Mitä rauta on?
Rauta on metallinen alkuaine (jaksollisen järjestelmän symboli: Fe), jonka sulamispiste on 1150 celsiusasteesta ylöspäin.
Rauta on neljänneksi laajimmalle levinnyt alkuaine maankuoressa, mutta sitä tavataan pikemminkin rautamalmina kuin käyttökelpoisena metallina. Rautamalmia on monenlaisessa muodossa ja se näyttää kiveltä. Se on raudan, hapen ja muiden alkuaineiden seos, johon on sekoittunut hiekkaa ja savea.
Kuva, oikealla: malmia louhitaan Wilsontownin kellokaivoista.
Käyttökelpoisen metallin valmistamiseksi raudanvalmistamon on päästävä eroon tämän seoksen ei-toivotuista komponenteista ja säilytettävä mahdollisimman paljon rautaa, jolloin saadaan puhtaampaa metallia.
Raudanvalmistusprosessi kehittyy
Raudanvalmistus saapui Britanniaan Euroopasta ja Lähi-Idästä noin 450 eaa. Tuolloin prosessiin tarvittiin vain rautamalmia, puuhiiltä ja savea. Vesivoimaa käytettiin palkeiden ja vasaroiden käyttövoimana 1300-luvulta lähtien, ja masuuni otettiin käyttöön 1400-luvulla Belgiassa.
Hiiltä käytettiin siellä, missä puuta oli helposti saatavilla, mutta alueilla, joilla ei ollut paljon metsää, hiili oli mahdollinen polttoaine masuuneissa. Kivihiili sisältää yleensä rikkiä, mikä tarkoittaa, että kivihiilellä polttoaineena valmistettu rauta sisältää myös rikkiä. Tämä sopii hyvin valuraudalle, mutta ei sovi takorautaan.
Koksi on puhtaampaa hiiltä, eikä siinä ole rikkiä. Sitä valmistetaan polttamalla osittain hiiltä. Koksia käytettiin masuuneissa ensimmäisen kerran vuonna 1708, ja Wilsontown Ironworks käytti koksia masuuniensa polttoaineena alusta alkaen.
Raudan valmistuksen resepti
Miehet, jotka työskentelivät masuunien panostushuoneessa, olisivat olleet kenties raudanvalmistuslaitoksen ammattitaitoisimpia työntekijöitä. He eivät olisi olleet paikallisia eivätkä ehkä edes skotlantilaisia. Heidän tehtävänään oli varmistaa, että eri ainesosia lisättiin oikeat määrät oikeaan aikaan masuuneihin – suuriin uuneihin, joita käytettiin rautaseoksen keittämiseen.
Ideaalitilanteessa masuunit olisivat toimineet 24 tuntia vuorokaudessa seitsemänä päivänä viikossa. Niitä puhallettiin vain silloin, kun tarvittiin korjausta ja huoltoa.
Käyttökelpoisen raudan valmistukseen tarvittavia ainesosia olivat kalkkikivi, rautakivi, koksi ja ilma. Koksi on polttoaine ja rautakivi tarjoaa rautamalmin. Rautakivi paahdetaan ensin masuunien vieressä sijaitsevissa kalsinointiuuneissa epäpuhtauksien poistamiseksi. Ilma eli puhallus puhallettiin masuuniin voimakkailla höyrykoneilla. (Kylmää ilmaa käytettiin vuoteen 1828 asti, jolloin Wilsontownissa havaittiin, että kuuma puhallus tuotti parempilaatuista rautaa).
Airaa tarvitaan pitämään seos palavana uunin sisällä. Kalkkikiveä lisätään, koska se yhdistyy rautamalmin epäpuhtauksiin, se toimii vuolukivenä. Tätä kalkkikiven ja epäpuhtauksien seosta kutsutaan kuonaksi, jota ei haluttu, ja se poistettiin masuunista avaamalla hana, josta kuona valui ulos, kun se oli noussut seoksen yläosaan.Kaavio Wilsontownin uunista
Kun seosta oli kuumennettu vaaditun ajan ja kuona oli poistunut, masuunin pohjalle avattiin hana, josta sula rauta valui ulos. Sen annettiin virrata valmisteltuihin hiekkapohjiin, joita kutsutaan senkkipohjiksi, joissa se jähmettyi. Näin valmistettiin possurautaa, jota kutsuttiin niin, koska possuvuoteiden sijoittelun sanottiin muistuttavan emakkoa, joka ruokkii porsaita.
