Tolv järnframställningsförsök vid Hammarede

sommaren 1997

K-G Lindblad

Under sommaren har femton järnframställningsförsök gjorts i Hammarede, varav tre i schaktugn och tolv i gropugn. Här redovisas resultatet av gropugnsförsöken.

Ugnen

Ugnen är en modifierad rekonstruktion av en 1300-tals gropugn från Rätansböle. Den är byggd i natursten som kallmurats och där skarvarna tätats med sandmagrad lera.

Myrmalm

Vid experimenten har fyra olika typer av malm använts:

A. (Galberget), en brun finkornig malm som bedöms vara järnfattig men med mycket bra slaggbildande egenskaper. Densitet 0,65 kg/dm³ (rostad).

B. (Sörtjärn), en brun-röd finkornig malm, svår att ta upp på grund av det tunna malmlagret (mycket organiskt material följer med). Samma slaggbildande egenskaper som A men med något större järnhalt. Densitet 0,7 kg/dm³ (rostad).

C. (Klaxåsen), brun grovkornig (från kokmalet kaffe till sockerbits storlek) och ganska "förorenad" med kvartsstenar, måste rensas (vaskas) före den processas. Kornen är hårda med vassa kanter. Malmen är torr, ger mycket "trög" och lite slagg. Den innehåller 61% järn. Densitet 1,2 kg/dm³ (rostad).

D. (Brattva), röd-brun, svart relativt grovkornig (lösa korn som är lätt att krossa). Liknar C så till vida att den är torr, ger "trög" och lite slagg. Innehåller 49% järn. Densitet 0,95 kg/dm³ (rostad).

Rostning

Malmerna har rostats på tre olika sätt. För det mesta på traditionellt vis - på lave. Vid några tillfällen i tunna samt på plåt.

Rostning i tunna har gått till på följande sätt: En rejäl eld har gjorts upp på en plåt, över denna eld har en plåttunna (200 l fat utan botten och lock) ställts på tre stenar för att åstadkomma drag. Därefter har ved och malm växelvis lagts i tunnan. 20 kg malm tar 3-4 timmar att rosta. En olägenhet med denna modell av rostning är att malmen kan bli för hårt rostad, den har en tendens att sintra. Om så sker bör den krossas innan den processas i ugnen.

Det tredje rostningsalternativet är enkelt men mycket tidsödande. En plåt ställs på fyra stenar, så att ett eldningsutrymme bildas under plåten. När en ordentlig eld brinner läggs några kg malm på plåten. När malmen är genomrostad läggs en ny giva på o s v.

Ved

Till en blåsning åtgår ca 0,375 m³ ved. Torr furuved har använts vid samtliga försök. Veden har kluvits till max 4 cm i tvärsnitt och kapats till följande längder:
ca ½ av mängden till ca 15 cm längd
ca ¼ till 30 cm:s längd
ca ¼ till 70 cm:s längd

Processen

Ugnen har förvärmts i sex till tolv timmar, beroende på årstid och väderlek.

Ugnen har drivits till stora delar utifrån Evenstads uppsats (1782) samt Busch anteckningar från Nornäs (1851).

Förvärmning har avslutats med att en glödbädd lämnats kvar i ugnens botten. Därefter har stället (smältrummet) fyllts med den mellanlånga veden, stående. Sedan har den långa veden ställts efter ugnsväggen runt om. Denna ved har då stuckit upp ca 20-30 cm ovanför ugnsmynningen. I den då uppkomna "tratten" har den korta ved lagts, så ugnen fyllts med ordentlig råge. Veden fylldes på med en hastighet så att elden hela tiden har möjlighet "att ta sig". När all ved lagts på, vilket tagit 15-30 minuter, och elden fått ordentligt fäste i vedmassan, har lågorna ibland måst dämpats med rå sågspån. Vedmassan har med jämna mellanrum packats med en träklubba. Kolningsprocessen har tagit 45 min - 2 timmar (från att vi börjat stoppa ved i ugnen tills att all ved omvandlats till kol)

Därefter har malmtillsättningen startat. Ca 1 kg malm har påförts i sänder med 5-7 minuters mellanrum. Den har lagts i en krans runt på ugnens kolyta, dock inte närmare ugnsväggarna än 15 cm och inte i mitten. Strax före varje malmtillsättning har kolen försiktigt tryckts från ytterkanterna mot mitten, med baksidan av "malmspaden". Vid 2-3 tillfällen under malmningsperioden har ett hål stuckits upp i mitten av "kolmassan". 10 kg malm har tillsatts vid varje blåsning.

