Пряме і непряме скорочення
В Баскські ливарні видобуток металевого заліза з мінеральних речовин завжди робився метод прямого зменшення в низькі печі, також називається Каталонська процедура. З ним це було отримано солодке залізо або дуже низьким вмістом вуглецю. Це був метод, що застосовувався з перших відомих залізних заводів, і в Евскальській Геррії він зберігався аж до 19 століття, коли почали працювати доменні печі. За методом прямого відновлення, якщо ви хотіли отримати сталь, була необхідна подальша вуглецювання металу.
В непрямий метод або уточнення (той, що використовується в доменна піч) отримується безпосередньо чавун рідина, за допомогою якої можна отримати безпосередньо деталі з чавунної форми (наприклад, для артилерії), або злитки для подальшої переробки. Залізо з доменних печей має багато вуглецю (3-4%), тому воно дуже крихке, і для отримання сталі його необхідно «доопрацювати». Непрямий метод вимагає вищих температур, ніж прямий, але навпаки, вихід мінералу набагато вищий.
Цей метод застосовувався в кузні Басків у другій половині 19 століття.
Це були основні фази процесу прямого відновлення:
1 - Прожарювання мінералу
Обробка залізної руди почалася з попередньої операції в прожарювання або смаження мінералу в печі для досягнення цих цілей: видаліть вологу, зробіть мінерал більш розсипчастим, щоб він працював краще, а у випадку карбонатів - вуглець (що було обов’язково, перетворюючи карбонат на оксид і виділяючи CO2).
Операцію викликали кухар або випалювати прийти до, а також вбудовувати або оселитися. Печі були найрізноманітніших типів - від ям у землі до кам’яних печей, що проходили через випалювання жили, розміщуючи її безпосередньо на колодах, що служили паливом. До прожарювальні печі їх називали аррагої. Зазвичай паливо було деревним (без попереднього перетворення на вугілля).
Аррагоа кузні Зумарріста. Фото: Xabier Cabezón (2019)
2 - Відновлення мінеральних речовин (отримання заліза)
Йшлося про вирішальну операцію процесу: отримання металевого заліза з руди. Тобто, причина існування всіх залізних заводів.
Піч
Первинним елементом було a низька піч (редукційна піч), побудований з вогнетривких матеріалів. У ньому вони ввели мінеральна (попередньо прожарені та розсипані) та вугілля), як правило, чергуються шарами. Кінцевим результатом стала маса заліза з домішками.
Процес в духовці
Спалювання вугілля має два наслідки:
- Високі температури послаблюють з’єднання заліза з киснем залізної руди, сприяючи тим самим його відділенню.
- При згорянні вугілля утворюється чадний газ (СО), чим більше температура.
Чадний газ реагує з оксидом заліза (процес скорочення) наступним чином (дуже спрощено):
Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2
СО (сильно відновлюючий) "краде" кисень з оксиду заліза, в результаті чого вільне залізо і виділення CO2.
З іншого боку, залишився ущільнення та інші домішки, які поєднуються між собою та частиною оксиду заліза, утворюючи шлак (в основному подвійні силікати алюмінію та заліза).
Реконструкція печі металургійного комбінату Мірандаола.
Фото: Анден 27 (2018)
Хоча процес відновлення починається приблизно з 600-700 ºC, доцільно досягти температур порядку 1200-1250 ºC, з одного боку, щоб шлаки плавились (приблизно від 1100 ºC) і відокремлювались від заліза, і інший, щоб процес набув розумну швидкість.
Однак при цих температурах залізо все одно не плавиться (насправді неважливо, чи так воно робиться), а навпаки, згущується в невеликі бульбочки в пастоподібному стані, які йдуть до дна печі.
Оператори збирали та складали ці вузлики різними процедурами. В кінці витягували шматок, складений із отриманого заліза, змішаного зі шлаком, вугіллям та іншими домішками. Був агоа або овчина (також називається губка, люпія або збільшувальне скло археологами).
Чергуючі шари вугілля (деревного вугілля) і залізної руди завантажували в піч і запалювали. Під час процесу відновлення (який тривав кілька годин) нові шари вугілля та мінеральних речовин додавали через верхній отвір печі та через отвір кровотеча піч витягували рідкий шлак. На гідротехнічному комбінаті ім шлак отримані на перших етапах перезаряджалися в печі, оскільки вони все ще містили багато заліза.
Вентиляція
Для досягнення необхідних температур у процесі відновлення необхідно, щоб піч мала хорошу систему Подача повітря. Здається, що в хайзеолак звичайною справою було робити ін’єкцію примусове повітря в печі з використанням сильфона або інших пристроїв, хоча цілком можливо, що в печі певного типу це було досягнуто природний постріл (через ефект димоходу). В гідротехнічний завод ви завжди працювали з примусовим повітрям.
Реконструкція міху кузні Мірандаола.
Фото: Джудіт Мартінес (2015)
3 - Перша кузня
Агоя або губка утворилися в результаті скупчення шматочків металевого заліза, шлаку, вугілля та інших елементів. У такому стані ніякої вигоди від цього отримати не можна.
З цієї причини він пройшов процес гаряче забитий (більше 900 ºC), який виводив шлак та домішки, ущільнював агону та виробляв тверде зварювання уламків заліза. В результаті вийшов шматок металевого заліза.
Температуру аго можна використати безпосередньо при виході з редукційної печі (наприклад, на гідрозаводах) або знову нагріти в ковальська піч конкретні.
Кування здійснював великі колоди, спочатку рухався вручну, а пізніше з силою води. Результат був приблизно заготовки, бари або злитки залізо, призначене для подальшої обробки.
Молоток з кузні Сеоан де Карель. Фото: Хосе Рамон Казанова Отеро
4 - Подальші залізні роботи
заготовки отримані в першій кузні піддавались подальшим операціям з одержання комерційних прасок, виробів із залізних предметів тощо. Все це можна було зробити на об’єктах, пов’язаних із самою металургією, або в більш віддалених місцях.
Зазвичай перша операція полягала в ударі заготовки для отримання довгих, вужчих та більш керованих брусків. Цю операцію називали розтягнути, кинути, схуднути, зменшити.
Арбіде, I. та ін. (1980). Завод в Легазпі. Сан-Себастьян: провінційний ощадний банк Гіпускоа. стор. 193-197 та 200-201.
Більбао Більбао, Л. М. (1987) "Впровадження та застосування гідравлічної енергії в басковій металургійній промисловості, 13-17 століття". В: Studia Historica: Новітня історія 5. Саламанка: Видання Університету Саламанки, 61-75.
Доступно за адресою: http://revistas.usal.es/index.php/Studia_Historica/article/view/4592
Urteaga Artigas, M. (2015). «Залізо в римські часи. Традиції та інновації на баських територіях ”. - uk Історія заліза в Бізкаї та її околицях, X. Orue-Etxebarria, E. Apellaniz та P. P. Gil-Crespo. Більбао: Графіка Р. Д. Королівське баскське товариство друзів країни, 77-118.