철강재료의 개요 - 강괴의 종류 및 특징

1-1 철강재료의 개요

 

(1) 철강의 분류

   1. 철강재료는 일반적으로 순철, 강 주절의 세 종류로 구분한다. 이 중에서 손실

   은 공업용으로 사용빈도가 적으며, 탄소가 적당히 함유된 강과 주철이 주로 사

   용된다.

   2. 보통 강과 주철은 탄소 함유량으로 구분하는데, 학술상 분류는 강은 아공석강

   (0.25~0.77%C), 공석강(0.77%C), 과공석강(0.77~2.11%C)으로 되어 있고, 주철

   은 아공정 주철(2.11~4.3%C), 공정 주철(4.3%C), 과공정 주철(4.3~6.68%)으로

   되어있다.

   3. 강을 탄소강과 합금강으로 분류하는 경우도 있는데, 탄소강은 탄소(C) 이외에

   규소(Si), 망간(Mn), 인(P), 황(S) 등의 5대 원소가 분순물의 성격으로 약간 포함

   한 것이고 합금강은 탄소강에 특수한 성질을 부여하기 위해 니켈(Ni), 크롬(Cr),

   망간 (Mn), 규소(Si), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(w), 바나듐(V) 등의 합금 원소를 한

   가지 또는 그 이상 첨가한 것이다.

 

(2) 철강 재료의 5대 원소

   C(강에 가장 큰 영향), S<0.05%, P<0.04%, Si<0.1~0.4%, Mn<0.2~0.8%

   1. 화합 탄소 : Fe3C → 단단하고 취성이 있다

   2. 흑연탄소 : 흑연의 유리탄소 → 연하고 약하다.

 

(3)제철법

   1. 철광석 : 적·자·갈·능철광 → Fe 40~60% 이상

   2. 선철(pig iron) : 철광석을 용광로에 넣어서 정련하여 만든 철

   3. 용제 : 석회석, 형석, 백운석 등이 있으며, 철과 불순물을 분리시킨다ㆍ

 

(4) 제강법

   1. 평로 제강법 : 바닥이 낮고 넓은 반사로

     ㄱ. 산성법 : 규소 내화물(저P, 고Si)

     ㄴ. 염기성법 : 돌로마이트 EH는 마그네시아(고P, 저Si)

   2. 전로 제강법 : 노안에 용선 장입 후 공기를 불어넣어 불순물을 산화시켜 제강

     ㄱ. 베세머법(산성법) : 규서 내화물(저P, 고Si)

     ㄴ. 토머스법(염기성법) : 돌로마이트 또는 마그네시아(고P, 저Si)

   3. 전기로 제강법：전열을 이용하여 강을 제련한다. 온도조절이 용이, 제품이 고가

     ㄱ. 종류 : 아크식, 유도식, 저항식

 

참고 : 용량 : 1회에 생산되는 용강의 무게

 

 

1-2 강괴의 종류 및 특징

 

(1) 킬드강

   완전히 탈산한 강으로 강괴의 중앙 상부에 큰 수축관이 생긴다.

 

(2) 세미킬드강

   킬드강과 림드강의 중간 정도로 탈산한 강

 

(3) 림드강

   탈산 및 기타 가스 처리가 불충분한 상태의 강으로 주형의 외벽으로 림(rim)을 형

   성한다.

 

(4) 캡드강

   림드강을 변형시킨 강으로 비등을 억제시켜 림 부분을 얇게 한 강이며 탈산제로

   Fe_Si, Al, Fe-Mn 등이 쓰인다.

 

(5) 강괴의 결함

   1. 비등작용 : 산소(O2)와 탄소(C)가 반응한 코발트(Co)의 생성 가스가 대기중으로

   빠져나가는 현상으로 끓는 것처럼 보인다. 림드강에서 발생한다ㆍ

   2. 헤어크랙(hair crack) : 수소(H2)가스에 의해 머리칼 모양으로 미세하게 갈라지

   는 균열하는 것으로 킬드강에서 발생한다.

   3. 백점 : 수소의 압력이나 열응력, 변태응력 등에 의해 생긴 균열이 생긴다. 이

   외에 수축관, 수축공, 기포, 편석 등이 있으며 킬드강에서 발생한다.

 

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