연철

Wrought iron
연철의 다양한 예

연철주철(2.1%~4%)에 비해 탄소 함량이 매우 낮은(0.08% 미만) 합금입니다.섬유질 슬래그 함유물(중량 최대 2%)이 포함된 반융착 철 덩어리입니다. 이를 통해 식각되거나 녹슬거나 고장 지점으로 구부러졌을 때 보이는 목재와 유사한 "알갱이"를 얻을 수 있습니다.연철은 견고하고 가단성이 있으며 연성있고 부식성이 있으며 용접이 용이하지만 전기적으로 용접하기가 더 어렵습니다.

효과적인 제강 방법이 개발되고 많은 양의 강철이 사용 가능해지기 전에는 단철은 가장 일반적인 형태의 가단철이었다.녹은 슬래그를 배출할 수 있을 만큼 뜨거운 상태에서 망치로 두드리거나 압연하거나 다른 방식으로 가공했기 때문에 가공된 이름이 붙여졌습니다.연철의 현대적인 기능적 등가물은 저탄소강이라고도 불리는 연강입니다.단철이나 연강 모두 가열 및 [1]: 145 [failed verification]담금질을 통해 경화할 수 있는 충분한 탄소를 포함하고 있지 않습니다.

연철은 고도로 정제되어 소량의 규산염 슬래그가 섬유로 단조됩니다.그것은 [2]질량 기준 약 99.4%의 철로 구성되어 있다.슬래그의 존재는 규산염 함유물이 플럭스이기 때문에 단조 용접과 같은 대장간 작업에 유리할 수 있으며 재료에 고유한 섬유 [3]구조를 제공합니다.또한 슬래그의 규산염 필라멘트는 철을 부식으로부터 보호하고 충격과 [4]진동에 의한 피로 효과를 감소시킵니다.

역사적으로, 적은 양의 연철은 주로 , 칼, , 도끼, 그리고 다른 칼날 도구들과 스프링과 줄들을 생산하는 데 사용되었습니다.연철에 대한 수요는 1860년대에 최고조에 달했고 철갑선철도 사용에 대한 수요가 높았다.그러나 연강의 메짐성과 같은 특성이 향상된 철 야금술로 개선되었고, 베세머 공정과 지멘스-마틴 공정 덕분에 강철의 제조 비용이 줄어들면서, 연철의 사용은 감소하였다.

연강으로 만들어지기 전에는 리벳, , 철사, 체인, 레일, 철도 커플링, 물과 증기 파이프, 너트, 볼트, 편자, 난간, 왜건 타이어, 목재 지붕 트러스용 스트랩, 장식 철제 등 많은 것들이 [5][note 1]연강으로 생산되었다.

연철은 더 이상 상업적인 규모로 생산되지 않는다.가드 레일, 정원[6] 가구, 대문 등 연철로 묘사되는 많은 제품들은 실제로 [7]연강으로 만들어진다.그들은 과거에 대장장이가 손으로 세공한 물건과 비슷하게 만들어졌기 때문에 그러한 묘사를 유지하고 있다.[7]

용어.

"worged"라는 단어는 동사 "to work"의 옛 분사형이고, "worged iron"은 문자 그대로 "가공된 철"[8]을 의미합니다.연철은 상품의 총칭이지만 대장장이가 제조하는 완제품에 더 구체적으로 사용된다.그것은 영국 세관 기록에서 좁은 의미로 사용되었고, 그러한 제조된 철은 소위 "미사용" 철보다 높은 관세율을 적용받았다.주철은 연철과 달리 부서지기 쉽고 고온 또는 저온 가공이 불가능합니다.주철은 망치로 내리치면 부서질 수 있다.

17세기, 18세기, 19세기에 단철은 형태, 기원, 품질에 따라 매우 다양한 용어로 사용되었다.

블루머리에서 광석에서 직접 연철을 생산하는 동안, 주철이나 선철단조 웅덩이에 사용된 시작 재료였다.선철과 주철은 연철보다 탄소 함량이 높지만, 철이나 강철보다는 녹는점이 낮습니다.주조물, 특히 선철에는 고품질 단철을 생산하기 위해 최소한 부분적으로 제거해야 하는 과도한 슬래그가 있습니다.주조 공장에서는 주물의 물리적 특성을 개선하기 위해 고철과 주철을 혼합하는 것이 일반적이었습니다.

