KUNSKAPSUPPBYGGNAD LANCASHIREFÖRSÖK 1 Redovisning

Transkript

1 KUNSKAPSUPPBYGGNAD LANCASHIREFÖRSÖK 1 Redovisning Gunnar slår ihop ett smältstycke i Karmansbo mumblingshammare. Foto: Sture Hogmark, 2013 Projektledare: Svensk Byggtradition Per Zackrisson Med ekonomiskt stöd från: Dokumentet tillhandahålls av ArbetSam, Norrköping

2 Sammanfattning Med äldre litteratur, viss handledning, allmän smedkompetens, modern metallurgisk kunskap och stort engagemang som grund har vi lyckats med det vi föresatt oss - färskat tackjärn till smidbart järn års verksamhet är en fortsättning på den förstudie som utfördes Verksamheten påbörjades med planering under våren. Projektdeltagarna deltog i ArbetSam s seminarium Vattenmaskiner III i mitten av maj med föredrag och förevisning. Verksamheten under hösten har kretsat kring tre försökstillfällen i september, oktober respektive december. Vardera med en dags arbete i härden i Karmansbo Smedja. I anslutning till de praktiska försöken har litteraturstudier, analyser av prover, materialanskaffning, underhåll av utrustning mm skett. I början av januari 2014 utfördes de första försöken att smida ut vårt färskade järn. Analys av äldre texter har skett på flera fronter, alla med målsättning att förstå textinnehållet och koppla det till det praktiska genomförandet. En stor svårighet är att vi ännu inte kan avgöra vad som är vad i den glödande massan, kol, järn, och färskslagg i olika faser. Vi har tagit fram en preliminär steg-för-steg-anvisning som sammanfattar skeendet i härden. Vår kompetens har utvecklats successivt så att vi nu har anpassat utrustningen och förstår principen för händelseförloppet och arbetet i härden. Vissa smältor blir lyckade, andra inte. Det krävs mycket träning för att behärska processen. Av en bit från ett smältstycke smiddes ett plattjärn till 3x20 mm ut till 1.9 m längd med smärre bristningar. Av detta plattjärn tillverkades ett antal små knivar att användas som minnesföremål. För att smida större stycken krävs en större smideshärd och räckhammare än vi haft tillgång till än så länge. Våra försök visar att det är möjligt att omvandla tackjärn till smidbart järn med autentisk utrustning och med den äldre litteraturen som grund. Försöken visar också att det går att färska tackjärn från stenkolseldad masugn, något som ifrågasatts av experter. Vi vet ännu inte om vi får samma kvalitet på stångjärnet men vi vet att det nutida tackjärnet fungerar som övningsmaterial. När det gäller färskslagg så har vi använt slagg från Häfla Hammarsmedja men räknar med att vi, när vi behärskar processen, precis som förr i tiden får ett överskott av färskslagg som kan återgå till processen. Den ursprungliga budgeten på kr exkl. moms bantades till kr eftersom sökt bidrag från Jernkontoret avslogs. Till dessa medel tillkom sponsring från MEROX AB samt ideella insatser för c:a kr. De ideella insatserna består huvudsakligen av projektdeltagarnas (de flesta företagare) oavlönade arbete för t.ex. instudering av litteratur, restider mm. Vissa omkostnader har efterskänkts. Vi har utfört färre smältor med mindre järn- och kolförbrukning än planerat. Den bantade budgeten reducerade projektet avseende ytterligare studier och analyser av litteratur samt en bredare sökning efter tackjärn och färskslagg. Vi har visat att det är fullt möjligt att återuppta lancashiresmidet och åstadkomma ett smidbart järn. Vi har fullföljt de mål som satts upp för verksamheten De inskränkningar som gjorts med anledning av den lägre budgeten inverkar inte menligt på den fortsatta kunskapsuppbyggnaden som syftar till att behärska färskningen, finna lämplig vällvärmningsmetod och räcksmida eller valsa till stångjärn. Den kemiska processen, färskningen, i lancashiresmidet är i princip detsamma som i föregångaren tysksmidet som infördes på 1500-talet. Lancashiresmidet innebar tiofaldigad produktionskapacitet per vecka med motsvarande arbetskraft. Kolbehovet sänktes i förhållande till mängden producerat smidbart järn. 2

3 Att bli lancashiresmed krävde en rejäl träning hos en mästersmed. Oftast gick yrket i arv och utbildningen ingick på så sätt i uppfostran. Inlärningsperioden i smedjan uppges omfatta tusentals smältor. Mera sällan hade smederna tillgång till litteratur även sedan sådan blivit tillgänglig i slutet av talet. Under förstudien och under detta försöksår har vi genomfört c:a 15 smältförsök som inneburit en mycket stor kompetenshöjning, från ingen kompetens till övergripande förståelse av processen och grundläggande handlag med arbetet i härden och med hopslagning i mumblingshammaren. Vi bedömer att vi borde kunna behärska processen tillräckligt för att framställa godtagbart smidesjärn efter träning med ett hundratal smältor, dock utan krav på tidsåtgång, kolbesparing och andra produktionsekonomiska förutsättningar. För bilder på utrustning, material och verksamhet hänvisas till Redovisning av förstudie , den finns som PDF hos 3

4 Innehåll Sammanfattning...2 Innehåll Inledning Administrativa uppgifter Målsättning, enligt ansökan Arbetsmetod och organisation Begreppsdefinitioner Lancashireprocessen i Sverige Resultat Renskrivning/tolkning av handskrifter och förklaring av äldre begrepp Färskningens genomförande enligt Ekman Slaggfärskning som metallurgisk process Lancashireprocessen ur ett metallurgiskt perspektiv Beskrivning av slaggfärskning i äldre litteratur Tolkning av den gamla litteraturens beskrivning av slaggfärskning Beskrivning av tackjärn enligt den gamla litteraturen Tolkning av den gamla litteraturens beskrivning av tackjärn Beskrivning av processens utförande enligt den gamla litteraturen Materiella förutsättningar Utrustning Tackjärn Färskslagg och kol Efterlysning av äldre material Arbetsprocessen redogörelse för praktiska försök i Karmansbo Färskningen Hopslagningen Smidesförsöken Metallurgisk slutsats och kommentar till projektets uppnådda resultat Färskningsprocessen steg för steg - en sammanfattning Spridning av studieresultaten Ekonomisk redovisning Fortsatt arbete Källförteckning Litteratur Handskrifter Filmer Bilaga 1: Intern rapport tillfälle A

5 Smälta 1, halvsmälta Smälta Bilaga 2: Intern rapport tillfälle B Smälta Smälta Bilaga 3: Intern rapport tillfälle C Smälta Smälta Smälta Smälta Bilaga 4: Renskrivet från Sefström - De första grunderna om läran om tackjernsfärskning Bilaga 5: Ordförklaringar ur Bergwerkslexicon Bilaga 6: Materialanalyser i sin helhet Bilaga 7: Kopia på ansökan

