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선철(Pig Iron) 생산 공정: 원료, 고로 조작, 후속 공정까지

선철(Pig iron) 생산은 철광석, 목탄(코크스), 플럭스(Flux, 부재료)를 고로(Blast furnace)에 장입해 고온에서 반응시키는 과정입니다. 용융된 선철은 냉각 방식과 소재에 따라 연철(Wrought iron), 주철(Cast iron), 강철(Steel) 제조의 중간 소재가 됩니다.

고로 구조와 장입

대형 강철 구조물로 상부에 철광석·코크스·플럭스 교번 장입구, 중부에 800~1,200℃ 예열 공기 주입구(풍구), 하부에 용선·슬래그 탭 구멍이 있습니다.

고로 내 반응 메커니즘

  1. 코크스 → 일산화탄소(CO) 발생 → 연소열 증폭으로 온도 추가 상승.
  2. 상승하는 CO가 철광석 산화철 환원 → 금속철 비율↑, 융점↓.
  3. 플럭스(석회석/장석)가 불순물과 반응 → 저융점 슬래그 생성 → 추가 정련.
  4. 철 용융 → 하부 탭으로 배출.

냉각과 '선철' 이름 유래

전통적으로 용선을 중앙 주조구(어미 돼지)와 분기구(새끼 돼지)로 흘려 응고시켰는데, 이 모양이 돼지 가족 같아 'Pig iron'이라 명명. 현대엔 액체 상태 그대로 이송하는 방식이 주류.

후속 공정: 선철 → 최종 제품

선철은 고탄소·불순물로 직접 사용 곤란. 재용해해 슬래그 혼합→연철, 추가 철광석·합금원소 첨가→주철, 2차 정련으로 불순물 제거+합금원소 첨가→강철로 이어지는 중간 소재 역할.

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