What is Iron?
Iron is a metallic element (periodic table symbol: Fe) with a melting point of 1150 degrees celcius upwards.
It is the fourth most widely distributed element on the earth’s crust but is found as iron ore rather than as a useable metal. Ruda żelaza występuje w różnych formach i wygląda jak skała. Jest to mieszanina żelaza, tlenu i innych pierwiastków, zmieszana z piaskami i glinami.
Zdjęcie, po prawej: ruda wydobywana z szybów dzwonowych w Wilsontown.
Aby wyprodukować użyteczny metal, huta musi pozbyć się niepożądanych składników tej mieszaniny i zachować jak najwięcej żelaza, produkując czystszy metal.
Rozwój procesu produkcji żelaza
Produkcja żelaza dotarła do Brytanii z Europy i Bliskiego Wschodu około 450 r. p.n.e.. W tym czasie do procesu potrzebna była jedynie ruda żelaza, węgiel drzewny i glina. Od XIII wieku do napędzania miechów i młotów używano siły wody, a wielki piec wprowadzono w XV wieku w Belgii.
Węgiel drzewny był używany tam, gdzie drewno było łatwo dostępne, ale dla obszarów bez dużej ilości lasów, węgiel był możliwym paliwem dla wielkich pieców. Węgiel zazwyczaj zawiera siarkę, a to oznacza, że żelazo wykonane z węgla jako paliwa będzie również zawierać siarkę. To jest w porządku dla żeliwa, ale nie ma zastosowania dla kutego żelaza.
Koks jest czystszą formą węgla i nie ma siarki. Jest on wytwarzany przez częściowe spalanie węgla. Koksu użyto w wielkich piecach po raz pierwszy w 1708 r., a Huta Wilsontown używała koksu jako paliwa do swoich wielkich pieców od samego początku.
Przepis na wytwarzanie żelaza
Mężczyźni pracujący w warzelni przy wielkich piecach byli być może najbardziej wykwalifikowanymi pracownikami Huty. Nie byliby oni miejscowi, a może nawet nie szkoccy. It was their job to ensure that the correct amounts of the various ingredients were added at the right time to the blast furnaces – large ovens used to cook up the iron mixture.
The blast furnaces would ideally be working 24 hours a day, seven days a week. Wygaszano je tylko wtedy, gdy konieczne były naprawy i konserwacja.
Składnikami do produkcji użytecznego żelaza były wapień, kamień żelazny, koks i powietrze. Koks jest paliwem, a kamień żelazny dostarcza rudy żelaza. Kamień żelazny jest najpierw wypalany w piecach do kalcynacji, znajdujących się obok wielkich pieców, w celu usunięcia zanieczyszczeń. Powietrze, czyli podmuch, było wdmuchiwane do wielkiego pieca przez potężne maszyny parowe. (Używano zimnego powietrza do 1828 roku, kiedy to odkryto w Wilsontown, że gorący podmuch daje lepszą jakość żelaza).
Powietrze jest potrzebne do utrzymania mieszanki w stanie palącym się w piecu. Wapień jest dodawany, ponieważ łączy się on z zanieczyszczeniami w rudzie żelaza, działa jak topnik. Ta mieszanina wapienia i zanieczyszczeń nazywana jest żużlem, który nie był pożądany i był usuwany z wielkich pieców przez otwarcie kranu, z którego żużel wypływał po wypłynięciu na wierzch mieszaniny. Schemat pieca w Wilsontown
Po podgrzaniu mieszaniny przez wymagany okres i odcedzeniu żużla, na dole wielkiego pieca otwierano kran, z którego wypływało roztopione żelazo. Następnie spływało ono do przygotowanych pokładów piasku, zwanych warowniami, gdzie zastygało. W ten sposób powstawała surówka, tak zwana, ponieważ układ łóżek dla świń przypominał lochę karmiącą prosięta. 
Wewnątrz wielkiego pieca
Po wyprodukowaniu surówki w wielkich piecach, część z niej trafiała do rafinerii, a następnie do kuźni i walcowni.
Rafinerie
W Wilsontown istniały dwie wielkie rafinerie, w których surówka była najpierw poddawana działaniu podmuchu powietrza, aby wypalić niektóre z zanieczyszczeń przed pudlowaniem. Rafinerie znajdowały się w pobliżu miejsca, w którym żelazo wychodziło z wielkiego pieca, i były dogodnie usytuowane, aby żelazo mogło być przewiezione przez przepust do kuźni w celu oczyszczenia. Po rafinacji metal był chłodzony w cysternie lub korycie wodnym.
Kuźnia
Detal z kuźni w WilsontownKuźnia to budynek, w którym metal jest podgrzewany i kształtowany.
Ten budynek został zbudowany po raz pierwszy w 1790/1 roku według planów sporządzonych przez Johna Rennie, który pracował wtedy jako inżynier dla Boultona i Watta. Stał po drugiej stronie przepustu od wielkich pieców. W jego sercu stała maszynownia z 2 silnikami parowymi w 1810 r., jednym o pojedynczej mocy i jednym o podwójnej mocy. Jeden z tych silników był z drugiej ręki, został kupiony od odlewni King and Queen w Rotherhithe należącej w tym czasie do Gardner, Manser & Co. It probably started working in the forge at Wilsontown in August 1791.
