철야금

Ferrous metallurgy
중세에 녹은 블루머리스.

철금속은 철과 그 합금의 야금이다.이집트에서 기원전 [1]4천년기의 가장 오래된 선사시대 철기 유물은 운석 철-니켈로 [2]만들어졌다.광석에서 철이 언제 어디서 제련되기 시작했는지는 알려지지 않았지만, 기원전 2천년기 말에는 그리스에서 인도,[3][4][5][6][7][8][page needed] 사하라 이남 아프리카에 이르는 지역의 철 광석에서 철이 생산되었습니다.연철(가공된 철)의 사용은 기원전 1천년기에 알려졌으며, 그 확산은 철기시대를 정의했다.중세 동안, 유럽의 대장장이들은 정교한 단조물을 사용하여 주철로 연철을 생산하는 방법을 발견했어요.이 모든 과정에는 연료로 숯이 필요했습니다.

기원전 4세기까지 인도 남부는 고대 중국, 아프리카, 중동 및 유럽에 [citation needed]우츠강(선철과 단철 사이에 탄소 함유량 포함)을 수출하기 시작했다.주철의 고고학적 증거는 기원전 5세기 [9]중국에서 나타난다.철봉을 석출 공정에서 침탄시켜 제조하는 새로운 방법은 17세기에 고안되었다.산업혁명 기간 동안 코크스를 숯으로 대체하여 철을 생산하는 새로운 방법이 등장하였고, 이러한 방법들이 후에 철강 생산에 적용되어 일부 현대인들이 새로운 철기 [10]시대라고 부르는 철과 강철의 사용이 크게 증가하는 새로운 시대를 열었다.1850년대 후반에 헨리 베세머는 탄소를 태우기 위해 용융된 선철을 통해 공기를 불어넣어 연강을 생산하는 새로운 제강 공정을 발명했다.이것과 19세기 이후의 제철 공정은 연철을 대체했다.오늘날, 연철은 기능적으로 동등한 연강 [11]: 145 또는 저탄소강으로 대체되었기 때문에 더 이상 상업적인 규모로 생산되지 않습니다.

세계에서 가장 크고 가장[weasel words] 현대적인 [12][unreliable source?]철광석 광산은 라플란드 노르보텐 카운티의 키루나에서 운영됩니다.스웨덴의 대형 광산회사인 루오사바라-키루나바라 AB가 소유한 이 광산의 연간 생산능력은 2600만 t이 넘는다.

운석철

주요 기사:운석철
세계에서 6번째로 큰 윌라메트 운석은 철-니켈 운석이다.
철 운석은 대부분 니켈-철 합금으로 이루어져 있다.이 운석들로부터 채취된 금속은 운석 철로 알려져 있으며 인간이 사용할 수 있는 가장 오래된 철 공급원 중 하나였다.

철은 지구에 떨어지는 모든 운석의 약 6%를 차지하는 철-니켈 합금에서 추출되었다.그 선원은 금속이 냉간 또는 저온에서 가공될 때 보존되는 그 재료의 고유한 결정 특성(Widmanstéten 패턴) 때문에 종종 확실하게 식별될 수 있다.예를 들어 이란에서 발견된[2] 기원전 5천년기의 구슬과 [13]기원전 4000년경 고대 이집트와 수메르에서 나온 창끝과 장식품 등이 있다.

이러한 초기의 용도는 대체로 의례적이거나 장식적인 것으로 보인다.운석 철은 매우 드물고, 그 금속은 아마도 매우 비쌌을 것이고, 아마도 금보다 더 비쌌을 것이다.초기 히타이트인들은 기원전 [14]2천년의 첫 세기에 고대 아시리아 제국과 철(금속 또는 제련)을 철 무게의 40배 비율로 은과 교환한 것으로 알려져 있다.

운석 철은 또한 그린란드의 툴레족이 케이프요크 운석 조각으로 작살, 칼, 울러스 그리고 다른 칼날 도구들을 만들기 시작한 약 1000년 경 북극에서 도구로 만들어졌다.일반적으로 완두콩 크기의 금속 조각들은 디스크에 차갑게 망치로 두드려 뼈 [2]손잡이에 끼워졌다.이 공예품들은 다른 북극 민족들과의 무역 상품으로도 사용되었다: 케이프 요크 운석으로 만들어진 도구들은 1,000마일(1,600km) 이상 떨어진 고고학 유적지에서 발견되었다.1897년 미국의 극지 탐험가 로버트 피어리가 운석의 가장 큰 조각을 뉴욕의 미국 자연사 박물관에 보냈을 때, 그것은 여전히 33톤이 넘었습니다.운석 철의 늦은 사용의 또 다른 예는 [2]스웨덴에서 발견된 서기 1000년 경의 아제이다.

토종 철분

주요 기사:텔루르 철

금속 상태의 토종 철분은 특정 현무암에서 작은 함유물처럼 드물게 발생한다.운석 철 외에도 그린란드의 툴레 사람들은 디스코 지역의 [2]토종 철을 사용해 왔다.

