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2피스 캔용 냉연강판

음식물을 저장하기 위한 용기는 흙을 구워 만든 도기류로부터 합성수지류에 이르기까지 다양하지만 내용물의 보존성, 용기의 안정성 및 제조시의 경제성을 고려한다면 단연 스틸캔이 으뜸임은 누구나 인정하는 사실이다. 이러한 스틸캔은 용도 및 내용물의 성격에 따라 제조방법도 달라진다. 상하 뚜껑 및 몸체를 조합하는 3피스캔(piece can) 제조법과 상부 뚜껑 및 몸체(하부뚜껑과 일체)를 조합하는 2피스캔 제조법으로 크게 구분되는데, 2피스캔 제조법은 몸체 제조에 필수적인 심가공(Drawing and Ironing) 공정을 거치기 때문에 소재의 가공 경화(가공시 변형의 영향으로 소재가 강해지는 현상)에 의한 캔의 내충격성 및 내압성의 향상을 기대할 수 있다. 이러한 성질을 이용하면 추가로 소재 두께를 더욱 얇게 할 수 있으며, 몸체 용접 및 하부 뚜껑 접속 공정을 생략할 수 있어 상당한 원가절감이 가능하다. 이에 따라 최근 해외는 물론 국내에서도 2피스 스틸캔 제조 라인의 신증설이 활발히 이루어지고 있다.

후프

두께는 대개의 경우 박판과 같이 3mm이하(일부는 3mm이상으로 중판에 손함)로, 폭 600mm미만의 띠모양의 강판. 절판으로도 출하되나 대개는 코일로 출하된다. 대부분 스트립밀로 압연한 광폭강대(폭 600mm이상)를 슬리팅 하는 것에 의해 제조된다.

후판

후판(厚板)은 두꺼운 판자모양의 강판을 말하며 일반적으로 두께 6㎜ 이상이며 2.3㎜ 미만은 박판(薄板)이라고 한다. 후판은 선박, 교량, 각종 산업기계, LPG 탱크, 원유 및 각종 액화물 저장탱크, 가스 수송관 등에 널리 사용되고 있다. 또한 재질에 따라 조선용, 일반구조용, 용접구조용, 보일러 및 압력용기용 등으로 크게 구분된다. 후판용도의 대부분을 차지하는 것은 조선용이다. 선박 건조시 후판이 차지하는 비중이 10~15%에 이르며 한 척의 초대형 유조선을 만드는 데 3만 5000톤의 후판이 사용된다. 또한 배를 만들 때 사용되는 철강제품은 후판과 H빔, 앵글로 나뉘는데, 이 중 후판이 88%를 차지한다. 특히 후판을 만들 때는 성분과 온도에 세심한 주의를 필요로 하는데, 이것은 후판을 다시 가공해 추운 곳에서 천연가스나 원유의 수송관으로 사용하거나 선박의 외판으로 많이 사용하기 때문이다. 한편 강철은 일반적으로 낮은 온도에서 깨지기 쉬운 단점이 있다. 이 때문에 1930년대에는 후판을 용접하여 건조한 선박이 춥고 찬 해상에서 파선, 침몰하는 사고가 잇달아 발생해 큰 문제가 되기도 했다. 그러나 용접기술의 발달과 후판의 재질 개선 등으로 현재는 이와 같은 문제는 없어졌다. 후판의 제조기술은 비교적 성분이 단순하면서도 강판의 강인성을 그대로 살릴 수 있는 가공열처리법이 개발되면서 획기적으로 개선됐다. 국내에서는 강도 및 인성, 용접성이 우수한 제품을 생산하는 기술 개발을 위해 1988년 포스코가 가속냉각설비를 설치하고 기술을 자체 개발해 제조기술을 진일보시켰다.

환원제

철광석의 환원을 위해 이용되는 물질로 고체환원제로서는 석탄이나 코크스, 그리고 기체환원제로서는 수소나 일산화탄소, 탄화수소 등이 이용된다. 일반적으로 사용되고 있는 환원제는 C, CO, H2, CH3, CO+H2 및 이것들과 CO2나, N2의 혼합가스 등을 들 수 있다.

