Industriearchäologen haben zahlreiche mittelalterliche Bloomery-Werkstätten vor allem aus der Zeit der Ansiedlung der Ungarn auf dem Gebiet des heutigen Ungarns und aus der Awaren- und Árpádenzeit (7-13. Jahrhundert) gefunden. Anhand der Funde kann die mittelalterliche ungarische Eisenkultur rekonstruiert werden.
Zum ersten Mal in Ungarn haben wir durch die Wiederbelebung und das Wiedererlernen der mittelalterlichen Eisenverhüttungstechnologie Zugang zum verlorenen Wissen der mittelalterlichen Eisenverhüttung und Schmiede.
Jeden Sommer wird in Somogyfajsz ein fünftägiges internationales Eisenverhüttungslager organisiert. Im Eisenschmelzlager können 25 Teilnehmer die Wiederbelebung der mittelalterlichen Eisenindustrie erleben. Uns stehen nur ein paar Handblasebälge und einige Kubikmeter Brennholz zur Verfügung, damit wir am Ende des Lagers echte Eisenprodukte schmieden können. Während der ersten Tage des Lagers brennen wir Holzkohle in einem Kohlenmeiler für den Bloomery- und Schmiedeprozess, sammeln Mooreisenerz aus den nahegelegenen Eisenerzlagerstätten, die sich in Bächen befinden, und bauen Nachbildungen von Bloomery-Öfen, die im Bloomery-Museum von Somogyfajsz zu sehen sind. In der zweiten Hälfte des Lagers schmelzen wir das gesammelte Eisenerz und schließlich schmieden wir aus den Eisenblöcken Eisenprodukte. So kommen wir häufig vom Boden zum Eisenprodukt….
Archäologischer Hintergrund
Bis heute wurden mehr als 300 frühmittelalterliche Bloomery-Werkstätten in Ungarn ausgegraben; von János Gömöri in Westungarn (hauptsächlich im Komitat Somogy und im Komitat Győr-Moson-Sopron)(Gömöri, 2000) und in Nord-Süd-Ungarn (hauptsächlich im Komitat Borsod) von Gusztáv Hecenast (Heckenast et al, 1968). Im Laufe dieser Ausgrabungen wurden viele Objekte im Zusammenhang mit der antiken Technologie gefunden, wie z.B. Reste von:
- Kohlenmeiler (in denen Holzkohle hergestellt wurde);
- Wiedererwärmungsgruben (ein Schmiedefeuer, in dem der Eisenblock auf Schmiedetemperatur erhitzt wurde);
- Eisenerzröstgruben (in denen das Eisenerz für die Eisenverhüttung vorbereitet wurde);
- Öfen (in denen das Eisen verhüttet und der Eisenblock hergestellt wurde).
Der Hauptbestandteil der Technologie war der Ofen selbst. Es gab zwei Typen der frühmittelalterlichen Bloomery-Öfen im Karpatenbecken: den freistehenden und den eingelassenen Typ (siehe Abbildung 1) (Gömöri, 2000).
Für unsere Experimente haben wir immer den eingelassenen Ofen vom Typ Somogyfajszi verwendet, weil dieser ein massiver Ofen ist und mehrere Schmelzvorgänge im gleichen Ofen unter den gleichen, wiederholbaren Bedingungen durchgeführt werden konnten. Der Somogyfajszi-Ofen wurde erstmals bei der Ausgrabung der Bloomery-Werkstatt aus dem 10. Jahrhundert n. Chr. in Somogyfajsz gefunden (Gömöri, 2006). Ähnliche eingebettete Öfen wurden im ganzen Komitat Somogy verwendet (siehe Berichte über archäologische Ausgrabungen (Gallina und Somogyi, 2004. Gallina et al., 2007).)
Basierend auf den archäologischen Ausgrabungen war der Ofen vom Typ Fajszi etwa 70-100 cm hoch und wurde in die Seitenwand einer Werkstattgrube eingebaut. Die Werkstattgruben waren 50-80 cm tief, 3-4 m breit und waren entweder quadratisch oder hufeisenförmig. In den Seitenwänden befanden sich mehrere Öfen. Diese Öfen waren kegelförmig, wobei der Innendurchmesser der Herdplatte etwa 30-40 cm und der Innendurchmesser des Halses 10-15 cm betrug. An der Vorderseite des Ofens befand sich eine 20-30 cm breite Öffnung, die während des Schmelzvorgangs mit einer Brustwand verschlossen wurde. In das Blasloch in der Brustwand wurde eine Blasdüse eingesetzt, an die ein oder zwei Handblasebalge angeschlossen werden konnten (Gömöri, 2000).