제철과 철기 시대

산화 철광석에서 사용 가능한 금속을 추출하는 철 제련은 주석 및 구리 제련보다 더 어렵습니다.이러한 금속과 그 합금은 비교적 단순한 용해로(도자기 등에 사용되는 가마)에서 냉간 가공 또는 녹여 금형에 주조할 수 있지만, 용융된 철은 열간 가공이 필요하며 특별히 설계된 용해로에서만 녹일 수 있습니다.철은 구리 광석에서 흔히 볼 수 있는 불순물이고 철광석은 때때로 플럭스로 사용되었습니다. 그래서 인간이 수천 년의 청동 [13]야금술 후에야 제련 철의 기술을 습득했다는 것은 놀라운 일이 아닙니다.

니켈 함유 광석에서 추출한 금속과 열간 가공된 운석 [2]철을 구별하기 어렵기 때문에 철 제련의 장소와 시간은 알려지지 않았다.고고학적 증거는 기원전 3천년의 청동기 시대 중동 지역을 가리키는 것으로 보인다.그러나, 연철 공예품은 기원전 12세기까지 희귀하게 남아있었다.

철기 시대는 청동 무기와 도구들이 철과 [15]강철의 무기와 도구들로 널리 대체되면서 전통적으로 정의된다.테크놀로지가 보급됨에 따라, 그 이행은, 장소 마다 다른 시기에 행해지고 있습니다.메소포타미아는 기원전 900년까지 철기시대로 완전히 접어들었다.비록 이집트가 철 공예품을 생산했지만, 기원전 663년 아시리아에 의해 정복될 때까지 청동은 여전히 지배적이었다.철기 시대는 기원전 1200년경 인도에서, 기원전 800년경 중앙 유럽에서,[16][17] 기원전 300년경 중국에서 시작되었다.기원전 500년경, 아시리아인들에게 철의 사용을 배워 이집트에서 추방된 누비아인들은 [18]철의 주요 제조업자와 수출업자가 되었다.

고대 근동

고대 중동의 광산 지역입니다.박스 색상: 갈색 비소, 빨간색 구리(아라바, 팀나, 페이난의 중요한 광산은 지도에서 사라짐), 회색 주석, 적갈색 철, 노란색 금색, 흰색 은색, 검은색 납.노란색 부분은 비소청동, 회색 부분은 주석청동이다

기원전 [19]2500년 전 아나톨리아의 하트 무덤에서 발견된 철제 칼이 달린 최초의 제련된 철제 유물 중 하나입니다.기원전 1500년경 메소포타미아, 아나톨리아, [2]이집트에 금속이 아닌 용융된 철물체의 수가 증가하였다.기원전 1323년 사망한 이집트 통치자 투탕카멘의 무덤에서 발견된 운석 철물로는 황금 자루의 철제 단검, 호루스의 눈, 미라의 물구나 16개의 장인 [20]도구 모형 등이 있다.파라오 메르넵타라는 이름이 새겨진 고대 이집트 검과 철제 칼날과 금으로 장식된 청동갱이 둘 다 우가리트의 [19]발굴에서 발견되었다.

동지중해 전역에서 청동기 시대의 철제 유물이 발견되었지만, 청동 세공품은 이 [21]시기에 크게 우세했던 것으로 보인다.기술이 확산되면서, 동지중해(레반트, 키프로스, 그리스, 크레타, 아나톨리아, 이집트)[15]에서 도구와 무기에 사용되는 지배적인 금속으로 철이 청동을 대체하게 되었다.

철은 원래 철광석 더미와 타는 숯 더미를 통해 공기를 밀어내기 위해 풀무질을 했던 블루머리와 용광로에서 제련되었습니다.숯에 의해 생성된 일산화탄소는 광석에서 금속 철로 산화철을 감소시켰다.그러나, 블루머리는 철을 녹일 만큼 뜨겁지 않았기 때문에 금속이 용광로 바닥에 모여 스펀지 같은 덩어리가 되거나 꽃을 피울 수 있었다.작업자들은 용융 슬래그를 밀어내기 위해 그것을 두드렸다 접었다를 반복했다.이 힘들고 시간이 걸리는 공정은 가단성이지만 상당히 부드러운 [22]합금인 연철을 생산했습니다.

청동에서 철로의 전환과 동시에 연철에 탄소를 첨가하는 과정인 침탄(침탄)의 발견이 있었다.철의 꽃에는 탄소가 일부 포함되어 있었지만, 이후의 열간 가공은 대부분의 탄소를 산화시켰습니다.중동의 스미스는 완성된 조각을 숯바닥에서 가열하고 물이나 기름에 담금질함으로써 단철이 훨씬 더 단단한 제품으로 변할 수 있다는 것을 발견했다.이 절차는 조각의 외층을 철과 탄화 철의 합금인 강철로 바꾸었고, 내부 코어는 덜 부서지기 쉬운 철로 바뀌었습니다.