베세머와 개방 노상강의 도입 이후 몇 년 동안 철과 강철을 구별하는 것에 대해 서로 다른 의견이 있었다. 어떤 이들은 철이 녹을 정도로 가열되고 "융착"되는지에 대해 화학 성분과 다른 이들은 믿었다.결국 핵융합은 주어진 낮은 [9]: 32–39 탄소 농도 이하의 성분보다 상대적으로 더 중요한 것으로 받아들여지게 되었다.또 다른 차이점은 강철이 열처리에 의해 경화될 수 있다는 것입니다.

역사적으로 단철은 "상업적으로 순수한 철"[10][11]로 알려졌지만, 상업적으로 순수한 철에 대한 현재의 표준이 0.008 중량%[12][13] 미만의 탄소 함량을 요구하기 때문에 더 이상 자격이 주어지지 않습니다.

유형 및 모양

철은 주철과 구별하기 위해 종종 사용되는 총칭입니다.이것은 주물 금속의 잉곳과 동등하며, 취급, 보관, 배송 및 완제품에 대한 추가 작업에 편리한 형태입니다.

이 막대는 정련 단조의 일반적인 제품이었지만, 반드시 그 공정에 의해 만들어진 것은 아닙니다.

  • 막대 다리미—슬릿 밀에서 평평한 막대 다리미로 절단된 막대 다리미는 스파이크와 못의 원료를 제공했습니다.
  • 후프 철 - 막대 철을 압연 다이(die)에 통과시켜 만든 배럴의 후프에 적합합니다.
  • 판금—보일러 으로 사용하기에 적합한 시트.
  • 블랙 플레이트—양철 생산의 블랙 압연 단계에서 나온 시트, 아마도 플레이트 철보다 얇을 수 있습니다.
  • 항해용 다리미—특정 무게의 막대 모양으로 만들어지거나 절단된 좁고 평평한 막대 다리미. 대서양 노예 무역을 위해 아프리카에서 판매되는 상품입니다.톤당 막대 수는 1660년대 톤당 70개에서 1685년 톤당 75-80개, 1731년 [14]: 163–172 "톤당 92개 가까이"로 점차 증가했다.

기원.

  • 숯철—18세기 말까지 블루머리에 의해 숯을 사용하여 광석에서 단철을 제련했습니다.연철은 또한 정교한 단조나 랭커셔 화로에서 선철로 생산되었다.결과적으로 생성된 금속은 화학 및 슬래그 함량 모두에서 매우 가변적이었습니다.
  • 웅덩이 철—웅덩이 공정이 연철을 생산하는 최초의 대규모 공정이었습니다.퍼들링 공정에서는 선철을 잔향로에서 정제하여 석탄 또는 코크스 중 유황에 의한 선철의 오염을 방지한다.녹은 선철을 수동으로 교반하여 철을 대기 중의 산소에 노출시켜 철을 탈탄시킵니다.철을 교반함에 따라 교반봉(토끼암 또는 로드)에 의해 연철의 글로브가 볼로 모아지고, 퍼들러에 의해 주기적으로 제거된다.퍼들링은 1784년에 특허를 받았고 1800년 이후 널리 쓰이게 되었다.1876년까지 영국에서만 연간 응결 철 생산량은 4백만 톤이 넘었습니다.그 무렵 노천로에서는 구조적인 목적에 적합한 품질의 강철을 생산할 수 있었고, 단철 생산은 감소하였다.
  • 광석 철—스웨덴Dannemora 광산의 철광석에서 궁극적으로 만들어지는 특히 순수한 등급의 철.가장 중요한 용도는 제강 공정의 원료로 사용되었습니다.
  • Danks 철 - 원래 그단스크에서 영국으로 수입된 철이지만 18세기에는 한 때 그단스크에서 온 (스웨덴 동부에서) 철의 종류가 더 많을 것입니다.
  • 숲 철—영국의 철로, 헤마타이트 광석이 튼튼한 철을 생산할 수 있게 했다.
  • Lukes iron—Liége에서 수입된 철. 네덜란드 이름은 "[15]Luik"입니다.
  • 아메스 철 또는 아메스 철 - 북유럽에서 영국으로 수입된 또 다른 종류의 철.그 기원은 아미앵으로 추정되고 있지만, 15세기 플랜더스와 이후 네덜란드에서 수입된 것으로 보이며, 라인강 계곡의 기원을 짐작할 수 있다.그것의 기원은 여전히 [15]논쟁의 여지가 있다.
  • Botolf iron 또는 Boutall iron—Bytow(폴란드 포메라니아) 또는 Bytom(폴란드 실레지아)[15].
  • Sable 철(또는 Old Sable) - 러시아 [16]우수한 브랜드 중 하나인 Demidov 패밀리의 마크(Sabel)가 있는 철.

