Medeltida järnframställning i blästugn

Transkript

1 UV UPPSALA RAPPORT 2008:03 GEOARKEOLOGISK UNDERSÖKNING Medeltida järnframställning i blästugn Arkeometallurgiska undersökningar av material från Larvik Norge, Vestfold, Larvik, Rødbøl 2040/2, E18-prosjektets lokal 19 Daniel Andersson och Lena Grandin G A L Geoarkeologiskt Laboratorium

2

3 UV UPPSALA RAPPORT 2008:03 GEOARKEOLOGISK UNDERSÖKNING Medeltida järnframställning i blästugn Arkeometallurgiska undersökningar av material från Larvik Norge, Vestfold, Larvik, Rødbøl 2040/2, E18-prosjektets lokal 19 Daniel Andersson och Lena Grandin A G L Geoarkeologiskt Laboratorium Rapportens namn (samma text som i Titel rubrik+ev. Titel underrubrik i textdelen) 3

4 Riksantikvarieämbetet Avdelningen för arkeologiska undersökningar UV Uppsala Portalgatan 2A Uppsala Växel: Fax: e-post: e-post: Riksantikvarieämbetet UV Uppsala Rapport 2008:03 ISSN Utskrift Uppsala 2008

5 Innehåll Abstract... 6 Sammanfattning... 7 Inledning... 8 Material och metoder... 8 Okulär klassificering Petrografi Metallografi Keramiska analyser Mikroskopering av tunnslip i polarisationsmikroskop Termiska analyser Kemiska analyser Resultat Beskrivning, petrografi, metallografi och keramisk analys F21168, S16499 (slagghög) F21169, S16499 (slagghög) F21170, S16499 (slagghög) F21172, S16499 (slagghög) F21173, S16499 (slagghög) F21384, S16499 (slagghög) F21175, S16528 (malmlager) F21511, S16529 (smidesområde) Kemiska analyser Diskussion Referenser Figurer Tabellförteckning Järnframställning i medeltida blästugn. Arkeometallurgiska undersökningar 5

6 Abstract Geoarchaeological Laboratory (GAL), Department of Archaeological Excavations, National Heritage Board, has made analyses on slag, ore, iron and furnace remains from an iron production site at Rødbøl, Larvik community, Vestfold, Norge. The analyses were made on commission by the Museum of Cultural History, University of Oslo, which made the archaeological excavations at the site. Radiocarbon dating reveals that iron production took place during the 13 th, or early 14 th, century and that forging also was carried out at this time. The conditions for ore formation are not optimal in the local area and a possible explanation how to solve the ore supply might have been be to import ore from a better suited area. However, chemical analyses show a good correlation between the ore found at the site and the surrounding bedrock. The analysed ore is rather poor in iron, probably diluted with sand, and this particular ore was probably not used in the iron production, but more likely a very similar, and local ore, richer in iron. Irregular iron lumps were found in a slag heap. The metal quality in each of them is homogeneous, but it varies from lump to lump, from a ferritic iron to a carbon steel. They show no indication of further mechanical working, but were lost during early stages of the production, probably shortly after the reduction or during the initial compaction of the bloom. A sample from the partly vitrified furnace lining consist of a rather coarse clay that is well homogenized, has a high proportion of fine sand and sand that creates a relatively good heat resistance. Thermal analyses reveal that the clay has been heated to temperatures between 1000 and 1150 C. Among the slag samples, two various types can be distinguished by their morphology, and both are waste material from bloomery shaft furnaces constructed for slag tapping. One of them is of the bottom slag type with clearly discernible narrow slag strings in the bottom part. The upper surface is composed of more viscous slag, containing small concentrations of metallic iron. These bottom slags are thin and indicate a fairly shallow pit or depression in the lower part of the furnace. The size of these slag samples further indicates an inner diameter of the lower part of approximately 24 to 28 cm. Tap slags constitutes the other type of slag. These are made of several accumulated small slag flows. The morphology of their lower surfaces implies that they cooled in a tapping channel close to the furnace. 6 UV Uppsala Rapport 2008:03. Geoarkeologisk undersökning

7 Sammanfattning Geoarkeologiskt Laboratorium (GAL) vid Riksantikvarieämbetet har på uppdrag av Kulturhistorisk Museum vid Universitet i Oslo, genomfört en arkeometallurgisk undersökning av slagger, malm, järn och ugnsväggsrester från en järnframställningsplats i Rødbøl, Larvik kommune, Vestfold, Norge. Dateringar visar, enligt uppdragsgivaren, att järnframställning och smide sannolikt ägde rum på platsen under talet eller tidigt 1300-tal och att de olika aktiviteterna var i bruk samtidigt. De naturliga förutsättningarna för malmbildning i området är långt ifrån ideala och en möjlig lösning skulle kunna vara att malmen införskaffats från ett annat område med bättre villkor. De kemiska analyserna visar dock en god samstämmighet mellan malm och den omgivande berggrunden. Den analyserade malmen är för järnfattig, troligen p.g.a. för hög utspädning av sand, för att ha använts men en malm med liknande kemisk sammansättning och därmed samma ursprung är troligen råvaran som nyttjades i järnproduktionen. Inga färdiga järnföremål har undersökts men järnklumpar som påträffades i slagghögen ger en inblick i det framställda järnets kvalitet även om de förlorats eller kasserats redan vid framställningen eller hopslagningen av luppen. Var och en av dem är homogen i sammansättning men såväl ett mjukt järn som ett hårdare kolstål finns bland klumparna. Den grova leran, som har använts som råmaterial till ugnsväggen är välhomogeniserad, har en hög halt av finsand och sand vilket ger en relativt bra värmetålighet. De olika delarna av det undersökta ugnsväggsfragmentet har utsatts för temperaturer mellan 1000 och 1150 C. Bland slaggerna förekommer två huvudtyper som bygger upp bilden av en blästugn av schaktugnstyp med slaggavtappning. Den ena är bottenslagger med tydligt urskiljbara tunna slaggsträngar i botten och en mer trögfluten slagg, med inblandning av metalliskt järn i de övre delarna. Bottenslaggerna är tämligen tunna, den undersökta 3 5 cm, vilket antyder en tämligen grund, och något skålformad försänkning i ugnens nedre del där de bildats. Slaggens storlek antyder en diameter på ca cm på uppsamlingsutrymmet. Den andra slaggtypen utgörs av tappslagger, uppbyggda av fåtal eller flera slaggflöden. En som vi undersökt i detalj har bildats i en rännformad anordning, i direkt anslutning till ugnen. Järnframställning i medeltida blästugn. Arkeometallurgiska undersökningar 7