제철의 기원에 관한 이론

철제련의 발달은 전통적으로 후기 [23]청동기 시대의 아나톨리아의 히타이트에 기인한다.그들은 제철소재의 독점권을 유지했고, 그들의 제국은 그 이점을 기반으로 했다고 믿었다.그 이론에 따르면, 청동기 시대 말기에 동부 지중해를 침략하여 히타이트 제국을 멸망시킨 고대 바다 민족이 그 지역에 지식을 퍼뜨린 책임이 있었다.히타이트 독점의 고고학적 증거가 없기 때문에 이 이론은 더 이상 [23]학문의 주류에서 받아들여지지 않는다.청동기시대 아나톨리아의 철물들이 몇 개 있지만, 그 수는 이집트와 같은 시기의 다른 지역에서 발견된 철물들과 견줄 수 있으며,[21] 그 중 극소수만이 무기였다.

보다 최근의 이론은 철 기술의 발전이 후기 청동기 시대 [23]말기에 제국이 멸망하면서 구리와 주석 무역로의 혼란에 의해 추진되었다고 주장한다.이 금속들, 특히 주석들은 널리 구할 수 없었고, 철광석들은 널리 구할 수 있었던 반면, 금속 노동자들은 그것들을 먼 거리로 운반해야 했다.하지만, 알려진 고고학적 증거는 초기 철기 [24]시대에 청동이나 주석의 부족을 암시하지 않는다.청동기가 풍부하게 남아 있고, 후기 청동기기와 같은 비율의 주석도 가지고 있습니다.

인도 아대륙

델리의 철제 기둥

인도 아대륙의 철 야금의 역사는 기원전 2천년에 시작되었다.갠지트 평원의 고고학 유적지에서는 [25]기원전 1800년에서 1200년 사이의 철기류가 발견되었다.기원전 13세기 초까지 인도에서 [25]철제련이 대규모로 행해졌다.남인도(오늘날의 마이소르)에서는 기원전 [4]12세기부터 11세기까지 철이 사용되었다.철금속 기술은 정치적으로 안정된 마우리아[26] 시대와 기원전 [4]1천년의 평화로운 정착 기간 동안 발전했다.

기원전 600년부터 200년까지 거슬러 올라가는 쇠붙이, 칼, 단검, 화살촉, 그릇, 숟가락, 냄비, 도끼, 끌, 집게, 문고리 등과 같은 철기 유물이 인도의 [16]여러 고고학 유적지에서 발견되었다.그리스 역사학자 헤로도토스는 인도에서 [16]철을 사용하는 것에 대한 최초의 서양의 설명을 썼다.인도의 신화서인 우파니샤드에는 [27]직조, 도자기, 야금술에 대한 언급도 있다.로마인들은 굽타 [28]제국 시대에 인도에서 온 강철의 우수성을 높이 평가했습니다.

단검과 그 칼집, 17-18세기 인도.칼날: 금을 상감한 다마스쿠스강; 자루: 옥; 칼집: 조각, 추적 및 금박을 입힌 장식이 있는 강철

기원전 500년경에는 분명히 서기 200년까지에도 인도 남부에서 도가니 기술에 의해 고품질의 강철이 생산되었다.이 시스템에서는 고순도 연철, 목탄, 유리를 도가니에 넣고 철이 녹아서 [29]탄소를 흡수할 때까지 가열했다.철사슬은 4세기 [30]초 인도 현수교에서 사용되었다.

우츠강은 기원전 [29]300년경부터 인도와 스리랑카에서 생산되었다.우츠강은 내구성과 우위를 점하는 능력으로 고전시대의 것으로 유명하다.포루스 왕이 선물을 고르라고 했을 때, 알렉산더는 금이나 은 대신에 30파운드의 [28]강철을 선택했다고 한다.Wootz강은 원래 철과 다양한 미량 원소를 주성분으로 하는 복합 합금이었다.최근의 연구들은 그것의 특성이 [31]금속에 탄소 나노튜브가 형성되었기 때문일 수도 있다고 제안했다.윌 듀란트에 따르면, 이 기술은 페르시아인들에게 그리고 중동에 전파된 아랍인들에게 전해졌다고 한다.[28]16세기에 네덜란드는 이 기술을 남인도에서 유럽으로 가져갔고 그곳에서 대량 [32]생산되었다.

강철은 몬순 바람에 날려진 용해로에 의해 기원전 300년부터[29] 스리랑카에서 생산되었다.용광로는 언덕 꼭대기로 파고들었고 바람은 긴 참호를 통해 통풍구로 보내졌다.이러한 배치로 인해 입구에 고압 구역이 형성되고 용해로 상부에 저압 구역이 형성되었습니다.이 흐름은 벨로우즈 구동 용해로가 생산할 수 있는 것보다 더 높은 온도를 허용하여 더 좋은 품질의 [33][34][35]철을 만들어 낸 것으로 생각됩니다.스리랑카산 철강은 이 지역과 이슬람권에서 광범위하게 거래되었다.

다음 항목도 참조하십시오.강철 wo Wootz강 및 다마스쿠스강

델리의 쿠트브 단지에 위치한 철기둥은 세계 최고의 야금기호 중 하나입니다.기둥은 연철(98% Fe)로 만들어졌으며 높이는 거의 7미터이고 무게는 6톤 [36]이상입니다.이 기둥은 찬드라굽타 2세 비크라마디티에 의해 세워졌으며 1600년 동안 비교적 부식이 적은 폭우를 견뎌냈다.

