Från myrmalm till stål

2024-07-23

Vårt samhälle idag skulle se väldigt annorlunda ut om vi inte hade så god tillgång till järn och stål. Dessa material är en naturlig del i vår vardag, men för tusen år sedan var tillgången till järn inte alls lika god.

Denna artikel handlar om erfarenheterna av järnframställning från myrmalm. Dessa erfarenheter kommer mest från några somrar med järnframställningsverkstad på Föreningen Hantverkslägrets olika hantverkslägerveckor där Robin Davis höll i järnframställningsverkstad i några år (och artikelförfattaren var lärling däri).

Artikeln ingår i serien om det praktiska vikingatida järnhantverket. Denna serie innefattar även följande artiklar:

Lupp uppe ur blästerugnen

Definitioner

Sjömalm, myrmalm, rödjord och bergsmalm

Människan är uppfinningsrik när det gäller att få fram de ämnen man önskar ur jorden.

Myrmalm och sjömalm är ungefär samma sak. Det finns fuktlevande bakterier som efterlämnar myr-/sjömalm där de lever. På gamla skördekartor från t.ex. Åminne bruk ser man att de gick tillbaka och skördade malm igen på samma del av sjöbotten var 20:e år. Då hade malmlagret återbyggts nog för att skördas igen.

Rödjord och myrmalm kommer i form av mer eller mindre dyigt sediment i jorden eller botten på vattendrag.

Sjömalm finns på sjöbotten och uppstår i klumpar. Beroende på klumparnas form kan denna malm kallas lite olika, t.ex. penningmalm eller ärtmalm.

Bergsmalm finns som en del av berget. Det utvinns och krossas. Det är en metod som inte är lika lämplig för den typ av järnframställning som denna artikel handlar om.

Järn, stål och gjutjärn

Många använder dessa ord slarvigt som synonymer, men för den som jobbar med dessa material är skillanden enorm.

Järn

Järn är ett metalliskt grundämne. Det rostar lätt utan att lämna en skyddande hinna (som t.ex. aluminium gör).

I smedjan kallas material som är väldit rent järn för blötjärn efter det nordiska ordet blöt som betyder mjuk.

Blötjärn är trevligt att smida i då det går att smida i ganska brett temperaturintervall och är ganska mjukt så man inte behöver slå så hårt. Alster i blötjärn håller ganska bra eftersom det är naturligt mjukt så att det inte bryts av så lätt.

Stål

När kolhalten i järn ligger mellan 0.5-2% kallas materialet för stål. Stål kan till skillnad från blötjärn härdas. När man snabbt kyler stål i en härdning är det lätt att det slår sig, så det är vettigt att normalisera alstret innan härdning för att bli av med inre spänningar.

I modern tid har det tagits fram lufthärdande stål, oljehärdande stål och vattenhärdande stål. Variationen är stor och beror på små tillsatser av andra ämnen som t.ex. mangan eller nickel. Denna artikel handlar dock om historisk järnframställning.

Stålet i sig är hårdare än blötjärn redan innan härdning. Det har en annan klang och man får jobba hårdare för att forma det. temperaturintervallet det är smidbart i är också ofta snävare än det för blötjärn.

I härdningen fryses metallkornen snabbt och materialet blir väldigt hård. Det blir dock så hårt att det blir skört och lätt bryts av. Därför vill man nästan alltid anlöpa järnet efter härdning så att i vart fall delar av det tappar i hårdhet och vinner i styrka.

Gjutjärn

Gjutjärn uppstod som en biprodukt när man började prova med andra järnframställningsmetoder under 1200-1300-talet. Det var dock först under 1800-talet som gjutjärn framställdes i sådan skala att det blev något som gjorde skillnad i världen.

Gjutjärn är järn med mycket hög kolhalt, t.ex. från en masugn.

Gjutjärn blir till en grynig flytande massa när det hettas upp. Det är omöjligt att smida detta järn utan att det först färskas så att man får bort en del av kolet i järnet.

Blästerugn under uppförande Blästerugn under uppförande Bälgar monterade i blästerugn Blästerugn i väntan på att fyras upp Lupp upplyft och på väg till att slå ur slaggen Förberedelser för lupp-lyft. Bälgar borttagna. Slaggen slås ur järnluppen

Framtställningsprocessen från sjöbotten till stål

  1. Att identifiera myrmalmsvatten

    Det finns vissa tecken på att ett vattendrag innehåller myrmalm. På ytan kan det bildas hinnor från bakteriernas restprodukter, och om man plockar upp dy från botten ska det bli till rödjord när det torkar.

  2. Från sjöbotten till land

    Det vanliga är att man muddrar upp malmen från botten på vattendraget med rakor, antingen från en båt eller om det är en å eller liknande så kan man nå från kanten.

    Bottendyn samlas upp och läggs att rinna av och torka till på land.

  3. Från rödjord till järnoxid

    När jorden är torr byggs ett stort bål av kluvna stockar, där rödjorden öses på med spade mellan varven.

    När bålet är förberett tänds det på och får brinna ut. I elden förbränns allt organiskt material och det tillförs syre till järnet i rödjorden så att den omvandlas till ren rost - järnoxid.