8 Inledning Geoarkeologiskt Laboratorium (GAL) vid Riksantikvarieämbetet har på uppdrag av Lars Erik Gjerpe, Kulturhistorisk Museum vid Universitet i Oslo, genomfört en arkeometallurgisk undersökning av slagger, malm, järn och ugnsväggsrester från en järnframställningsplats i Larvik kommune, Vestfold, Norge. Vid en arkeologisk undersökning vid Larvik, Vestfold Norge i samband med E-18 projektet 2005 påträffades tillsammans med boplatslämningar en järnframställningsplats. Undersökningen genomfördes av Kulturhistorisk Museum vid Universitet i Oslo. På platsen, Rødbøl lokal 19, framkom enligt uppgift en kolgrop, ett slaggvarp till största del innehållande tappslagg, och ett malmlager (fig. 1). Ingen anläggning som med säkerhet kunde tolkas som ugn påträffades dock. Inom lokalen fanns även lämningar efter smidesaktivitet. Koncentrationer med kol och glödskal noterades samt fyndet av en smideshammare. Järnframställningsplatser som påträffats tidigare i Vestfold är belägna i högre liggande skogsmiljöer där myrmarker och järnrika bergarter ger förutsättningar för järnframställning. Merparten av Vestfold ligger under den s.k. marina gränsen och består därför av lerrika jordar vilka försvårar transport av järnrikt yt- och grundvatten och därmed anrikning och utfällning av myrmalm. Rødbøl lokal 19 ligger i ett centralt jordbruksområde i Vestfold och är det först påträffade av denna typ i området. Dateringar från slagghögen, malmlagret, kolgropen och smidesområdet visar, enligt uppdragsgivaren, att järnframställning och smide sannolikt ägde rum under 1200-talet eller tidigt 1300-tal och att de olika aktiviteterna var i bruk samtidigt. Material och metoder Slagghögen som undersöktes var, enligt uppgifter från uppdragsgivaren 7 8 m stor och som mest 0,9 m tjock. Beräkningar antyder att högen innehöll ca 10 ton slagg. Bland slaggerna beskrivs sådana med rinnstruktur i större och mindre fragment, större bottenslagger, järnrika klumpar och fragment av ugnsfodring av bränd och sintrad lera. GAL har fått prover ur samtliga dessa materialkategorier (Se tabell 1). Söder om slagghögen undersöktes ett malmlager, 4,6 4,7 m i plan och 0,18 m tjockt. Ett malmprov ingår i det som analyserats av GAL. Alldeles sydöst om slagghögen påträffades ytterligare en aktivitetsyta som tolkades som ett smidesområde. Här fanns möjliga smidesslagger, stora mängder kol och glödskal, men också slagger av samma typ som i slagghögen och ugnsfodring. Ett prov med finkornigt material och enstaka större slaggfragment har undersökts av GAL. Bland materialet från undersökningen som har inkommit till GAL finns fyndposter med slagg, metalliskt järn, lera/ugnsväggsmaterial samt bulkprover som består av möjlig malm samt mindre slagger/glödskal. 8 UV Uppsala Rapport 2008:03. Geoarkeologisk undersökning

9 Fig. 1. Plan över det undersökta området med markerad slagghög, malmlager och smidesområde, varifrån prover har analyserats. Figur från uppdragsgivaren. Tabell 1. Prover som sänts till GAL för genomgång och urval för analys. Tabell från uppdragsgivaren. GAL har använt sig av numrering från fält (F-nummer). Museumsnr Unr Gjenstandstype Materiale Funn_Kontekst Funnr_i_felt Strukturnr C blesterjern jern Funnet i slagghaug ved opprensing. F21168 S16499 C blesterforing leire/slagg Funnet i slagghaug ved opprensing. Stykkene må anses som avfall, da de lå ute av original posisjon blant restene av slagghaugen. F21169 S16499 C blesterforing slagg Funnet i slagghaug ved opprensing. Stykkene må anses som avfall, da de lå ute av original posisjon blant restene av slagghaugen. F21170 S16499 C slagg slagg Funnet i slagghaug ved opprensing. Stykkene må anses som avfall, da de lå ute av original posisjon blant restene av slagghaugen. Trolig fra jernfremstillingsovn. F21172 S16499 C slagg slagg Funnet i slagghaug ved opprensing. F21173 S16499 C produksjonsavfall jern/jord/slagg Fra slagghaug etter opprensing. F21384 S16499 Prøve tatt fra profil i malmlager etter snitting og C malm malm opprensing. F21175 S16528 Prøve tatt fra smiaktivitetsområde tilhørende C produksjonsavfall jern/kull jernvinneanlegget etter opprensing. F21511 S16529 Järnframställning i medeltida blästugn. Arkeometallurgiska undersökningar 9

10 Arkeometallurgiska undersökningar avser allmänt att belysa och analysera problemställningar som rör ugns- och ässjetyper, framställningsteknik, processkunskap, behov av upparbetning, smeders skicklighet, metallhantverkets produktionsinriktning, verksamhetens omfattning och organisation med mera. I den här undersökningen finns enligt uppgift lämningar efter järnframställning och smidesverksamhet. De okulära studierna samt analyserna genomförs på så sätt att deras resultat ska kunna bidra till tolkningen om hur processerna har ägt rum, vilka råvaror som har använts samt vilka produkter som tillverkats. Frågor gällande sammansättning, kvalitet och tillämpningsområden berörs också. Dessutom behandlas frågor om vilken lera som har använts till ugnsväggen och om magringsmedel har tillsatts. Okulär klassificering En okulär genomgång av samtliga fyndposter i den inledande undersökningen gjordes. Detta innebär att med hjälp av stereolupp, magnet och vid behov sågning skapa en preliminär uppfattning om materialets karaktär, för att kunna indela det i kategorier och typer. Med utgångspunkt i denna genomgång gjordes ett provurval för vidare analyser. Petrografi Av 2 slagger tillverkades tunnslip (MINOPREP, Hunnebostrand) av så stora ytor som möjligt av deras tvärsnitt för att kunna få en detaljerad bild av vilket processled de representerar och hur processen fungerat. Petrografiska undersökningar utfördes i genomfallande och påfallande (planpolariserat ljus) för att identifiera materialets olika komponenter och texturella drag. Undersökningen gjordes i ett Zeiss Axioskop 40A polarisationsmikroskop utrustad med en digitalkamera. Slagger består huvudsakligen av olivin, wüstit och glas. Vanliga inslag är också hercynit, magnetit, leucit, limonit och metalliskt järn. Olivin är ett silikatmineral med den allmänna formeln A 2 SiO 4, där A oftast är järn (fayalitisk sammansättning) men mangan, magnesium och kalcium kan förekomma i mindre mängder. Wüstit, FeO, är också ett mycket vanligt inslag i slagger från blästbruket. Om höga koncentrationer av wüstit förekommer är slaggens totala järnhalt vanligtvis också hög. Glas utgör slaggernas restsmälta och kan därför variera kraftigt i sammansättning beroende på vilka mineral som tidigare kristalliserat, slaggernas totalsammansättning och avkylningsförlopp. Magnetit, Fe 3 O 4, kan förekomma i stället för wüstit om temperatur och/eller syretryck är högre. Ett mineral som kan förekomma i slagger med relativt höga aluminiumhalter är hercynit, FeAl 2 O 4. Höga aluminiumhalter i kombination med höga kaliumhalter återfinns i leucit, KAlSi 2 O 6, som i vissa slagger kan förekomma i stället för den vanligare glasfasen. Droppar av metalliskt järn, några mikrometer stora, är också vanligt inslag i slagger från reduktionsprocessen. Limonit, järnhydroxider med varierande sammansättning, är huvudkomponent i sjö- och myrmalm och kan 10 UV Uppsala Rapport 2008:03. Geoarkeologisk undersökning

