강판

강판(Steel Plate, Steel Sheet)는 강철로 만든 판재를 가리킨다. 강판은 강반 제품을 압연하는 방식으로 제조된다. 사용자의 소요에 비춰 쉽게 자르고 용접하여 다른 정밀 제품을 제작할 수 있다.

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개요

강판(鋼板)은 강반 제품을 소정 규격으로 압연하여 취득한 제품이다. 철강업계의 형강 범위에 귀속된다. 강반제품으로 슬래브, 블룸, 빌릿 등이 있다. 판재의 두께에 따라 후판, 박판으로 분류하며 압연가공방법에 따라 열연강판과 냉연강판으로 분류한다. 용도와 성능에 따라 많은 종류로 세분화 된다.

강판의 종류

가공된 판재의 두께에 따른 분류

□ 후판(Plate) - 6mm 이상의 두께를 가진 판재이며 보일러, 교량 등에 사용된다.

□ 박판(Sheet) - 6mm 이하의 두께를 가진 판재이며 주로 자동차 차체, 가전제품, 주방기기 등에 사용된다.

성형 가공법에 따른 분류

□ 열연강판(HR: Hot Rolled Steel)

800도 이상의 고온에서 슬래브(slab), 블룸(bloom), 빌릿(billet) 등을 롤(Roll) 사이로 통과시켜 적절한 길이와 두께로 가공한 강판이다. 슬래부는 판상형의 반제품으로 연속주조에 의해 직접 주조하거나 강괴 또는 블룸을 압연하여 제조하며 후판, 강판 등 판재류의 압연소재로 사용한다. 블룸(Bloom)은 단면이 장방형인 반제품으로 한변의 길이는 약 130mm~430mm이고 주로 중대형 봉형강, 빌렛 등의 압연소재로 사용한다. 빌릿(Billet)은 단면이 정방형인 반제품으로 한변의 길이는 약 120~160cm이며 소형 봉형강, 선재 등의 압연소재로 사용한다.

열연강판은 상대적으로 두껍고(통상 3mm 이상) 고온에서 가공하였기에 성형율이 높으나 냉각되는 과정에서 위치에 따라 재질의 차이가 발생할 수 있으며 표면이 약간 거칠다. 주로 힘을 받는 큰 구조물이나 대형 파이프 등의 많이 사용된다.

□ 냉연강판(CR: Cold Rolled Steel)

냉연강판은 열연강판을 상온에서 표면처리를 추진하고 압연 공정을 추진하여 얇게 압연한 뒤 소둔(Annealing) 열처리를 거친 강판을 가리킨다. 자동차, 가전제품, 산업기기, 건자재 등의 용도로 사용된다.

표면이 미려하고 가공성이 우수한 것이 특징이며 생산성이 높고 생산비용이 낮다는 장점 외에 설치비용이 높고 생산제품이 제한적이라는 단점이 있다.

성능과 용도에 따른 분류

• SPPV 압력용기용 강판(Plate Pressure Vessel) - SPPV235, SPPV355
• SGV 중, 상온 압력용 탄소강판(Genaral Vessel) - SGV410, SGV450
• SG 고압가스용기용 강판,강대(Gas cylinders) - SG295, SG325
• SPCC 냉간압연용 강판 및 강대(Plate Cold Commercial) - SPCC
• SPCD 냉간압연용 강판 및 강대(Plate Cold Deep Drawn) - SPCD
• SPCE 냉간압연용 강판 및 강대(Plate Cold Deep Drawn Extra) - SPCE
• SPHC 열간압연 연강판 및 강대(Plate Hot Commercial) - SPHC
• SPHD 열간압연 연강판 및 강대(Plate Cold Hot Drawn) -SPHD
• SPHE 열간압연 연강판 및 강대(Plate Cold Hot Drawn Extra) - SPHE
• SEHC 전기아연도금강판, 강대(Electrolytic zinc-coated) - SEHC
• SGHC 용융아연도금강판, 강대(Hot-dip zinc-coated) - SGHC

강반제품 제조공정과 업체

□ 일관제철

원재료(철광석)->고로->전로->정련->연속주조->반제품

한국에서 일관 제철 공법을 주로 사용하는 업체로는 포스코와 현대제철이 있다.