6 1. Inledning 1.1 Administrativa uppgifter Ansökan: Per Zackrisson, Svensk Byggtradition Beslut RAÄ Dnr (löpnummer 105) Uppgift: Kunskapsuppbyggnad Lancashireförsök 1 Denna ansökan är en fortsättning på projekt Kunskapsuppbyggnad Lancashiresmide som formulerades Förstudie genomfördes med ekonomiskt stöd från Riksantikvarieämbetet under 2012 och redovisades Denna studie har möjliggjorts med ekonomiskt stöd från Ríksantikvarieämbetet, arbetslivsmuseer. Redovisningen är utarbetad av projektledaren och projektsekreteraren i samverkan med övriga deltagare. Avsnitt 2.2 och är författade av metallurgen Rikard Källbom. 1.2 Målsättning, enligt ansökan Det långsiktiga målet för forskningsprojektet är: 1. Att förstå lancashireprocessen och praktiskt utföra den process som lade grunden till den svenska järn- och stålindustrin som ännu är en viktig industrigren. 2. Att producera smidbart järn för restaurering av äldre järnkonstruktioner och annat smide. 3. Att bygga upp en kunskapsgrund för vällning i vällugn, det andra steget i lancashireprocessen. 4. Att sprida kunskap om industrisamhällets framväxt genom att gruvor, hyttor, smedjor och valsverk tillsammans visar alla produktionssteg från malm till smidbart järn. En världsunik möjlighet års ansökan avser steg 1(ovan) i denna process att förstå lancashireprocessen och praktiskt utföra den process som lade grunden till den svenska järn- och stålindustrin och att beskriva processen i text. Detta för att utveckla och säkra kompetensen. Kompetensuppbyggnad sker efterhand och ett stort antal parametrar avseende teoretiska kunskaper, arbetsmetoder, utrustning och material ska samlas till en processkompetens. Planerade arbetsmoment i steg 1 motsvarar målsättningen i ansökan och det som redovisas i rapporten är: Renskrivning och tolkning av handskrifter (G Ekman N G Sefström), fortsatt arbete från förstudien. Tolkning av kemiska analyser av tackjärn, smältor och slagg. Analyserna utförda under förstudien. Tolkning av kemiska och tekniska begrepp i äldre dokumentation. Dokument enligt förstudien. Utrustning och råvaror till forskningsförsöken Praktiska försök i Karmansbo och Trångsfors. Tre omgångar. Ca 1000 kg tackjärn per omgång Tolkning av resultaten praktiskt och kemiskt Sammanfattande beskrivning av färskning och hopslagningen Spridning av information av studieresultat Dokumentation, löpande och årsrapport. Ekonomisk redogörelse Fortsatt arbete 6

7 1.3 Arbetsmetod och organisation Försöken har innehållit integrerade teoretiska och praktiska studier. De teoretiska studierna innehåller tre moment, att tyda den tidiga dokumentationen, att överföra de äldre begreppen till moderna begrepp och att beskriva processen med de kunskaper som erhållits ur dokument och erfarenheter från praktiska försök. De praktiska försöken innehåller anskaffning av material, justering/ underhåll av utrustning, arbete/ övning i lancashirehärd samt hopslagning av smältor. Förberedande prov med att smida ut ett mindre smältstycke utförts. Färskningen har utförts i Karmansbo Bruk. Smidesförsök har utförts i Stensjöns Smedja. Kärnan i projektorganisationen har utgjorts av samma personer som genomföre förstudien. Projektledare: Per Zackrisson, hantverkare och teknikhistoriker (Svensk Byggtradition) Projektsekreterare: Ida Dicksson, industrihistoriker (Industriantikvarie Ida Dicksson) Sakkunniga: Mats Eriksson, blivande lancashiresmed; Sture Hogmark, materialvetare; Bo Möörk, senior. Gruppen har i år kompletterats med Bengt Spade, metallurg och teknikhistoriker (Industriminnesbyrån); Rikard Källbom, metallurg (Station Ormaryd AB), Gunnar Zackrisson, byggnadsvårdare som anlitats som smed (Svensk Byggtradition), samt Hans Wessman, underhållstekniker (HW Ång-motor). För att genomföra ett första försök att smida det av oss färskade järnet anlitades Roland Svensson (Stensjöns Smedja). Färskningsförsöken har följts av personal från Arbetets Museum, och Trångsfors smedja. 1.4 Begreppsdefinitioner Den äldre litteraturen innehåller en mängd begrepp som saknar nutida motsvarigheter. Det har inte varit inte möjligt att utarbeta en ordlista eftersom begreppen ofta beskriver en egenskap eller ett händelseförlopp som i sig kräver tolkning och förklaring. Istället har vi i möjligaste mån försökt tolka texternas innehåll och förenkla dessa. Järn och stål har olika betydelse över tiden. Här används begreppen så som de användes omkring år Järn är antingen tackjärn eller smidbart järn (färskat järn). Stål anges för tackjärn som inte är fullt färskat eller smidbart järn som uppkolats, till exempel i brännstålsprocess. Anledningen till att dessa äldre begrepp används är att smeder allmänt anser att det smidbara järnet har andra egenskaper än nutida stål med samma kolhalt. Slagg är i färskningen en mycket aktiv beståndsdel som inte får förväxlas med slagg från masugn eller smältugn. I redovisningen användes färskslagg eller hammarslagg. I bilaga 5 återges valda begreppsförklaringar ur Sven Rinmans Bergwerkslexicon. 1.5 Lancashireprocessen i Sverige Lancashiremetoden presenterades av Gustaf Ekman som Engelskt Wallonsmide, troligen eftersom metoden innehåller två moment, färskning- hopslagning respektive vällning/ räckning samt att vallonsmidet hade god renomé. Processen introducerades första gången av C. Fr. Wearn i Bäckfors Bruk 1829 med personal och utrustning från Wales. G Ekman hämtade inspiration från kontinenten under en studieresa Han utvecklade processen med egna försök och flera studieresor i Lancashireområdet under 1830-talet. Processen fick genomslag sedan G Ekman vidareutvecklat metoden och uppfunnit koltornsvällugnen som innebar en effektiv vällvärmning med inhemskt bränsle brukar anges som födelseår för produktionsprocessen. I slutet av 1850-talet slog ugnar med två formor igenom varvid produktionen ökades väsentligt. Omkring 1848 var veckoproduktionen c:a kg per härd med två man, 1860 var produktionen kg per härd med tre man. 7