중국

철광석을 다듬어 선철로 연철을 만드는 것.열 번째 그림은 용광로를 만드는 사람들을 보여준다(톈궁개우 백과사전, 1637년)

역사학자들은 블루머리로 만든 제철소가 중동에서 중국으로 전파된 적이 있는지에 대해 논의한다.한 이론은 야금이 중앙아시아를 [37]통해 도입되었다는 것을 암시한다.2008년 간쑤의 모거우 유적지에서 두 개의 철 파편이 발굴되었다.그것들은 시와 문화 시대에 속하는 기원전 14세기의 것으로 추정되며, 독립적인 중국 기원을 암시한다.파편 중 하나는 운석이 [38][39]아닌 블루머리의 철로 만들어졌다.

중국에서 블루머리로 만들어진 최초의 철 공예품은 기원전 [40]9세기 말까지 거슬러 올라간다.고대 중국에서 주철은 전쟁, 농업, [9]건축에 사용되었다.기원전 500년경, 남부 우주의 금속공들은 1130°C의 온도를 달성했습니다.이 온도에서 철은 4.3%의 탄소와 결합해 녹는다.액체 철은 금형으로 주조할 수 있는데, 이 방법은 꽃에서 각각의 철 조각을 개별적으로 단조하는 것보다 훨씬 덜 힘든 방법입니다.

주철은 부서지기 쉬워서 타격 도구에 적합하지 않다.그러나 며칠 동안 공기 중에 가열하면 강철이나 연철로 탈탄될 수 있습니다.중국에서, 이러한 철의 가공법은 북쪽으로 퍼졌고, 기원전 300년까지 철은 대부분의 도구와 [9]무기의 중국 전역에서 선택되는 재료였다.기원전 3세기 초 허베이성의 한 집단 무덤에는 여러 명의 군인들이 무기와 다른 장비들과 함께 묻혔다.이 무덤에서 발굴된 유물들은 연철, 주철, 연질 주철, 담금질 경화강 등으로 다양하게 만들어졌으며, 장식용 청동 무기는 거의 없을 것이다.

중국 원나라 왕젠(王hen, 1313년)의 농수( shu水)로 작동한 풀무 그림.

한대(기원전 202년–220년)에 정부는 국가 독점(왕조 후반기에 폐지되고 민간기업으로 복귀)으로 제철소를 설립하고 허난성에 대규모 용광로를 건설했는데, 각각 하루에 몇 톤의 철을 생산할 수 있었다.이때쯤, 중국의 야금업자들은 녹은 선철을 미세하게 하는 방법을 발견했고, 탄소를 잃고 망치로 두들겨질 수 있을 때까지 야외에서 저었다.(현대 만다린 중국어로 이 과정은 차오, 말 그대로 볶음, 선철은 '원철', 단철은 '조리된 철'로 알려져 있습니다.)기원전 1세기까지 중국의 야금학자들은 연철과 주철을 함께 녹여 중간 탄소 함량의 합금, 즉 [41][42][43]강철을 생산할 수 있다는 것을 발견했습니다.전설에 따르면, 첫 번째 한나라 황제인 유방의 칼이 이런 방식으로 만들어졌다고 한다.철공의 맥락에서 "강자와 연자의 조화"를 언급하는 당대 문헌도 있는데, 이 문구가 이 과정을 지칭하는 것일 수도 있다.한대부터 난양(南陽)이라는 고대 도시는 철강 [44]산업의 중심지였다.중국인들은 본래의 강철 단조 방법과 함께 서기 [45]5세기까지 인도에서 중국으로 수입된 아이디어인 우츠강(Wootz steel)을 만드는 생산 방법을 채택했다.한대에는 중국인들이 용광로의 풀무질을 할 때 수력(물레방아)을 최초로 사용했다.이것은 서기 31년에 중국의 기계 기술자이자 정치가 난양의 [46]두시(都西)에 의해 혁신으로 기록되었다.두시는 야금 분야에서 풀무에 수력을 적용한 최초의 인물이었지만,[47] 서기 1313년 농수라는 원나라 문헌에 수력을 이용한 작동에 대한 최초의 그림과 인쇄 삽화가 등장했습니다.

11세기 송나라에서 열등하고 이질적인 강철을 생산하는 베르가네스크 공법과 냉풍 [48]아래 반복 단조를 통해 부분 탈탄산을 이용한 현대 베세머 공법의 선구자 두 가지 기술을 이용한 강철 생산의 증거가 있다.11세기에 이르러서는 제철업계의 [49]목탄 수요로 인해 많은 양의 삼림 벌채가 이루어졌습니다.그러나 이때쯤 중국인들은 숯을 대체하기 위해 역청 코크스를 사용하는 것을 배웠고, 이 전환으로 중국의 주요 임야 지역의 많은 면적이 [49]절약되었다.