Massiuunin sisällä
Massiuunissa valmistetun possuraudan jälkeen osa siitä vietiin jalostamoihin, sieltä sepäntehtaalle ja valssaamoon.
Jalostamot
Wilsontownissa oli kaksi masuunijalostamoa, joissa raakarauta altistettiin ensin ilmapuhallukselle, jotta osa epäpuhtauksista saatiin poltettua pois ennen lammuttamista. Jalostamot sijaitsivat lähellä paikkaa, jossa rauta tuli masuunista, ja ne olivat sopivalla paikalla, jotta rauta voitiin viedä kulkuväylän yli takomoon lammikointia varten. Jalostuksen jälkeen metalli jäähdytettiin säiliössä tai vesikaukalossa.
Takomo
Detalji Wilsontownin takomostaTakomo on rakennus, jossa metallia kuumennetaan ja muotoillaan.
Tämä rakennus rakennettiin ensimmäisen kerran vuonna 1790/1 suunnitelmien mukaan, jotka oli laatinut John Rennie, joka työskenteli tuohon aikaan insinöörinä Boultonille ja Wattille. Se sijaitsi masuunien vastapäätä kulkuväylää. Sen ytimessä oli konehuone, jossa oli vuonna 1810 kaksi höyrykonetta, yksi yksitehoinen ja yksi kaksitehoinen. Toinen näistä moottoreista oli käytetty, se oli ostettu Rotherhithessä sijaitsevasta King and Queen Foundry -valimosta, jonka omisti tuolloin Gardner, Manser & Co. Se aloitti todennäköisesti työnsä Wilsontownin takomossa elokuussa 1791.
Takomossa oli alun perin helvetinvasarat, chaferies ja fineries raudan jalostamiseen, mutta tämä menetelmä kävi kannattamattomaksi. Niinpä John Wilson Snr & Sonsin & otettua ohjat käsiinsä he asensivat uudet laitteet, joihin kuului höyrykone, lätäköitysuunit ja 2 uutta vasaraa, ja he mahdollisesti muuttivat myös rakennusta.
Vuonna 1810 moottorit antoivat nyt voimaa 3 käärinvasaran ja yhden vetovasaran käyttöön. Lisäksi takomossa oli tuohon aikaan 10 läträysuunia, 2 pallotusuunia ja yksi hiertämö.
Rauta tuotiin takomoon jalostamoista ja sitä työstettiin uudelleen läträysuuneissa, joissa poltettiin (pääasiassa) hiiltä. Tämän jälkeen raakaa muokattavaa rautaa lämmitettiin uudelleen pallouunissa tai kaferiassa ennen kuin se vasaroitiin (shingeloitiin) kalkin poistamiseksi ja lopuksi vedettiin pölkkyihin, jotka vietiin valssaamoihin. Tämä saattoi vaatia useita ”kuumennuksia”. Tästä syystä jalostuksen, valuttamisen, vasaroimisen ja lopuksi valssauksen oli tapahduttava lähekkäin.
Vasaroita oli kahta tyyppiä – kääntövasaroita ja kallistusvasaroita. Särmäystä varten ne olivat helve-tyyppisiä ja toimivat akselista irrotettujen nokkien avulla, jotka nostivat nokkaa (vasaran päätä) suoraan toiseen päähän kiinnitetyn tukipisteen avulla. Tämä toimi hitaammin kuin kallistusvasara, mutta sen isku oli raskaampi. Kippivasaraa käytettiin piirtämiseen, ja sen isku oli nopeampi mutta kevyempi. Tässä tyypissä tukipiste sijaitsi keskellä; painamalla häntäpäätä vastakkaisessa päässä olevaa vasaran päätä nostettiin tukipisteen välityksellä syntyvän vipuvoiman avulla.
