연철과 강의 성질과 특징에 대해서 공부하기

연철근

연철과 강의 성질과 특징에 대해서 알아보려고 한다. 먼저 연철에 대해서 공부해 보도록 한다.

 

1. 연철의 성질과 특징

연철은 금속 전체의 슬래그가 1~3% 정도 고루 분포되어 있고 탄소를 0.2% 이하로 함유하고 있는 철금 속이다. 이것은 수세기 동안 다양한 방법으로 제조되어 왔고, 현재 사용되고 있는 두 가지 방법으로는 교련법과 아스톤법이 있다. 대부분은 아스톤법으로 연철을 생산하고 있다.

 

교련법에서는 선철과 철스크랩이 석탄이나 기름 또는 가스를 이용하여 소형 반사로 500파운드 용량의 교련로에서 용해된다. 모든 원소는 노의 염기성 내화벽돌 라이닝과 접하게 되므로 산화에 의해 제거된다. 이 진행방법에는 기계식 교련로가 사용되며, 금속을 교반하고 금속을 큰 덩어리로 모으는 수작업을 줄일 수 있다. 제품에서 불순물을 제거하고는 철과 슬래그의 만족 같은 큰 양을 끌어내고 기계적으로 슬래그를 끌어내어 제품으로 만든다.

 

아스톤법은 선철을 듀폴라에서 용해하고 베서머전로에서 정련을 한다. 불어서 정련된  금속은 적은 평로에서 사전에 준비된 적당량의 슬래그가 들어있는 쇳물바가지에 부어 혼합된다. 슬래그의 온도가 비교적 낮기 때문에 금속을 작은 공간 속으로 불어넣을 수 있는 충분한 힘을 가지고 용해된 가스를 배제하면서 용탕은 신속히 응고한다. 이 금속편은 주조용 쇳물바가지의 밑부분에 모이고 해면철로서 용탕은 신속시 응고하다. 주조용 쇳물바가지에 모인 쇠뭉치의 무게는 3톤 정도이고, 생산속도는 한 덩어리에 약 5분이 소요된다. 그런 후 프레스로 나머지 슬래그를 밀내고 또한 슬래그로 피복된 금속입자가 덩어리로 용착 되어 고체 블룸으로 형성되어 여러 가지 모양으로 압연된다.

 

이와 같은 방법으로 제조된 연철은 일반적으로 탄소 0.03%, 규소 0.13%, 황 0.02%, 인 0.18%, 망간 0.1% 이하를 함유한다. 연철은 주로 파이프와 같은 종류로 조선호, 철로, 농장, 정유공장과 같은 곳에서 사용되며 녹에 의하여 질이 저하될 우려가 있는 제품에 사용된다. 부식에 대한 저항 이외의 장점으로는 용접이 용이하며, 전영성이 높고 피복을 오래 유지하는 능력을 가지고 있다.

 

2. 강의 성질과 특징

강은 철, 탄소 그리고 몇 가지 다른 원소들의 합금 결정체이며 임계온도 이상에서 담금질을 하면 경화되는 성질이 있다. 슬래그를 함유하지 않으며 주조, 압연, 단조가 가능하다. 강에 있어 탄소는 경도와 강도를 증가시키는 역할을 하므로 매우 중요한 성분이라 할 수 있다. 다른 금속보다 더 많은 강재가 사용되고 있다. 강은 확실하고 복잡한 모양의 크리고 만들기 위하여 주형에서 주조하며, 관, 봉재, 강판, 또는 구조용 강을 만들기 위해 잉곳으로 주조하는 경우가 많다. 

 

강은 포함되는 합금 원소에 따라 분류된다. 탄소는 포함되는 합금원소 중 가장 중요한 원소이기 때문에 모든 강은 탄소의 함유량에 따라 분류된다. 일반 탄소강은 주로 철과 탄소를 포함하며 10XX강으로 분류된다. 처음 두 자리는 일반탄소강을 지시하며, 셋째와 넷째는 탄소함유량의 백분율울 나타낸다. 예를 들어 1035강은 탄소를 35% 가진 일반탄소강이다.

 

탄소강에는 매우 많은 종류의 다른 재료가 포함되어 있으나 그들은 양이 적어서 물리적 성질에는 영향을 미치지 않는다. 합금강은 미국의 자동차기술협회 및 철강협회에 의하여 분류되어 있다. 강은 크게 탄소강과 합금강으로 분류된다. 

 

저탄소강은 강선, 구조용강, 나사못, 볼트, 너트와 같은 나사 기계부품 등에 의해 사용된다. 중탄소강은 레일, 축류, 기어 및 높은 강도와 적절한 경도가 요구되는 제품을 제작하는데 쓰인다. 고탄소강은  칼, 드릴, 탭과 같은 공구와 내마멸성이 요구되는 재료에 사용된다. 모든 강주물의 50% 이상이 중탄소강이다. 강주물은 교통산업, 산업기계분야, 그리고 건설분야에 사용된다. 이 강주물은 노멀라이징을 한 조건에서 전연성과 높은 인장강도를 가지며, 그 범위는 400~700 MPa이다.

 

합금강은 강 생산량의 15%를 차지하고 있으며 일반 탄소강의 성질보다 뛰어난 특성을 가지고 있어 많은 용도로 사용된다. 모든 합금강이 자신의 고유의 특성을 갖고 있지는 않으나 강의 합금에서는 여러 가지 장점을 고려해야 한다.

steel pipe