철강의 모든 것: 강(Steel)과 강괴(Steel Ingot)의 차이점과 제조 과정

철강의 모든 것: 강(Steel)과 강괴(Steel Ingot)의 차이점과 제조 과정

 

1. 개요

이 문서는 철강의 개념과 종류를 정리하고, 강(Steel)과 강괴(Steel Ingot)의 차이를 비교합니다. 또한 강괴가 제조되는 과정과 강괴의 종류를 설명하며, 최종적으로 강괴의 활용 및 철강 산업의 발전 방향을 다룹니다.

먼저, 철강은 철(Fe)과 탄소(C)의 합금으로, 탄소 함량에 따라 순철, 강, 주철로 구분됩니다. 강은 최종 금속 재료로서 다양한 산업에서 활용되며, 강괴는 이러한 강을 제조하기 위한 중간 제품으로 사용됩니다.

강괴를 제조하는 과정에서는 강의 용해, 탈산, 조괴, 응고, 재가열 및 가공 단계를 거칩니다. 

이후 강괴는 탈산 정도에 따라 완전 탈산강(Killed Steel), 반 탈산강(Semi-Killed Steel), 림드강(Rimmed Steel)으로 분류되며, 각 강괴는 특성에 따라 다양한 산업 분야에서 활용됩니다.

 

 

2. 강과 강괴(Steel vs. Steel Ingot)

2.1 강(Steel)
강은 철(Fe)과 탄소(C)를 포함한 합금으로, 다양한 기계적 성질을 조절할 수 있도록 주조, 열처리, 가공 등을 거친 최종 금속 재료입니다. 탄소 함량과 합금 원소의 조합에 따라 강의 특성이 달라지며, 구조물, 자동차, 배관 등 다양한 산업에서 활용됩니다.

2.2 강괴(Steel Ingot)
강괴는 용광로나 전기로에서 용융된 강을 금형에 부어 응고시킨 덩어리 형태의 중간 제품입니다. 강괴는 다시 가열 후 **압연(rolling)**이나 단조(forging) 등의 공정을 거쳐 강재(강판, 봉강, 형강 등)로 변형됩니다.



3. 강에서 강괴로 가공하는 과정
강괴를 제조하기 위해서는 다음과 같은 단계를 거칩니다.

3.1 강 용해(Melting)
  - 용광로나 전기로에서 철광석을 녹여 용융된 강을 얻음.
  - 합금 원소 및 불순물을 조절하여 원하는 성질을 갖도록 조정함.

3.2 탈산(Deoxidation)
  - 강 내에 포함된 산소를 제거하기 위해 탈산제를 첨가함.
  - Fe-Mn, Fe-Si, Al 등의 탈산제가 사용됨.

3.3 조괴(Ingot Casting)
  - 탈산이 완료된 용융 금속을 주형에 부어 응고시킴.
  - 강괴의 품질을 조절하기 위해 주형의 형태 및 주입 방식이 결정됨.

3.4 강괴 응고(Solidification)
  - 강괴가 서서히 응고하면서 내부 미세조직이 형성됨.
  - 균질한 조직을 형성하기 위해 온도 조절이 중요함.

3.5 재가열 및 가공(Reheating & Processing)
  - 강괴를 압연 또는 단조를 통해 원하는 형태의 강재로 변환함.
  - 압연 시 강판, 봉강, 형강 등 다양한 제품으로 가공됨.

 

 

4. 강괴의 종류
강괴는 탈산의 정도와 응고 방식에 따라 다음과 같이 분류됩니다.

4.1 완전 탈산강 (Killed Steel)
  - Fe-Mn, Fe-Si, Al 등을 이용하여 철강 내 산소를 완전히 제거한 강괴.
  - 조괴법: Hot Top을 가진 상부 확대형 주형에서 주입하여 제조됨.
  - 균질한 조직을 가지며 구조용 및 고품질 강재로 사용됨.
  - 현장 활용: 용접성이 우수하여 용접 구조물, 압력 용기, 고강도 부품 등에 사용됨.

4.2 반 탈산강 (Semi-Killed Steel)
  - 완전 탈산강과 림드강(Rimmed Steel)의 중간 정도의 탈산 수준을 가짐.
  - Fe-Mn, Fe-Si로 부분적으로 탈산한 강괴.
  - 조괴법: 하부 확대형 주형에서 주입하여 제조됨.
  - 탄소 함유량이 0.15~0.3% 정도로 일반 구조용강, 강판, 원강의 재료로 활용됨.
  - 현장 활용: 건축 구조물, 선박, 철도 차량 등에 사용되며 적절한 강도와 가공성을 가짐.

4.3 림드강 (Rimmed Steel)
  - 탈산이 불완전하여 산소와 가스가 일부 포함된 상태.
  - Fe-Mn을 이용하여 탈산하며, 하부 확대형 주형의 아래에서 주입하여 제조됨.
  - 불완전한 탈산으로 인해 용강이 비등 작용을 일으켜 응고 후 기포가 발생함.
  - 주형 외벽 부분에 상대적으로 깨끗한 림(Rim)이 형성되는 특징이 있음.
  - 현장 활용: 연성이 뛰어나 냉간 압연 제품(얇은 철판, 자동차 외장용 강판 등)에 사용됨.

 

 

5. 강괴의 활용 및 발전 방향

강괴는 다양한 산업에서 최종 강재로 가공되어 사용됩니다. 최근 철강 산업은 친환경적이고 효율적인 생산 공정을 도입하여 지속적으로 발전하고 있으며, 특히 탈탄소화를 위한 전기로 및 수소 기반 제강 기술이 연구되고 있습니다. 향후 강괴의 품질 향상과 제조 공정의 최적화가 철강 산업의 중요한 연구 분야가 될 것입니다.

 

 

6. 용어 정리
  - 합금: 두 가지 이상의 금속 원소를 혼합하여 만든 물질.
  - 압연: 금속을 회전하는 롤 사이로 통과시켜 원하는 두께와 형상으로 만드는 공정.
  - 단조: 금속을 해머나 프레스 등을 이용해 원하는 형상으로 변형하는 공정.
  - 탈산: 용융된 강에서 산소를 제거하는 공정.
  - 탈산제: 강에서 산소를 제거하기 위해 사용하는 물질(Fe-Mn, Fe-Si, Al 등).
  - 주형: 금속을 부어 응고시키는 틀.
  - Hot Top: 강괴를 제조할 때 상부에 형성되는 불순물 제거용 구조.
  - 조괴법: 용융된 금속을 주형에 부어 강괴를 제조하는 방법.
  - Rim: 림드강에서 주형 외곽 부분에 형성되는 깨끗한 철층.

 

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철강의 종류와 특성: 순철, 강, 주철 완벽 정리