BOK 1.

 

            Prosessene for

 

       Utvinning av jern

 

            fra myrmalm.

 

 

 

 

 

 

 

1.1.   Myrmalm, slagg og jern.

 

Myrmalm av god kvalitet finnes bare i områder som en gang har ligget under isen. Den var i gammel tid råstoff for jernproduksjonen Norge. Forenklet består den av:

 

-        Hematit.      Fe2O3.           2 jernatomer kjemisk bundet til 3 surstoffatomer.

-        Kvartssand.         SiO2.                       1 Silisiumatom bundet til 2 surstoffatomer.

-        Vann.          H2O.             2 hydrogenatomer bundet til 1 surstoffatom.

 

         Slaggen som kommer ut av ovnene sammen med jernet Fe er forenklet

 

-        Fayalitslagg  2FeO.SiO2   2 Wüstitmolekyler blandet med 1 kvartsmolekyl.

 

Myrmalmen i Norge er av den rikeste og reneste jernmalm som finnes, tilnærmet fri for Fosfor- og Svovel-forbindelser, men den inneholder sand. Jernutvinnernes oppgave var å fjerne vannet og sanda, og å løse den kjemiske forbindelsen Fe2O3 mellom surstoff  og jern slik at surstoffet og kunne fjernes fra jernet. Reduksjon betyr fjerning av surstoff.

 

Vannet forsvant som damp når malmen ble tørket på bål, røstet. Sanda ble i den eldste prosess vasket vekk før malmen ble redusert i digler. I de senere prosesser der malmen ble redusert i sjaktovner gikk sanda inn i ovnene sammen med malmen. Under reduksjonen blandet sand SiO2 seg med molekylet FeO, som var redusert fra Fe2O3, og dannet flytende slagg på formen 2FeO.SiO2. Denne slaggen inneholder molekylene FeO og SiO2, men og  små mengder andre oksyder som CaO, Al2O3 og P2O5. Disse gjør at smeltetemperaturen for slagget blir lavere enn smeltetemperaturen for rent Fayalitslagg, som er ca. 1200 grader. I det følgende forenkler vi og forutsetter rent Fayalitslagg.

I fig. X, viser den øvre kurven smeltetemperaturen for slagg avhengig av mengde SiO2.

 

Når slaggen inneholder 25-40 % sand og temperaturen er over 1200 grader er denne slaggblandingen flytende slik Fig. X viser. For å få flytende slagg må mengde sand i malmen være ca. 20 % av vekten av den tørre malmen, eller sagt på en annen måte, 100 gram malm må inneholde 20 gram sand. Med et slikt sandinnhold i malmen blir slaggen flytende på ca. 1200 grader og kan tappes ut av ovnene, mens jernet ligger igjen i ovnen som en klump som kan tas ut og smies. Med 37 vekt-% sand vil slaggen og være flytende, men alt jern i malmen vil da gå med til å danne slagg. Med 10 % sand i malmen er smeltetemperaturen i slagg ca. 1340 grader. Slik slagg vil være seig.

 

Jerninnhold i norske malmer.

Vi skal beregne hvor mye jern malmen fra Randsverk og Svarken/Dokkfløy inneholder. Atomvektene for elementene er:       Fe = 56

O  = 16

Si  = 28

1 Mol av et element eller molekyl er så mange gram som atomvekten tilsier.

 

         005

 

Fig. X.                                                                                              Etter H.Schenk og G.Wiesner

   Smeltetemperatur for slagg avhengig av sandinnholdet, SiO2

 

1 Mol Fe2O3 veier:  2x56+3x16=160 gram, og inneholder 112 gr. eller 70 % jern.

1 Mol SiO2, veier:      28+2x16 = 60 gram.

 

Randsverkmalm.

Analyser har vist at 100 gram tørr malm fra Randsverk inneholder ca. 20 gram sand og

ca. 80gram Fe2O3.   80 gram Fe2O3 inneholder 0,7 x 80 = 56 gram jern.

100 gram tørr Randsverkmalm inneholder 56 gram jern, 20 gram sand og 24 gram surstoff.

 

Malm fra Svarken i Snertingdal.

Tørr malm inneholder der ca. 5 % sand. 100 gram malm inneholder 0,7 x 95 = 66 gr. jern.

Dette er en svært jernrik malm. Fordi sandinnholdet er lavt går mindre jern med til å danne

slagg. Jernutbyttet blir da teoretisk større. Problemet er som vi ser av Fig. X at med 5 %

sand, SiO2, i slaggen må vi over 1350 grader for at den skal være flytende. I tillegg blir

mengde flytende slagg så liten at den absorberes i chargen og derfor ikke renner ned og

frakter jernpartiklene til ovnsbunnen. Jern og slagg blir derfor ikke skilt fra hverandre i

ovnen. Denne malmen er av den grunn uegnet til produksjon av jern i en direkte prosess i

en sjaktovn slik den er. Slik malm var uegnet for den Noriske prosess.

100 gram tørr malm fra Svarken inneholder 5 gr. sand, 66 gr. jern og 29 gr. surstoff.

 

Fayalit-slagg.

1 Mol Fayalit er 204 gram og inneholder 112 gram jern. 100 gram Fayalitt

inneholder 54,9 % jern. Fayalitt inneholder ca. 34 % sand. Av fig X forstår vi at

jernutvinnerne fikk større jernutbytte når malmen hadde et sandinnhold rundt 25 %.

I tillegg ble slaggen da flytende på ca. 1180 grader slik fig X viser.

   1.2.   Luft og reduserende gasser.

 

Metalloksyder kan reduseres til metall med H2-gass, og CO-gass. Lufta består av 78 % Nitrogen og 22 % Oksygen. Lufta mennesket puster ut inneholder 5-7% vanndamp og ca. 16 % oksygen. Blåses luft fra lungene ut gjennom munnen slik at den kommer i berøring med glødende kull, spaltes vanndampen i H2-gass og Oksygen. H2-gassen reduserer myrmalmkorn ved temperaturer over 400 grader og er et svært effektivt reduksjonsmiddel.  H2-gass var det første reduksjonsmiddel menneskene brukte.

 

CO-gass er det 2.ndre reduksjonsmiddel som reduserer myrmalm til jern. Ved forbrenning av kull i en sjaktovn dannes CO- og CO2-gass. Blandingen av CO- og CO2-gass i ovnen må bestå av minst 70 % CO-gass for at myrmalmen skal reduseres til jern. Samtidig må temperaturen være over 700 grader. Det å styre forbrenningen i ovnen slik at temperaturen var høy nok samtidig som man hadde nok CO-gass var blestersmedenes viktigste oppgave. Klarte de ikke det fikk de intet jern. Naturlovene viste her ingen nåde.