Raudan siirto takomossa tapahtui pyöräkärryillä, joista yksi oli nelipyöräinen ja kolme kaksipyöräistä, valurautaisia ”kärrypolkuja” pitkin kulkevia vaunuja. Sepän ympärillä oli 14 vesilaatikkoa (boshes) työvälineiden jäähdyttämistä varten.
Valssaamo
Detaljeja Wilsontownin valssaamostaValssaamo on tehdas, jossa metallia muokataan kuljettamalla sitä rullien välissä.
Valssaamo sijaitsi sepän vieressä pohjoisessa. Ennen valssaamoon viemistä takomosta tulevat pölkyt punnittiin. Valssaamo on ilmeisesti rakennettu vuosien1802-4 tienoilla, ja sitä kuvailtiin avopuoliseksi, jossa oli sopivin välein kivipilareita ja niiden välissä kaaria. Suuren pinta-alan vuoksi katto tukeutui sisäpuolelta valurautapilareihin, ja siinä oli todennäköisesti takorautaiset kattoristikot, jotka oli sidottu seiniin seinälevyjen avulla. Sisäiset hoikat valurautapilarit olisivat mahdollistaneet materiaalien liikkumisen sisällä; kuten takomossa, lattia oli päällystetty valurautalevyillä, jotta se ei vahingoittuisi rautaa siirreltäessä.
Myllyn voimanlähteenä käytettiin yksitoimista höyrykonetta, jossa oli massiivinen, halkaisijaltaan 24 jalkaa oleva vauhtipyörä. Myllymoottori oli sijoitettu keskelle niin, että kolme paria kauppatankovalsseja saattoi sijaita pääkäytön toisella puolella, kun taas kolme paria, jotka oli omistettu tavalliselle työlle (kattilalevy-, ohutlevy- ja vanttityölle), sijaitsivat toisella puolella. Tällä puolella oli myös pulttijyrsintäpari, jonka leikkurit toimivat eksentrisesti. Moottorista ajettiin myös sorvi, jolla valssit käännettiin takaisin oikeiksi (valssit kuluvat epätasaisesti).
Vuoden 1813 inventaarissa luetellaan laitteita, kuten 100 pihtejä ja koukkuja, joita käytettiin raudan vetämiseen läpivientien välillä. Rauta olisi tarvinnut kuumentaa jokaisen vedon välissä, ja tähän tarkoitukseen oli olemassa uuneja. Valmiin raudan kokoaminen valssauksen jälkeen tapahtui kahdella niputuspenkillä, jotka kumpikin painoivat yli ½ tonnia, mutta samaan tarkoitukseen oli myös pitkä puinen penkki: mahdollisesti tämä oli tarkoitettu kattilalevyjä varten, jotka saattoivat naarmuuntua helpommin.
Mitä Wilsontownissa valmistettiin?
Wilsontownin rautatehtaalta ei ole saatavissa asiakasluetteloa, mutta tiedossa on yksi tai kaksi asiakasta, esimerkiksi Richard Crawshay, joka osti tangonrautaa. Wilsonit myivät rautansa rautakauppiaiden kautta, joilla oli suuria varastoja, kuten James Pillans Leithissä. Tiedämme, että Wilsontownista peräisin oleva rauta meni Leithissä, Glasgow’ssa ja Lontoossa sijaitseviin varastoihin.
Tuotteita olivat mm:
- Raakarauta – myytiin muille valimoille
- Valurautatuotteita, kuten hauleja (4-18 paunaa) tykeille, akseleita, putket
- Tankorauta / takorauta / kauppatanko
- Tangot – ostavat muut raudanvalmistuslaitokset / valimot
- Kattila- ja muut levyt
- Silmukkaraudat – esim. tynnyreitä varten
- Levyraudat
- Rautatangot
- Laivojen painolastit
- Paikalliseen myyntiin tarkoitetut erikoisartikkelit
- Naulakotit
Naulakotit- myyty Edinburghin rautakauppiaalle