Under malmuppsättningen, vilken tagit ca en timme, har ca 300 liter luft /minut pumpats in i ugnen. Efter att all malm tillsatts har luftmängden successivt ökats för att i slutet av processen vara uppe i 700-800 liter/minut. Spisaska (en näve) har tillsatts 2-3 gånger i processens slutskede. När kolnivån har befunnits i jämnhöjd med formen har luppen spettats lös och klämts ihop med en stor tång. Därefter har den lyfts upp och lagts på en träkubbe och slagits ihop med en träklubba. Vid något enstaka tillfälle har luppen efter detta första smidestempo stoppats ner i ugnen igen, värmts upp en gång till och slagits ihop ytterligare.

Smide

Målsättningen med varje försöksblåsning har varit att kunna smida till ett ämne av den framställda luppen, vilket gjorts vid elva av försöken (den finaste luppen sparades). Smidet (från lupp till ämne) har utförts i min gårdssmedja i Rätansböle. Träkol och koks har använts som bränsle.

När luppen färskats till någorlunda täthet har den räckts ut i maskinhammare till en stång (ca 10 x 20-25 mm i tvärsnitt). Tidsåtgången för smidet har varierat från 25 minuter i bästa fall och 3,5 timme i sämsta fall.

Resultat

Blåsningstid = från det att ved fylls på i ugnen till dess att luppen lyftes upp.

försök
1
datum
21/6
malm
100 % A
rostning
tunna
blåsningstid
3.45 h
lupp (kg)
2
ihopsmitt ämne (kg)
0,4
Anmärkning:
Forman slaggade igen helt i processens slutskede, den togs ut och rensades, därefter fortsatte blåsningen. Svårt att smida luppen, den sönderföll i flera bitar, vilka färskades var för sig och sattes därefter ihop till ett ämne ca 35 cm långt (tidsåtgång ca 3 timmar).
försök
2
datum
1/7
malm
60% A
40% C
rostning
lave
tunna
blåsningstid
4,50 h
lupp (kg)
3,1
ihopsmitt ämne (kg)
0,95
Anmärkning:
Blåsningen fortlöpte hel utan störningar. Luppen smiddes ihop till ett 75 cm långt ämne på ca 1 timme. Kvaliteten ganska bra, ett antal ytsprickor. En analys visade att järnet hade en C-halt på 0,05 % och en P-halt på 0,26 %, det senare värdet pekar på att järnet är "kallbräckt". S-halt 0,17 %.
försök
3
datum
1/7
malm
60% A
40% B
rostning
lave
plåt
blåsningstid
5,15 h
lupp (kg)
3,1
ihopsmitt ämne (kg)
1,15
Anmärkning:
"Kördes" direkt efter försök 2. Inga driftstörningar under processens gång. Luppen smiddes till ett 110 cm långt ämne på ca 1 timme med något bättre kvalitet än försök 2.
försök
4
datum
2/7
malm
60% A
40% C
rostning
lave
plåt
blåsningstid
6 h
lupp (kg)
3,1
ihopsmitt ämne (kg)
1,3
Anmärkning:
Efter försök 3 fortsatte eldning i ugnen under natten fram till dennan blåsning. Inga driftstörningar. Lång kolningstid, 2 h. Luppen mycket tät och fin, en tunn glasig blå-grön slaggyta. Smiddes ihop till ett ämne ca 25 x 35 x 220 mm på ca 30 minuter. Bra kvalitet.
försök
5
datum
31/7
malm
60% A
40% C
rostning
lave
tunna
blåsningstid
4,58 h
lupp (kg)
4,2
ihopsmitt ämne (kg)
---
Anmärkning:
Inga som helst störningar under "blåsningen". Luppen var mycket het när den togs upp och slogs ihop utan problem. Eftersom den såg mycket bra ut, lämnades den utan åtgärd.
försök
6
datum
13/8
malm
60% A
40% C
rostning
lave
blåsningstid
4,20 h
lupp (kg)
1,3
ihopsmitt ämne (kg)
0,6
Anmärkning:
Malmerna blandades på rostlaven. Inga driftstörningar. Luppen smiddes ihop på 25 minuter till ett ämne på ca 15 x 50 x 250 mm. Någorlunda bra kvalitet, lite ytsprickor och "slaggblåsor".
försök
7
datum
13/8
malm
60% A
40% C
rostning
lave
blåsningstid
3,30 h
lupp (kg)
2
ihopsmitt ämne (kg)
0,6
Anmärkning:
Detta försök gjordes direkt efter försök 6. Snabbaste blåsningstiden av alla försök. Luppen var svår att smida. 2,5 timmars arbete i smedjan resulterade i ett ämne, 43 cm långt. Undermålig kvalitet.
försök
8
datum
28/8
malm
60% A
40% C
rostning
plåt
lave
blåsningstid
4,45 h
lupp (kg)
2,3
ihopsmitt ämne (kg)
0,9
Anmärkning:
Inga driftstörningar. Luppen delades i två bitar varav den ena halvan var ganska krånglig att smida medan den andra halvan gick mycket lättare. De båda ämnenas totala längd blev 94 cm.
försök
9
datum
28/8
malm
50% B
50% C
rostning
plåt
lave
blåsningstid
4,45 h
lupp (kg)
3,2
ihopsmitt ämne (kg)
1,1
Anmärkning:
"Kördes" direkt efter försök 8. Lång kolningstid 1,50 h. Inga driftstörningar. Luppen gick mycket bra att smida. Ett ämne 1 cm x 2 cm x 70 cm smiddes på 50 minuter. Ganska bra kvalitet.
försök
10
datum
25/9
malm
30% A
30% C
40% D
rostning
lave
blåsningstid
3,48 h
lupp (kg)
3
ihopsmitt ämne (kg)
0,8
Anmärkning:
Malmen till försök 10 och 11 rostades i ett enda stort rostbål. Första försöket där malm D använts. Luppen såg ganska bra ut men visades sig var svår att smida. Med 1,5 timmes arbete och en hel del svordomar gick det att åstadkomma ett ämne, 15 x 30 x 300 mm, dålig kvalitet.
försök
11
datum
25/9
malm
30% A
30% C
40% D
rostning
lave
blåsningstid
4,12 h
lupp (kg)
4,1
ihopsmitt ämne (kg)
0,6
Anmärkning:
"Kördes" direkt efter försök 10. När luppen kallnat "undersöktes" den med en fil, järn konstaterades i stort sett runt om hela luppen. Färskningen och ihopsmidningen var mycket svår, bitarna ramlade sönder hela tiden. 3 timmars arbete gav ett ämne 15 x 25 x 250 mm med urusel kvalitet.
försök
12
datum
6/10
malm
100% D
rostning
tunna
blåsningstid
4,15 h
lupp (kg)
5,1
ihopsmitt ämne (kg)
0,4
Anmärkning:
Inga driftstörningar. Den stora luppen föll sönder när de slogs ihop vid primärsmidet. Av fyra bitar färskades två, vilka gav två ämnen på resp 150 mm. De var svåra att smida till en början, men när de hade fått en någorlunda tät struktur var järnet ganska formbart. Det gick att vrida och böja utan att ytsprickor uppstod. Utbytet av den stora luppen var som synes väldigt dåligt. Det verkade som om järnet och slaggen inte separerat ordentligt.

