판재 및 코일

스테인리스강 생산 공정

스테인리스강 생산은 주로 조강 용해, 열간 압연, 냉간 압연 등 여러 공정을 포함합니다. 다음은 스테인리스강 생산 공정에 대한 일반화된 설명입니다.

1. 스테인리스강 조강 용해 공정

현재 세계적으로 스테인리스강을 생산하는 용해 공정은 주로 일단계, 이단계, 삼단계 공정 및 새로운 통합 생산 공정으로 구분된다. 일단계 용해 공정은 용융 철 + AOD(아르곤-산소 정련로)이며, 이단계 공정은 EAF(전기 아크로) + AOD(아르곤-산소 정련로)이다. 삼단계 공정은 EAF(전기 아크로) + AOD(아르곤-산소 정련로) + VOD(진공 정련로)이다. 전통적인 여러 생산 공정 외에도, 현재 많은 기업에서 용융 철에서 직접 스테인리스강을 생산하는 통합 생산 공정을 채택하고 있다. 이 공정은 RKEF(회전식 킬른 전기로) + AOD(아르곤-산소 정련로)로 구성된다.

2. 스테인리스강 열간 압연 공정

스테인리스강의 열간 압연 공정은 슬래브(주로 연속 주조 슬래브)를 원료로 사용하며, 가열 후 조압연 유닛과 정압연 유닛을 거쳐 밴드강으로 제조한다. 정압연의 최종 압연기에서 나오는 고온 강대는 층류 냉각 방식을 통해 설정 온도까지 냉각된 후 권취기에 의해 강권으로 권취된다. 이처럼 냉각된 강권은 표면에 산화피막이 형성되어 검은색을 띠며, 일반적으로 "스테인리스강 블랙코일"이라고 불린다. 이후 어닐링 및 피클링 처리를 통해 산화된 표면이 제거되면, 이는 "스테인리스강 화이트코일"이 된다. 현재 스테인리스강 시장에서 유통되는 대부분의 열간 압연 제품은 스테인리스강 화이트코일이다. 구체적인 스테인리스강 열간 압연 생산 공정은 다음과 같다:

3. 스테인리스강 냉간 압연 공정

스테인리스강의 열간 압연 후, 일부 열간 압연 스테인리스강 제품은 하류 공정에서 바로 사용되며, 일부 열간 압연 제품은 사용 전에 냉간 압연으로 추가 가공되어야 한다.

스테인리스강 냉간 압연은 주로 두께가 3.0–5.5mm인 열간 압연 스테인리스강 제품을 사용한다. 냉간 압연 장비를 통해 압연 가공한 후, 스테인리스강 냉간 압연 제품이 제조된다. 현재 스테인리스강 냉간 압연에는 주로 두 가지 생산 공정이 있으며, 이는 스테인리스강 단일 프레임 냉간 압연과 스테인리스강 다중 프레임 냉간 압연이다. 구체적인 생산 공정은 다음과 같다:

스테인리스강의 냉간 압연 후에는 템퍼링(어닐링) 및 피클링 공정을 거쳐야 한다. 냉간 압연 후 스테인리스강의 템퍼링은 재결정 과정을 통해 가공 경화를 제거하여 연화를 달성하는 것을 목적으로 하며, 피클링의 목적은 템퍼링 공정 중 강판 표면에 형성된 산화층을 제거하고 스테인리스강 표면을 패시베이션하여 강판의 내식성을 향상시키는 것이다.

열간 압연 강재 생산 공정

1. 빌릿 가열: 냉간 빌릿은 가열로를 통해 적절한 압연 온도로 가열된다. 가열 온도는 강재의 성분, 형상 및 압연 요구 사항과 같은 요인에 따라 달라진다. 조압연: 가열된 빌릿을 조압연 유닛에 공급하여 고온에서 여러 개의 롤러 세트를 통해 압연한다. 조압연의 목적은 빌릿의 단면 형상과 크기를 목표 요구 사항에 근접하도록 초기 조정하는 것이다. 중간 압연: 조압연 후의 빌릿을 중간 압연 유닛에 공급하여 추가 압연을 실시함으로써 단면 형상을 더욱 정밀하게 조정한다.

