Membina Relau Bloomery & Melebur Besi — Zaman Besi

Reka Bentuk: Relau Aci

Bloomery ialah aci tinggi yang mewujudkan turus penurunan — bijih dan arang dimuatkan dari atas, udara ditiup dari bawah, dan bloom besi terkumpul di dasar.

Spesifikasi

• Tinggi: 80-120 cm, saiz biasa untuk relau eksperimen kecil (serombong yang lebih tinggi memberi gas lebih banyak masa untuk menurunkan bijih)
• Diameter dalam: 25-35 cm
• Tebal dinding: 10-15 cm (campuran tanah liat/pasir, sama seperti tanur)
• Tuyere: tiub tanah liat yang lubangnya beberapa sentimeter, masuk menembusi dinding berhampiran bahagian bawah, di atas lekuk dapur, dan condong ke bawah ke arah tengah. Ketinggian dan sudut berbeza antara reka bentuk relau yang telah diuji, jadi ambil daripada satu reka bentuk yang didokumenkan dan jangan campurkan nombor
• Gerbang keluaran (pilihan): bukaan di dasar untuk mengeluarkan bloom, ditutup dengan tanah liat semasa peleburan

Pembinaan

1. Bina tapak tanah liat bulat dengan lekuk cetek seperti mangkuk (lekuk dapur). Di sinilah bloom terbentuk.
2. Gunakan teknik lingkaran (coil) daripada Blueprint 02, dibina lebih tinggi.
3. Pasang paip tuyere (tiub tanah liat) menembusi dinding pada ketinggian yang ditetapkan oleh reka bentuk pilihan anda, di atas lekuk dapur.
4. Biarkan kering selama beberapa hari hingga seminggu atau lebih, bergantung pada cuaca. Bloomery lebih tebal daripada tanur dan memerlukan masa pengeringan yang lebih lama.
5. Matangkan dengan api yang semakin panas (protokol yang sama seperti Blueprint 02).

Penyediaan Bijih

1. Panggang bijih di api terbuka selama beberapa jam. Ini menghalau lembapan dan sebahagian bendasing, menukar oksida terhidrat dan menjadikan bijih batuan lebih mudah dihancurkan.
2. Hancurkan bijih yang dipanggang kepada saiz kacang hazel (1-2 cm). Jangan terlalu halus — udara perlu mengalir.
3. Basuh bijih yang dihancurkan untuk membuang tanah liat dan bendasing ringan.

Peleburan (6-10 jam)

1. Pemanasan awal: Isi bloomery dengan arang dan nyalakan. Biarkan terbakar dengan belos selama kira-kira sejam, sambil menambah arang, sehingga seluruh aci panas.
2. Muatan pertama: Masukkan satu muatan arang yang ditimbang, kemudian satu muatan bijih yang ditimbang di atasnya. Timbang muatan dan jangan menilai berdasarkan ketebalan lapisan: sepanjang peleburan, arang dan bijih digunakan dalam berat yang lebih kurang sama, dan arang mengekalkan suasana penurunan.
3. Muatan seterusnya: Setiap kali turus sudah turun satu muatan, tambah satu lagi muatan arang kemudian bijih dari atas.
4. Belos — BERTERUSAN: Dua orang bergilir-gilir, atau belos dua tindakan. Bekalan udara tidak boleh berhenti: tanpa udara paksa relau cepat sejuk.
5. Menyalir sanga: Sanga cair (kaca cair pada ~1200 °C) terkumpul di atas bloom. Jika relau ada lubang salir, buka dari semasa ke semasa untuk mengalirkan sanga. Jika tiada, sanga kekal dalam lekuk dapur, jadi lekuk itu mesti cukup dalam supaya sanga tidak naik sampai ke tuyere dan menyekat udara.
6. Tempoh: 6-10 jam operasi berterusan. Peleburan selesai apabila semua bijih anda telah diproses.

Apa yang Berlaku di Dalam

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

Karbon monoksida (daripada arang) menurunkan oksida besi kepada besi logam. Tetapi tidak seperti tembaga, besi tidak pernah cair — ia terbentuk sebagai zarah pepejal yang bercantum menjadi jisim seperti span (bloom) yang terletak dalam kolam sanga cair.

Mengeluarkan Bloom

1. Keluarkan bloom pada akhir peleburan ketika masih pada suhu kimpalan; paling mudah dipadatkan serta-merta, dan boleh dipanaskan semula kemudian.
2. Jika ada gerbang keluaran: pecahkan kedap tanah liat dan tarik bloom dengan penyepit.
3. Jika tiada gerbang: pecahkan bahagian bawah relau untuk mengeluarkan bloom. (Relau boleh dikorbankan — banyak bloomery bersejarah digunakan sekali sahaja.)

Apa yang Patut Anda Lihat

Jisim kasar dan berliang — daripada peleburan kecil selalunya kira-kira sebesar limau gedang besar — perang kemerahan hingga kelabu gelap, seperti span, dengan sanga berkaca terperangkap di merata tempat. Inilah bloom anda.

Pemadatan (Langkah Kritikal)

Bloom mentah penuh dengan sanga, cebisan arang dan rongga. Ia mesti dipalu ketika panas untuk memerah keluar bendasing dan mengimpal zarah besi bersama:

1. Kerjakan bloom pada suhu kimpalan — kuning terang hingga putih kekuningan — dan panaskan semula di dapur tempa setiap kali ia sejuk.
2. Letakkan di atas andas dan mulakan dengan pukulan ringan: bloom yang baru keluar rapuh dan boleh berkecai. Pukul lebih kuat apabila ia sudah bersatu — sanga tersembur sebagai percikan dan titisan. Ini menakjubkan dan berbahaya; pakai pelindung mata dan jauhkan orang ramai.
3. Setelah padat, potong, lipat dan kimpal semula untuk memurnikannya lagi. Jangkakan banyak kali pemanasan.
4. Setiap kimpalan menutup lebih banyak rongga dan mengeluarkan lebih banyak sanga.
5. Selepas pemadatan, anda memiliki batang kasar besi tempa.

Rantaian Inovasi Lengkap

Anda kini telah menjejaki laluan kayu → arang → tanur → tembaga → gangsa → besi. Setiap langkah dibina atas langkah sebelumnya. Setiap satu memerlukan pengetahuan yang bertambah. Beginilah inovasi berfungsi — bukan sebagai ciptaan terasing, tetapi rantaian bersambung di mana setiap keupayaan membolehkan yang seterusnya.

Apa Seterusnya

Besi bloom anda boleh digunakan tetapi lembut. Inovasi seterusnya dalam rantaian:

• Pengkarbonan: bungkus besi dalam arang dan panaskan berjam-jam → karbon meresap masuk → keluli (lebih keras)
• Lindap kejut (quenching): panaskan keluli hingga merah, celup ke dalam air → martensit terbentuk → sangat keras tetapi rapuh
• Pembajaan (tempering): panaskan semula keluli yang dilindap kejut ke suhu tertentu (warna baja biru kira-kira 300 °C) → melepaskan sedikit kekerasan demi keliatan yang jauh lebih tinggi
• Kimpalan corak: lipat dan kimpal bersama keluli dengan kandungan karbon berbeza → keluli kimpalan corak (sering tersilap dipanggil "Damsyik")

Setiap satu akan menjadi blueprint akan datang dalam Jejak Inovasi.