6.1 철강재료
├ 순철 (pure iron) : 불순물을 함유하지않은 순도 100% 인 철
├ 강 (steel) : 철과 탄소를 기초로 하는 합금이다.
└ 주철 (cast iron) : 강의 종류중 하나로 탄소함유량이 3.0 ~ 3.6 %인 강
├ 순철 (pure iron) : 불순물을 함유하지않은 순도 100% 인 철
├ 강 (steel) : 철과 탄소를 기초로 하는 합금이다.
└ 주철 (cast iron) : 강의 종류중 하나로 탄소함유량이 3.0 ~ 3.6 %인 강
6.2 선철
├ 파단면 ┬ 회선철 : 시멘타이트가 분해되지 않아 흑연이 그대로 드러나있어
┃ ┃ 선철의 파단면이 회색으로 보인다.
┃ ├ 반선철 : 회선철과 백선철의 중간으로 시멘타이트가 분해가 덜 되어
┃ ┃ 선철의 파단면에 흑연이 반점으로 나타나 있다.
┃ ┃ 선철의 파단면에 흑연이 반점으로 나타나 있다.
┃ └ 백선철 : 시멘타이트가 분해되어 있지 않아 선철의 파단면이
┃ 흰색으로 보인다.
┃ 흰색으로 보인다.
└ 제조법 ┬ 코크스선철 : 코크스를 연료로 사용하여 용광로에서 철광석을
┃ 환원하여 얻는 선철
┃ 환원하여 얻는 선철
├ 전기선철 : 전기로에서 철광석을 환원하여 얻는 선철
└ 목탄선철 : 목탄을 연료로 사용하여 용광로에서 철광석을 환원하여
얻는 선철 불순물 함유량이 적다.
6.3 제선
6.3.1 철광석의 종류
├자철광 (Fe3O4) : Fe 함유량 72.36%
├적철광 (Fe3O3) : Fe 함유량 69.94%
├갈철광 (2FeO3·H2O) : Fe 함유량 52-60%
└능철광 (FeCO3) : Fe 함유량 48.20%
6.3.2 용어
├ 연료 : 공기 중에서 신속히 산화하여 그 산화열을 이용할 수 있는 물질로서
│ 고체 연료인 코크스(C)가 많이 이용된다.
├ 용제 : (Flux) 용광로 내에서 열원 및 환원제의 역할을 하며 철과 불순물이
│ 분리가 잘 되도록 하기 위하여 첨가하며 용제는 제철할 때
│ 염기성 슬래그가 되도록 성분을 조절한다.
│ 종류로는 석회석(CaCO3), 백운석(CaMg(CO3)2), 형석(CaF2)이 있다.
└ 선철 : 용광로는 원광석을 용해하여 선철을 만드는 로로서 크기는
1일 용해할 수 있는 선철의 총 생산량을 ton으로 표시한다.
6.4 제강
6.4.1 종류
├ 일반용강의 제조
│ ├ 전로 제강법
│ │ : 원료용선 중에 공기 또는 산소를넣어 그곳에 함유한 불순물을
│ │ 짧은 시간에 신속하게 산화시키고 이 때 발생하는 산화열을 일용하여
│ │ 외부로 부터 열을 공급하지 않고 정련하는 방법으로
│ │ 원료선의 규격이 엄격하고 연료 불필요, 고철의 사용이 곤란하다.
│ │ 조업시간이 짧고 연속 및 일관작업이 가능하며 보통 강제조에 이용된다.
│ │ 강중에 N, P, O 등의 함유량이 많아 품질 조절이 곤란하다.
│ │ 종류에는 산성법(노내 내화물이 산성)과
│ │ 염기성법(노내 내화물이 염기성)이 있다.
│ │ 크기 : 용량은 1회에 용해할 수 있는 최대 용량으로 나타낸다.
│ └ 평로 제강법
│ : 축열식 반사로를 이용하여 선철을 용해 정련하는 방법으로 선철과
│ 고철의 혼합물을 용해하여 탄소 및 기타 불순물을 연소시켜 강으로
│ 만든다. 파쇠나 부피가 큰 재료를 그대로 용해할 수 있으며 값이 싼
│ 고철을 이용한다. 대량생산에 적합하며 노의 구조 및 설비가 비교적
│ 간단하지만 열 효율이 낮다. 불순물이 섞이기 쉽고 가스의 영향이
│ 비교적 크다.