퀄리티

튼튼한 다리미
또한 "tuf"로 표기되어 있으며, 부서지기 쉽고 공구에 사용할 수 있을 만큼 강합니다.
블렌드 아이언
다양한 종류의 선철 혼합물을 사용하여 제조됩니다.
베스트 아이언
철은 여러 차례 쌓고 굴리는 과정을 거쳐 최고 품질(19세기)에 도달했다.
표시 철봉
Marked Bar Association 회원들에 의해 제조되고 제조사의 브랜드 마크가 품질에 [17]대한 표시로 표시되어 있습니다.

결함들

연철은 상업용 철의 일종으로 탄소 0.10% 미만, 황, 인, 규소 및 망간 총 불순물 0.25% 미만,[18][19] 슬래그 2% 미만 함유.

연철은 유황을 과다하게 함유하면 적색 쇼트 또는 고온 쇼트이다.차가울 때는 충분한 끈기가 있지만, 붉은 [5]: 7 열로 구부리거나 마무리하면 균열이 생깁니다.뜨겁고 짧은 다리미는 시장성이 [1]없는 것으로 여겨졌다.

콜셔콜드셔라고도 알려진 차가운 짧은 철은 과도한 인을 포함하고 있습니다.추우면 잘 부서지고 [5]: 7, 215 구부러지면 갈라집니다.단, 고온에서 작업할 수 있습니다.역사적으로 냉간 단철은 못에 충분한 것으로 여겨졌다.

인이 반드시 철에 해로운 것은 아니다.고대 근동 대장장이들은 용해로에 석회를 첨가하지 않았다.슬래그에 산화칼슘이 없고, 제련 중에 인 함량이 높은 목재를 의도적으로 사용하면 현대의 철(<.02~.03%)[1][20]보다 인 함량이 더 높아집니다(일반적으로 <.3%)델리의 철기둥 분석 결과 [1]: 69 철 성분이 0.11%로 나타났습니다.또한 연철에 포함된 슬래그는 내식성을 부여합니다.

(탄소가 없는) 인이 존재하면 피아노 [21]와이어의 와이어 드로잉에 적합한 연성 철이 생성됩니다.

역사

서양 세계

철광석을 제련하여 선철로 연철을 만드는 제련 공정은 1637년 송잉싱펴낸 천공개우엔시클로피디아에 설명되어 있다.

연철은 수세기 동안 사용되어 왔고, 서양 역사에서 언급되는 "철"이다.또 다른 철의 형태인 주철은 고대부터 중국에서 사용되었지만 15세기까지 서유럽에 도입되지 않았다; 그 연약성 때문에, 심지어 제한된 수의 용도로만 사용될 수 있었다.중세의 대부분을 거치면서, 수력[22]1104년부터 사용되기 시작했지만, 철은 수동으로 작동하는 블루머리에서 광석을 직접 감소시킴으로써 생산되었다.

모든 간접 공정에 의해 생성되는 원료는 선철이다.탄소 함량이 높기 때문에 깨지기 쉽고 하드웨어 제조에 사용할 수 없습니다.오스몬드 공정은 1203년에 개발된 최초의 간접 공정이었지만, 많은 곳에서 블루머리의 생산은 계속되었다.이 과정은 용광로의 개발에 의존했으며, 중세 사례는 스웨덴독일에서 발견되었습니다.

블루머리와 오스몬드 공정은 15세기부터 정교 공정으로 점차 대체되었고, 그 중 독일과 왈룬의 두 가지 버전이 있었다.그것들은 차례로 스웨덴 랭커셔 공정과 같은 특정한 변형으로 18세기 후반부터 웅덩이로 대체되었다.그것들도 이제 구식이 되었고, 단철은 더 이상 상업적으로 제조되지 않는다.

