Co je železo?
Železo je kovový prvek (symbol periodické tabulky: Fe) s bodem tání od 1150 stupňů Celsia výše.
Je to čtvrtý nejrozšířenější prvek v zemské kůře, ale nachází se spíše jako železná ruda než jako použitelný kov. Železná ruda se vyskytuje v různých formách a vypadá jako hornina. Je to směs železa, kyslíku a dalších prvků, smíšená s písky a jíly.
Obrázek vpravo: Ruda se těží ze zvonových jam ve Wilsontownu.
Chce-li huť vyrobit použitelný kov, musí se zbavit nežádoucích složek této směsi a zachovat co nejvíce železa, čímž vznikne čistší kov.
Proces výroby železa se vyvíjí
Železářství se do Británie dostalo z Evropy a Blízkého východu kolem roku 450 př. n. l.. V této době k procesu stačila železná ruda, dřevěné uhlí a jíl. Od 13. století se k pohonu měchů a kladiv používala vodní síla a vysoká pec byla zavedena v 15. století v Belgii.
Dřevěné uhlí se používalo tam, kde byl dostatek dřeva, ale pro oblasti bez velkého množství lesů bylo uhlí možným palivem pro vysoké pece. Uhlí obvykle obsahuje síru, a to znamená, že železo vyrobené z uhlí jako paliva bude obsahovat také síru. To je dobré pro litinu, ale nepoužitelné pro kované železo.
Uhlík je čistší forma uhlíku a neobsahuje síru. Vyrábí se částečným spalováním uhlí. Koks byl poprvé použit ve vysokých pecích v roce 1708 a železárny ve Wilsontownu používaly koks jako palivo pro své vysoké pece od samého počátku.
Recept na výrobu železa
Muži pracující v zavážce u vysokých pecí by byli asi nejkvalifikovanějšími pracovníky železáren. Nebyli by to místní lidé a možná ani Skotové. Jejich úkolem bylo zajistit, aby do vysokých pecí – velkých pecí používaných k vaření železné směsi – bylo ve správný čas přidáno správné množství různých přísad.
Vysoké pece by v ideálním případě pracovaly 24 hodin denně, sedm dní v týdnu. Odfoukávaly se pouze v případě potřeby oprav a údržby.
Složkami pro výrobu použitelného železa byly vápenec, železný kámen, koks a vzduch. Koks je palivo a železný kámen poskytuje železnou rudu. Železný kámen se nejprve pražil v kalcinačních pecích umístěných vedle vysokých pecí, aby se odstranily nečistoty. Vzduch neboli výduch byl do vysoké pece vháněn výkonnými parními stroji. (Studený vzduch se používal až do roku 1828, kdy se ve Wilsontownu zjistilo, že horkým tryskáním se vyrábí kvalitnější železo).
Vzduch je nutný k udržení hoření směsi uvnitř pece. Vápenec se přidává, protože se spojuje s nečistotami v železné rudě, působí jako tavidlo. Tato směs vápence a nečistot se nazývá struska, která nebyla žádoucí a z vysokých pecí se odstraňovala otevřením kohoutu, z něhož struska vytékala, jakmile vyplula na vrchol směsi.Schéma pece ve Wilsontownu
Po zahřátí směsi po požadovanou dobu a odčerpání strusky se na dně vysoké pece otevřel kohout, z něhož vytékalo roztavené železo. Nechávala se stékat do připravených pískových lůžek zvaných „pig beds“, kde tuhla. Takto se vyráběla prasečí rona, nazývaná tak proto, že uspořádání prasečích lůžek prý připomínalo prasnici s krmícími se selaty.
Uvnitř vysoké pece
Po výrobě surového železa ve vysokých pecích se část železa odvážela do rafinerií, pak do kovárny a válcovny.
Rafinerie
Ve Wilsontownu byly dvě vysoké rafinerie, kde se surové železo před pudlováním nejprve podrobilo výbuchu vzduchu, aby se vypálily některé nečistoty. Rafinerie by se nacházely v blízkosti místa, kde železo vycházelo z vysoké pece, a byly vhodně umístěny pro převoz železa přes propust do kovárny k pudlování. Po rafinaci se kov chladil v cisterně nebo vodním žlabu.
Kovárna
Detail z kovárny ve WilsontownuKovárna je budova, kde se kov zahřívá a tvaruje.
Tato budova byla poprvé postavena v roce 1790/1 podle plánů, které vypracoval John Rennie, který v té době pracoval jako inženýr pro Boultona a Watta. Stála naproti propustku od vysokých pecí. V jejím srdci stála v roce 1810 strojovna se dvěma parními stroji, jedním jednosilným a jedním dvojsilným. Jeden z těchto strojů byl z druhé ruky, byl zakoupen od slévárny King and Queen Foundry v Rotherhithe, kterou v té době vlastnila společnost Gardner, Manser & Co. Pravděpodobně začal pracovat v kovárně ve Wilsontownu v srpnu 1791.
