[철강]후판에 대한 모든것

안녕하세요 
오늘 주제는 후판에 대해 다뤄 볼거에요'

    -     목             차    -

1. 후판 정의
2. 후판 탄생 배경
3. 후판 공정
4. 후판과 열연의 차이점

--------------------------------------------------

1. 후판정의
후판은 기본적으로 6mm이상의 철판을 후판이라고 부르는데요 (이 기준은 업체마다 다르답니다)
보통 배만들때 조선용 외판재로 많이 쓰이고 있어요. 그뿐만 아니라 송유관용, 건설용등으로도 쓰인답니다.

 

2.후판 탄생 배경
후판의 탄생배경을 알아볼게요
후판은 왜 탄생하게 되었을까요? 일반적인 주조강판은 미세조직이 매우 조대하다보니 강도가 아주 약하답니다.
강도를 강하게 하기 위해서 압연과 같은 소성가공을 통해 조직을 미세하게 해주고, 전위가 이동하기 힘들게 해주면
변형이 일어나기 힘들어서 강도가 강하게 바뀌어요
그래서 옛날 세계2차대전때, 독일군 탱크의 외판재는 후판인데 비해 연합군의 탱크 외판재는 주조강이어서 
연합군이 아무리 대포를 쏴도 독일군 탱크는 안부서졌는데 반해, 연합군의 탱크는 포 한방에 박살이나기도 했어요

 

미국 셔먼 전차 - 둥글둥글하게 생겼죠?

 

독일의 타이거 전차 - 포를 맞아도 끄떡없음

후판이 개발되게된 배경의 다른 예로는 선박을 예로 들 수 있어요
다들 타이타닉 아시죠? 타이타닉호의 침몰에는 여러가지 원인이 있어요
그 당시에 가장 완벽하게 설계된 배 중의 하나였는데 첫 항해만에 우현이 빙산에 부딪혀 침몰했답니다.
그런데 왜이렇게 쉽게 박살났을까요?

 

타이타닉에 쓰인 강판은 평로 제강법으로 제조되었다고 해요, 평로 제강법 중에서도 산성 내화재를 라이닝재료로 사용하여 생산했을것으로 추측되는데 그 이유가 강판 성분에서 인과 황이 굉장히 많이 나왔기 때문이에요.
인(P)의 경우 조직의 조대화를 촉진하고 경도,인장강도를 증가시키는 반면, 연실률을 감소시키는 특징이 있는데 상온에서
 편석되기 쉬워 주로 응고하여 결정립계에서 편석을 이루는데 이는 충격치를 저하시켜 상온취성을 유발시켜요
두번째로 황(S)의 경우에는 우선 Mn과 결합하여 MnS를 이루어 슬래그로 제거되는데 남은 황은 FeS를 만들어 입계에 망 형태로 분포한다고 해요 이는 결국 인장강도, 연신률, 충격치를 크게 감소시키고 고온취성의 원인이 돼요.
더욱 놀라운건 타이타닉호의 강판에서 MnS도 다량으로 발견되었다는사실..

 

 결국 타이타닉호의 강판은 P, S의 성분이 많았다보니 충격치가 매우 약했고 그에따라 -2도의 낮은온도에서 충격을 흡수하지 못하고 박살났다고 봐야겠습니다.

타이타닉 침몰

이러한 사유로 인해, 사람들은 강을 개선하기 위해 강판제조에 대해 더욱 열을 올리기 시작했고
현재 다양한 용도의 강판이 생산되어 적재적소에 사용되고 있답니다.

 

3.후판공정
그럼 이제 후판이 어떻게 생산되는지 공정을 알아봐야겠지요?

후판공장 모식도

 

1)가열로
후판은 연주공정에서 생산된 슬라브를 1000~1200℃가열합니다. 이렇게 가열하는 이유는 보통 탄소강의 경우 1000℃ 이상 가열해야 FCC결정구조를 가지는 감마상인 오스테나이트 상태로 존재하게 되거든요. FCC결정구조에서는 슬립시스템이 BCC보다 많아서 가공하거나 할때 성형하기 유리해요. 그리고 이 온도에서  슬라브는 재결정 영역에 머물게 되어서 압연을 해도 응력이 풀리고 재결정이 일어나서 조직이 큰 상태를 유지하고 있어요

 

2)디스케일러
가열한 후판을 바로 압연하면 표면에 스케일이 같이 압입되면서 표면에 흠을 남기기 때문에
바로 압연하지 않고 스케일을 제거하는 디스케일링이라는 공정을 먼저 거칩니다. 디스케일링 공정에서는 고압의 물을
슬라브 표면에 강하게 뿌려 스케일을 제거하는데 이때의 고압의 물은 표면을 때리고 스프레이 처럼 발산하기 때문에 
슬라브를 냉각하는 효과는 미비하답니다.

