Teorie fyzikální podobnosti aplikovaná na pochody přímé výroby železa z rud v šachtových pecích

Karel Stránský

Článek se zabývá metodikou vyhodnocení metalurgických experimentů umožňující vyhodnocení provozních parametrů kusové pece a procesu tavby v průběhu experimentální tavby pomocí bezrozměrných kriterií podobnosti. Metodika se opírá o terorii fyzikální podobnosti.

Na základě obecných znalostí metalurgického procesu a dále zkušenosti z experimentu byly vybrány základní parametry experimentu a ty byly následně transformovány v bezrozměrná kriteria. Na základě těchto kriterií potom lze srovnávat realizované experimenty.

Autor dále pojmenovává jednotlivé fáze experimentální tavby.

Článek se stal metodickým základem pro práci následujících desítek let.

K OTÁZCE HMOTNOSTNÍ BILANCE STARÝCH ŽELEZÁŘSKÝCH HUTNICKÝCH POCHODŮ

KAREL STRÁNSKÝ, JIŘÍ BAŽAN, JIŘÍ MERTA, VĚRA SOUCHOPOVÁ, LUBOMÍR STRÁNSKÝ

Vysoká chemická heterogenita základní rudné vsázky, nestejnoměrnost chodu procesů přímé výroby železa z rud, režimu dřevouhelných vysokých pecí a režimů zkujňování vyrobeného surového železa v kujnicích výhních, které se zcela přirozeně odrážejí v nestejnorodosti chemického složení, vlastností a chování předmětů jednotlivých produktů, je principiální příčinou, která brání exaktnímu fyzikálně-chemickému popisu dnes již po více než pět generací trvajícím zániku těchto železářských technologií. V posledních desetiletích byly na mnohých pracovištích, v rámci činnosti muzeí, kateder a ústavů vysokých škol, pracoviště Akademie věd, i zájmových organizací, uskutečněny pokusné tavby, jejichž cílem bylo rekonstruovat pochody přímé výroby železa z železných rud.

Většina pokusných taveb byla zároveň provázena základní hmotnostní bilancí, tj. sledováním hmotností rudné vsázky, zvážením vyprodukované železné houby a strusky, a také kovářským zpracováním vyrobeného železa na prakticky používaný výrobek (nože, sekyrky, sekáče aj.).

Navzdory do jisté míry omezené vypovídací hodnotě informací obsažených v souboru dosavadních nálezů jsme se pokusili, na podkladě analýz železářských produktů (želez a strusek) pocházejících z teritoria obou zmíněných vrchovin, podat alespoň základní hmotnostní bilanci zaniklých železářských pochodů. Tato bilance je podána pro pochody přímé výroby železa z rud, tavení v dřevouhelných vysokých pecích a zkujňování dřevouhelného surového železa.

METALOGRAFICKÝ ROZBOR ŽELEZNÉHO POLOTOVARU Z TAVBY V REKONSTRUKCI PECE S TENKOU HRUDÍ PROVEDENÉ 14. 5. 2008 VE STARÉ HUTI U ADAMOVA

JIŘÍ HOŠEK, JIŘÍ MERTA, MARTIN BARÁK

Článek přináší metalografické vyhodnocení výsledků experimentálních taveb železa v rekonstrukcích kusových pecí z období Velké Moravy. Experimenty byly provedeny v areálu Staré huti u Adamova v letech 2008 a 2009. 

EXPERIMENTÁLNÍ TAVBY ŽELEZA VE STARÉ HUTI U ADAMOVA V SEZONÁCH 2008 A 2009

MARTIN BARÁK, JIŘÍ MERTA, ONDŘEJ MERTA, LENKA GRYCOVÁ

V sezónách 2008 a 2009 (workshopy v květnu a září) byly realizovány experimentální tavby železa. Při několika pokusech bylo dosaženo kvalitního výsledku jak z hlediska množství železa, které bylo vyredukováno, tak z hlediska kvality produktu tavby. Bylo přistoupeno i k základnímu zhutnění železné houby. Text článku popisuje podmínky, postupy a výsledky experimentů. V závěru se pokouší shrnout poznatky a nastolit otázky pro další zkoumání technologie - přímé výroby železa v kusové peci z období Velké Moravy.

Workshopy starého železářství v areálu Staré huti u Adamova – zpráva

Ondřej Merta

Technické muzeum v Brně provádí ukázkové a experimentální tavby v železářských kusových pecích založené na informacích získaných během archeologických výzkumů raně středověkých železářských hutí ve střední části Moravského krasu. Na ukázkové tavby pro veřejnost, konané od roku 1993, navázaly experimentální tavby realizované v areálu Staré huti u Adamova. Od roku 2009 jsou pořádány Workshopy starého železářství s mezinárodní účastí.

