제조 재료로서의 철강에 관한 모든 것

강철은 물건을 만드는 데 중요한 역할을 합니다. 고층 건물부터 자동차, 작은 공구까지 강철의 강도와 긴 수명은 많은 직업에서 최고의 선택이 되고 있습니다. 철강이 중요한 이유와 철강이 세상을 만드는 데 어떻게 도움이 되는지 살펴보세요.

철강이 제조업을 지배하는 이유

스틸은 가장 많이 사용되는 금속 전 세계에서. 매년 제조업체들은 약 19억 톤의 철강을 생산합니다. 이는 다른 모든 금속을 합친 것보다 많은 양입니다! 사람들은 왜 이렇게 많은 강철을 사용할까요?

• 그것은 강한 쉽게 모양을 만들 수 있습니다.
• It 오래 지속됩니다. 쉽게 깨지지 않습니다.
• 그것은 저렴 다른 많은 금속보다
• 다음과 같습니다. 재활용 계속 반복

철강은 매년 세계 경제에 약 1조 6천억 달러의 가치를 더하는 등 전 세계의 경제에도 큰 도움이 됩니다. 이는 많은 일자리와 성장을 의미합니다!

스틸이란 무엇인가요? 구성과 과학

강철의 핵심은 대부분 철에 소량의 탄소 (0.02%에서 2.1% 사이). 이 혼합물은 철분을 훨씬 더 강하게 만듭니다. 우유에 초콜릿을 조금 넣으면 모든 것이 달라진다고 생각하세요!

철강 제조업체는 강철에 특별한 힘을 부여하기 위해 다른 원소를 추가하기도 합니다:

과학자들은 강철을 "철 금속"철"이 포함되어 있기 때문입니다. 알루미늄 및 구리와 같은 다른 금속은 철이 없기 때문에 "비철"입니다.

강철의 종류 및 응용 분야

모든 강철이 같은 것은 아닙니다. 각기 다른 유형이 각기 다른 작업에 가장 적합합니다:

탄소강

가장 일반적인 유형으로, 전체 철강 생산량의 약 90%를 차지합니다. 세 가지 주요 유형이 있습니다:

• 저탄소 강철 (연강): 성형 및 용접이 용이하며 차체에 사용됨
• 중간 탄소강: 더 강하고, 사용 CNC 가공 강철 부품 기계 분야
• 고탄소강: 매우 단단하며 절삭 공구 및 스프링에 사용됩니다.

스테인리스 스틸

이 특수 강철에는 녹을 방지하는 데 도움이 되는 크롬이 10.5% 이상 함유되어 있습니다. 다양한 종류가 있습니다:

• 오스테나이트: 가장 일반적이며 주방 싱크대 및 식품 장비에 사용됩니다.
• 마르텐사이트: 열처리로 매우 단단해져 칼에 사용 가능
• 이중화: 부식에 매우 강해 화학 공장과 같은 열악한 환경에서 사용 가능

공구강

다른 재료를 자르고, 모양을 만들고, 성형할 수 있도록 제작되었습니다. 이 강철은 절단으로 인해 뜨거워져도 단단하게 유지됩니다. 드릴 비트나 금속 스탬프와 같은 물건을 만드는 데 사용됩니다.

합금강

이러한 강철에는 특정 작업에 더 잘 작동하도록 특수 원소가 추가되어 있습니다. 예를 들어 자동차 기어는 몰리브덴과 니켈이 포함된 합금강을 사용합니다.

강철이 만들어지는 방법: 생산 공정

강철을 만드는 것은 복잡한 레시피를 요리하는 것과 같습니다. 강철을 만드는 두 가지 주요 방법은 다음과 같습니다:

용광로-기초 산소 제강(BF-BOS)

이 전통적인 방식으로 전 세계 철강의 약 70%가 생산됩니다:

1. 철광석, 석탄 및 석회석이 용광로로 들어갑니다.
2. 혼합물은 약 2,200°F(1,200°C)까지 가열됩니다.
3. 용융 철이 나옵니다.
4. 철은 산소가 유입되는 기본 산소 용광로로 이동합니다.
5. 탄소 및 기타 원치 않는 물질이 연소됩니다.
6. 올바른 유형의 강철을 만들기 위해 다른 요소가 추가됩니다.

전기 아크 퍼니스(EAF)

이 새로운 방법은 대부분 재활용 강철을 사용합니다:

1. 고철이 큰 솥에 들어가다
2. 거대한 전극이 번개와 같은 전기 아크를 생성합니다.
3. 전기가 강철을 녹입니다.
4. 올바른 유형을 만들기 위해 새로운 요소가 추가됩니다.
5. 강철을 금형에 붓습니다.

EAF는 용광로보다 60%의 에너지를 덜 사용하므로 지구에도 좋습니다. 실제로 90%의 강철이 재활용되어 지구상에서 가장 많이 재활용되는 소재가 되었으며, 이는 강철을 계속해서 재활용할 수 있기 때문에 도움이 됩니다.

