타타라 용광로에서 다마하가네 강철 제련 — 일본 전통 제철법

열충격 저항을 위해 볏짚을 섞은 내화 점토로 길이 약 120cm, 너비 40cm, 높이 120cm의 직사각형 상자형 용광로를 쌓으십시오. 벽의 두께는 10-15cm여야 합니다. 소성 중 수증기 폭발을 방지하기 위해 수분이 빠져나갈 수 있도록 높은 모래 기반 위에 용광로를 세우십시오. 양쪽 긴 면을 따라 15-20cm 간격으로, 바닥에서 10-15cm 위에 송풍구(공기 유입구)를 설치하십시오. 이 구멍들은 후이고 풀무의 노즐을 받아들입니다. 잔류 수분으로 인한 균열을 방지하기 위해 첫 소성 전에 용광로를 최소 일주일 동안 충분히 건조시키십시오.

용광로에 숯을 채우고 불을 붙입니다. 풀무를 지속적으로 작동시켜 내부 온도를 1200도 C 이상으로 올립니다. 철 모래를 넣기 전에 숯층이 백열 상태로 빛나야 합니다. 열린 상단을 통해 부순 숯과 사철(satetsu) 철 모래를 번갈아 층층이 쌓으며 장입을 시작합니다. 장입 한 회당 철 모래 약 2-3 kg을 넣고, 그 위에 숯 한 층을 덮습니다. 각 장입 주기는 대략 30분이 걸립니다. 타는 숯에서 생성된 일산화탄소가 모래 속 산화철(Fe2O3)을 금속 철로 환원시키며, 이 철은 용광로를 내려가면서 숯으로부터 탄소를 흡수합니다.

철모래와 숯을 30분마다 추가하면서 약 72시간 동안 중단 없이 장입 작업을 계속합니다. 온도를 유지하려면 풀무를 지속적으로 작동시켜야 합니다. 슬래그(유리질의 철 규산염)는 노 바닥에 고이며, 노 바닥의 구멍을 통해 주기적으로 배출해야 합니다. 슬래그의 색깔은 노의 상태를 나타냅니다. 어둡고 유동성 있는 슬래그는 환원이 잘 되었음을 의미하고, 걸쭉하고 반죽 같은 슬래그는 온도가 너무 낮음을 나타냅니다. 제련이 진행되면서 환원된 철과 강철은 노 바닥에 '께라(kera)'라고 불리는 큰 덩어리로 쌓입니다.

마지막 장입 후 화로를 몇 시간 동안 식힌다. 그런 다음 대형 망치로 앞벽을 부숴 게라를 꺼내는데, 이는 철사 8-10 kg에서 얻은 2-3 kg의 강철과 철이 뒤섞인 거친 덩어리이다. 게라에는 탄소 함량이 다른 부분들이 존재한다. 숯과 가장 많이 접촉했던 상부에서는 고탄소 타마하가네(탄소 1.0-1.5%)가 발견되고, 바닥에는 저탄소 철(호초테쓰)이 모인다. 게라는 대형 망치로 깨뜨려 내부 구조를 드러낸다.

대형 망치로 케라를 주먹 크기 조각으로 부수십시오. 파단면을 살펴 탄소 함량에 따라 강철의 등급을 매기십시오. 고탄소 다마하가네는 밝고 미세한 결정질 파단면과 은백색을 띱니다. 저탄소 철은 더 섬유질이고 회색 파단면을 보입니다. 중탄소강은 이 둘 사이에 해당합니다. 조각들을 등급별로 별도의 더미에 분류하십시오. 고탄소 조각(하가네)은 칼날의 날 부분을 이루고, 저탄소 조각(신가네)은 부드러운 심이 됩니다. 일반적인 타타라 한 회차에서는 원래의 케라로부터 약 1-2kg의 사용 가능한 다마하가네를 얻으며, 이는 칼 단조에 적합한 최고 품질의 강철입니다.