Vom Boden zum Eisenprodukt: technologische Schritte
Die folgenden Schritte werden durchgeführt, um die ganze Bandbreite des mittelalterlichen Bloomery-Prozesses wiederzubeleben:
Schritt 1. Herstellung von Holzkohle
Schritt 2. Sammeln von Mooreisenerz
Schritt 3. Bau von Öfen in der Werkstattgrube
Schritt 4. Eisenverhüttung
Schritt 5. Schmieden des Eisenblocks
Es ist wichtig zu betonen, dass wir nicht nur spektakuläre Eisenverhüttungsexperimente machen, sondern den gesamten technologischen Prozess vom Sammeln des Mooreisenerzes bis zur Herstellung von Eisenprodukten wiederbeleben. Darüber hinaus können wir mit Hilfe von Eisenblöcken mustergeschweißten Stahl herstellen, was die Spitze der heutigen Technologie darstellt. Dies ist weltweit einzigartig. Bei den meisten internationalen Symposien liegt der Fokus nur auf den Verhüttungsversuchen und dem üblichen, industriellen Eisenerz mit hohem Fe-Gehalt, der den Erfolg des Prozesses garantiert.
Schritt 1. Herstellung von Holzkohle
Der Prozess der Herstellung von Holzkohle folgt den technologischen Schritten, die wir auch heute noch sehen können: die Technologie hat sich über die Jahrhunderte nicht verändert. Zuerst hacken wir das Brennholz (hauptsächlich Eiche) und bauen einen Holzkohlemeiler aus etwa 2 m2 des gehackten Holzes, wobei in der Mitte ein Schornstein stehen bleibt. Dann decken wir den Meiler mit gefallenen Blättern und Gras ab, damit die nächste Schicht – die Erde – nicht durch die kleinen Öffnungen eindringen kann. Danach wird der Meiler mit ein paar Zentimetern feuchter Erde bedeckt. Der Holzkohlenmeiler wird durch den Schornstein angezündet: Wir lassen brennende Holzstücke und glühende Kohlen in den Schornstein fallen und decken den Schornstein ab, wenn der Meiler zu rauchen beginnt. Für die Pyrolyse (der Prozess, bei dem Holz zu Holzkohle wird, indem es seinen Wassergehalt verliert) machen wir kleine Belüftungslöcher an der Seite des Holzkohlenmeilers, um etwas Sauerstoff hineinzulassen. Es dauert etwa 70-80 Stunden, bis ein 2 m2 großer Holzkohlenmeiler fertig ist. Wenn der Rauch, der aus dem Meiler kommt, bläulich-grau wird und sich das Innere des Meilers trocken anfühlt, ist der Meiler bereit, geöffnet zu werden. Bevor wir den Meiler öffnen, decken wir ihn noch mit etwas feuchter Erde ab, damit er abkühlt. Wenn wir den Haufen öffnen, stellen wir sicher, dass die noch glimmenden Holzkohlestücke mit Wasser besprüht werden, um die Gefahr eines Feuers zu vermeiden (siehe Abbildung 2).
Schritt 2. Sammeln von Mooreisenerz
Für unsere Verhüttungsexperimente verwenden wir Mooreisenerz im Gegensatz zu industriellem Eisenerz, das hauptsächlich aus Bandeisenformationen (BIFs) gewonnen wird. Die gemeinsamen charakteristischen Merkmale von Mooreisenerzen sind zum einen, dass sie sich nahe der Bodenoberfläche befinden, was sie leicht zu sammeln macht. Zweitens sind sie auf Gebieten zu finden, die früher Feuchtgebiete oder Sümpfe waren und werden hauptsächlich von Bakterien produziert. In Ungarn sind die Mooreisenerze in zwei Gebieten zu finden: in der Nyírség (im Nordosten Ungarns) und im Komitat Somogy (im Südwesten). In der Nyírség gibt es nur wenige archäologische Beweise für eine Bloomery-Aktivität im Mittelalter, bisher wurden keine Spuren von Eisenverhüttung gefunden, während in Somogy archäologische Funde belegen, dass auch in der keltischen, römischen, awarischen und ungarischen Zeit intensive Eisenverhüttung betrieben wurde (Gömöri, 2000).