11 uppträda i slagger som oreducerade rester men vanligtvis förekommer limonit som en sekundär bildning, d.v.s. i form av rost. Metallografi Metallografiska undersökningar utfördes på 2 polerade prover av det metalliska järnet i påfallande ljus för att bedöma järnkvaliteten. I mikroskopet kan olika texturer, beroende på kemisk sammansättning och grad av bearbetning utläsas. Proverna etsades med 2 % nitallösning. Metoden är användbar för att bedöma kolhalten i materialet, t.ex. om det är ett mjukt järn eller kolstål. Metoden kan också avslöja ett fosforinnehåll, vilket påverkar materialets hårdhets- och seghetsegenskaper. Även mängden och typen av slagginneslutningar kan studeras för att ytterligare kunna bedöma kvalitet och möjliga användningsområden. Några termer som används i detaljbeskrivningarna i resultatkapitlet är ferrit som är mjukt järn utan kolinnehåll, cementit som är en förening av järn och kol (Fe 3 C), och perlit som är en struktur uppbyggd av omväxlande ferrit och cementit. Generellt medför alltså en större mängd perlit en högre kolhalt och ett hårdare material. Undersökningen genomfördes i ett Zeiss Axioskop 40A polarisationsmikroskop utrustad med en digitalkamera. Keramiska analyser Keramiska analyser genomfördes av Ole Stilborg vid Keramiska Forskningslaboratoriet (KFL) i Lund vars resultat och tolkning finns infogad i denna rapport. Mikroskopering av tunnslip i polarisationsmikroskop Tunnslip är 0,03 mm tunna preparat av i detta fall keramik, som kan analyseras i ett polarisationsmikroskop. Med denna metod kan man bedöma mängden, kornstorleksfördelningen och arten av naturligt grovmaterial (silt och sand). Vidare kan man urskilja samt bedöma mängden och kornstorleken på eventuell tillsatt magring. En mineralogisk bestämning av grovfraktionerna i leran kan göras. Lerans innehåll av bl.a. järnoxid, glimmer, malm och andra mineral kan uppskattas. Vid förstoringar på X studeras eventuella förekomster av exempelvis diatoméer (kiselalger) och kalkfossil. Termiska analyser Genom att bränna redan brända keramiska fragment i hundra graders steg upp till 1000 C och registrera färgutvecklingen med Munsell Soil Color Chart, kan den ursprungliga bränningstemperaturen bestämmas med ca. 100 C noggrannhet Thermal Colour Test (TCT) (Hulthén 1976). När den ursprungliga bränningstemperaturen överskrids resulterar detta i en tydlig ändring av den ursprungliga färgen. Bränningstemperaturen har då legat mellan den senaste avläsningen av en oförändrad färg och avläsningen då en färgförändring har inträtt. Över 1000 C registreras sintringsförloppet fram till provets smältpunkt i 50 C intervall. Järnframställning i medeltida blästugn. Arkeometallurgiska undersökningar 11

12 Kemiska analyser Totalkemiska analyser utfördes på två slaggprover, F21172 och F21173, samt ett malmprov F21175 hos ALS Scandinavia, Luleå. Använd analysmetod är ICP-AES för huvudelement och ICP-QMS för spårelement. Totalt analyserades 46 element. Resultaten från analysen finns presenterade i tabell 3 där huvudelementens halter i procent (%) finns i övre delen av tabellen medan spårelementens halter i parts per million (ppm) finns i nedre delen av tabellen. Resultat Beskrivning, petrografi, metallografi och keramisk analys F21168, S16499 (slagghög) Okulär beskrivning: Flera oregelbundna, rostiga tämliga tunga och delvis magnetiska klumpar (fig. 2). Några av dem har delats (fig. 3). Endast i ett fåtal av dem finns några större (någon centimeter i diameter) ansamlingar av metalliskt järn. Järnkoncentrationer av samma storleksordning finns i slaggen F21172 (se beskrivning för denna slagg). Järnet i klumparna innehåller både slagg och hålrum. Åtgärd: Polerprov för metallografisk analys är gjort för två av dem (A och B). Fig. 2. F Exempel på oregelbundna, tunga, delvis magnetiska klumpar. Fig. 3. F Två av klumparna som delats och innehåller koncentrationer av metalliskt järn. Delprov A till höger och B till vänster. Metallografisk analys: Delprov A Provet utgörs av svampigt metalliskt järn, ställvis i något tätare ansamlingar, omgivet av en finkornig slagg. Slaggen (fig. 4) består av dendritisk wüstit, olivinlameller och en glasfas. Järnet är lokalt korroderat. Vid de större järnansamlingarna har wüstit kristalliserat vinkelrätt mot kontaktytan med järnet. Runt en del av stycket löper en tunn bård av järnoxider, såväl wüstit som magnetit finns i denna, möjligen ytterligare någon järnoxid. 12 UV Uppsala Rapport 2008:03. Geoarkeologisk undersökning

13 Järnet är ferritiskt (fig. 5) över hela snittet förutom lokalt i en ytterkant där lite perlit (fig. 6) också förekommer och höjer kolhalten något. Ställvis finns också små nitridnålar i ferriten. Fig. 4. F21168A. Slaggen består av dendritisk wüstit, olivinlameller och en glasfas. Vid de större järnansamlingarna (till vänster) har wüstit kristalliserat vinkelrätt mot kontaktytan med järnet. Fig. 5. F21168A. Järnet är ferritiskt (korngränserna syns som linjer) över nästan hela snittet. Fig. 6. F21168A. Lokalt i en ytterkant förekommer också lite perlit (spräckligt). Järnframställning i medeltida blästugn. Arkeometallurgiska undersökningar 13

14 Tolkning: Järnet är inte bearbetat. Det är förlorat tidigt i processen. Det järn som finns är homogent i sammansättning, ett mestadels kolfritt, mjukt järn. Det inre av stycket antyder reducerande bildningsförhållanden men en ytterkant med kristallisering av komplexa järnoxider indikerar en syrerikare omgivning. Fig. 7. F21168B. Två olika järnoxider framträder i det ljusa bandet som markerar den ursprungliga ytterkanten på järnet. Fig. 8. F21168B. Järnet domineras av perlit (blåspräckligt, med lite ferrit i kornkontakter (ljusa fält). Det grå är rost. Den ljust grå zonen i övre högra hörnet är en glödskalsliknande koncentration av järnoxider (se detalj i nästa bild). Fig. 9. F1168B. Lokalt förekommer ett fosforinnehåll (svagt gul nyans runt perliten). 14 UV Uppsala Rapport 2008:03. Geoarkeologisk undersökning

