22년 3회차

치수공차는 최대허용치수에서 최소허용치수를 뺀 값으로 정의되며, 허용되는 치수 변동의 범위를 나타낸다.

기준치수와 실제치수의 차, 실제치수와 치수허용차의 차, 허용한계치수와 실제치수의 차는 공차의 정의와 다른 개념이다.

금(Au)은 이온화 경향이 매우 작아 묽은 산과 거의 반응하지 않으므로 수소 가스를 발생시키기 가장 어렵다.

• 칼슘(Ca)은 이온화 경향이 매우 커서 산과 격렬히 반응한다.
• 나트륨(Na) 역시 반응성이 매우 큰 금속이다.
• 알루미늄(Al)은 산과 반응하여 수소를 발생시킨다.

회주철은 기지 조직이 취성인 주철이므로 충격에 약하고 인성이 매우 낮다. 반면 탄소공구강, 합금공구강, 고속도공구강은 모두 강(鋼) 계열로서 기지가 페라이트와 펄라이트 등 연성 조직이어서 회주철에 비해 훨씬 높은 인성을 가지고 있다. 따라서 인성이 가장 낮은 것은 회주철이다.

스프링강은 탄성한도와 항복점이 높고 충격·반복 응력에 잘 견디도록, 고탄소강을 담금질·뜨임하거나 경강선·피아노선을 냉간 가공하여 탄성한도를 높인 강이다.

• 베어링강은 내마모성과 높은 경도가 중심 특성이다.
• 쾌삭강은 절삭성을 높인 강이다.
• 영구자석강은 높은 잔류자기와 보자력이 목적이다.

철강의 성질에 가장 큰 영향을 미치는 원소는 탄소(C)이며, 함유량에 따라 강도·경도가 크게 달라진다.

Si, Mn, P도 영향을 주지만 탄소만큼 지배적이지는 않다.

니켈-크롬계 합금 중 크로멜-알루멜은 약 1000℃까지 사용할 수 있어 열전대(K형) 등에 쓰인다.

• 망가닌은 전기저항용 합금으로 고온 용도가 아니다.
• 우드메탈과 배빗메탈은 융점이 낮은 저융점·베어링용 합금이다.

킬드강은 Fe-Si, Al 등의 강한 탈산제로 완전히 탈산하여 기포나 편석은 거의 없으나, 응고 시 중앙 상부에 큰 수축공이 생기는 강이다.

• 캡드강은 부분적으로만 탈산한 강이다.
• 림드강은 거의 탈산하지 않아 기포가 많다.
• 세미킬드강은 킬드강과 림드강의 중간 정도로 탈산한 강이다.

텅스텐(W) 합금은 비중이 매우 커서 경합금이 아닌 중금속 합금으로 분류된다.

마그네슘, 알루미늄, 베릴륨 합금은 비중이 작아 경합금에 속한다.

심랭 처리는 담금질한 강을 0℃ 이하의 저온으로 냉각하여, 담금질 후 조직 중에 남아있는 (A) 잔류 오스테나이트를 (B) 마텐자이트로 변태시켜 경도를 높이고 치수 변화를 방지하는 처리이다. 게이지강, 정밀금형 등 치수 안정성이 중요한 부품에 주로 적용된다.

하이드로날륨은 알루미늄에 마그네슘을 넣은 Al-Mg계 내식 알루미늄 합금이므로 구리가 들어가지 않는다.

• 황동은 구리에 아연을 넣은 Cu-Zn 합금이다.
• 톰백은 구리에 아연을 5~20% 정도만 넣은 황동계 합금으로 금색에 가까운 빛깔을 띤다.
• 청동은 구리에 주석을 넣은 Cu-Sn 합금이다.

인장 시험은 시편에 축방향 하중을 가해 파단시키는 시험이므로 충격값은 별도의 충격시험(샤르피 등)으로 구해야 한다.

인장강도, 항복강도, 연신율은 인장 시험 결과로부터 직접 구할 수 있는 값이다.

오스테나이트계 스테인리스강은 크롬(Cr)과 니켈(Ni)을 주성분으로 첨가하여 상온에서도 오스테나이트 조직을 안정시킨 강이다.

