Was ist Eisen?
Eisen ist ein metallisches Element (Symbol des Periodensystems: Fe) mit einem Schmelzpunkt ab 1150 Grad Celsius.
Es ist das am vierthäufigsten verbreitete Element der Erdkruste, kommt aber als Eisenerz und nicht als verwendbares Metall vor. Eisenerz kommt in verschiedenen Formen vor und sieht aus wie Gestein. Es ist ein Gemisch aus Eisen, Sauerstoff und anderen Elementen, das mit Sanden und Tonen vermischt ist.
Bild, rechts: Erzabbau in den Glockengruben von Wilsontown.
Um ein brauchbares Metall herzustellen, muss eine Eisenhütte die unerwünschten Bestandteile dieses Gemischs entfernen und so viel Eisen wie möglich behalten, um ein reineres Metall zu erhalten.
Der Prozess der Eisenherstellung entwickelt sich
Die Eisenherstellung erreichte Britannien aus Europa und dem Nahen Osten um 450 v. Chr. Zu dieser Zeit brauchte man für das Verfahren nur Eisenerz, Holzkohle und Ton. Ab dem 13. Jahrhundert wurde die Wasserkraft zum Antrieb von Blasebälgen und Hämmern genutzt, und der Hochofen wurde im 15. Jahrhundert in Belgien eingeführt.
Kohle wurde dort verwendet, wo Holz in ausreichender Menge vorhanden war, aber in Gebieten ohne viel Wald war Kohle ein möglicher Brennstoff für die Hochöfen. Kohle enthält in der Regel Schwefel, und das bedeutet, dass Eisen, das mit Kohle als Brennstoff hergestellt wird, auch Schwefel enthält. Das ist gut für Gusseisen, aber nicht für Schmiedeeisen geeignet.
Koks ist eine reinere Form von Kohlenstoff und enthält keinen Schwefel. Er wird durch Teilverbrennung von Kohle hergestellt. Koks wurde 1708 zum ersten Mal in Hochöfen verwendet, und die Eisenhütte von Wilsontown nutzte Koks von Anfang an als Brennstoff für ihre Hochöfen.
Das Rezept für die Herstellung von Eisen
Die Männer, die im Beschickungshaus der Hochöfen arbeiteten, waren vielleicht die am besten ausgebildeten Arbeiter der Eisenhütte. Sie waren nicht aus der Gegend und vielleicht nicht einmal aus Schottland. Ihre Aufgabe war es, dafür zu sorgen, dass die richtigen Mengen der verschiedenen Zutaten zur richtigen Zeit in die Hochöfen – große Öfen, in denen das Eisengemisch gekocht wurde – gegeben wurden.
Die Hochöfen waren im Idealfall 24 Stunden am Tag, sieben Tage die Woche in Betrieb. Sie wurden nur ausgeblasen, wenn Reparatur- und Wartungsarbeiten erforderlich waren.
Die Zutaten zur Herstellung von brauchbarem Eisen waren Kalkstein, Eisenstein, Koks und Luft. Der Koks ist der Brennstoff und der Eisenstein liefert das Eisenerz. Der Eisenstein wurde zunächst in Kalzinieröfen geröstet, die sich neben den Hochöfen befanden, um Verunreinigungen zu entfernen. Die Luft, also der Wind, wurde von leistungsstarken Dampfmaschinen in den Hochofen geblasen. (Bis 1828 wurde kalte Luft verwendet, bis man in Wilsontown entdeckte, dass heißes Gebläse eine bessere Eisenqualität lieferte).
