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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.
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.
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.
[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]
포스코, 현대제철.
생산방식은 위에 설명했으므로 생략.
[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.
[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
[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%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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