Y합금에 Ti과 Cu를 각각 약 0.2% 첨가해 내열성을 높인 합금이 코비탈륨이며, 열팽창이 작아 피스톤 재료로 사용된다.

라우탈은 Al-Cu-Si계 주물용 합금, 엘린바는 Fe-Ni계 불변강, 두랄루민은 Al-Cu-Mg-Mn계 시효경화형 합금으로 각각 조성과 용도가 다르다.

Al-Si 합금 용탕에 소량의 금속나트륨을 첨가해 조직을 미세화하고 공정점을 이동시키는 처리는 개량처리이다.

나트륨 같은 개량제는 공정 실리콘의 결정을 미세하고 둥글게 만들어 합금의 강도와 연신율을 높인다.

• 용체화처리는 합금원소를 고용시키기 위한 가열·급랭 열처리로 목적이 다르다.
• 접종처리·구상화처리는 주로 주철에서 흑연의 형태를 조정하는 처리로 대상 합금과 목적이 다르다.

강괴는 탈산 정도에 따라 킬드강, 세미킬드강, 캡드강, 림드강으로 분류되며, 쾌삭강은 절삭성을 높이기 위한 강종 분류로 강괴 종류에 해당하지 않는다.

결론: 맨 뒤의 330은 최저 인장강도로, 이 재료가 330 N/mm² 이상의 인장강도를 보증한다는 뜻이다.

도면에 적힌 KS D 3503 SS 330은 앞에서부터 규격 기호(KS), 부문 분류기호(D = 금속), 규격 번호(3503 = 일반구조용 압연강재), 재질·제품 기호(SS), 강도 값의 순서로 읽는다.

• KS 분류기호에 해당하는 것은 금속 부문을 뜻하는 D이고, 3503은 규격 번호이다.
• 재질은 강(Steel)을 뜻하는 앞의 S가, 제품의 형상별 종류(일반구조용 압연강재)는 뒤의 S가 나타낸다.

594×841mm는 A1 제도용지의 크기이며, A0은 841×1189mm이므로 'A0 제도용지의 크기는 594×841이다'가 틀렸다.

제도용지는 국제표준 ISO 216에 따르며, A 시리즈와 B 시리즈로 나뉜다.

• A0 제도용지의 크기는 841×1189mm(세로×가로)이며, 넓이는 약 1m²이다.
• B0 제도용지는 1000×1414mm이고 넓이는 약 1.5m²이다.
• 제도용지의 세로와 가로의 비는 1:√2로 설정되어 있어 용지를 반으로 접으면 같은 비율의 작은 용지가 된다.

치수 보조 기호에서 C는 45도 모따기, SR은 구의 반지름을 나타낸다.

구의 지름은 별도로 Sø로 표기하므로, C를 원호로 SR을 구의 지름으로 설명한 내용은 옳지 않다.

압연 전후 부피(체적)는 변하지 않으므로, 가로·세로 140mm 단면의 원래 길이를 $L$이라 하면 $140 \times 140 \times L = 120 \times 120 \times 4000$이 성립한다.

따라서 $L = \dfrac{120 \times 120 \times 4000}{140 \times 140} = \dfrac{57600000}{19600} \approx 2938.8\ \mathrm{mm}$이며, 이는 약 2.94m에 해당한다.

도면명칭은 표제란에 기재되는 항목이며, 부품란에는 부품번호·재질·수량 등이 기재된다.

결론: 지름 10 mm인 구멍 3개를 깊이 12 mm로 뚫으라는 지시이다.

구멍 치수 기입에서 하이픈 앞의 숫자는 구멍의 개수, 뒤의 숫자는 드릴 지름을 뜻하므로 3-10 DRILL은 'ø10 드릴 구멍 3개'로 읽고, 이어 붙은 '깊이 12'가 그 구멍의 깊이를 나타낸다. 그림에서도 지시선은 중심을 지나는 ø60 피치원 위에 놓인 작은 구멍을 가리키고 있어, 같은 구멍이 그 원주 위에 나뉘어 배치된 것임을 알 수 있다.