8 2. Resultat 2.1 Renskrivning/tolkning av handskrifter och förklaring av äldre begrepp Handskrifter från 1855, återfunna i Hasselfors arkiv, dels författade av Nils Gabriel Sefström och dels av Gustaf Ekman började uttolkas redan i förstudien. Dessa handskrifter har nu renskrivits i sin helhet och innehållet har tolkats. Utdrag ur G. Ekmans brev återfinns i punkt 2.1.1med kommentarer. N.G. Sefströms brev har studerats särskilt i avsnitt 2.2. Handskrifterna är skrivna med samma handstil och vår tolkning är därför att det rör sig om avskrifter. Handskrifterna innehåller instruktioner för lancashiresmidets genomförande. Beskrivningarna är ämnade att förklara för Hasselfors Bruk, som stod i begrepp att introducera metoden, hur härdarna skulle utformas och processen skulle utföras. G. Ekman ( ), med bergsakademisk examen utbildad bland annat vid Falu bergsskola, brukar räknas som den som införde lancashiresmidet i Sverige. Handskriften författad av kemisten N. G. Sefström ( ) är något märkligare eftersom årtalet anger 1855, men Nils Gabriel Sefström, redaktör för Jernkontorets Annaler och ständig lärare på Falu Bergskola, avled Han måste således ha skrivit instruktionerna minst tio år tidigare mot avskriftens årtal. Det är möjligt att G. Ekman och N.G.Sefström skrev breven tidigare och att de kopierades/ distribuerades till olika bruk som avsåg att införa lancashiresmide. Det finns inget i texten som anger vilket bruk som är mottagare. Tolkningen av texterna är inte enkel, inte ens i renskrivet tillstånd. Begreppen är ålderdomliga och resonemangen snåriga. Skrifterna är dessutom instruktioner till smeder som behärskade tidigare metoder, vanligtvis tysksmide, även vallonsmide. Texterna har lästs och analyserats och diskuterats av projektgruppens medlemmar. Olika försök att förstå lancashiresmidets olika moment har ägnats mer tid än försöken att översätta nomenklaturen, helt enkelt för att detta varit viktigare i vårt praktiska arbete. Dessutom har orden visat sig omöjliga att direktöversätta då de måste förstås i sitt sammanhang. I redovisningen finns dels utdrag ur Sven Rinmans Bergwerkslexicon (bilaga 5) dels finns flera begrepp förklarade i avsnitt 2.2. Tolkning och bearbetning av texten kan utvecklas ytterligare i takt med att vi lär oss förstå processen bättre praktiskt Färskningens genomförande enligt Ekman Här följer utvalda citat av G Ekmans brev till Hasselfors Bruk 1855 hämtat ur Hasselfors Bruks handlingar i Arkivcentrum, Örebro län. Textavsnitten nedan har valts utifrån att de ger oss konkreta anvisningar hur vi ska arbeta med de förutsättningar vi har avseende kompetens, råvaror och utrustning. De valda texterna redovisas i den ordning de finns i brevet. G. Ekman beskriver arbetet vid en härd med en forma och med avtappningshål i lackhällen. Härdar med två formor och utan avtappningshål, sådan vi använder, blev vanliga under slutet av 1850-talet. Brevet kan vara författat betydligt tidigare, se resonemang avsnitt 2.1 ovan. 8

9 Utdrag ur Ekmans brev Våra kommentarer Tackjärnets nedsmältning Så snart smältan utkommit bör intet ögonblick förloras för härdens tillställande för ny smältning. Den i härden kvarblivne slaggen upprensas därföre först med ett tag utefter blåsväggen varvid denna även som askväggen noga följs med spettet så att man är fullkomligen övertygad det de äro rena från vidlåtande slagg eller färskor vilka i annat fall med möjligaste omsorg måste lossas. Härvid äro åtskilliga handgrepp av nytta men dessa läres bättre av motgångar än genom beskrivning Plocka ut ev. kvarvarande färskor. Övning! Blästern släppes nu igång och cirka en kvarts tunna inkastas. Varpå tackjärnet neddrages och lägges mitt i härden att smälta. Galtarna kunna gärna ligga på varandra men böra ej komma forman närmare än en handsbredd. En tunna c:a 125 liter, det är kol som avses c:a 30 lit. Galtarna travas noggrant efterhand. Redan vid inläggning på förvärmningshyllan planeras så att traven blir stabil. Det är smältans utseende ävensom af tillståndet i härden, då denna efter smältans upptagning rensas och ånyo tillställes, som arbetaren bedöma den kvantitet slagg som kan påsättas Vi har fyllt på med tre skyfflar slagg inför varje smälta, enl råd från Bernt. Olika färger och konsistens på kvarvarande smält slagg på botten visar om mängden slagg behöver förändras eller om temperaturen på härdbotten är rätt. Vi har inte kunnat iaktta den smälta slaggen i härden. Vid pådragning på kall härd infylles först stybb fram vid lackhällarna varefter härden fylles till nära under forman med smått sönderstött slagg. Kol få ej läggas under slaggen, emedan den då förtäres. Slaggen bör hava kommit i tämelig god smältning innan man låter det påsatta tackjärnet nedgå. Det är alltid bättre att tillställa för mycket än för litet slagg Härdbottens övergång mot väggarna samt hörnen har vi rundat med kolstybb för att minska risken att järn bränner fast där. Vi har fyllt på med c:a 8 cm slagg, c:a 30 liter. Formorna sitter c:a 22 över botten. Blästerfokus c:a 18 cm över botten. Vid kallstart läggs en omgång tackjärn på förvärmningshyllan. Den tas ner när slaggen smält. 9

10 Sedan härden blivit på anförde sätt tillställd, skötas tackjärnet nedsmältning med mycken omsorg, ty därpå beror ganska mycket färskningens större eller mindre svårighet. Tackjärnet bör ej oftare med spettet vidröras än behovet nödvändigt fodrar... Man får ej begagna groft spett,, och ej heller får man därmed länge böka i härden och inte vårdslöst från botten upptaga nedfallna tackjärnsbitar. Håll ordning på tackorna över fokus, se till att det finns utrymme att hälla ner kol utmed sidorna. Rensa formorna efterhand Slaggskorpan på botten får inte röras. Färskningen Att brytningen måste göras med stark knyckning på spettet vartefter det hastigt ryckes ur härden. Skulle man ej äga tillräcklig styrka för att ordentligen kunna uppbryta, så upplyftes spettet något på det man må få brottet längre in i stybbet varigenom man vanligen lyckas att lätt sönderbryta massan. Nästa brott sker från samma hörn emellan formväggen och lackhällen framför formväggen. Med samma häftighet sker även här uppbrytningen,.. Vi använder hjälpbrytarna vid färskningen. Bryt metodiskt med ett smalt spett från sidorna och inåt. Färskorna makas in mot mitten framför blästern. Ju mer tackjärn som blivit nedsmält och av den kvicka slaggen uppfärskad, desto mer har även denna förlorat av sin järnhalt ( ) och därigenom blivit lättsmältare och kvickare. Följden blir naturligtvis att den har en mindre färskande förmåga, så mycket mera som den allt för lätt släpper järnkornen inom sig. Härom inser man huru det kan hända att efter slutad tackjärnssmältning ( ), man stundom(a) har ett helt hopsittande färskjärn, vilande på slaggsulan och betäckte av flytande slagg, stundom(b) bildar detta färskjärn i mitten en skål, fylld med flytande mindre färskat järn, stundom(c) är färskjärnet ganska tunt betäckt först med ett lager flytande järn och även med slagg, och (d) någon gång tackjärnet är rått och botten fått bli för varm med flera fel, kan det flytande järnet hava skurit ner genom färskjärnet och även genom den underliggande slaggsulan. Bokstäverna inom parentes är våra tillägg, ej i originaltexten. Dessa förhållanden har ännu inte kunnat studeras. 10