Spešovské železnorudné doly na lokalitě Kešůvka – experimentální ražba

Karol Šmehil, Jiří Wlosok, Boris Dostál, Jiří Čuba

Údaje o pracovních výkonech v dolech při použití ručního nářadí se za celou historii hornictví značně liší. Některé údaje z literatury jsou
nesprávně interpretované. Dochází k častému aplikování poznatků z rudného hornictví, z ražby dědičných štol v tvrdých horninách mlátkem
a želízkem na ražby zcela jiného druhu. Cílem experimentu v železnorudném dole Spešov bylo získání potřebných dat vhodných pro první
výpočty. Stanovení důlního výkonu, především při ražbě, experimentem a výpočtem, vede k pochopení rozvoje dobývání železných rud
na Blanensku v 18. a 19. století. Za velkým rozvojem železáren ještě ve druhé polovině 19. století stála ruční práce.

REVEALING THE SURFACE PATTERN OF MEDIEVAL PATTERN WELDED IRON OBJECTS – ETCHING TESTS CONDUCTED ON RECONSTRUCTED COMPOSITES

Adam Thiele, Jiří Hošek, Márk Hazamza, Béla Török

Pattern welding is a forging technique used for making and employing laminate composites that reveal a surface pattern after polishing and etching. The technique was widely used within the period of the late 2nd to the 14th century AD in the manufacture of ostentatious swords, scramasaxes, knives and spear-heads. Although pattern welding derived from piling wrought iron and steel together, deliberately created surface patterns were, since the 2nd century at the latest, revealed by composites employing phosphoric iron as the basic constituent.
As the readability of the patterned surfaces is significantly enhanced by etching, one can assume that historical pattern welded objects were somehow etched. Hence, the basic question arises: which material combination and what etching parameters lead to the most contrasting and visible pattern? Another important question is: how can archaeometallurgists and conservator-restorers reveal surviving pattern welded elements of archaeologically excavated iron objects without a risk of misinterpretation and destabilization of the objects studied?
In an attempt to answer these questions, samples detached from patterned welded rods combining phosphoric iron, wrought iron and steel were ground and etched using six different acids (which could be available in the 2nd–14th centuries) under various conditions concerning acid concentration, temperature and etching time. The etching test revealed that the most visible pattern appears in the case of composites combining phosphoric iron and tempered steel, when hydrochloric acid is applied as etchant. When concerned parts of archaeological iron objects are subjected to etching, applying a weak solution of nitric acid in gradually increased concentration or temperature seems to be the most convenient method for the particular purpose.

ARCHEOMETALURGICKÝ PRŮZKUM PRODUKTŮ Z EXPERIMENTÁLNÍ TAVBY ŽELEZA V REKONSTRUKCI ŠACHTOVÉ PECE SE ZAHLOUBENOU NÍSTĚJÍ

Jiří Kmošek

Práce se zabývá vyhodnocením experimentálně získaných produktů z přímé redukce železa z rud v replice železářské pece z doby laténské. Pro rozbor železné houby, kovářsky zpracovaných polotovarů, železářské strusky a železné rudy byla použita optická a elektronová mikroskopie, optická emisní a rentgenová fluorescenční analýza, elektronová mikroanalýza a rentgenová difrakční analýza. Analýzami bylo zjištěno,
že produktem tavby je železná houba s nehomogenní distribucí uhlíku, s oblastmi čistého feritu a charakteristickými strukturami podeutektoidní oceli. V překovaném polotovaru železné houby byl dokumentován zvýšený obsah uhlíku a přítomnost ledeburitické struktury. Významnou strukturní fází přímo redukovaného železa jsou v tomto případě struskové vměstky, obsahující wüstit, fayalit a amorfní skelnou fázi.

THE 7TH FROM THE SOIL TO THE IRON PRODUCT – THE TECHNOLOGY OF MEDIEVAL IRON SMELTINGIRON SMELTING CAMP IN HUNGARY IN 2015

Adam Thiele

Nowadays, the development of technology rushes past the people of the machine-based technical civilisation, therefore we fail
to understand the technological wonders that surround us. One of these is the ancient technology of iron smelting. Every summer, a five-day long international Iron Smelting Camp is organised
in Somogyfajsz in which you can get to know the hard and laborious work through which we will get from the iron ore
to the iron products.