□ 전기로

원재료(철스크랩)->전기로->정련->연속주조->반제품

한국에서 전기로 공법을 사용하는 업체로는 동국제강, KG동부제철, 세아창원특수강, 한국철강, 대한제강, 환영철강공업, 한국특수형강 등이 있다.

강판제품 제조공정과 제조업체

□ 열연강판

반제품 슬래브->압연공정->열연강판

슬래부는 통상적으로 두께가 50-300mm이고 길이가 1-12m이다. 가공이 용이한 1,100-1,300℃로 가열한 뒤 조압연기를 거쳐 사상압연을 추진하며 그 뒤 400-700℃ 수냉각을 추진한다. 완료 후 권취기로 코일링을 추진하여 열연강판 제품을 취득한다.

열연강판 업체로는 포스코, 현대제철, 동부제철 등이 있다.

□ 냉연강판

열연강판->표면처리(산세공정)->압연공정->청정->열처리->청정->열처리(소둔)->조질압연->청정->냉연강판

생산공정은 코일형태로 되어 있는 열연강판을 푸는 것부터 시작하여 산세 방식으로 금속 표면의 스케일(Scale)을 제거하며 정한 두께로 상온에서 압연공정을 거친다. 냉간 압연을 거친 제품은 전기청정라인으로 이동하여 뜨거운 알칼리 용액에 통과시키며 이로서 표면의 각종 오일, 철분, 먼지 등을 제거하고 다시 600-850℃ 급속 가열, 급속 냉각을 추진하여 재질을 개선하는 열처리를 추진한다. 냉간 압연을 추진한 제품은 재질이 딱딱하여 가공성이 떨어지는데 열처리 공정에서 이를 개선한다. 그 뒤 조질압연기에서 1-2%의 압하율로 압연을 추진하여 항복점 연신 제거와 표면조도를 부여하며 요구에 부합되는 형상과 기계적 성질을 만든다. 그 다음 코일링하거나 절단하여 시트형태로 만든다.

냉간 압연 업체로는 포스코, 현대하이스코, 동부제철, 유니온스틸 등이 있다.

자동차 철판

철강은 자동차 무게 중 50% 이상을 차지하는 핵심 소재이며 자동차 강판의 주성분이다. 미국화학협회에 따르면, 중형차를 기준으로 1,809kg짜리 자동차에 926kg의 철강이 사용되고 있고, 그중 911kg이 자동차강판 무게라고 한다. 자동차강판은 자동차 보닛, 지붕, 문 등의 자동차의 기본 골격을 구성하는 바디 그리고 방향계와 구동부를 갖춘 자동차 하부 섀시에 쓰인다. 에어백 빼고 모든 곳에 있다고 할 수 있을 만큼 자동차 곳곳에서 튼튼한 뼈대 역할을 하고 있다. 하지만 강도가 높다고 해서 사람을 잘 보호할수 없다. 단순히 강도만 높은 자동차끼리 충돌하면 찌그러지지 않고 부서져 버려서 오히려 운전자와 보행자 모두 위험해질 수 있기 때문이다. 자동차 강판은 사고가 났을 때 자동차가 찌그러지면서 사람에게 전달되는 충격을 줄여주기 때문에 사람을 보호하려면 어느 정도 찌그러지는 것이 안전하다. 그렇다고 해서 자동차가 너무 많이 찌그러진다면 오히려 사람이 앉아 있는 좌석까지 그 힘에 밀려버려 사람을 다치게 할 수 있다. 그렇기 때문에 자동차강판은 탑승자의 충격을 줄이기 위해 적당히 잘 찌그러져야 하며 또 너무 찌그러지지 않아야 하기 때문에 고도의 기술적 설계가 필요한 부품이다. 여기서 중요한 것이 바로 자동차강판의 강도와 연성인데, 강도는 철강이 얼마나 단단한지 그리고 연성은 얼마나 잘 늘어나는지를 말한다. 강도와 연성은 보통 하나가 많으면 나머지 하나는 작은 반비례 관계를 가지고 있는데, 자동차 강판의 강도와 연성을 결정하는 성분인 탄소의 함유량에 따라 결정된다. 철과 탄소가 같이 이루어져 있는 강 속에 탄소가 많을수록 강의 특성 또한 단단하지만 작은 충격에도 쉽게 변하는 성질을 가지게되지만 반대로 반대로 탄소가 적을수록 강은 점점 유연해지게 되지만 단단한 정도 역시 떨어지게 된다. 즉, 단단함과 유연함, 두 마리 토끼를 모두 잡을 수는 없기 때문에 자동차의 각 부분에서 필요로 하는 특성마다 탄소 함량을 달리하여 사용하는 것이 일반적이다.