11 Det är förnämligast i den händelse då järnet sitter tillhopa eller då åtminstone föga kvickt järn finns i härden som brytningarna kunna bliva rätt verksamma, ty då spettet införs efter botten under slaggsulan och den häftiga uppbrytningen sker så sönderbräckas därigenom färskjärnssulan och den däruppå varande slaggen undgår på botten och tjänar således att uppfärska de råare bitar, som dit nedsmälta, under det att de färskare och mera segsmälta lägger sig överst och bildar en skål vilken snart fylles av den ur färskorna utsipprande slaggen, som då även börjar uppstänka bland kolen. Då detta inträffar så är klart att slaggen ej mera kan verka på det råare järnet, utan det färska bitar, som ännu hålla på att nedsmälta äro endast exponerade för en onödig avbränning, varföre en ny brytning bör ske. Härigenom sönderbräckes den skål vari slaggen innehålles och denna nedgår då till botten. När slaggen börjar stänka upp över kolen så har den förlorat sin färskande förmåga och risk finns att järnet är utsatt för onödig förbränning. Därför måste nya brytningar ske. En ovan arbetare kan likväl ofta utan fara uppbryta då ännu mycket järn står kvickt, ty sedan järnet och slaggen nedgått på botten och där väl i ett halvsmält tillstånd, omblandar han den dels genom brytning med spettet från formväggen utefter botten och dels därigenom att han känt efter första uppbrytningen företar den andra, varigenom härdbasen ej hinner få den hårdhet, som annars gör honom besvärlig. Brytningar kan ske kontinuerligt under färskningsskedet. Då järnet blivit väl uppbrutet eller rättare uppspettat och man känner att det därvid, så som bör, gott sönder bör man ej mera upprycka spettet utan hastigt utdraga det då det alltid är fritt från råjärn. Ett högre upplyftande av spettet gör att färskorna komma upp i de kalla kolen, varav arbetet går långsammare, Brytningarna måste ske så att färskor inte kommer upp högt i härden där de avkyls i de kalla kolen (vid blästerluften är det flera hundra grader högre temperatur än ovanför) för då går arbetet långsammare. Då man behövt att uppbryta omkring fyra gånger innan slaggen utspridit sig över härd-botten så har jag tyckt mig finna att smältorna blivit bäst och lättast. Fyra omgångar brytning torde vara minimum för oss. 11

12 Då man genom brytningarna lyckats arbeta med slaggen på botten, så bör denna därav beteckas överallt och slaggen bör helst synas fullkomligen kvick och vit med någon dragning åt gult. Den får ej vara alltför vit och liksom grynig, (ett bevis på för färsk gång) icke heller varken röd eller kvick (följd av varm och rå gång) eller röd och tjock av grynigt utseende (genom rå och kall gång så som om tex om härden är för djup och forman tillika för rak). Det är nu slaggen som bestämmer smältans beskaffenhet, och om den äger först uppgifne utseendet, så är man säker därpå, att smältan blir mjuk, men tät och jämn. Slaggen på botten bör efter brytningar vara vit och med dragning åt gul. Men inte för vit och grynig eller för röd och tjock. Då blir smältan mjuk, tät och jämn. Men gäller detta slaggen man får med på spettet? Man ser ju inte slaggen på botten under allt kol! Smältans görande Så snart man ämnar låta färskorna,, nedgå till smälta, så bör man med all omsorg upphämta och ovanpå det övriga järnet uppkasta mindre färskor som ligga spridda kring väggarna i härden. Det gäller att hålla ihop alla småbitar som kan bli av det osmälta järnet så att de inte sprids ut, utan hamnar strax ovanför formorna och smälter ner precis som de större bitarna. Forman bör innan man börjar med smältan vara fullkomligen rengjord från den slaggtuta, som fäster därpå, på det med smältningarna må gå raskt och järnet således bliva tätt. Påspettningarna ske träget och ruskas därvid häftigt på färskorna, vilka med spettet makas från formväggen mot blåsväggen och därifrån åter tillbaka. Rengör formorna och håll dessa rena från smält järn och färskslagg. Då däremot för mycket slagg står inne, hindras smältningen därav och järnet förslaggas utan att smälta. Varföre man i sådant fall måste göra sitt hela bemödande att tappa slagg, Vi har inte kunnat upptäcka att vi fått för mycket färskslagg. På slutet av smältans görande tillses att vädret ej är för kraftigt varigenom, särdeles då de sist nersmältande färskorna äro något råare, en mängd doppjärn bildas. Blästern får inte vara för kraftig mot slutet. Vid hopslagningen brukas så rask hammargång som möjligt. Man aktar sig att ej vika hop smältan. Fastsittade kol frånskiljas med omsorg och smältan utdrages så långt att den kan avhuggas i tvenne eller flera smältstycken. Hanteringen av smältan avgör hur fort hammaren kan slå. Med nuvarande kompetens så måste uppehåll göras för vändning av smältstycket. 12

13 Vad kolen angår så är det väl känt, att hårda och lösa, likasom torra och sura kol, verka helt motsatt. Hårda kol förorsaka högra temperatur, således varmare och råare gång, varför i detta fall härdsättningen måste göras kallare och färskare. Sura kol borde rätterligen aldrig användas. Det kol vi använt är relativt ojämnt. Stora bitar delas. Vedartade bitar sorteras bort. 13

14 2.2 Slaggfärskning som metallurgisk process Lancashireprocessen ur ett metallurgiskt perspektiv SMÄLTNING FÄRSKNING SMÄLTGÖRING Tackjärn (ca 4% C) Blästerluft Slagg Fe C O2 FeO/SiO2 gas smälta slagg C O Fe C Fe O FeO/SiO2 gas C O Lancashirejärn (ca 0.2% C) slagg Fe O Fe FeO/SiO2 Värme träkol+bläster+eld Förklarande bildtext Bilden visar en förenklad beskrivning av färskningsprocessen. Tackjärn är en blandning av järn (Fe) och kol (C). Syftet med hela processen är att omvandla tackjärnet till smidbart lancashirejärn genom att sänka kolhalten från ca 4% till ca 0.2%. Tackjärnet läggs på en bädd av brinnande träkol. Samtidigt tillsätts syre (O2) vilket hjälper till att ge en tillräckligt hög temperatur för att tackjärnet ska smälta. Även den slagg som tillsätts smälter och lägger sig som en skyddande sula på botten av härden. När tackjärnet smälter kommer en del av det kol som finns i tackjärnet att reagera med syre och bilda koloxid (CO) i form av rökgas. Det kolet avlägsnas då tillsammans med röken ut i skorstenen. Syre reagerar också med järn och bildar järnoxid (FeO) som går till slaggen. Denna bildade järnoxid kallas på lancashirespråk för jernoxidul. När allt tackjärn smält sker huvuddelen av färskningen i härden vilken symboliseras av cirkeln i bilden. Slaggfärskningen går till så att syret i slaggen reagerar med kolet i smältan. Ännu mer koloxidgas bildas och kolhalten sänks därmed hela tiden efterhand som färskningsarbetet fortgår. Smältgöringen är sista steget innan det smidbara järnet kan plockas ut från härden. I detta steg separeras slaggen från det smälta och färskade järnet. En del av det järn som bildat jernoxidul kommer bli kvar i slaggen. Det innebär att mängden slagg alltid ökar och att man aldrig kan få ut lika mycket smidbart järn som man tillsatt i kilo tackjärn. Hur mycket järn som stannar kvar i slaggen beror på vilka råmaterial man använt och hur ambitiös och duktig smeden varit på att hanterar spettet under processen. 14