Luft wird benötigt, um die Mischung im Ofen am Brennen zu halten. Kalkstein wird hinzugefügt, weil er sich mit den Verunreinigungen im Eisenerz verbindet und als Flussmittel wirkt. Dieses Gemisch aus Kalkstein und Verunreinigungen wird als Schlacke bezeichnet, die nicht erwünscht war und aus den Hochöfen entfernt wurde, indem man einen Hahn öffnete, aus dem die Schlacke abfloss, sobald sie an die Spitze des Gemischs gelangt war.Schema des Hochofens in Wilsontown
Wenn das Gemisch die erforderliche Zeit erhitzt und die Schlacke abgezapft war, wurde am Boden des Hochofens ein Hahn geöffnet, aus dem das geschmolzene Eisen abfließen konnte. Es floss in vorbereitete Sandbetten, die so genannten Molchbetten, wo es aushärtete. Auf diese Weise wurde Roheisen hergestellt, das so genannt wurde, weil die Anordnung der Schweinebetten einer Sau mit fütternden Ferkeln ähnelte.
Innerhalb eines Hochofens
Nachdem Roheisen in den Hochöfen hergestellt worden war, wurde ein Teil davon zu den Raffinerien und dann zur Schmiede und zum Walzwerk gebracht.
Die Raffinerien
In Wilsontown gab es zwei Hochofenraffinerien, in denen das Roheisen zunächst einem Luftstrom ausgesetzt wurde, um einige der Verunreinigungen auszubrennen, bevor es zu Puddeln wurde. Die Raffinerien befanden sich in der Nähe der Stelle, an der das Eisen aus dem Hochofen austrat, und waren günstig gelegen, um das Eisen über den Düker zur Schmiede zu bringen und zu puddeln. Nach dem Raffinieren wurde das Metall in einer Zisterne oder einem Wassertrog abgekühlt.
Die Schmiede
Detail der Schmiede in WilsontownEine Schmiede ist ein Gebäude, in dem Metall erhitzt und geformt wird.
Dieses Gebäude wurde erstmals 1790/1 nach Plänen von John Rennie errichtet, der damals als Ingenieur für Boulton und Watt arbeitete. Es stand auf der anderen Seite des Durchlasses gegenüber den Hochöfen. Das Herzstück war ein Maschinenhaus, in dem 1810 zwei Dampfmaschinen standen, eine mit einfacher und eine mit doppelter Leistung. Eine dieser Maschinen war aus zweiter Hand, sie war von der King and Queen Foundry in Rotherhithe gekauft worden, die damals Gardner, Manser & Co. gehörte. Wahrscheinlich wurde sie im August 1791 in der Schmiede in Wilsontown in Betrieb genommen.
Die Schmiede enthielt ursprünglich Spiralhämmer, Käfige und Raffinerien zur Veredelung von Eisen, aber diese Methode wurde unrentabel. Nachdem John Wilson Snr & Sons die Schmiede übernommen hatte, installierte er neue Anlagen, darunter eine Dampfmaschine, Puddelöfen und zwei neue Hämmer, und baute möglicherweise auch das Gebäude um.
Im Jahr 1810 lieferten die Maschinen nun die Kraft für den Betrieb von drei Schindelhämmern und einem Ziehhammer. Außerdem befanden sich zu dieser Zeit in der Schmiede 10 Puddelöfen, 2 Kugelöfen und eine Chaferei.
Das Eisen wurde aus den Raffinerien in die Schmiede gebracht und in den Puddelöfen nachbearbeitet, um (hauptsächlich) Kohlenstoff auszubrennen. Anschließend wurde das nun rohe, schmiedbare Eisen in einem Kugelofen oder einer Kältemaschine wieder erhitzt, bevor es gehämmert (geschindelt) wurde, um den Zunder zu entfernen, und schließlich zu Vorblöcken ausgezogen wurde, um sie zu den Walzwerken zu bringen. Dies konnte eine Reihe von „Erhitzungen“ erfordern. Aus diesem Grund mussten das Läutern, das Puddeln, das Hämmern und schließlich das Walzen eng beieinander liegen.
Es gab zwei Arten von Hämmern – Helve und Tilt. Zum Schindeln waren sie vom Typ Helve und funktionierten durch Nocken an der Achse, die die Nase (das Hammerende) direkt mit dem am anderen Ende befestigten Drehpunkt anhoben. Dieser Hammer arbeitete langsamer als der Kipphammer, hatte aber einen stärkeren Schlag. Der Kipphammer wurde zum Ziehen verwendet und hatte einen schnelleren, aber sanfteren Schlag. Bei diesem Typ lag der Drehpunkt in der Mitte; durch Niederdrücken des Schwanzes wurde das Hammerende am gegenüberliegenden Ende durch die über den Drehpunkt ausgeübte Hebelwirkung angehoben.