 

Baur-Glaessner-diagrammet Fig.XI. viser hvordan temperatur og CO-innhold i gass-blandingen i ovnen må være for at en skal få jern. Vi må ligge over kurven E-K-F. Er temperatur og CO-innhold i ovnsatmosfæren slik at vi ligger i området merket (Ferrit) får vi rent jern. Er temperatur og CO-innhold slik at vi ligger i området merket (Austenit) får vi jern som inneholder kullstoff. Er CO-gasskonsentrasjonen for liten slik at vi ligger i området merket Wüstit får vi ikke jern men FeO, Wüstit som i praksis etter avkjøling er en ubrukelig sprø klump. Slike klumper har nok alle som har blestret fått. Så lenge klumpen er over 600 grader virker den duktil og smibar. På lavere temperatur blir den sprø og fragmenterer ved smiing.

                    001   

              

Fig. XI.                                   Utsnitt av Baur-Glaessner-diagram

Diagrammet viser hvordan temperatur og gassblanding i ovnen påvirker resultatet av blestringen.

 

1.3.     Reduksjon i reduksjonsdigler.

 

Reduksjonsmiddel: Hydrogengass  H2.

Det eldste jern i Norge ble produsert i reduksjonsdigler av leire. Sanda var på forhånd vasket ut av malmen. Deretter ble malmkornene tørket på bål, røstet. Under tørkingen ble litt av oksygenet i malmkornene fjernet. Fe2O3 à Fe3O4. 100 gram Fe3O4 inneholder 72 gram jern og 28 gram surstoff.

 

Reduksjonsdiglene var formet som tykkveggede rør, som nederst var bøyd ut i en rett vinkel. Rørdiameteren øverst var 2 – 2,5 cm og kunne kone lett inn mot bunnen. Hullet ut  var vinkelrett på røraksen og hadde en diameter på ca. 1 cm. Gjennom dette hullet ble luft blåst inn gjennom et blåserør, med munnen. Kullbiter ble lagt nederst i diglen. Deretter ble malm strødd oppå til diglen var fyllt. Diglen kunne bli påsatt lokk med et lite senterhull. I diglen hadde man da kullbiter med en søyle av malmkorn over. Diglen ble så satt i et bål eller i en grop med glødende kull og luft ble blåst inn gjennom blåserøret.

 

                   reddigle-1 001                             reddigle2 001

                      Tegning: G. Fawkes.                                              Foto: V. Kassianidou

Fig. XII:

Reduksjonsdigler fra ca. 1500 f.Kr.. fra Kypros. Dette var det første «verktøy» som ble brukt til reduksjon av finkornede metalloksyder som Tinnstein SiO2, Hematitt Fe2O3 og Magnetit Fe3O4. Diglene hadde plan bunn slik at de kunne stå oppreist inntil en stein i et bål eller en grop med glødende kull. Innblåsingshullet kan vi se nederst på høyre bilde.

 

Reduksjonen av jernmalm i diglen kan foregå på to måter alt etter om temperaturen er under eller over 570 grader. Malmen reduseres med H2-gass som dannes når vanndamp i lufta fra lungene passerer de glødende kull nederst i rørdigla. Den spaltes i H2-gass og      O2-gass. Mellom malmkornene strømmer da en gassblanding bestående av ca. 80 % Nitrogen, 5-10% H2-gass, resten CO og CO2.

 

A).    Reduksjon i digle i bål på 500 grader.

        

Gassene stiger opp mellom malmkornene som er på ca. 500 grader.

H2-gassen reduserer malmen slik :

 

Fe3O4 + 4H2 à 3Fe + 4H2O         (Magnetit + Hydrogen à Jern + vanndamp)

 

Ut av diglen kommer Nitrogen- og CO2-gass, som ikke deltar i prosessen, og vanndamp, H2O, som inneholder det oksygen O som var bundet til jernet i malmen.

 

B).     Reduksjon i digle i en kokegrop med glødende kull på 800 grader.

 

Med 570–906 grader i diglen reduseres Magnetitten først til Wüstit, deretter reduseres Wüstiten til Jern. Reduksjonsmidlet H2-gass stiger opp mellom malmkornene og forbinder seg med surstoff fra malmen til vanndamp som forsvinner opp og ut av røret sammen med Nitrogengassen. Tilbake i digla ligger sammenklebede jernkorn og ev. uforbrukt kull nederst.

 

Reaksjon 1:  F3O4+H2àFeO+H2O.          

Reaksjon 2:  FeO+H2 à Fe + H2O.

 

Denne metoden for utvinning av metaller fra metalloksyder var kjent i det nære Øst, Anatolia og Egypt 4 – 6-tusen år f.Kr. Når det første jern ble utvunnet vet vi ikke. Utvunnet kvantum var lite fordi diglenes volum var begrenset. Man måtte tilføre luft ved å blåse, og lungekapasiteten var en begrensning.

 

Jernkornene, lett sammenklebet, ble smidd sammen til en barre. Leirdiglene var forbruksvare. De måtte stå i bål eller glohaug for å få høy nok temperatur til at reduksjonen kunne foregå. Jern produsert slik er fritt for slagg men inneholder spor av uredusert malm hvilket er typisk for jern produsert med denne prosessen. Jernet er ikke herdbart men ved kaldhamring kan det få en hardhet opp mot ca. 200 HV10.

 

En jernplate funnet i Keops-pyramiden som er fra ca. år 2750 f.Kr. er smidd sammen av slike barrer av rent jern. Et sted i plata er kullstoffinnholdet opp mot 0,25 %. Jernet i barren(e) som ble smidd inn der har vært over 906 grader i digla og har tatt opp kullstoff. Var temperaturen under 906 grader fikk jernet maks. 0,03 % C. Var temperaturen over 906 grader i digla kunne en få kullstoffstål. Stål kan smies til ønsket geometri og herdes. Stål og jern redusert med hydrogen var fritt for slagginneslutninger. I Norge har denne prosessen antagelig blitt driftet fra ca. år 1400 f.Kr..

 

Egypterne som bygget pyramidene av granitt- og basalt-blokker hadde meisler av stål som steinhuggerne hugg ut og tilpasset blokkene med. Våre eldste norske jernutvinnere kan ha laget økseegger av stål på denne måten. Men produksjonskapasiteten med prosessen var liten. Jern og stål var derfor i den eldste tiden svært dyrt.

 

Myrmalm Fe2O3 inneholder 30 vekt-% oksygen. Under røstingen reduseres oksygen-innholdet noe ved at CO-gass fra røstebålet binder seg til oksygen fra malmen. Fasen FeO, Wüstit, inneholder 23 % oksygen. Oksygenet fjernes i hovedsak av H2-gass i reduksjonsdiglen.   Reduksjon av malmkorn med H2-gass i digler ble kjørt i gropovner, kokegroper, på temperatur mellom 400 og 906 grader. Det gir rent jern.