│ 크기 : 1회 용해할 수 있는 초대량으로 표시한다.
└ 특수강의 제조
├ 전기로 제강법
│ : 전기 에너지를 열원으로 하는 저항식, 유도식, 아크식 전기로를
│ 이용하여 양질의 강을 제조하는 방법이다. Arc식이 가장 많이 사용되며
│ 온도 조절 및 노내 분위기 조절이 용이하다.
│ 원료에 제한을 받지 않으며 고온을 얻고 용강의 산화방지 및
│ 가스함량이 적다. 주조용 금속의 용해 손실이 적고 쇳물의 성분 조절이
│ 쉽고 인건비가 절감된다.
│ 크기 : 1회 용해할 수 있는 최대량으로 표시한다.
│ 용도 : 공구강, 특수강, 등 합금원소를 정확히 첨가할 수 있어 양질의 강
│ 제조에 적용
└ 도가니로 제강법 :
6.5 강괴
├ 탈산 정도에 따라 killed, Rimmed, Semi killed강으로 분류한다.
└ Fe-Mn(약탈산제)과 Fe-Si, Al(강탈산제)가 있다.
6.5.1 종류
├킬드강 (killed steel ingot, 진정강)
│ : Fe-Si, Al 등의 강탈산제로 충분히 탈산시킨 강괴이다.
│ 강질이 대체로 균질하며 기계적 성질이 양호하고 방향성이 좋다.
│ 기포나 편석은 없으나 표면에 헤어크렉(hair crack)이 생기기 쉽다.
│ 중앙상부에 큰 수축관이 생겨 불순물이 집적된다.
│ 적용벙위 : 균질을 요하는 합금강, 침탄강, 탄소 = 0.3% 이상 탄소강
├림드강 (Rimmed steel ingot)
│ : 평로, 전기로, 전로 등에서 생산된 용강을 Fe-Mn으로 가볍게 탈산시킨 강괴
│ 용강이 비등작용(boiling action)이 일어난다 응고후 많은 기포가 발생하며
│ 주상정이 테두리에 생긴다. 강괴 내부에 기포, 편석이 생겨 강질이
│ 균일하지 못하나 압연, 단접으로 표면 순도가 높고 압연, 봉, 파이프,
│ 보통 저탄소강(0.15%C 이하)의 구조용 강재로 사용한다
├세미킬드강(Semi Killed steel ingot)
│ : 킬드강보다 탈산도가 적고 저탄소강, 중탄소강에 Al으로 탈산을 가볍게
│ 한 강이다. 킬드강과 림드강의 중간 성질의 강이며 소형의 수축공과
│ 수소의 기포만 존재한다.
│ 적용범위 : 구조용강(0.15~0.3%C), 강판, 원강의 재료에 사용한다.
├캡트강(Capped steel ingot)
│ : 용강을 주입한 후 뚜껑을 씌워 용강의 비등을 억제시켜 림드부분을
│ 얇게 하므로 내부 편석을 적게 한 강으로 박판, 스트립, 주석철판, 형강 등의
│ 원재료에 사용된다. 림드강괴를 변형시킨 강괴이며 내부결함은 적으나
│ 표면 결함이 많다.
6.5.2 결함
├비등작용(rimming action)
│ : 림드강 제조시 O2가 반응하여 CO가 생성되는데 이 가스가 대기 중으로
│ 빠져 나온 현상으로 끓는 것처럼 보인다. 탈산, 가스처리가 불충분한 강은
│ 주입 후에도 가스 및 침탄층이 계속하여 다량의 가스가 발생하므로 용강이
│ 비등한다.
├헤어크렉(hair crack)
│ : 강괴의 단면에 가느다란 머리카락 모양으로 나타나는 모세균열의 결함으로
│ H2 gas에 의해 일어난다. 외부에서나 절삭상태에서는 보이지 않는
│ 균열로서 검출하는 방법은 보통 메크로 에칭에 응용된다.
├백점(white spot or flake)
│ : 수소의 압력이나 열으력의 변태응력 등에 의해서 생긴 미세균열
│ 강재의 다듬질 표면에 생긴 미세균열로 Ni-Cr강에 많이 나타난다.
