Die Herstellung von Eisen war immer ein schwieriges Geschäft, auch wenn es heute durch kräftige Unterstützung von Maschinen deutlich einfacher geworden ist. Wenn heute mittelalterliche Eisenherstellung nachgestellt wird, dann wird meistens bei einem motorgetriebenen Gebläse ein Auge zugedrückt. Denn im allgemeinen wurde der Ofen mit dem Blasebalg mit ausreichend Luft versorgt, damit die nötigen Temperaturen überhaupt erreicht werden können.

Bei archeologischen Ausgrabung in Sri Lanka hat man vor etwa 20 Jahren eine andere Art von Ofen gefunden. Die Luftzufuhr übernimmt dabei der Wind. Das galt lange Zeit als nicht sehr vielversprechend. Denn der Wind ist schwer berechenbar. Der Prozess dauert mehrere Stunden. Wenn in der Zeit der Wind Stärke oder Richtung ändert, kühlt der Ofen wieder aus. Um gutes Eisen oder gar Stahl herzustellen braucht man aber konstant hohe Temperaturen.

Nun gehört das zu den Geschichten, die ich noch irgendwo im Hinterkopf hatte und nun nochmal genauer nachgelesen habe. Nach dem Gespräch mit Gunnar Ries letzte Woche war das gleich nochmal so interessant. Denn die Archeologen haben nicht nur die Öfen ausgegraben, sondern sie auch möglichst realistisch nachgebaut. Das ging bis dahin, dass man Erz aus den gleichen Erzlagern genommen hat. Man hat beim Bau der Öfen den lokalen Lehm genommen und Teile von lokalen Töpfern anfertigen lassen. Die Holzkohle kam auch von Köhlern aus der Gegend, die sich mit den dort vorkommenden Bäumen auskannten. Interessant fand ich, dass man das Eisenerz erst mit einem Hammer in kleine (~3cm) Stücke zerkleinert und dann tatsächlich nach Gewicht aussortiert hat. Alles was leichter als der Rest ist, wird ausgelesen. Das Resultat ist Eisenerz mit etwa 90% Erzgehalt. Das ganze sah dann so aus:

smelter

(Die diversen Messgeräte sind natürlich nicht ganz originalgetreu.)

Nun ist das Eisenerz ein Eisenoxid. Es reicht nicht aus, einfach nur das Eisenerz zu erhitzen. Man will aber reines Eisen haben und muss deswegen den Sauerstoff los werden.  Die Kohle spielt hier eine wichtige Rolle. Wenn die Luft in den Ofen eingeblasen wird, wird der Sauerstoff darin vollständig verbraucht, aber natürlich nicht die Kohle. Wenn die Luft genug Kohle durchdrungen hat, entsteht nicht nur Kohlendioxid, sondern auch Kohlenmonoxid.

Kohlenmonoxid entsteht immer bei unvollständiger Verbrennung. Aber das heißt nicht, dass man etwas beim Bau falsch gemacht hat. Ganz im Gegenteil, das Kohlenmonoxid verrichtet die eigentliche Arbeit. Ihm fehlt Sauerstoff und das Eisenerz hat zu viel Sauerstoff genau die Situation die wir brauchen. Heißes Kohlenmonoxid ist nun in der Lage das Eisenoxid zu Eisen zu reduzieren. (Das ist auch heute der übliche und billigste Prozess. Es geht aber auch mit Wasserstoff, Methan oder rein elektrisch.)

Getrieben wird das hier alles durch den Wind. Allerdings bläst er nicht in die Belüftungsöffnung des Ofens hinein. Damit wäre der Ofen zu anfällig für Turbulenzen und Richtungsänderungen. Der Wind bläst über den oberen Teil des Ofens hinweg, wodurch sich dort ein Unterdruck bildet. Die Luft wird also vielmehr durch die Öffnungen in den Ofen hinein gezogen. Die Richtung des Windes spielt auch keine Rolle. Wichtig ist nur ein starker, konstanter Wind. In Sri Lanka gibt es den, durch den Monsun.

Die so gebauten Öfen lieferten besseres Eisen und teilweise echten Stahl, der auf der ganzen Welt für seine Qualität bekannt war. Wer mehr dazu lesen will, kann das in den Veröffentlichungen dazu tun. Das Bild kommt aus dieser hier und eine sehr schöne Beschreibung findet sich hier.

Kommentare (5)

  1. #1 rolak
    2. Juni 2015

    lieferten besseres Eisen und teilweise echten Stahl

    Afaik ist Eisen ein Element und wohl kaum in ‘besser’ oder ‘schlechter’ herstellbar, sondern aufgrund der unweigerlichen Verunreingungen (typisch Mg, Si, C) zumindest damals überhaupt nicht. Da ‘Stahl’, zusammen mit Gußeisen die Werkstoff-Gruppe ‘Eisenmetalle’ bildend, nur eine metallische Legierung mit Hauptanteil Eisen bezeichnet, die umformtechnisch weiterverarbeitet werden kann, fallen all die frühen Erzeugnisse der Eisenerzverhüttung darunter – auch wenn das klassische SchmiedeEisen mit modernen Stählen eher wenig zu tun hat.

    • #2 wasgeht
      2. Juni 2015

      Ja, es geht um die Frage, wieviele Verunreinigungen und Schlack in dem Eisen waren. Meistens war es so viel, dass man das Eisen aus dem Ofen hinterher aufheizen und hämmern musste. Beim Hämmern kam die Schlacke langsam heraus.

    • #3 rolak
      2. Juni 2015

      Ja sicher kann mittels Schmieden die Schlacke von der Legierung getrennt werden, sogar der Kohlenstoffgehalt kann in gewissen Grenzen beeinflußt werden – nur die anderen Bestandteile, die das Gemenge zu Stahl machen wird man dadurch eben nicht los. Konverter kamen halt sehr spät und erst ab dann konnten ungewünschte Elemente der Legierung entfernt (also Eisen produziert) werden, bevor gewünschte LegierungsElemente zur Erfüllung der Kundenwünsche bzgl des Stahles beigemengt werden.

      Es ging um die Verwendung der Bezeichnung ‘Eisen’ für Luppe bzw Roheisen, die, wenn sie schon nicht bei ihrem richtigen Namen genannt werden, formal unter ‘Stahl’ fallen. Klar, nichthärtbarer Stahl wird immer noch ‘Eisen’ genannt, doch solch geringe C-Gehalte dürften mit diesen Verhüttungs-Techniken off limits sein.

      Und ja, in der Schmiede hieß es eher ‘donn mich ens dat zöllije Iise’ statt ‘könntest Du bitte das Stück CStahl-Vollstab mit ein Zoll Durchmesser herüberreichen’, aber das war und ist keine maßgebliche Sprachregelung…

      • #4 wasgeht
        2. Juni 2015

        Tja, da hat mein Wissen auch seine Grenzen. Es ging mir darum auf die Verwendete Technik hinzuweisen.

        Aber ja, Roheisen hätte ich es schon nennen können.

  2. #5 Trottelreiner
    2. Juni 2015

    Wobei das Problem mit der Windrichtung in diesem Fallwohl dadurch umgangen wurde, daß man sich auf den recht richtungskonstanten Monsun verließ. Zumindest verstand ich die pdfs so.

    Könnte man eigentlich auch andere relativ konstante Winde, z.B den Alpenföhn verwenden?