형상기억합금

형상기억합금은 특정 온도에서 형상을 기억시켜 두기만 하면 모양이 바뀌더라도 예전의 형상을 기억시켜 둔 특정 온도까지 열을 가하면 본래 모습을 되찾는 합금을 말한다. 예를 들어 섭씨 100도 정도에서 자기 형상으로 복원하는 형상기억합금으로 만든 안경테는 평상시 사용하다가 심하게 휘어지더라도 섭씨 100도까지 온도를 올려 주기만 하면 원래 모습으로 복원된다. 한 가지 재미있는 현상은 이 형상기억합금이 사람과 비슷한 점이 많다는 것이다. 사람의 기억력이 사람마다 다르듯 형상기억합금 또한 어떤 원소로 구성하느냐에 따라 형상 기억력이 다르게 나타나기 때문이다. 지금까지 개발된 형상기억합금 중 대표적인 것은 니켈·티탄 합금, 구리·아연·알루미늄 합금 등이 있는데 값이 비싼 게 흠이다. 최근에는 값싼 철계 형상기억합금이 개발되고 있어 귀추가 주목된다.

합금철

합금철은 철강 제련과정에서 용탕의 탈산 혹은 탈류 등 불순물을 제거하거나 철강의 성질을 개선하기 위해 철 이외의 성분원소 첨가를 목적으로 사용되는 철합금이다. 따라서 합금철은 강의 제조나 주철의 제조에 필수적으로 사용되는 부원료이다. 이처럼 철강제조에서 순철을 사용하지 않고 철과 합금한 합금철을 사용하는 이유는 순금속은 가격이 높고, 철합금은 용융점이 낮아 저온에서 쉽게 녹고 용탕에 균일하게 분포되기 때문이다. 합금철은 광석을 환원제(코크스 , 석탄)로 산소를 제거하여 금속을 얻은 공정으로 공정상 철광석을 코크스로 환원하는 고로의 원리와 동일하다. 그러나 전기로가 개발된후 합금철은 거의 전기로에서 제조되고 있다. 합금철을 만들 때 사용하는 에너지는 코크스의 산화열이나 전기로의 전기에너지를 사용하며, 합금철은 전력비가 차지하는 비중이 제조원가대비 24%를 차지할 만큼 에너지 다소비 산업이다. 합금철은 철과 합금하는 원소에 따라 종류와 용도가 다양하다. 제강에서 공통적으로 탈산, 탈류용으로 사용하는 페로실리콘, 페로망간, 페로실리콘망간 등이 있다. 또한 강의 성질을 개선하기 위해 성분 첨가용으로 사용하는 것중에는 스테인리스강의 주원료로 사용하는 페로크롬, 페로니켈, 페로실리콘크롬이 있고, 특별한 성질을 부여하기 위해 성분 첨가용으로 사용하는 페로망간, 페로납 등 여러 가지가 있다. 합금철의 특성은 가격 변동폭이 크고 철강산업이 가장 호황일 때 합금철 가격도 높고, 공급에 애로를 겪는다. 이러한 이유로 선진 철강국들은 합금철 공장을 자체운영하고 있으나 우리나라는 철강업체와 완전히 독립적인 관계로 상호 발전하여 왔다. 우리나라는 `63년 서울 고척동에 한국전기야금공업(현 한합산업)이 소형 전기로에서 페로망간를 생산한 이래 `64년 강원도 동해시의 삼척산업(현 동부한농화학)이 중형 전기로에서 페로 실리콘을 생산하기 시작하였고, `75년 대구에 소재하고 있는 동일철강공업(현 동일산업)도 합금철을 생산하고 있다.

하이스멜트 공법(Hi-smelt)

