Hvad er jern?
Jern er et metallisk grundstof (symbol i det periodiske system: Fe) med et smeltepunkt på 1150 grader celcius og derover.
Det er det fjerde mest udbredte grundstof på jordskorpen, men findes som jernmalm snarere end som et brugbart metal. Jernmalm findes i en række forskellige former og ligner sten. Det er en blanding af jern, ilt og andre grundstoffer, blandet med sand og ler.
Billede, til højre: malm, der udvindes fra klokkegruber i Wilsontown.
For at lave et brugbart metal skal et jernværk slippe af med de uønskede komponenter i denne blanding og beholde så meget af jernet som muligt, hvilket giver et renere metal.
Jernfremstillingsprocessen udvikler sig
Jernfremstilling nåede Storbritannien fra Europa og Mellemøsten omkring 450 f.Kr. På dette tidspunkt behøvede processen kun jernmalm, trækul og ler. Vandkraft blev brugt til at drive bælge og hammere fra det 13. århundrede, og højovnen blev indført i det 15. århundrede i Belgien.
Kul blev brugt, hvor der var træ til rådighed, men i områder uden mange skove var kul et muligt brændstof til højovnene. Kul indeholder normalt svovl, og det betyder, at jern fremstillet med kul som brændsel også vil indeholde svovl. Det er fint til støbejern, men ikke til brug for smedejern.
Koks er en renere form for kulstof og indeholder ikke svovl. Det fremstilles ved delvis afbrænding af kul. Koks blev brugt i højovne for første gang i 1708, og Wilsontown Ironworks brugte koks som brændsel til sine højovne lige fra begyndelsen.
Opskriften på fremstilling af jern
Mændene, der arbejdede i ladningshuset ved højovnene, ville måske have været de mest dygtige arbejdere på jernværket. De ville ikke være lokale og måske ikke engang skotske. Det var deres opgave at sikre, at de rigtige mængder af de forskellige ingredienser blev tilsat på det rigtige tidspunkt til højovnene – store ovne, der blev brugt til at koge jernblandingen.
Højovnene skulle ideelt set være i drift 24 timer i døgnet, syv dage om ugen. De blev kun pustet ud, når der var behov for reparation og vedligeholdelse.
Ingredienserne til fremstilling af brugbart jern var kalksten, jernsten, koks og luft. Kokken er brændstoffet, og jernstenen leverer jernmalmen. Jernstenen ristes først i kalcinationsovne, der ligger ved siden af højovnene, for at fjerne urenhederne. Luften, eller blæsten, blev blæst ind i højovnen af kraftige dampmaskiner. (Man brugte kold luft indtil 1828, da man i Wilsontown opdagede, at varm blæst producerede jern af bedre kvalitet).
Luft er nødvendig for at holde blandingen brændende inde i ovnen. Kalksten tilsættes, fordi den kombinerer sig med urenhederne i jernmalmen, den fungerer som et flusmiddel. Denne blanding af kalksten og urenheder kaldes slagge, som ikke var ønsket og blev fjernet fra højovnene ved at åbne en hane, som slaggen kunne flyde ud af, når den var svømmet op til toppen af blandingen.Diagram over ovnen i Wilsontown
Når blandingen var blevet opvarmet i den nødvendige periode og slaggen aftappet, blev der åbnet en hane i bunden af højovnen, hvorfra det smeltede jern kunne flyde ud. Det fik lov til at løbe ud i forberedte sandbede, såkaldte pig beds, hvor det stivnede. Det var sådan, man fremstillede svinejern, der blev kaldt sådan, fordi man sagde, at svinebedene lignede en so, der fodrede smågrise.
Indenfor en højovn
Når man havde fremstillet råjern i højovnene, blev noget af det ført til raffinaderierne og derefter til smedjen og valseværket.
Raffinerierne
Der var to højtryksraffinaderier i Wilsontown, hvor råjernet først blev udsat for en luftstorm for at brænde nogle af urenhederne ud, inden det blev pudset. Raffinaderierne skulle have ligget tæt på det sted, hvor jernet kom ud af højovnen, og de var belejligt placeret, så jernet kunne blive bragt over en grøft til smedjen for at blive puddlet. Efter raffinering blev metallet afkølet i en cisterne eller et vandtrug.
Smedjen
Detalje fra smedjen i WilsontownEn smedje er en bygning, hvor metal opvarmes og formes.
Denne bygning blev først opført i 1790/1 efter planer udarbejdet af John Rennie, der arbejdede som ingeniør for Boulton og Watt på det tidspunkt. Den stod på den anden side af kulverten fra højovnene. I dens hjerte stod et maskinhus med 2 dampmaskiner i 1810, en enkeltmaskine og en dobbeltmaskine. Den ene af disse maskiner var brugt, den var blevet købt fra King and Queen Foundry i Rotherhithe, der på det tidspunkt var ejet af Gardner, Manser & Co. Den begyndte sandsynligvis at arbejde i smedjen i Wilsontown i august 1791.
