제조공정

3. 스테인리스강의 제조공정

스테인리스강 제조공정은 고철,페로크롬,페로니켈 등을 원료로 전기로에서 용선하고 아르곤회석탈탄법(AOD) 또는 진공탈탄법(VOD)으로 제강한 후 열간압연을 거쳐 고용화열처리 및 산세공정 그리고 센지미어밀(Z-Mill)로 압연하여 생산한다.

스테인리스강판의 제조공정도

가.전기로(Electric Arc Furnace)

스테인리스강의 주원료인 페로크롬,페로니켈등 합금철과 스테인리스강 고철,일반강 고철 등을 적절히 혼합하여 전기로에서 아크(Arc)열로 용해시킨다.

나.AOD또는 VOD전로(AOD 또는 VOD Converter)

AOD전로는 반 밀폐된 노로써 전기로에서 용해된 쇳물에 합금재를 첨가하여 순산소와 불활성가스인 아르곤가스를 물어넣어 불순물을 제거하고 탄소와 유황성분을 낮추는 동시에 성분조절을 한다.

VOD전로는 크롬산화를 억제하고 탈탄효율을 높이기 위해 진공으로 처리하는 방법으로 산소 공급유입량 제한으로 탈탄범위가 좁으나 극저탄소강 제조에 유리하다.

다.조괴(Ingot Making)

전로의 쇳물을 일정한 주형에 주입시켜 괴를 만든다.

라.연속주조(Continuous Casting)

주괴주조 공정을 생략하고 쇳물을 직접 중간제품인 슬래브를 만드는 공정으로 쇳물을 일정한 주형에 연속적으로 주입하면서 강제로 냉각하여 열연코일의 원재료인 슬래브를 만든다.스테인리스강 주조는 대부분 연속주조에 의하며 연주에 의한 품질개선 주안점은 대기에 의한 산화,질화방지,비금속개재물의 부상분리 촉진,몰드용제의 혼입을 방지하는 것이다.

대기에 의한 산화,질화문제는 턴디쉬 및 몰드내의 용강을 용제로 감싸고 특히 레이들과 턴디쉬,턴디쉬와 몰드 사이에 각각 Long Nozzle 및 침적노즐을 사용함으로써 대기를 완전히 차단한다.

연주기의 형식은 비금속개재물의 부상분리면에서 만곡형,수직형,수직만곡형의 방식이 원리적으로 우수하며 턴디쉬내에서는 비금속개재물의 부상을 촉진하기 위해 전자력으로 용강에 회전류를 주어 개재물을 분리시킨 윈심분리 턴디쉬가 최근 개발되었다.

보통강 분야에서 실용화되고 있는 박슬래브연주가 스테인리스강에도 시험 적용되고 있다.

마.균열로(Soaking Furnace)

조괴에서 얻어진 괴를 슬래브형상으로 만들기 위해 괴를 일정한 온도로 가열하는 장치이다.

바.분괴압연기(Slabbing Mill)

균열로에서 가열된 괴를 슬래브로 압연하는 공정이다.

사.슬래브연마기(Slab Grinder)

분괴압연 후 슬래브 표면에 붙어있는 고온산화녹과 균열 등이 표면결함을 제거하기 위해 표면을 연마하는 장치이다.

아.가열로(Heating Furnace)

연마를 완료한 슬래브를 열간압연하기 위하여 가열하는 공정이다.

자.조압연기(Roughing Mill)

적당히 가열된 슬래브를 열간압연으로 두께를 얇게 하는 압연공정이다.

차.사상압연기(Finishing Mill)

조압연기에서 압연한 제품을 직접 사상압연기에 연결시켜 열연코일 형상을 만드는 공정이다.괴를 분괴압연 혹은 용강을 연속적으로 연속주조로 주입한 슬래브를 ,1200℃ 정도로 가열하며 열간압연기 종류에는 Tandem Mill,Planetary Mill,Steckel Mill등이 있다.

Planetary Mill은 슬래브를 한 공형으로 즉시 압연할 수 있지만 균열이 발생하여 최근 사용되지 않고 있다.

Steckel Mill은 4단 내지 6단의 조압연기와 사상압연기를 가지고 스트립이 압연기 하나의 스탠드를 왕복한다.스테인리스강 생산능력이 연간 40~70만톤 규모에 적합하고 투자액도 적게 든다.

Tandem Mill은 복수 스탠드의 조압연기 및 사상압연기로 되어 있으며 슬래브는 일정방향으로 압연하여 생산능률이 양호하나 투자액이 많이 든다.신설되는 경우는 적지만 설비보완에 의해 기술혁신이 진행되고 있다.