중국

한나라 시대(기원전 202년–기원후 220년)에는 새로운 제철 공정이 이루어지면서 다관식 종자 드릴과 철 [23]쟁기 같은 농업용 새로운 단철기구가 생산되었다.고대 중국 큐폴라로의 과도한 공기 주입으로 인해 우연히 저탄소 연철 덩어리가 생성된 것 외에.고대 중국인들은 적어도 기원전 2세기까지는 정교한 단조기를 사용하여 연철을 만들어 냈는데, 이것은 초기 한나라 유적지인 [24][25]: 186 티성궈에서 발견된 주철선철가장 초기 표본이다.피곳은 그 시대로 거슬러 올라가는 중국에서 온 단철이 있고 중국에서 [25]: 186–187 사용된 블루머리에 대한 문서 증거가 없기 때문에, 이 단조가 이전 전국 시대(기원전 403-221년)에 존재했다고 추측한다.피닝 공정은 피닝 노에서 주철을 액화시키고 [25]: 186 산화를 통해 용융 주철에서 탄소를 제거하는 것을 포함했습니다.바그너는 한나라 난로 외에도 서기 1세기에서 2세기 산둥 고분벽화에서 나온 난로 지느러미의 그림적 증거와 서기 4세기 도교 문서인 태평경([26]太平京)에 기록된 증거도 있다고 쓰고 있다.

블루메리 공정

연철은 원래 다양한 제련 공정에 의해 생산되었으며, 오늘날에는 모두 "꽃놀이"로 묘사됩니다.다른 장소와 시기에 다른 형태의 블루머리가 사용되었습니다.블루머리는 숯과 철광석으로 충전된 후 불을 붙였습니다.공기를 관을 통해 불어 들여보내 녹는점을 약간 밑도는 온도로 블로머리를 가열했다.빙어 과정에서 슬래그가 녹아서 고갈되고, 숯의 일산화탄소는 광석을 철로 환원시켜 철과 광석에서 녹은 규산염 광물(슬래그)을 포함한 스펀지 모양의 덩어리("블룸")를 형성했습니다.다리미는 고체 상태를 유지했다.블루머리가 철을 녹일 정도로 뜨거워지면 탄소가 녹아서 돼지를 만들거나 주철을 만들 수 있지만 의도한 것은 아니었다.그러나 블루머리의 설계로 인해 철의 녹는점에 도달하는 것이 어려웠고 일산화탄소 농도가 [1]: 46–57 높아지는 것을 막았다.

제련이 완료된 후, 꽃은 제거되었고, 그 후 다시 공정을 시작할 수 있었다.따라서 이는 용광로와 같은 연속적인 프로세스가 아닌 배치 프로세스였습니다.블룸을 기계적으로 단조하여 굳히고 막대 모양으로 만들어 [1]: 62–66 슬래그를 배출해야 했습니다.

중세 시대에는 수력이 아마도 처음에는 풀무에 전력을 공급하기 위해, 그리고 나중에는 꽃을 단조하기 위해 망치에 적용되었다.그러나 수력을 사용한 것은 확실하지만, 자세한 것은 불명확하다.[1]: 75–76 그것은 제철의 직접 공정의 정점이었다.그것은 19세기 중반까지 스페인과 프랑스 남부에서 카탈로니아 포르쥬로, [1]: 100–101 오스트리아에서 1775년까지, 그리고 영국의 [27][28]가르스탕 근처에서 1770년까지 살아남았다; 그것은 1880년대 [29]뉴욕열풍과 함께 여전히 사용되었다.일본에서는 검을 만드는 데 주로 사용되는 전통적인 다마가네강의 생산에 사용된 오래된 타타라 블루머리는 1925년에야 꺼졌지만, 20세기 후반에는 장인 검공에게 강철을 공급하는 소규모로 생산이 재개되었다.

오스몬드 프로세스

오스몬드 철은 선철을 녹여 지팡이에 물방울을 잡아서 만든 연철덩어리로 구성되었는데, 공기 분출 앞에서 돌리면 가능한 한 많은 양이 공기에 노출되고 탄소 [30]함량이 산화됩니다.그 결과 생긴 공은 종종 해머밀에서 철봉으로 단조되었다.

미세 가공법

15세기에 용광로는 현재의 벨기에로 확장되어 개량되었다.거기서부터 노르망디 경계있는 페이브레이를 거쳐 영국의 웰드로 퍼져나갔다.그것으로, 정교한 단조가 퍼졌습니다.이들은 선철을 다시 녹여 탄소를 태워 꽃을 피웠고, 그 후 철로 단조되었다.로드 다리미가 필요한 경우 슬라이팅 밀을 사용했습니다.