 

Er temperaturen er over 906 grader får vi gamma-jern som tar opp kullstoff slik at vi får stål. Det rene jernet starter umiddelbart å ta opp kullstoff  hvis temperaturen er over 906 grader. Vanlig er kullstoffinnholdet mellom 0,4 og 1,2 % i gamle verktøy. Slikt stål er herdbart og ble brukt i eggverktøy.

 

Foregår reduksjonen med diglen i et bål på 400–570 grader med H2 som reduksjonsmiddel blir reduksjonen en fortsettelse av røstingen og gir rent jern uten kullstoff. Fe3O4 går da direkte over i jern, Fe, uten å gå veien om Wüstit, FeO. Dette kan være den eldste prosess jern ble laget med. Denne prosessen tar noe lenger tid.

 

En kunne få rent jern eller herdbart stål ved å kjøre på forskjellig temperaturer i leirdigla. Kjørte en temperaturen opp til over 1150 grader og hadde litt kullstoff  i malmen kunne en teoretisk få flytende råjern, støpejern, hvis en holdt diglen lenge nok på temperatur. Rent jern, stål eller støpejern kunne en altså få ved å kjøre på forskjellige temperaturer. Derfor er det tenkelig at disse jernkvalitetene ble oppdaget tilfeldig. Like tilfeldig kan det ha vært at man lærte å herde stålet. Det ville vært høyst naturlig å kaste det i vann for avkjøling etter at man hadde smidd det for å kunne ta i det uten å brenne seg. Bråkjøling fra 800 grader i kaldt vann gir økt hardhet og styrke når kullstoffinnholdet er over 0,4 %.

 

En type barrer funnet i Norge fra denne tiden veier 160 gram. For å få 160 gram jern har de gamle teoretisk blandet 230 gram malmkorn sammen med 53 gram kull i diglene. Resten av kullet de trengte gikk med i gropovnen som utviklet varme for prosessen. For å få 160 gr. smijern trengtes ca. 250 gram malm og ca. 60 gr. kull i reduksjonsdigla. 

For å få 1 kg smijern trengtes:  1,6 kg malm  og 375 gr. kull inn i digla.

Vi ser at vekten av smijernet jernblåseren fikk utgjør ca. 62 % av vekten av malmen han puttet i digla. Virkningsgraden med denne metoden var meget høy.

Antar vi at det tok 3 timer å redusere malmen, ta ut jernet og smi barren kunne 1 mann kan hende lage 3 barrer om dagen, d.v.s. ca. 0,5 kg jern om dagen. På en sommersesong på 100 dager kan han ha produsert ca. 50 kg. smijern, eller litt over 300 barrer av typen som veier 160 gram. I tillegg til å blåse jernet måtte malmen graves ut, vaskes og tørkes. Dette

jernet er svært duktilt og sprekker ikke opp eller brekker. Det er nærmest fritt for slagginneslutninger og egner seg til tynne gjenstander, som hjelmer, rustninger og tråd.

Fig. XIII  viser slip fra en jernbarre fra år 1250 f.Kr. ca. 1000 X forstørret. Det hvite er rent jern, Ferrit, mens de svarte flekkene er rester av uredusert malm som ble omsluttet av jern slik at H2-gassen ikke kom til og fikk redusert ferdig. Andre flekker kan inneholde sandkorn. Jeg har ikke funnet spor etter flytende slagg, d.v.s. spor etter FeO.SiO2. Det viser at malmen er redusert på lav temperatur, godt under 1000 grader Celsius.

Fig. XIV viser kornstrukturen av rent jern fra samme barre laget med denne prosessen.

 

            BIRIBARRE-struktur 

 

               Fig. XIII.          Slip fra jernbarre fra år 1250 f.Kr.

 

            S 

 

               Fig. XIV                 Kornstruktur fra samme jernbarre.

 

V. Kassianidou, G. Papasavvas. Eastern mediterranean metallurgy and metalwork in the

                                                    Second millennium BC.                       Oxbow books.        2012

D. Wagner et al..           A laboratory study of the reduction of iron oxides by Hydrogen.

                                                                                                        Nancy school of Mines. 2006.’

H. Wedding.          Grundriss der Eisenhüttenkunde.

H. Wedding.          Die Darstellung des schmiedbaren Eisens in prakt. u. theoretisch.         1884.

              

A. Ledebuhr.         Handbuch der Eisenhüttenkunde. 1.ste, 2.te und 3.tte Abteilung. 1902/1903

E. Brandenberger.  Chemie des Ingenieurs.                                   Springer                          1958.

E. Bickel.               Die metallischen Werkstoffe des Maschinenbaue Springer.                   1961.

L.V. Bogdandy, H.J. Engell. The Reduction of Iron Ores.  Springer.                                   1971.

1.4.      Direkte Prosess. Reduksjon i Luppeovner.

 

Det er denne direkte prosess arkeologene tenker brukt på jernvinneanleggene i Norge.

Malmen reduseres med CO-gass. Prosessen kalles direkte fordi malmen går direkte til smijern i en ovnsoperasjon. Inn i ovnen malm, kull og luft. Ut jernlupp, slagg og gasser.

 

Første steg mot masseproduksjon var produksjon av jern i luppeovner. En lupp er en klump av jern med litt slagg. Ordet er en fornorsking av det latinske ord lupus som betyr ulven. De eldste luppeovner er fra ca. 2000 f.Kr. og er gjenfunnet i Georgia sørøst for Svartehavet. De var gravd ned i, eller inn i bakken, murt innvendig med stein som var  oversmurt med leire. De har størst diameter øverst og koner svakt inn nedover. Nederst har de vært tilnærmet sylindriske. De kalles og renne-ovner fordi flytende slagg som dannes litt oppe i ovnen, drypper og renner nedover og tar med seg reduserte jernkorn til ovnsbunnen. Jernkornene legger seg på bunnen av ovnen og dekkes av det flytende slagget som er lettere enn jern. Jern har sp. vekt ca. 7,8 mens slagg har en sp. vekt på max. 4,9. Rommet for slagg og lupp var gravd ned i bakken mens sjakta av leire og stein kunne stå på bakkenivå. Her finnes mange varianter.

  

For hver kg malm inn i ovnen på toppen settes det til 1,2 – 1,3 kg kull. Malmen må som vi har sett, inneholde passe mye sand for å få flytende slagg. Luft blåses inn nær bunnen. Luftmengden tilpasses kullenes overflateareal slik at forbrenningen blir ufullstendig. Kullene må ideelt være som terninger med sidelengde 2-5 cm. De bør ha jevn størrelse. Ovnen skal i drift ha en temperatur på 1200–1400 grader rett over innblåsingen.

