Производство железа и стали в раннем средневековье

Производство железа и стали в раннем средневековье. Часть первая
Историческая справка
В Древнем Риме
специализация различных, в том числе металлоделательных профессий, была очень
высока.
К примеру, руду могли добывать в Испании, обжигать в Греции, а изготавливать кованые
изделия - уже непосредственно близ самого Рима.
Падение Римской Империи привело к полному разрушению всех логистических цепочек.
Часто, одновременно с логистикой, терялась и технология.
Рука от
статуи императора Константина, Капитолийский музей, Пьяцца дель Кампидольо, Рим,
Италия
И вот, темные века - до начала раннего средневековья - по всей Европе полностью
отсутствовала система дифференциации кузнечных специальностей.
К 10му же веку процесс дифференциации профессий, относимый к обработке металла,
привел к выделению кузнецов-оружейников в отдельную социальную линию.
Это были жители либо городов- больших торговых центров,
как обычно было на Руси, либо оружейники, жившие на отшибе, как это описывается в Саге
об Эгиле.
Захоронение кузнеца с инструментарием, Норвегия.
Тогда же выделяются вспомогательные профессии углежога и рудовара.
Но кузнец деревенский, многопрофильный, как и оружейник, живущий вдалеке от города,
конечно же, умели и добывать себе древесный уголь, и изготавливать кричное железо из
руды.
Мы хотим рассказать вам обо всех процессах, связанных с получением и обработкой
железа и стали в раннем средневековье.
Уголь
Начнем с угля.
Почему же не дрова? В дровах много воды.
А древесный уголь, полученный путем пиролиза из пережженных в отсутствии воздуха
дров, и дает жар, бОльший, чем дрова, и выделяет намного меньше дыма.
Как это делалось?
Рубился лес. Сырой ли, сухой ли... обычно одной, не хвойной, породы.
В идеале древесина идет на уголь дубовая,
или и вовсе буковая.
Обычно же - береза и ольха.
Методов добычи угля было несколько. Основные - кучный и ямный.
Эти технологии были примитивными, процесс продолжался до месяца и требовал
периодического контроля и обслуживания.
Место кладки костра (ток) не должно быть ни очень сыро, ни сухо; его перекапывают для
удаления камней, корней и дерна и выравнивают. Лучше, если почва суглинистая (рыхлый
суглинок), а еще лучше, когда ток уже покрыт угольным мусором (старый ток), потому что на
новом токе выжег на 15—20% менее, чем на старом.
Операции разжигания, регулирования горения и разгребания угольной кучи. Гравюра из
«Энциклопедии» Дидро и Д’Аламбера
При ямном способе углежжения выкапывалась томильная яма глубиной до 2х метров и
диаметром до 15 метром. Дрова в них укладывались горизонтально, поленницей, почти до
верху. Сверху ставились вертикально.
Такие ямы были оборудованы системой продухов.
На небольшом расстоянии от основной ямы копался приямок, дно приямка устраивалось
чуть ниже уровня основной ямы. От приямка к яме выкапывалась узкая траншейка и туда
клали деревянный продух, один конец его находился в приямке, а второй на середине ямы.
Иногда томильная яма выкапывалась рядом с логом - в этом случае приямок был не нужен,
и продушины укладывались к склону ложочка.
Изготовлялись продухи следующим образом: брался ствол дерева диаметром около 15-20
см, по всей длине ствол раскалывался деревянными клиньями наполовину. Топоромтеслом выбиралась внутренняя часть древесины. Затем половинки расколотого ствола
складывались и перевязывались берёзовыми прутьями. Получалась полая трубапродушина. Продух присыпался землёй, и поэтому он не прогорал и мог пропускать воздух
до ломки ямы. В зависимости от величины ямы могло быть от четырёх до 10 продухов.
После укладки продухов на дно ямы укладывалась береста, а сверху - ряды поленьев 10-12
см в диаметре и длиной около метра. Каждый последующий ряд выкладывался с поворотом
на 90 градусов (поленницей). На расстоянии около 70 см от дна ямы в середину кучи
устанавливалась вытяжная труба около полуметра в длину. Теперь поленья укладывались
вокруг трубы по всему периметру ямы вертикально, плотно друг к другу.
Куча поленьев поднималась над землёй примерно на 1 метр. Сверху она покрывалась
пластами свежеснятого дёрна толщиной до 10 см. Дёрн укладывался травой внутрь. И
засыпался землёй. Яма была готова к углежжению.
Вариантами кучного костра были «стог» и «кабан».
Стоячий костер или стог.
В центре будущего костра ставят кол или три доски с распорками, образующие трубу. Дрова
ставят вертикально, верхний слой - чепец - горизонтально.
Сверху делают покрышку костра, предохраняющую его от доступа воздуха. Она состоит из
хвороста и дерна, обращенного травою к дровам.
У основания костра остается непокрытая дерном зона в 4—8 вершков. Сверх дерна
делается еще обкладка из песка, глинистой земли или, чаще всего, из смеси земли со
смоченной угольной мелочью (осыпка, чернение). Покрышка на «чепце» делается толще
для преграждения прохода воздуха; на боках она бывает 3—5 вершков. Костры делают от 1
с половиной до 8 саженей диаметром.