15 Delprov B Provet består nästan enbart av metalliskt järn. Det innehåller såväl större som mindre hålrum och är delvis korroderat, främst i ytterkanterna men även intill hålrummen. En fragmentarisk glödskalsliknande bård finns i rostskiktet nära ytterkanten (fig. 7). Korrosionen innanför och utanför är av lite olika art. Den slagg som finns innesluten i järnet är en större glasig inneslutning med små metalldroppar, och några glasiga inneslutningar som är något mindre och rundade i formen. Mer normala slagginneslutningar, med wüstit och olivin, saknas dock. Järnet är genomgående mycket kolrikt. Det utgörs av perlit (Fig. 8) med grovkornig textur. Lokalt förekommer små mängder ferrit i korngränserna och i anslutning till den glasiga inneslutningen med metalldroppar finns ett fosforinnehåll (fig. 9) i metallen i form av fosforförande cementit. Tolkning: Metallen är kolstål. Glödskalsbården markerar sannolikt den ursprungliga ytterkanten på metallen. Stycket har oxiderat vid uppvärmning men inte blivit bearbetat efter denna. Avsaknad av bearbetning framkommer också med hjälp av den grova kornstorleken. Stycket har svalnat långsamt. F21169, S16499 (slagghög) Okulär beskrivning: Fragment, påträffade i slagghög, som på en sida är rödbränd lera och på motstående smält lera. Del av infodring från ugn. På styckena finns också slagg och provet bedöms innehålla mindre information än F21170 vad gäller lermaterialet och är inte prioriterat för keramisk analys. Åtgärd: Ingen Tabell 2. Resultat av mikroskopering av tunnslip Rødbøl, Larvik, Säby, Vestfold, Norge. Skärvinfo Lera Magring Bränning Noter Tunnslip Plats Fyndnummer Kontexttyp Grovlek Sortering Silt Finsand Sand Glimmer Järnoxid Accessoriska mineral Växtmaterial Magringstyp Mängd vol. % Maximal kornstorlek mm Brännings-temperatur Smälttemperatur 1 Rødbøl 2040/ Ugnsvägg G O + + *? + M,A/P,Z N 2, Legend: G = grov, M = medium grov, F = fin; O = osorterad, S = sorterad; - = sparsam förekomst, * = allmänt förekommande, + = rik förekomst; M = malm, A/P = amfiboler och pyroxener; N = naturlig magring 1250 Metalldroppar, slagg Järnframställning i medeltida blästugn. Arkeometallurgiska undersökningar 15

16 Fig. 10. F Ugnsväggsfragment som har analyserats. F21170, S16499 (slagghög) Okulär beskrivning: Fragment, påträffade i slagghög, som på en sida är rödbränd lera och på motstående smält lera (fig. 10). På en av dem finns en rundad form som eventuellt skulle kunna vara del av blästeringång. Del av infodring från ugn. Åtgärd: Prov till KFL för keramisk analys. Keramisk analys: Fragmentet av ugnen från Rødbøl 2040/2, är ca 9 5 cm stort och upp till 3 cm tjockt. Godset är sintrat med en förglasad zon intill den konkava del, som sannolikt har varit en del av ugnens insida. Tunnslipet av ugnsväggsfragmentet visade en grov, osorterad, silt- och finsandrik, sandig lera (Tabell 2). Glimmerhalten kunde inte uppskattas på grund av den höga temperaturen ugnsväggen utsatts för (>900 C). Leran är järnoxidrik med en del ferrrihydritkoncentrationer och innehåller dessutom en del små korn av malm och mörka mineral. Huvudparten av sandfraktionen består av fältspat och kvarts med kornstorlekar upp till 2,3 mm. Godset är välhomogeniserat. I den förglasade delen av provet observerades slagginklusioner och enstaka metallbitar. I samma del av provet observerades en serie parallella sprickor, som går snett in i godset och motsvaras av en annan grupp av parallella sprickor längre in i ugnsväggen. Denna grupp är orienterad vinkelrätt mot den första gruppens riktning. Sannolikt har dessa sprickor uppstått som ett resultat av spänningar i godset under reduktionsprocessen i ugnen. Vidare slutsatser kan inte dras på bas av detta lilla fragment. Termiska analyser utfördes också på ugnsväggsfragmentet från Rødbøl. Resultaten av TCT och sintringstest visade att de olika delarna av ugnsväggen har utsatts för temperaturer mellan 1000 och 1150 C. Godset blir blankt vid 1150 C, börjar smälta vid 1200 C och är smält efter min vid en temperatur på 1250 C. 16 UV Uppsala Rapport 2008:03. Geoarkeologisk undersökning

17 F21172, S16499 (slagghög) Okulär beskrivning: Del av bottenslagg från slagghög. Botten svagt skålformad. Bottenytan är uppbyggd av flera tunna slaggflöden som flutit ut och fyllt ut ett bottenutrymme och skapat en tämligen slät bottenyta men med tydligt urskiljbara slaggsträngar (fig. 11). På ytan finns enstaka fläckar av röd- eller gråbränd lera, men för övrigt finns inte annat material vare sig lera, sand eller kolstycken. Överytan (fig. 12) är skrovligare med mer trögfluten slagg. I ytterkant finns en högre hylla med central rundad, cirkulär eller oval, nedsänkning. Slaggen är magnetisk i gränsen mellan nedsänkningen och den högre delen. Endast längs en liten del finns intakta ytterkanter, för övrigt saknas ytterkanter. Slaggen är i nuvarande skick i det närmaste rektangulär i plan ca mm men antyder en ursprungligen cirkulär eller oval form, möjligen med en diameter kring mm. Dess tjocklek är vid kanten ca 50 mm och vid nedsänkningen ca 30 mm. Vikt 3,2 kg. Fig. 11. F Del av bottenslagg, något skålformad undersida där flera mindre slaggsträngar kan urskiljas. Fig. 12. F Del av bottenslagg, överyta med mer trögfluten slagg och försänkning en bit från ytterkant. Järnframställning i medeltida blästugn. Arkeometallurgiska undersökningar 17