 

Nødvendig mengde luft, Oksygen, som skal blåses inn i ovnen kan beregnes, men i praksis bør en blåse inn i en syklus som er slik at en i en kort periode blåser inn, så en kort periode stopper, før en igjen blåser. Dette oppnås med en blåsebelg som fylles med luft, så blåser, før ny luft suges inn i belgen o.s.v.. Det som da skjer er at i den tiden luftinnblåsingen stopper er det underskudd av Oksygen til forbrenning i ovnsrommet. Oksygen til forbrenning blir da tatt fra malmen, slik at denne blir redusert til jern. Når belgen blåser inn luft er det overskudd av oksygen til forbrenning slik at temperaturen opprettholdes.

 

Reduksjon av malmen skjer her med CO-gass, og forbrenningen av kull skal gi mest mulig CO-gass, ikke CO2-gass. Det har en når flammene i ovnen er blåfiolette, ikke gule. CO-gassen stiger opp og møter malmen som kommer ned fra toppen av ovnen. CO reagerer med oksygenet O som er bundet til jernet i malmen. Det slipper taket i jernet og binder seg til CO-gassen som går over til CO2-gass. Den stiger til værs på toppen av ovnen. Når temperaturen er over 570 grader reduseres  Fe3O4 til FeO. En del FeO blander seg med SiO2-kornene, sanda, til flytende slagg. Fra den resterende FeO fjernes det siste O-atomet og vi får rene jernkorn, Fe, som fraktes ned med slagget. Jernkornene sintres sammen til en klump på bunnen av ovnen. Dette er smijern som inneholder en del slagg.

 

Over 906 grader tar jernkornene opp kullstoff hvis de ikke er dekket av flytende slagg. Ligger de slik en tid vil de ha tatt opp 0,5 % C eller mer og blitt stål som kan herdes. En lupp produsert slik består derfor både av rent jern og stål. I lupper fra Valbjør har vi målt mellom 0,1 og 1,7 % kullstoff. Det smibare jernet dannes i fast form ved en temperatur som er godt under smeltetemperaturen for jern. Jernluppen er satt sammen av en mengde små jern- og stål-korn. Mellom kornene blir det små rom der slagg blir innestengt. For å fjerne det må klumpen hamres/smies ut mange ganger. Allikevel inneholder jern produsert på denne måten som oftest 4 – 5 % slagg. Dette var og Norikernes prosess.

 

Gammelt jern som inneholder mye slagg er produsert med denne prosessen. I denne type ovner ble større kvanta luppejern produsert pr.døgn enn i de små reduksjonsdiglene. Malmen ble ikke renset for sand før redusering slik malmen i diglene ble. Sanda i malmen dannet sammen med mye av jernet i malmen slagg som ble tappet ut av ovnen. Utbyttet av jern ble derfor lite i forhold til jernmengden i malmen. Luppen man fikk var fast og kunne løftes ut med en tang. Prosessen ble kjørt i Norge fra ca. 400 f.Kr.. En ovn produserte 10 - 20 kg. luppejern pr. døgn. Etter gjentatt smiing inneholdt jernet 3-5 % slagg. Slagg-inneslutninger og varierende kullstoffinnhold gjør at dette jernet har ujevn kvalitet.

 

Er malmen svært jernrik med lite sand får en lite flytende slagg, og den som dannes absorberes i chargen i ovnen. I klumpen en da får ligger jernkornene fordelt i slagg. Jern og slagg er ikke skilt fra hverandre. Slike lupper må deles i biter og slaggen må smies ut av hver bit før jernet er rent nok til å bli sveist sammen. Dette er svært arbeidskrevende. De gamle jernutvinnere lærte seg etterhvert hvordan forskjellige malmer kunne blandes og hvilke materialer de ellers kunne tilsette for å få flytende slagg. Det var en betingelse for å skille slagg og jern rasjonelt.

 

Vi så tidligere at FeO og SiO2 danner flytende slagg når temperaturen er over 1150 - 1200 grader. Myrmalmen fra Svarken i Snertingdal og Dokkfløy i Gausdal er svært jernrik og inneholder lite sand. Den har omtrent følgende analyse.

 

Fe2O3 =  90 %.  MnO = 1,0%.   SiO2  = 5,0 %.  Al2O3 = 1,0 %. + andre.

 

I den direkte prosess reduseres Fe3O4 til FeO i ovnen, og 2FeO blander seg med de 5 % sand, SiO2, til slagg. Når sanda er oppbrukt dannes det ikke mer flytende slagg.  Slaggmengden en får med denne malmen er derfor så liten at den absorberes av chargen i ovnen slik at slagg og jern forblir sammenblandet i en klump.

Slik jernrik malm kan ikke brukes til vellykket produksjon av jern i en sjaktovn i en direkte prosess slik den er fra naturens hånd fordi det dannes for lite flytende slagg til å frakte  jernkornene til bunnen av ovnen slik at jern og slagg skilles effektivt. Jern og slagg forblir blandet i en klump.

I denne malmen må en derfor blande inn sand og slaggdannende oksyder for å få nok flytende slagg og jernlupper i en direkte prosess. De gamle blestersmeder kunne dette.

I mange land jobber grupper med eksperimentell arkeologi der de gjenskaper den gamle jernutvinning med praktiske forsøk. De undersøker og kjører alle trinn i prosessen som trengs for å lage  produkter, som rustninger og sverd, av jernmalmen som finnes i

 

 Ovn-colchis 001          aserovn 001

                    Fig. XVI.    Ovn ca. år 1800 f.Kr.                                Fig. XVII

                      fra Colchis, Jernlandet                                 Ovn i drift for direkte reduksjon 1960

       Fra D.A.Khakhutaishvili: Manufacture                         Asur jernutvinnere, Bihar, India.

                  of Iron in ancient Colchis.                           Fra V. Tripathi: The age of Iron in south Asia.

 

naturen, også for å finne ut hvilket utbytte av smijern en kunne få og hvilke ressurser som trengtes. Tylecote produserte lupper i en ovn bygget etter modell fra utgravde Romertidsovner fra Ashwicken med en innvendig diameter på ca. 30 cm.. Han brukte Sideritmalm som inneholdt 8 - 10 % kalk.

 

I snitt fikk han ut en lupp på 8 kg hver 12.te time, eller 16 kg luppejern i døgnet. Med et innvendig ovnsareal A = 706 cm2, produserte denne ovnen i størrelsesorden 22 gr. luppejern/cm2 ovnstversnitt på 24 timer. Dette er et tall vi skal merke oss fordi det er ca. det samme for alle størrelser ovner som kjører denne prosessen med Sideritmalm. Kjenner en innvendig diameter, kjenner en tverrsnittsareal for ovnen. Multiplisert med 22 gram har man en indikasjon på hvor mye luppejern ovnen kunne produsere i døgnet.

