Түүхий хайлуулах зуух (bloomery) барьж, төмөр хайлуулах нь — Төмөр зэвсгийн үе

Загвар: Босоо зуух

Bloomery бол ангижруулах багана үүсгэдэг өндөр босоо хоолой юм — хүдэр, нүүрсийг дээрээс нь ачиж, агаарыг доороос нь үлээж, ёроолд нь төмрийн bloom хуримтлагдана.

Үзүүлэлтүүд

• Өндөр: 80-120 см, жижиг туршилтын зуухны түгээмэл хэмжээ (өндөр яндан нь хийд хүдрийг ангижруулах илүү хугацаа олгоно)
• Дотоод диаметр: 25-35 см
• Ханын зузаан: 10-15 см (шавар, элсний хольц, зуухтай адил)
• Үлээлгийн хоолой (tuyère): хэдхэн сантиметрийн нүхтэй шавар хоолой бөгөөд ёроолын ойролцоо, зуухны хонхорын дээгүүр ханаар нэвтэрч, төв рүү доош налуу орно. Өндөр ба өнцөг нь туршигдсан зуухны загваруудын хооронд ялгаатай тул тоонуудыг хольж хэрэглэхгүйгээр баримтжуулсан нэг загвараас ав
• Гаргах нуман нүх (заавал биш): bloom гаргах зориулалттай суурийн нүх, хайлуулах үед шавраар битүүмжилнэ

Барилга

1. Аяга хэлбэрийн гүехэн хонхортой (зуухны хонхор) дугуй шавар суурь хий. Bloom энд үүснэ.
2. Blueprint 02-ын ороомог (coil) аргыг ашиглаж, илүү өндөр босго.
3. Үлээлгийн хоолойг (шавар хоолой) сонгосон загварынхаа заасан өндөрт, хонхорын дээгүүр ханаар нэвтрүүлж суулга.
4. Цаг агаараас хамааран хэдэн өдрөөс долоо хоног ба түүнээс удаан хатаа. Bloomery нь зуухнаас зузаан тул удаан хатна.
5. Улам халуун гал түлж шатаан бэхжүүл (Blueprint 02-той ижил журмаар).

Хүдэр бэлтгэх

1. Хүдрийг ил гал дээр хэдэн цаг шарж боловсруул. Энэ нь чийг ба хольцын нэг хэсгийг зайлуулж, устай ислийг хувиргаж, чулуурхаг хүдрийг бутлахад хялбар болгоно.
2. Шарсан хүдрийг самрын (hazelnut) хэмжээтэй (1-2 см) бутал. Хэт нарийн бүү бутал — агаар нэвтрэх ёстой.
3. Бутлагдсан хүдрийг угааж шавар болон хөнгөн хольцыг зайлуул.

Хайлуулалт (6-10 цаг)

1. Урьдчилан халаах: Bloomery-г модны нүүрсээр дүүргэж ас. Хөөрөгтэйгөөр (bellows) нэг цаг орчим шатааж, нүүрс нэмсээр босоо хоолой бүхэлдээ халтал бай.
2. Анхны ачаа: Жинлэсэн нэг ачаа нүүрс, дээр нь жинлэсэн нэг ачаа хүдэр хий. Давхаргын зузаанаар таамаглахын оронд ачааг жинл: бүтэн хайлуулалтын турш нүүрс, хүдрийг жингээр бараг тэнцүү хэрэглэдэг бөгөөд нүүрс нь ангижруулах орчныг хадгална.
3. Үргэлжлүүлэн ачих: Багана нэг ачааны хэрээр доошилох бүрт дээрээс нь дахин нүүрс, дараа нь хүдрийн ачаа нэм.
4. Хөөрөг — ЗОГСОЛТГҮЙ: ээлжлэх хоёр хүн, эсвэл хоёр талдаа үлээдэг хөөрөг. Агаарын нийлүүлэлт зогсох ёсгүй: албадмал агааргүй бол зуух хурдан хөрнө.
5. Шаар гаргах: Хайлсан шаар (~1200 °C-ийн шингэн шил) bloom-ийн дээр хуримтлагдана. Зуух гаргах нүхтэй бол шаарыг гадагшлуулахын тулд үе үе нээ. Үгүй бол шаар хонхорт үлдэх тул шаар үлээлгийн хоолой хүртэл дээшилж агаарыг хаахгүйн тулд хонхор хангалттай гүн байх ёстой.
6. Үргэлжлэх хугацаа: 6-10 цагийн тасралтгүй ажиллагаа. Бүх хүдрээ боловсруулж дуусгахад хайлуулалт дуусна.