2. 열간 압연 후 어닐링 공정: 열간 압연 후 금속 재료를 어닐링하여 내부 응력을 제거하고 연성 및 인성을 향상시키는 공정을 의미합니다. 기본 공정은 다음과 같습니다: 열간 압연: 금속 재료를 고온에서 가공하여 예정된 크기와 형상으로 변형시킵니다. 산세: 열간 압연 후 금속 표면에 남아 있는 녹 등 불순물을 산세로 제거합니다.

3. 마무리 압연: 마무리 압연의 목적은 코일의 두께 및 폭을 지정된 규격으로 조정하고, 적절한 마무리 온도에서 매끄러운 표면과 형상을 부여하여 용도에 맞게 만드는 것입니다. 당사의 최신 설비인 워크 컨버전 밀(work conversion mills), 더블 크로스 밀(double cross mills), 온라인 롤 그라인더(ORG)는 크라운 형상 제어를 통해 공장 생산성과 완제 코일의 품질을 향상시킵니다.

4. 런아웃 테이블 및 권취: 마무리 압연기에서 압연된 강재 스트립은 권취 테이블로 이송되어 권취된다. 테이블 위에서 권취되는 동안, 스트립은 권취에 적합한 온도로 냉각하기 위해 물을 분사하여 냉각된다.

냉간 압연 강판 제조 공정

냉간 압연 강판의 공정 흐름에는 빌릿 어닐링, 저장, 녹 제거, 권취, 피클링, 냉간 압연, 피클링 용액 개질, 강재 스트립 절단, 템퍼링 및 최종 포장이 포함된다.

1. 열간 압연 스트립 압연기에서 공급된 강재 코일은 종류 및 규격에 따라 피클링 장치 전방의 강재 코일 창고에서 냉각 및 보관된 후, 계획에 따라 피클링 장치 공급부의 강재 코일 컨베이어로 이송된다.

2. 코일을 풀고, 용접한 후 기계적으로 산화피막을 제거하고, 유닛 내 산세 탱크에 담가 스틸 스트립 표면의 산화철 피막을 제거한 후 세척한다. 대부분의 스틸 스트립은 끊김 없이 추가 압연 및 후처리를 거쳐야 하며, 반면 일반 압연된 스틸 스트립은 이후 정제 및 도유 처리되지 않는다.

3. 끊김 없이 냉간 압연 시트를 압연할 경우, 스틸 코일을 루퍼(Looper)를 통해 저장한다. 일반 압연 방식을 채택할 경우에는 공급부의 언코일러에서 스틸 코일을 풀고, 스틸 스트립을 차례로 각 압연 스테이션을 통과시켜 압연한다. 배출부의 코일러는 압연된 스틸을 다시 코일 형태로 감아, 제품에 따라 다양한 후공정 유닛으로 이송한다.

4. 템퍼링 및 레벨링. 일반적인 용도, 심형성 및 특수 심형성 냉간압연 시트의 경우, 밴드의 기계적 성질을 개선하기 위해 수직 풀린스(furnace)에서 템퍼링 처리한다. 냉간압연 시트를 레벨링할 때는 습식 레벨링을 위해 레벨링제를 분사하거나 건식 레벨링을 적용할 수 있다. 일반적으로 레벨링량은 3% 미만이다. 레벨링 후 밴드의 기계적 성질과 품질이 추가로 향상된다. 일부 냉간압연 시트는 연속 템퍼링 풀린스에서 풀어 용접하고, 루퍼(loopers)에 저장한 후 표면 처리 및 세정을 거쳐 연속적으로 수직 풀린스로 공급되어 템퍼링 처리된다. 템퍼링 풀린스에서 출고된 후 다시 레벨링을 실시하고, 교정 후 절단하여 지정된 중량에 따라 강철 코일로 권취한 후 컨베이어를 통해 중간 창고로 이송하여 보관한다.