 

Valbjør har vi drevet eksperimentell arkeologi uten arkeologer i noen år. I våre forsøk benytter vi myrmalm fra Randsverk som inneholder minimalt med Kalk. Vi får ut ca 15 gr. luppejern/cm2 ovnstversnitt på 24 timer. Ovnen vi har benyttet har en innvendig diameter på ca. 35 cm., slik at ovnsarealet her blir 961 cm2. Ovnen på Valbjør har produsert ca. 14 kg luppejern pr. døgn. Utbyttet blir mindre enn i England fordi mer av jernet i malmen går med til å danne slagg. Vi kan merke oss tallet 15 gram luppejern pr. cm2 ovnsareal/døgn. Kjenner vi en ovns innvendige diameter kjenner vi  dens radius R og kan beregne mengde luppejern den kunne produsere pr døgn :

 

Q = R x R x 3,14 x 0,015  (Kg/Døgn)

 

Luppejernet som tas ut er gjennomtrukket av slagg og må smies sammen, kompakteres forsiktig i starten for å drive ut slagg og sveise sammen jernkornene. Dette er tidkrevende og forbruker kull. Vekten av godt smijern en kan regne med å få er ca. halvparten av vekten av luppen som ble tatt ut av ovnen. Vi sitter da igjen med ca. 8 kg. smijern pr. døgn fra Valbjørovnen.  Summert opp ser kvantumene slik ut:

 

Av 90 kg tørr myrmalm fikk vi 14,4 kg luppejern som ble ca. 8 kg smijern etter kompaktering. Eller: Vekten av smijernet vi får ut er ca. 9 % av vekten av den tørre malmen vi har inn i ovnen.

 

For hver kg malm går det med ca. 1,3 kg kull. D.v.s. at vi trenger 117 kg kull for å få 8 kg smijern.  For å få 1  kg smijern går det med 11,25 kg. røstet malm  og  14,6  kg   kull

 

Mye av jernet i malmen går over i slaggen. Forutsetter vi Fayalittslagg, 2FeO.SiO2, inneholder 1 kg slagg ca. 700 gram FeO. 90 kg malm fra Randsverk inneholder 50,4 kg Fe. Av dette var ca. 15 kg Fe i luppen vi tok ut av ovnen. 2FeO inneholder 12,5 % O og 87,5 % Jern. Av de 35 kg FeO i slaggen var 4,38 kg Oksygen og 30,6 kg Jern.

 

Inn i ovnen :                                              Ut av ovnen:

         ca. 18,0  kg sand                              ca. 15,0 kg luppejern -> 8 kg godt jern.

         Ca. 50,4  kg jern                              ca. 53,0 kg slagg  (4,38 O+30,6 Fe + 18 SiO2)

         Ca. 21,6  kg. Oksygen                     ca. 21,6 kg Oksygen,  som går over i lufta.

                90  kg                                            90  kg.

 

Vi ser at 2/3 av jernet i malmen går over i slaggen. Bare 9 % av malmvekten får vi ut som godt smijern etter utsmiing av luppen. Vi ser at denne prosessen produserer vesentlig mer smijern pr. døgn enn reduksjonsdigla. Men utbyttet er allikevel mye lavere enn i digla. Det går med mye mer kull og malm og kvaliteten på smijernet er dårligere.

 

Det som for en moderne prosessmetallurg er uønsket, at mye jern går i slaggen og blir

avfall, var en forutsetning for at jernproduksjon fra myrmalm i den direkte prosess skulle

fungere. Behovet for en prosess som ga større kvantum jern med lavere ressursinnsats og

bedre kvalitet på jernet en fikk var derfor stort. Når arkeologene avdekker gamle jern-

vinneanlegg finner de ofte mye slagg. Veier en dette slagget var det utbytte av luppejern

blestersmedene fikk ca. 15 % mens godt smijern var ca 10 %  av slaggvekten.

 

Fig. XVIII viser slip av materialet i en lupp. Jernet henger sammen men er fullt av slagginneslutninger. Fig. XVIIII viser slip av jern som er smidd og knadd 17 timer for å fjerne slagg i et Engelsk forsøk. Til tross for den store jobben man la ned er slagget der fortsatt. De svarte flekkene er innestengt slagg som knaingen har finfordelt.

 

       luppejern-Valbjør

 

Fig. XVIII.

 

       slagg-2012 001

 

Fig XVIIII.

 

Jern produsert på denne måten er ikke egnet til gjenstander med veggtykkelse under 4-5 mm. som blekk i rustninger, sverd og tråder for ringbrynjer f.eks.. Slagginneslutningene gjør at det relativt sprødt og lite duktilt.

 

Jern og stål fra den direkte prosess hadde på grunn av alle slagginneslutningene  dårligere

kvalitet enn jern produsert i reduksjonsdigler. Samtidig var virkningsgraden for denne

prosessen dårlig. Behovet for en prosess som ga samme kvalitet som reduksjonsdiglene

og som ga vesentlig mer jern fra malmen og kullene man puttet i ovnen ble mer og mer

påtrengende ettersom bruken av jern og stål økte. Romerne fant en bedre prosess i Asia.

1.5.   Kinesernes og Æsenes Indirekte Prosess for Serisk stål.

Reduksjon til råjern og frisking til smijern.

 

Malmen reduseres med CO-gass. Prosessen kalles indirekte fordi råjernet som tappes ut av  reduksjonsovnen må igjennom en ny ovn der kullstoff i råjernet fjernes slik at råjernet  forvandles til stål, smijern eller rent jern. Frisking av råjern er å fjerne noe av kullstoffet.

 

Neste steg mot masseproduksjon og bedre kvalitet var en prosess utviklet i Kina 400 - 300 år f.Kr.. Kinesernes Reduksjonsovner kjørte på temperaturer mellom 1200 og 1400 grader og  hadde en innvendige geometri, Rast, som gjorde at de reduserte jernpartikler ble liggende litt opp i ovnen blant kullstoff som blandet seg med jernkornene. Når kullstoffmengden i blandingen kom over 2,6 % ble blandingen flytende på høy temperatur. Blandingen rant ned i bunnen av ovnen og kalles Råjern. Det var tyngst og la seg på bunnen  med flytende slagg som var lettere oppå. Når den flytende massen steg mot ovnens innblåsingshull tappet man råjernet ut i støperenner der det raskt størknet til en strang som ble delt i passe lengder under størkningen. Fordi avkjølingen gikk raskt fikk det størknede råjernet en hvit bruddflate. Det kalles hvitt støpejern og er hardt og sprødt og kan ikke smies. Denne prosessen var ukjent i Europa ved Kristi fødsel.

 

I denne prosessen var en ikke avhengig av at flytende slagg transporterte jernet ned i ovnsbunnen. Råjernet var flytende og rant ned av seg selv. Jernpartikler som rant ned med slagg i senter av ovnene sank ned gjennom slagglaget og råjernslaget i smelterommet til bunnen av ovnen der det dannet en fast jernklump uten slagginneslutninger. Over dette faste jernet lå laget med flytende råjern, og øverst lå laget av flytende slagg. Jern har en spesifikk vekt på 7,8.  Råjern har sp. vekt 7,0 – 7,2. Flytende slagg har sp. vekt 2,8 – 4,9.