강도

자동차는 크게 3가지 부분으로 나눌 수 있다. 첫 번째로 도어, 후드 같은 자동차의 외부를 이루고 있는 외판과 두 번째로는 밖에서는 보이지 않지만 외판과 결합해 단단함을 유지해주는 내판, 마지막으로 자동차의 뼈대를 이루는 구조재로 이루어져 있다. 사고가 났을 때 자동차는 운전자를 보호하는 것이 가장 우선순위이기 때문에 자동차의 뼈대인 구조재는 가장 튼튼해야 하며 그다음으로 사고 시 가장 먼저 닿는 외판, 그리고 외판과 결합하는 내판 순으로 강인함이 필요하다. 구조재용 강판은 자동차 차체 내에서 무엇보다 튼튼해야 하는 부분인데, 외판보다 튼튼하면서 자동차의 뼈대를 이루어야 하므로 590MPa 이상의 강도를 가지는 초고장력 강판을 사용한다. 이 구조재용 강판은 대부분 사람이 타는 부분을 집중적으로 분포되어 있는데, A필러같은 필러류와 운전석 밑 부분 등에 이 초고장력 강이 사용된다. 도어와 후드 등을 이루는 외판의 경우 구조재만큼의 강도는 필요 없지만 그래도 튼튼해야 한다. 따라서 외판은 340MPa 급의 강도를 갖는 BH 강과 440~490MPa 급의 강도를 갖는 DP 강을 사용한다. 마지막으로 내판의 경우 외부에서는 보이지 않지만 내부적으로 외판과 결합해 사용해야 하는 만큼 무엇보다 잘 늘어나야 한다. 내판이 잘 늘어나야하는 이유는 이미 만들어져있는 외판에 맞게 내판을 합쳐 사용해야 하기 때문에 원하는 모양에 맞게 자유자재로 늘어날 수 있어야하기 때문이다. 따라서 강도는 외판만큼 뛰어나지 않더라도 잘 늘어나야 하므로 280MPa의 강도를 갖는 IF 강을 사용해 외판과 결합해 사용하는 것이 일반적이다.

참고자료

• 해성이, 〈강판이란 무엇인가요?〉, 《네이버 블로그》, 2015-09-15
• 〈알아 두면 좋은 철강재와 철강 기술 용어들!〉, 《포스코뉴스룸》
• MCARFE, 〈자동차 강판, 얼만큼 알아? <1편 - 자동차 강판>〉, 《네이버포스트》, 2018-12-19
• 〈찌그러지는 자동차강판이 좋은 거라고요?〉, 《포스코뉴스룸》, 2019-12-13

같이 보기

• 강철
• 철판
• 철
• 강반
• 제진강판

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