• 드릴 구멍 치수는 반지름이 아니라 지름으로 기입하는 것이 원칙이므로, 3이나 10을 반지름으로 읽은 설명은 성립하지 않는다.
• '3'을 지름으로, '깊이 12'의 12를 개수로 뒤바꿔 읽으면 지름·개수·깊이가 모두 어긋난다.

탄소 공구강은 한국산업표준(KS)에서 STC로 규정된다. 이는 탄소 함유량에 따라 STC1, STC2, STC3 등으로 구분되며, 주로 수공구나 냉간 금형 등에 사용된다. SCM은 크롬몰리브덴강, SKH는 고속도강(텅스텐 고속도강), SPS는 스프링강을 나타내므로 정답은 STC이다.

제도 도면에서 문자의 호칭 크기는 문자의 높이로 나타낸다. KS 규격(한국산업표준)에서 도면 문자는 대문자 기준 높이를 기본 단위로 정의하며, 예를 들어 3.5mm, 5mm, 7mm 등의 높이 규격으로 문자 크기를 지정한다. 문자의 폭, 굵기, 경사도는 높이에 비례하여 결정되는 보조적 속성이다.

실물을 보고 프리핸드로 그린 도면을 스케치도라 한다.

물체의 모양과 특징을 가장 잘 나타내는 면은 정면도(주투상도)로 선정해야 하므로, 이를 평면도로 선정한다는 설명은 틀린 내용이다.

숨은선이 적은 방향을 선택하고, 좌우 대칭이면 좌측면도를 생략하며, 측면도 없이도 표현 가능하면 측면도를 생략하는 것은 투상도 선정의 올바른 원칙이다.

제도 용지의 세로와 가로 비는 1 : √2이며, 1:2라는 설명은 옳지 않다.

• 제도 용지는 A열 용지 사용이 원칙이다.
• 도면의 크기는 사용한 용지의 크기로 나타낸다.
• 큰 도면을 접을 때는 표제란이 겉으로 보이도록 A4 크기로 접는다.

물체를 위에서 내려다본 모양을 나타내는 도면을 평면도라고 한다. 정면도는 정면에서 본 모양, 배면도는 뒷면에서 본 모양, 우측면도는 우측에서 본 모양을 나타내므로, 수직 상방에서 내려다본 도면인 평면도가 정답이다.

자연침전, 자연부상, 입상물여과는 미생물 작용 없이 물리적 힘으로 오염물을 걸러내는 물리적 처리에 해당한다.

혐기성소화는 미생물을 이용해 오염물을 분해하는 생물학적 처리 방법이다.

휴풍 중 노정이나 가스 배관이 부압이 되면 외부 공기가 흡입되어 CO가 많은 노정가스와 폭발성 혼합기를 만들므로, 항상 양압(정압)을 유지해야 한다.

같은 이유로 휴풍 시에는 가스를 열풍 밸브 쪽에서 송풍기 측으로 역류시키지 않고, 블리더가 충분히 열린 것을 확인한 뒤에 수봉 밸브를 조작한다.

• 노정가스의 발열량이나 슬래그 염기도는 배관 압력과 직접 관계가 없다.
• 노체 냉각수 계통은 가스 배관과 별개의 계통이어서 배관 부압의 영향을 받지 않는다.

분상 광석을 사용하지 않는 주된 이유는 장입물 강하의 불균일, 통풍 약화, 로정가스에 의한 미분광 손실 때문이며, 노내 용탕 품질 저하는 이러한 통기성 문제와 직접적인 관계가 없다.

저렴한 분광석과 분탄을 예비처리 없이 직접 노에 넣어 용선을 생산하는 차세대 제선법은 파이넥스(FINEX)법이다.

BF법은 기존 고로법, LD법은 전로 제강법, 스트립 캐스팅법은 박판 연속주조법으로 제선법과는 다른 공정이다.

소결광의 낙하 강도 지수(SI)는 시료를 2m 높이에서 4회 떨어뜨린 뒤, 입도 +10mm로 남은 시료 무게가 시험 전 무게에서 차지하는 비율(백분율)로 나타낸다.

