주철(cast iron), 강철(steel), 순철(pure iron)의 이야기

"주철(cast iron), 강철(steel)"이 만들어지는 프로세스

"철광석과 코크스"를 용광로에 넣어 고열로 유지하면 "선철(pig iron)"이 나옵니다.
이 "선철(pig iron)"에는 아직 많은 "철(Fe)" 이외의 물질이 포함되어 있습니다.
"선철(pig iron)"을 전로에 옮기고 다양한 물질의 함유량을 줄이는 작업을 실시합니다.
그렇게 해서 주철(cast iron), 강철(steel)이 만들어집니다.

그럼 여기서 주철(cast iron)과 강철(steel)과 순철(pure iron)의 차이를 각각에 포함된 물질의 함유량으로 설명해 드립니다.

(1)주철(cast iron)

주철(cast iron)의 내용
C(탄소) 함유율이 2.06~6.67%인 것을 "주철(cast iron)"이라고 합니다.
일반적으로 냄비에는 "회주철"이라고 불리는 것이 사용되는데, 그 성분 함유율은 다소 오차는 있지만, 탄소(C)가 3.52%, 규소(Si)가 1.68%, 망간(M)이 0.38%, 인(P)이 0.089%, 황(S)이 0.021%로 되어 있습니다.
따라서 100- (3.52+1.68+0.38+0.089+0.021)=94.31 이므로 회주철(cast iron)에 포함되는 Fe(pure iron)의 비율은 94.31%로 됩니다.

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이 "주철(cast iron)"은 글자 그대로 "주물 제품"의 제조에 사용됩니다.
"주물"은 일본의 경우, 난부 철기(南部鉄器), 다카오카 철기(高岡鉄器) 등이 있으며 미국의 경우 "롯지(LODGE)" 등 프랑스에는 "르 크루제(LE CREUSE)" 등이 있습니다.
주물은 취성으로 강하게 두드리면 깨집니다.
즉 "매짐성"이 있어 일정 이상의 "두께"가 필요합니다.
결과적으로 "무겁게" 되지만, 두께가 있으므로 "보온력"이 좋아 조림 냄비로 매우 뛰어나다고 말할 수 있습니다.

(2)강철(steel)

전로에서 "불순물"의 함유량을 좀 더 줄이면 "강철(steel)"의 영역으로 들어갑니다.
먼저 강철(steel)에 대해서 기본적인 것을 설명해 드리겠습니다.
강철은 공업 재료로서, 강도가 뛰어나고 유통량도 많기 때문에, 용도는 실제로 다양하게 사용되고 있습니다. 용도에 따라 매우 많은 양질의 규격 재료가 존재합니다.
그럼 리버라이트가 프라이팬에 사용하는 강철판(steel plate)의 일본 규격(JIS 규격)을 설명해 드립니다.

리버라이트가 사용하는 "SPCC-SD(냉간 압연 강판)"의 내용
C(탄소)0.15% 이하, Mn(망간)0.60% 이하, P(인)0.100% 이하, S(황)0.035% 이하.
따라서 Fe(iron)의 함유율은 99.115% 이상이 됩니다.
또한 "SD"는 "덜 마감(dull finish) = 매트 마무리(광채 제거 마무리)"를 의미합니다.

이 수치 데이터를 보시면 알 수 있듯이 "강철(steel)"에는 "주철(cast iron)"보다 철(Fe=iron)이 더 많이 포함된 것은 제조 과정을 보는 것만으로도 충분히 알 수 있습니다.

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즉 철광석 ⇒ 선철 ⇒ 주철 ⇒ 강철 ⇒ 순철, 이 순서로 "Fe"의 순도가 높아집니다.
참고로, Fe가 100%라는 것은 다른 물질을 100% 제거한 것이지만, 실제로 순도 100% 수준은 제조되지 않고 있습니다.

그런데 순철(pure iron)로 표시되는 것이 있습니다.
이것은 특수한 공업용 소재로 사용되거나 고급 합금용 소재로 사용되고 있습니다.
그러나 이 경우에도 순도는 99.90~99.95%이며 100%가 아닙니다.
또 제조도 전로가 아니라 특별한 방법으로 실시합니다.

건축, 교량, 공작 기계, 항공기, 선박, 자동차, 열차부터 칼, 프라이팬에 이르기까지 다양한 용도에 대응하기 위해 연구·개량이 이뤄지면서 제조되어 온 것이 강철(steel)이며, 앞으로도 강철(steel)이 인류의 생활의 모든 부분을 계속 떠받쳐갈 것입니다.
그리고 덩어리로 용도가 요구되는 경우 및 보온력의 우수함에 주목된 분야 등을 위해 주철(cast iron)이 사용되고 있습니다.

이상이지만, 인류의 생활을 여러 분야에서 떠받치고 있는 "주철(cast iron), 강철(steel), 순철(pure iron)"에 대해 꼭 알아주셨으면 합니다.