Smedjen indeholdt oprindeligt spidshammere, kævlerier og finerier til raffinering af jern, men denne metode blev ikke rentabel. Så efter at John Wilson Snr & Sønner overtog den, installerede de nyt udstyr, der omfattede en dampmaskine, pudseovne og 2 nye hammere, muligvis ændrede de også bygningen.
I 1810 gav motorerne nu strøm til at drive 3 skinnehamre og en trækhammer. I smedjen var der på dette tidspunkt også 10 puddleovne, 2 kugleovne og en kasteovn.
Jern blev bragt til smedjen fra raffinaderierne og bearbejdet i puddleovnene for at brænde (hovedsageligt) kulstof ud. Herefter blev det nu rå, formbare jern genopvarmet i en kugleovn eller en kasteovn, inden det blev hamret (shinglet) for at fjerne skjolder og til sidst trukket ud i blokke, som blev bragt til valsevalserne. Dette kunne kræve en række “opvarmninger”. Af denne grund var det nødvendigt at raffinering, puddling, hamring og endelig valsning foregik tæt på hinanden.
Hammerne var af to typer – spidshammer og vippehammer. Til skiferning var de af helve-typen og fungerede ved hjælp af knapper fra akslen, som løftede næsen (hammerenden) direkte med et drejepunkt, der var sikret i den anden ende. Denne metode arbejdede langsommere end tilthammeren, men gav et tungere slag. Kiphammeren blev brugt til tegning og gav et hurtigere, men blødere slag. I denne type lå omdrejningspunktet i midten; ved at trykke på halen blev hammerenden i den modsatte ende løftet ved hjælp af den løftestang, der udøves gennem omdrejningspunktet.
Bevægelsen af jern i smedjen skete ved hjælp af trillebøre, en firehjulet og tre tohjulede vogne langs støbejerns “trillebørsbaner”. Der var 14 vandkasser (boshes) rundt om smedjen til afkøling af arbejdsredskaber.
Valseværket
Detaljer fra valseværket i WilsontownEt valseværk er en fabrik til formning af metal ved at lade det passere mellem parvis af valser.
Valseværket lå ved siden af smedjen mod nord. Inden de blev ført ind i valseværket, blev blokkene fra smedjen vejet. Valseværket synes at være blevet bygget omkring1802-4 og blev beskrevet som åbent med stenpiller med passende mellemrum og hvælvinger imellem. På grund af det store areal blev taget støttet indvendigt på støbejernssøjler og havde sandsynligvis smedejernsagtige tagspær, som var bundet ind i væggene ved vægpladerne. Indvendige slanke støbejernssøjler ville have gjort det muligt at flytte materialer indenfor; ligesom smedjen var gulvet lagt med støbejernsplader for at forhindre skader, når jern blev flyttet rundt.
Møllen blev drevet af en enkeltvirkende dampmaskine med et massivt svinghjul med en diameter på 24 fod. Møllemaskinen var placeret centralt, således at de tre par handelsstangvalser kunne ligge på den ene side af hoveddrevet og de tre par, der var afsat til almindeligt arbejde (kedelplader, plader og bøjler) på den anden side. På denne side var der også et par boltevalser med skær, der blev drevet af en excentrikel. En drejebænk til at dreje valserne tilbage til korrekthed (valserne havde en tendens til at blive slidt ujævnt) blev også drevet fra motoren.
En fortegnelse fra 1813 opregner udstyr såsom 100 tænger og kroge, som ville være blevet brugt til at trække jernet mellem de forskellige arbejdsgange. Mellem hvert træk skulle jernet have været opvarmet igen, og der var ovne til dette formål. Efter valsningen blev det færdige jern samlet på 2 bundtningsbænke, der hver vejede over ½ ton, men der var også en lang træbænk til samme formål: muligvis var dette til kedelplader, som måske lettere ridsede.
Hvad lavede de på Wilsontown?
Der findes ingen kundeliste for Wilsontown Ironworks, men vi kender til en eller to kunder, f.eks. Richard Crawshay, som købte stangjern. Wilsons solgte deres jern gennem jernhandlere, der havde store lagerhuse, som James Pillans i Leith. Vi ved, at jern fra Wilsontown blev sendt til lagerhuse i Leith, Glasgow og London.
Produkterne var:
- Råjern – solgt til andre støberier
- Støbejernsprodukter som f.eks. hagl (4-18 pund) til kanoner, aksler, rør
- Stangjern / Smedejern / Merchant Bar
- Blomsten – købes af andre jernværker / støberier
- Kedel- og andre plader
- Hoopjern – f.eks. til tønder
- Pladejern
- Jernstænger
- Ballast til skibe
- Specialvarer til lokalt salg
- Sømstænger – solgt til en jernhandler i Edinburgh
