“생각없이 읽다보면 재미있는 금융지식!”
제철 과정은 크게 1) 제선, 2) 제강, 3) 압연으로 나누어짐.
세 공정을 모두 갖춘 철강 단지를 일관제철소 라고함
[소결공정]철광석 소결 공정은 연료탄 코크스 공정과 함께 제선공정 앞부분에 위치
철광석은 지역별로 다 품질, 형상등이 달라 고로에 투입불가능.
투입전에 품질을 고르게하고 가루를 일정한 크기로 만들어 네는데 이를 소결 공정이라고 함.
이렇게 소결된 철광석을 소결광이라고 함.
cf. 채굴때부터 사용하기 좋은크기로 제작된 것을 정립광이라고 함.
cf. 철광석은 함철 광물을 뜻하는 것으로 함철량이 50~60%정도되면 채산성이 있는 것으로 본다.
적철광(Fe2O3), 자철광(Fe3O4), 갈철광, 황화철강이 존재.
[코크스공정]철광석을 녹이기 위한 열원을 만드는 공정
석탄(유연탄)을 주로 사용. 석탄을 가열하여 코크스로 만듬.
철광석을 고로내에서 녹이는 동시에
철분을 철광석에서 분리시키는 환원제의 역할을 수행.
(산소를 떼어낸다)
cf. 미분탄은 석탄을 파쇄한 연료. 코크스 대비 저렴.
cf. 석탄의 종류
아래 순서대로 시간이 지남에 따라 변화함.
이탄: 탄소함유량 60% 미만. 갓 묻힌 석탄. 거름이나 연탄의 원료로 사용.
아탄: 탄소함유량 60%~70%. 질이 나쁜 석탄.
갈탄: 탄소함유량 70%~80%. 질이나쁘지만 채굴하기 쉽고 생산비용이 적게듬
역청탄: 탄소함유량 80~90%. 일반적인 석탄. 도시가스나 코크스를 만드는데 쓰임. 제철소에서 사용
무연탄: 탄소함유량 90%이상. 금속광택이 있고 단단함. 불이 빨리 붙지는 않으나, 연기가 나지않고 열량이 높음.
유연탄: 석탄의 휘발성 물질이 14% 초과면 유연탄 이하면 무연탄.
무연탄 외에는 다 유연탄. 가정용, 공업용 사용. 한반도에 매장량 많으나 무쓸모.
[제선공정]철광석과 코크스, 석회석을 고로에 투입하여 선철을 만드는 공정. 고로는 말그대로 높아서 고로.
제선과정 및 고로 설명
꼭대기에서 코크스와 철광석을 층층이 투입.
아래에서는 열풍을 불어넣기 때문에 코크스와 철강석이 공중에 뜬 상태.
화학반응을 일으켜서 환원반응(산소를 뽑아냄)을일으킴
이 과정에서 쇳물(용선), 슬래그, 부생가스가 복합적으로 발생.
가스는 용광로 위로 올라가고, 쇳물과 슬래그는 바닥으로 떨어짐.
가스는 먼지 제거후 다시 동력원으로 변환.
쇳물과 슬래그는 분리되어 제강공정과 수재 처리시설로 넘겨감.
부생가스는 제철소 설비가동 전기로 변환. 부생가스는 일산화탄소, 이산화탄소, 질소.
부생가스 재활용 과정
이산화규소(SiO2)는 철광석에서 분해하기 위해 석회석을 사용해 분리.
용해되는 과정중에 실리카(SiO2)가 석회석(CaCO3)과 결합하여 슬래그(CaSiO3)를 형성
슬래그는 비료와 시멘트로 사용.
국내에서는 포스코, 현대제철이 고로 갖고 있음.
향후 고로는 CO2문제로 점점 사라질 예정.
cf.선철이란? 환원되어 만들어진 철. 단단하고 부서지기 쉬움. 불순물 많이 존재.
cf.콜타르? 석탄이나 코크스 등을 가열할때 증류되어 나오는 물질. 인조흑연의 원료. 인조흑연은 2차전지 음극재에 사용
[제강공정]전로에서 용선의 불순물인 탄소, 인, 유황 등을 제거하는 과정.
탄소가 너무 많으면, 부러져서 탄소를 제거해야함.
(탄소가 많은 솥뚜껑생각)
제선에서는 환원반응을 했다면 제강에서는 산화반응을 활용.
린즈, 도나비츠공장이 처음도입해서 LD전로라고도 함. 산소를 고압 고속으로 분사하여 정련.
이렇게 된 결과물을 용강이라고 함.
[연주공정]연속주조의 줄임말이라고 한다.
액체상태의 용강을 주형에 넣어서 식으면서 고체가 되도록 식히는 과정
이과정을 거쳐
슬래브
블룸
빌렛
의 반제품이 만들어짐.
고로 공정에서는 블룸, 슬랩, 빌렐을 중간제품으로 만든다.
[압연공정]연주공정에서 생성된 반제품들을 롤 사이를 통과시켜
늘리거나 얇게 만드는 과정.
열간압연과 냉간압연 두가지 방법으로 나뉨.
재결정 온도인 450도씨 이상이면 열간압연, 이하면 냉간압연
[도금공정]철판위에 아연을 코팅.
[제철 방식]제철 방식은 크게 3가지, 수소환원제철 포함하면 4가지
고로 전기로 파이넥스 비교
[고로]포스코, 현대제철.