질 좋은 철을 원하는 만큼 얻고자 하는 인류의 희망과 노력이 1740년의 도가니 제강법에서부터 최근 포스코에서 상용화 조업 중인 코렉스에 이르는 철강기술사를 발전시켰다. 그 가운데 하이스멜트(Hi-smelt)는 하이 인텐서티 스멜팅(High Intensity Smelting)의 약칭으로, 프로세스의 연구 주체인 하이스멜트사의 등록상표다. 하이스멜트 공법은 82년 독일의 클로크너(Klockner)사와 호주의 CRA사가 공동 연구한 것으로, 84년부터 90년까지 클로크너사가 건설한 연산 1만 톤 규모의 소규모 실험로에서 용융환원 제철공법으로서의 유효성을 확인했다. 그러나 87년 클록크너사가 연구에서 철수한 후 CRA사와 미국의 미드렉스(Midrex)사가 공동으로 하이스멜트사를 설립, 91년부터 공장 건설을 추진해 93년 11월 5일부터 조업을 개시했다. 용융환원 제철공법의 선두 주자인 하이스멜트 공법은 밑이 넓은 도자기형으로 생긴 전로형 용기에 용융 철욕( ?S?q)을 만들어 넣은 후, 상부 랜스를 통해 고온의 공기(열풍)를 불어넣는다. 그 다음 유동층 형태의 예비환원로에서 예열한 분철광석을 측면에 설치된 랜스를 통해 공급한다. 일반 석탄을 갈아서 만든 분석탄(Coal)도 측면으로 공급한다. 용융환원 반응으로 석탄과 반응해 환원된 철은 하부에 가라앉아 하부 측면의 구멍(출선구)으로 배출된다. 연간 50만~60만 톤 규모를 생산하는 경제적 프로세스인 이 공법은 분석탄과 분철광석을 사용해 용융철을 생산하므로 생산단가가 비교적 낮고 설비가 단순하며, 소결기와 코크스로가 불필요하기 때문에 환경기준에도 적합하다. 현재는 호주에서 연간 10만 톤의 생산능력을 가진 공장이 실용화에 필요한 기술적·경제적 재원을 얻을 목적으로 시험 조업을 하고 있다. 이러한 용융환원법의 가장 큰 문제점은 내화벽의 마모인데, 하이스멜트는 정상 상태에서 내화벽의 마모가 거의 없어, 최저 1년의 수명을 기대한다고 한다.

피아노선

피아노 한 대에는 약 8,000개의 부품이 들어 간다고 한다. 그중 피아노의 아름다운 소리를 내게 하는 가장 중요한 부품이 피아노 안에 들어 있는 현이다. 바로 피아노 현을 만드는 철강재가 피아노선이다. 피아노선은 고탄소특수선재 중에서 가장 탄소량이 많은 피아노 선재를 사용하여 열처리한후 신선 등 냉간가공하여 마무리한 강선을 말한다. 피아노선은 강선중에서도 가장 인장강도가 높아 피아노, 기타, 만도린 등 악기의 현에 사용하는 외에 각종 고급 용수철, 특히 엔진의 밸브스프링용으로서 자동차, 선박, 각종 기기의 중요부품으로 이용되기도 한다. 피아노 속에는 뼈대 역할을 하는 프레임이 있으며, 프레임은 피아노 현을 걸고 지탱하는 역할을 한다. 프레임은 피아노를 얼마만큼 오랫동안 튼튼하게 사용할 수 있는지를 결정하고, 피아노현의 길이를 결정하는 가장 중요한 요소이다. 피아노는 모두 88개의 건반이 있지만 현은 무려 220여개나 된다. 통상 피아노 현은 말 두 마리가 끌어 당기는 힘으로 지탱이 되므로 그보다 훨씬 더 강하게 만들어져야 한다. 따라서 현을 만들기 위해서는 철을 속에서 달구고, 식히고 또 달궈서 강철을 만든 다음, 몇겹으로 감고 또 감고해서 만든다. 그래야만 현이 강하고 단단하게 고정되어 깊고 부드러운 소리를 낼수 있기 때문이다. 피아노에는 건반을 누름과 동시에 피아노의 현을 때려서 소리가 나게 하는 아주 정밀한 장치인 액숀이란 것이 있다. 4,800여개의 부품으로 아주 정교하게 만들어진 액숀은 피아노의 심장으로서 피아노의 윗 뚜껑을 열어놓고 연주하면 신기함과 흥미를 느낄 수 있을 것이다.

풀림

강은 단조, 압연, 주조 등의 가공을 하면 재질이 경화되고 내부응력이 생겨 조직이 변형되는데 이를 적당한 온도(600~850℃)까지 가열한 다음 서서히 냉각시키면 재질이 연하게 되고 원상태로 돌아오게 된다. 이러한 조작을 풀림이라 한다.

평로

평로는 용해실이 평탄한 선저형을 이루고 있으며, 지멘스가 고안한 것인데 고철과 용선을 모두 연료로 사용하고 있으나 정련시간이 길고 열효율이 낮아 세계적으로 점차 전기로나 전로법으로 대체되어 잘 사용되고 있지 않다.

페라이트

탄소를 고용한 α철을 조직학상, 페라이트라고 한다. 라틴어의 철(Ferrum)에서 나온말이다. 성분은 거의 순철에 가깝고 탄소 0.85% 이하인 강에는 소위 free ferrite(초석 페라이트)로 존재하고 있다. 페라이트는 무르고, 전연성이 크며 강자성체이지만 자력은 작다.