15 2.2.2 Beskrivning av slaggfärskning i äldre litteratur Nedan följer utdrag från den gamla litteraturen (enligt referenslistan) med fokus på det som behandlar de rent kemiska och metallurgiska aspekterna i lancashiresmidet. Först beskrivs slaggfärskning som metod följt av beskrivning av tackjärn och sist processens utförande. För varje del återges först texter så som det är skrivet i den gamla litteraturen och med dåtidens terminologi, dock med viss tillrättaläggande för att öka läsbarheten. Varje del följs sedan av en nutida tolkning utifrån mer aktuell terminologi och teori. Genom färskning förvandlas det osmidbara råjärnet från masugnen till smidbart järn (stål). Det finns och har funnits ett antal olika metoder men gemensamt för all framställning av smidesjärn är att kolhalten i tackjärnet minskas. Det verksamma medlet vid färskning är alltid syre. Lancashiremetoden är en slaggfärskningsprocess. I det följande återges slaggfärskningen så som den beskrivs av W. Axelsson 1. Det ska dock framhållas att C A Jacobsson 2 och N G Sefström 3 gör liknande beskrivningar med samma terminologi. Enligt W Axelsson åstadkoms slaggfärskning genom att smält tackjärn sätts i kontakt med färskslagg (kiselsyrad jernoxidul med överskott på jernoxidul). Genom den kemiska process som då uppkommer syresätts och avlägsnas tackjärnets oönskade beståndsdelar. Syresättningen sker på bekostnad av färskslaggens överskjutande jernoxidul vilken därigenom reduceras till järn som kommer smältan åter tillgodo. De flesta ämnen som oxideras hamnar i slaggen medan kol och svavel förgasas. När detta sker säger man att smältan sätts i kok vilket innebär att kolet avlägsnas genom brinnande koloxid med blå lågor. Till en fullständig slaggfärskningsprocess hör således: - Syresättning - Förslaggning - Avgasning Axelsson skriver vidare att genom att de främmande beståndsdelarna syresätts på den överskjutande jernoxidulens bekostnad minskas färskslaggens halt av jernoxidul liksom dess förmåga att färska. Detta inträffar enligt Axelsson då slaggen gått ned till enkelt ferrat, d.v.s. en atom kiselsyra och tre atomer jernoxidul. Ett villkor för att slaggfärskning ska fungera är att tackjärn och slagg båda befinner sig i smält tillstånd men trögflytande. Detta åstadkommes genom att smältningen sker vid en låg temperatur. Om järnet är för kvickflytande så uppkommer, enligt Axelssons målande beskrivning, ingen kemisk vänskap mellan tackjärnet och slaggen och de kommer bete sig lika avvisande mot varandra som vatten mot olja. Vid för hög temperatur kommer järnet brinna med gnistbildning då blästerluften träffar tackjärnet och inget oxiderat järn kommer att stanna kvar. Om järnet däremot smälter vid lägre temperatur kommer det syresättas utan gnistbildning och det oxiderade järnet stannar kvar och tas upp av slaggen. Slaggen blir därmed färsk vilket innebär jernoxidulrik. Sänks temperaturen ytterligare börjar det smälta tackjärnet att bilda små kristaller som gör hela massan grötig så att slagg och tackjärn lätt blandar sig med varandra och färskning med mer eller mindre kokfenomen uppstår. Jacobsson skriver att slaggens beskaffenhet av rå eller färsk med röd eller vit färg samt därav följande lägre eller högre järnhalt är förhållanden som i allmänhet betraktas mycket ytligt av smeder. Variationer i slaggen inverkar dock på härdgången och på järnets blivande beskaffenhet. Jacobsson redovisar resultat från egna och andras försök att fastställa slaggens innehåll av järnhalt under 1 Axelsson W., Praktisk Handbok i jernhandteringen, Jacobsson C.A., Om Lancashire-smide, Sefström, N, G (1855), Brev till Hasselfors Bruk, Hasselfors Bruks Arkiv, Arkivcentrum Örebro 15

16 lancashiresmidets skiften. Han konstaterar att resultaten är avvikande från varandra men säger att de likväl överensstämmer i huvudsak, nämligen: Slaggens järnhalt är lägst vid tackjärnets smältning, ökas så småningom i takt med att brytningsarbetet framskrider, och uppnår sitt maximum vid tidpunkten för synbart kok. Detta tidsmoment synes också vara det närmast riktiga för provtagning av den egentliga färskslaggen, det vill säga den slagg vars syrehalt i ett bestämt överskott at oxidul ska oxidera tackjärnets främmande ämnen. Jacobsson konstaterar att slaggens innehåll av jernoxidul är till stor del beroende på hur smeden sköter sitt arbete. En i praktiken noga känd erfarenhet är dock enligt Jacobsson att ju längre tiden utsträckes för brutet mellan koket och sänkningen, eller ju mera man bryter på färskorna, desto järnfattigare blir slaggen och desto mer järn vinnes på slaggens bekostnad. Likaså är sannolikheten stor att slaggen under sänkningen eller den så kallade smältgöringen kan ta upp jernoxid till följd av långa uppehålla mellan påspettningarna Tolkning av den gamla litteraturens beskrivning av slaggfärskning Färskning kan beskrivas med kemiska formler där de viktigaste kemiska reaktionerna är: C + ½ O 2 = CO (g) Si +O 2 = SiO 2 Mn + ½ O 2 = MnO 2 P + 5/2 O 2 = P 2 O 5 Fe + ½ O 2 = FeO Oxiderna bildas i en viss ordning beroende av olika ämnens vilja att binda syret (s.k. syreaffinitet). I nutida metallurgi beskrivs detta vanligen i form av ett så kallat Ellingham diagram. Färskningsreaktionerna är exoterma, dvs de avger värme, vilket gör att smältans temperatur höjs. Detta är ofta en nödvändig hjälp eftersom smälttemperaturen höjs från ca 1150 C till ca 1500 C när kolhalten sänks. Färskslaggen beskrivs i den gamla litteraturen som kiselsyrad jernoxidul. Med oxidul menas den syrefattigaste oxiden av en metall. Som exempel kan järn föreligga i oxiderad form som Fe 3 O 4, Fe 2 O 3 och FeO och med jernoxidul avses således FeO. Den tolkningen går att avläsa direkt i Axelssons text liksom att kiselsyra enligt Axelsson har formeln SiO 3. Axelssons påstående om kemisk beteckning på kiselsyra är tveksamt korrekt. Carl Kjellin beskriver i boken Varulexikon för handel och industri 4 att den egentliga kiselsyran har formeln H 2 SiO 3 men förekommer endast löst i vatten (H 2 SiO 3 = H 2 O + SiO 2 ). Kjellin skriver också att kiselsyra vanligen används som benämning på SiO 2. I följande tolkning och resonemang förutsätts att den gamla Lancashirelitteraturens benämning kiselsyra kan hanteras som SiO 2. Axelsson skriver att när färskslaggens halt av jernoxidul minskar avtar också dess förmåga att färska. Detta inträffar enligt Axelsson då slaggen gått ned till enkelt ferat, vilket innebär en del SiO 2 och tre delar FeO. Förutom ferrat redovisar Axelsson i en tabell flera olika benämningar på sammansättning av härdslaggen (tolkat med nutida nomenklatur inom parentes): Biferat (SiO 2 6 FeO), Triferat (SiO 2 9 FeO), Qvadriferat (SiO 2 12 FeO) och Bisilicat af jern (3 FeO 2 SiO 2 ). Av dessa varianter anger Axelsson att qvadriferat, triferat och biferat ger en färskslagg medan övriga gör slaggens färskbarhet rå. Tolkning av Axelssons text är att triferat är bäst lämpad för Lancashireprocessen. I nutid återfinns inte den terminologi som används i den äldre Lancashirelitteraturen för att beskriva färskningen. I dag används istället begreppet basicitet vilket verkar motsvara och ersätta benämningarna biferat, triferat etc som Axelsson använde. I likhet med syra-bas definitionen för vattenlösningar har man för slaggen en syra-bas definition som innebär att en bas är en laddad eller en oladdad molekyl som kan avge en syrejon medan en syra kan uppta en syrejon. Basiciteten blir ett mått på tendensen hos 4 Kjellin C., Varulexikon för handel och industri,

