Che cos’è il ferro?
Il ferro è un elemento metallico (simbolo della tavola periodica: Fe) con un punto di fusione di 1150 gradi celsius in su.
È il quarto elemento più diffuso sulla crosta terrestre ma si trova come minerale di ferro piuttosto che come metallo utilizzabile. Il minerale di ferro si presenta in una varietà di forme e assomiglia alla roccia. È una miscela di ferro, ossigeno e altri elementi, mescolati con sabbie e argille.
Immagine, a destra: minerale estratto da pozzi a campana a Wilsontown.
Per fare un metallo utilizzabile, una ferriera deve sbarazzarsi dei componenti indesiderati di questa miscela e mantenere quanto più ferro possibile, producendo un metallo più puro.
Il processo di produzione del ferro si sviluppa
La produzione del ferro raggiunse la Gran Bretagna dall’Europa e dal Medio Oriente intorno al 450 a.C. A questo tempo il processo aveva bisogno solo di minerale di ferro, carbone e argilla. La forza dell’acqua era usata per alimentare mantici e martelli dal 13° secolo, e l’altoforno fu introdotto nel 15° secolo in Belgio.
Il carbone di legna veniva usato dove c’era legname in pronta consegna, ma per le aree senza molti boschi, il carbone era un possibile combustibile per gli altiforni. Il carbone di solito contiene zolfo, e questo significa che il ferro fatto con il carbone come combustibile conterrà anche zolfo. Questo va bene per la ghisa ma non serve per il ferro battuto.
La coca è una forma più pura di carbonio e non ha zolfo. È prodotto dalla combustione parziale del carbone. Il coke fu usato negli altiforni per la prima volta nel 1708, e la Wilsontown Ironworks usò il coke come combustibile per i suoi altiforni fin dall’inizio.
La ricetta per fare il ferro
Gli uomini che lavoravano nella casa di carica degli altiforni sarebbero stati forse i lavoratori più qualificati della Ironworks. Non sarebbero stati locali e forse nemmeno scozzesi. Il loro lavoro era quello di assicurare che le quantità corrette dei vari ingredienti fossero aggiunte al momento giusto agli altiforni – grandi forni usati per cuocere la miscela di ferro.
Gli altiforni sarebbero stati idealmente in funzione 24 ore al giorno, sette giorni alla settimana. Venivano spenti solo quando erano necessarie riparazioni e manutenzione.
Gli ingredienti per fare il ferro utilizzabile erano calcare, pietra da stiro, coke e aria. Il coke è il combustibile e la pietra da ferro fornisce il minerale di ferro. La pietra da ferro viene prima arrostita in forni di calcinazione, situati accanto agli altiforni, per rimuovere le impurità. L’aria, o getto, veniva soffiata nell’altoforno da potenti motori a vapore. (Si usava aria fredda fino al 1828 quando si scoprì a Wilsontown che l’aria calda produceva ferro di migliore qualità).
L’aria è necessaria per mantenere la miscela che brucia all’interno del forno. Il calcare viene aggiunto perché si combina con le impurità del minerale di ferro, agisce come un flusso. Questa miscela di calcare e impurità è chiamata scoria, questa non era voluta e veniva rimossa dagli altiforni aprendo un rubinetto da cui la scoria usciva una volta che aveva galleggiato fino alla cima della miscela.Schema del forno di Wilsontown
Una volta che la miscela era stata riscaldata per il periodo richiesto e la scoria spillata via, un rubinetto veniva aperto sul fondo dell’altoforno per far uscire il ferro fuso. Si lasciava scorrere in letti di sabbia preparati, chiamati letti di maiale, dove si sarebbe fissato. Questo è il modo in cui si faceva il pig ron, così chiamato perché la disposizione dei pig bed si diceva assomigliasse a una scrofa con dei maialini da allattare.
Dentro un altoforno
Dopo che il pig iron veniva fatto negli altiforni, una parte di esso veniva portato alle raffinerie e poi alla fucina e al laminatoio.
Le raffinerie
C’erano due raffinerie a Wilsontown dove la ghisa veniva prima sottoposta a un getto d’aria per bruciare alcune impurità prima di essere impastata. Le raffinerie sarebbero state vicine a dove il ferro usciva dall’altoforno e convenientemente posizionate per il ferro da portare attraverso il canale di scolo alla fucina per il pudding. Dopo la raffinazione il metallo veniva raffreddato in una cisterna o in un trogolo d’acqua.
La Fucina
Dettaglio della fucina a WilsontownUna fucina è un edificio dove il metallo viene riscaldato e modellato.
Questo edificio fu costruito per la prima volta nel 1790/1 seguendo i piani elaborati da John Rennie che lavorava come ingegnere per Boulton e Watt a quel tempo. Si trovava di fronte al canale di scarico degli altiforni. Nel suo cuore si trovava una sala macchine con 2 motori a vapore nel 1810, uno a potenza singola e uno a potenza doppia. Uno di questi motori era di seconda mano, era stato comprato dalla King and Queen Foundry a Rotherhithe di proprietà di Gardner, Manser & Co. Probabilmente iniziò a lavorare nella fucina di Wilsontown nell’agosto 1791.
