Costruire un basso fuoco (bloomery) e fondere il ferro — l'età del ferro

Progetto: il forno a tino

Un basso fuoco è un alto tino che crea una colonna riducente: minerale e carbone si caricano dall'alto, l'aria si soffia dal basso e alla base si raccoglie un blumo di ferro.

Caratteristiche

• Altezza: 80-120 cm, una misura comune per piccoli forni sperimentali (un camino più alto dà al gas più tempo per ridurre il minerale)
• Diametro interno: 25-35 cm
• Spessore delle pareti: 10-15 cm (impasto di argilla e sabbia, come per il forno)
• Ugello (tuyère): un tubo di argilla con un foro di pochi centimetri, che attraversa la parete vicino al fondo, sopra il crogiolo, inclinato verso il basso in direzione del centro. Altezze e angoli differiscono tra i progetti di forno collaudati: prendili da un unico progetto documentato invece di mescolare i numeri
• Arco di estrazione (facoltativo): un'apertura alla base per estrarre il blumo, sigillata con argilla durante la riduzione

Costruzione

1. Costruisci una base circolare di argilla con una conca poco profonda (il crogiolo). È qui che si forma il blumo.
2. Usa la tecnica a colombino del Blueprint 02, più in alto.
3. Inserisci l'ugello (un tubo di argilla) attraverso la parete all'altezza indicata dal progetto scelto, sopra il crogiolo.
4. Lascia asciugare da diversi giorni a una settimana o più, a seconda del tempo. Un basso fuoco è più spesso di un forno e ha bisogno di più tempo per asciugare.
5. Stagionalo con fuochi via via più caldi (stesso protocollo del Blueprint 02).

Preparazione del minerale

1. Arrostisci il minerale su un fuoco aperto per qualche ora. Così si eliminano l'umidità e parte delle impurità, si trasformano gli ossidi idrati e i minerali rocciosi si frantumano più facilmente.
2. Frantuma il minerale arrostito fino alla grandezza di una nocciola (1-2 cm). Non troppo fine: l'aria deve poter passare.
3. Lava il minerale frantumato per togliere l'argilla e le impurità leggere.

La riduzione (6-10 ore)

1. Preriscaldamento: riempi il basso fuoco di carbone di legna e accendilo. Lascialo bruciare con i mantici per circa un'ora, rabboccando il carbone, finché tutto il tino è caldo.
2. Prima carica: aggiungi una carica pesata di carbone e sopra una carica pesata di minerale. Pesa le cariche invece di giudicare dallo spessore degli strati: nell'intera riduzione carbone e minerale si usano in pesi più o meno uguali, e il carbone mantiene l'atmosfera riducente.
3. Cariche successive: ogni volta che la colonna è scesa di una carica, aggiungi dall'alto un'altra carica di carbone e poi di minerale.
4. Mantici — SENZA SOSTA: due persone a turno, o un mantice a doppio effetto. L'aria non deve fermarsi: senza aria forzata il forno si raffredda in fretta.
5. Spillatura della scoria: la scoria fusa (vetro liquido a ~1200 °C) si raccoglie sopra il blumo. Se il forno ha un foro di spillatura, aprilo periodicamente per scaricare la scoria. Se non ce l'ha, la scoria resta nel crogiolo, che deve quindi essere abbastanza profondo perché la scoria non salga fino all'ugello bloccando l'aria.
6. Durata: 6-10 ore di funzionamento continuo. La riduzione finisce quando hai lavorato tutto il minerale.

Cosa succede dentro

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

Il monossido di carbonio (dal carbone) riduce l'ossido di ferro a ferro metallico. Ma, a differenza del rame, il ferro non fonde mai: si forma in particelle solide che si saldano in una massa spugnosa (il blumo) immersa in un bagno di scoria liquida.

Estrazione del blumo

1. Estrai il blumo alla fine della riduzione, finché è ancora alla temperatura di bollitura (saldatura); è il momento in cui si compatta meglio, e si può riscaldare in seguito.
2. Se hai l'arco di estrazione: rompi il sigillo di argilla ed estrai il blumo con le tenaglie.
3. Senza arco: rompi la parte bassa del forno per estrarre il blumo. (Il forno è sacrificabile — molti bassi fuochi storici erano monouso.)

Cosa dovresti vedere

Una massa grezza e porosa — in una piccola riduzione spesso grande come un grosso pompelmo — da bruno-rossastra a grigio scuro, spugnosa, con scoria vetrosa intrappolata ovunque. Questo è il tuo blumo.

Consolidamento (passaggio critico)

Il blumo grezzo è pieno di scoria, pezzetti di carbone e vuoti. Va martellato a caldo per espellere le impurità e saldare tra loro le particelle di ferro:

1. Lavora il blumo alla temperatura di saldatura — da giallo vivo a bianco-giallo — riscaldandolo in una forgia ogni volta che si raffredda.
2. Mettilo sull'incudine e comincia con colpi leggeri: un blumo appena estratto è friabile e può sgretolarsi. Batti più forte man mano che tiene — la scoria schizza in scintille e gocce. È spettacolare e pericoloso; indossa occhiali protettivi e tieni lontani i presenti.
3. Una volta compatto, taglialo, ripiegalo e saldalo di nuovo per raffinarlo ulteriormente. Metti in conto molte calde.
4. Ogni saldatura chiude altri vuoti ed espelle altra scoria.
5. Dopo il consolidamento hai una barra grezza di ferro battuto.

La catena dell'innovazione è completa

Hai percorso il cammino legno → carbone di legna → forno → rame → bronzo → ferro. Ogni passo si è basato sul precedente. Ognuno ha richiesto conoscenze accumulate. Così funziona l'innovazione: non come invenzioni isolate, ma come una catena collegata in cui ogni capacità rende possibile la successiva.

Cosa viene dopo

Il tuo ferro di blumo è utilizzabile ma tenero. Le prossime innovazioni della catena:

• Cementazione: avvolgi il ferro nel carbone e scaldalo per ore → il carbonio si diffonde all'interno → acciaio (più duro)
• Tempra: scalda l'acciaio al rosso e immergilo in acqua → formazione di martensite → durissimo ma fragile
• Rinvenimento: riscalda l'acciaio temprato a una temperatura stabilita (il colore di rinvenimento blu corrisponde a circa 300 °C) → cede un po' di durezza in cambio di molta più tenacità
• Saldatura a pacchetto (pattern welding): ripiega e salda insieme acciai con diverso tenore di carbonio → acciaio a pacchetto (spesso chiamato impropriamente «damasco»)

Ciascuna sarà un futuro blueprint del Percorso dell'innovazione.