1) 개요
모든 산업의 기초소재인 철은 최초의 광물에서부터 노동용구로 처음 사용되기 시작했으며 끊임없는 제련기술의 발달을 통해 현대에는 가장 폭 넓게 사용되는 소재로써 모든 생활의 중심이 되고 있다. 앞으로도 지속적인 기술개발로 고부가가치 제품 생산과 신 강종 개발이 두드러질 전망이며 가장 편리하고 경제적인 기초소재로서의 확고한 위치를 계속 유지할 전망이다.
1) 주강품(Steel Casting)
주강은 강의 주물로서 주철주물과는 외견이 비슷하나 재질이 전혀 다르며, 주철에 비하여 강하다.
주강은 전기로 및 유로에서 생산된 용강을 일정 형상을 갖춘 주형에 주입하여 만든 것으로 재질을 좋게 하기 위해서 충분히 정련된 용강을 적정온도에서 주입해야 하며 응고시의 수축을 방지하기 위해 압탕을 설치하고 가스방출을 쉽게 하는 등의 주조기술이 필요하다. 또 기계가동을 용이하게 할 목적으로 어닐링을 하여 재질을 연화하는 것이 보통이다.
최근에는 기계가동을 필요로 하지 않는 정밀 주조법이 채택되어 자동차 부품 등의 제조에 많이 사용되고 있다. 용도에 따라 특수강으로도 만드는데 내열용으로는 니켈(Ni), 크롬(Cr)이 함유된 스테인리스계가 사용되고 마모에 강한 것으로는 고망간 강이 있다.
주용도는 공작기계, 산업기계, 자동차 및 중장비부품, 선박부품, 밸브류, 제철 및 제강설비, 석유화학, 건축, 구조등에 사용된다.
2) 단강품(Steel Forgings)
단강품은 강괴, 빌릿 등 소재를 가열하여 프레스 또는 해머로 누르거나 두들겨서 만든 강으로 압연강재나 주강품 보다 강도면에서 우수하여 주강품의 사용이 곤란한 곳에 주로 사용된다. 특히 제조공정 상 용도에 적합하도록 화학성분을 고려하여 정련해야 하며 강괴 자체부터 특별한 관리를 해야 한다. 따라서 불순물이 많은 강괴 상하의 부분을 30%정도 절단하고 표면의 흠을 미리 제거한 후에 단조하기 때문에 실수율이 낮은 단점이 있다.
용도는 철도차륜 및 차축, 압연기롤 등 강도를 요하는 데에 쓰이며 각종 형태로 성형한 제품은 자동차, 선박, 철도차량의 부품, 압력용기 및 부품 등으로 사용된다.
3) 주철품(Iron Castings)
주물용 선철 및 고철을 전기로나 유도로에서 용해하여 주형에 주입하여 만든 제품을 주철이라고 한다. 주철은 강보다 탄소함유량이 높고 강괴는 판이 한 조직구조를 가지고 있어 인장강도가 낮고, 고온에서도 소성변형이 되지 않는 등의 결점이 있다.
그러나 복잡한 형상으로도 쉽게 제작할 수 있고 내 마모성과 내식성이 우수할 뿐 아니라 가격이 저렴하여 주철관을 비롯한 내연기관 실린더, 피스톤, 펌프, 농기구부분품 등에 널리 사용되고 있다.
주철에는 보통주철과 인장강도를 개선한 고급주철, 마그네숨(Mg) 또는 세륨(Ce)등을 첨가하여 강인성을 부여한 구상흑연주철, 표면에 경도를 높인 칠드(Chilled)주철 및 강의 중간성질을 갖게한 가단주철등이 있다.
주물용 선철 또는 여기에 강을 배합하여 제조한 주철관은 내부가 비어있는 것으로 형태에 따라 직관과 이형관으로 분류되며 상-하수도, 배수관으로 사용된다.
