ब्लूमरी भट्ठी बनाना और लोहा गलाना — लौह युग

डिज़ाइन: शाफ़्ट भट्ठी

ब्लूमरी एक ऊँची शाफ़्ट है जो अपचायक स्तंभ बनाती है — अयस्क और कोयला ऊपर से डाले जाते हैं, हवा नीचे से फूँकी जाती है, और तल में लोहे का ब्लूम जमा होता है।

विनिर्देश

• ऊँचाई: 80-120 सेमी, छोटी प्रायोगिक भट्ठियों का आम आकार (ऊँची चिमनी गैस को अयस्क के अपचयन के लिए अधिक समय देती है)
• भीतरी व्यास: 25-35 सेमी
• दीवार की मोटाई: 10-15 सेमी (मिट्टी/रेत का मिश्रण, भट्ठी जैसा ही)
• धौंकनी-नली (tuyère): कुछ सेंटीमीटर छेद वाली मिट्टी की नली, जो तल के पास, भट्ठी के गड्ढे के ऊपर, दीवार से भीतर जाती है और केंद्र की ओर नीचे झुकी होती है। ऊँचाई और कोण परखे हुए भट्ठी-डिज़ाइनों में अलग-अलग होते हैं, इसलिए संख्याएँ मिलाने के बजाय उन्हें एक ही प्रलेखित डिज़ाइन से लें
• निकासी मेहराब (वैकल्पिक): ब्लूम निकालने के लिए आधार पर एक छेद, जो गलन के दौरान मिट्टी से बंद रहता है

निर्माण

1. कटोरे जैसे उथले गड्ढे (भट्ठी का गड्ढा) वाला एक गोल मिट्टी का आधार बनाएँ। ब्लूम यहीं बनता है।
2. ब्लूप्रिंट 02 की लड़ी (coil) तकनीक अपनाएँ, और ऊँचा बनाएँ।
3. धौंकनी-नली (मिट्टी की नली) को दीवार से उस ऊँचाई पर लगाएँ जो आपका चुना हुआ डिज़ाइन बताता है, गड्ढे के ऊपर।
4. मौसम के अनुसार कई दिनों से एक सप्ताह या उससे अधिक सूखने दें। ब्लूमरी भट्ठी से मोटी होती है और सूखने में अधिक समय लेती है।
5. धीरे-धीरे अधिक गरम आग से पकाएँ (ब्लूप्रिंट 02 वाली ही विधि)।

अयस्क की तैयारी

1. अयस्क को खुली आग में कुछ घंटे भूनें। इससे नमी और कुछ अशुद्धियाँ निकलती हैं, जलयोजित ऑक्साइड बदल जाते हैं और चट्टानी अयस्क तोड़ना आसान हो जाता है।
2. भुने अयस्क को हेज़लनट के आकार (1-2 सेमी) तक तोड़ें। बहुत बारीक नहीं — हवा का आर-पार जाना ज़रूरी है।
3. टूटे अयस्क को धोएँ ताकि मिट्टी और हल्की अशुद्धियाँ निकल जाएँ।

गलन (6-10 घंटे)

1. पहले गरम करना: ब्लूमरी को लकड़ी के कोयले से भरें और सुलगाएँ। धौंकनियों के साथ लगभग एक घंटा जलने दें, कोयला डालते रहें, जब तक पूरी शाफ़्ट गरम न हो जाए।
2. पहला भार: कोयले का एक तौला हुआ भार डालें, फिर उसके ऊपर अयस्क का एक तौला हुआ भार। परतों की मोटाई से अंदाज़ा लगाने के बजाय भार तौलें: पूरे गलन में कोयला और अयस्क लगभग बराबर वज़न में खर्च होते हैं, और कोयला वातावरण को अपचायक बनाए रखता है।
3. भार डालते रहना: हर बार जब स्तंभ एक भार जितना नीचे बैठ जाए, ऊपर से फिर कोयले का और फिर अयस्क का भार डालें।
4. धौंकनियाँ — लगातार: बारी-बारी से दो लोग, या दोहरी क्रिया वाली धौंकनी। हवा की आपूर्ति रुकनी नहीं चाहिए: ज़बरदस्ती फूँकी गई हवा के बिना भट्ठी जल्दी ठंडी हो जाती है।
5. धातुमल (slag) निकालना: पिघला धातुमल (~1200 °C पर द्रव काँच) ब्लूम के ऊपर जमा होता है। अगर भट्ठी में निकासी-छेद है, तो धातुमल बहाने के लिए उसे समय-समय पर खोलें। अगर नहीं है, तो धातुमल गड्ढे में ही रहता है, इसलिए गड्ढा इतना गहरा होना चाहिए कि धातुमल धौंकनी-नली तक न चढ़े और हवा न रोके।
6. अवधि: 6-10 घंटे का लगातार काम। जब आप सारा अयस्क निपटा लें, गलन पूरा होता है।