    När bålet brunnit ut och svalnat kan man skyffla ihop järnoxiden med spade och spara denna som rödockra-pigment eller till järnframställning.

  4. Från järnoxid till lupp

    För att få bort syret från järnoxiden så att det blir järn användes länge en blästerugn.

    Blästerugnar kunde vara småskaliga och det var ganska lätt att bygga en sådan på en gård. Det som behövs är att man bygger ett ca. 15 dm högt torn med en invändig diameter på ca. 40 cm.
    I botten finns ett inlopp och dit kopplas en bälganordning för att förse denna med ordentligt med till-luft.

    Det tänds en eld i blästerugnen och man matar på med kol tills det är en stor brinnande kolpelare i blästerugnen.
    Då börjar man strössla på järnoxid uppifrån.

    på vägen ner genom blästerugnen kommer järnoxiden att förlora syret och bli till järn - och järnet kommer att sintra ihop till en lupp.
    Denna lupp har formen av en amöba med utskott åt alla möjliga håll.

    Efter ca. 4 timmars eldning (det går åt kopiösa mängder kol) ska luppen ur ugnen. Har man tur kan man lyfta den upp genom ugnen med en stor tång, annars behöver man riva ugnen för att få ut den. Den är då ganska långt ner i ugnen.

    Den nyupplyfta luppen är nu mycket varm. Det kan man utnyttja för nästa steg i processen - när slaggen ska slås ur luppen.

    Om du ska riva en blästerugn gjord i kalksten är risken stor att du eldat på den nog för att ha skapat osläckt kalk på brandsidan av dessa. Osäckt kalk är mycket basiskt och fräter upp huden så att den löddrar. Det är även förstadiet till cement. Om man låter dessa stenar ligga fuktigt några år får man fram cement.

  5. Hitta stål i luppen

    Har man tur kan det finnas järn med tillräckligt hög kolhalt för att klassas som stål i de utskott som kan finnas på luppen. Dessa försöker man därför hugga loss innan man fortsätter till nästa steg.

  6. Från lupp till järnten

    Luppen innehåller en hel del slagg. Det är smält fulmaterial som hamnat in i fickor i järnet. När man håller luppen mot något hårt (kanske en berghäll eller liknande) och slår på luppen med stora släggor kommer detta smälta slagg att pressas ut ur luppen. Det stänker iväg i knähöjd så det gäller att se upp när man släggar eller håller i luppen.

    Det är ett mödosamt arbete att slå slaggen ur luppen och det tar också ungefär 4 timmars hårt arbete innan man har en hård järnklump att smida ut till tenar.

    Färdiga järntenar var en värdefull och standardiserad handelsvara under järnålder och medeltid. Det finns åtskilliga fynd av tackjärn på detta vis från skeppsvrak och liknande och det verkar som att Sverige länge varit en stor exportör.

    Järnet i de järntenar som kommer från blästerugnsframställt järn innehåller väldigt rent järn - ca. 99,9% rent järn. Det är verkligen blötjärn.

  7. Från järn till stål

    Har man tur har man som sagt lyckats få till lite stål redan i blästerugnen. Man ser på äldre fynd att det är vanligt att man väller in stål i eggarna och att övriga delen av verktyget är gjort i blötjärn. Det är en mer arbetskrävande process än dagens kolstålsverktyg, men det blir också egentligen bättre verktyg med denna metod eftersom man drar full nytta av de olika materialens olika eganskaper.

    Vill man få till mer stål av det rena järnet kan man sätthärda det. Då får man in kol i ytan på materialet så att i vart fall det blir härdbart.

    För att sätthärda lindar man in sitt alster i organiskt material (läder, olja, bast eller vad som helst) och packar in det i lera. När leran har torkat kan man bränna denna och sedan hålla paketet varmt en god stund så kommer det organiska materialet att förkolnas och kolet att krypa in i ytan på det alstret det förvaras med.

    Sätthärdning bör göras så sent som möjigt innan härdning eftersom det är lätt att materialet avkolas i upprepade uppvärminingar.

Betänkanden kring forntida syn på järn

Att framställa järn på historiskt vis är arbetskrävande. Det ska skördas malm, huggas ner träd, torkas till ved, milas till kol, byggas bål och byggas ugnar samt bälgas och släggas. Vi får anta att trälar/statare gjorde lejonparten av jobbet.

Även slavar behöver dock någon form av föda, även om det nog inte är av bästa sort. Vi har vid något tillfälle räknat baklänges på antalet måltider som behövdes för att framställa ett kilo järn, och satt ett mycket billigt pris på vaje måltid. Ändå slutar denna jämförelse med att järnålderns järnvärde nog ungefär bör motsvara dagens silvervärde. Det sätter ett nytt perspektiv på de tunga järnfynd som t.ex. återfinns i Osebergsfyndet.

Ett vikingasvärd väger ungefär ett kilo. Man förstår ju varför de är så kärleksfullt framsmidda med mönstervällningar och omsorgsfulla smyckningar med tanke på materialvärdet.

Idag är skrotvärdet på järn någon tia per kilo. Det är ett hissanande perspektiv.