철의 생산 공정

철의 제련의 역사는 청동기 시대부터 시작한다고 볼 만큼 오래된 기술 이며, ​오늘날까지도 철이 주요 도구로 사용되므로 현재까지도 철기시대가 이어지고 있습니다.​철의 생산 공정은 제선, 제강, 연주, 압연의로 나뉠수 있습니다.

01. 제선공정

쇳물을 생산하는 기초공정

철광석과 원료탄 유연탄을 높이 약 100m의 고로에 넣은 뒤 1,200℃ 정도의 뜨거운 바람을 불어 넣으면 원료탄이 타면서 나오는 열에 의해 철광석이 녹아 쇳물이 됩니다. 다시 말해 원료탄이 연소되며 발생하는 일산화탄소(CO)가 철.광석과 환원반응을 일으키면서 쇳물이 생산되는 것입니다. 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 1,500℃까지 올라갑니다. 이 쇳물에는 철성분 외에도 탄소(C)나 유황 등 불순물이 함유돼 있습니다. 이 쇳물을 용선이라고 합니다.

02. 제강공정

쇳물에서 불순물을 제거해 강철로 만드는 공정

고로에서 생산된 쇳물(용선)은 탄소(C) 함유량이 많고 인(P), 유황(S)과 같은 불순물이 포함되어 있습니다. 이 쇳물을 용선이라고 하는데 이를 전로에 넣습니다. 전로 속에는 고철과 용선을 함께 넣은 후 순수한 산소를 불어 넣습니다. 이 과정을 통해 인이나 유황, 탄소성분을 걸러냅니다. 이렇게 불순물을 제거한 깨끗한 쇳물을 용강이라고 합니다.

​​​03. 연주공정

액체상태의 철이 고체가 되는 공정

아직 액체상태인 용강인 주형(mold)에 주입되고 연속 주조기를 통과하면서 냉각, 응고돼 연속적으로 슬래브나 블룸, 빌릿 등의 중간 소재로 만들어 집니다. 이 과정에서 블룸은 다시 강편 압연기를 거쳐 빌릿으로 변하며 선재 압연기를 통해 선재로 가공됩니다. 또한 슬래브는 후판압연기를 거쳐 후판으로 생산되거나 열간압연기로 들어가 열연강판 등으로 만들어지게 됩니다

04. 압연공정

철을 강판이나 선재로 만드는 공정

압연이란 연속주조 공정에서 생산된 슬래브, 블룸, 빌릿 등을 회전하는 여러 개의 롤(Roll) 사이를 통과시켜 연속적인 힘을 가함으로써 늘리거나 얇게 만드는 과정을 말합니다. 이 압연공정은 크게 열간압연과 냉간압연의 두 가지 방법으로 나뉩니다.

- 슬래브 (slab)

: 일반적으로 사각 단면을 가짐

- 블룸 (bloom)

: 일반적으로 150 mm 이상의 크기를 가지는 정사각 단면을 가짐

- 빌렛(billet)

: 작은 블룸으로 형상 압연과 같은 후공정,후 환봉(round rods)과 각봉(bars) 등 다양한 형상으로 가공

- 후판 (plate)

: 일반적으로 6 mm 이상의 두께를 가지는 판재

- 박판 (sheet)

: 일반적으로 6 mm 이하의 두께를 가지는 판재 (자동차 차체, 가전 제품, 주방기기 등에 사용됨)