17 smältan att avge syrejoner. En typisk nutida färskningsslagg är ofta uppbyggd på silikater med CaO och MgO som basiska komponenter och Al 2 O 3 och SiO 2 som sura. I praktiska sammanhang har man infört handfasta basicitetsbegrepp enligt: B= (CaO + MgO + FeO + ZnO +.) / (SiO 2 + Al 2 O 3 + P 2 O 5 +.) Vanligen förenklas formeln kraftig så att endast de dominerande oxiderna tas med. Dagens basicitetsbegrepp kan användas för att utvärdera lancashireslaggen och kan med härledning ur den äldre Lancashirelitteraturen förenklas till: B= jernoxidul/kiselsyra = FeO/SiO 2 För att slaggen ska ha förmågan att binda för stålet skadliga ämnen såsom fosfor, vanadin och svavel krävs det att slaggen är basisk, dvs har ett FeO/SiO2 förhållande >1. Tolkning av Axelsson ger tillhanda att basiciteten vid slaggfärskning i Lancashire bör vara över 3 (enkelt ferrat) men allra bäst runt 6 (tiferat) Beskrivning av tackjärn enligt den gamla litteraturen Jacobsson beskriver beskaffenheten i de sju allmännast förekommande olika tackjärnssorterna enligt följande: 1:o. Nödsatt, rågående tackjärn med fint askgrått brott som efter fulländat kok ger en vit och kvick slagg. Tackjärnets ursprung härleds till basisk masugnsbeskickning och nödsatt hyttgång. 2:o. Nödsatt, rågående tackjärn med samma brott som föregående men som efter fulländat kok ger en röd tunnflytande, stundom tjock slagg. Dåligt utbyte. Tackjärnets ursprung härleds till kiselsyrerik beskickning och nödsatt hyttgång. 3:o Grått tackjärn med tydlig kristallin textur. Utmärker sig som lagom lättfärskat och ger en vit slagg. Ger ett fullgott lancashirejärn. Tackjärnets ursprung härleds till basisk beskickning och fullmalmad hyttgång jämte fördelaktiga förhållanden i övrigt såsom torra kol och väl rostade malmer. 4:o Till hälften grått och till hälften vitt tackjärn inom samma brottyta. Förhåller sig på samma sätt som föregående. Tackjärnets ursprung härleds till basisk beskickning och fullmalmad hyttgång jämte fördelaktiga förhållanden i övrigt såsom torra kol och väl rostade malmer. 5:o Hårdsatt vitt tackjärn som ger en dels vit och kvick och dels en vit och tjock slagg i härden. Lättfärskat och ger ett mjukt och lortfullt stångjärn. Tackjärnets ursprung är i likhet med 3 och 4 men innehåller något högre halt mangan. 6:o Vitt tackjärn som till föregående förhåller sig kvickflytande till rågående. Ger en måttligt färsk och rödaktig slagg. Kräver mycket arbete för att erhålla tillräckligt utbyte. Tackjärnets vita brottyta härleds till hög halt mangan medan beskickningen i övrigt kan vara antingen rik eller fattig på kiselsyra. 7:o Vitt tackjärn med blåsig upphöjd yta och avrundade kanter. Ger varierande färskningsresultat men alltid en vit tjockfluten färskslagg som envist håller kvar en hög järnhalt vilket medför mycket slagg och ett lortfullt järn. Tackjärnets ursprung härleds till en fullmalmad och försatt hyttgång med sura, stybbiga och lösa kol. 17

18 Jacobsson skriver att skillnader i härdgång till stor del härleds av tackjärnets olika beskaffenheter. Men även om samma tackjärn används kan härdgången skilja från gång till annan vilket innebär att även arbetets utförande och omständigheter har stor betydelse. Jacobsson ger exempel att om slaggen från en föregående smälta blivit uttorkad och röd så blir gången råare vid nästkommande smälta. Temperaturvariationer i blästerluften samt träkolets fukthalt och grad av stybbinnehåll påverkar också resultatet. Jacobsson skriver vidare att kolets beskaffenhet att vara mer eller mindre starka, torra och rena påverkar härdgången. Hårda, torra och stybbiga kol ger en hårdarbetad och rå gång, vilket är att föredra för ett färskt tackjärn. Lösa och fuktiga kol ger motsatsen och passar bättre till rågående tackjärn. Mer information om tackjärnets kemi och förutsättningar beskrivs i avskrifterna av Professor J G Wiborgh föreläsningar om Järnets metallurgi 5. Wiborgh säger att ju mer kisel som finns i tackjärnet desto mer arbete och längre tid åtgår. Om däremot kiselhalten är för låg blir slaggen för basisk och trögflytande vilket förhindrar kok att uppstå. Enligt Wiborgh är en kiselhalt mellan 0,25-0,50% nödvändig för framställande av Lancaschirejärn. Liksom kisel syresätts även mangan under tackjärnets nedsmältning och ingår i slaggen vilket gör den mindre kvickfluten men samtidigt också mindre färskande. Mangan förorsakar således rågång och ger ett hårt och ojämnt järn. Om man vill framställa ett mjukt och jämnt Lancashirejärn bör tackjärnet innehålla mindre än 0,5% mangan. Enligt Wiborgh renar härdfärskning järnet helt obetydligt från fosfor så länge kol är närvarande och verkar reducerande på slaggen. Fosfor gör dock att kol lättare syresätts och därför färskas fosforhaltigare tackjärn lättare i härd än fosforrenare. Vid högre manganhalt i slaggen går även en del fosfor bort. Mycket fosfor gör det dock svårare för smältan att hålla ihop då den tas ur härden. Svavel avlägsnas inte vid härdfärskning och för att erhålla en god kvalitet på järnet ska halten svavel inte överstiga 0,03% Tolkning av den gamla litteraturens beskrivning av tackjärn Wiborgh säger att ju mer kisel som finns i tackjärnet desto mer arbete och längre tid åtgår. Det är i linje med vad som kan utläsas från nutida syrepotentialdiagram som visar att kisel har högre affinitet till syre jämfört med kol och järn. Svavel avlägsnas inte vid härdfärskning tillföljd av den höga syreaktiviteten. Dessutom påverkas svavelfördelningen mellan metall och slagg så att en låg FeO-halt i slaggen gynnar svavelrening, vilket inte är förhållandet i lanashireprocessen. Troligen påverkar svavelhalten inte själva färskningspotentialen utan endast egenskaperna i färdigt smidesjärn. De olika tackjärnen som använts inom projektet bedöms utifrån dess kemiska sammansättning ha förutsättning för ett gott färskningsresultat. Jämfört med Wiborghs rekommendationer är kiselhalten något hög i samtliga tackjärnssorter, undantaget Karmansbo H tackjärn. Aktuella kiselhalter utgör dock inget hinder för färskning men möjligen bidrar de till något längre tidsbehov. Manganhalten är lägre än Wiborghs rekommendation i samtliga sorter utom i det brasilianska tackjärnet som ligger något i överkant. Svavelhalten är i några analyserade tackor från oxelösund betydligt högre än den rekommenderade halten på 0.03%. Enligt Jacobssons klassificering av tackjärnssorterna 1:o 7:o görs bedömningen att det inom projektet använda tackjärnet från Oxelösund kan härföras till klass 3. Detta mot vetskapen att använd masugnsprocess kan anses ge en fullmalmad hyttgång jämte fördelaktiga förhållanden i övrigt såsom torra kol och väl rostade malmer. Det brasilianska tackjärnet med högre manganhalt jämfört med Oxelösund kan uppkattningsvis istället härföras klass 5. I övrigt kan det endast konstateras att olika tackjärn bör ge olika förutsättningar för färskningsresultatet. Vi har dock idag inte tillräcklig praktisk erfarenhet för att ändra och optimera 5 Wiborgh, J, G (1904), Järnets Metallurgi: föreläsningar 18

