Wat is ijzer?
Izer is een metallisch element (periodiek systeemsymbool: Fe) met een smeltpunt vanaf 1150 graden celcius.
Het is het op drie na meest verspreide element op de aardkorst, maar wordt eerder als ijzererts gevonden dan als een bruikbaar metaal. IJzererts komt in verschillende vormen voor en ziet eruit als gesteente. Het is een mengsel van ijzer, zuurstof en andere elementen, vermengd met zand en klei.
Beeld, rechts: erts wordt gedolven uit klokputten in Wilsontown.
Om een bruikbaar metaal te maken, moet een ijzerfabriek zich ontdoen van de ongewenste bestanddelen van dit mengsel en zoveel mogelijk van het ijzer behouden, waardoor een zuiverder metaal ontstaat.
Het ijzerproductieproces ontwikkelt zich
Omstreeks 450 v. Chr. bereikte de ijzerproductie Groot-Brittannië vanuit Europa en het Midden-Oosten. In die tijd had het proces alleen ijzererts, houtskool en klei nodig. Vanaf de 13e eeuw werd waterkracht gebruikt om blaasbalgen en hamers aan te drijven en in de 15e eeuw werd in België de hoogoven ingevoerd.
Kool werd gebruikt waar hout voorhanden was, maar in gebieden zonder veel bos was steenkool een mogelijke brandstof voor de hoogovens. Steenkool bevat gewoonlijk zwavel, en dit betekent dat ijzer dat met steenkool als brandstof is gemaakt, ook zwavel zal bevatten. Dit is prima voor gietijzer maar niet bruikbaar voor smeedijzer.
Cokes is een zuiverder vorm van koolstof en bevat geen zwavel. Het wordt gemaakt door het gedeeltelijk verbranden van steenkool. Cokes werd in 1708 voor het eerst in hoogovens gebruikt, en de ijzerfabriek Wilsontown gebruikte cokes vanaf het begin als brandstof voor haar hoogovens.
Het recept om ijzer te maken
De mannen die in het laadhuis bij de hoogovens werkten, zouden misschien wel de meest bekwame arbeiders van de ijzerfabriek zijn geweest. Zij waren niet lokaal en misschien zelfs niet Schots. Het was hun taak ervoor te zorgen dat de juiste hoeveelheden van de verschillende ingrediënten op het juiste moment aan de hoogovens werden toegevoegd – grote ovens waarin het ijzermengsel werd gekookt.
De hoogovens waren idealiter 24 uur per dag, zeven dagen per week in bedrijf. Ze werden alleen uitgeblazen wanneer reparatie en onderhoud nodig waren.
De ingrediënten om bruikbaar ijzer te maken waren kalksteen, ijzersteen, cokes en lucht. De cokes is de brandstof en de ijzersteen levert het ijzererts. IJzersteen wordt eerst geroosterd in gloeiovens, die naast de hoogovens staan, om onzuiverheden te verwijderen. De lucht, of blast, werd door krachtige stoommachines in de hoogoven geblazen. (Men gebruikte koude lucht tot men in 1828 in Wilsontown ontdekte dat hete lucht ijzer van betere kwaliteit opleverde).
Lucht is nodig om het mengsel in de oven brandend te houden. Kalksteen wordt toegevoegd omdat het zich verbindt met de onzuiverheden in het ijzererts, het werkt als een smeltmiddel. Dit mengsel van kalksteen en onzuiverheden wordt slak genoemd. Deze slak was ongewenst en werd uit de hoogovens verwijderd door een kraan te openen waaruit de slak zou wegvloeien zodra deze naar de top van het mengsel was gedreven.Schema van de oven in Wilsontown
Als het mengsel de vereiste tijd was verhit en de slak was afgetapt, werd onderaan de hoogoven een kraan geopend waaruit het gesmolten ijzer kon wegvloeien. Men liet het in voorbereide zandbedden stromen, varkensbedden genaamd, waar het zou uitharden. Op deze manier werd ruwijzer gemaakt, zo genoemd omdat de varkensbedden leken op een zeug die biggetjes voederde. 
In een hoogoven
Nadat het ruwijzer in de hoogovens was gemaakt, werd een deel ervan naar de raffinaderijen gebracht en vervolgens naar de smederij en de walserij.
De raffinaderijen
Er waren twee hoogoven-raffinaderijen in Wilsontown waar het ruwijzer eerst aan een luchtstoot werd blootgesteld om een deel van de onzuiverheden eruit te branden voordat het werd samengeperst. De raffinaderijen bevonden zich dicht bij de plaats waar het ijzer uit de hoogoven kwam en waren zo geplaatst dat het ijzer over de duiker naar de smederij kon worden gebracht om daar te worden verpoederd. Na het raffineren werd het metaal afgekoeld in een cisterne of waterbak.
De smederij
Detail van de smederij in WilsontownEen smederij is een gebouw waar metaal wordt verhit en gevormd.
Dit gebouw werd voor het eerst gebouwd in 1790/1 volgens plannen die waren opgesteld door John Rennie die in die tijd als ingenieur werkte voor Boulton en Watt. Het stond tegenover de duiker van de hoogovens. In het hart ervan stond een machinehuis met 2 stoommachines in 1810, een met enkele kracht en een met dubbele kracht. Een van deze machines was tweedehands, gekocht van de King and Queen Foundry in Rotherhithe, destijds eigendom van Gardner, Manser & Co. Waarschijnlijk werd de machine in augustus 1791 in de smederij van Wilsontown in gebruik genomen.
