쇳물을 생산하는 기초 공정
철광석과 원료탄유탄을 높이 약100m의 고로에 넣은 뒤, 1.200'c정도의 뜨거운 바람을 불어 넣으면 원료탄이 타면서 나오는 열에 의해 철광석이 녹아 쇳물이 됩니다. 다시 말해 연료탄이 연소되며 발생하는 일산화탄소(co)가 철광석과 환원반응을 일으키면서 쇳물이 생산되는 것입니다.
즉, 원료탄은 철광석을 녹이는열원으로서의 역할과 동시에 산화철 상태인 철광석에서 산소와 쇳물을 분리시키는 역할을 합니다. 고로에 잠입된 철광석이 쇳물로 나오기까지는 5~6시간 정도가 소요되고, 이때 쇳물의 온도는 1,500'c까지 올라갑니다. 이 쇳물에는 철성분 외에도 탄소(c)나 유황등 불순물이 함유되어 있습니다. 이 쇳물을 용선이라고 합니다.
연료탄의 역할
일관제철 공정의 원료탄(유연탄)은 크게 세가지 역할을 합니다.
1. 환원제의 역할
철광석 내 철 성분은 산소(O2)와 결합된 산화물 형태이므로 철을 만들기 위해서는
반드시 고로에서 화원과정을 거쳐야하며 이때 코크스의 탄소가 그 자체로 환원제 역활을
하거나 산소와 반응해서 일산화탄소(CO)로서 산화물 형태의 철광석을
환원시키는 작용을 합니다.
직접 환원 반응 : 철광석이 코크스 중의 탄소와 직접 접촉
FeO + C ▶ Fe + CO
간접환원반응 : 일산화 탄소에 의해 환원되는 경우
FeO + CO ▶ Fe + CO₂
2. 열원 역할
고로 내부에 투입된 코크스가 송풍구로 공급된 공기 중의 산소와 발열 반응을 일으켜
잠입물의 용융 및 환원에 필요한 열량을 공급합니다.
C + O₂▶ CO₂ + 94.2kal
C + 1/202 ▶ CO + 26.5kal
3. 동기성 및 동액성의 확보
동기성 : 철광석이 용융되기 전 고로 상부의 덩어리 상태에서 코크스의 크기는 철광석보다
크므로 고로 내부 가스 흐름의 균일함과 원할함을 좌우하는 중요한 인자이며,
이 코크스의 입도와 강도에 의해 고로의 안정 조업, 생산성 등에 영향을 미칩니다.
동액성: 고로 하부에서 잠입물은 용융되어 액체상태로 존재하게 되고 코크스만이 고체상태로
존재하므로 쇳물과 슬래그가 원활하게 노상으로 떨어질 수 있는
공간을 확보하는 역할을 합니다.
소결공장
철의 원료가 되는 철광석을 가장 먼저 다듬는 공정
철광석은 보통 30~70%의 철분(Fe)을 함유한 광석을 의미합니다. 좋은 철광석이란 철분이 풍부라고 황(s),인(p),동(Cu)과 같은 유해성분이 적으며 크기가 일정한 것을 들 수 있는데 이와 같은 이상적인 철광석은 그리 흔하지 않고 원산지에 따라 품질,성분,형상이 각기 다르므로 고로에 그대로 투입할 수는 없습니다. 따라서 고로 조업에 투입하기 전에 품질을 고르게 하고 철광석 가루를 일정한 크기로 만들어내는 공정이 필요합니다. 이를 소결공정이라고 합니다.
코크스공정
철분을 얻는데 필요한 열원을 만드는 공정
코크스는 원료탄을 로에 넣어 1000~1300'c의 고온으로 구운 것입니다.
이것은 철과 산소의 화홥물인 석을 고로 내에서 녹이는 열원인 동시에 철분을 철광석에서 분리시키는 환원제의 역할을 합니다.
고로
고로의 외부에는 철로, 내부는 특수 내화물로 축조되어 있어 준공 이후 약 10년 이상을 계속 조업 할 수 있습니다. 고로 상부를 통해서 철광석, 소결광 코크스가 투입되면 하부에서 고온의 열풍을 불어 넣습니다. 이때 코크스가 타면서 높은 온도가 형성되어 고로 내에 투입된 재료가 녹아 비중이 높은 용선은 하부로 가라 앉고 기타 불순물은 위에 뜨게 됩니다.