 

Det var vanlig å tilsette knuste knokler og fiskeben i malmen. Bein inneholder mye Fosfor og Kalk. Fosfor gjør råjernet tyntflytende mens Kalk er en slaggdanner. Etter størkning er råjernet hardt og sprødt og ikke smibart. Ved å smelte det ned i en friskegrop med flytende slagg og røre om ble kullstoffet i råjernet frilagt slik at det brant opp med surstoff fra slaggbadet, sammen med ev. Fosfor. Kullstoffinnholdet i råjernet sank. Råjernet gikk dermed over til stål, smijern og rent jern alt etter hvor lenge en frisket. Kullstoffinnholdet i stålet avhang av tiden i friskebadet. Prosessen kalles indirekte fordi den går i 2 trinn.

 

Frisking betyr altså å senke kullstoffinnholdet i råjernet, vanligvis til mellom 0,4 og 1,2 %. Friskingen ble gjort på flere måter. Enten i små åpne kullfyrte groper kledd med heller og leire som var runde eller rektangulære og hadde en dybde på 20 til 40 cm.. Kull ble tent og to kraftige belger sørget for høy temperatur. Så ble slagg fra råjernproduksjonen smeltet inn og dannet et slaggbad. I dette ble råjernet som skulle friskes smeltet ned, og ved å røre kraftig ble kullstoffet i råjernet brent opp med surstoff fra slaggbadet. Tilbake i bunnen lå stål eller smijern med et kullstoffinnhold som var bestemt av tiden i slaggbadet. Når kullstoffet i råjernet brant opp med oksygen fra slaggbadet steg temperaturen i slaggbadet og dets kjemiske sammensetning endret seg. Det gjorde at slaggens smeltetemperatur steg. Slagg fra friskeovner inneholder og litt rent jern. Smeltepunktet  i friskeslagg ligger typisk ca. 100 grader høyere enn i slagg fra reduksjonsovnene. Slaggbadet en frisket i ble vedlikeholdt ved at en strødde i røstet malm som inneholder mye oksygen, og ev. sand. En kunne og smelte inn mer slagg. På den måten ble ny oksygen tilført badet.

 

En annen type friskeovn var laget som sylindriske hull i jorda. De ble fyrt med kull. I dem frisket man støpte gjenstander av hvitt råjern som var innpakket i røstet malm for å trekke ut kullstoff nær overflaten slik at overflatematerialet gikk over til stål og jern. Ovnen ble tettet og på ca. 1000 *C diffunderte kullstoff til overflaten og brant opp med oksygen fra malmen. Kullstoffinnholdet ble lavt nær gjenstandsoverflaten. Slik fikk de et lag av bløtt jern ytterst som var seigt, mens de var hardere innover der kullstoffinnholdet var høyere.

 

Kinesernes og Æsenes prosess hadde to trinn :

 

1.ste trinn:     Reduksjon av malm til hvitt råjern i reduksjonsovn med tapperenne.

 

2.ndre trinn:    Frisking av råjernet til smijern eller kullstoffstål i en Friskegrop.

 

I den direkte prosess i luppeovnen var slagg bestående av FeO og SiO2 flytende mens jernet Fe som ble tatt ut av ovnen var i fast form. I den indirekte prosessen er slaggen fortsatt flytende og består som før av FeO og SiO2. Råjernet som inneholder 3-4 % kullstoff er og flytende. Det er tyngre enn slaggen som flyter oppå og beskytter råjernet mot de varme ovnsvindene. Jern, råjern og slagg blir skilt fra hverandre av forskjellene i spesifikk vekt. Jernet på bunnen inneholder ikke slagg, det fløt opp da jernkornene sank gjennom råjernet. Derfor er jern fra bunnen av en slik ovn fritt for slagginneslutninger.

 

Produksjon av råjern i smelteovner  +  frisking er langt mer effektivt og gir bedre kvalitet  enn produksjon av jern direkte i luppeovner. Smelteovnene Kineserne brukte produserte  200 – 1200 kg. råjern pr. døgn i kontinuerlig drift. Så lenge en hadde kull og røstet malm kunne en slik ovn produsere opp til 200 tonn råjern i året. Kalk ble chargert inn i ovnen sammen med den røstede malmen og utgjorde vanligvis ca. 10 % av malmvekten. Kalk er en slaggdanner og erstatter noe av jernet som ellers ville gått i slaggen. Slik fikk en større jernutbytte. Stålet sprakk ikke så lett ved smiing når kalk var tilsatt. Det kommer av at kalk binder svovel. Frisket smijern, stål og rent jern er tilnærmet fritt for slagginneslutniner. Ved frisking fikk en ut ca. 80 % av råjernvekten som stål, 100 kg råjern ble 80 kg stål.

 

I Norge ble bein og knokler benyttet i ovnene. Steinklubbene arkeologene kaller beinknusere har vært brukt til å knuse knokler med. Fosforet i beina gjør råjernet mer tyntflytende mens Kalkoksyd, CaO, gjør slaggen mer tyntflytende. Dette gjør det lettere å røre i friskebadet. CaO erstatter i tillegg FeO i slaggen og øker slik utbyttet av jern. Med kalktilsats ble slaggens utseende, vekt og struktur forandret. Egenvekten ble halvert i forhold til fayalitt, farven gikk over i lysere grå og brune fargetoner.  Analyser av slik  slagg fra  vestsiden av Mjøsa har vist et CaO-innhold på 7-8 % og et FeO-innhold på 12-15 %. Denne slaggen henger fortsatt sammen etter størkning og tåler transport.

 

Diagrammet Fig. XX under viser at råjern med ca. 3,5 % kullstoff etter 90 - 120 minutter i friskebadet får et kullstoffinnhold mellom 0,5 til 0,9%. Dette er et nivå som egner seg til forskjellige typer verktøy. Skulle en lavt i kullstoffinnhold kunne en friske to eller flere ganger. Råjern fra myrmalm er svært rent og inneholder nesten bare kullstoff.

 

  002

 

                                                                       Etter A. Ledebur. Formidlet av prof. Bickel, E.T.H. Zürich.

         Fig. XX.      Kullstoffinnhold i jernet som funksjon av tid i friskebadet. C% = f(tid).

 

Diagrammet viser hvor lenge råjernet måtte friskes for å få et ønsket kullstoffinhold. Vi starter her med 3,7 % C. Bilde av slip av hvitt råjern er vist i Fig.XXIIII side 42, øverst. «Fingeravtrykket» er ikke til å ta feil av. Ønsker vi stål med 1 % C frisker vi i ca. 90 minutter.