18 Fig. 13. F Tvärsnitt genom bottenslagg. Bottenlager med slagg, följt av lager där slaggen innehåller många koncentrationer av metalliskt järn. Allra överst inslag av kolstycken. Yta vald för petrografisk undersökning är markerad. Slaggen delades på mitten. I tvärsnitt (fig. 13) framträder en något skiktad slagg. Den undre centimetern utgörs av en homogen, tämligen tät slagg med endast enstaka större hålrum. Den centrala delen utgörs av slagg med en stor andel metalliskt järn i små, svampiga ansamlingar till centimeterstora, tämligen täta koncentrationer. Den allra översta delen innehåller mindre mängder järn men enstaka kolstycken. Åtgärd: Ett tunnslip för petrografisk undersökning är valt centralt genom snittet för att täcka botten till toppen och innehålla såväl slagg som metall. Prov för geokemisk analys är valt i kanterna där mängden metalliskt järn är mindre. Petrografisk analys: Slaggen är uppbyggd, i varierande halter, av följande komponenter; dendritisk wüstit, olivin, en glasfas och metalliskt järn. Slaggen är generellt järnrik. Ett skikt i den understa delen av slaggen innehåller bergartsfragment, mestadels kvartskorn, och kantiga fragment av järnoxider och metalliskt järn, troligen sekundärt bildade. Som observerats i makroskala är slaggen uppbyggd av multipla slaggflöden. Gränser mellan de olika slaggflöden, där olivin, glasfasen eller wüstit dominerar i de olika flöden, framträder tydligt under mikroskopet. Koncentrationer av kortprismatisk olivin förekommer också i gränsen mellan en del av flödena. Ungefär mitt i slipet går en zon av mycket järnrik slagg vilken domineras av wüstit och metalliskt järn. Det metalliska järnet (fig. 14) förekommer både som större droppar eller koncentrationer men också i tunnare zoner runt porer. Det är inte ovanligt att det inne i porutrymmena i en slagg är något förhöjda kolhalter vilket innebär att man får en lokalt reducerande miljö runt porerna och därmed bildning av järn. Mindre och större koncentrationer av metalliskt järn förekommer sedan utspritt i resterande övre delen av slipet. Synliga gränser mellan olika slaggflöden avtar uppåt i slipet. Tolkning: Slaggen tolkades efter de inledande okulära undersökningarna som en mindre bottenslagg bildad i en grop för slagguppsamling under en järnframställningsugn. Den rikliga förekomsten av wüstit och avsaknaden av andra järnoxider, t.ex. magnetit, bekräftar att slaggen är bildad i ugnen, under reducerande förhållanden. Den inre texturen visar initialt avsättning av flera tunna 18 UV Uppsala Rapport 2008:03. Geoarkeologisk undersökning

19 slaggflöden vilka efterhand avlöses av färre men tjockare. Detta är typiskt för den inledande slaggbildningen i en blästugn innan reduktionsprocessen kommit igång ordentligt. Det höga innehållet av metalliskt järn är dock anmärkningsvärt. Det i ugnen framreducerade metalliska järnet bildas normalt nära blästeringången, en liten bit upp från botten av ugnen. Den metallografiska undersökningen stödjer den inledande tolkningen att det är en bottenslagg men denna måste ha bildats i en miljö där det, åtminstone tillfälligt, varit möjligt att reducera fram metalliskt järn. Fig. 14. F Det metalliska järnet (vitt) förekommer både som större droppar och koncentrationer men också i tunnare zoner i slaggen som består av dendritisk wüstit, olivin och en glasfas. F21173, S16499 (slagghög) Okulär beskrivning: Flera fragment av flutna slagger från slagghög. En del utgörs av endast ett tydligt flutet slaggflöde med ovalt tvärsnitt och släta plana ytterytor utan specifika avtryck. Andra är uppbyggda av flera slaggflöden. En av dessa har valts för analys och beskrivs närmare. Slaggen har en undersida (fig. 15) som med avtryck efter något rännformat med svängd sida (cirkelformat?). Rännans kanter lutar brantare i innerböjen och flackare i ytterböjen. Som mest är slaggen ca 60 mm bred och 35 mm tjock. I bottenstrukturen kan en pålagring av flera slaggflöden, alla parallella och horisontella, anas. Bottenytan är skrovlig med enstaka fragment av röd- eller gråbränd lera. För övrigt saknas avtryck. Översidan (fig. 16) är i stor skala plan men varje flöde är något kupigt och högre centralt och lägre ut mot respektive kant. Dessutom finns en kulslagg delvis inkilad mellan två slaggflöden. På överytan framträder också flera större blåsor, upp till ca 20 mm i diameter. Slaggflödena är flutna parallellt med den rännformade utbredningen i längdriktning. Det största slaggflödet, ca 40 mm brett är centrerat över slagens tjockaste del och två smalare flöden ligger bredvid varandra mot ytterböjen och är ca mm breda. Järnframställning i medeltida blästugn. Arkeometallurgiska undersökningar 19

20 Fig. 15. F Undersida. Rännformad, något svängd med synliga kontakter mellan flera slaggflöden (streckade linjer). Fig. 16. F Överyta med flera parallella lättflutna slaggflöden med tydliga stora hålrum. Lägg märke till kulslaggen (röd pil) mellan två av slaggflödena. Fig. 17. F Tvärsnitt. Såväl hålrum som kontakt mellan slaggflöden är tydliga. Slaggen är homogen i sammansättning. Yta vald för petrografisk undersökning är markerad. 20 UV Uppsala Rapport 2008:03. Geoarkeologisk undersökning

21 Fig. 18. F Kontaktytorna mellan slaggflödena är vertikala. Olivinrikare slagg till vänster och wüstitrikare till höger. I det sågade tvärsnittet (fig. 17) kan kontakter mellan separata flöden diffust anas och slaggen brister också lätt längs dessa. Hålrummen som kunde noteras från överytan syns ännu tydligare i snitt och ytterligare ett större hålrum centralt i slaggen blir synligt. Förutom dessa större hålrum är slagen tämligen tät och homogen i sammansättning. Åtgärd: Ett tunnslip är valt för att täcka så stor del som möjligt av tvärsnittet (se bild). Petrografisk analys: Slaggen består av dendritisk wüstit, olivin i huvudsak lamellär, en glasfas och metalliska järndroppar. En zon närmast undersidan av slaggen är wüstitfattigare och olivinen är mer kortprismatisk. Denna zon innehåller också hercynit och bergartsfragment framförallt kvartskorn. Provet innehåller en kraftig spricka vilken delar slaggen i två delar. Inga skillnader i sammansättning eller kristallriktning eller storlek kan observeras på ömse sidor om sprickan. Slaggen är rik på stora porer. Kulslaggen vilken observerades i den okulära undersökningen framträder i allra översta delen av slipet. Generellt är slaggen homogen men det finns områden där wüstithalten är högre på olivinens bekostnad och tvärtom. Dessa variationer i sammansättning gör att det går att skönja en del slaggflöden i slipet. De observerade kontaktytorna mellan slaggflödena är vertikala (fig. 18) och representerar alltså ej över- respektive underytan av flödet utan fronten. Detta medför att dessa aldrig är speciellt uthålliga och går således bara att följa en liten bit i slipet. Gränserna mellan slaggflödena består aldrig av tydliga avkylningsytor med avtagande kristallstorlek eller oxidationsytor med magnetitbildning. Magnetit förekommer endast på ett ställe i slipet och då som en tunn zon i ytskiktet av kulslaggen och en bit av den angränsande slaggen. Tolkning. Slaggen uppvisar i makroskopisk skala alla de karaktärer som normalt associeras med tappslagger, d.v.s. slagger som runnit ut ur en blästugn och stelnat utanför densamma. Tydliga multipla slaggflöden och större kollapsade gasblåsor tyder på att slaggen haft en låg viskositet och därmed lätt kunnat rinna ut ur ugnen. Under mikroskopet framträder slaggens inre texturer och dessa motsäger på flera punkter den initiala tolkningen. Då inga bevis för variationer i temperatur eller syreförhållande kan observeras i anslutning till gränsen mellan de olika slaggflödena måste detta tolkas som att dessa förhållanden varit relativt Järnframställning i medeltida blästugn. Arkeometallurgiska undersökningar 21