CHARAKTERIZACE ŽELEZÁŘSKÝCH STRUSEK Z POKUSNÉ TAVBY REALIZOVANÉ TECHNICKÝM MUZEEM V BRNĚ V ROCE 2012

Radovan Svoboda, Zdeněk Dolníček, Karel Malý

V práci byla provedena charakterizace variability fázového složení, chemického složení jednotlivých fází a základních fyzikálních vlastností železářských strusek, získaných při pokusné tavbě Technickým muzeem v Brně v roce 2012. Pro analýzu fázového složení strusek byly použity metody polarizační mikroskopie a elektronové mikrosondy. K podrobnému studiu bylo vybráno pět makroskopicky odlišných strusek. Strusky jsou kompozičně značně heterogenní. Převažujícími fázemi jsou olivín, sklo a wüstit, ale jejich poměry se v jednotlivých struskách velmi liší. Olivíny jsou téměř čisté fayality a jejich chemismus se v porovnání s historickými struskami z různých lokalit téměř shoduje. Chemické složení skelné fáze je značně heterogenní, podstatnou složkou jsou SiO2 , FeO, Al2O3 , CaO a K2O. Analýza chemismu spinelidu u jedné ze strusek prokázala, že se jedná o magnetit s 24 % hercynitu.

DNY ŘEMESEL V ČESKÉM ŠVÝCARSKU

Natálie Belisová

Čtvrtým rokem pořádá Správa Národního parku České Švýcarsko v blízkosti Dolského mlýna (k. ú. Kamenická Stráň, okr. Děčín) Dny řemesel, během nichž se mohou návštěvníci seznámit s tradičními řemesly, kterými se v minulosti živili místní obyvatelé. A protože v letošním roce 2015 slaví národní park patnáct let své existence, zpestřovala tato akce konec prázdnin po celých osm dní, od 15. do 22. srpna.

In Memoriam JIŘÍ MERTA

DM a OM

Nezbývá nám, nežli začít smutnou zprávou. 29. ledna zemřel jeden z „otců zakladatelů“ konference Archeologia technica a tohoto periodika, Jiří Merta. Věříme, že jeho jméno s nimi bude i nadále spojováno, stejně tak jako zůstane součástí minulosti, současnosti, ale i budoucnosti Technického muzea v Brně, Staré huti u Adamova, Workshopů starého železářství, Setkání ve střední části Moravského krasu, Spolku Františka, Šlakhamru a dalších dějů, na nichž se podílel.

MOŽNÉ HISTORICKÉ TECHNIKY ZVÝRAZŇOVÁNÍ SVÁŘKOVÝCH DAMASKŮ

Patrick Bárta

Cílem příspěvku je rešerše vědomostí vztahujících se k výše uvedenému tématu včetně informace o nejnovějších poznatcích získaných autorem při řešení diplomové práce. Po stručném úvodu do problematiky je věnována pozornost jednotlivým technikám, tj. leptání, abrazivnímu broušení a řízené korozi. Na závěr je zhodnocena pravděpodobnost historického využívání jednotlivých technik pro zvýrazňování textury damaskových kompozitů.

EXPERIMENTÁLNÍ VÝPAL VÁPNA V ŠESTIKANÁLOVÉ VÁPENNÉ PECI Z OBDOBÍ VRCHOLNÉHO STŘEDOVĚKU V MOKRÉ

Petr Kos, Jan Válek

Příspěvek informuje o archeologickém experimentu, díky kterému došlo v roce 2014 k opětovnému zprovoznění originálu vrcholně středověké velkokapacitní vápenické pece. Objektem výzkumu byla šestikanálová polostabilní pec prozkoumaná v předstihu archeology Ústavu archeologické památkové péče Brno v areálu velkolomu Mokrá v jižní části Moravského krasu. Smyslem velkorysého pokusu bylo přiblížit a ověřit již dávno zapomenutý technologický proces, který se mohl uplatnit při provozu těchto pyrotechnologických zařízení, běžně budovaných u středověkých měst a hradů v širším středoevropském prostoru.

SEDMÝ WORKSHOP STARÉHO ŽELEZÁŘSTVÍ A PATNÁCTÉ SETKÁNÍ VE STŘEDNÍ ČÁSTI MORAVSKÉHO KRASU VE STARÉ HUTI U ADAMOVA (20. AŽ 23. KVĚTNA 2015)

