Framställning av järn

Antwerpenfödde Willem de Besche, (1573-1629) tekniker och arkitekt i tjänst hos Gustav Vasas son hertig Karl, får som första privatperson 1616 privilegier (rättigheter) att arrendera Finspång kronobruk i Östergötland. Som medfinansiär fanns Louis De Geer (1587-1652) som även han var en inflytelserik och kapitalstark holländare. Dessa båda fick nu hand om driften av flera av kronans bruk liksom att anlägga nya. De organiserade också invandring av yrkesskickliga valloner. Vallonerna var även skickliga kolare. Det hävdas att resmilan har införts av valloner. Arkeologer menar att resmilan är betydligt äldre i vårt land.

Gruvorna liksom skogen fick nyttjas mot rekognition d v s arrenderas av kronan.

Många dyrbara krig inklusive två världskrig har krävt att produktionen av järn och stål haft hög prioritet. Alltsedan industrialismens början har behovet av järn varit omättligt. Stora kvantiteter kom att behövas när världens alla segelskutor skulle ersättas med propellerdrivna ångfartyg, liksom när järnvägar spred sig över världen, och räls, lok och vagnar kom att tillverkas i oräkneliga mängder. Samma behov av järn har världens krigsindustri, den globala fartygsflottan, flyg-och bilindustri.

Behovet av järn är omättligt och har utan tvekan haft en avgörande betydelse för mänsklighetens utveckling.

KONSTEN ATT FRAMSTÄLLA JÄRN

Järnmalmer finns ovan jord, s.k. skraggmalmer. Dessa uppkommer genom förvittring av svavelkis och är fria från svavel men innehåller mycket fosfor. Halten av järn är 10-40 %. Malmen är mycket lättsmält.

Så här kan upptäckten av järn ha gått till enl. ”handbok för Svenska Masmästeriet” 1816. Redan vid lindrig hetta från en skogsbrand eller från en lägereld där järnförande stenar använts, kunde få skraggmalmer (gammalt uttryck) att smälta och avslöja sitt innehåll av järn. Man tror att upptäckten av järn gick till på liknande sätt världen över.

Malmer som var lätta att hitta fann man i myrar, kärr och på botten av grunda sjöar.
Smältningen skedde i en grop på marken där vinden var den naturliga blästern. Nästa steg blev att utveckla blästern i myrugnar och s.k. Osmondugnar.

I Åminne i Småland fanns den sista sjömalmsugnen vilken anlades 1876 och upphörde 1913
Så sent som år 1933 togs 3 000 ton malm upp ur sjön Vidöstern i Småland.

KOMMER JÄRN ATT BLI EN BRISTVARA?

Knappast, järn är ett grundämne med den kemiska beteckningen f e, och förekommer i järnmalmer i form av oxider.
Svartmalm är en svartgrå tät fingnistrig malm, som innehåller förutom vatten, syresatt svart järn (oxidul). Malmen är magnetisk – attractorisk.

Blodstensmalmer har en stålgrå till blåaktig stålgrå färg med vanligen stark metallglans. Blodstensmalmer innehåller förutom vatten rött syresatt järn (oxid). Malmen ger ett blodrött streck eller pulver om den repas och den är inte magnetisk- retracorisk.

Den ur gruvan uppfordrade berget består sällan av enbart malm. I allmänhet är det mer eller mindre uppblandat med gråberg eller innehåller stycken i vilka metallhalten är för låg att betraktas som malm.

Hos vissa malmer är gångarten eller föroreningarna så beskaffad att de vid smältning i masugn ger en godartad slagg, eller säges vara engående. Sådana malmer kom huvudsakligen från Dannemora och bestod av utpräglade blandstenar. För att få slaggen tunnflytande kunde finkrossad fosforfri kalk tillsättas.

NÄR BÖRJADE MAN FRAMSTÄLLA JÄRN I MASUGN?

Jämsides med gruvdriften utvecklades järnframställningen, främst själva smältningsproceduren. Från början fick man nöja sig med att i stensatta gropar söka ur myrmalm utvinna smidbart järn som i degigt tillstånd hamrades ut till vapen och redskap. Först sedan man skaffat sig riktiga smältugnar och blåsbälgar, drivna genom trampning eller vattenkraft, lyckades man driva upp hettan så mycken att järnet kom i flytande tillstånd.