22 konstanta. Studier av slaggflöden på väg att bli tappade ur ugnen men som stelnat i ugnsväggen (Grandin m.fl. 2004, Andersson m.fl. 2006) visar att redan på denna plats sker en viss avkylning av de individuella slaggflöden innan nästa bildas vilket visar sig som en tydligt avtagande i kristallstorlek närmast nästa flöde. Slagger bildade utanför ugnen har normalt också en tunn oxidationsbård av magnetit mellan varje flöde p.g.a. de syrerika förhållanden som råder där. Det som efter den okulära granskningen tolkades som en tappslagg har alltså visat sig mer komplex och dess inre textur visar att det i varje fall inte är frågan om en typisk tappslagg. F21384, S16499 (slagghög) Okulär beskrivning: Bulkprov från slagghögen tolkat som produktionsavfall. Siltigt till fingrusigt material vilket är svartbrunt till färgen och magnetiskt. I den grövre fraktionen av materialet kan man identifiera rötter, små slaggstycken, flarn av järn vilka troligen är glödskal eller möjligen tunna slagghinnor från tappslagg. Det är problematiskt att avgöra om en del av provet också består av rostad malm. Denna frågeställning kan endast besvaras genom röntgendiffraktionsanalyser (XRD). Provet innehåller även en mindre påse med ett tiotal flarn av järn lika de ovan beskrivna. Åtgärd: Ingen. Tolkning: Provet innehåller en blandning av små fragment som huvudsakligen är mindre delar av ursprungligen större slagger. Eventuellt finns också malmrester men det kan också röra sig om korroderade järnklumpar. F21175, S16528 (malmlager) Okulär beskrivning: Rödbrunt magnetiskt malmprov i kornstorleksfraktionen silt till sand vilket innehåller en del större, <grovgrus (60 mm), bergartsfragment och organiskt material framförallt rötter. Inga typiska grovkornigare gråsvarta malmfragment kunde observeras. Materialet är magnetiskt vilket tyder på att det är rostad malm om det är malm överhuvudtaget. För att få bort rötter och grövre material före analys siktades provet i sikt med maskvidd ca 1mm. Åtgärd: Provet sänt till kemisk analys. Tolkning: Se resultaten för kemiska analyser F21511, S16529 (smidesområde) Okulär beskrivning: Bulkprov från smidesområdet. Lerigt till sandigt material vilket delvis klumpat ihop sig till 1-5 cm stora bollar. Dessa bollar innehåller också kolstycken, slaggfragment och rödbrända lerbitar. Kolstycken, rötter, slaggbitar och rödbrända lerbitar kunde också observeras i det lösa övriga materialet. Flertalet av bollarna och det lösa materialet är magnetiska. Provet innehåller även en mindre påse med ett tiotal flarn, < diameter 5 mm, av järn lika de ovan beskrivna. Åtgärd: Ingen. Tolkning: Provet innehåller avfall från järnhantering och fragment av ugnsväggs- eller ässjefodringar. 22 UV Uppsala Rapport 2008:03. Geoarkeologisk undersökning

23 Provtyp Malm Slagg Slagg Prov F21175 F21172 F21173 SiO 2 51,8 19,9 17,3 TiO 2 0,784 0,126 0,174 Al 2 O 3 9,34 5,25 5,41 Fe 2 O 3 24,2 76,7 78,6 MnO 0,151 0,883 0,279 MgO 0,722 0,31 0,3 CaO 1,3 0,942 0,816 Na 2 O 2,09 0,993 0,669 K 2 O 2,08 1,22 0,791 P 2 O 5 0,361 0,307 0,377 Glödförlust 8,5-6,8-7,1 Summa 92,8 106,6 104,7 Be 3,3 8,14 4,98 Sc <10 5,56 2,79 V 95, Cr 58,6 50,8 64,5 Co <60 17 <6 Ni <100 <10 <10 Cu 76,5 <6 <6 Zn ,5 Ga 16,2 9,71 5,19 Rb 79 42,8 28,3 Sr ,9 77,6 Y ,6 Zr Nb 43,3 12,6 11,7 Mo 2,59 <2 38,2 Sn 4,24 1,85 2,11 Ba La 36, ,9 Ce Pr 8,38 26,7 8,14 Nd 28,6 87,1 27,8 Sm 5,3 15,1 4,9 Eu 1,18 2,64 0,898 Gd 4,51 11,5 3,89 Tb 0,75 1,73 0,634 Dy 4,54 9,63 3,63 Ho 0,946 1,79 0,681 Er 2,72 4,62 1,81 Tm 0,408 0,659 0,279 Yb 2,84 3,98 1,79 Lu 0,804 0,797 1,46 Hf 14,3 4,51 4,38 Ta 3,06 0,947 0,837 W 1,48 0,625 1,52 Th 6,42 8,9 9,23 U 2,65 3,53 3,23 Tabell 3. Totalkemiska analyser för slaggprover, F21172 och F21173, samt malmprov F Den övre delen av tabellen presenterar halter av huvudelementen i procent (%) medan nedre delen av tabellen presenterar halter av spårelementen i parts per million (ppm). Järnframställning i medeltida blästugn. Arkeometallurgiska undersökningar 23

