철의 생산과정 원리 (철광석의 가공)

철을 만들려면 기본적으로 철광석과 석탄 그리고 석회석이 있어야 하는데 석계석은 철광석에 들어있는 불순물을 제거하는 역할을 한다

이 철광석이 처리되려면 산소를 떼어내는 환원 작업이 필요하다 이 때 필요한 것이 바로 석탄의 탄소다

이 재료들이 바로 철강 생산에 투입되는 것은 아니다. 
용광로의 효율을 높이기 위해 가루 형태의 철광석과 석탄을 덩어리 형태로 만들어야 한다

철광석에 열을 가해 덩어리로 만든 것을 소결과 석탄을 고온에서 쪄내 덩어리로 만든 것을 코크스라고 한다

키가 높은 화로라고 해서 고로라고 불리는 용광로 소결광과 코크스를 이 용광로에 집어넣고 섭씨 천이백도 이상의 뜨거운 바람을 불어 넣으면 비로소 쇳물이 된다. 
작은 쇳덩어리가 쇳물이 되기까지는 대여섯 시간이 걸리는데 이 과정을 재선 공정이라고 부른다

재선 공정에서 만들어진 쇳물은 탄소와 불순물이 많아서 부러지기 쉽고 단단해서 가공하기도 어렵다.

지금부터가 강철이 만들어지는 제강 공장이다.

샘물의 불순물 제거를 위해 석계석과 함께 전로에 넣고 산소 바람을 불어넣는다 그러면 불순물은 석계석과 함께 슬래그라고 하는 찌꺼기로 떠오르는데 이 찌꺼기를 걷어내면 비로소 우리가 사용할 수 있는 쇳물이 만들어진다. 
바로강철이다. 다음은 쇳물을 덩어리 형태로 만들어야 한다

일단 제강 공장에서 생산된 쇳물을 주영이라는 틀에 넣는다

그리고 연속 주조기를 통과시키면 냉각 응고를 반복하면서 고체 상태로 만들어지는데 철강 반제품 상태라고 할 수 있다.

반제품은 두꺼운 널 반지 모양의 슬래브를 비롯해서 불룸이나 빌릿 등으로 만들어진다.

반제품은 가공대 최종 제품으로 만들어지는데 이때 가장 많이 사용되는 방법이 아변이다.

가열된 철강 덩어리를 회전하는 두 개의 아연기 사이로 여러 번 통과시키면서 연속적인 힘을 가해서 느리거나 얇게 만드는 방법이다.

압연 과정을 거쳐서 만들어지는 대표적인 제품이 열연 강판인데 주로 수도관이나 각종 파이프를 만드는 강관류 소재로 쓰인다.

이 열연 강판을 한 번 더 압연하여 표면을 다듬으면 얇은 냉연 강판이 되는데 냉연 강판은 자동차나 가전제품 등에 사용된다

각목처럼 생긴 빌리으로 철강 제품을 만드는 방법은 좀 다르다

빌리에 열을 가해서 작은 구멍으로 통과시키면 철사 같은 형태로 만들어지는데 이를 선제라고 한다

선재는 철을 길게 뽑은 것으로 그 단면이 원형이나 사각형 육각형 등으로 다양한데 못이나 나사 볼트와 너트 베어링강 등에 사용된다

주형의 쇳물을 부어 일정한 모양으로 찍어내는 것은 주조라고 한다

틀에 모양을 찍어내는 방법인데 아연으로 제조할 수 없는 복잡한 모양의 기계 부품을 만드는 데 적합하다

옛날 대장간에서 쇠를 달구고 두드려서 맛이나 호미 등을 만들던 방법도 철을 가공하는 방법 중 하나로 사용된다 바로 단조다

주용으로 모양이 잡힌 쇳덩어리를 강력한 프레스로 누르거나 망치로 때려서 원하는 형상으로 만드는 과정을 말한다

이렇게 만든 제품을 단조품이라고 하는데 선박 엔진의 동력을 연결시키는 샤프트 등이 대표적이다.

다른 가공법에 비해 재질이 치밀하고 단단한 것이 단조품의 특징이다.