참고 항목: 초기 일본 제철소

철기 시대 유럽

고대 중국과 유럽의 제철 공정 비교.
스웨덴 고틀란드에서 발견된 스웨덴 철기 시대의 철로 만든 도끼

철 가공은 기원전 [3]10세기 후반에 그리스에 도입되었다.중앙 유럽 철기 시대의 초기 흔적은 할슈타트 C 문화(기원전 8세기)의 유물들이다.기원전 7세기에서 6세기까지 철 공예품은 엘리트들을 위한 사치품으로 남아있었다.이것은 기원전 500년 이후 라텐 문화의 발흥과 함께 극적으로 바뀌었고, 그 때부터 철의 야금술은 북유럽과 영국에서도 보편화 되었다.중앙유럽과 서유럽에서의 철공의 확산은 켈트족의 확장과 관련이 있다.기원전 1세기까지, 노릭강은 그것의 품질로 유명했고 로마 군대에 의해 인기가 있었다.

로마 제국의 연간 철 생산량은 84,[50]750t으로 추정된다.

사하라 이남 아프리카

주요 기사:아프리카의 철 야금
철기시대는 동아프리카와 남부 아프리카에서 발견되며 서기 1천년기의 반투 확장에 대응한다.

비록 약간의 불확실성이 있지만, 일부 고고학자들은 철 야금술이 사하라 사막 이남의 아프리카 (아마도 [51][52]서아프리카)

니제르 동부에 있는 테르밋의 주민들은 [53]기원전 1500년경에 철을 제련했다.

니제르 Arr 산맥 지역에서도 기원전 2500년에서 1500년 사이에 독립적인 구리 제련의 징후가 있습니다.이 공정은 발전된 상태가 아니었으며, 이는 제련이 이질적이지 않았음을 나타냅니다.그것은 기원전 [54]1500년경에 성숙해졌다.

현재 이그볼랜드인 나이지리아 남동부 은스카 지역에서 철제련로와 슬래그를 포함한 고고학적 유적지도 발굴됐다.이곳은 레자 유적지(Eze-Uzomaka 2009년)[55][52][52]와 오피 유적지(Opi 유적지)에서 기원전 750년으로 거슬러 올라간다.중앙아프리카공화국의 Gbabiri 유적지에서는 환원로와 대장장이 작업장에서 철 야금의 증거가 발견되었으며,[56] 가장 이른 시기는 각각 기원전 896-773년, 기원전 907-796년입니다.마찬가지로, 블루머리 타입의 용광로에서 제련은 약 기원전 550년, 아마도 [6][7][57][dubious – discuss][51][56]몇 세기 전에 나이지리아 중부의 녹 문화에서 나타난다.

탄소강은 서탄자니아에서 2,300~2,000년 전(약 기원전 300년 또는 그 직후)에 화로 내부의 온도가 1300~1400°[58][59][60][61][62][63]C에 이를 수 있도록 하는 복잡한 예열 과정에 의해 만들어졌다는 증거도 있다.

철과 구리가 대륙을 통해 남하하여 서기 200년경 [6][7]곶에 도달하였다.철의 광범위한 사용은 철을 채택한 반투어를 사용하는 농업 공동체를 혁명적으로 변화시켰고, 그들이 사바나 지역의 넓은 농장으로 확장하면서 마주친 수렵 채집인 사회를 이용하여 암석 도구를 몰아내고 흡수했다.기술적으로 우수한 반투 화자들은 남부 아프리카 전역에 퍼져 부유하고 강력해졌고, 많은 [6][7]양의 도구와 무기를 위한 철을 생산했다.

동아프리카에서 블루머리 타입의 용광로에 대한 최초의 기록은 기원전 [64][65][66]7세기에서 6세기 사이에 누비아에서 제련된 철과 탄소의 발견이며, 특히 메로에에는 누비아와 쿠시테 사람들을 위한 금속 도구를 생산하고 그들의 경제를 위해 잉여를 생산한 것으로 알려진 고대 블루머리가 있었다.

중세 이슬람 세계

철기 기술은 이슬람 황금기에 중세 이슬람의 여러 발명품에 의해 더욱 발전되었다.여기에는 금속 생산을 위한 다양한 수력 및 풍력 산업 공장이 포함되었으며, 기어드 그리스트밀과 조조가 포함됩니다.11세기까지, 이슬람 세계의 모든 지방은 서부의 이슬람 스페인과 북아프리카에서부터 [67]동부의 중동과 중앙아시아에 이르기까지 이러한 산업 공장을 가동시켰다.10세기에는 주철에 대한 언급과 11세기부터 아이유브 제국과 맘루크 제국에서 용광로가 사용됐다는 고고학적 증거도 있어 중국의 금속 기술이 이슬람 [68]세계에 확산되었음을 시사한다.

기어드[69] 그리스트밀은 이슬람 기술자들에 의해 발명되었고, 금속 광석을 파쇄하기 위해 사용되었습니다.이슬람 세계의 그림 물레방아들은 종종 물레방아와 풍차 둘 다로 만들어졌다.그릴을 위해 물레방아를 조정하기 위해 캠을 사용하여 트립 [70]해머를 올리고 풀었습니다.수작업이 아닌 수력 발전식 물방앗간으로 움직이는 최초의 단조는 12세기 이슬람 [71]스페인에서 발명되었다.