비방향성 및 방향성 실리콘 강의 노멀라이징 공정

실리콘 강은 연자성 재료이며, 자성 재료 중에서 가장 널리 사용되는 합금 재료이다. 제품 내 결정립의 배향 방향에 따라 결정립 배향 실리콘 강과 결정립 비배향 실리콘 강으로 구분된다. 고급 및 고효율 비배향 실리콘 강과 고자기 유도 배향 실리콘 강은 요구되는 결정 구조 및 자기적 특성을 달성하기 위해 제조 공정 중 정화(노말라이징) 처리를 반드시 거쳐야 한다.

1. 비방향성 실리콘 강판의 정화 처리 공정: 1. 스트립 강재를 사열 비산화 구간을 거친 후 1000℃까지 가열한다; 2. 복사관 가열 구간, 가열/냉각 구간 및 보온 구간을 모두 정화 처리용 보온 구간으로 사용한다; 3. 2# 가열/냉각 구간을 용광로 내 냉각 구간으로 사용하여 스트립 강재를 850℃까지 냉각시킨다; 4. 에어 와이퍼, 미스트 냉각 구간 및 1# 물 분사 구간을 용광로 외부의 첫 번째 서서운 냉각 구간으로 사용하여 스트립 강재를 750℃ 이하로 냉각시킨다; 5. 워터 재킷 냉각 구간을 용광로 외부의 두 번째 서서운 냉각 구간으로 사용하여 스트립 강재를 600℃ 이하로 냉각시킨다; 6. 2# 물 분사 냉각 구간을 급속 냉각 구간으로 사용하여 스트립 강재를 80℃ 이하로 냉각시킨다.

2. 방향성 실리콘 강판의 정규화 제조 공정: 1. 스트립 강재가 예열 무산화 구간을 통과하여 1100℃까지 가열됨; 2. 복사관 가열 구간을 통과하여 1120℃까지 가열됨; 3. 1# 가열/냉각 구간을 통과하여 950℃까지 냉각됨; 4. 균일화 구간 및 2# 가열/냉각 구간은 모두 정규화 처리를 위한 균일화 구간으로 사용됨; 5. 미스트 냉각 구간에서 급속히 550℃까지 냉각됨; 6. 최종적으로 1# 물살구간에서 80℃ 이하로 냉각됨.

3. 방향성 실리콘 강판의 철손 감소에 관한 연구. 방향성 실리콘 강판의 철손을 추가로 감소시키기 위한 주요 조치에는 자화 영역 미세화(이 방법은 Hi-B 강 및 두께 ≤0.23mm 제품의 철손 감소에 특히 효과적임), 실리콘 함량 증가, 강판 두께 감소, 2차 재결정 입자 크기 감소 등이 포함된다. 그러나 실리콘 강 내 실리콘 함량이 지나치게 높아지면 냉간 가공성이 악화되기 쉬우므로, 실리콘 함량 증가를 통한 철손 감소 폭은 제한적이다. 따라서 철손 감소의 주요 목표는 자화 영역 미세화와 강판 두께 감소이다.

4. 강괴의 가열 온도는 1360~1380℃로 요구된다(평형 상태에서 MnS의 고용 온도는 1320℃이다).

강판 제조 공정 흐름

주로 다음 단계를 포함한다:

1. 코크스 생산 공정: 코킹 작업은 코크스용 석탄을 혼합 및 분쇄한 후 코킹로에 투입하여 증류함으로써 고온의 코크스와 코크스로 가스를 생산하는 공정이다.

2. 소결 생산 공정: 소결 작업은 분말 상태의 철광석, 다양한 용제 및 미세 코크스를 혼합·입자화한 후 분배 시스템을 통해 소결기로 공급하는 과정이다. 미세 코크스는 점화로에서 점화되며, 배기 팬을 통한 공기 배출에 의해 소결 반응이 완료된다. 고온에서 소결된 광석은 파쇄·냉각·선별 과정을 거친 후, 용융 철 제련을 위한 주요 원료로서 고로로 공급된다.

3. 고로 생산 공정: 고로 작업은 철광석, 코크스 및 용제를 고로 상부로부터 투입하고, 고로 하부의 풍구에서 고온의 뜨거운 공기를 불어넣어 환원 가스를 생성함으로써 철광석을 환원시켜 용융 철과 슬래그를 생산하는 공정이다.