이 비율이 높을수록 낙하 충격에 잘 부서지지 않는, 강도가 우수한 소결광임을 의미한다.

규사는 점결 작용이 없는 불활성 성분이어서 생펠릿의 강도를 높이는 첨가물로 사용되지 않는다.

벤토나이트 등의 점결제는 미분 원료 입자를 서로 붙여 펠릿의 강도를 만들어내지만, 규사는 결합에 기여하지 못한다.

하방 흡인식 소결에서는 표면에 붙인 불이 아래로 내려가며 연소가 진행되므로, 점화 후 10분 남짓 지난 소결층은 높이에 따라 온도가 크게 달라진다. 그림의 가로축은 왼쪽이 저면, 오른쪽이 표면이고, 왼쪽 끝의 A는 온도가 낮은 채 평탄하다가 뒤쪽에서 완만하게 올라 500℃ 부근에 이르는 구간으로, 아직 수분이 남아 있거나 그 수분이 증발하면서 원료가 예열되는 층에 해당한다.

B는 500℃ 부근에서 1,000℃까지 온도가 급격히 치솟는 좁은 띠로, 예열된 배합원료 속 분코크스에 불이 붙어 연소가 일어나는 연소대이다. 이어지는 C는 그 연소열로 1,000℃를 넘는 최고 온도에 이르러 원료 일부가 녹아 서로 붙는 소결·용융 구간이고, 표면 쪽 끝의 D는 소결이 끝난 뒤 빨려 들어오는 공기에 식어 가면서 온도가 급히 떨어지는 구간이다.

• 습윤대는 열이 아직 닿지 않아 위에서 내려온 수증기가 응축되는 저면 쪽 저온 구간으로, 그림에서는 평탄하게 낮은 A의 앞부분이다.
• 건조대는 습윤대 바로 위에서 수분이 증발하며 원료가 예열되는 구간이므로, 온도가 완만하게 오르는 A의 뒷부분에 해당한다.
• 소결광대는 소결이 끝나 공기에 식어 가는 표면 쪽 구간인 D이다.

펠릿(원료층)을 통해 공기를 흡인하는 장치는 소결기 하부의 윈드 박스(Wind Box)이다.

쿨러는 소결광 냉각, 핫 스크린은 고온 상태의 소결광 선별, 콜드 크러셔는 냉각 후 파쇄에 쓰이는 설비이다.

벤틸레이션(취발)은 노 내 장입물의 입도·분포가 고르지 않아 통기 저항이 작은 부분으로만 가스가 잘 통해, 다른 부분과 가스 상승에 차이가 생기는 현상이다. 가스가 편류한 부분은 국부적으로 과열되고 장입물 강하가 불균일해져 슬립의 원인이 된다.

대책으로는 장입물 분포를 고르게 하고, 편류부 쪽 풍구의 송풍량을 줄이며, 슬립부에 코크스를 추가 장입한다.

• 장입물이 노벽에 걸려 강하하지 않는 것은 행잉(걸림)이다.
• 걸려 있던 장입물이 갑자기 내려앉는 것은 슬립이다.
• 노상 열 부족으로 용선·슬래그가 굳는 것은 냉입이다.

휴풍시(송풍 중단 후) 작업에서 노정 및 가스 배관은 정압(양압) 상태를 유지해야 하는데, 1번은 이를 부압으로 할 것이라고 잘못 설명했다. 정압을 유지하는 이유는 외부 공기 유입으로 인한 가스 누출과 산화 방지 때문이다. 2번은 제진기 증기 과다 취입 방지(과냉각 방지), 3번은 가스 역류 방지(안전성), 4번은 송풍 직후 압력 저하 시 누풍 점검 및 수리는 모두 올바른 주의사항이다.

경사판은 드럼 피더에서 절출된 배합 원료를 비스듬히 미끄러뜨려 팔레트에 장입하는 판으로, 굵은 입자는 멀리 굴러 아래층(화격자 쪽)에, 잔 입자는 위층에 놓이도록 수직 방향의 입도 편석을 만든다.