중세 근동에서 생산된 가장 유명한 강철 중 하나는 검을 만드는 데 사용된 다마스쿠스강으로, 900년부터 1750년까지 시리아 다마스쿠스에서 주로 생산되었다.이것은 초기 인도 우츠강을 기반으로 도가니강 방법을 사용하여 생산되었습니다.이 공정은 중동에서 현지 생산 강철을 사용하여 채택되었습니다.정확한 과정은 아직 알려지지 않았지만, 탄화물이 날개 본체 내의 시트나 밴드로 배열된 미세 입자로 침전되도록 했다.탄화물은 주변의 저탄소강보다 훨씬 단단하기 때문에, 칼 세공자들은 침전된 탄화물로 단단한 재료를 자르는 가장자리를 만들 수 있었고, 반면 부드러운 강철의 띠는 전체적으로 검을 강하고 유연하게 유지하게 했다.다마스쿠스강을 조사하기 위해 엑스레이와 전자현미경을 사용하는 드레스덴 공과대학 연구팀은 시멘트 나노와이어와[72] 탄소 나노튜브의 [73]존재를 발견했다.드레스덴 팀의 멤버인 Peter Paufler는 이러한 나노구조가 다마스쿠스 강철의 독특한 특성을[74] 주며 단조 공정의 [74][31]결과라고 말한다.

중세 및 초기 근대 유럽

수 세기 동안 유럽의 철 생산 기술에는 근본적인 변화가 없었다.유럽의 금속 노동자들은 블루머리에서 철을 계속 생산했다.하지만, 중세 시대에는 두 가지 발전이 있었습니다. 바로 위에서 설명한 바와 같이, 다양한 장소에서의 블루머리의 공정에서의 수력 사용, 그리고 주철에서의 최초의 유럽 생산입니다.

파워블루메리

주요 기사:블루메리

중세 어느 시기에는, 수력이 블루머리의 과정에 적용되었다.이것은 1135년에 클레르보의 시토시앙 수도원에서 일어났을 가능성이 있지만, 확실히 13세기 [75]초 프랑스와 스웨덴에서 사용되었다.영국에서는 1408년 [76]베드번 근처에 있는 더럼 주교가 만든 단조공장의 기록이 이에 대한 최초의 문서 증거는 아니지만, 그러한 제철소는 확실히 처음은 아니다.영국의 퍼네스 구역에서는 18세기 초까지, 그리고 1770년까지 가르스탱 근처에서 동력식 블루머리가 사용되었다.

카탈로니아 단지는 파워풀한 블루머리의 일종이었다.열풍이 부는 블루머리는 19세기 중반 뉴욕 북부에서 사용되었다.

고로

주요 기사: 고로
"인기 백과사전" 권에 기술된 제철.VII, 1894년 출판

1783-84년에 퍼들링 공정을 개발하기 전까지 유럽에서 선호하는 철 생산 방식.유럽에서 주철의 개발이 늦어진 이유는 단철이 바람직한 제품이었기 때문입니다. 그리고 주철을 생산하는 중간 단계에는 고가의 용광로와 선철을 주철로 정제하는 작업이 필요했고, 이는 노동력과 자본집약적인 [77]단철로의 전환이 필요했습니다.

중세의 상당 부분을 거치면서 서유럽에서 철은 여전히 철의 꽃을 연철로 가공하여 만들어지고 있었다.유럽에서 가장 초기의 철 주물 중 일부는 1150년과 1350년 사이에 스웨덴에서 Lapphytan과 Vinarhytan 두 곳에서 발생했습니다.일부 학자들은 이 관습이 몽골인들을 따라 러시아를 거쳐 이 유적지까지 갔다고 추측하고 있지만, 이 가설에 대한 명확한 증거는 없으며, 이러한 철 생산 센터의 많은 몽골 이전 자료들을 확실히 설명하지는 못할 것이다.어쨌든, 14세기 후반에는 주철 대포알에 대한 수요가 증가하면서 주철 제품의 시장이 형성되기 시작했다.

파인리 단조

주요 기사:파인리 단조

선철을 탈탄하는 또 다른 방법은 15세기에 나무르 주변 지역에서 고안된 것으로 보이는 단조기였다.그 세기 말까지, 이 월롱 공정은 노르망디 동쪽 경계에 있는 페이 드 브레이로 퍼져 나갔고, 그리고 나서 1600년까지 연철을 만드는 주요 방법이 되었다.그것은 17세기 초에 루이 드 기어에 의해 스웨덴에 소개되었고 영국 철강업자들이 선호하는 철광석을 만드는 데 사용되었다.

이것의 변형은 독일의 단조품이었다.이것이 스웨덴에서 철을 생산하는 주요 방법이 되었다.

