강철은 무엇으로 만들어 졌을까?

강철 조각을 보고 그것이 무엇으로 만들어졌는지 궁금한 적이 있으신가요? 철강은 현대 사회의 발전에 중요한 역할을 해온 소재로 건설, 제조, 운송 등 다양한 산업에 사용되고 있습니다.

 

강철은 무엇으로 만들어 졌을까요?

모든 강철은 다른 형태의 철에 비해 강도와 내파괴성을 향상시키기 위해 탄소가 첨가된 철로 만들어집니다.

강철은 2% 미만의 탄소와 1%의 망간 및 소량의 규소, 인, 황 및 산소를 포함하는 철과 탄소의 합금입니다. 철강은 세계에서 가장 중요한 엔지니어링 및 건축 자재입니다.

강철은 탄소가 첨가된 철로 주로 구성되는 합금 또는 금속 혼합물입니다. 또한 망간, 크롬, 니켈, 몰리브덴 및 바나듐과 같은 소량의 다른 원소를 포함할 수 있으며, 이는 강철에 특정한 특성과 특성을 부여하기 위해 첨가됩니다.

강철을 만들기 위해 먼저 철광석을 땅에서 캐냅니다. 그런 다음 흙이나 암석과 같은 불순물을 제거하기 위해 용광로에서 제련 또는 녹입니다. 선철이라고 불리는 생성된 물질에는 여전히 높은 비율의 탄소 및 기타 불순물이 포함되어 있습니다.

강철을 만들기 위해 선철은 플럭스라는 물질과 혼합되어 실리콘, 인, 황과 같은 불순물을 제거하는 데 도움이 됩니다. 그런 다음 혼합물을 일반적으로 870℃에서 1,200℃ 범위의 고온으로 가열하고 표면에 산소를 분사하여 남아있는 불순물을 제거합니다. 이 공정을 "순산소 제강" 또는 "BOF 제강"이라고 합니다.

불순물이 제거된 후 강철은 특정 특성을 부여하기 위해 추가로 처리될 수 있습니다. 예를 들어, 압연하거나 다른 모양으로 성형하거나 열처리하여 강도와 경도를 높일 수 있습니다. 생성된 강철은 건설, 자동차 및 소비재와 같은 다양한 응용 분야에 사용될 수 있습니다.

 

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강철에 철이 얼마나 들어 있을까요?

대부분의 강철 유형에는 약 1%의 탄소와 97%의 철이 포함되어 있으며 나머지 2%는 미량 원소와 불순물로 구성되어 있습니다. 탄소의 양은 강철의 물리적 특성에 영향을 미칩니다. 일반적으로 말해서 탄소 농도가 높을수록 강철이 더 강하고 단단해집니다.

강철에 함유된 철의 양은 강도, 연성 및 내식성과 같은 강철의 많은 특성을 결정하기 때문에 중요합니다. 예를 들어, 철 함량이 높은 강철은 일반적으로 더 강하고 내구성이 있지만 가단성이 적고 균열이 발생하기 쉽습니다.

반면에 철 함량이 낮은 강철은 일반적으로 더 부드럽고 가단성이 높지만 덜 강하고 부식되기 쉽습니다.

강철의 특정 철 함량은 합금의 다른 원소 조성을 조정하여 변경할 수 있습니다. 예를 들어, 강철의 탄소량을 늘리면 일반적으로 강도와 경도가 증가하지만 취성이 높아질 수도 있습니다. 마찬가지로 크롬이나 니켈과 같은 다른 원소를 추가하면 강철의 내식성을 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다.

 

강철에서 철과 탄소의 역할

철은 강철을 만드는 데 사용되는 주요 원소입니다. 철은 지구의 지각에 풍부하고 강도와 연성이 있는 것으로 알려진 금속 원소입니다.

탄소는 강철을 만드는 데 사용되는 또 다른 주요 원소입니다. 탄소는 강철에 소량 존재하는 비금속 원소입니다. 강철에 존재하는 탄소의 양은 0.3% 미만의 탄소를 포함하는 저탄소강과 2% 이상의 탄소를 포함하는 고탄소강으로 다양할 수 있습니다.

철과 탄소의 결합은 강도, 내구성 및 다용도성과 같은 고유한 특성을 가진 강철이라는 새로운 재료를 만듭니다. 철강에서 철과 탄소의 비율을 조정하여 다양한 특성을 가진 다양한 유형의 철강을 만들 수 있습니다.

 

철강에 존재할 수 있는 다른 요소

철과 탄소 외에도 강철에는 크롬, 니켈, 망간 및 바나듐과 같은 소량의 다른 원소가 포함될 수 있습니다. 이러한 요소는 내식성 또는 강도와 같은 속성을 향상시키기 위해 강철에 추가될 수 있습니다.

예를 들어, 스테인리스강은 부식 방지 특성을 부여하는 다량의 크롬을 함유한 강철 유형입니다. 강도와 인성을 향상시키기 위해 강철에 니켈을 첨가할 수도 있습니다.

 

강철은 어떻게 만들어질까?

강철은 철, 산소 및 자연에서 발생하는 기타 광물의 화합물인 철광석으로 만들어집니다. 제철 원료는 고로/순산소로 경로와 전기로 경로의 두 가지 공정을 통해 채광된 후 강철로 변환됩니다.

강철을 만드는 과정과 관련된 주요 단계는 다음과 같습니다.

채광
철광석은 지구에서 추출되며 일반적으로 적철광 또는 자철석 형태로 발견됩니다. 이 광석은 대규모 광상에서 채굴된 후 가공 공장으로 이송되어 분쇄되고 제련을 위해 준비됩니다.

제련
철광석은 흙이나 암석과 같은 불순물을 제거하기 위해 용광로에서 제련 또는 녹입니다. 선철이라고 불리는 생성된 물질에는 여전히 높은 비율의 탄소 및 기타 불순물이 포함되어 있습니다.

정제
선철은 플럭스라는 물질과 혼합되어 실리콘, 인, 황과 같은 불순물을 제거하는 데 도움이 됩니다. 그런 다음 혼합물을 일반적으로 화씨 1,600도에서 2,200도 범위의 고온으로 가열하고 표면에 산소를 분사하여 남아있는 불순물을 제거합니다. 이 공정을 "순산소 제강" 또는 "BOF 제강"이라고 합니다.

형성
불순물이 제거된 후 강철은 특정 특성을 부여하기 위해 추가로 처리될 수 있습니다. 예를 들어, 압연하거나 다른 모양으로 성형하거나 열처리하여 강도와 경도를 높일 수 있습니다.

마무리 손질
강철은 광택 마감 또는 보호 코팅과 같은 특정 특성을 부여하기 위해 추가로 처리될 수 있습니다. 또한 원하는 품질 기준을 충족하는지 테스트할 수도 있습니다.

유통
완성된 강철은 제조업체 또는 다양한 제품 생산에 사용할 다른 고객에게 배송됩니다.

전반적으로 강철을 만드는 과정은 철을 정화하고 강화하기 위한 화학 반응과 물리적 과정의 조합을 포함합니다. 사용되는 구체적인 방법과 기술은 생산되는 강철의 유형과 최종 제품의 원하는 특성에 따라 달라질 수 있습니다.