미세화 과정은 두 가지 약간 다른 형태로 존재했다.영국, 프랑스, 스웨덴의 일부에서는 월롱 과정만 사용되었습니다.그것은 두 개의 다른 난로를 사용했는데, 철을 마무리하기 위한 정교한 난로와 꽃을 막대로 끌어내는 과정에서 철을 재가열하기 위한 더 큰 난로를 사용했습니다.미세공장은 항상 숯을 태웠지만, 고체 상태일 때 철을 손상시키지 않기 때문에 미네랄 석탄으로 태울 수 있었다.반면, 독일, 러시아, 그리고 대부분의 스웨덴에서 사용되는 독일 공정은 모든 [31]단계에서 단일 난로를 사용했다.

1709년 에이브러햄 다비가 용광로에 코크스를 도입(혹은 조금 더 이른 시기)한 것은 처음에는 연철 생산에 거의 영향을 미치지 않았습니다.코크스 피그 철은 1750년대에만 정련공장의 원료로서 상당한 규모로 사용되었습니다.그러나 숯은 여전히 장식품의 연료였다.

포팅 및 스탬프

1750년대 후반부터, 철공장은 숯 없이 철을 만드는 공정을 개발하기 시작했다.거기에는 오늘날 화분과 스탬프라고 불리는 특허 공정이 다수 있었습니다.가장 초기의 것은 [32]: 723–724 1763년에 특허를 받은 Egremont의 Low Mill의 Charles Wood와 수요일베리의 John Wood에 의해 개발되었습니다.또 다른 하나는 Cranage 형제가 [33]Colbrookdale Company를 위해 개발한 것입니다.또 다른 중요한 것은 웨스트 브롬위치[32]: 725–726 존 라이트와 조셉 제슨의 것이었다.

퍼들링 공정

웅덩이로의 개략도

18세기 후반 산업혁명이 시작되면서 숯 없이 연철을 만드는 많은 과정이 고안되었다.그 중 가장 성공적인 것은 1784년 [34]헨리 코트에 의해 발명된 웅덩이로를 사용한 웅덩이로였다.그것은 나중에 조셉 홀을 포함한 다른 사람들에 의해 개선되었는데, 그는 최초로 산화철을 장입한 사람이다.이러한 유형의 용해로에서는 금속이 연료와 접촉하지 않으므로 불순물에 의해 오염되지 않습니다.연소 생성물의 열이 웅덩이 표면을 통과하고 고로 지붕이 고로의 방화 브리지에 있는 금속 웅덩이에 반향(반사)합니다.

사용된 원료가 백주철이 아닌 한, 양철이나 다른 양철 원료는 먼저 정제된 철, 즉 미세 금속으로 정제되어야 했다.이 작업은 정제소에서 이루어 질 것입니다. 원석탄은 실리콘을 제거하고 흑연의 형태로 발견된 원료 내의 탄소를 시멘트라고 불리는 철과 결합시키는 데 사용됩니다.

완전히 발달된 (홀의) 공정에서 이 금속은 용융된 웅덩이의 난로에 놓였습니다.난로에는 해마이트[35]산화철과 같은 산화제가 줄지어 있었다.이 혼합물은 강한 기류에 노출되었고, 작동 [38]: 236–240 문을 통해 웅덩이 막대 또는 [36]: 165 [37]래블이라고 불리는 긴 막대로 휘저었습니다.금속의 공기, 교반, 그리고 "부글부글 끓는" 작용은 산화제가 선철의 불순물과 탄소를 산화시키는 것을 도왔다.불순물이 산화되면서 용융 슬래그를 형성하거나 기체로 떠내려가고, 나머지 철분은 퍼들 [35]바를 사용하여 퍼들 위로 떠내려온 스펀지 모양의 단철로 굳어져 퍼들 볼로 용융물에서 건져냈다.

씽글링

퍼들 볼에는 슬래그가 남아 있어 뜨거울 때 남은 슬래그와 신더를 제거하기 위해 널빤지를 [35]팠습니다[39].그것은 망치 아래에서 공을 단조하거나 기계로 꽃을 짜서 이루어졌습니다.대상포진의 마지막에 얻은 물질을 [39]블룸이라고 합니다.꽃은 그런 형태로는 쓸모가 없기 때문에 최종 제품으로 압연되었습니다.

때때로 유럽의 제철소는 판넬 공정을 완전히 건너뛰고 퍼들볼을 굴리곤 했다.그것의 유일한 단점은 거친 막대의 가장자리가 잘 압축되지 않았다는 것입니다.거친 막대를 재가열하면 가장자리가 분리되어 용광로로 [39]손실될 수 있습니다.