Mooreisenerze bilden Linsen unter der Erde, die in den Betten von Bächen zu finden sind, wo der Bach ein bis zwei Meter unter dem Bodenniveau erodiert hat (siehe Thiele und Kecsmár,2013 für Details über den geologischen und archäometallurgischen Hintergrund der Mooreisenerze im Komitat Somogy). Aus diesen Linsen kann das Eisenerz mit Hilfe von Spaten, Schaufeln und Spitzhacken gesammelt werden. Die gesammelten Eisenerzklumpen werden dann in einem Korb im Bach gewaschen, der den Schmutz und Sand wegspült.
Vor der Verhüttung rösten wir das Eisenerz in einer Röstgrube. Der Boden der Grube ist mit Lehm bedeckt, damit keine Erde mit dem Eisenerz in den Ofen gelangt. In der Grube machen wir ein großes Feuer und legen die Eisenerzstücke hinein, dann lassen wir das Feuer etwa zehn Stunden lang brennen. Während dieses Prozesses wird der Wassergehalt des Eisenerzes freigesetzt, und seine Struktur wird lockerer, wodurch es leichter zu schmelzen ist. Zum Schluss zerkleinern wir das verbrannte Eisenerz in 2-3 cm große Stücke, damit das Eisenerz während des Schmelzvorgangs leichter in den Ofen geladen werden kann (siehe Abbildung 3).
Schritt 3. Bau der Öfen
Die Öfen, die wir für unsere Schmelzexperimente verwenden, werden in die Seitenwände einer Werkstattgrube eingebaut (Gömöri, 2006). Der beste Platz für eine Werkstattgrube ist in der Regel ein Hang in einem Wald, wo die Bäume Schatten spenden und etwas Schutz vor Regen bieten. Die Öfen werden aus Lehm gebaut, der mit Sand vermischt wird, beides findet man in den Bachbetten und in der Umgebung. Wenn der Ofen fertig ist, muss er ausgetrocknet werden, was etwa einen Tag dauert. Normalerweise machen wir ein Feuer im Ofen, um den Prozess zu beschleunigen.
Vor dem Schmelzprozess stellen wir auch Blasformen her, um den Blasebalg und den Ofen zu verbinden. Die Blasdüsen werden ebenfalls aus Ton hergestellt. Es erfordert viel Geschick und Erfahrung, einen guten, gut funktionierenden Ofen zu bauen (siehe Abbildung 4).
Schritt 4. Eisenverhüttung
Der Verhüttungsprozess beginnt mit dem Vorheizen des Ofens. Sobald der Ofen vorgeheizt ist, wird er mit glühender Holzkohle aufgefüllt. Darauf wird abwechselnd eine Schicht geröstetes Mooreisenerz und eine Schicht Holzkohle gegeben. Nach ca. 2-3 Stunden wird die Schlacke durch ein in der Brustwand des Ofens eingebautes Schlackenabstichloch aus dem Ofen abgestochen. Die Schlacke enthält Nichteisenstoffe aus dem Eisenerz und etwas Eisen, das nicht aus dem Erz reduziert werden konnte.
Es ist wichtig zu wissen, dass im Gegensatz zur modernen Stahlerzeugung das Eisen während des gesamten Schmelzprozesses in einem festen Zustand bleibt. Der Eisenblock bildet sich in der Herdplatte des Ofens. Die Struktur des Eisenblocks ist schwammartig und er enthält etwas Schlacke.
Der Verhüttungsprozess endet, wenn der Eisenblock so groß wie die Brustwand des Ofens wird, so dass er nur noch durch Brechen der Brustwand entfernt werden kann. Auf diese Weise kann der Ofen mit einer neuen Brustwand wieder verwendet werden.
Wenn der Eisenblock entfernt ist, wird er mit einem Holzhammer auf einen Holzscheit gepresst. Für einen Schmelzversuch verwenden wir etwa 20 kg geröstetes Mooreisen, 30 kg Holzkohle, und der ganze Schmelzvorgang dauert 10-12 Stunden (siehe Abbildung 5).
Schritt 5. Schmieden des Eisenblocks
Es ist viel schwieriger, Eisenblöcke zu schmieden als modernen Stahl, da sie voller Schlackeneinschlüsse sind, die sich während des Schmiedeprozesses öffnen und zu Rissen im Material führen. Wenn viele Risse vorhanden sind, sieht die Struktur des Eisenblocks wie ein Schichtkuchen aus. Um die Risse zu schließen, wird das Schmiedeschweißen angewendet. Nach langjährigen Experimenten können wir heute sogar musterverschweißte Messer- oder Schwertklingen aus Eisenblock schmieden (siehe Abbildung 6).