4) 압연제품
가) 보통강 열간압연강재
- 형강 (Section Mill)
- 봉강 (Bar)
- 철근 (Deformed Bar)
- 선재 (Wire Rod)
- 궤조 (Rail)
- 강판(중후판, 열연강판(Hot Rolled Steel Sheets))
- 강대(열연강대 ; Hot Rolled Steel Sheets in Coil, Hot Coil)
- P.O강판 (Pickled-Oiled Steel Sheets)
- 강시판 (Sheet Pile)
- 강륜 (Steel Wheel)
나) 보통강 냉간압연강재
- 미소둔강판 (Full Hard)
- 냉연박판 (Cold Rolled Steel Sheets)
- 냉연광폭강대 (Cold Rolled Steel Sheets in Coil)
- 냉연협폭강대 (Cold Rolled Steel Sheets in Coil)
- 석도용원판 (Black Plate)
- 전기강판 (Electric Steel Sheets)
- 표면처리강판 (석도강판(Tin Plate), 아연도금강판(Galvanized Iron)-전기아연도금강판(Hot Dipped Galvanized Iron 약칭 HDGI, CGI), 전기아연도금강판(Electrolytic Galvanized Iron 약칭 EGI), 크롬도금강판, 니켈도금강판, 전기도금강판, 전기동도금강판, 아연-알루미늄합금도금강판(Zinc-Aluminum Alloy Coated Steel Sheets), 착색강판(Color Coated Iron, Prepainted Steel Sheets))
다) 강관
- 보통강 제법별 강관(단접강관, 전기용접강관, 아크용접강관, 냉간인발강관, 포리에틸렌피복강관, 아연도금강관)
- 보통강 용도별 강관(배관용강관, 특수배관용 강관, 송유관 및 유정용 강관, 전선관, 구조용강관, 비닐하우스 용 아연도금강관)
- 특수강 제법별강관(무계목강관(Seamless Tube), 단접강관, 전기용접강관, 아크용접강관, 냉간인발강관)
- 특수강 용도별 강관(배관용강관, 구조용강관, 열교환기용강관)
- 주철관
라) 선재
- 보통강 선재(철선, 아연도금철선, 경강선, 아연도금경강선, 용접봉 심선)
- 특수강 선재(PC강선, 이형PC강선, 스테인리스 강선, 비드와이어, 냉간압조용 강선(CHQ : Cold Head Quality))
- 선재2차가공 제품 (와이어 로프, 항공기용 와이어로프, 강연선, 타이어코드, 스프링, 철망, 철조망, 어닐링선(Anealing), 철못, 전기용접봉)
- 보통강- 일반탄소강
- 특수강- 공구강 ; 탄소공구강, 합금공구강, 고속도공구강
구조용 강; 기계구조용 탄소강, 구조용 합금강
특수용도 강 ; 스프링강, 베어링강, 스ㅌ인리스강, 내열강, 쾌삭강, 피아노선, 고장력강, 고망간강등
1) 탄소강
가) 아암코철(Armco Iron)
나) 극연강 (Very Mild Steel)
다) 연강 (Mild Steel)
라) 경강 (Hard Steel)
마) 최경강 (Very Hard Steel)
바) 탄소공구강 (Carbon Tool Steel)
2) 특수강
가) 개요
특수강은 자동차, 산업기계, 건설, 방위산업, 중장비, 화학 및 발전 플랜트, 가전제품, 항공우주산업 등에 이르기까지 폭 넓은 중화학공업의 기초소재로서 기계와 설비의 성능과 수명에 직결되는 핵심부품소재이다. 또한 자동차 및 철도차량의 경량화, 부품소형화에도 필수적인 소재로 개발 되고 있으며 저렴하고 양질의 특수강 소재는 자본재인 기계산업의 경쟁력을 뒷받침하는 바탕이 된다.
대부분의 고급 특수강은 다품종 소량이며 주문생산방식이므로 계획생산하는 일반강의 대량생산방식에 비하면 생산설비의 투자효율이 매우 낮은 편이다. 또 소비자의 요구가 까다로워 강종개발에 품목별로 3~8년 정도 장기간 소요되므로 인내심을 갖고 투자해야 빛을 보게 되는 어려운 산업이다.
우리나라 특수강업계는 대규모 시설투자를 통해 생산규모의 대형화, 공정의 연속화, 생산시설의 고속화 및 자동화를 달성한 것은 극히 최근의 일이다. 이는 무한경쟁속에 서 살아 남기 위한 불가피한 선택이었음과 동시에 제조업의 국제경쟁력 강화와 같은 국가목표달성을 위해 특수강업계가 해야 할 당연한 의무이기도 했다.
