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여기서는 강재가 생산되는 과정을 간단히 살펴보겠습니다. 사진 자료는 포스코 홈페이지와 카탈로그를 활용했습니다.
■ 강재의 기본적인 특성
■ 강재의 종류
■ 형강의 종류
■ 강구조(철골)공사 수량 산출
크게 보면 원료인 철광석이 일관제철공정을 거쳐서 강재로 탄생하게 됩니다.
철광석 ▶ 일관제출공정 ▶ 강재
각각의 과정을 제선, 제강, 압연 과정으로 나누어 살펴보겠습니다.
제선
제선공정은 선철을 제조하는 과정입니다. 제선공정에서는 원료인 철광석과 환원제인 코크스를 고로(용광로)에 넣고, 뜨거운 바람을 불어넣어 철광석을 환원, 용해시켜 쇳물(Molten iron; 이 쇳물을 용선이라고 한다)을 생산하는 것입니다. 아래 사진에서 보시는 것처럼 연료가 되는 석탄을 고온건류하여 코크스를 만들고, 철광석으로 소결광 등으로 만들어 고로에 철광석, 코크스, 석회석을 번갈아 장입합니다.
로 하부의 송풍구를 통하여 약 1200℃의 열풍을 불어 넣어 코크스를 연소하면 CO₂ 가스가 발생하여 철광석의 산소가 제거(환원)됩니다. 이 과정을 화학식으로 순서대로 나타내면 다음과 같습니다.
3Fe₂O₃ + CO → 2Fe₃O₄ + CO₂
Fe₃O₄ + CO → 2FeO + CO₂
FeO + CO → Fe + CO₂
이런 과정을 거치면 선철이 생성되는데, 이 선철에는 4% 정도의 탄소 및 기타 불순물이 포함되어 있습니다. 따라서 취성이 높아 그대로는 구조용 강재로 사용할 수 없습니다. 제강과정을 거쳐 강(Steel)으로 다시 만들어야 합니다.
철강재를 생산하는 과정에는 다양한 부산물이 나오는데요 대표적인 것이 슬래그(Slag)입니다. 철광석으로부터 철을 분리하고 남은 물질인 슬래그는 포스코 부산물 발생량 중 약 80%를 차지한다고 합니다. 위 그림을 보시면 제선공정과 제강공정에 각각 고로 슬래그와 제강 슬래그가 나오는 것을 알 수 있습니다. 철 1톤을 생산할 때 슬래그는 약 500kg 정도 발생하는데, 고로 슬래그는 시멘트의 혼화재료로 사용됩니다.
■ 고로 슬래그 시멘트
■ 콘크리트 혼화재 - 고로 슬래그, 플라이 애시, 실리카 퓸
■ 콘크리트의 혼화제(Chemical admixture) - AE제(공기연행제)
제강
제강과정은 용광로에서 만들어진 쇳물(용선)의 불순물을 전로에서 제거하고 성분을 조정한 후 ‘강’으로 만드는 과정입니다. 그리고 틀에 부어 슬라브, 빌렛, 블룸 같은 반제품을 만들게 됩니다. 전로에서는 순산소 가스를 불어 넣어 선철 중에 녹아 있는 탄소를 필두로 규소, 망간, 인 등의 불순물을 산화 제거하게 됩니다. 제강은 약 1,650℃의 고온에서 작업이 이루어집니다.
형강의 제조
다음 사진은 현대제철에서 전기로로 구조용 강재를 생산하는 과정을 캡쳐한 것입니다. 동영상은 다음을 참조하시기 바랍니다.
전기로에서 나온 쇳물을 아크열을 이용해 온도를 조절하고 성분을 조정한 다음에는 연속주조기에서 중간단계의 제품을 만들어 냅니다. 이 중간단계의 제품은 용도에 따라 3가지도 만들어집니다.
- 빌렛 : 소형 봉형강, 선재, 강대 등의 재료로 사용(절단면의 한 변이 60~160mm, 길이 1~9m)
- 블룸 : 중/대형 봉형강, 빌렛, 시트바, 스켈프 등 소형 반제품 제조(절단면의 한 변이 130~430mm, 길이 최소 1~6m)
- 빔블랑크 : H형강을 만들기 위한 반제품으로 대형 봉형강, 시트파일(강시판) 등의 재료로 사용
이 반재품은 다시 가열로와 압연기 등을 거쳐 H형강으로 만들어집니다.
■ 형강의 종류
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