Původně se v kovárně nacházely kormidelní buchary, cepy a finery na zušlechťování železa, ale tento způsob se stal nerentabilním. Proto poté, co kovárnu převzali John Wilson Snr &Sons, instalovali nové zařízení, které zahrnovalo parní stroj, pudlovací pece a 2 nové hamry, případně upravili i budovu.
V roce 1810 již motory poskytovaly výkon pro práci 3 šindelářských kladiv a jednoho tažného kladiva. V této době bylo v kovárně také 10 pudlovacích pecí, 2 koulovací pece a jedna řetězová pec.
Železo se do kovárny přiváželo z rafinerií a přepracovávalo se v pudlovacích pecích, aby se vypálil (hlavně) uhlík. Poté se nyní surové kujné železo znovu zahřálo v kulovací peci nebo v chaferu, načež se zatlouklo (šindelovalo), aby se odstranil okuje, a nakonec se vytáhlo do bloků, které se odvezly do válcoven. To mohlo vyžadovat několik „ohřevů“. Z tohoto důvodu musely být rafinace, pudlování, mlácení a nakonec válcování blízko sebe.
Mláta byla dvojího typu – kormidelní a sklopná. Pro šindelování byla typu helve a pracovala pomocí vaček z osy, které zvedaly nos (konec kladiva) přímo s opěrným bodem zajištěným na druhém konci. Toto kladivo pracovalo pomaleji než naklápěcí kladivo, ale mělo větší zdvih. Naklápěcí kladivo se používalo k tažení a mělo rychlejší, ale jemnější úder. U tohoto typu ležel opěrný bod uprostřed; stlačením ocasu se konec kladiva na opačném konci zvedl díky páce působící přes opěrný bod.
Přesun železa v kovárně probíhal pomocí trakařů, jednoho čtyřkolového a tří dvoukolových vozíků po litinových „trakařových drahách“. Kolem kovárny bylo 14 vodních boxů (boshes) pro chlazení pracovních nástrojů.
Válcovna
Detaily z válcovny ve WilsontownuVálcovna je továrna na tvarování kovu průchodem mezi dvojicemi válců.
Válcovna ležela vedle kovárny na severu. Před převzetím do válcovny se bloky z kovárny vážily. Zdá se, že válcovna byla postavena kolem roku1802-4 a byla popsána jako otevřená s kamennými sloupy ve vhodných rozestupech a klenutými mezi nimi. Vzhledem k velké ploše, kterou pokrývala, byla střecha uvnitř podepřena litinovými sloupy a pravděpodobně měla kované střešní vazníky, které byly svázány se stěnami pomocí stěnových desek. Vnitřní štíhlé litinové sloupy by umožňovaly pohyb materiálu uvnitř; stejně jako kovárna byla podlaha vyložena litinovými deskami, aby se zabránilo poškození při pohybu železa.
Mlýn poháněl jednočinný parní stroj s mohutným setrvačníkem o průměru 24 stop. Mlýnský stroj byl umístěn uprostřed, takže tři páry válců s kupeckými tyčemi mohly ležet na jedné straně hlavního pohonu a tři páry určené pro hladkou práci (kotlové plechy, plechy a obruče) na straně druhé. Na této straně se nacházel také pár šroubových válců s frézami, které se odvíjely od excentru. Od motoru byl také poháněn soustruh pro soustružení válců zpět do pravé polohy (válce měly tendenci se nerovnoměrně opotřebovávat).
Inventář z roku 1813 uvádí vybavení, jako je 100 kleští a háků, které by se používaly pro tažení železa mezi průchody. Mezi jednotlivými průchody by bylo třeba železo znovu ohřát a k tomuto účelu sloužily pece. Po válcování se hotové železo skládalo na 2 svazkovacích lavicích, z nichž každá vážila přes ½ tuny, ale ke stejnému účelu sloužila také dlouhá dřevěná lavice: možná byla určena pro kotlové plechy, které se mohly snadněji poškrábat.
Co se ve Wilsontownu vyrábělo?
Pro Wilsontown Ironworks není k dispozici žádný seznam zákazníků, ale víme o jednom nebo dvou zákaznících, např. o Richardu Crawshayovi, který kupoval tyčové železo. Wilsonovi prodávali své železo prostřednictvím obchodníků se železem, kteří měli velké sklady, jako například James Pillans v Leithu. Víme, že železo z Wilsontownu putovalo do skladů v Leithu, Glasgowě a Londýně.
Produkty byly:
- Surové železo – prodávalo se do dalších sléváren
- Výrobky z litiny, například broky (4-18 liber) pro děla, nápravy, trubky
- Tyčové železo / kované železo / kupecké tyče
- Výkvěty – vykupují jiné železárny / slévárny
- Kotlové a jiné plechy
- Obručové železo – např. na sudy
- Plechové železo
- Železné tyče
- Zátěž pro lodě
- Speciální výrobky pro místní prodej
- Hřebíkové tyče – prodány železáři v Edinburghu
