제철소 강철 제조 과정

오늘은 제철소 강철 제조 과정에 대해서 알아보고 원료에서 어떻게 완제품까지 되는지 알아보겠습니다.

강철은 현대 산업 사회의 핵심 재료로, 우리 생활의 많은 부분에서 그 흔적을 찾아볼 수 있습니다. 건설부터 자동차, 가전제품까지 강철 없이는 상상하기 어려운 분야가 많습니다. 그렇다면 이런 중요한 강철이 어떻게 만들어지는지, 그 제조 과정을 알아보겠습니다.

 

1. 강철 제조 과정

철광석은 철을 추출하기 위해 사용되는 광물로, 철과 강 제조에 필수적인 원료입니다. 이제 저는 철광석 채굴에 대해 자세히 설명해 드리겠습니다.

 

채굴 지역 선정: 철광석은 지구 내부에서 형성된 광물이기 때문에 특정 지역에서 발견됩니다. 채굴 회사들은 지질 조사와 지질학적 데이터를 분석하여 철광석이 풍부하게 분포된 지역을 식별합니다.

 

탐사 및 조사: 채굴지로 선정된 후, 탐사와 조사가 진행됩니다. 이 단계에서는 지하의 철광석 매장량과 품질을 평가하기 위해 다양한 기술과 장비를 사용합니다.

 

개발 계획 수립: 탐사 결과를 바탕으로 채굴 공정 및 시스템을 설계하는 개발 계획이 수립됩니다. 이 단계에서는 규모, 생산 능력, 환경 영향 등 다양한 요소를 고려합니다.

 

광산 건설: 채굴지에는 주로 대규모 개방식 또는 폐쇄식 광산이 건설됩니다. 개방식 광산은 대규모 평야나 구덩이를 파고 들어가면서 철관층을 노출시키고 추출하는 방식입니다. 반면 폐쇄식 극장형 군도라고도 하는 방법은 작은 구덩이 내부에서 수직 또는 경사로로 저수준으로 내려갔다가 철판 등으로 안전하게 보호되며 동시에 작업자들의 안전성을 보장합니다.

 

채굴과 용추: 일단 깊이에 돌파하면, 폭파 및 포장 작업 등의 기술과 장비를 사용하여 벽돌 모양의 벽돌처럼 보호막으로 갇혀있다면 얻어진 원료(철통)를 제거합니다.

 

가공 및 용추 처리: 추출된 원료(철통)는 가공 공정을 거치게 됩니다. 일반적인 가공 단계에는 붕소화 반응, 파쇄재 처리, 세척 등이 포함됩니다.

용추 우려내기: 마지막으로 가공된 원료(용추)는 유효한 형태인 파우더 상태로 변환됩니다.

 

2. 제련과 정화: 제련과 정화는 철광석을 고품질의 강철로 변환하는 중요한 과정입니다. 이 단계에서는 철광석의 불순물을 제거하고, 순수한 철판을 얻기 위해 여러 가지 화학적 처리가 이루어집니다.

 

3. 제련: 제련은 주로 스멜팅(smelting)이라는 과정을 통해 진행됩니다. 스멜팅은 일반적으로 높은 온도의 화로 내에서 이루어지며, 이때 석탄(일반적으로 코크스라고 불립니다)이 청량제(flux)로 사용됩니다. 청량제는 불순물과 반응하여 용융된 슬래그를 형성하고, 그 결과 순수한 철판이 남게 됩니다.

 

4. 정화: 제련된 후에도 여전히 강철 내에는 일부 불순물들이 남아 있습니다. 이러한 불순물들은 강철의 품질과 특성에 부정적인 영향을 줄 수 있으므로 추가적인 정화 과정이 필요합니다. 보통 산소와 반응시키거나 진공 처리를 하여 잔여 불순물을 제거합니다.

 

5. 합금: 강철의 성능과 특성을 개선하기 위해 다양한 원소들이 합금되기도 합니다. 예를 들어, 탄소를 추가하면 경도와 인성이 향상되며, 크롬은 스테인리스강철의 부식 저항력을 증가시키는 등 다양한 원소가 각각의 역할을 합니다.

위와 같은 방법으로 제련과 정화 과정은 원료인 철판에서 최종적으로 사용될 강인 완제품까지 거치게 되며, 기계나 건축재료 등 다양한 용도로 사용되게 됩니다.

 

6. 연강(Primary Steelmaking): 이 단계에서는 화학반응을 통해 여러 불순물들이 제거되며, 원하는 화학 조성과 품질의 강인 '원료강'이 생성됩니다. 베서머 방법 혹은 전기로 방법인 경우가 일반적입니다.

 

7.2차 정련(Secondary Steelmaking): 여기서 추가적인 화학 처리를 통해 잔여 불순물들이 최소화되고 필요한 합금 원소들이 추가됩니다. 2차 정련과 연속 주조는 강철 제조 과정에서 매우 중요한 단계입니다. 첫 번째 제련 과정 후에 이루어지며, 이는 강철의 품질을 더욱 향상하기 위한 것입니다. 2차 정련은 불순물을 최소화하고, 필요한 합금 원소를 추가하는 과정입니다. 일반적으로는 화학 처리를 통해 잔여 불순물들이 제거되고, 합금 원소가 추가됩니다. 예를 들어, 탄소의 함량을 조절하거나 크롬, 니켈 등 다른 원소들을 추가하여 스테인리스강철과 같은 다양한 종류의 강철을 만듭니다.

 

8. 연속 주조: 연속 주조는 액체 상태의 철판이 굳혀져서 반제품으로 만드는 과정입니다. 이 방식은 '슬래브', '블룸', 혹은 '빌릿'라고 부르는 여러 가지 형태의 반제품을 생성합니다. 액체 철판이 주조 기계로 흘러들어 가면서 점진적으로 굳어지며 모양이 만들어집니다. 2차 정련과 연소 주조과정에서 강철 제조에 있어 중요한 역할을 하며, 그 결과로 생산된 강철은 건설부터 자동차 산업까지 다양한 분야에서 사용됩니다.

 

9. 열간압연(Hot Rolling): 연속 주조 과정을 거친 반제품은 열간압연기에서 압연되어 더 얇고 넓은 형태로 변환됩니다.

 

10. 냉간압연(Cold Rolling) 및 마무리: 열간 압연된 제품이 냉각되면, 필요에 따라 추가적인 냉간 압연, 도금, 코팅 등의 마무리 작업을 거칩니다.

 

11. 패키징과 배송: 완성된 강철 제품은 적절하게 패키징 되어 전 세계의 고객들에게 배송됩니다.

 

2. 결론

이렇게 복잡한 각 단계는 각각 특별한 기술과 장비를 요구하며, 이 모든 것이 결합하여 우리가 일상에서 보는 다양한 강철 제품들을 만들어냅니다. 그래서 용접된 철판부터 스테인리스 스틸 식기까지 모든 것이 이 과정을 통해 만들어진 것입니다.

우리 삶 속에 철이 속해 있는 곳은 많이 있습니다. 철은 산업의 쌀입니다. 쌀은 우리가 매일 먹는 양식입니다. 철은 산업의 양식으로 중요한 역할을 하고 있습니다. 이러한 철의 제조과정을 잘 알아보았습니다.