데굴데굴

꽃은 롤러를 통과하여 막대를 만들었다.연철봉은 질이 좋지 않았고, 머그바[39][36]: 137 또는 퍼들바라고 [35]불렸다.품질을 개선하기 위해 철사로 철근을 자르고 쌓고 묶었는데, 이 과정을 패깅(paggoting) 또는 [39]말뚝 박기(strailleding)이라고 합니다.그런 다음 용접 상태로 재가열하여 단조하고 다시 막대로 돌돌 말았습니다.원하는 품질의 단철을 생산하기 위해 이 과정을 여러 번 반복할 수 있었다.여러 번 압연된 연철을 상철 또는 [37][40]상철이라고 합니다.

랭커셔 과정

웅덩이의 장점은 숯이 아닌 석탄을 연료로 사용했다는 것이다.그러나 석탄이 부족한 스웨덴에서는 별로 도움이 되지 않았다.구스타프 에크만은 울버스턴에서 숯 정식을 관찰했는데, 이는 스웨덴과는 상당히 달랐다.1830년대에 스웨덴으로 돌아온 후, 그는 웅덩이와 유사한 과정을 실험하고 개발했지만 장작과 숯을 사용했고, 이는 이후 수십 [41][14]: 282–285 년 동안 베르크슬라겐에 널리 채택되었다.

애스턴 프로세스

1925년 미국의 제임스 애스턴은 신속하고 경제적으로 단철을 제조하는 공정을 개발했다.Besemer 변환기에서 용강을 추출하여 더 차가운 액체 슬래그에 부어야 했습니다.강철의 온도는 약 1500°C이며 액체 슬래그는 약 1200°C로 유지됩니다.용융강에는 다량의 용해 가스가 포함되어 있기 때문에 액체강이 액체 슬래그의 차가운 표면에 닿으면 가스가 방출됩니다.그 후 용융된 강철은 동결되어 약 1370°[35]C의 온도를 가진 스폰지 모양의 덩어리가 생성되었습니다.그런 다음 (위) 웅덩이 아래에서 설명된 대로 판자를 만들고 압연함으로써 스폰지 모양의 덩어리를 마무리합니다.이 방법으로 [35]한 묶음당 3~4톤을 환산할 수 있다.

사양

강철은 철로 제조를 위한 베세머 공정이 채택되자마자 철로 대신하기 시작했습니다(1865년).1880년대까지 철은 질소, 고탄소, 과도한 인 또는 과도한 온도 또는 너무 빠른 [9]: 144–151 [note 2]압연으로 인한 메짐성 강철의 문제 때문에 구조적인 용도에 지배적인 위치를 유지했습니다.1890년까지 강철은 구조적인 용도로 철을 대체했다.

판철(Armco 99.97% 순도)은 에나멜 및 용접에 적합하고 녹 [9]: 242 방지성이 뛰어나 가전제품에 사용할 수 있습니다.

1960년대에는 재활용으로 철강 생산가격이 떨어졌고, 애스턴 공정을 사용하더라도 단철 생산은 노동집약적이었다.연철의 생산은 [7]저탄소강보다 약 2배 더 비쌀 것으로 추정되어 왔다.미국에서는 [7]1969년에 마지막 공장이 문을 닫았다.세계에서 마지막은 1973년에 문을 닫은 영국의 볼튼에 있는 토마스 윔슬리와 아들들의 아틀라스 포즈였다.1860년대 장비는 보존을 [42]위해 아이언브리지 협곡 박물관블리스유적지로 옮겨졌다.일부 연철은 여전히 문화재 복원 목적으로 생산되고 있지만, 오직 고철을 재활용하는 것만으로 생산되고 있다.

특성.

페라이트 내 암슬래그 함유물을 나타내는 연철의 미세구조

단철에 포함된 슬래그 또는 스트링어는 다른 철 금속 형태에서는 볼 수 없는 특성을 제공합니다.평방 [7]인치당 약 250,000개의 포함물이 있습니다.신선한 골절은 높은 비단 같은 광택과 섬유질의 외관을 가진 선명한 푸른빛을 띤다.