└편석(segregation)
: 큰 주물에서 처음 응고부분과 나중 응고부분의 농도차에 의해 불순물이
모이는 현상을 편석이라 하며 편석은 합금 성분의 비중의 차가 있어도
일어난다. 강괴의 중심부에 편석이 생기고, S이나 P은 편석을 일으키기
쉽다.
편석을 검출하는 방법은 다음과 같다.
- S의 편석 : 설퍼플니트(sulphur print)방법으로 검출한다.
- P의 편석 : 포스포로 프린트(phosphoro print)방법으로 검출한다.
고우스트 라인(ghost line)
- P나 S등이 편석되어 있는 강괴를 압연할 때 편석부분이 긴 띠모양을 이룬
것
얻는 선철 불순물 함유량이 적다.
6.3 제선
6.3.1 철광석의 종류
├자철광 (Fe3O4) : Fe 함유량 72.36%
├적철광 (Fe3O3) : Fe 함유량 69.94%
├갈철광 (2FeO3·H2O) : Fe 함유량 52-60%
└능철광 (FeCO3) : Fe 함유량 48.20%
6.3.2 용어
├ 연료 : 공기 중에서 신속히 산화하여 그 산화열을 이용할 수 있는 물질로서
│ 고체 연료인 코크스(C)가 많이 이용된다.
├ 용제 : (Flux) 용광로 내에서 열원 및 환원제의 역할을 하며 철과 불순물이
│ 분리가 잘 되도록 하기 위하여 첨가하며 용제는 제철할 때
│ 염기성 슬래그가 되도록 성분을 조절한다.
│ 종류로는 석회석(CaCO3), 백운석(CaMg(CO3)2), 형석(CaF2)이 있다.
└ 선철 : 용광로는 원광석을 용해하여 선철을 만드는 로로서 크기는
1일 용해할 수 있는 선철의 총 생산량을 ton으로 표시한다.
6.4 제강
6.4.1 종류
├ 일반용강의 제조
│ ├ 전로 제강법
│ │ : 원료용선 중에 공기 또는 산소를넣어 그곳에 함유한 불순물을
│ │ 짧은 시간에 신속하게 산화시키고 이 때 발생하는 산화열을 일용하여
│ │ 외부로 부터 열을 공급하지 않고 정련하는 방법으로
│ │ 원료선의 규격이 엄격하고 연료 불필요, 고철의 사용이 곤란하다.
│ │ 조업시간이 짧고 연속 및 일관작업이 가능하며 보통 강제조에 이용된다.
│ │ 강중에 N, P, O 등의 함유량이 많아 품질 조절이 곤란하다.
│ │ 종류에는 산성법(노내 내화물이 산성)과
│ │ 염기성법(노내 내화물이 염기성)이 있다.
│ │ 크기 : 용량은 1회에 용해할 수 있는 최대 용량으로 나타낸다.
│ └ 평로 제강법
│ : 축열식 반사로를 이용하여 선철을 용해 정련하는 방법으로 선철과
│ 고철의 혼합물을 용해하여 탄소 및 기타 불순물을 연소시켜 강으로
│ 만든다. 파쇠나 부피가 큰 재료를 그대로 용해할 수 있으며 값이 싼
│ 고철을 이용한다. 대량생산에 적합하며 노의 구조 및 설비가 비교적
│ 간단하지만 열 효율이 낮다. 불순물이 섞이기 쉽고 가스의 영향이
│ 비교적 크다.
│ 크기 : 1회 용해할 수 있는 초대량으로 표시한다.
└ 특수강의 제조
├ 전기로 제강법
│ : 전기 에너지를 열원으로 하는 저항식, 유도식, 아크식 전기로를
│ 이용하여 양질의 강을 제조하는 방법이다. Arc식이 가장 많이 사용되며
│ 온도 조절 및 노내 분위기 조절이 용이하다.
│ 원료에 제한을 받지 않으며 고온을 얻고 용강의 산화방지 및
│ 가스함량이 적다. 주조용 금속의 용해 손실이 적고 쇳물의 성분 조절이
│ 쉽고 인건비가 절감된다.