De smederij bevatte oorspronkelijk hamers, schoorstenen en fijnmechanica voor het raffineren van ijzer, maar deze methode werd niet meer winstgevend. Nadat John Wilson Snr & Zonen het bedrijf hadden overgenomen, installeerden zij nieuwe apparatuur, waaronder een stoommachine, puddling-ovens en 2 nieuwe hamers. Mogelijk veranderden zij ook het gebouw.
In 1810 leverden de machines nu het vermogen om 3 hamers en een trekhamer te laten werken. In de smederij bevonden zich in die tijd ook 10 plasovens, 2 balovens en een schoorderij.
Ijzer werd vanuit de raffinaderijen naar de smederij gebracht en in de plasovens bewerkt om er (voornamelijk) koolstof uit te branden. Vervolgens werd het nu ruwe smeedbare ijzer opnieuw verhit in een kogeloven of schoorsteenoven voordat het werd gehamerd (geschud) om de kalkaanslag te verwijderen en tenslotte tot blokken werd getrokken om naar de walserijen te worden gebracht. Dit kan een aantal “verhittingen” vergen. Daarom moesten het raffineren, plassen, hameren en tenslotte walsen dicht bij elkaar plaatsvinden.
De hamers waren van twee types – helften en kantelhamers. Voor het scheppen waren deze van het helf type en werkten door nokken van de as die de neus (hamereinde) direct ophieven met het steunpunt geborgd aan het andere eind. Deze hamer werkte langzamer dan de kantelhamer, maar gaf een zwaardere slag. De kantelhamer werd gebruikt om te tekenen en gaf een snellere maar zachtere slag. Bij dit type lag het steunpunt in het midden; door de staart in te drukken, werd het uiteinde van de hamer aan het andere uiteinde opgetild door de hefboomwerking die door het steunpunt werd uitgeoefend.
Het ijzer werd in de smederij vervoerd met kruiwagens, een met vier wielen en drie met twee wielen, langs gietijzeren ‘kruiwagenpaden’. Er waren 14 waterbakken (boshes) rond de smederij voor het koelen van de gereedschappen.
De walserij
Details van de walserij in WilsontownEen walserij is een fabriek voor het vormen van metaal door het tussen paren rollen door te voeren.
De walserij lag naast de smederij aan de noordkant. Alvorens in de walserij te worden gebracht, werden de blooms uit de smederij gewogen. De walserij schijnt rond 1802-4 gebouwd te zijn en werd beschreven als een open ruimte met stenen pilaren op gepaste afstanden en bogen ertussen. Het dak steunde vanwege de grote oppervlakte op gietijzeren pijlers en had waarschijnlijk smeedijzeren dakspanten die met de muurplaten in de muren waren bevestigd. Inwendige slanke gietijzeren pilaren maakten het mogelijk om materialen te verplaatsen; net als de smederij was de vloer bedekt met gietijzeren platen om beschadiging door het verplaatsen van ijzer te voorkomen.
De molen werd aangedreven door een enkelwerkende stoommachine met een massief vliegwiel met een diameter van 24 voet. De molenmachine was centraal geplaatst zodat de drie paar handelsstaafwalsen aan de ene kant van de hoofdaandrijving konden liggen en de drie paren gewijd aan gewoon (ketelplaat, plaat en hoepel) werk aan de andere kant. Aan deze kant bevond zich ook een paar boutwalsen met snijmessen die op een excentriek werkten. Een draaibank voor het terugdraaien van de rollen (de rollen hadden de neiging ongelijkmatig te slijten) werd ook door de motor aangedreven.
Een inventaris uit 1813 vermeldt uitrusting zoals 100 tangen en haken die gebruikt zouden zijn om het ijzer tussen de gangen door te trekken. Tussen de passages door moest het ijzer opnieuw worden verwarmd en daarvoor waren er ovens. Na het walsen werd het gerede ijzer bijeengebracht op twee bundelbanken die elk meer dan een halve ton wogen, maar er was ook een lange houten bank voor hetzelfde doel: mogelijk was dit voor ketelplaten die gemakkelijker krassen vertoonden.
Wat maakte men in Wilsontown?
Er is geen klantenlijst beschikbaar voor de ijzerfabriek Wilsontown, maar we weten van een of twee klanten, bijvoorbeeld Richard Crawshay, die stafijzer kocht. De Wilsons verkochten hun ijzer via ijzerhandelaren die grote magazijnen hadden, zoals James Pillans in Leith. We weten dat ijzer uit Wilsontown naar pakhuizen in Leith, Glasgow en Londen ging.
Producten waren:
- Ruwijzer – verkocht aan andere gieterijen
- Gietijzeren producten zoals schot (4-18 ponders) voor kanonnen, assen, buizen
- Staafijzer / Smeedijzer / Koopmansstaal
- Blooms – gekocht door andere IJzerfabrieken / Gieterijen
- Ketel- en andere platen
- Hoepelijzer – bijv. voor vaten
- Plaatijzer
- IJzeren staven
- Ballast voor schepen
- Speciale artikelen voor de plaatselijke verkoop
- Nagelstangen – verkocht aan een ijzerhandelaar in Edinburgh