Den slutprodukt man fick var s.k. osmondjärn, ett järn av ojämn kvalitet, som lämpade sig väl för t ex tillverkning av plåt. Osmondjärn blev en eftertraktad exportvara i vart fall fr.o.m. 1200-talet då den såldes till England. Produkten blev då ett vitt tackjärn med låg kiselhalt och relativt låg kolhalt, under 4 %. En osmond förväntades väga 280 g. Styckena levererades packade i tunnor som enligt föreskrifterna skulle innehålla 480 st. osmondar. Det lär syfta på ett gammalt svenskt ord för mynning, ”os”.

Dateringen till slutet av 1100-talet gjordes vid utgrävningar 1978 – 1981 vid masugnsruinen Lapphyttan i närheten av Norberg. Den är att betrakta som den äldsta kända masugnen i Europa. Den tycks ha haft en sidolängd på 4,6 m och en höjd på totalt 3,2 m.

Nedsmältning av bergmalm i en masugn förutsätter en så kraftig bläster att den måste ha drivits från ett vattenhjul.

Under tidigt 1600-tal fanns tre olika typer av masugnar. Minst utvecklad var den svenska masugnen. Den brukade ligga halvt ingrävd i en backsluttning vid ett mindre vattendrag som gav drivkraft till bälgarna. Den hade en enkel timrad grund, en höjd på omkring fem meter och ungefär samma bredd. Dammen eller järngatan vid det öppna ”stället” var av sand.

De tyska masugnarna, även kallade mulltimmerhyttor, infördes under 1600-talet. Den tyska masugnen var omkring sju meter hög och försedd med en gjuten bottenhäll och sidohällar. Den övre delen av konstruktionen bestod av stenfyllning som hölls samman av timmerväggar. Den nedre delen bestod helt av sten. Bälgarna kunde nu byggas helt av trä.

Slaggen tappades utslagsvis genom särskilda hål.

Den tredje typen av masugn användes ursprungligen av vallonerna i Uppland och kallades franska masugnar. De hade en grund som var helt byggd av sten. Detta gällde även konstruktionens yttre hölje. Den inre muren var rund och uppförd av noggrant huggen sten av skiffer eller sandsten. ”Stället” hade botten och sidor som var klädda med grova hällar. Höjden var över åtta meter. Vid den franska masugnen lät man slaggen rinna kontinuerligt.

Från 1660-talet och genom hela 1700-talet skedde inga nämnvärda förändringar i masugnarnas konstruktion eller proportioner.

Bergsmännens tackjärnsblåsning var ett säsongsarbete. När masugnen skulle tas i drift måste den först eldas med ved under ett par veckors tid. Därefter fylldes den med kol som fick brinna ett par dygn innan man satte på malm och drog igång blästern. Hur olika malmsorter lämpligen borde blandas var masmästarens ansvar och skedde på erfarenhetsmässiga grunder. När stället var fyllt tappades järnet ut och göts i sandformar. En hytta höll tre personer i arbete, masmästaren med dräng och en uppsättare.

Vattenhjul fanns sannolikt redan på 1200-talet och blev av avgörande betydelse som kraftkälla. I långsamt flytande vattendrag byggdes hjulen med underfall. Vanligen drev ett vattenhjul fyra stycken bälgar. Bälgen bringades att arbeta genom att en rad utskjutande kammar var fästade på vattenhjulets axel. Dessa kammar pressade via en rörlig bjälke ner bälglocket som sedan lyftes upp av en hävstång med en tyngd i ändan. Axeln var av samma typ som lyfte hamrarna i smedjorna, men då snurrade den i åt motsatt håll.

Vanligen brukades ett par blåsande bälgar för varje ugn. Bälgarna medförde ofta bekymmer främst på grund av det dyra och snart utslitna lädret. Det behövdes tre oxhudar för varje bälg och de varade i genomsnitt i två år. På 1620-talet förelåg en stadga som innebar att envar som stal lädret i en hyttbälg skulle dömas till galgen.

Bälgar helt i trä skulle sannolikt bli både varaktigare och effektivare. Träbälgar hade börjat brukas vid de Harzinska bergverken i början av 1620-talet. Till Sverige kom de med Hans Steffens, som var född just i närheten av Harz och kom till Sverige omkring 1625. De första träbälgarna byggde han vid hyttor i Säter och fortsatte sedan att utföra samma konstruktion vid Kopparberget. Bälgen bestod av två trälådor, den undre var fast, medan den övre fungerade som ett rörligt lock. Svårigheten var att få konstruktionen tät.