│ 크기 : 1회 용해할 수 있는 최대량으로 표시한다.
│ 용도 : 공구강, 특수강, 등 합금원소를 정확히 첨가할 수 있어 양질의 강
│ 제조에 적용
└ 도가니로 제강법 :
6.5 강괴
├ 탈산 정도에 따라 killed, Rimmed, Semi killed강으로 분류한다.
└ Fe-Mn(약탈산제)과 Fe-Si, Al(강탈산제)가 있다.
6.5.1 종류
├킬드강 (killed steel ingot, 진정강)
│ : Fe-Si, Al 등의 강탈산제로 충분히 탈산시킨 강괴이다.
│ 강질이 대체로 균질하며 기계적 성질이 양호하고 방향성이 좋다.
│ 기포나 편석은 없으나 표면에 헤어크렉(hair crack)이 생기기 쉽다.
│ 중앙상부에 큰 수축관이 생겨 불순물이 집적된다.
│ 적용벙위 : 균질을 요하는 합금강, 침탄강, 탄소 = 0.3% 이상 탄소강
├림드강 (Rimmed steel ingot)
│ : 평로, 전기로, 전로 등에서 생산된 용강을 Fe-Mn으로 가볍게 탈산시킨 강괴
│ 용강이 비등작용(boiling action)이 일어난다 응고후 많은 기포가 발생하며
│ 주상정이 테두리에 생긴다. 강괴 내부에 기포, 편석이 생겨 강질이
│ 균일하지 못하나 압연, 단접으로 표면 순도가 높고 압연, 봉, 파이프,
│ 보통 저탄소강(0.15%C 이하)의 구조용 강재로 사용한다
├세미킬드강(Semi Killed steel ingot)
│ : 킬드강보다 탈산도가 적고 저탄소강, 중탄소강에 Al으로 탈산을 가볍게
│ 한 강이다. 킬드강과 림드강의 중간 성질의 강이며 소형의 수축공과
│ 수소의 기포만 존재한다.
│ 적용범위 : 구조용강(0.15~0.3%C), 강판, 원강의 재료에 사용한다.
├캡트강(Capped steel ingot)
│ : 용강을 주입한 후 뚜껑을 씌워 용강의 비등을 억제시켜 림드부분을
│ 얇게 하므로 내부 편석을 적게 한 강으로 박판, 스트립, 주석철판, 형강 등의
│ 원재료에 사용된다. 림드강괴를 변형시킨 강괴이며 내부결함은 적으나
│ 표면 결함이 많다.
6.5.2 결함
├비등작용(rimming action)
│ : 림드강 제조시 O2가 반응하여 CO가 생성되는데 이 가스가 대기 중으로
│ 빠져 나온 현상으로 끓는 것처럼 보인다. 탈산, 가스처리가 불충분한 강은
│ 주입 후에도 가스 및 침탄층이 계속하여 다량의 가스가 발생하므로 용강이
│ 비등한다.
├헤어크렉(hair crack)
│ : 강괴의 단면에 가느다란 머리카락 모양으로 나타나는 모세균열의 결함으로
│ H2 gas에 의해 일어난다. 외부에서나 절삭상태에서는 보이지 않는
│ 균열로서 검출하는 방법은 보통 메크로 에칭에 응용된다.
├백점(white spot or flake)
│ : 수소의 압력이나 열으력의 변태응력 등에 의해서 생긴 미세균열
│ 강재의 다듬질 표면에 생긴 미세균열로 Ni-Cr강에 많이 나타난다.
└편석(segregation)
: 큰 주물에서 처음 응고부분과 나중 응고부분의 농도차에 의해 불순물이
모이는 현상을 편석이라 하며 편석은 합금 성분의 비중의 차가 있어도
일어난다. 강괴의 중심부에 편석이 생기고, S이나 P은 편석을 일으키기
쉽다.
편석을 검출하는 방법은 다음과 같다.
- S의 편석 : 설퍼플니트(sulphur print)방법으로 검출한다.
- P의 편석 : 포스포로 프린트(phosphoro print)방법으로 검출한다.
고우스트 라인(ghost line)
- P나 S등이 편석되어 있는 강괴를 압연할 때 편석부분이 긴 띠모양을 이룬
것
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