Вы же просили давать не ярды с футами, а наши, родные меры? Вот, наслаждайтесь!)
Структура кучи (сверху) и настила (снизу) для выжига угля тирольского типа
Поленья берут в полтора—3 аршина длины при толщине около 4 вершков; дрова должны
быть зимней рубки, как лучше высыхающие.
Костер зажигается через трубу или через горизонтальный канал, но в обоих случаях
горение идет от «чепца» к подошве, т. е. сверху вниз.
Операции подготовки площадки, укладывания и покрытия дровяной кучи. Гравюра из
«Энциклопедии, или Толкового словаря наук, искусств и ремёсел» Дидро и Д’Аламбера.
1751 г.
Зажигание костра производится в безветренный день, так как первое время надзор за
костром очень труден.
Лежачий костер или кабан делается от 3 до 5 аршинов в ширину и от 3 до 6 саженей в
длину; высота изменяется от 1 аршина у одного конца («подошва») до 6 аршинов у другого
(«парус»).
При горизонтальной кладке поленьев угля получается более, но процесс идет медленнее.
Ширина костра равна длине обугливаемых плах (колод), причем для плотности кладки
последние должны быть очень хорошего качества и, следовательно, очень ценны.
Выход угля тут в 9/5 раза более, чем при стоячем костре.
Управление огнем производится и тут помощью отверстий, пробиваемых постепенно от
«подошвы» к «парусу». По мере обугливания, нижний конец (готовый уголь) разбирают,
тушат и вновь закрывают, пока костер не получится кубический, тогда выбирание угля
прекращают и операцию заканчивают обычным образом, как для стоячих костров.
При очень тщательной работе костры могут дать до 26% угля, но обыкновенно получают
15—17%; уход за костром и погода представляют два главных влияния, изменяющих выход
угля.
Если куча была небольшой, её поджигали сверху, через вытяжную трубу, бросая в неё
горящую бересту, пока не вспыхнет берестяная подстилка на дне ямы. Чтобы поджечь
большую кучу, сразу с нескольких сторон, использовали продухи - в них просовывали
длинную палку с берестяным факелом на конце.
Технология углежжения
Поджигание поленницы запускало непрерывный химическиий процесс пиролиза древесины
(неполного сгорания древесного сырья без доступа воздуха при температуре 350-360 °С).
Разумеется, углежоги об этой химии не знали, и все хитрости промысла ими познавались на
опыте.
С курящейся кучи нельзя было отлучиться ни днём, ни ночью. От жигарей требовалось
«жечь неторопно, чтобы не могло оставаться многих головень», но и чтобы не пережечь
поленья. Весь процесс углежжения мог продолжаться до месяца и требовал постоянного
контроля и обслуживания.
Качество угля зависело от главного углежога - угольного мастера.Он знал, когда открыть
продушины и трубы, сколько их держать открытыми и когда нужно закрыть. Продушины и
трубы закрывали ветошью.
По характеру и количеству дыма углежоги понимали, что внутри кучи появился открытый
огонь и тогда на это место лили воду.
Белый дым - показатель водяного пара, и сырой древесины.
Голубой дым- завершение процесса.
Можно себе представить, на кого был похож угольщик, с недельку поживший в лесу.
Время от времени кучи поколачивались "чекмарями" (специальными колотушками), чтобы
дрова просаживались на подгоревшие места, заполняя образовавшиеся пустоты. Если где
прорвётся открытый огонь, углежоги немедленно засыпали это место землёй.
Поздней осенью крестьяне кучи ломали. Этот момент был самым сложным и
ответственным. Вскрыл раньше времени – получишь одни головешки, вскрыл поздно –
получишь одну золу.
Остывший уголь выгребали, просеивали, грузили в рогожные кули, короба и развозили по
кузницам.
Уже позже, в Новое Время, приписные крестьяне снаряжали специальный санный обоз и
везли уголь за две и более сотни вёрст на заводы.
Такие методы добычи угля были в ходу вплоть до 18 века, до развития печного углежжения.
И несмотря на начало широкого использования антрацита, бурого и каменного угля в
промышленности 19-20 веков, металлурги от Демидова
до Грум-Гржимайло утверждали, что именно древесный уголь дает лучший результат в
сталилитейном деле.
Кучи для промышленного выжига угля из руководства по металлургии XIX в.
Источники утверждают, что в интересующее нас время раннего средневековья древесный
уголь добывался именно ямным способом.
Нам же представляется, что для экономии времени и улучшения логистики было разумным
копать угольную яму неподалеку от того места, где планировалась варка руды.
Так как методы как доставки больших объемов древесины, так и больших объемов руды на
значимые расстояния появляются, опять же, только в 17-18 веках.
Продолжение: https://vk.com/@waylandssmithy-proizvodstvo-zheleza-v-rannem-srednevekove
Фильм Рождение Меча часть первая YouTube37:21