이렇게 하면 아래층의 통기성이 좋아지고 위층에 잔 코크스가 많아져 착화·연소가 원활해지므로, 급광 시에는 수직 방향의 편석을 의도적으로 조장한다.

• 원료에 물을 뿌려 섞으면서 조립하는 것은 드럼 믹서(혼화기)의 역할이다.
• 원료층 표면을 깎아 두께를 맞추는 것은 컷오프 게이트(레벨러)의 역할이다.
• 상부광은 별도의 상부광 호퍼에서 화격자 위에 먼저 깔아 준다.

소결용 코크스는 연소성과 통기성을 좋게 하기 위해 수분과 불순물 함량이 적어야 하므로, 이를 많게 하는 것은 구비 조건으로 옳지 않다.

소결성이 좋고 발열량이 높으며 입도가 적당한 것은 소결용 코크스가 갖추어야 할 조건이다.

물건이 주체가 되어 사람을 맞힌 재해는 낙하·비래로 분류한다.

협착은 물체 사이에 끼이는 것, 파열은 압력용기 등이 터지는 것, 충돌은 사람이나 장비가 물체에 부딪히는 것을 말한다.

자철광(Fe₃O₄)은 소결 과정에서 Fe₂O₃로 산화되면서 스스로 열을 내놓기 때문에, 적은 열소비량(연료 원단위)으로도 소결이 잘 되어 소결용·펠릿 원료로 적합하다. 함철량도 약 72%로 철광석 가운데 가장 높다.

• 적철광(Fe₂O₃)은 이미 산화가 끝난 상태여서 이러한 산화 발열을 기대할 수 없다.
• 갈철광은 결정수를 품고 있어 탈수에 열이 추가로 들어간다.
• 능철광은 탄산염이어서 분해에 열이 소비되고 함철량도 낮다.

미분광을 점결제(벤토나이트 등)와 혼합해 구형으로 괴상화하는 단광법을 펠레타이징법이라 한다.

소결법은 원료를 소성하여 판상으로 굳히는 공정이고, 균광법과 선광법은 각각 품위 균질화와 선별에 해당하여 구형 괴상화와는 다른 공정이다.

드와이트·로이드식 소결기는 벨트가 연속으로 이동하는 연속식 설비이므로, 소결이 불량하더라도 도중에 재점화하기가 어렵다.

배기 장치의 누풍량이 많고, 고로 자동화에 유리하며, 연속식이라 대량생산에 적합하다는 설명은 옳다.

광석 입도가 작아지면 원료층의 공극이 줄어 통기도가 악화되고, 공기 흡인이 느려지면서 소결시간도 길어진다.

코크스로에서 발생하는 코크스로가스(COG)는 수소(H₂)가 가장 많은 비중을 차지하는 성분이다.

CO 등도 포함되지만 함유량은 H₂보다 적고, O₂와 N₂는 미량만 섞여 있다.

파쇄 설비에 해당하는 것은 로드 밀(rod mill)이다.

언로더는 하역, 리클레이머는 야적장에서의 불출, 벨트 컨베이어는 운반을 담당하는 설비이다.

미세한 분철광석을 벤토나이트와 혼합해 구상으로 만들어 소성한 것을 펠릿이라 한다.

소결광은 판상으로 소성한 것이고, 정립광은 입도를 고른 것, 코크스는 석탄을 건류한 연료로 서로 다른 개념이다.

고로를 수리하기 위해 일시적으로 송풍을 중지시키는 것을 blowing out이라 한다.

blowing in은 새로 화입해 조업을 시작하는 것을 말하며, hanging은 장입물이 걸려 하강이 멈추는 현상으로 송풍 중지와는 다른 개념이다.

고로에서 용선을 빼내는 곳은 노 하부 노상 옆면에 뚫는 출선구이다. 개공기로 출선구를 뚫어 용선과 슬래그를 흘려보내고, 출선이 끝나면 머드건으로 다시 막는다.