접합 과정

주요 기사:접합 과정

17세기 초에 서유럽의 제철공들은 연철을 침탄시키기 위한 석출 공정을 개발했다.단철봉과 숯을 돌상자에 넣고 찰흙으로 밀봉한 후 거의 1주일 동안 순수한 탄소(탄)에 담근 상태에서 지속적으로 무산소 상태로 붉은 열로 보관했다.이 기간 동안 탄소는 철의 표면층으로 확산되어 시멘트강 또는 블리스터강(케이스 경화라고도 함)을 만들어 냈습니다.여기서 철로 감싼 부분이 딱딱해졌습니다.이 부분은 탄소원으로부터 점토로 절연될 수 있는 도끼 해머헤드 또는 샤프트 소켓이라고 하는 것보다 더 단단해졌습니다.영국에서 이 과정이 최초로 사용된 곳은 1619년의 콜브룩데일(Colbrookdale)에서 바질 브룩 경은 두 개의 석출로를 가지고 있었습니다(2001-2005년에[78] 최근 발굴).1610년대에 잠시 동안, 그는 그 과정에 대한 특허를 소유했지만, 1619년에 이것을 포기해야만 했다.그는 아마 딘의 숲 철을 원료로 사용했을 것이지만, 곧 광석 철이 더 적합하다는 것을 알게 되었다.강철의 품질은 이른바 전단강(shear steel)을 생산하여 페이깅(paggoting)함으로써 향상될 수 있었다.

도가니강

1740년대에 벤자민 헌츠먼은 석출 과정에 의해 만들어진 물집강을 도가니에서 녹이는 방법을 발견했다.그 결과 발생하는 도가니강은 보통 잉곳으로 주조되며,[11]: 145 블리스터강보다 균질했습니다.

영국의 코크스로의 이행

상세 정보:산업혁명 iron 제철산업

시작

초기 철제련은 열원과 환원제로 모두 숯을 사용했습니다.18세기까지, 숯을 만들기 위한 목재의 가용성은 철 생산의 확장을 제한했고, 그래서 영국은 스웨덴(17세기 중반부터) 그리고 그 후 약 [citation needed]1725년부터 러시아에도 점점 더 많이 의존하게 되었다.석탄(또는 그 유도체 코크스)으로 제련하는 것은 오랫동안 추구해 온 목표였다.코크스를 사용한 선철의 생산은 아마도 1619년경에 Dud Dud Dudley에 의해 이루어졌을 것이고,[79] 1670년대에 다시 석탄과 나무로 만들어진 혼합 연료로 이루어졌다.그러나 이것은 아마도 상업적인 성공이라기 보다는 기술적인 성공일 것이다.쉐이드랙 폭스는 1690년대에 슈롭셔의 콜브룩데일에서 코크스로 철을 제련했을지도 모르지만, 포탄과 조개껍데기와 같은 다른 주철 제품을 만들기 위해서만 사용했을 것이다.하지만, 9년 전쟁 후의 평화에서는,[80][81] 이러한 것에 대한 수요가 없었습니다.

아브라함 다비와 그 후계자

주요 기사: 아브라함 다비 1세

1707년, 아브라함 다비 1세는 주철 냄비를 만드는 방법을 특허 취득했다.그의 냄비는 그의 경쟁자들의 냄비보다 얇았고 따라서 저렴했다.더 많은 양의 선철 공급이 필요했던 그는 1709년 콜브룩데일의 용광로를 임대했다.그곳에서, 그는 코크스를 이용해 철을 만들었고, 그렇게 한 유럽 최초의 성공적인 사업을 세웠다.그의 제품들은 모두 주철이었지만, 그의 직계 후계자들은 이것을 [82]바철로 만들기 위해 (상업적으로 거의 성공하지 못했다) 이것을 사용하려고 시도했다.

따라서 철은 일반적으로 1750년대 중반까지 숯 선철로 만들어졌다.1755년 아브라함 다비 2세는 (파트너와 함께) 슈롭셔의 호스헤이에 새로운 코크스를 사용하는 화로를 열었고, 다른 사람들이 그 뒤를 따랐다.이들은 코크스 선철을 바 철의 생산을 위해 전통적인 종류의 정련공장에 공급했다.지연의 이유는 여전히 [83]논란이 되고 있다.

새로운 단조 프로세스

웅덩이로의 개략도

그 후에야 경제적으로 선철을 철로 바꿀 수 있는 방법이 고안되기 시작했다.화분과 스탬프로 알려진 과정은 1760년대에 고안되었고 1770년대에 개선되었으며, 약 1785년부터 웨스트 미들랜즈에서 널리 채택된 것으로 보인다.하지만, 이것은 1784년에 특허를 받은 헨리 코트의 웅덩이 공정에 의해 대부분 대체되었지만, 아마도 1790년에 회색 선철로만 만들어졌을 것이다.이러한 과정들은 철 산업의 [84]산업 혁명을 구성하는 철의 생산의 큰 확장을 가능하게 했다.

19세기 초에 홀은 웅덩이로의 장입물에 산화철을 첨가하면 선철의 탈탄과 같은 격렬한 반응이 일어난다는 것을 발견했는데, 이를 '습한 웅덩이'라고 합니다.또한 탈탄 작업이 완료되기 전에 웅덩이 공정을 중단함으로써 강철을 생산할 수 있는 것으로 밝혀졌다.