생산방식은 위에 설명했으므로 생략.
고로 밸류체인
[전기로방식]전기로는 주로 전기아크로를 말하는데
보통 세가지가 존재
전기아크로: 제철에 사용
전기저항: ??
유도가열: 실리콘 웨이퍼 괴, 일부 특수강제작
고철을 사용한다.
전기가 상당히 많이 쓰이며 위에 그라파이트는 인조흑연으로 소모성 부품.
전기료 + 고철가격이 전기로에 큰 부담.
전기로의 구조
전기로 관련 밸류체인
[파이넥스]지멘스와 포스코가 개발한 공법
코크스 공정을 하지 않아도 돼 환경오염이 적으며
일반탄과 철광석보다 저렴한 분광을 사용할수 있어 경제적임.
기존 고로는 용융+환원 반응이 하나로 되어있는데 반해
파이넥스는 이를 분리하여 사용.
단점은 불순물이 많아 품질이 떨어짐.
DRI는 직접환원철로 고체상태철광석에 바로 환원시킨 철
제철 방식에 따라 고로, 파이넥스, 수소환원제철 비교
[수소환원제철]환원제로 석탄이나 코크스가 아닌 수소를 사용하는 것.
단점은 전기로 때문에 전기가 어마무시하게 필요 하다는 것.
파이넥스나, 고로공정은 부생가스(C가 다쓰이는게 아님 이를 활용)가 존재해서 이를 다시 발전에 활용하지만,
수소환원제철은 H가 환원과정에 다쓰여서 다시발전에 활용이 불가능함.
따라서, 기존 과정보다 전기가 더욱 많이 필요함.
[출처]뉴스
https://www.snmnews.com/news/articleView.html?idxno=448135
https://newsroom.posco.com/kr/%EC%9A%A9%EA%B4%91%EB%A1%9C-%ED%95%B4%EB%B6%80%ED%95%99-%EC%A0%9C%EC%B2%A0%EC%86%8C%EC%9D%98-%EC%8B%AC%EC%9E%A5-%EC%9A%A9%EA%B4%91%EB%A1%9C-%EC%96%B4%EB%94%94%EA%B9%8C%EC%A7%80-%EB%B4%A4%EB%8B%88/
https://newsroom.posco.com/kr/%EC%88%98%EC%86%8C%ED%99%98%EC%9B%90%EC%A0%9C%EC%B2%A0/
https://www.idaehan.com/kr/business/steel/rebar_view?seq=10&keyword=&field=
블로그
https://plant-engineer.tistory.com/77
https://mechengineering.tistory.com/574
https://m.blog.naver.com/leb5000/221840706283
나무위키
https://namu.wiki/w/%EC%84%9D%ED%83%84
위키백과
https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%A0%9C%EA%B0%95
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8. 철강제품을 생산하는 방법은?
강재의 생산방법은 크게 일관제철공정과 전기로공정으로 나눌 수 있다.
일관제철공정은 철광석과 원료탄 (원료탄 : 원료로 사용되는 석탄이라는 의미이나, 사용량이 압도적으로 많은 코크스용 원료로서의 석탄(유연탄)을 말하는 경우가 많음)을 주원료로 고로에 투입하여 용선 (용선 : 용융상태의 금속, 특히 선철을 말함)
을 생산하는 제선 (제선 : 철광석을 녹여 선철을 만드는 것)
공정, 불순물을 제거하는 제강 (제강 : 철로부터 불순물을 제거하고 성분을 조정하여 강을 만드는 공정) 공정, 연속주조방식에 따라 슬래브, 빌릿 등 반제품을 생산하는 압연 (압연 : 회전하는 압연기의 롤 사이에 가열한 쇠붙이를 넣어 막대기 모양이나 판 모양으로 만드는 공정) 공정으로 나뉜다.
일관제철공정에서는 용선의 대량공급이 가능한 고로공정이 꼭 필요하기 때문에 초기 설비투자에 많은 비용이 들어가며 전기로에 비해 생산 탄력성이 낮다. 그러나 원료의 높은 청정도와 고탈탄 능력으로 인하여 표면특성과 가공성이 중시되는 판재류 (판재류 : 슬래브를 재가열 및 압연하여 plate 형태로 만든 철판) 생산에 유리하다.
전기로공정은 유연탄과 철광석 대신 철스크랩 (철스크랩 : 쇠부스러기나 파쇠, 고철을 뜻함)을 원료로 쇳물 대신 전기를 사용해 철강제품을 생산하는 방식이다. 전기로의 종류는 전극에 전류를 통과시킴으로써 고철 사이에서 발생하는 아크열로 산화정련하는 아크로와, 도가니 주위에 감은 코일에 전류를 통과시킴으로써 유도전류에 의한 저항열을 이용하는 유도로가 있다.
전기로에서 용융된 철스크랩은 불순물을 제거하는 정련공정을 거친 후 빌릿, 블룸 등 반제품 소재와 형강, 철근, 선재, 열연강판 등 기초 철강소재를 생산한다.
전기로공정에서는 정련과정을 통해 철스크랩에 포함된 Cu, Sn과 같은 잔류원소의 완전한 제거가 불가능하여 합금강이나 강도중심의 형강, 철근 등 조강류 (조강류 : 형강, 봉강, 철근, 선재 궤조 등을 말함)를 주로 생산한다.
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