 

Temperaturen i reduksjons-ovnene var 1200 – 1400 grader nederst i chargen. Sand, som finnes hvis den ikke er vasket ut, blander seg med FeO til flytende slagg slik at litt av jernet i malmen går over i slaggen. Normalt finner en lite slagg ved slike jernvinneanlegg fordi sand i malmen var unødvendig. Råjernet inneholder derfor det meste av jernet som var i malmen. Jernutbyttet blir vesentlig større enn i den direkte prosessen i luppeovnen. Smijernet/stålet er etter frisking praktisk fritt for slagginneslutninger og det har et jevnt kullstoffinnhold som kan styres til forskjellige nivåer. Metoden gir høyt utbytte av jern med jevn og god kvalitet på produktet. Merk at produsert mengde jern i Råjernsprosessen ikke kan beregnes ut fra mengde slagg som finnes ved ovnen slik vi kunne for produksjon i luppeovner.

 

Den jernrike malmen på Svarken og Dokkfløy er det bare mulig å lage jern av slik den er med råjernsprosessen. I en direkte prosess blir slaggmengden for liten til å frakte jernpartiklene til bunnen av ovnen. Finner en rester etter knokler ved ovnene er det en ytterligere indikasjon på at en har produsert råjern som er blitt frisket. Analyse av slagg vil være med og avgjøre dette. Ovnsrester utgravd ved Dokkfløy og Møsvann har detaljer som viser at den indirekte prosess ble driftet der. 

 

Frisking av råjern var et tungt arbeid som krevde fagfolk. Ved friskegropa hadde en to kraftige blåsebelger som ble driftet intenst når råjernet skulle smeltes ned i slaggbadet. Å røre i slaggbadet var tungt og varmt, temperaturen i badet kom opp i over 1600 grader. Alt etter hvilken kvalitet som skulle lages kunne friskingen kjøres i flere omganger.

 

Rester av en ovn fra romertiden ved Dokkfløy.

 

 romerovndokf 001

            Fig. XXI                                                                                           Foto: Jan Henning Larsen.

 

                       Bildet er hentet fra Jan Henning Larsen:  Jernvinneundersøkelser.

                            Kulturhistorisk Museum, Fornminneseksjonen. Oslo 2009.

 

Fig. XXI viser restene av en ovn fra romertiden gravd frem i forbindelse med utbyggingen   Dokkfløy.  Produksjon i store ovner her kan ha startet ca. 120 e.Kr.. Ut fra lengdemålet på bildet har ovnen hatt en utvendig diameter på ca. 1,6 m. og innvendig diameter har vært 100-120 cm.. Høyden kan ha vært ca, 3,0 meter. De største ovnene er fra Romertiden. Rester etter støpegrøfter eller støperenner viser at disse ovnene produserte råjern. Støperennene fremgår av fotoer og skisser av ovnene i rapportene, men er kalt slaggrenner.

 

Utvendig har ovnsveggen vært støttet av stående stokker med en plattform på toppen for chargering. Den hvilte på ovnsforskalingen og på stolper med dragere mellom rundt ovnen. Ovnen har hatt to belger, antagelig drevet manuelt. Råjernet ble tappet ut, kan hende hver 6.te time. Det rant ned i den leirkledde støpegrøfta som kan ha hatt kortere støperenner vinkelrett på. Det minnet om en grispurke med unger, derav navnet Pig Iron. Med den jernrike malmen på Dokkfløy/Svarken ble det lite slagg. Råjernet ble derfor transportert ut av området til et sentralt sted der det var god tilgang på kull. Friskingen kan ha foregått vinterstid når aktivitetene i fjellet lå nede. Inne i ovnen ser vi rester etter fuktsperren under ovnen. Den ble erstattet før ovnen startet på en ny sesong vår eller sommer. De store slaggblokkene som er funnet er rester etter fuktsperrer. I Kina produserte slike ovner opptil 90 døgn i strekk i gammel tid før de ble vedlikeholdt.

 

Produserte kvantum og nødvendige ressurser.

 

Vi skal vurdere produsert mengde råjern, ressursbehov og bemanningsbehov for å drifte en ovn av denne størrelse. Med den indirekte prosess produserte en ovn ca. 65 gram råjern pr. kvadratcentimeter ovnsareal på 24 timer. Tallet er fremkommet og vurdert etter forsøk på Valbjør, og samsvarer godt med kinesiske antikke opplysninger.

 

Ovnsareal                                        A = 60 x 60 x 3,14         = 11304 cm2.

Råjern produsert på 24 timer:                   M = 11304 x 0,065         = 734  kg.

Produserte ovnen 100 døgn blir produsert kvantum:            =73,4 t/år.

 

Etter friskingen ble ca. 80% av råjernet smijern. D.v.s. ovnen leverte 58,8 tonn smijern/år. Regner vi at 50 % av malmen ble råjern trengtes ca. 150 tonn malm pr. år, eller 1500 kg malm pr. døgn, som er ca. 4 kubikkmeter. Regner vi at det går med 1,3 kg kull pr. kg malm inn i ovnen har det gått med ca. 2145 kg kull pr. døgn når ovnen produserte.

 

Det som er situasjonen for en slik ovn er at når uhell intreffer slik at en må stoppe og reparere, tar nedkjøring, reparasjon og innkjøring så lang tid at mye av produksjonssesongen kunne være spolert. Vi gjør den forutsetning at ovnen produserte de 3 måneder den skulle, og regner en virkningsgrad på 85 %.  En optimal årsproduksjon blir da:

 

Utbytte av Råjern/stål                      62 t/råjern,  som etter frisking blir  50 t/stål     

Forbruk:     Kull                               250  tonn.  ( redusering + frisking. )

                   Malm                                      160 tonn (reduserig + frisking) = ca. 400 hektoliter.

 

Ovnsrestene arkeologene har avdekket viser både gropovner, sjaktovner og friskeovner.

I den eldste tid reduserte man malmen i reduksjonsdigler av leire plassert i bål eller kullfyrte groper. Senere fant en ut at en kunne sløyfe diglene og ha kull og malm lagvis inn i ovnen gjennom munningen av ovnssjakten.

 

Utbytte ved Luppeovns- og Råjerns- prosess.

 

Sammenligner vi den direkte prosess i Luppeovn med Råjernsprosessen får vi følgende bilde når det gjelder utbytte i forhold til innsats av malm og kull :

 

                                                     Luppeovn                        Råjerns+friskeovn        

 

                                                      Myrmalm                          Myrmalm                       

               

For å få 1 kg. jern trengs                       14,6 kg kull                         5,0 kg kull                    

    og                                              11,25 kg. malm.                3,2 kg. malm.