• 밸리부(노복)는 고로 몸통에서 지름이 가장 큰 부분을 가리킨다.
• 열풍구는 열풍로에서 보낸 고온의 바람을 노 안으로 불어넣는 구멍이다.
• 장입 기준선은 노정에서 원료를 채우는 높이의 기준이 되는 선이다.

자용성 소결광을 고로 원료로 사용하면 이미 염기성 성분(CaO)을 포함하고 있어 노 내 반응이 개선되면서 코크스비가 저하한다.

피환원성은 오히려 향상되고 노내 탈황률도 개선되므로, 피환원성 감소나 탈황률 감소라는 설명은 옳지 않다.

코크스로에서 석탄이 건류되는 설비는 탄화실이다.

연소실은 가스를 연소시켜 열을 공급하는 곳이고, 축열실은 폐가스의 열을 회수·저장하는 설비이다.

산업안전보건법에서는 공기 중 산소 농도가 18% 미만인 상태를 산소결핍으로 규정하고 있다.

소결법을 시행하면 통기성과 환원 효율이 좋아져 오히려 코크스 원단위가 감소하므로, 코크스 원단위를 증가시키기 위해 소결을 한다는 것은 옳은 이유가 아니다.

생산성 증가, 제선 능률 향상, 적합한 입도 유지는 소결법을 시행하는 실제 목적이다.

고로(용광로)의 상부에서 하부로 내려가는 구조적 순서는 로구(로 입구)→샤프트(원통형 본체)→로복(로 밑동)→보시(용탕을 받는 보호벽)→로상(로 바닥)이다. 로구는 원료를 투입하는 최상단 입구이고, 샤프트는 로의 주요 원통 구간, 로복은 샤프트 하단부의 넓어진 구간, 보시는 용탕이 모이는 구간, 로상은 최하단의 바닥부를 의미한다.

드럼 지수(DI)는 코크스를 회전 드럼(텀블러)에 넣고 규정 횟수 회전시킨 뒤 일정 크기 이상으로 남은 양의 비율(%)로 나타내는 지수로, 고로 내에서 받는 충격과 마모에 견디는 냉간 강도를 평가한다.

강도가 낮으면 노 내에서 분화되어 통기성을 해친다.

• 반응성 지수(CRI)는 고온에서 CO₂와 반응하여 잃는 질량 비율로 코크스의 반응성을 나타낸다.
• 환원 분화 지수(RDI)는 소결광이 저온 환원될 때 부서지는 정도를 나타낸다.
• 낙하 강도 지수(SI)는 일정 높이에서 떨어뜨려 분화 정도를 보는 시험으로 드럼 회전 시험과 다르다.

의사입화가 잘 이루어지면 통기성이 좋아져 코크스 등 원단위가 오히려 감소하므로, 원단위가 증가한다는 서술은 틀렸다.

품질 향상, 회수율 증가, 생산성 증가는 의사입화를 통해 실제로 얻어지는 대표적인 효과들이다.

스테이브 쿨러는 내부에 냉각수관을 주조해 넣은 주철 또는 구리판을 철피 안쪽 면에 붙여 내화벽돌과 철피를 함께 식히는 내부 냉각 방식이다.

고로 노체 냉각은 철피 안쪽에 냉각기를 두는 내부 냉각(스테이브, 냉각반)과 철피 바깥에서 식히는 외부 냉각(살수, 재킷)으로 나뉜다.

• 철피 바깥면에 물을 흘려 식히는 것은 살수 냉각으로 외부 냉각에 속한다.
• 벽돌 사이에 끼워 끝이 노 안쪽으로 돌출되는 구리제 냉각기는 냉각반(cooling plate)이다.
• 철피를 물주머니로 감싸는 것은 재킷 냉각으로 외부 냉각에 속한다.

압연 공장에서 발생하는 산화철 표피를 스케일이라 하며, 소결 원료로 재활용된다.

코크스로 연소실 구조 중 폐가스를 순환시켜 재사용하는 순환식 구조에 해당하는 것은 코퍼스식이다.

점화로는 소결기에 장입된 배합원료의 표면에 착화시켜 연소를 개시하는 장치이며, 이후 하부에서 흡인되는 공기로 연소대가 아래로 진행된다.