단철은 열처리를 통해 경화에 필요한 탄소 함량이 부족하지만 강철이 드물거나 알려지지 않은 지역에서는 강철을 [citation needed]경화하기 위해 공구가 냉간 가공(따라서 냉철)되기도 했습니다.탄소 함량이 낮은 장점은 뛰어난 용접성입니다.[7]또한 판재 연철은 (냉간 [43][44]가공 시) 강판 금속만큼 구부러지지 않습니다.단철은 용융 주조할 수 있지만 단철 특유의 슬래그 스트링어가 용융 시 사라지기 때문에 단철이 아니므로 불순 주조 베세머강과 유사하다.주철이나 강철에 비해 공학적 이점이 없으며 둘 다 가격이 [45][46]저렴합니다.

철광석 기원 및 철 제조의 차이로 인해, 단철은 다른 철 [7][47][48][49]합금에 비해 내식성이 떨어지거나 우수할 수 있습니다.내식성 뒤에는 많은 메커니즘이 있습니다.칠튼과 에반스는 니켈 농축 밴드가 [50]부식을 줄여준다는 것을 발견했습니다.그들은 또한 웅덩이, 단조 및 쌓은 철에서 금속의 가공으로 구리, 니켈, 주석 불순물이 퍼져 [48]부식을 늦추는 전기화학적 조건을 만들어 낸다는 것을 발견했다.슬래그 포함물은 부식을 균일한 막으로 분산시켜 철이 [7]피팅에 저항할 수 있도록 하는 것으로 나타났습니다.또 다른 연구에 따르면 슬래그 포함물은 [51]부식의 경로입니다.다른 연구에 따르면 단철의 황 불순물은 [49]내식성을 감소시키지만 인은 [52]내식성을 증가시킨다.염화물 이온 농도가 높은 환경에서도 연철의 [49]내식성이 저하됩니다.

연철은 연강과 동일한 방식으로 용접될 수 있지만 산화물 또는 포접물이 있으면 [53]결함이 발생합니다.소재는 표면이 거칠기 때문에, 플레이팅이나 코팅을 보다 잘 유지할 수 있습니다.예를 들어, 연철에 적용된 갈바닉 아연 마감은 강철의 [7]동일한 마감보다 약 25-40% 더 두껍습니다.표 1에서 연철의 화학조성을 선철 및 탄소강과 비교한다.연철과 탄소강은 화학조성이 비슷해 보이지만 이는 잘못된 것이다.망간, 황, 인 및 실리콘의 대부분은 단철에 존재하는 슬래그 섬유에 포함되어 있기 때문에, 단철은 일반 [39]탄소강보다 순도가 높습니다.

표 1: 선철, 일반 탄소강 및 단철의 화학적 조성 비교
재료. 카본 망간 유황 실리콘
선철 91–94 3.5–4.5 0.5–2.5 0.018–0.1 0.03–0.1 0.25–3.5
탄소강 98.1–99.5 0.07–1.3 0.3–1.0 0.02–0.06 0.002–0.1 0.005–0.5
연철 99–99.8 0.05–0.25 0.01–0.1 0.02–0.1 0.05–0.2 0.02–0.2
모든 유닛은 퍼센트 무게입니다.
출처:[39]
표 2: 연철의 특성
소유물 가치
최대 인장 강도 [psi(MPa)][54] 34,000–54,000 (234–372)
최고 압축 강도 [psi(MPa)][54] 34,000–54,000 (234–372)
극한 전단 강도 [psi(MPa)][54] 28,000–45,000 (193–310)
항복점 [psi(MPa)][54] 23,000–32,000 (159–221)
탄성계수(장력 내) [psi(MPa)][54] 28,000,000 (193,100)
녹는점 [°F(°C)][55] 2,800 (1,540)
비중 7.6~7[56].9
7.5~7[57].8

다른 특성 중에서도 단철은 붉은 열에 의해 부드러워지고 쉽게 단조 및 [58]단조할 수 있습니다.임시 자석을 형성하는 데 사용할 수 있지만 영구적으로 [59][60]자화할 수는 없으며 연성, 가단성[39]견고합니다.

연성

대부분의 경우 인장 강도보다 연성이 연철의 품질에 대한 더 중요한 척도입니다.인장 테스트에서 최고의 다리미는 고장 전에 상당한 신장 과정을 거칠 수 있습니다.높은 인장 연철은 부서지기 쉽습니다.

