페로망간(FeMn) 이란?

페로망간(FeMn)

• 철강 공정에서 페르로망간은 주로 강철의 최종 조성 단계를 조절하는 구간에서 사용됩니다.

• 페로망간은 철과 망간의 합금으로 제강과정 중에 환원제 역할을 함과 동시에 불순물을 제거하는 필수요소다.

• 망간은 탈황제로서 모든 제강공정에 필수적인 첨가제며 강도, 인성, 경도를 더해주는 합금 첨가제이기도 하다.

• 페로망간을 용강에 가하면 철 중의 산소와 결합해 산화망간(MnO)이 되며 또 황(S)과 화합해 황화망간(MnS)이 돼 찌꺼기로 배출된다.

• 철에 망간의 성질을 부여하기 위해 제강공정에서 사용된다.

  • 철에 망가니즈를 결합할 경우, 황과 결합해 강철의 부서짐 성질의 요인인 황화철의 형성을 막아 강도가 우수해진다.

  • 망간은 모든 철강의 구성 성분이 되는데 스테인레스강에서는 망간이 2%까지 함유돼 있고 일부 특수강에서는 19%까지 포함되기도 한다. 1.6%까지 망간이 함유되는 탄소(또는 비합금)강은 생산되는 강철의 주 형태로서 망간의 주 시장이다.

• 망간이 들어간 강철은 함량에 따라 저망가니즈강과 고망가니즈강으로 나뉜다.

  • 보통 함유량이 1~2%인 강철을 저망가니즈강, 10~14%인 강철을 고망가니즈강이라고 부른다.

  • 저망가니즈강은 기계적 성질과 전성이 탄소강보다 뛰어나 구조체를 만드는 데 많이 사용되며 고망가니즈강은 담금질을 하면 내마모성이 크게 향상돼 광산 및 토목 기계, 철도레일, 장갑판, 무한궤도(caterpillar), 헬멧 등을 만드는 데 사용된다.

• 페로망간은 용광로 또는 전기로에서 만들어지는데 표준 성분 비율은 78~80% 망간, 그리고 7% 내외의 탄소를 함유하고 있다.

  • 망간광석과 코크스, 백운석 등의 원료를 배합해 전기로를 통해 녹여내 고탄소 페로망간을 생산하고 이때 정련로 과정을 한 번 더 거칠 경우 중‧저탄소 페로망간이 생산된다.

• 현재 동부메탈은 전기로 10기, 정련로 5기, ULPC 정련로 2기 등의 설비를 보유하고 있다.
• 포스코와 동부메탈이 합작해 ‘포스하이메탈’을 설립하고 고망가니즈강 생산에 필요한 고순도 페로망가니즈를 생산하고 있다.
• 포스코는 광양제철소내 신후판 제강공장 인근에 고순도 페로망간 7만5천t을 생산할 수 있는 설비를 2010년 4월 착공했다.
  • 포스하이메탈의 고순도 페로망간은 전량 광양제철소 자동차용 고망간강 제품생산에 사용된다.
• 포스코는 고체 상태의 망간 메탈을 전량 중국에서 수입해 왔으나 중국의 전력부족과 수출세 인상 등의 문제로 수급이 불안정해 고순도 페로망간의 안정적인 조달 필요성에 따라 생산을 결정했다.
• 고체 상태의 망간 메탈을 다량 투입할 경우 용강의 과다한 온도 저하로 인해 품질이 낮아지고 제조원가가 상승하는 등 경제성이 없어 이를 해결하기 위해 용융상태로 사용 가능한 고순도 페로망간 제조가 필요하게 됐다.
• 포스하이메탈은 페로망간(FeMn) 40㎹A 전기로를 가동한 지 21일 만인 지난 2011년 7월 페로망간(망간쇳물)을 첫 생산했다.
• 포스코는 망간 생산을 통해 수입대체 효과, 안정적 원료공급과 더불어 광양제철소에서 생산하는 후판·자동차강판의 강도와 가공성도 높아져 품질경쟁력을 한층 강화할 수 있게 됐다.

철강 제조 공정 단계

• 페르로망간은 이러한 여러 단계를 거쳐 균일한 품질의 강철을 생산하기 위한 중요한 재료이며, 주로 합금 첨가 단계에서 사용됩니다. 이 단계에서 정밀한 합금 조성과 특성 조절이 이뤄져야 하기 때문에 신중한 관리가 필요합니다.

1. 제철 (Ironmaking)

   • 철광석을 고로(blast furnace)에서 용광로를 사용하여 철로 변환합니다. 이 과정에서 생성되는 것은 주로 쇳물(pig iron)로, 높은 탄소 함유량과 다른 불순물이 포함되어 있습니다.

2. 제강 (Steelmaking)

   • 쇳물은 전로(basic oxygen furnace) 또는 전기로(electric arc furnace)에서 제강 과정을 거쳐 강철로 변환됩니다. 이 과정에서 불순물을 제거하고, 탄소 함량을 조절합니다.

   • 제강은 철광석으로부터 철강을 생산하는 공정입니다. 이 과정은 철에서 불순물(주로 탄소)을 제거하고, 필요에 따라 합금 원소를 첨가하여 원하는 철강의 물리적, 화학적 특성을 얻는 것을 목표로 합니다. 제강 공정은 주로 다음과 같이 이루어집니다:

     1) 제선 (Ironmaking): 철광석을 용광로에서 녹여 쇳물을 만듭니다.

     2) 용강생산 (Basic Oxygen Furnace, BOF) 또는 전기로 제강 (Electric Arc Furnace, EAF):

     • BOF: 쇳물을 산소와 반응시켜 탄소를 제거합니다.

     • EAF: 고철을 주로 사용하여 전기로로 재용융해 강철을 만듭니다.

     3) 정련 (Refining): 필요 시 추가로 불순물을 제거하고 합금 첨가제를 넣어 고급 강철을 제조합니다.

3. 합금 첨가 (Alloying)

   • 이 단계에서 페르로망간과 같은 합금 원소가 첨가됩니다. 철강의 특정한 물리적, 화학적 특성을 부여하기 위해, 망간뿐만 아니라 니켈, 크롬, 몰리브덴 등의 다른 합금 원소도 첨가될 수 있습니다.

   • 페르로망간은 주로 이 단계에서 첨가되어 망간의 함량을 조절하고 강의 기계적 특성을 개선합니다.

4. 주조 및 가공 (Casting and Forming)

   • 합금된 강철은 원하는 형상으로 주조되거나, 열간압연 및 냉간가공으로 더욱 가공됩니다.

5. 마무리 및 처리 (Finishing and Treatment)

   • 마지막으로 강철 제품은 필요에 따라 열처리, 표면처리 등의 추가 작업을 거쳐 최종 제품 형태를 갖춥니다.