Kujenga Tanuru la Bloomery na Kuyeyusha Chuma — Enzi ya Chuma

Muundo: Tanuru la Shimo

Bloomery ni shimo refu linalounda nguzo ya upunguzaji — madini na mkaa hujazwa kutoka juu, hewa hupulizwa kutoka chini, na bloom ya chuma hukusanyika chini.

Vipimo

• Urefu: sm 80-120, ukubwa wa kawaida kwa tanuru ndogo za majaribio (bomba refu zaidi huipa gesi muda zaidi wa kupunguza madini)
• Kipenyo cha ndani: sm 25-35
• Unene wa ukuta: sm 10-15 (mchanganyiko wa udongo na mchanga, sawa na tanuri)
• Tuyère (bomba la hewa): bomba la udongo lenye tundu la sentimita chache, linaloingia ukutani karibu na chini, juu ya kishimo cha tanuru, likiinama chini kuelekea katikati. Kimo na pembe hutofautiana kati ya miundo ya tanuru iliyojaribiwa, kwa hiyo vichukue kutoka muundo mmoja ulioandikwa badala ya kuchanganya tarakimu
• Tao la kutolea (si lazima): uwazi chini wa kutolea bloom, unaozibwa kwa udongo wakati wa uyeyushaji

Ujenzi

1. Jenga kitako cha udongo cha mviringo chenye kishimo kifupi kama bakuli (kitovu cha tanuru). Hapa ndipo bloom hufanyika.
2. Tumia mbinu ya kuviringa (coil) kutoka Blueprint 02, ukiijenga juu zaidi.
3. Weka bomba la tuyère (bomba la udongo) kupitia ukutani kwenye kimo kinachotajwa na muundo uliouchagua, juu ya kitovu.
4. Liache likauke kwa siku kadhaa hadi wiki moja au zaidi, kutegemea hali ya hewa. Bloomery ni nene kuliko tanuri na linahitaji muda mrefu zaidi kukauka.
5. Liimarishe kwa mioto inayozidi kuwa mikali (utaratibu uleule wa Blueprint 02).

Kuandaa Madini

1. Choma madini katika moto wa wazi kwa saa kadhaa. Hii huondoa unyevu na sehemu ya uchafu, hubadilisha oksidi zenye maji, na hurahisisha kuponda madini ya mawe.
2. Ponda madini yaliyochomwa hadi ukubwa wa hazelnut (sm 1-2). Si laini mno — hewa inahitaji kupita.
3. Osha madini yaliyopondwa ili kuondoa udongo na uchafu mwepesi.

Uyeyushaji (saa 6-10)

1. Kupasha moto awali: Jaza bloomery mkaa na uwashe. Liache liwake pamoja na mivuto (bellows) kwa takriban saa moja, ukiongeza mkaa, hadi shimo lote liwe na joto.
2. Mzigo wa kwanza: Weka mzigo wa mkaa uliopimwa, kisha mzigo wa madini uliopimwa juu yake. Pima mizigo kwa uzito badala ya kukadiria kwa unene wa tabaka: katika uyeyushaji mzima, mkaa na madini hutumika kwa uzito unaokaribia kuwa sawa, na mkaa hudumisha mazingira ya upunguzaji.
3. Kuendelea kujaza: Kila mara nguzo inaposhuka kwa mzigo mmoja, ongeza mzigo mwingine wa mkaa kisha madini kutoka juu.
4. Mivuto — BILA KUKOMA: Watu wawili kwa zamu, au mvuto wa kufanya kazi pande mbili. Upatikanaji wa hewa usikome: bila hewa ya kupulizwa tanuru hupoa haraka.
5. Kutoa slag (mabaki ya kuyeyusha): Slag iliyoyeyuka (kioo kiowevu kwa ~1200 °C) hukusanyika juu ya bloom. Ikiwa tanuru lina tundu la kutolea, lifungue mara kwa mara kutoa slag. Kama halina, slag hubaki kitovuni, kwa hiyo kitovu lazima kiwe na kina cha kutosha ili slag isipande hadi kwenye tuyère na kuzuia hewa.
6. Muda: saa 6-10 za kazi mfululizo. Uyeyushaji umekwisha unapokuwa umeyachakata madini yako yote.

