107회 제강법의 분류, 파이넥스공법

[steamkang]

1. 제강법의 분류

- 제선

 (1) 용광로에 철광석과 코크스 석회석등을 넣고 1,200℃의 뜨거운 바람을 불어   넣는 것으로 시작된다. 뜨거운 바람에 코크스가 타면서 그 열로 철광석이 녹고  쇳물이 태어난다. 이 공정을 제선이라하고, 이 쇳물이 바로 용선이다.  용광로에 들어간 철광석이 쇳물이 되기까지 5∼6시간이 걸리며 이때 용광로 안의   온도는 1,500℃에 이른다.   

(2) 용광로는 고로(高爐)라 하는데 이는 높다는 뜻으로 노의 높이만 40∼50m이며   나머지 설비까지 합하면 100m가 넘는 고층이다.  용광로는 철광석에서 쇳물을 얻는 중요한 곳으로 제철소의 상징이다.   

(3) 철광석을 녹이면 비중의 차이로 쇳물은 용광로의 아래 쪽에 모이고 나머지 불순물 은 석회석과 합쳐져 쇳물 위에 뜬다. 용광로에 석회석을 넣는 이유는 불순물을  없애기 위한 것. 이 찌거기를 슬래그라고 부른다. 

(4) 코크스 : 연료탄(유연탄)을 높은 온도에서 구워낸 것으로 용광로에서 첫 번째로  철광석을 녹이는 역할을 하고 두 번재로는 환원반응 즉 코크스가 타면서  일산화탄소가 나온다. 일산화탄소와 코크스 자체에 들어있는 탄소는 산화철인  철광석에서 산소를 떼어내는 아주 중요한 일을 한다.    

(5) 용광로 크기 : 24시간 동안에 생산된 선철의 무게를 톤으로 표시  (보통100-2000이 많이 사용)

- 제강법

  선철 중의 불순물을 제거하고 탄소 함유량을 0.02~1.7%으로 감소시켜 강을 제조하는 방법. 철광석에서 쇳물을 뽑아냈다고 해서 그것을 식혀 바로 쓸 수 있는 것은 아니다. 쇳물(용선)은 탄소가 많아 부러지기 쉬우며, 단단해 변형하기도 어렵기 때문이다. 또한 인(P), 황(S)과 같은 불순물이 많기 때문이다. 쇳물에 불순물을 없애고 탄소(C)의 양을 줄여야 비로소 모든 산업에 없어서는 안 될 산업의 쌀인 강(鋼)을 만들어 낼 수 있다. 이 공정을 제강이라 부른다. 

(1) 평로제강법

(2) 전로제강법

(3) 전기로 제강법

(4) 도가니 제강법

-압연

1) 제강작업을 거친 강은 선철과 달리 힘을 가하면 늘어나고(연성), 펴지는 성질(전성)을 갖게 된다. 제강 과정을 통해 탄소의 양을 줄였기 때문이다. 압연은 탄소와 불순물을 없앤 깨끗한 쇳물에서 고체로 변한 반제품 상태의 강을 롤 사이에 넣어 원하는 두께의 강판으로 늘리거나 얇게 만드는 과정을 말한다. 

(2) 압연 과정은 크게 열간 압연과 냉간 압연으로 나눈다. 

(3) 압연에는 재료를 뜨겁게 달궈 (1,100 ∼ 1,300℃)누르고 늘리는 열간압연과 따로   달구지 않는 냉간압연이 있다. 열간압연은 강재의 모양을 쉽게 바꿀 수 있는게  장점이지만 표면이 깨끗하지 않고 치수도 정확하지 않다. 하지만 냉간 압연은

 정확한 치수에 아주 얇은 강판을 만들 수 있고 표면도 깨끗하다. 그래서 보통   열간압연을 한 뒤 냉간압연으로 다듬는다.

 냉간압연의 표면온도는 100℃ 정도 이다.

2. 파이넥스 공법 - 가루 형태 철광석을 바로 사용

환경친화적이면서 경제적인 공법

 기존의 높이 100여m의 고로 위쪽에서 철광석과 코크스를 집어넣고 아래로 뜨거운 바람을 불어넣어 쇳물을 녹여내던 용광로공법이나 , 값이 비싼 원료를 사용해야 하는 코렉스공법보다도 훨씬 효율적인 첨단 제선공법이다.

용광로(고로)공법 이외에 지금까지 우리나라에서 상업생산을 하고 있는 새로운 제철공법은 지난 1995년 포스코가 가동한 연산 60만 톤 규모의 코렉스(COREX)공법이 유일했다. 그러나 덩어리 상태의 철광석과 석탄을 사용하는 코렉스공법은 가마(고로)공법의 소결과 코크스 공정은 생략할 수 있지만, 비싼 원료를 사용해야 한다는 점과 공정 중에 발생하는 가루 형태의 석탄을 처리해야 한다는 단점이 있었다.