특수강은 자동차, 기계, 조선, 전자, 항공 등 각종 2차 산업 제품의 기초소재로 사용되기 때문에 최종제품의 원가, 품질, 성능을 크게 좌우하는 특성을 가지고 있다. 따라서 특수강 사업의 경쟁력은 철이 더 강하고, 가볍고, 가공하기 쉽고, 더 싸게 만들어 내느냐에 달려있는 바, 연구개발 능력이 바로 경쟁력 확보의 필수 조건이라 할 수 있다.
나) 특수강의 정의
일반적인 특수강의 개념으로 광의의 정의는 보통강 이외의 모든 강을 특수강으로 정의하며 협의의 정의는 합금강만을 특수강으로 간주한다고 볼 수 있다. 그러나 일반적으로 통용되는 개념을 정의하면 다음과 같다.
- 일반 탄소강에 비하여 1종이상의 합금원소를 첨가하여 특수한 성질을 부여한 강
- 특수한 제강방법을 통하여 불순물을 극히 낮은 수준으로 제어한 강
- 특수한 용도에 적합한 열처리를 통하여 소정의 성능을 발휘하는 강
- 품질상으로 균일하고 요구 특성에 대한 재현성이 보증되는 강
일반강과 특수강을 비교해 볼 때 특수강은 보통강에 비해 자동차, 산업기계, 방위산업, 항공우주산업 등 부품의 성능과 수명 등을 좌우하며 소형화, 경량화를 실현할 수 있다.
특수강을 분류하면 크게 형상과 강종별로 분류할 수 있다.
형상별로는 조강류(봉강, 형강, 선재), 판재류, 강관, 주강으로 분류하고 강종별로는 공구강, 구종용강, 특수용도강으로 분류하며 화학성분이나, 용도에 따라 재질을 세분화하고 있다.
다) 합금원소별 분류
강에 동(Cu), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V)등의 특수원소를 1~2종 이상 첨가하여 성능을 향상시키거나, 탄소강에 함유해 있는 망간(Mn)이나 규소(Si)의 양이상으로 첨가하여 특수 기능을 부여한 강을 합금강이라 한다.
일반적으로 합금원소가 약 5%이하의 것을 저합금강, 스테인리스강과 같이 합금원소가 약 10%이상의 것을 고합금강이라 한다.
- 망간강 (Manganese Steel)
- 크롬강 (Chrome Steel)
- 텅스텐강 (Tungsten Steel)
- 니켈강 (Nikel Steel)
- 니켈크롬강 (Nickel-Chrome Steel)
- 몰리브텐강
라) 용도별 분류
- 구조용강의 종류 및 용도(기계구조용 탄소강, 구조용 합금강)
- 공구강의 종류 및 용도 (탄소공구강, 합금공구강, 고속도공구강, 중공강)
- 특수용도강의 종류 및 용도(스프링강, 베어링강, 내열강, 쾌삭강, 피아노선재, 고장력강, 고망간강, 냉간압조용탄소강, 스테인리스강)
1) 각국공업규격
- 한국공업규격 (KS : Korea Standards)
- 일본공업규격 (JIS : Japan Industrial Standards)
- 미국국가규격 (ANSI : American National Standards)
- 미국재료시험협회 (ASTM : American Society for Testin and Materials)
- SAE (Society of Automotive Engineers)
- API (American Petroleum Institute)
- ASME (American Society of Mechanical Engineers)
- UL ( Underwriters Laboratory)
- BS (British Standards)
- DIN (Deutxcher Normenausschus)
- NF (Norm Francaise)
2) 선급협회
- 일본해사협회 (NK : Nippon Kaiji Kyokai)
- 영국선급협회 (LR : Lloyd's Register of Shipping)
- 미국선급협회 (ABS : American Bureau of Shipping)
- 프랑스선급협회 (BV : Bureau Beritas)
- 노르웨이선급협회 (NV : Norske Veritas)
- 독일선급협회 (GR : Germainscher Lloyd's)
- 한국선급협회 (KR : Korean Register of Shipping)
- 중국시헙협회 (CR : China Corpolation Tetister of Shipping)
- 이탈리아선급협회 (RINA : Registro Italian Navale)
- 중국선박험험국 (ZC : Register of Shipping The People's Republic of China)
3) ISO(International Organization for Standadization)