포스코대비 - 제강공정

출처 : http://tips.energy.or.kr/new_overConSector/overconsector_view_01.aspx?code_num=MI&ch_code_num=MI01#key_169

고로에서 생산된 쇳물(용선)은 탄소(C) 함유량이 많고 인(P), 유황(S)과 같은 불순물이 포함되어 있어 부스러지기 쉽다. 이러한 쇳물을 단단한 강(鋼)으로 만들려면 탄소의 양을 줄이고 불순물을 제거하는 과정이 필요한데 이러한 과정을 제강공정이라 하며, 전로제강과 전기로제강으로 구분된다.

LD전로

LD전로는 종래의 전로가 노의 하부로부터 공기를 송풍한 것과는 달리 노의 상부로부터 순산소(純酸素)의 제트(jet)를 초음속으로 송풍하는 방식으로 순산소 제강법이라고도 한다. 제강은 대부분 평로(平爐)에 의존해왔으나, 점차 LD전로가 보급되었다. LD전로에서 만든 제품은 강의 가공성을 해치는 성분과 기타 불순물(不純物)이 적으므로 양질(良質)의 강을 얻을 수 있으며, 박판용 강재를 만들 때 적합하다. 노의 용량은 5~350t까지 존재한다.  불순물이 적은 양질의 강을 불과 30~40분(평로는 4~5시간)이라는 단 시간내에 얻을 수 있고, 건설비가 비교적 저렴하며 생산성이 높아 작업비가 저렴하다. 또한 원료로는 용선이 대부분이고 고철 장입량은 10~20%정도로 낮으므로 일괄 제철소에서는 제철소내에서 발생하는 고철로 그 소요량을 채울 수 있어 외부에서 별도로 고철을 구매할 필요가 없다. 전로 제강공정은 크게 3단계로 구분하는데, 먼저 용선예비처리는 쇳물에 포함된 불순물 인과 유황 성분을 제거하는 공정이며, 전로제강공정은 전로에 쇳물을 부은 후 고압, 고순도의 산소를 불어넣어 탄소를 태우고 불순물을 없애는 공정으로서 철강의 기본적인 품질을 결정하는 공정이다. 마지막으로 2차 정련은 최종제품 내부품질(성분, 재질 등) 요구조건에 맞게 제어하는 공정이다.

전기로(Electric Arc Furnace)

전기로는 전열을 이용하여 강을 제조하는 노(爐)로서, 전기양도체인 전극에 전류를 통하여 고철과의 사이에 발생하는 아크(Arc)열에 의하여 고철을 녹이는 아크로와 도가니의 주위를 감은 코일에 전열을 통해서 유도전류에 의한 저항 열로 정련하는 유도로의 두 가지 방식이 있다. 따라서 전기로 제강시, 고철용해를 위해 막대한 전력이 소요된다는 것이 특징이며, 이에 따라 전기로 공장 내에는 고전압 수전설비 설치가 필수적이다. 아크로는 1878년에 독일인 지멘스가 발명하였고, 1899년 프랑스인 에루가 에루식 전기로를 완성하였으며, 현재 흔히 쓰이고 있는?전기로는 대부분이 에루식 또는 그 개량 형이다. 한편 유도로는 1861년 에이젝스(Ajax slap)가 발명한 것으로서 노의 용량이 10톤 미만의 소규모이므로 내열강, 고속도강 등의 고급 특수강이나 주물을 제조하는데 사용된다. 사용하는 전류의 주파수에 따라 고주파유도로와 저주파유도로로 구분하나 아크로만큼 일반화되어 있지 않기 때문에 대체로 전기로라고 할 때에는 아크로를 지칭하는 경우가 많다. [그림 1] 전기로 제강공정 개요도 1990년대부터는 전기로 제조법에 있어 요소기술 개발, 직류 전기로 채용 등으로 생산성이 대폭 향상되었으며, 출강실수율을 증가시키는 노저출강기술, 독립적인 성분조정 및 용강의 승온조절이 가능한 Ladle Furnace 기술이 확보되었다. 2차연소 기술이 도입되어 전기로내의 에너지 이용과 동시에 대기환경에 유해한 일산화탄소 가스를 10%이하로 낮출 수 있게 되었다.  2000년대에는 1990년대 적용 기술을 더 고도화시키는 기술이 발달된 시기로 산소와 가탄재를 초고속으로 투입하여 노내반응 효율성을 혁신적으로 개선한 노벽랜스 기술이 확보되었다. 또한 제강 및 압연회수율증대와 에너지 효율을 극대화시키는 HDR(Hot Direct Rolling) 기술과 EBROSS(Endless Bar Rolling System)기술이 도입되었다.  최근에는 고속 주조에 대응한 Mold 및 Segment 최적화를 수행하는 동시에 품질확보를 위한 다양한 기술개발 활동이 있었으며, 특히 용강 의 스크랩 수율향상을 위한 조업 기술개발이 집중 되고 있다.