청정강의 측정: 전체 산소, 전체 질소와 개재물 등급 평가
현대 강 등급은 ppm이라는 언어로 명세된다. IF강과 딥드로잉 강에는 전체 산소 20 ppm 이하가 요구되고, SAE 52100과 같은 베어링강에는 10 ppm 이하가 요구되며, 이들을 정화하는 정제 슬래그는 열(heat)을 15 ppm 이하에 유지해 주겠다는 약속으로 판매된다. 그곳에 도달하는 방법——탈산제 선택, 후반기 칼슘 처리, 슬래그, 공정 순서——은 잘 문서화되어 있다. 그러나 이 모든 관행은 측정을 전제하며, 측정이야말로 대부분의 제철소에서 규율이 가장 약한 부분이다. ppm 규모에서 측정 오차는 노이즈가 아니라 구조 그 자체이기 때문이다. 오염이 전체 산소 수치를 낮추는 일은 결코 없다: 슬래그 라인이나 새로운 첨가물의 플룸 속에서 채취한 샘플, 더러운 크루시블에서 용융한 샘플은 반드시 높은 값으로 읽힌다. 불량 샘플이 만든 “부적합” 수치는 규격 내였던 열이 폐기되는 것을 의미하고, 불량 샘플이 만든 그럴듯한 수치는 탈산 드리프트를 숨기며, 그것은 몇 주 뒤 스트랜드에서 스트린저로 얼굴을 드러낸다. 따라서 청정강 계약 뒤의 질문은 어떻게 탈산하느냐만이 아니라, 수치가 의사결정에 worthy할 만큼 어떻게 측정하느냐이다.
표준 실험실 방법은 불활성가스 추출법, 즉 진공 탈기법이다. 로 샘플을 진공 상태의 아르곤 흐름 속 크루시블에서 용융하면, 강 내에 용존된 산소와 질소가 용체 밖으로 나와 가스 라인을 거쳐 분석기로 전달되고, 각 원소는 자기 전용 검출기로 읽히며, 결과는 무게 ppm으로 보고된다. 이 방법이 측정하는 것은 샘플링 순간에 용존되어 있던 가스뿐이므로, 수치의 의미를 결정하는 것은 장비가 아니라 샘플링이다. 샘플은 탈산이 끝났고 첨가물이 침강한 후에 채취하며, 슬래그 라인이나 방금 떨어진 첨가물의 플룸이 아니라 용탕의 깨끗한 부분에서, 그리고 큰 개재물이 채취 흐름에서 떠오를 수 있도록 잠시 정지시킨 뒤 채취한다. 그래서 많은 제철소는 두 종류의 샘플을 구분한다: 최종 화학분석을 책임지는 워크 샘플과, 전체 산소를 책임지는 클린 샘플이다. 질소 흡수 자체가 결함인 등급——스테인리스와 고순도 등급——에서는 전체 질소가 같은 샘플에서 읽혀 산소 옆에 증명서에 실린다. 그리고 10–20 ppm 영역에서는 실험실 자체의 백그라운드가 반올림의 문제가 아니라 재료의 문제이다: 블랭크 샘플, 크루시블 상태, 가스 라인 청결도가 실험실이 정직하게 보고할 수 있는 한계까지의 깊이를 결정하는 것처럼, 탈산제 롯드의 화학조성이 용탕이 정직하게 내려갈 수 있는 깊이를 결정한다.
전체 산소는 하나의 숫자지만, 탈산이 남기는 것은 집단이고, 등급 평가가 포착하는 것은 바로 그 집단이다. 샘플의 박판을 연마·에칭하여 광학 현미경으로 표준 육안 스케일에 대어 읽는다: 비금속 개재물 5개 계열——원형 산화물, 사각형 산화물, 연장형 산화물, 원형 황화물, 각형 황화물——각각이 크기와 분포에 따라 0부터 5까지 등급을 받으며, 총 등급이 더해진다. 등급 평가가 포착하는 것은 전체 산소 숫자가 본질적으로 포착할 수 없는 것, 곧 형태이다. 미변질 알루미나는 단단하고 모서리 있는 입자로, 압연 아래에서 변형되지 않고 피로 균열의 기원이 되는 스트린저로 자란다. 칼슘 변질 칼슘 알루미나는 구형이고, 제강 온도에서 액체이며, 변형 가능하고, 연속 주조 가능하다. 같은 전체 산소도 탈산 모드와 후반기 칼슘 처리의 시점과 형태에 따라 뛰어난 청정강이 될 수도, 열악한 청정강이 될 수도 있다——바로 이것이 두 측정이 같은 증명서에 실리는 이유이며, 전체 산소는 “얼마나”를, 등급 평가는 “무엇인”지를 말한다. 실무에서 실제로 중요한 크기 한계는 등급이 처음부터 가지고 있는 것들이다——베어링강은 10–15 μm를 넘는 개재물로, 딥드로잉 등급은 20 μm를 넘는 알루미나 클러스터로 결함 발생——이 숫자들은 사후에 논쟁하기 위한 목표가 아니라, 측정이 존재하여 지속해서 통제해야 할 대상이다.
열(heat)별 증명서에는 그 등급이 실제로 측정되는 것들이 실려야 한다: 최종 화학분석, 전체 산소, 등급이 요구하는 경우의 전체 질소, 계약이 요구하는 경우의 개재물 등급 평가. 수철 제철소는 자기 로 샘플로 검증하고 결과의 추이를 추적하며, 추이야말로 드리프트를 특정하는 도구이다. 몇 열에 걸쳐 전체 산소가 계속 오르면 탈산을 가리킨다——첨가물, 그 시점, 첨가 순간 용탕의 상태——라들 공정이 실행하는 것과 같은 상류 논리이다. 개재물 등급 평가가 변하면 탈산이 아니라 변질 루트를 가리킨다. 황화물이 변하면 황 제어를 가리킨다. 같은 논리는 한 단계를 더 앞으로 나아가 공정 소모 재료로 돌아온다: 탈산제와 정제 슬래그의 롯드 간 화학조성 일관성이야말로 측정이 추적하는 상류 변수이다——건조한 재료, 롯드 CoA와 일치하는 화학조성,녹아야 할 곳에서 녹는 입도. 지속적 공급 체계의 가치는 정확히 여기에 있다: 제철소 자체의 측정 추이가 평탄할 때, 공정은 안정되어 있고 재료는 그 속에 숨어 있지 않다. 청정강 주장은 그 뒤의 로 샘플만큼만 정확하고, 로 샘플은 용탕에 들어간 것만큼만 정확하다.