4. 전로 생산 공정: 제강소는 먼저 용융된 강철을 탈황 및 탈인을 위한 전처리 공정장으로 보낸다. 전로 불입 공정 후, 주문된 강종의 특성과 품질 요구사항에 따라 2차 정련 공정장(예: RH 진공 탈기 공정장, 래들 인젝션 래들 불입 공정장, VOD 진공 산소 불입 탈탄 공정장, STN 혼합 공정장 등)으로 이송하여 다양한 정련 처리를 실시하고, 용융 강철의 성분을 조정한다. 마지막으로 대형 강괴 및 평강괴 연속주조기로 이송되어 적열 상태의 강괴 반제품으로 주조된다. 검사 후, 표면 결함을 절삭 또는 연마로 제거하거나, 불태워 제거한 후, 스트립강, 와이어로드, 강판, 강권, 강판 등 최종 제품으로 압연하기 위해 하류 공정으로 바로 이송할 수 있다.

5. 연속주조 생산 공정: 연속 주조 공정은 용융 강철을 강철 빌릿으로 전환하는 과정이다. 상류 공정에서 처리된 용융 강철은 스틸 래들에 담겨 턴테이블로 운반되며, 용융 강철 분배기에서 여러 개의 스트랜드로 분할된 후 특정 형상의 금형으로 주입된다. 이때 외부는 응고된 껍질을 형성하고 내부는 여전히 용융 강철을 유지한 채 냉각 및 응고가 시작되어 주조 태아(주조 초기 형태)가 생성된다. 이후 이 주조 태아는 아치형 주조 채널로 인발되어 2차 냉각을 거치며 계속 응고되어 완전히 고체화된다. 직선화 후 주문 길이에 따라 블록 단위로 절단되며, 사각형 형태는 대형 강철 태아이고, 판형 형태는 평판 강철 태아이다. 이러한 반제품은 필요에 따라 강철 태아의 표면 처리를 거친 후 압연기로 보내져 압연 공정을 진행한다.

6. 소형 빌릿 생산 공정: 대형 강재 블룸은 연속 주조기에서 제조된 후 가열, 산화피막 제거, 소성, 조압연, 정압연 및 절단 공정을 거쳐 단면이 118mm×118mm인 소형 강재 블룸으로 제조된다. 이 소형 강재 블룸의 60%는 표면 결함을 제거하기 위해 검사 및 연마를 거친 후, 막대강 및 선재 공장에 공급되어 막대강, 선권(와이어 코일), 직선형 막대강 제품으로 압연된다.

7. 열간 압연 강재 제조 공정: 열간 압연이란 압연 중 또는 압연 전에 소재를 가열해야 하는 공정을 의미하며, 일반적으로 재결정 온도 이상까지 가열한 후에만 압연이 수행된다. 열간 압연 제품의 특징: 열간 압연 제품은 고강도, 우수한 인성, 가공 및 성형 용이성, 양호한 용접성 등 탁월한 특성을 지니므로 선박, 자동차, 교량, 건축물, 기계, 압력용기 등 제조 산업 전반에 걸쳐 광범위하게 사용된다.

8. 선재 제조 공정: 선재 공장의 생산 공정은 소형 빌릿을 가열로에서 가열한 후, 조압기, 중간 압연기, 정압기 및 감소 성형기를 통해 압연하고, 권취기를 통해 코일 형태로 말은 후 냉각 컨베이어 벨트를 통해 이송하여 마무리 구역으로 보내 마무리 작업을 수행하는 것이다.

9. 강판 제조 공정: 강판 제조 공정은 평판 빌릿을 원료로 사용한다. 평판 빌릿은 가열로에서 1200°C까지 가열된 후 압연, 냉각, 교정, 절단(화염 절단) 과정을 거쳐 완제품이 된다. 이상은 강판 제조의 주요 공정 흐름이다. 단, 용도에 따라 표면 처리, 열처리 등 추가 공정이 필요할 수 있음에 유의해야 한다.