24 Kemiska analyser Det analyserade malmprovet, F21175, innehåller 51,8% SiO 2, 24,2% Fe 2 O 3 (motsvarar ca 17% Fe), 9,34% Al 2 O 3, 2,09% Na 2 O, 2,08% K 2 O och 1,3% CaO (Tabell 3). Övriga element förekommer endast i halter under 1%. Glödförlusten, d.v.s. den procentuella viktminskningen efter upphettning av provet inför analysen uppgår till 8,50%. Detta är en relativt normal minskning och kan jämföras med de analyserade malmerna från Gråfjell i Hedmark vilka varierade mellan 3,1% och 17,3% (Andersson m.fl. 2006). Viktminskningen beror i huvudsak på omvandling av järnhydroxider till järnoxider. Noterbart är det för myroch sjömalmer relativt blygsamma innehållet av mangan, 0,151%, som annars kan förekomma i varierande halter i malmer. Flera viktsprocent mangan är inte ovanligt. Som exempel kan vi nämna den variation som finns inom Gråfjellsområdet med drygt 10% MnO i en malm från en av järnframställningsplatserna Hedmark, med likaledes höga manganhalter i slaggen från samma plats (Andersson m.fl. 2006) och de låga manganhalter, under 1%, som finns på flera av de andra platserna i samma område (Granding m.fl. 2005, Andersson m.fl. 2006). Inga förhöjda halter av fosfor kan noteras i malmprov F Medelvärdet för de två analyserade slaggerna är 18,6% SiO 2, 77,7% Fe 2 O 3, 5,33% Al 2 O 3 och 1,0% K 2 O (Tabell 3). Övriga element förekommer endast i halter under 1%. Detta är något järnrikare än det man brukar anse vara normala kisel-järnförhållandet i slagger vilka kommer från framgångsrika järnframställningsplatser. Motsvarande medelvärden för slaggerna från Gråfjell var 18,9% SiO 2 och 71,0% Fe 2 O 3 och ungefär en tredjedel utav de analyserade slaggerna hade högre Fe 2 O 3 -halter än slaggerna från Larvik. Dessa något förhöjda järnhalter i slaggerna visar sig också i de petrografiska analyserna vilka avslöjade en sammansättning med ställvis mycket stor andel av järnoxider. Manganinnehållet i slaggerna var något högre än i malmen, 0,279% och 0,883%, men får ändå anses lågt för slagger vilka härstammar från järnframställning från myrmalm (se ovan). Inga förhöjda halter av fosfor kunde heller noteras. Järnhalten i myrmalmer är ofta mycket varierande men fynd av malmer funna i arkeologiska sammanhang har sällan Fe 2 O 3 -halten som understiger 40%, vilket motsvarar 28% järn (Hjärthner-Holdar 1993). Malmer med lägre järn-kiselförhållande än Fe 2 O 3 =60% och SiO 2 =40% ska teoretiskt inte generera något metalliskt järn utan endast järn bundet som oxid i slaggen (Espelund 1999 och referenser däri). Det är därför inte speciellt troligt att den malm som vi analyserats använts i järnframställningsprocessen. Analyser av malmer och slagger från andra järnframställningsplatser har visat att Fe, Si, Mn och Al brukar utgöra närmare 95% av det totala innehållet och att övriga huvudelement oftast inte överstiger 1% (Espelund 1999). Förhållandet mellan Si, Mn och Al brukar anses förbli detsamma genom framställningsprocessen d.v.s. från råvaran (myrmalmen) till slaggen. En jämförelse av dessa tre ämnen i malm och slagg kan därför bekräfta om den analyserade malmen är den som använts i processen. Då såväl malm som slagg från Larvik har förhållandevis låga 24 UV Uppsala Rapport 2008:03. Geoarkeologisk undersökning

25 halter av mangan och innehåller högre halter av en del av de andra huvudelementen kan detta samband inte undersökas med dessa ämnen. Ett lågt manganinnehåll i malmen kan delvis förklaras av utspädning med sand men även slaggerna har låga manganhalter vilket alltså tyder på att de härstammar från en manganfattig myrmalm. 7 6 Västra Danmark 5 Sverige och Norge Sverige K2O/MgO 4 3 Larvik Gråfjell 2 1 Östra Danmark och sydvästra Skåne Al2O3/CaO Fig. 19. I diagrammet är den kemiska sammansättningen hos slagger från Larvik och Gråfjellsområdet presenterade. Dessa slagger är något rikare i aluminium och/eller fattiga i kalcium jämfört med de prover som använts för att konstruera skiljelinjer mellan länderna (jämför Buchwald & Wivel 1998) Zr 300 Gråfjell slagger Gråfjell malm Larvik malm Larvik slagger SiO2 Fig. 20. Zirkonium- och kiselhalten hos malmer och slagger från Larvik och Gråfjellsområdet (Andersson m.fl. 2006). Zirkoniumhalten och kiselhalten varierar olika i prov från de två platserna vilket illustreras av lutningen på regressionslinjerna. Denna variation kan lättast förklaras av den lokala berggrunden. De höga halterna av zirkonium i malmen från Larvik tycks alltså inte enbart bero på mycket inblandning av sand utan också på ursprungsmaterialet till denna sand. Järnframställning i medeltida blästugn. Arkeometallurgiska undersökningar 25

26 Det höga kiselinnehållet i förhållande till järnhalten i malmen speglar det stora inslaget av kvarts och andra silikatmineral (glimmer, lermineral och fältspater) i provet. De mycket höga halterna av zirkonium (Zr), över 500 ppm, vilket nästan uteslutande förekommer i mineralet zirkon som anrikas i sandigt material bekräftar inblandningen av sand i provet. Regionala variationer i den kemiska sammansättningen förekommer hos myrmalmer i Skandinavien. Dessa variationer beror till största delen på skillnader i bergartssammansättning från vilken myrmalmerna har sitt ursprung. Norska och merparten av de svenska myrmalmerna är rika i Al 2 O 3 i jämförelse med de danska, västjylland undantaget, och de från sydvästra Skåne, medan det omvända förhållandet gäller för CaO och P 2 O 5 (Buchwald & Wivel 1998). Den kemiska sammansättningen på den analyserade malmen tyder på att den bildats genom nedbrytning och utfällning av den lokala berggrunden och/eller dess ovanliggande lösa jordtäcke. Variationer i de olika huvudelementen hos myrmalmer kan oftast också spåras i slagger som härstammar från samma produktionsplats. Enligt figur 19 är slaggerna något för aluminiumrika eller kalciumfattiga och hamnar därmed i fältet för svenska slagger. Notera dock att en stor del av slaggerna från Gråfjell också hamnar här. Diagrammet bygger på SEM-analyser av ca 900 slagger och slagginneslutningar i järn från de tre länderna. Det står klart att vissa revideringar av skiljelinjer mellan länderna bör göras i detta diagram. Det är också troligt att det finns andra ämnen, t.ex. någon av spårelementen, som är mer lämpade för geografisk särskiljning av slagger baserat på deras kemiska sammansättning. Detta är tyvärr en uppgift vilken inte ryms inom detta projekt. En del spårelement är också karaktäristiska för omgivande bergrund och deras halter går att följa till malmen och tillhörande slagg. Det kan därför vara värdefullt att studera malm tillsammans med slagg när man jämför material från olika geografiska platser. I figur 20 har vi därför jämfört malm och slagg från Larvik och Gråfjellsområdet (Andersson m.fl. 2006). Zirkoniumhalten och kiselhalten varierar olika i prov från de två platserna vilket illustreras av lutningen på regressionslinjerna. Denna variation kan lättast förklaras av den lokala berggrunden vilken när det gäller Larvik domineras av monsonit-kvartsmonsonit medan Gråfjellsområdet består av mer varierande berggrund (sedimentära bergarter och en del graniter). De höga halterna av zirkonium i malmen från Larvik tycks alltså inte enbart bero på mycket inblandning av sand utan också på ursprungsmaterialet till denna sand. Den lokala berggrunden på de två platserna är tillräckligt järnrik för att dessa bergarter inte ska vara en begränsande faktor vid myrmalmsbildning. Diskussion Vi har i denna undersökning huvudsakligen analyserat material som kan relateras till järnframställningsprocessen och resultaten från dessa kommer nu att diskuteras för att försöka skapa en bild av vilka aktiviteter som förekommit på platsen och i viss mån hur anläggningarna varit 26 UV Uppsala Rapport 2008:03. Geoarkeologisk undersökning