강철의 중요한 특성

스틸은 다양한 작업에 적합한 특별한 기능을 갖추고 있습니다:

기계적 특성

• 인장 강도: 강철이 부러지기 전에 견딜 수 있는 당기는 힘의 정도. 강철은 목재나 플라스틱보다 훨씬 강한 400~2,000MPa(메가파스칼)를 견딜 수 있습니다.
• 연성: 강철이 부러지지 않고 얼마나 늘어날 수 있는지. 이는 에너지를 흡수하는 데 도움이 됩니다.
• 경도: 로크웰 척도로 측정한 것으로, 강철이 찌그러짐과 긁힘에 얼마나 잘 견디는지를 보여줍니다.

기능적 속성

• 열 전도성: 강철은 열을 이동시킬 수 있지만 구리나 알루미늄만큼 잘 이동시키지는 못합니다.
• 자성: 대부분의 강철은 자화할 수 있어 모터와 발전기에 도움이 됩니다.
• 내식성: 스테인리스와 같은 일부 강철은 다른 강철보다 녹에 더 잘 견딥니다. 일반 강철은 아연 도금 (아연 코팅)을 사용하여 녹을 방지합니다.

표준

ASTM(미국 재료 시험 협회), ISO(국제 표준화 기구), EN(유럽 표준) 같은 단체의 표준을 사용하여 강철 품질을 검사합니다. 이를 통해 강철이 작업에 적합하게 작동하는지 확인합니다.

주요 산업 애플리케이션

스틸은 다양한 곳에서 활용되고 있습니다! 가장 많은 사용자를 소개합니다:

구조(전체 강철 50%)

건물, 교량, 주택은 강철을 사용합니다:

• 콘크리트 철근(철근)
• 구조용 빔 및 기둥
• 루핑 및 사이딩

강철은 지진과 폭풍에 대비해 건물을 더욱 튼튼하게 만듭니다.

자동차(모든 강철의 12%)

자동차 제조업체는 정밀 가공용 강철 에서:

• 자동차 프레임 및 차체
• 엔진 부품
• 기어 및 차축

새로운 고강도 강철은 자동차를 더 가볍고 안전하게 만드는 데 도움이 됩니다.

항공우주

비행기와 로켓에는 특수 강재가 필요합니다:

• 고온 및 저온에서도 견고하게 유지
• 너무 무겁지 않게
• 반복되는 스트레스로부터 벗어나기

에너지 산업

풍력 터빈, 석유 굴착 장치, 발전소에는 이를 견딜 수 있는 강철이 필요합니다:

• 혹독한 날씨를 견뎌내세요
• 강한 힘 처리
• 수십 년 동안 지속

장점과 단점

스틸은 좋은 점도 많지만 몇 가지 문제점도 있습니다:

장점

• 수명: 철골 구조물은 적절한 관리를 통해 100년 이상 사용할 수 있습니다.
• 적응성: 거의 모든 모양으로 제작 가능
• 비용 효율성: 비슷한 강도를 가진 많은 금속보다 저렴
• 친환경: 품질 저하 없이 여러 번 재활용 가능

단점

• 부식: 일반 강철은 코팅으로 보호하지 않으면 녹이 슬어버립니다.
• 에너지 사용: 광석으로 새로운 강철을 만드는 데는 많은 에너지가 필요하고 공해가 발생합니다.
• 무게: 알루미늄 또는 복합재보다 무겁습니다.
• 열전도체: 겨울에는 열을 잃고 여름에는 열을 얻을 수 있습니다.

미래를 만드는 혁신

스틸은 계속 발전하고 있습니다! 다음은 몇 가지 흥미로운 새로운 개발 사항입니다:

스틸을 사용한 3D 프린팅

이제 기계가 강철 부품을 레이어별로 프린팅할 수 있습니다. 이는 제작에 도움이 됩니다:

• 이전에는 만들 수 없었던 복잡한 형태
• 항공우주 및 의료 기기용 맞춤형 부품
• 훨씬 빠른 프로토타입 제작

그린 스틸

오염을 줄이면서 철강을 만드는 새로운 방법:

• 철광석에서 산소를 제거하기 위해 석탄 대신 수소 사용
• 이산화탄소가 대기에 도달하기 전에 포집하기
• 전기 아크로에서 더 많은 재활용 강철 사용

SSAB의 HYBRIT 프로젝트는 수소를 사용하여 90%의 CO₂ 배출량을 줄였습니다.

스마트 코팅

새로운 코팅은 강철을 더욱 향상시킵니다:

• 작은 스크래치를 고치는 자가 치유 코팅
• 스스로 청소하는 나노 강화 표면
• 강철이 스트레스를 받으면 색이 변하는 코팅

스틸에 관한 자주 묻는 질문

결론

강철은 다른 어떤 소재보다 강도, 경제성, 다용도성을 모두 갖추고 있어 현대 제조업의 근간을 이루고 있습니다. 강철은 강철 부품의 CNC 밀링 고층 빌딩의 거대한 빔에 이르기까지 강철은 우리 건축물의 거의 모든 부분에 닿아 있습니다.

미래를 바라보며 "친환경 철강" 생산의 혁신과 선진화된 맞춤형 강철 가공 는 이 놀라운 소재가 세계에서 가장 중요한 제조 소재의 자리를 유지하면서 더욱 지속 가능한 소재가 될 수 있도록 도울 것입니다.