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admin

2017-01-16 11:13:28

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제철[iron and steel making]

철과 강을 엄밀히 구별하는 경우도 있으나 일반적으로 말하면 철강제조인 것을 의미한다.

철강은 현재 가장 다량으로 쓰이고 있는 금속인데, 천연에 금속상태로 발견되는 것은 매우 드물다. 그것은 우주에서 비래한 운철만이 아닌 니켈을 수% 함유하고 있는 것으로 알 수 있다. 대부분의 철은 산화물 상태로 존재하는데, 그 중에는 황화물도 있다. 따라서 이것들을 환원하여 금속상태로 하고, 사용할 수 있도록 가공할 필요가 있다. 그 공정을 제철이라고 한다.

제철의 원료는 고품위의 산화물인 철광석이다. 환원제는 탄소가 주로 쓰인다. 어쩌면 고대인은 철광석 위에 모닥불을 피워 놓고 그 자리에서 우연히 철을 발견한 것이 아닌가하는 생각이 든다. 철을 처음으로 만든 것은 기원전 10세기경 지금의 터키에 있던 히타이트로 전해지고 있다. 주철은 기원전 2～3세기 중국에서 사용되고 있으며 최고의 유적이 발견되고 있다. 이것은 탄소를 4% 정도 함유하고 있고 1200℃의 온도로 용융하므로, 그것을 주형에 용탕주입한 철주전자와 같은 것을 만들 수 있다. 그러나 주철은 물러서 검(劍)이나 괭이를 만들 수 없다. 이 때문에 탄소함유량이 적은 강(鋼)이 필요하다. 고대에는 강이 용융하는 1500℃ 이상의 온도는 얻지 못하므로, 고체의 강은 적열상태까지 가열하고 해머 등으로 두들겨 정형함으로써 다양한 도구로 만들었다. 일본에서도 골풀무제철법이라는 고대로부터의 제철법이 있다. 경제적인 조업은 다이쇼(大正)시대에 끝났으나, 현재도 기술보존을 위해 시마네현(島根縣)의 요코타쵸(橫田町)나 요시다무라(吉田村)에서 1년에 여러 번 조업이 이루어지고, 일본도나 식칼 등의 원료로 만들어지고 있다.

중세부터 근세에 이르러서는 목탄을 사용한 목탄고로에 의해 제철이 이루어졌으나, 차츰 수요가 증대함에 따라 삼림벌채가 이루어져 목재생산을 따라갈 수 없게 되었다. 그 후 영국의 더비 친자(親子)가 목탄으로 대체하여 코크스를 사용함으로써 철강의 생상량은 대폭 증가하였다. 또 같은 시기, 탄소를 다량 함유하여 용융한 철에서 탄소를 제거함으로써 강으로 하는 퍼들로가 발명되었는데, 이것은 인간이 퍼들(큰 주걱)로 용융한 철을 혼합하는 작업으로, 고온하의 중노동은 인류에 있어서 가장 가혹한 노동으로 전해졌다. 그 후 지멘스-마르탱의 평로나 베세머의 전로가 발명됨으로써 비교적 쉽게 용융한 강을 얻을 수 있게 되어 강의 대량생산이 가능해졌다.