27 konstruerade och fungerat. I det undersökta materialet var rester från smidet betydligt mer osäkert och finns i betydligt mindre omfattning. En grundförutsättning för järnframställning i blästugn är tillgång till malm, vilket när det gäller järnframställning från denna tidsperiod, med få undantag, betyder sjö- eller myrmalmsbildningar. De naturliga förutsättningarna för malmbildning i området är som nämndes i inledningen långt ifrån ideala och en möjlig lösning skulle kunna vara att malmen införskaffats från ett annat område med bättre förutsättningar. De kemiska analyserna visar dock en god samstämmighet mellan malm och den omgivande berggrunden och det finns inget i malmens kemiska sammansättning som tyder på att den skulle vara bildad på annan plats. Vi kan också konstatera ett samband mellan malmen och slaggen i både huvudelementen (mangan) och spårelementen (zirkonium). Detta knyter malmen direkt till järnframställningsprocessen. Den analyserade malmen är för järnfattig, troligen p.g.a. för hög utspädning av sand, för att ha använts men en malm med liknande kemisk sammansättning och därmed samma ursprung är troligen råvaran vilken nyttjades i järnproduktionen. Malmens magnetism tyder på ett visst innehåll av järnoxiderna maghemit och magnetit, två mineral vilka bildas från järnhydroxider vid upphettning. Även om inga mineralogiska analyser utförts på malmprovet, vilket med säkerhet skulle kunna bekräfta dessa mineral, är det troligt att malmen är rostad. Det är därför möjligt att det undersökta malmlagret söder om slagghögen är resterna efter en rostningsplats. Spår av denna typ av anläggningar utgörs oftast enbart av ett lager bestående av kol och malm, där malmen är utspädd av underliggande sandigt material. Utspädningen med sand i malmprovet kan dock både vara primär d.v.s. vid den naturliga myrmalmsbildningen eller sekundär d.v.s. vid insamlandet utfört av järnframställaren eller arkeologen under provtagningen. De järnklumpar vi har analyserat kommer båda från slagghögen S De är oregelbundna i formen vilket visar att de inte har bearbetats i större omfattning vilket också framkom vid de metallografiska analyserna som visade ett grovkornigt järn med delvis stor andel slagg. Klumparna är därmed avfall från ett tidigt skede i processen, troligen är de kasserade eller har gått förlorade redan efter järnframställningen i ugnen eller i samband med hopslagningen av luppen. Metallen i de två undersökta klumparna representerar varsin järnkvalitet den ena är ett stål och den andra ett kolfritt mjukt järn, var och en homogena i sammansättning. Hur representativa dessa kvaliteter är för vad som har tillverkats på platsen är dock svårt att avgöra enbart från de två klumparna. Den grova leran, som har använts som råmaterial till ugnsväggen från Rødbøl, har sina motsvarigheter i leror använda till ugnar på två platser på Gråfjell, Hedmark (Jfp 13 och 23) samt på en rad platser från järnålder och medeltid i Sverige (Stilborg 2006, 5f; Stilborg & Lindahl 2005). Den höga halten finsand och sand borde ge en relativt bra värmetålighet trots den järnoxidrika leran med utfällningar och förekomsten av en hel del malmkorn, som har en flussande effekt. Totalt sett verkar dock godset lämpligt till konstruktion av en ugnsvägg när temperaturerna inte blir Järnframställning i medeltida blästugn. Arkeometallurgiska undersökningar 27

28 28 UV Uppsala Rapport 2008:03. Geoarkeologisk undersökning högre än de som anges av de termiska analyserna. Rader av sprickor i ugnsväggens förglasade zon antyder att godset har utsatts för spänningar/tryck i samband med högtemperaturprocessen som har pågått. Vid provurval av slaggmaterial valde vi att studera två prover vilka utseendemässigt hade potential att representera två olika miljöer för slaggbildning och därmed ge information om ugnens utformning. Bottenslaggen, F21172, visar förutom dess yttre morfologi många inre texturer vilka överensstämmer med slagger som bildas i ett slagguppsamlingsutrymme under ugnen eller i dess nedre del. Det framkom dock ytterligare information från dessa studier vilket gör att vi kan fundera över ugnens funktion. En utveckling där olika ugnstyper förekommer under olika tidsperioder har beskrivits i Jernvinna ved Dokkfløyvatn (Larsen 1991). Här dyker schaktugnen med slaggavtappning upp i de senare faserna i yngre järnålder och under tal vilket tidsmässigt stämmer med järnframställningsplatsen vid Rødbøl. Experiment från Tranemo (Englund & Grandin 2002, se även Englund 2002, 200ff) visar att denna typ av ugn dock inte får ha en allt för djup underliggande grop, ca 10 cm från botten till blästeringången valdes vid dessa försök, då detta annars medför att slaggen blir kall och hinner stelna. Från utgrävningar av järnframställningsplatser i Valdres och Gausdal där schaktugnar med slaggavtappning använts framkom att höjden under luftintag var ca 15 cm, inget blästermunstycke påträffades dock (Narmo 1996, 79f). Den undersökta bottenslaggen från Rødbøl med en storlek som antyder en ursprunglig diameter på ca cm, och en tjocklek på 3 5 cm tyder på att slagguppsamlingsutrymmet i ugnens nedre del var begränsat och grunt också i detta fall. Den inre texturen med flera tunna slaggflöden, typisk för den inledande slaggbildningen i en blästugn, tyder på att slaggen bildats i botten av gropen och inte överlagrar någon tidigare bildad slagg. De relativt höga halterna av metalliskt järn i bottenslaggen indikerar dessutom att vi befinner oss nära den plats där luppen bildas d.v.s. i höjd med blästeringången. I schaktugnar med slaggavtappning är det viktigt att slaggens temperatur och sammansättning är optimala så att slaggens viskositet medger att den rinner ur ugnen. Detta kan också underlättas genom att konstruera de underliggande groparna skålformade och svagt lutande mot en tappränna, se t.ex. utgrävningarna av parblästor i Hedenstorp, Axamo i Småland, Sverige (Englund & Grandin 2002) eller järnframställningsplatser i Valdres och Gausdal (Narmo 1996, bl.a. 70ff). Den studerade tappslaggen, F21172, med sitt avtryck efter något rännformat med svängd sida (cirkelformat?) kan möjligen ha bildats i en sådan tappränna. Avsaknaden av variationer i temperatur eller syreförhållande i anslutning till gränsen mellan de olika slaggflödena, normalt associerat med slagger bildade utanför ugnen, betyder i så fall att tapprännan fortsatt inunder ugnen och varit en del av den underliggande gropen. En alternativ tolkning är att slaggens form kommer från avtryck från de nedre delarna av ugnsväggen vilka kan ha varit konstruerade av sten som fodrats med lera (jämför med Narmo ff). Enstaka fragment av röd- eller gråbränd lera i bottenytan tillsammans med förekomsten av hercynit, ett mineral vilket precis som lermineral är