La fucina originariamente conteneva magli a elica, chafery e raffinerie per raffinare il ferro, ma questo metodo divenne poco redditizio. Così, dopo che John Wilson Snr & Figli prese il controllo, installarono nuove attrezzature che includevano un motore a vapore, forni a pozzo e 2 nuovi martelli, probabilmente modificarono anche l’edificio.
Nel 1810 i motori ora fornivano la potenza per far funzionare 3 martelli per tegole e un martello per trafilare. Nella fucina in questo periodo c’erano anche 10 forni per il pudding, 2 forni per il balling e un chafery.
Il ferro veniva portato alla fucina dalle raffinerie e rilavorato nei forni di pudding per bruciare (principalmente) il carbonio. In seguito, il ferro malleabile, ora grezzo, veniva riscaldato in un forno a sfere o chafery prima di essere martellato (shingled) per espellere il calcare e infine tirato fuori in blumi da portare ai laminatoi. Questo potrebbe richiedere un certo numero di “riscaldamenti”. Per questo motivo la raffinazione, la puddellatura, la martellatura e infine la laminazione dovevano essere vicine.
I martelli erano di due tipi – ad elica e ad inclinazione. Per la battitura questi erano del tipo ad elica e lavoravano tramite camme fuori dall’asse che sollevavano il naso (estremità del martello) direttamente con il fulcro fissato all’altra estremità. Questo lavorava più lentamente del martello basculante, ma dava un colpo più pesante. Il martello basculante era usato per disegnare e dava un colpo più rapido ma più dolce. In questo tipo il fulcro si trovava nel mezzo; premendo la coda, l’estremità del martello all’estremità opposta veniva sollevata dalla leva esercitata attraverso il fulcro.
Il movimento del ferro all’interno della fucina avveniva con carriole, una a quattro ruote e tre a due ruote lungo “percorsi di carriole” in ghisa. C’erano 14 casse d’acqua (boshes) intorno alla fucina per il raffreddamento degli strumenti di lavoro.
Il laminatoio
Dettagli dal laminatoio di WilsontownUn laminatoio è una fabbrica per modellare il metallo facendolo passare tra coppie di rulli.
Il laminatoio si trovava accanto alla fucina a nord. Prima di essere portati nel laminatoio, i blumi della fucina erano pesati. Il laminatoio sembra essere stato costruito intorno al 1802-4 ed è stato descritto come un lato aperto con pilastri di pietra ad intervalli appropriati e archi tra di loro. A causa della grande area coperta, il tetto era sostenuto internamente da pilastri di ghisa e probabilmente aveva capriate di ferro battuto che erano legate alle pareti dalle piastre di muro. I sottili pilastri interni in ghisa avrebbero permesso il movimento dei materiali all’interno; come la fucina, il pavimento era posato con piastre di ghisa per evitare danni quando il ferro veniva spostato.
Il mulino era alimentato da un motore a vapore a singolo effetto con un volano massiccio di 24 piedi di diametro. Il motore del mulino era posizionato centralmente in modo che le tre coppie di rulli della barra mercantile potessero stare da un lato dell’azionamento principale con le tre coppie dedicate al lavoro in piano (piastra di caldaia, lamiera e cerchio) dall’altro. Su questo lato c’era anche una coppia di rulli per bulloni con frese lavorate da un eccentrico. Anche un tornio per riportare i rulli al vero (i rulli tendevano ad usurarsi in modo irregolare) era azionato dal motore.
Un inventario del 1813 elenca attrezzature come 100 pinze e ganci che sarebbero stati usati per tirare il ferro tra le passate. Tra ogni passaggio il ferro avrebbe avuto bisogno di essere riscaldato e c’erano forni per questo scopo. Dopo la laminazione, il ferro finito veniva assemblato su 2 banchi di impacchettamento che pesavano più di ½ tonnellata ciascuno, ma c’era anche un lungo banco di legno per lo stesso scopo: forse questo era per le piastre delle caldaie che avrebbero potuto graffiarsi più facilmente.
Cosa facevano a Wilsontown?
Non c’è una lista di clienti disponibile per la Wilsontown Ironworks ma sappiamo di uno o due clienti, per esempio Richard Crawshay, che comprava ferro in barre. I Wilson vendevano il loro ferro attraverso commercianti di ferro che avevano grandi magazzini, come James Pillans a Leith. Sappiamo che il ferro di Wilsontown andava ai magazzini di Leith, Glasgow e Londra.
I prodotti erano:
- Ghisa – venduta ad altre Fonderie
- Prodotti in ghisa come pallini (4-18 libbre) per cannoni, assi, tubi
- Barra di ferro / Ferro battuto / Merchant Bar
- Fiori – acquistati da altre Ferriere / Fonderie
- Caldaie e altre piastre
- Ferro a cerchio – ad esempio per botti
- Lamiere di ferro
- Tondini di ferro
- Zavorra per navi
- Articoli speciali per vendita locale
- Chiodi – venduto a un ferramenta di Edimburgo