Medelvärden

Total blåsningstid
4 h 39 min
Därav kolningstid
1h 23 min
Lupp
3 kg
Ihopsmitt ämne
0,8 kg

Några slutkommentarer

Utan att dra alltför stora "vetenskaplig slutsatser" utav de tolv försöken ger de dock följande fingervisning.

- Det verkar inte ha någon betydelse vilket av de tre förfaringssätten man använder sig av vid rostningen av malmen, alla tre fungerar bra.

- En alltför snabb kolning kan påverka slutresultatet negativt.

- Den bästa malmblandningen vid försöken har varit 40% C och 60% av A eller B. Malm D verkar kräva mer värme för att kunna separera (järn, slagg).

-Ju hetare man kan få ugnen de sista 15-20 minuterna desto bättre, under förutsättning att man förvissar sig om att luppen ligger strax under och inte mitt i blästerstrålen, annars kan stora delar av "smältan brinna upp". För att driva värmen bakåt i ugnen kan en bredare plankbit läggas ovanpå de glödande kolen, mot formväggen.

- När den ihopsmidda luppen kallnat ska den helst ha en tunn slagghinna som är grönaktig och glasig. Det är tecken på bra kvalitet.

Mer information om verksamheten vid Hammarede:

Hammarede - järnhantering på forntida vis

K-G Lindblad
Böle 2061
840 30 Rätan

Tel: 0682 - 20067

Ladda ner digital version av FORNTIDA TEKNIK:s specialnummer om järnframställning. Zippad doc-fil.


Institutet för Forntida Teknik 2000-05-21

Startsida