퍼멀로이

40~80%의 Ni을 함유하는 Fe-Ni 합금으로 고도자율(高導磁率) 재료로서 전기통신공업에 널리 이용된다. G. W. Elemen의 발명에 의한 것으로 니켈 함유량에 따라 78.5퍼멀로이, 50-50퍼멀로이 등으로 불린다. 다시 니켈 이외에 크롬, 몰리브덴, 강 등을 소량 첨가한 것이나, 니켈 함유량이 다른 것이 있어 다른 상품명이 붙여진 것도 있다.

티타늄

주기표 제Ⅳ족 a에 속하는 천이금속 원속. 원소기호 Ti, 원자번호 22, 원자량 47.90. 동위 원소로 8종류가 있다. 금속의 형태로는 존재하지 않고 항상 화합물로서 산출된다. 산화물로서의 존재가 주가 되며 산화철, 산화칼슘 등과 결합한 상태인 경우도 있다. 사철 속에는 비교적 많이 함유된다. 공업적 생산방식은 W. J. Knoll에 의해 개발된 사염화티탄의 마그네슘에 의한 환원법이 있다. 이 방법으로는 스폰지 티타늄이 얻어지고 이를 진공용기 속에서 괴상으로 만드는 것인데 그 때, 탄소나 질소, 산소 등과 접촉되지 않도록 유의하는 것이 중요하다. 순수한 티타늄은 강과 같은 금속광택이 있는 회백색의 딱딱하고 깨지기 쉬운 금속으로 비중 4.50(17.5℃), 융점 1,800℃, 비점 약 3,000℃ 전후이다. 고온(800℃)에서 산화물이나 질화물로 변화한다. 합금으로서의 용도가 많으며 특히 철과의 합금에서는 0.1% 정도 이하인 경우에도 강성률이나 탄성률이 우수하다. 또한 내식성도 뛰어나므로 제 공업 및 원자로 등에도 이용될 뿐 아니라 탈산제, 진공용 타겟으로서도 활용되고 있다.

특수강

철강은 재질특성에 따라 보통강과 특수강, 합금성분에 따라 탄소강과 함금강으로 분류하며, 형상에 따라 봉강, 강판, 강관 등으로 구분한다. 일반적으로 특수강이라 함은 크게는 보통강 이외의 모든 강을 말하고, 협의의 개념으로는 함금강만을 특수강으로 간주한다. 학술적으로 보통강은 강의 5대원소(C, Si, Mn, P, S)로 구성되는 탄소강으로서 합금원소를 함유하지 않은 강을 말한다 특수강은 강의 5대 원소중 1개원소의 함유량이 1%를 넘거나 탄소강에 니켈, 크롬 등의 합금원소를 첨가하여 특수한 성질을 부여한 강, 특수한 제강방법을 통하여 불순물을 극히 낮은 수준으로 제어한 강, 특수한 용도에 적합한 열처리를 통하여 소정의 성능을 발휘하는 강을 말한다. 따라서 특수강은 보통강보다 강인성, 내마모성, 내식성 등이 요구되는 특수용도에 사용하기 위해 제강공장에서 생산한 강재를 그대로 사용하지 않고 절삭, 단조, 인발 등의 가공을 통해 용도에 맞는 열처리를 한후 특수용도에 한정적으로 사용된다. 특수강은 대부분 다품종 소량생산으로 수요자가 원하는 기능이 까다롭고, 다양하며, 개발에도 많은 노력과 비용이 요하는 소재이다. 특수강의 분류는 아직까지 세계적으로 통일 된 것은 없으나 우리나라와 일본은 거의 같은 분류체계를 갖고 있다. 보통 합금원소별로 망간강, 크롬강, 니켈강, 몰리브덴강 등이 있으며, 용도별로는 구조용강, 공구강, 특수용도강 등으로 나뉘어진다.

클래드강판

연강후판을 모재로 하여 그 단면 또는 양면에 니켈, 니켈합금, 스테인리스강, 황동, 강, 고탄소강, 알루미늄, 아연합금 등 다른 종류의 강 또는 금속을 열간압연이나 단접에 의해 압착한 것으로, 접합 강판이라고도 한다. 스테인리스 또는 고탄소를 압착한 것이 가장 많다. 모재에 대한 클래드재의 조합비율은 보통 10-20%(실치수로 1~5mm), 완성품의 두께는 1~2mm부터 100mm이상까지. 원자로용으로는 특히 두꺼운 것이 요구된다.

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