19 arbetssättet utifrån eventuella skillnader i tackjärnet. Vi har under de praktiska försöken i Karmansbo inte heller kunnat karakterisera slaggen som vare sig vit, röd eller uttorkad så som den gamla litteraturen beskriver Beskrivning av processens utförande enligt den gamla litteraturen I detta avsnitt beskrivs de moment i processen som den gamla litteraturen anger har en direkt metallurgisk betydelse. Litteraturen beskriver även handhavandet samt hur det ska anpassas till olika situationer men det tas inte upp här. Arbetssättet vid lancashiresmidet kan delas in i tre huvudperioder, enligt Jacobsson: 1:o Tackjärnets smältning 2:o Brytningarna eller det så kallade färskningsarbetet 3:o Färskornas nedsmältning eller den så kallade sänkningen Wiborgh [5] delar dock upp det sista steget i två vilket ger fyra perioder enligt: Första smältperioden: Tackjärnet smälts Andra smältperioden: Brytningsarbetet Tredje smältperioden: Färskornas uppbrytande Fjärde smältperioden: Smältgöringen 1:o Tackjärnets smältning Wiborgh skriver att tackjärn läggs in i förvärmningsrummet där det upphettas till full rödvärme under det att föregående smälta i härden tillverkas. Efter det att härden rengjorts efter föregående smälta läggs först en passande kvantitet slagg, vilken behövs för att bilda en skorpa på tackjärnsbotten för det nedsmälta järnet att samlas på, och sedan fylls härden med träkol varvid det förvärmda tackjärnet rakas ner från förvärmningshyllan och placeras ovanpå kolbädden. Därefter dras blästern på och nedsmältningen börjar. Allteftersom träkolet förbränns sjunker det smälta tackjärnet mot härdbotten och för att förhindra detta lyfter smeden tackorna med ett spett så att de håller sig ovan formorna. Detta är nödvändigt om en tillräcklig raffinering ska äga rum. Tackjärnet måste nämligen passera foci droppvis. Om nedsmältningen sker för fort nedkommer på en gång för mycket och för varmt järn så att slaggskorpan på härdbotten genomsmältes och råbasar uppkomma. Axelsson beskriver nedsmältningens betydelse för bildningen av en ändamålsenlig och jernoxidulrik färsslagg. Enligt Axelsson härrör bildningen av färskslaggens jernoxidul under tackjärnets nedsmältning i Lancashiresmide endast från tackjärnet självt. Syresättningen och bildningen av jernoxidul beror dels av syrehalten i blästern och dels av tackjärnets temperatur och aggregationsform. Den syrehalt varmed blästern träffar tackjärnet beror i sin tur på träkolets kvantitet och storlek. Temperaturens inflytande på oxidulbildningen delar Axelsson in i tre nivåer: 1:o. Tackjärnet smältes vid högsta temperatur under skarp bläster samt går kvick ner såsom kvicksilver och träffas först i detta tillstånd av blästern. Tackjärnet oxideras då trögt och slaggen blir fattig på jernoxidul (enkelt ferrat). Ett stormande slaggkok eller så kallat lortkok uppkommer. 2:o. Vid lägre temperatur under svagare bläster går tackjärnet ner grötigt eller trögflytande blandat med små fina osmälta tackjärnskristaller. Tackjärnet syresätts därmed betydligt lättare och bildar en jernoxidulrik färskslagg (triferat) och färskningen sker så småningom under ett sakta kok. 3:o. Vid upphettning till blott brunglödgning och utan mellanlägg av träkol oxiderar sig järnet med stor lätthet till järnrik slagg (oxid-oxidul) vilken är ytterst trögsmält och kvarstannar på tackjärnets yta, vilken därunder färskas till en stålskålla. När smeden stöter på denna med spettet rinner det kvickflytande järnet och lägger sig som en hårdbas. Axelsson beskriver därefter nedsmältning på liknande sätt som Wiborgh (se ovan) men han betonar mer slaggens betydelse för färskningsprocessen: Den första smältande slaggen bildar en skorpa på 19

