Að byggja rauðablástursofn og vinna járn — járnöld

Hönnun: strokkofninn

Rauðablástursofn er hár strokkur sem myndar afoxandi súlu — grýti og kolum er hlaðið að ofan, lofti er blásið inn að neðan og járnhnullungur safnast saman við botninn.

Mál

• Hæð: 80-120 cm, algeng stærð lítilla tilraunaofna (hærri strokkur gefur gasinu meiri tíma til að afoxa grýtið)
• Innra þvermál: 25-35 cm
• Veggþykkt: 10-15 cm (leir- og sandblanda, eins og í leirofninum)
• Blástursrör (tuyère): leirrör með nokkurra sentimetra opi sem gengur inn um vegginn nálægt botni, fyrir ofan aflinn, og hallar niður í átt að miðju. Hæð og halli eru mismunandi eftir prófuðum ofnagerðum, svo taktu þau úr einni skjalfestri gerð í stað þess að blanda tölum saman
• Útdráttarbogi (valkvæður): op neðst til að ná hnullungnum út, lokað með leir meðan á blæstri stendur

Smíði

1. Byggðu kringlóttan leirbotn með grunnri skálarlaga dæld (aflinum). Þar myndast hnullungurinn.
2. Notaðu lengjutæknina (coil) úr Blueprint 02, hærra.
3. Settu blástursrörið (leirrör) inn um vegginn í þeirri hæð sem valin gerð segir til um, fyrir ofan aflinn.
4. Láttu hann þorna í nokkra daga upp í viku eða lengur, eftir veðri. Rauðablástursofn er þykkari en leirofn og þarf lengri þurrktíma.
5. Hertu hann með sífellt heitari eldum (sama ferli og í Blueprint 02).

Undirbúningur grýtisins

1. Glæddu grýtið á opnum eldi í nokkrar klukkustundir. Það rekur út raka og hluta óhreininda, breytir vatnsbundnum oxíðum og gerir grjótgrýti auðveldara að mylja.
2. Myldu glædda grýtið niður í heslihnetustærð (1-2 cm). Ekki of fínt — loftið þarf að komast í gegn.
3. Þvoðu mulda grýtið til að losna við leir og létt óhreinindi.

Blásturinn (6-10 klukkustundir)

1. Forhitun: Fylltu ofninn af viðarkolum og kveiktu í. Láttu brenna með belgjunum í um klukkustund og bættu kolum á þar til allur strokkurinn er heitur.
2. Fyrsta hleðsla: Settu vegna hleðslu af kolum og ofan á hana vegna hleðslu af grýti. Vigtaðu hleðslurnar í stað þess að meta eftir þykkt laganna: yfir allan blásturinn eru kol og grýti notuð í álíka þyngd, og kolin halda umhverfinu afoxandi.
3. Áframhaldandi hleðsla: Í hvert sinn sem súlan hefur lækkað um eina hleðslu skaltu bæta við nýrri hleðslu af kolum og síðan grýti að ofan.
4. Belgir — ÁN HLÉS: Tveir sem skiptast á, eða tvívirkur belgur. Loftið má ekki stöðvast: án blásturslofts kólnar ofninn fljótt.
5. Gjalltæming: Bráðið gjall (fljótandi gler við ~1200 °C) safnast fyrir ofan hnullunginn. Ef ofninn er með tæmingargat skaltu opna það reglulega til að hleypa gjallinu út. Ef ekki, situr gjallið eftir í aflinum, svo aflinn verður að vera nógu djúpur til að gjallið nái ekki upp að blástursrörinu og loki fyrir loftið.
6. Tími: 6-10 klukkustunda samfelld keyrsla. Blæstrinum lýkur þegar allt grýtið hefur verið unnið.

Hvað gerist inni í ofninum

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

Kolmónoxíð (úr kolunum) afoxar járnoxíð í málmkennt járn. En ólíkt kopar bráðnar járnið aldrei — það myndast sem fastar agnir sem sjóða saman í svampkenndan massa (hnullunginn) sem liggur í bráðnu gjalli.

Hnullungurinn tekinn út

1. Taktu hnullunginn út í lok blástursins meðan hann er enn í suðuhita; þá er auðveldast að þétta hann strax, og það má hita hann aftur síðar.
2. Ef þú ert með útdráttarboga: brjóttu leirinnsiglið og dragðu hnullunginn út með töng.
3. Ef enginn bogi er: brjóttu neðri hluta ofnsins til að ná hnullungnum út. (Ofninn má fórna — margir sögulegir rauðablástursofnar voru einnota.)

Það sem þú ættir að sjá

Grófan, gljúpan massa — úr litlum blæstri oft á stærð við stóran greipávöxt — rauðbrúnan til dökkgráan, svampkenndan, með glerkennt gjall fast út um allt. Þetta er hnullungurinn þinn.

Þétting (lykilskref)

Hrár hnullungur er fullur af gjalli, kolamolum og holrúmum. Það verður að hamra hann heitan til að kreista óhreinindin út og sjóða járnagnirnar saman:

1. Vinndu hnullunginn við suðuhita — skærgulan til gulhvítan — og hitaðu hann aftur í afli í hvert sinn sem hann kólnar.
2. Leggðu hann á steðjann og byrjaðu á léttum höggum: nýr hnullungur er stökkur og getur molnað í sundur. Sláðu fastar eftir því sem hann heldur saman — gjallið spýtist út sem neistar og dropar. Þetta er tilkomumikið og hættulegt; notaðu augnhlífar og haltu áhorfendum fjarri.
3. Þegar hann er orðinn þéttur skaltu kljúfa hann, brjóta saman og sjóða aftur til að hreinsa hann frekar. Búðu þig undir margar hitanir.
4. Hver suða lokar fleiri holrúmum og rekur út meira gjall.
5. Eftir þéttinguna ertu með grófa stöng af smíðajárni.

Nýsköpunarkeðjan er fullkomnuð

Þú hefur nú rakið leiðina frá viði → viðarkolum → leirofni → kopar → bronsi → járni. Hvert skref byggði á því fyrra. Hvert þeirra krafðist uppsafnaðrar þekkingar. Þannig virkar nýsköpun — ekki sem einangraðar uppfinningar, heldur sem samtengd keðja þar sem hver geta gerir þá næstu mögulega.

Hvað kemur næst

Blástursjárnið þitt er nothæft en mjúkt. Næstu nýjungar í keðjunni:

• Kolefnisíbót: pakkaðu járninu í viðarkol og hitaðu í margar klukkustundir → kolefni síast inn → stál (harðara)
• Hersla: hitaðu stálið rauðglóandi og dýfðu því í vatn → martensít myndast → mjög hart en stökkt
• Afhersla (temprun): hitaðu herta stálið aftur upp í ákveðið hitastig (blár afherslulitur svarar til um 300 °C) → það fórnar dálítilli hörku fyrir miklu meiri seiglu
• Mynstursuða: brjóttu saman og sjóddu saman stál með mismiklu kolefni → mynstursoðið stál (oft ranglega kallað „damaskusstál“)

Hvert þeirra verður framtíðar-blueprint á Nýsköpunarslóðinni.