Дотор нь юу болж байна

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

Нүүрсхүчлийн дутуу исэл (нүүрснээс) төмрийн ислийг металл төмөр болгон ангижруулна. Гэвч зэсээс ялгаатай нь төмөр хэзээ ч хайлдаггүй — хатуу тоосонцор болж үүсээд, шингэн шаарын цөөрөмд байрлах хөвөн мэт бөөн (bloom) болон гагнагддаг.

Bloom гаргах

1. Хайлуулалтын төгсгөлд bloom гагнах халуунтай хэвээр байхад нь гарга; тэр даруй нягтруулах нь хамгийн амархан бөгөөд дараа нь дахин халааж болно.
2. Гаргах нуман нүхтэй бол: шавар битүүмжийг хагалж, bloom-ийг хавчуураар татаж гарга.
3. Нүхгүй бол: bloom-ийг гаргахын тулд зуухны доод хэсгийг эвд. (Зуухыг золиосолж болно — түүхийн олон bloomery нэг удаагийн байсан.)

Юу харах ёстой вэ

Барзгар, сүвэрхэг бөөн — жижиг хайлуулалтаас ихэвчлэн том грейпфрут-ын хэмжээтэй — улаавтар хүрэнээс хар саарал хүртэл, хөвөн мэт, дотор нь хаа сайгүй шилэрхэг шаар торсон. Энэ бол таны bloom.

Нягтруулалт (Шийдвэрлэх алхам)

Түүхий bloom шаар, нүүрсний үйрмэг, хоосон зайгаар дүүрэн. Хольцыг шахаж гаргаад төмрийн тоосонцорыг хооронд нь гагнахын тулд халуунаар нь алхдах ёстой:

1. Bloom-ийг гагнах халуунд — тод шараас шаргал цагаан хүртэл — боловсруулж, хөрөх бүрт нь дархны хуурмагт дахин халаа.
2. Дөш (anvil) дээр тавиад хөнгөн цохилтоор эхэл: шинэ bloom бутарч, задарч магадгүй. Нийлж барьцалдах тусам хүчтэй цохи — шаар оч, дусал болон цацарна. Энэ гайхалтай бөгөөд аюултай; нүдний хамгаалалт зүүж, үзэгчдийг хол байлга.
3. Нягт болсны дараа зүсэж, нугалж, дахин гагнаж улам цэвэршүүл. Олон удаа халаах шаардлагатайг тооц.
4. Гагнах бүр илүү олон хоосон зайг хааж, илүү их шаар шахаж гаргана.
5. Нягтруулсны дараа танд барзгар давтмал төмөр (wrought iron) саваа бий болно.

Инновацийн гинж бүрэн боллоо

Та одоо мод → модны нүүрс → зуух → зэс → хүрэл → төмөр хүртэлх замыг туулж ирлээ. Алхам бүр өмнөхөө тулгуурласан. Тус бүр хуримтлагдсан мэдлэг шаардсан. Инноваци ийм байдлаар ажилладаг — тусгаарлагдмал бүтээлүүд биш, харин чадвар бүр дараагийнхаа замыг нээдэг холбоотой гинж.

Дараа нь юу вэ

Таны bloom төмөр хэрэглэгдэхүйц боловч зөөлөн. Гинжний дараагийн инновациуд:

• Нүүрсжүүлэх (carburization): төмрийг нүүрсэнд боож хэдэн цаг халаа → нүүрстөрөгч нэвчин орно → ган (илүү хатуу)
• Усанд дарах (quenching): ганг улайтал халааж, усанд дүр → мартенсит үүснэ → маш хатуу боловч хэврэг
• Сулруулах (tempering): дарсан ганг тогтоосон температурт дахин халаа (цэнхэр өнгө нь ойролцоогоор 300 °C) → бага зэрэг хатуулгаа алдаж, хамаагүй илүү бат бэх чанар олно
• Хээтэй гагнуур (pattern welding): нүүрстөрөгчийн агууламж өөр гангуудыг нугалж хамт гагна → хээтэй гагнасан ган (ихэвчлэн буруугаар "Дамаск" гэж нэрлэдэг)

Эдгээр тус бүр нь Инновацийн мөрөнд ирээдүйн blueprint болно.