The forge originally contained helve hammers, chaferies and fineries for refining iron, but this method became unprofitable. Tak więc po przejęciu przez Johna Wilsona Snr (4556) Synowie zainstalowali nowy sprzęt, który obejmował silnik parowy, piece pudlarskie i 2 nowe młoty, prawdopodobnie zmienili również budynek.
W 1810 r. silniki zapewniały moc do pracy 3 młotów gontowych i jednego młota ciągnącego. W tym czasie w kuźni znajdowało się również 10 pieców pudlarskich, 2 piece do kuleczkowania i jeden piec szaferyjny.
Żelazo było przywożone do kuźni z rafinerii i przerabiane w piecach pudlarskich w celu wypalenia (głównie) węgla. Następnie surowe, ciągliwe żelazo było ponownie podgrzewane w piecu do obijania lub w piecu szamotowym, po czym było młotkowane w celu usunięcia zgorzeliny, a na koniec wyciągane w kęsy, które trafiały do walcowni. Może to wymagać szeregu „podgrzewań”. Z tego powodu rafinacja, pudlarstwo, młotkowanie i w końcu walcowanie musiały odbywać się blisko siebie.
Młoty były dwojakiego rodzaju – hełmowe i przechylne. W przypadku gontów były one typu hebelkowego i działały na zasadzie krzywek na osi, które podnosiły nosek (koniec młotka) bezpośrednio z punktem podparcia na drugim końcu. Działało to wolniej niż młot przechylny, ale dawało cięższy skok. Młotek przechylny był używany do rysowania i dawał szybszy, ale łagodniejszy skok. W tym typie młota punkt podparcia znajdował się pośrodku; poprzez naciśnięcie ogona, koniec młota na przeciwległym końcu był podnoszony dzięki dźwigni wywieranej przez punkt podparcia.
Przemieszczanie żelaza w kuźni odbywało się za pomocą taczek, jednego czterokołowego i trzech dwukołowych wózków po żeliwnych „torach taczek”. Wokół kuźni znajdowało się 14 skrzyń z wodą (boshes) do chłodzenia narzędzi roboczych.
Walcownia
Szczegóły z walcowni w WilsontownWalcownia to fabryka do kształtowania metalu poprzez przepuszczanie go między parami walców.
Walcownia leżała obok kuźni w kierunku północnym. Przed wprowadzeniem do walcowni kęsy z kuźni były ważone. Wydaje się, że walcownia została zbudowana około 1802-4 roku i została opisana jako otwarta, z kamiennymi filarami w odpowiednich odstępach i łukami pomiędzy nimi. Ze względu na duży obszar objęty dach był wsparty wewnętrznie na żeliwnych filarach i prawdopodobnie miał kute kratownice dachowe, które były związane ze ścianami przez płyty ścienne. Wewnętrzne smukłe żeliwne filary umożliwiały przemieszczanie materiałów; podobnie jak w kuźni, podłoga była wyłożona płytami żeliwnymi, aby zapobiec uszkodzeniom podczas przemieszczania żelaza.
Młyn był napędzany przez jednostronnie działającą maszynę parową z masywnym kołem zamachowym o średnicy 24 stóp. Silnik walcowni był umieszczony centralnie, tak że trzy pary walców prętów kupieckich mogły leżeć po jednej stronie głównego napędu, a trzy pary przeznaczone do pracy gładkiej (blacha kotłowa, arkusze i obręcz) po drugiej stronie. Po tej stronie znajdowała się również para walców śrubowych z nożami, które pracowały na mimośrodzie. Z silnika napędzana była również tokarka do obracania walców (walce miały tendencję do nierównomiernego zużywania się).
Inwentarz z 1813 r. wymienia wyposażenie takie jak 100 kleszczy i haków, które były używane do ciągnięcia żelaza między kolejnymi przejściami. Pomiędzy każdym przejściem żelazo wymagało ponownego podgrzania i do tego celu służyły piece. Po walcowaniu, gotowe żelazo było składane na dwóch ławach do wiązania, z których każda ważyła ponad pół tony, ale była tam również długa drewniana ława do tego samego celu: być może była ona przeznaczona do płyt kotłowych, które mogły się łatwiej zarysować.
Co produkowano w Wilsontown?
Nie ma dostępnej listy klientów huty w Wilsontown, ale wiemy o jednym lub dwóch klientach, np. Richardzie Crawshay, który kupował żelazo sztabowe. Wilsonowie sprzedawali swoje żelazo poprzez handlarzy żelazem, którzy mieli duże magazyny, jak James Pillans w Leith. Wiemy, że żelazo z Wilsontown trafiało do magazynów w Leith, Glasgow i Londynie.
Produkty były:
- Surówka – sprzedawana do innych Odlewni
- Wyroby żeliwne takie jak śrut (4-18 funtów) do armat, osie, rury
- Żelazo sztabowe / kute / kupieckie
- Kwiaty – kupowane przez inne huty/odlewnie
- Płyty kotłowe i inne
- Żelazo krążkowe – np. do beczek
- Blacha
- Pręty żelazne
- Balast dla statków
- Specjalne przedmioty na sprzedaż lokalną
- Gwoździe – sprzedawane sprzedane handlarzowi żelazem w Edynburgu