열간압연중 가장 중요한 것은 판두께의 정밀도인데 유압압하에 의한 자동판두께제어 등으로 개선되지만 최근에는 폭방향의 정도가 크게 향상되고 있다.

열간압연중에는 스트립의 폭과 길이방향에 온도차가 발생하여 두께변동요인으로 작용하지 않으나 에지(Edge)부의 온도저하가 현저하게 되므로 코너균열이 발생하든지 재질이 변동되든지 하기 때문에 이를 방지하기 위해 에지히터(Edge Heater)가 도입되고 있다.

카.원재성형(Coll Build-Up Line)

냉간압연시 양쪽 릴(Reel)에 감겨서 압연되지 못하는 부분에서 발생하는 손실을 줄이기 위해 열연코일 양쪽 끝에 Leader Strip이라는 판재를 용접으로 연결시키는 공정이다.

타.소둔(Annealing)

열간압연시 발생한 금속내부의 불균일한 상태를 회복시켜주기 위해 열처리하는 장치이다.이러한 열처리는 장시간 소둔이 필요하고 서서히 냉각을 요하는 재질에 대하여 행하는 열처리 방법이다.

오스테나이트계 전 강종과 일부 페라이트계 강종은 연속소둔으로 처리하며 페라이트계와 마르덴사이트계의 경우 고온열처리시 Y상이 생성되고 냉각과정에서 α-마르텐사이트로 변태되어 기계적 성질이 열화됨으로 변태범위 이하에서 열처리를 행해야 한다.이 경우 소둔시간이 길게 되어 상자소둔을 실시해야 한다.

파.연속소둔산세(Continuoos Annealing & Pickling Line)

열간압연 후 열처리하는 공정으로 연속적으로 금속 내부조직을 회복시키고 산으로 표면을 세척하여 열연코일의 최종제품이 된다.

하.표면연마(Coil Grinding Line)

열간압연시 제품표면에 발생한 여러가지 결함을 제거하기 위하여 표면을 연마기로 회전시키면서 연마하는 공정이다.

갸.냉간압연(Sendzimir Mill 또는 Z-Mill, ZR)

열연코일을 냉간압연하는 압연기이며 롤이 20단이고 양쪽 Reel의 장력을 주면서 압연하는 것으로 스테인리스강판과 같이 고강도와 정밀도를 요하는 제품을 위하여 고안된 압연기이다.

압연장력이 40~60톤이며 고압하율과 표면품질제어에 유리하다.그러나 최근에는 이 압연기에 대응하는 12단의 Cluster Mill(CR)이 많이 도입되고 있다.

냐.소둔산세(Annealing & Pickling Line)

냉간압연시 발생한 스테인리스강의 내부조직 변화를 열처리하여 회복시킴과 동시에 열처리에서 발생된 표면의 고온산화녹을 제거하여 본래의 스테인리스강 표면을 나타나게 하는 공정이다.

종래 염욕(Salt Bath)에 대해 표면품질이 우수한 중성염의 전해법이 널리 채용되고 있고 자동계측장치가 설치되어 품질보증을 확실히 하고 있다.또한 품질과 생산성 향상을 위해 조질압연(Skin Pass),텐션레벨러(Tension Leveller),트리머(Trimmer)등 기존 각 개별공정에 있는 설비가 소둔산세공정으로 이동하고 있다.

댜.광휘소둔(Bright Annealing Line)

냉간가공 후 스테인리스강의 열처리를 위하여 불활성 분위기에서 소둔 처리할 수 있는데 이것은 고도의 표면광택을 얻기 위해 시행하는 것으로 유리와 같은 경면제품을 생산하는 공정이다.

소둔분위기의 산소분압과 생성된 피막의 관계가 상세히 검토되어 내식성이 가장 좋게 하는 조건으로 조업되고 있다.또한 출측에서의 초산침적과 전해처리에 의해 부동태피막을 강화하여 내식성 향상을 도모한다.

랴.조질압연기(Skin Pass Mill)

냉간압연 후 열처리된 제품을 적은 압하율로써 압연하는 공정으로 기계적 성질의 개선과 형상 교정 및 표면광택을 얻기 위한 공정이다.

먀.표면연마(Finishing Polising)

스테인리스강 표면을 연마기로 연마하여 여러가지 표면상태로 가공하는 공정이다.

뱌.연속전단(Continuous Shearing & Slitting Line)

전공정에서 가공된 여러가지 냉간압연제품을 소정의 길이로 전단 또는 절단하는 공정이다.