                  

Ovnen produserer pr. døgn             9,0 kg. godt smijern        620,0 kg råjern

  som frisket blir                                                                      500    kg smijern

 

Antall kg jern fra 100 kg.malm        9,0 kg                                      31,25  kg

                          

Vi ser av oppstillingen at produksjon av samme mengde jern i råjernsprosessen krever vesentlig mindere malm og kull enn i luppeovnen. Råjernsprosessen trenger 30 % av det kull luppeovnen trenger for å lage samme mengde jern, og råjernsprosessen trenger 25  % av den malm luppeovnen trenger for å produsere samme jernmengde som luppeovnen.

Det betyr at bemanningsbehovet pr. kg jern produsert reduseres med 70 % hvis en går over til å produsere samme jernmengde med råjernsprosessen. Fordelen med luppejerns-prosessen var at en med liten innsats kunne lage jern til eget forbruk og at driften var enkel og krevde små ressurser. Men jernkvaliteten ble dårligere enn i råjernsprosessen.

 

Mikrostrukturer fra råjernsprosessen.

 

Fig. XXIIII viser slip av jern i forskjellige faser fra råjernsprosessen. Forskjellene er store, det er mulig å se hvor i prosessen materialet prøven er tatt fra befinner seg. Slipene viser og entydig hvilken prosess som er kjørt. Merk forskjellen til slipene av luppejern. Mikrostrukturen kan brukes til å avgjøre hvilken prosess jernet er produsert med.

 

Øverst Fig. XXIIII, viser slip av hvitt råjern. De mørke øyene er Perlit, det hvite er Zementit, kjemisk formel Fe3C. Dette er størknet hvitt råjern fra den indirekte prosess.

 

Bildet i midten er slip av stål som er frisket noe, kullstoffinhold C=1,4 %. Noe kullstoff er brent opp. Materialet egner seg til skarpe egger. Mørke områder er Perlit mens de hvite litt bredere stripene er Zementit med høy hardhet. Dette materialet er frisket fra hvitt råjern.

 

Nederste bilde viser slip av jern som er frisket slik at alt kullstoff er brent opp, C=0,01 %. Dette er Ferrit som har lav hardhet ca. 100 – 130 HV10. Materialet egner seg for hjelmer, rustninger og tråd til bruk i ringbrynjer. 

                2 1. Råjern, C=3,7%

 

                Faukstad 2 2. Frisket til C = 1,4 %

                Mo-Barre-20x12-1  3. Frisket til C = 0,01 %

 

Fig. XXIIII. viser

 

1.6.    Et avgjørende spørsmål.

 

Arkeologiske utgravinger på Møsstrond i Telemark har avdekket friskeovner. De er i rapporten kalt hellegryter. Man har ikke kjent den indirekte prosess for stålfremstilling og har derfor ikke forstått hellegrytenes funksjon. I noen av dem lå fremdeles slagg etter friskebadet. Smeltetemperaturen i dette slagget har vært ca. 100 grader høyere enn i slagg fra reduksjonsovnene. Sammen med spor av rent jern i denne slaggen og beinrester i og ved hellegrytene, viser det at hellegrytene var brukt til frisking. De eldste er datert til ca. år 550-600 e.Kr. og viser at man dengang behersket kinesernes indirekte prosess for stål i Telemark, d.v.s. ca. 500 år før denne prosessen ble kjent ellers i Europa.

 

Dokkfløyrapporten beskriver undersøkelsene av jernvinneanlegg på Dokkfløy. Det ble funnet rester etter ca. 90 ovner. Diameteren på marknivå har vært fra 0,8 til 1,6 meter. De største ovnene produserte mellom år 100 og 500 e.Kr.. Noen viser støperenner ut fra smelterommet. Malmen på Dokkfløy er så jernrik at en uten tilsetninger bare kunne produsere jern og stål av den med råjersprosessen. Malmen ble redusert til råjern og tappet i støperenner. Deretter ble råjernet frisket til stål i friskeovner på et egnet sted. Utgravningene viser at kinesernes prosess produserte råjern som ble frisket til smijern og stål 100 år e.Kr. i ovner ved Dokkfløy,  1000 år før prosessen ble kjent ellers in Europa.

 

Jan Henning Larsen’s Jernvinneundersøkelser fra 2009 gir en fyldig og god oversikt over de jernvinneanlegg som er undersøkt i Sørnorge og er svært interessant lesning. Det er registrert 2280 jernvinneanlegg frem til 2010. Arkeologen sier at dette er en liten del av det som finnes. Han antyder at antallet totalt kan være mer enn 10000 anlegg. Svært mange av disse, spesielt de eldste og største, har produsert med råjernsprosessen.

 

Fra Europa vet vi at de tidligste spor etter denne prosessen er fra 1100-tallet. Lapphyttan fra Olsbenning i Norberg i Sverige er fra denne tiden og regnes som et av de eldste anlegg i Europa der man produserte råjern som ble frisket til stål med kinesernes prosess.

 

Spørsmålet en da kan stille er om

 

a) prosessen ble utviklet i Norge, eller

 

b) kom til Norge fra Kina.

 

Jeg har forutsatt at prosessene for jernutvinning kom til Norge med mennesker utenfra som behersket dem. Ingen av prosessene ble utviklet i Norge.

Videre i boken forteller jeg hvem disse menneskene var og hvor de kom fra.

Mest utførlig forteller jeg om hvordan råjernsprosessen, som ble utviklet i Kina, kom til Norge og hvilke folk og vandringer som førte den hit.

 

 

 

Kilder/literatur:

 

H. Straube. Ferrum Noricum und die Stadt auf dem Magdalensberg.        Springer Verlag 1996.

 

E. Bickel. Die metallischen Werkstoffe des Maschinenbaues.                    Springer Verlag 1961.

 

E. Brandenberger. Chemie des Ingenieurs.                                                  Springer Verlag 1958.

 

H. Wedding. Die darstellung des schmiedbaren Eisens.                  F. Viehweg u. Sohn.     1884.

 

A. Ledebuhr.  Eisenhüttenkunde, Band I. Einführung.                            Verlag A. Felix.   1902.

 

A. Ledebuhr. Eisenhüttenkunde. Das Roheisen u. s. Darstellung.           Verlag A. Felix.   1902.

 

A. Ledebuhr. Eisenhüttenkunde. D. schmiedbare Eisen u. s. Darst.         Verlag A. Felix.   1903.

 

D. B. Wagner. Iron and steel in ancient China.                                         E. J. Brill.             1993.

 

D.B. Wagner. Scienxe a. civilisation in China. Chemistry and        Cambridge University   2008.

Chemical Technology. Ferrous Metallurgy.

                                                        

I. Martens.  Jernvinna på Møsstrond i Telemark.               Universitetets Oldsakssamling.  1988.

 

J.H. Larsen.  Jernvinna ved Dokkfløyvatn.                        Universitetes Oldsakssamling.   1991.

           

J.H. Larsen.  Jervinneundersøkelser.                                   Kulturhistorisk Museum.           2009.

 

 

 

Tilbake til register