Järnåldern: metall förändrar världen

D tack vare järnet ersattes det primitiva stamsystemet av det framväxande klassamhället, bildandet av stater och upprättandet av nya handelsförbindelser. Under den tidiga järnåldern etablerades den berömda handelsvägen Stora Sidenvägen.

Hur overkligt det än kan låta, så började allting med järn av utomjordiskt ursprung… Ja, järn framställdes först från meteoriter. Sådana järnvaror hade en hög nickelhalt. Senare användes jordiskt järn för att tillverka varor.

Trots den större tekniska komplexiteten och arbetsintensiteten som krävdes för att tillverka järn än brons gick järnåldern säkerligen om bronsåldern eftersom järn förekommer oftare i naturen än brons. Under bronsåldern omarbetades många metallvaror till vapen. Brist på tenn för gjutning av brons är det som tvingade antikens stålmakare att börja leta efter ett alternativ. Den breda användningen av järnmalm ledde till förbättringar i tekniken för metallframställning. När tennet blev tillgängligt igen var järnet billigare, starkare och lättare, och smidesjärn ersatte bronsverktyg för alltid.

Hur järn tillverkades i början av järnåldern

Tekniken för järnframställning innefattade en rad olika operationer för att reducera det från malm, och upptäcktes enligt experterna under det andra årtusendet f.Kr. i Mindre Asien.

Bloomeryugnar användes för detta ändamål. Luft pumpades in i ugnarna med hjälp av bälgar. De tidiga ugnarna var konformade och ungefär en meter höga. Den nedre delen av ugnen hade luftmunstycken genom vilka luft tillfördes för att bränna kol. Detta skapade en mycket hög temperatur i ugnen, vilket gjorde det möjligt att smälta den laddade blandningen av järnoxider och gangmassa. Som ett resultat av kemiska reaktioner smälte en del av oxiderna samman med gångarten och bildade smältbar slagg, medan en annan del reducerades till järn och smälte till ett mjukt poröst material som kallas bloom. Därefter bröt de gamla ståltillverkarna ner ugnens främre vägg för att ta ut järnblocket. Till skillnad från brons var metall i denna form dock inte lämplig för gjutning i formar. En bloom såg ut som en sintrad järnsvamp i form av metallkorn. När järnblocket var varmt smiddes det, vilket gjorde metallen styvare och mer homogen. Denna metall användes sedan för att tillverka olika metallarbeten i en smedja. En smed värmde upp bloomet med en öppen låga och med hjälp av en hammare och ett städ skapade han smidda metallarbeten.

Hur järnåldern påverkade civilisationens utveckling

Långt före den industriella revolutionen födde de flesta människor under den tidiga järnåldern upp boskap och arbetade inom jordbruket. Livet var centrerat kring byn, där samhällen odlade jorden och handarbetade de föremål som var nödvändiga för deras liv.

Herställningen av järnverktyg bidrog till att göra jordbruksarbetet enklare och effektivare. Bönderna kunde odla hårdare jordar, vilket gjorde det möjligt att odla och odla nya typer av växter. Samma sak gällde för boskapsuppfödning. Effektivare sätt att utföra arbetet bidrog till att frigöra tid.

Att ha mer tid innebar att människor nu kunde ägna sig åt andra sysslor än jordbruk, t.ex. sälja eller handla med det de odlat. Vissa familjer började öppna bagerier eller sy- och smidesverkstäder. Utvecklingen av smide främjade i sin tur utvecklingen av sådana yrken som läder-, trä- och benbearbetning. Handeln blomstrade under denna period.

Utveckling av teknik för järnbearbetning

Tekniken för metallbearbetning utvecklades stadigt och snabbt. Vid denna tid uppstod svetsade vapen och Damaskusstål, medan bloomeryugnarna ersattes av högre Stuckofen-ugnar. I slutet av 1200-talet började dessa fyra meter höga ugnar användas i det moderna Europa. Sådana ugnar kunde producera upp till 250 kg järn per dag.

I mitten av 1400-talet ersattes Stuckofen-ugnarna av ännu högre Blauofen-ugnar utrustade med luftförvärmning. Dessa ugnar hade dock en stor nackdel: de högre temperaturerna i Blauofen-ugnarna ökade inte bara avkastningen av järn från malmen, utan ökade också från 10 % till 30 % (jämfört med Stuckofen-ugnen) bildandet av förkolnat ”råjärn”, dvs. det järn som man inte visste hur man skulle hantera på den tiden. Detta motiverade dem att förbättra tekniken.

Nästa steg i utvecklingen av järnbearbetningsmetoderna var uppfinningen av masugnen. Den större storleken, liksom förvärmning och mekanisk tillförsel av luft till masugnen, säkerställde att allt järn kunde omvandlas till varm metall. Ugnarna drevs kontinuerligt och kunde producera upp till ett och ett halvt ton varmmetall per dag.

På 1500-talet blev en metallurgisk process populär i Europa för att omvandla järn till varmmetall och avlägsna kolet medan det fortfarande var i flytande form, vilket förvandlade järnet till stål.

Senare började kolbaserade tekniker, koksning, puddling och varmstrålning att användas aktivt inom metallurgin. År 1856 konstruerade den engelske uppfinnaren Henry Bessemer en omvandlare och patenterade sin teknik för ståltillverkning, som kom att kallas Bessemerprocessen. .

Under 1900-talet började öppna ugnar aktivt ersätta Bessemerkonverterarna. Men även dessa ugnar blev föråldrade i slutet av århundradet, då de ersattes av den grundläggande syreugnsprocessen. I och med tillkomsten av starka elkraftverk som energikällor blev tekniken för elektrisk ståltillverkning utbredd inom industrin för produktion av både icke-järnhaltiga och järnhaltiga metaller.

Under 2000-talet skedde egna anpassningar av bearbetningen av järn, vilket tvingar oss att inte bara tänka på fördelarna, utan också på de skador som metallurgin orsakar på miljön. I dag verkar processen att använda väte för direkt reduktion av järn från malm vara den mest lovande ur miljösynpunkt. I nästa processteg erhålls stål genom att smälta järnpartiklar i elektriska ugnar, följt av tillsats av kol.

Moderna innovativa processer blir en avgörande faktor för att metallurgin ska kunna behålla sin konkurrenskraft på den globala marknaden.

Under de senaste århundradena har järn förbättrat livskvaliteten. Världen har upplevt den snabbaste tillväxten vid de tillfällen då mer avancerade bearbetningstekniker har upptäckts. Den metallurgiska industrins landvinningar i mitten av 1700-talet ledde till en snabb utveckling av maskinteknik och en verklig revolution av maskineriet.

Såväl som järnåldern förändrade mänsklighetens levnadssätt för flera hundra år sedan, är det fullt möjligt att den spirande fjärde industriella revolutionen kommer att bli början på en ny tidsålder i vår civilisations utveckling.