증기선에서의 보일러 폭발의 많은 횟수 때문에, 미국 의회는 1830년 문제를 해결하기 위한 기금을 승인하는 법안을 통과시켰다.재무부는 연구를 실시하기 위해 프랭클린 연구소에 1500달러의 계약을 승인했다.이 연구의 일환으로, Walter R. Johnson과 Benjamin Reeves는 스웨덴의 Lagerhjelm이 설계한 테스터를 바탕으로 1832년에 만든 테스터를 사용하여 다양한 보일러 다리미에 대한 강도 테스트를 수행했습니다.불행히도 인장 강도와 연성에 대한 오해로 인해 이들의 작업은 고장을 [5]줄이는 데 거의 도움이 되지 않았습니다.

연성의 중요성은 튜브 보일러의 개발 초기에 Thurston의 논평과 같이 인식되었습니다.

만약 제조업체들이 "납처럼 잘 작동"했다고 주장하는 것처럼 좋은 철로 만들어진다면, 그들은 또한 주장했듯이, 파열되었을 때, 찢어서 내용물을 열고, 보일러 [61]폭발의 통상적인 비참한 결과를 초래하지 않고 배출할 것이다.

19세기 보일러 폭발에 대한 다양한 조사, 특히 보험회사들의 조사 결과, 가장 일반적인 원인은 더 많은 전력을 얻기 위해 또는 결함 있는 보일러 압력 완화 밸브와 압력 및 수위 표시를 확실하게 얻기 어렵기 때문에 보일러를 안전 압력 범위 이상으로 작동시킨 결과인 것으로 밝혀졌다.허술한 제작도 흔한 [62]문제였다.또한, 증기 드럼의 철의 두께는 현대 기준으로 볼 때 낮았다.

19세기 후반, 야금학자들이 좋은 철을 만드는 특성과 과정을 더 잘 이해할 수 있었을 때, 철은 강철로 대체되었다.또한, 소방관이 있는 오래된 원통형 보일러는 본질적으로 [62]더 안전한 수관 보일러로 대체되었습니다.

순도

2010년, Gerry[63] McDonnell 박사는 전통적인 제련제에서 나온 연철을 탄소 증거 없이 99.7%의 순수 철로 가공할 수 있다는 것을 분석으로 증명했습니다.다른 단련기에 공통되는 스트링어가 존재하지 않는 것으로 밝혀졌기 때문에 대장장이는 고온과 저온으로 작업하기 매우 쉬웠습니다.순수 철의 상업적인 공급원을 이용할 수 있으며 스미스에 의해 전통적인 단철 및 다른 신세대 철 금속의 대안으로 사용됩니다.

적용들

연철 가구는 로마 시대로 거슬러 올라가는 오랜 역사를 가지고 있다.런던 웨스트민스터 사원에는 13세기 연철문이 있고, 연철 가구는 윌리엄 3세와 메리 [citation needed]2세의 통치 기간인 17세기 영국에서 최고의 인기를 얻은 것으로 보인다.그러나 주철과 값싼 강철은 연철 제조의 점진적인 감소를 초래했다; 영국의 마지막 연철 공장은 1974년에 문을 닫았다.

그것은 또한 빵집 선반, 와인 선반, 냄비 선반, 식기류, 테이블 베이스, 책상, 대문, 침대, 촛불 홀더, 커튼 로드, 바, 바 걸상과 같은 가정 장식품을 만드는 데 사용된다.

오늘날 이용 가능한 대부분의 연철은 재생된 재료에서 나온다.항구에서 준설된 오래된 다리와 닻줄이 주요 [citation needed]공급원이다.연철의 내식성이 더 높은 것은 규산철이라는 규산철 불순물([64]철광석에서 자연적으로 발생) 때문이다.

연철은 수십 년 동안 문과 펜스 산업에서 일반 용어로 사용되어 왔지만, 연철은 이러한 "장철"[65] 문을 제조하는 데 사용된다.이것은 주로 진정한 연철의 이용이 제한적이기 때문입니다.강철은 또한 용융 아연도금을 하여 부식을 방지할 수 있으며, 이는 연철로는 할 수 없습니다.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

  1. ^ Gordon, R. B. (1996년)[5]에 이 항목들이 모두 언급되지는 않았다.
  2. ^ T.J. 미사(1995년)[9]에서):"레일의 품질 문제로 인해 Besemer 강철은 매우 나쁜 평판을 얻었기 때문에 엔지니어와 건축가들은 구조적인 용도로 철도를 지정하는 것을 거부했습니다. 개방 노상강은 더 좋은 평판을 얻었고 1889년까지 구조용 철을 대체했다."

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추가 정보

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외부 링크