भीतर क्या हो रहा है

Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂    (~800-1200 °C पर)

कार्बन मोनोऑक्साइड (कोयले से) आयरन ऑक्साइड को धात्विक लोहे में अपचयित करती है। पर तांबे के विपरीत लोहा कभी नहीं पिघलता — यह ठोस कणों के रूप में बनता है जो आपस में जुड़कर एक स्पंज जैसा पिंड (ब्लूम) बन जाते हैं, जो द्रव धातुमल के कुंड में बैठा रहता है।

ब्लूम निकालना

1. गलन के अंत में, जब ब्लूम अभी वेल्डिंग ताप पर हो, उसे निकाल लें; उसी समय ठोस करना सबसे आसान है, और बाद में फिर गरम भी किया जा सकता है।
2. अगर निकासी मेहराब है: मिट्टी की सील तोड़ें और चिमटे से ब्लूम खींच लें।
3. अगर मेहराब नहीं है: ब्लूम निकालने के लिए भट्ठी का निचला हिस्सा तोड़ दें। (भट्ठी त्यागी जा सकती है — कई ऐतिहासिक ब्लूमरी एक ही बार इस्तेमाल होती थीं।)

आपको क्या दिखना चाहिए

एक खुरदुरा, छिद्रमय पिंड — छोटे गलन से अक्सर लगभग एक बड़े चकोतरे (ग्रेपफ़्रूट) जितना — लाल-भूरे से गहरे धूसर तक, स्पंज जैसा, जिसमें हर जगह काँच जैसा धातुमल फँसा हो। यह आपका ब्लूम है।

ठोस करना (महत्वपूर्ण चरण)

कच्चा ब्लूम धातुमल, कोयले के टुकड़ों और खाली जगहों से भरा होता है। इसे गरम रहते हथौड़े से पीटना ज़रूरी है ताकि अशुद्धियाँ निचोड़कर निकलें और लोहे के कण आपस में वेल्ड हो जाएँ:

1. ब्लूम पर वेल्डिंग ताप — चमकीले पीले से पीलापन लिए सफ़ेद तक — में काम करें, और जब भी ठंडा हो, लोहार की भट्ठी में फिर गरम करें।
2. इसे निहाई पर रखें और हल्की चोटों से शुरू करें: ताज़ा ब्लूम भुरभुरा होता है और बिखर सकता है। जैसे-जैसे यह जुड़ता जाए, ज़ोर से मारें — धातुमल चिंगारियों और बूँदों के रूप में उड़ता है। यह शानदार और ख़तरनाक है; आँखों की सुरक्षा पहनें और दर्शकों को दूर रखें।
3. ठोस हो जाने पर इसे काटें, मोड़ें और फिर वेल्ड करें ताकि और साफ़ हो। कई बार गरम करने के लिए तैयार रहें।
4. हर वेल्ड और खाली जगहें बंद करता है और और धातुमल बाहर निकालता है।
5. ठोस करने के बाद आपके पास पिटवाँ लोहे (wrought iron) की एक खुरदुरी छड़ होती है।

नवाचार की शृंखला पूरी

अब आपने लकड़ी → लकड़ी का कोयला → भट्ठी → तांबा → कांसा → लोहा का मार्ग तय कर लिया। हर कदम पिछले पर टिका था। हर एक को संचित ज्ञान चाहिए था। नवाचार ऐसे ही काम करता है — अलग-थलग आविष्कारों के रूप में नहीं, बल्कि एक जुड़ी हुई शृंखला के रूप में जिसमें हर क्षमता अगली को संभव बनाती है।

आगे क्या

आपका ब्लूम-लोहा काम का है पर नरम है। शृंखला के अगले नवाचार:

• कार्बनीकरण (carburization): लोहे को कोयले में लपेटकर घंटों गरम करें → कार्बन भीतर फैलता है → इस्पात (अधिक कठोर)
• बुझाना (quenching): इस्पात को लाल होने तक गरम करें, पानी में डुबोएँ → मार्टेंसाइट बनता है → बहुत कठोर पर भंगुर
• टेम्परिंग: बुझाए गए इस्पात को एक तय तापमान तक फिर गरम करें (नीला टेम्पर रंग लगभग 300 °C होता है) → थोड़ी कठोरता छोड़कर कहीं अधिक चीमड़पन (toughness) पाता है
• पैटर्न वेल्डिंग: अलग-अलग कार्बन वाले इस्पातों को मोड़कर आपस में वेल्ड करें → पैटर्न-वेल्डेड इस्पात (जिसे अक्सर ग़लत ढंग से "दमिश्क" कहा जाता है)

इनमें से हर एक नवाचार-पथ पर एक भावी ब्लूप्रिंट होगा।