Experimenty

V rámci Dnů evropské kultury 2003 byla v areálu kulturní památky Stará huť u Adamova, situované ve stejnojmenné kulturní rezervaci, realizována série experimentů v replikách železářských kusových pecí. Experimenty byly provedeny v týdnu od 15. do 18. září skupinou amatérů – tavičů experimentátorů z Francie, jejichž návštěvu inicioval kovář Pavel Řiháček společně s Kateřinou Hostinskou během účasti na Dnech železa konaných každoročně v průběhu druhého  červencového týdne v Pierpont v Bretani.

Polovina želené houby byla kovářsky zpracována profesionálním nožířem z Banské Bystrice kovářským mistrem Ladislavem Šántou – Laskym v kovárně v Těšanech, a to v rámci praktické části Odborného semináře k výrobě damascenské oceli, který uspořádalo Technické muzeum v Brně ve dnech 20. až 21. října 2002.

Experiment (zkouška) je úkon, při kterém člověk působí na objekty, sleduje jejich změny a podle jejich výsledků přizpůsobuje své chování. Toto schéma zahrnuje nejen případy tzv. „vědeckého“ experimentu, ale i experimentu „praktického“ (Malina 1980, 11). Předmětem zájmu pracovníků ÚAPP v Brně se stal v roce 2000 experimentální výpal vápna v originální polní vápenické peci z 16. století (Kos 2001). Experimentální pokus byl proveden metodou, která byla zcela v souladu s praktikami Colesovými (Coles 1973), který zahrnuje soubor především technologických a funkčních postupů prostřednictvím replik, originálů a jejich rekonstrukcí.

Rekonstrukce pochodů přímé výroby železa z rud

Vápenická pec při hradě Holštejn

Komplex reliktů vápenických pecí u Ochozu a v jižní části Moravského krasu.

Středověká vápenka před hradem Pyšolcem okr. Žďár nad Sázavou

Železářská huť v Habrůvecké Bučině

Současný stav lokality samota Ježkov (Frankfurt) mezi obcemi Dlouhý, Branišov a Křídla u Nového Města na Moravě

Pokusné tavby v peci s tenkou hrudí

Kovářské zpracování železné houby vytavené v šachtové peci olomučanského typu rekonstruované podle nálezu z 11. století

Technologie velkomoravských omítek a zbytků maleb z kostelů v Mikulčicích a pokus o jejich rekonstrukci

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.

Shrnutí dosavadních experimentálních výzkumů metalurgických zařízení a plán dalších experimentů k roku 1979.

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.

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. 

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.