 

3)조압연
스케일이 제거된 슬래브(Slab)를 적당한 형상과 두께, 폭을 갖춘 압연소재로 만드는 공정입니다.
압연기의 입측과 출측에 날이 설치되어 AWC(Automatic Width Control)의 적정폭 제어에 따라 폭 방향으로 압연합니다.
이때는 재결정 영역에서 압연되기때문에, 앞서 말했듯이 아무리 압연을 해도 조직이 큰상태을 유지하고 있어요

압연 설비 모식도

 

4)사상압연
사상압연은 finishing mill 이라고도 부르는데 이때의 온도는 제품별로 다르겠지만 보통 미재결정 영역으로
압연을 하기 시작하면 조직이 선형으로 펴지면서 찌그러지고 미세하게 변하기 시작해요
그 이유가 핵생성 사이트가 많이 존재하고 있어서, 조그마한 핵들이 많이 생기기 때문이에요
결국 사상압연을 거치면, 조직이 팬케이크 모양으로 찌그러지며, 미세하게 바뀐답니다.

 

5)가속냉각
제어냉각을 실시하여 금속의 기계적 성질을 향상시키는 공정으로 용접성과 인성이 향상된 고강도의 강판을 제조합니다. 가속냉각 설비는 압연과 수냉을 통해 열처리를 거치지 않고도 고장력강을 생산할 수 있는 설비입니다. 흡입타입(Suction Type)의 미스트 쿨링(Mist Cooling) 방식으로 냉각능력이 높고 폭 방향으로 일정한 온도를 유지할 수 있기 때문에 강판의 재질 편차를 감소시킵니다.

 

6)열간교정
압연 후 강판에 남아 있는 잔류응력을 제거하여 평탄도가 우수한 후판으로 교정합니다

 

7)전단(절단)
냉각대를 거친 강판은 치수 검사를 마치고 강판의 등급과 두께에 따라서 기계 절단기나 가스절단기를 이용하여 적정한 폭과 길이로 절단됩니다. 작업 조건은 제품의 치수 정확도를 높이기 위해서 Air Knife Gap과 가스 토치의 노즐 사이즈 등을 고려하여 결정됩니다.

 

8)열처리
고객이 원하는 강판 조직을 얻기 위해서는 숏 블라스터(Shot Blaster)로 스케일을 제거한 후 열처리를 실시 합니다. 후판 공장의 열처리 설비는 간접무산화 Indirect Radiation Tube Type으로 스케일 형성없이 열처리를 하고 있습니다.

 

9)UT검사(초음파 검사)
고객이 원하는 강판 조직을 얻기 위해서는 숏 블라스터(Shot Blaster)로 스케일을 제거한 후 열처리를 실시 합니다. 후판 공장의 열처리 설비는 간접무산화 Indirect Radiation Tube Type으로 스케일 형성없이 열처리를 하고 있습니다.

 

4.후판과 열연의 차이점

 

후판과 열연의 차이점은 무엇일까요?
가장 큰 차이점은 후판의 압연롤의 크기가 열연 압연롤의 크기보다 평균 2배 정도 더 크다는 점이에요
이에 따라, 후판의 압연가능폭은 열연의 압연가능 폭보다 2배정도 더 크겠지요?
두번째, 차이는 후판 압연롤은 가역 압연롤이라는점인 반면, 열연 압연롤은 비가역방식이에요
그렇다보니, 열연압연롤은 스탠드가 여러개로 많은 반면, 후판 압연기는 스탠드가 한개이지요.
이것은 결국 압연가능 두께까지 결정짓는데, 비가역 방식의 열연롤은 연속으로 압연을 하다보니, 소재의 온도 DROP이 적어 1.5t 수준까지 압연 가능한 반면, 후판 압연기의 경우에는 비가역방식이다 보니 온도DROP이 커서 5T정도가 최소에요
세번째로 후판은 폭압연을 한답니다.
이는 슬라브 폭<후판 폭 을 의미해요, 근데 열연은 따로 폭압연을 하지 않는다보니, 슬라브폭>열연 폭 이랍니다.

이번에는 간단하게 공정을 설명 드렸는데
다음 시간에는 각 공정별로 자세한 내용을 가지고 찾아올게요

#후판 #공정 #후판공정 #철강 #제철 #현대제철 #포스코 #열연 #압연 #열처러 #가속냉각 #조압연 #사상압연 #슬라브 #연속주조 #고로 #전기로 #타이나틱 #타이거전차 #탱크 #전차 #침몰 #부식 #황 #인