Kinachotokea Ndani

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

Kaboni monoksidi (kutoka kwenye mkaa) hupunguza oksidi ya chuma kuwa chuma cha metali. Lakini tofauti na shaba, chuma hakiyeyuki kamwe — hutokea kama chembe ngumu zinazounganika kuwa bonge lenye matundu kama sifongo (bloom) lililokaa katika dimbwi la slag kiowevu.

Kutoa Bloom

1. Toa bloom mwishoni mwa uyeyushaji ikiwa bado katika joto la kuungisha; ni rahisi zaidi kuishindilia papo hapo, na inaweza kupashwa moto tena baadaye.
2. Kama una tao la kutolea: vunja kizibo cha udongo na uivute bloom kwa koleo.
3. Kama huna tao: vunja sehemu ya chini ya tanuru ili kutoa bloom. (Tanuru linaweza kutolewa kafara — bloomery nyingi za kihistoria zilitumika mara moja tu.)

Unachopaswa Kuona

Bonge gumu lenye vitundu — kutoka uyeyushaji mdogo mara nyingi likiwa takriban ukubwa wa balungi kubwa — kahawia-nyekundu hadi kijivu-cheusi, kama sifongo, lenye slag ya kioo iliyonaswa kila mahali. Hii ndiyo bloom yako.

Kushindilia (Hatua Muhimu)

Bloom ghafi imejaa slag, vipande vya mkaa na mapengo. Lazima igongwe kwa nyundo ikiwa na joto ili kukamua uchafu na kuunganisha chembe za chuma:

1. Ifanyie kazi bloom katika joto la kuungisha — manjano angavu hadi nyeupe-manjano — ukiipasha moto tena kwenye tanuru la mhunzi kila inapopoa.
2. Iweke juu ya fuawe na anza kwa mapigo mepesi: bloom mpya ni dhaifu na inaweza kuvunjika-vunjika. Piga kwa nguvu zaidi inapoanza kushikamana — slag hurushwa kama cheche na matone. Ni ya kustaajabisha na hatari; vaa kinga ya macho na uwaweke watazamaji mbali.
3. Ikishakuwa ngumu, ikate, ikunje na uiungishe tena ili kuisafisha zaidi. Tarajia mara nyingi za kupasha moto.
4. Kila muungisho hufunga mapengo zaidi na kutoa slag zaidi.
5. Baada ya kushindilia, una kipande ghafi cha chuma kilichofuliwa (wrought iron).

Mnyororo wa Ubunifu Umekamilika

Sasa umefuatilia njia kutoka mti → mkaa → tanuri → shaba → shaba-nyeusi (bronze) → chuma. Kila hatua ilijengwa juu ya iliyotangulia. Kila moja ilihitaji maarifa yaliyolimbikizwa. Hivi ndivyo ubunifu unavyofanya kazi — si kama uvumbuzi uliotengana, bali kama mnyororo uliounganika ambamo kila uwezo huwezesha unaofuata.

Kinachofuata

Chuma chako cha bloom kinafaa kutumika lakini ni laini. Ubunifu unaofuata katika mnyororo:

• Ukaboneshaji (carburization): funga chuma ndani ya mkaa na ukipashe moto kwa saa nyingi → kaboni huingia ndani → chuma-cha-pua (steel) kigumu zaidi
• Kuzima (quenching): pasha steel hadi iwe nyekundu, itumbukize majini → martensite hutokea → ngumu sana lakini dhaifu kuvunjika
• Kupoza-imarisha (tempering): pasha tena steel iliyozimwa hadi joto lililopangwa (rangi ya bluu ya tempering ni takriban 300 °C) → huacha ugumu kidogo ili kupata ukakamavu mkubwa zaidi
• Uungishaji wa michoro (pattern welding): kunja na uungishe pamoja steel zenye kiasi tofauti cha kaboni → steel ya uungishaji wa michoro (mara nyingi huitwa kimakosa "Damascus")

Kila mojawapo itakuwa blueprint ya baadaye katika Njia ya Ubunifu.