20 den svala bottnen där den senare smälta slaggen stannar kvick. Då de därefter nedsmältande tackjärnsdropparna passerar den smälta kvickflytande färskslaggen så färskas de till en viss grad varvid de förlorar sin lättsmälthet och bildar en mer eller mindre färsk järnsula omedelbart ovanpå den förutnämnda slaggskorpan. Men efter hand som mer tackjärn smälter och färskas av den kvicka slaggen, desto mer har slaggen förlorat sin jernoxidulhalt och följaktligen sin färskande förmåga. 2:o Färskningsarbetet medelst brytning Så snart allt tackjärn blivit nedsmält och samlat sig på slaggskorpan påbörjas själva brytningsarbetet. Tekniken och handhavandet för ett fullgott brytningsarbete skildras ingående i den gamla litteraturen. I detta avsnitt beskriv dock inte själva tekniken utan vi konstaterar helt enkelt bara att brytningsarbetet syftar till att all slagg och allt smält järn ska bli intimt blandade med varandra. Wiborgh beskriver processteget så här: Då järnmassan och slaggen blandas börjar slaggens järnoxid verka kraftigt oxiderande på det smälta järnets kol och således befordras färskningen i hög grad av brytningsarbetet. Slaggen som medföljer järnmassan kommer åter i beröring med blästern och syresätts åter på samma gång som den börjar upptaga något avbränt järn varigenom dess syresättande förmåga ytterligare ökas. De uppbrutna och upplyftade delarna sjunker hastigt till botten igen och måste åter brytas upp. Och så fortgår detta arbete under en lång stund. I början av perioden är massan mjuk och brytningarna går lätt men efterhand som färskningen fortgår blir godset mera stelt och brytningsarbetet mer ansträngande. Mot slutet av perioden blir koloxidutvecklingen i följd av slaggens inverkan så häftig att slagg och små kol som vila på massans yta kommer i skakande rörelse och kastas upp och ned. Detta fenomen benämns att man brutit till kok. Kok inträder dock inte om smeden varit för lättjefull eller tackjärnet varit för färskt. Axelsson beskriver brytningen på liknande sätt men med lite annorlunda formulering: Uppkomsten av kok förutsätter tillräcklig mängd jernoxidul i den färska slaggen samt en viss trögflytlighet hos både slagg och tackjärn. Genom koket blir järnet kolfattigare vilket gör det både trögsmältare och mera trögflytande vilket ger det en benägenhet att stelna. Konsekvensen blir att koket avstannar trots att mycket rått och ofärskat järn fortfarande kan finnas i härden. Smeden måste hela tiden underhålla koket och förekomma dess förtidiga avstannande genom att lyfta järnet uppåt alternativt öka blästern. Jacobsson skriver liksom övriga att färskning med kok uppnås genom ett gediget brytningsarbete. Han beskriver också att det går att fuska sig till ett kok: Att röra till kok såsom en del smeder bruka, det vill säga att blott framför forman, helt ofullständigt sköta brytningarna, är alldeles oriktigt och bör vid lancashiresmidet förbjudas. Därigenom erhålles visserligen kok men oaktat att råbasar betäcker hela botten och samlas bak i härden utan att delta i färskningen. Jacobsson skriver att med rå gång menas att godset står kvickt i härden så att för spettet ingenting annat känns än härdverket. Godset har då en benägenhet att fästa vid botten och bilda så kallade råbasar. Den råa gången kan någon gång vara orsakad av för liten mängd slagg i härden. Det är i sådana fall omöjligt att förekomma bildning av råbasar i synnerhet om botten är benägen att gå varm. Tackjärnssorter som är benägna att bilda råbasar färskas dock fort så länge man är observant och lyckas bryta upp dem innan de blir för stora. Ibland när tackjärnet är färskt beskriver Jacobsson att godset efter nedsmältning känns degigt och i mindre grad sammanhängande samt vid andra eller tredje brytningen förefaller som en sammanblåst but. En ovan arbetare kan då bli lurad och tro att färskningen är klar och därmed påbörja smältgöringen. Det slutar då i ett råartat och slaggigt järn. Men även om arbetet sköts rätt kan man vid butfärskning nästan alltid befara ett ojämnt järn, även om kok uppstår, eftersom butfärskans inre inte blir genomfärskad vid brytningarna. Skillnaderna i härdgången (rågång eller but) kan bero på tackjärnets beskaffenhet men också till lika stor del på arbetets utförande. 20

21 Som sista moment i färskningsarbetet ingår att med hjälp av spettet lyfta de färskor eller löst hopvällda partier av mjukare järn som nu påträffas i härden så att de kommer ovanför fokus. Meningen med detta är enligt Wiborgh att färskornas stålartade delar ska ursmälta och komma ned och färskas i slaggen. Brytningarna avbryts enligt Axelsson då inga lösa färskor uppkommer och slaggen återigen fäster på spettet. Färskorna ligger då tungt på spettet så som större, fastare och mer hopsittande. För tidigt avbruten färskning ger enligt Axelsson lättsmältare färskor men slaggiga (lortmjuka) järnfattiga smältor. För länge fortsatt färskning gör slaggen rödaktig, färskorna trögsmältare samt smältan stel, slaggfattig och mjuk. 3:o Sänkningen eller den så kallade smältgöringen Den avslutande smältgöringen inleds med syfte att separera det färskade järnet från slaggen. Enligt Wiborgh beskrivning består smedens arbete under denna period att hålla färskorna över foci så att de smälter i sträng hetta och flyter ned mot härdbotten där det då i slaggen bildas en sula. Smeden får inte spetta i den bildande sulan eller smältan eftersom slagg och järn då blandas igen. Spettet får enbart föras in mellan smältan och färskorna. Efterhand som smältan växer kan det behöva tillsättas mera färskslagg som skyddar smältans överyta att komma i beröring med kolen. Axelsson skriver att för att underlätta färskornas nedsmältning tappas slaggen ut för att inte den ska hindra blästerns framträngande. Smältan är färdig att uttagas då ingen slagg fäster sig vid spettändan. 2.3 Materiella förutsättningar Utrustning Färskningsförsöken har genomförts i Karmansbo Smedja som är den smedja i Sverige som har en fungerande lancashirehärd och vattenhjulsdriven mumblingshammare. Härden har två formor, förvärmningshyllan nås från härdöppningen. Härden är försedd med hjälpbrytare som hjälper smeden att föra in, och lyfta, spettet under färskningen. Bläster åstadkoms med en fläkt som användes från de sista åren av smedjans kommersiella färskning, fram till Under försökens genomförande har vi succesivt lärt oss anläggningen. Vi har också genomfört en del underhållsarbete. Smedjan används sedan flera år av Hembygdsföreningen Karmansbo Bruk för publik demonstration av härd, hammare och valsverk. Smedjan blev byggnadsminne Underhåll av utrustning: Inför färskningstillfälle B smorde vi lagren i hjälpbrytarna ordentligt. Det är fortfarande ett glapp i hjälpbrytarna som vi ännu inte åtgärdat men de fungerar att använda. Fläktarna har länge varit ett problem för oss och inför sista färskningstillfället (C) så gjorde vi en ordentlig genomgång av maskineriet fläktarna. Förberedelserna hade två huvudsyfte, dels öka luftmängden (trycket) i formorna, dels kontrollera fläkten och smörja motor- och fläktaxellager av drifts och säkerhetsskäl. Med detta lyckades vi öka trycket i blästerluften vid max-öppet spjäll från 230 mm vattenpelare (vp) till 1050 mm vp. Detta motsvarar väl de gamla litteraturuppgifterna att trycket ska vara omkring 22 linjer Hg (c:a 900 mm vp) Efter viss felsökning av misstänkt el-lukt från fläktmotorn kunde vi konstatera att handhavandet länge varit bristfälligt och att mekaniskt slitage orsakat viss osäkerhet i manövreringen. Det är viktigt att skylten FULLT visas i fönstret vid drift. När den korrekta startproceduren och spänningsförhållandena klarlagts samt efter provkörning kommer vi fram till att anslag med startanvisning bör sättas upp vid kontaktskåpet. Lagerbockarna och täckplåtarna för axel- resp. motorlager demonterades. Axellagren gjordes så rena som möjligt på plats och smordes med högkvalitativt fett. Även motorns lager rengjordes och smordes. Luftintaget till fläkten konstaterades vid tillfälle B vara fylld med ris från fågelbon. Detta rensades då. Vid därpå följande tillfälle (C) bedömdes att det fanns stor risk att kvistar sugits in i fläkten och 21