이어 등장한 파이넥스공법은 철광석의 원료탄의 예비 처리 설비가 필요 없어 투자비가 적게 드는 것은 물론 공해물질이 발생하지 않는다는 장점이 있다. 또한 파이넥스공법은 유통 환원로가 탈황작용을 하고 용융로에서 순산소를 사용하기 때문에 예비처리에서 발생하는 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx), 이산화탄소 배출량이 고로 공정보다 현저히 낮다.

특히, 세계적으로 풍부하고 값이 싼 지름 8mm 이하의 철광석과 일반탄을 사용하기 때문에 코크스 및 소결공정을 생략할 수 있는 코렉스공법보다 한 단계 진일보한 기술이다. 생산원가 측면에서도 가루 형태의 분철광은 덩어리 형태의 피철광보다 매장량이 풍부해 가격이 무려 23%나 저렴하며 석탄은 코크스(유연탄을 고온으로 찐 것)를 생산하기 위한 고급유연탄이 아닌 가격이 20% 이상 저렴한 일반탄을 사용한다.

세계 철강제조 공정 가운데 가장 경쟁력이 높은 것으로 평가받아온 용광로 공법은 철광석.유연탄의 원료 가공 공장을 따로 둬야 한다. 또 원료 가공 과정에서 오염물질을 많이 배출한다. 이에 반해 파이넥스 공법은 값싼 가루 형태의 철광석과 일반탄을 곧바로 투입할 수 있어 환경오염 물질 발생을 줄일 수 있을 뿐 아니라 투자비 등을 절감할 수 있다.

포스코에 따르면 파이넥스는 용광로에 비해 투자비를 20% 정도 아낄 수 있고, 쇳물의 제조원가는 용광로의 85% 수준이다.

지난 100여년간 가장 경쟁력 있는 제철 공법으로 애용돼온 용광로 공법은 적지않은 단점을 갖고 있다. 무엇보다 철광석과 유연탄을 용광로에 넣기 전에 미리 덩어리 형태로 가공해야 하는 것이 최대 단점으로 꼽힌다.
용광로 안에서 유연탄을 연소시키며 철광석을 환원시키기 위해선 용광로 밑에서 강한 열풍을 불어넣어 줘야 하는데 가루 형태의 원료를 사용하게 되면 열풍에 의해 원료가 날아가 버리고 통풍도 안 돼 연소율이 떨어지기 때문이다.
용광로 공법은 철광석을 덩어리 형태로 만드는 소결(燒結) 공장이나 유연탄을 코크스 덩어리로 가공하는 화성공장이 필요하다. 투자비 부담이 높은 것도 문제지만 이 과정에서 황산화물이나 질소산화물, 분진 등 환경 오염 물질도 많이 발생한다. 80년대 후반 세계 메이저 철강업체들이 용광로 공법을 대체할 21세기형 최첨단 철강 기술 개발 경쟁에 나선 이유가 여기에 있다.
포스코가 파이넥스 공법으로 가장 먼저 대규모 상용화에 성공했다. 파이넥스는 가루 형태의 철광석을 유동로에 투입, 환원반응으로 철 성분을 분리해낸 뒤 용융로에서 유연탄과 녹여 최종 쇳물을 만든다. 가루 철광석을 유동로내에 띄워 바로 환원하는 '유동환원조업기술'이 핵심이다. 파이넥스라는 말도 가루를 뜻하는 파인(Fine)에서 비롯됐다.

 파이넥스 설비는 코크스 제조공장과 소결공장을 생략하고, 값싼 가루형태의 철광석과 유연탄을 원료로 바로 사용하기 때문에 투자비와 생산원가를 낮출 수 있다. 또한, 용광로 대비 황산화물과 질소산화물은 각 40%와 15% 수준에 불과하고 비산먼지도 71% 수준으로 지구 온난화와 환경오염 문제를 획기적으로 줄일 수 있는 것이 특징이다. 

출처: http://cafe.naver.com/ycy103/591, http://youtube.com/watch?v=cNmvbTJ18IE

[피트]

너무열공 하시는거 아니에요 ㅋ

[steamkang]

회사에서 시간날때 정리하면서 공부하고있습니다 ㅎ

[피트]

면접 준비해야 하는건 아닌지 발표가 언제죠?

[steamkang]

9.18일로 알고있습니다. 아직 더 공부해야할듯요

[피트]

기대해봅니다.

[옹달샘]

좋은 정보 감사합니다^^