Ondřej Merta

Technické muzeu v Brně společně s dalšími spolupořadateli, mezi nimiž se sluší jmenovat zejména Správu Chráněné krajinné oblasti Moravský kras, Českou speleologickou společnost (resp. její lokálně příslušné základní organizace) a obecně prospěšnou společnost Archaia Brno, pořádá již patnáct let akci nazvanou poněkud složitě Setkání ve střední části Moravského krasu. Místem konání je Josefovské údolí a údolí Křtinského potoka ve střední části Krasu a účelem je zpřístupnit návštěvníkům běžně nedostupná místa a předvést výrobní činnosti, které není možné jinde vidět, nebo alespoň ne zároveň na jednom místě a v jednom čase. Jedná se zejména o připomínku řemesel svázaných s historií krajiny Moravského krasu, jimiž jsou železářství, uhlířství a vápenictví. Ty doplňuje kovářská práce, mletí mouky a pečení chleba, odlévání drobných bronzových předmětů, výpal keramiky, soustružení dřeva, destilace alkoholu, předvádění různých textilních výrobních a výzdobných technik používaných v období raného středověku a další práce spojené s tímto obdobím předváděné skupinou living  history DAGA.

STRUSKY PO TAVBĚ POLYMETALICKÝCH RUD Z LOKALITY JIHLAVA U MLÉKÁRNY

Jaroslav Kapusta, Zdeněk Dolníček, Petr Hrubý, Karel Malý

Lokalita Jihlava U Mlékárny leží v severozápadní části města. Studované strusky pocházejí ze středověku a byly získány ze dvou odběrových
míst. Na základě optické mikroskopie, analýz na elektronové mikrosondě a celkového chemismu byly odlišeny dva rozdílné typy strusek.
Typ A1 je reprezentován struskami složenými převážně z minerálů skupiny olivínu (Fa93Fo7–Fa96Fo3La1) a skla. Celkové složení strusek vykazuje
vysoké obsahy FeO (až 40,62 wt.%) a nízké obsahy Pb (0,81–1,63 wt. % PbO). Druhý typ strusek (A2) je složen z Ba-bohatých živců (Cn27Or68
Ab5 –Cn76Or21Ab1An2) a Ba-bohaté skelné fáze (až 37.52 wt. % BaO). Strusky A2 se liší od strusek A1 vysokými obsahy BaO (až 34,51 wt. %) a relativně
navýšenými obsahy CaO (5,56–6,51 wt. %). Nízké obsahy Zn (maximálně 1,18 wt. % ZnO) a přítomnost kovového olova a sulfidických inkluzí
jsou hojné v obou typech strusek. Strusky též obsahují nepřeměněná či neroztavená zrna křemene. Kromě toho jsme stanovili teplotu tání
daných strusek. Tavicí experimenty byly prováděny v muflovací peci. Zahřátí na teplotu 1 000 °C vedlo k zaoblení hran vzorku ML25 a strusek
typu A1. Teplota 1 100 °C vedla k roztavení všech vzorků.

„Erckerovy“ kapelky experimentální rekonstrukce výroby, použití a materiálové analýzy

Michaela Kovářová, Martin Bartoš

Prubířská kapelka je speciální nádobka, ve které probíhá tzv. kupelace, tj. konečný krok stanovení obsahu drahých kovů v rudách, popř. slitinách. V raném novověku byly kapelky zhotovovány ze směsi kostního a dřevěného popela. Cílem této práce byla výroba kapelek podle raně novověkého způsobu popsaného v knize Lazara Erckera z roku 1574. Takto vyrobené kapelky byly odzkoušeny a také analyzovány. Pomocí elektronového mikroskopu byla zhotovena fotografická dokumentace popelů, řezů kapelkami a získaných stříbrných zrnek. Pomocí energiově disperzní rentgenové spektroskopie bylo určeno prvkové složení popelů používaných k výrobě kapelek. Byla zkoušena také pevnost vyrobených kapelek jak po vysušení, tak po vyžíhání.

OSMÝ WORKSHOP STARÉHO ŽELEZÁŘSTVÍ A ŠESTNÁCTÉ SETKÁNÍ VE STŘEDNÍ ČÁSTI MORAVSKÉHO KRASU VE STARÉ HUTI U ADAMOVA (25. AŽ 28 KVĚTNA 2016)

Ondřej Merta

Ve dnech 25. až 28. května 2016 proběhl v areálu Staré huti u Adamova další z Workshopů starého železářství, jejichž cílem je osvojování
si starých železářských technologií a následně i akce pro veřejnost mající informovat o staré železářské, uhlířské a vápenické tradici krajiny
Moravského krasu.

VÁPENNÁ PEC Č. II VE STARÉ HUTI U ADAMOVA V ROCE 2016

Petr Kos

V pátek a sobotu 27. a 28. května proběhl v rekonstrukci jednokanálové vápenné pece zbudované v areálu Staré huti u Adamova druhý experimentální výpal. Pálení vápna slouží mimo shromažďování údajů o provozu pyrotechnologických zařízení tohoto druhu i k propagaci pro region kdysi tak typického řemesla.