열풍

주요 기사:열풍

용광로의 효율은 1828년 [79]스코틀랜드의 제임스 보몬트 닐슨에 의해 특허를 받은 열풍으로 바뀌면서 향상되었습니다.이것에 의해, 생산 코스트가 한층 더 삭감되었습니다.몇 십 년 안에, 노 옆에 고로 안의 폐가스(CO를 함유한)를 넣고 태우는 '스토브'를 설치하는 것이 관례였습니다.그 결과 발생하는 열은 [85]용해로에 불어 넣는 공기를 예열하는 데 사용되었습니다.

공업 제강

주요 기사:제강
베세머 변환기의 개략도

응고된 강철의 일부 생산과는 별도로, 영국의 강철은 계속해서 석출 공정으로 만들어졌으며, 때로는 도가니 강철을 생산하기 위해 재용융을 하기도 했다.이러한 공정은 원료가 철, 특히 스웨덴 광석 철인 배치 기반 공정이었습니다.

값싼 강철을 대량 생산하는 문제는 1855년 헨리 베세머가 영국 셰필드에 있는 그의 제철소에 베세머 변환기를 도입하면서 해결되었다. (아직도 초기 변환기는 도시의 켈럼 아일랜드 박물관에서 볼 수 있다.)베세머 공정에서는 용융 선철을 큰 도가니로 장입한 후 아래에서 용융 선철을 통해 공기를 불어 코크스의 용존 탄소에 불을 붙였습니다.탄소가 연소됨에 따라 혼합물의 녹는점이 증가했지만 탄소의 열로 인해 혼합물을 녹이는 데 필요한 추가 에너지가 제공되었습니다.용융지의 탄소 함량이 원하는 수준으로 떨어진 후 공기 통풍이 차단되었습니다. 일반적인 베세머 변환기는 25톤의 선철을 30분 만에 강철로 변환할 수 있습니다.

마지막으로, 1952년 Voest-Alpine 공장에서 기본 산소 프로세스가 도입되었습니다. 기본 Besemer 공정의 수정은 강철 위에서 산소를 배출하여(아래에서 거품이 이는 공기 대신) 강철로의 질소 흡수를 감소시킵니다.기본적인 산소 공정은 모든 현대 제철소에 사용된다; 미국의 마지막 베세머 변환기는 1968년에 퇴역했다.또한, 지난 30년 동안 고철만 전기 아크로 용해하는 미니 밀 사업이 크게 증가했습니다.이 공장들은 처음에는 막대 제품만 생산했지만, 그 후 한때 통합 제철소의 독점 영역이었던 평평하고 무거운 제품으로 확장되었습니다.

이러한 19세기까지 강철은 값비싼 상품이었고, 도구와 스프링의 절삭날과 같이 특히 단단하거나 유연한 금속이 필요한 제한된 용도로만 사용되었습니다.값싼 강철의 광범위한 가용성은 우리가 알고 있는 2차 산업 혁명과 현대 사회에 힘을 실어주었다.연강은 궁극적으로 거의 모든 목적을 위해 연철을 대체했고, 연철은 더 이상 상업적으로 생산되지 않습니다.약간의 예외를 제외하고는 합금강은 19세기 후반에 제조되기 시작했습니다.스테인리스강은 제1차 세계대전 전날에 개발되었고 1920년대까지 널리 사용되지 않았다.

현대 철강 산업

다음 항목도 참조하십시오.철강산업의 역사(1850~1970), 철강산업의 역사(1970~현재), 세계 철강산업의 동향, 국가별 철강생산량 및 철강생산국 목록
2007년 국가별 철강 생산량(백만 톤 단위)

철강산업은 사회기반시설 [86]및 전반적인 경제개발에서 철강이 수행하는 중요한 역할 때문에 종종 경제진보의 지표로 여겨진다.1980년에는 50만 명 이상의 미국 철강 노동자가 있었다.2000년까지 철강 노동자의 수는 224,[87]000명으로 감소했다.

중국과 인도의 경제 호황은 철강 수요를 크게 증가시켰다.2000년과 2005년 사이에 세계 철강 수요는 6% 증가했습니다.2000년 이후 타타 스틸(2007년 Corus Group 인수), 바오스틸 그룹, 샤강 그룹 등 인도와 중국의 여러[88] 철강회사가 [according to whom?]두각을 나타내고 있습니다.그러나 2017년 현재 ArcelorMittal은 세계 최대의 철강 [89]생산업체입니다.2005년 영국 지질조사국은 중국이 세계 점유율의 약 3분의 1을 차지해 철강 생산 1위라고 밝혔고, 일본, 러시아, 미국이 [90]그 뒤를 이었다.강철의 큰 생산 능력은 또한 주요 생산 경로와 관련된 상당한 양의 이산화탄소 배출을 야기한다.2019년에는 전 세계 이산화탄소 배출량의 7~9%가 철강산업에서 [91]발생하는 것으로 추정됐다.이러한 배출량의 감소는 코크스를 사용한 주요 생산 경로의 변화, 강철의 재활용 증가 및 탄소 포집 및 저장 기술 또는 탄소 포집 및 활용 기술 적용에서 발생할 것으로 예상된다.

2008년에 철강은 런던 금속 거래소에서 상품으로 거래되기 시작했다.2008년 말 철강산업은 급격한 침체에 직면했고 이로 인해 많은 [92]감축이 이루어졌다.

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외부 링크