Der Transport des Eisens innerhalb der Schmiede erfolgte mit Schubkarren, einem vierrädrigen und drei zweirädrigen Wagen auf gusseisernen „Karrenbahnen“. Um die Schmiede herum befanden sich 14 Wasserkästen zur Kühlung der Arbeitsgeräte.
Das Walzwerk
Details aus dem Walzwerk in WilsontownEin Walzwerk ist eine Fabrik zur Formung von Metall, indem es zwischen Walzenpaaren hindurchgeführt wird.
Das Walzwerk lag nördlich neben der Schmiede. Bevor sie in das Walzwerk gebracht wurden, wurden die Vorblöcke aus der Schmiede gewogen. Das Walzwerk scheint um 1802-4 erbaut worden zu sein und wurde als offenes Gebäude mit Steinpfeilern in angemessenen Abständen und Gewölben dazwischen beschrieben. Wegen der großen überdachten Fläche wurde das Dach innen auf gusseisernen Pfeilern gestützt und hatte wahrscheinlich schmiedeeiserne Dachstühle, die über die Wandplatten in die Wände eingebunden waren. Schlanke gusseiserne Innensäulen ermöglichten die Bewegung von Materialien im Inneren; wie die Schmiede war der Boden mit gusseisernen Platten ausgelegt, um Schäden zu vermeiden, wenn Eisen bewegt wurde.
Die Mühle wurde von einer einfach wirkenden Dampfmaschine mit einem massiven Schwungrad von 24 Fuß Durchmesser angetrieben. Die Mühlenmaschine war zentral angeordnet, so dass die drei Paare von Walzen für den Handel auf der einen Seite des Hauptantriebs und die drei Paare für die einfache Arbeit (Kesselblech, Blech und Reifen) auf der anderen Seite liegen konnten. Auf dieser Seite befand sich auch ein Paar Bolzenwalzen mit Schneiden, die von einem Exzenter abgezogen wurden. Eine Drehbank zum Drehen der Walzen (die Walzen neigten dazu, sich ungleichmäßig abzunutzen) wurde ebenfalls von der Maschine angetrieben.
Ein Inventar aus dem Jahr 1813 führt Geräte wie 100 Zangen und Haken auf, die zum Ziehen des Eisens zwischen den Stichen verwendet wurden. Zwischen den einzelnen Durchgängen musste das Eisen wieder erhitzt werden, wofür es Öfen gab. Nach dem Walzen wurde das fertige Eisen auf zwei Bündelungsbänken zusammengesetzt, die jeweils über eine halbe Tonne wogen, aber es gab auch eine lange Holzbank für denselben Zweck: Möglicherweise war diese für Kesselbleche gedacht, die leichter zerkratzt hätten.
Was wurde in Wilsontown hergestellt?
Es gibt keine Kundenliste für das Eisenwerk Wilsontown, aber wir wissen von einem oder zwei Kunden, z. B. Richard Crawshay, der Stabeisen kaufte. Die Wilsons verkauften ihr Eisen über Eisenhändler, die über große Lagerhäuser verfügten, wie James Pillans in Leith. Wir wissen, dass Eisen aus Wilsontown an Lagerhäuser in Leith, Glasgow und London geliefert wurde.
Produkte waren:
- Roheisen – verkauft an andere Gießereien
- Gusseisenprodukte wie Schrot (4-18 Pfund) für Kanonen, Achsen, Rohre
- Stangeneisen / Schmiedeeisen / Merchant Bar
- Blooms – gekauft von anderen Eisenhütten / Gießereien
- Kessel- und andere Bleche
- Hoop iron – z.B. für Fässer
- Sheet iron
- Iron rods
- Ballast for ships
- Special items for local sale
- Nailrods – verkauft an einen Eisenwarenhändler in Edinburgh
