Les archéologues industriels ont découvert de nombreux ateliers de bloomerie médiévaux principalement de la période d’installation des Hongrois sur le territoire de l’actuelle Hongrie et de l’âge Avar et Árpád (7-13e siècle). Sur la base de ces découvertes, la culture médiévale hongroise du fer peut être reconstituée.
Pour la première fois en Hongrie, nous avons eu accès aux connaissances perdues des fondeurs de fer et des forgerons médiévaux en faisant revivre et en réapprenant la technologie médiévale de fusion du fer.Chaque été, un camp international de fusion du fer de cinq jours est organisé à Somogyfajsz. Chaque été, un camp international de cinq jours sur la fonte du fer est organisé à Somogyfajsz. 25 participants peuvent y faire l’expérience de la renaissance de l’industrie médiévale du fer. Nous n’avons à notre disposition que quelques soufflets à main et quelques mètres cubes de bois de chauffage pour nous permettre de forger de véritables produits en fer à la fin du camp. Pendant les premiers jours du camp, nous brûlons du charbon de bois dans un tas de charbon de bois pour le processus de bloomerie et de forgeage, nous collectons du minerai de fer de tourbe dans les gisements de minerai de fer situés dans les ruisseaux voisins et nous construisons des répliques de fours à bloomerie, que l’on peut voir au Musée de la Bloomerie de Somogyfajsz. Pendant la seconde moitié du camp, nous faisons fondre le minerai de fer collecté et, enfin, nous forgeons des produits en fer à partir des blooms de fer. C’est ainsi que nous passons fréquemment du sol au produit en fer…..
Contexte archéologique
À ce jour, plus de 300 ateliers de bloomerie du haut Moyen Âge ont été fouillés en Hongrie ; par János Gömöri dans l’ouest de la Hongrie (principalement dans le comté de Somogy et dans le comté de Győr-Moson-Sopron)(Gömöri, 2000) et dans le nord-sud de la Hongrie (principalement dans le comté de Borsod) par Gusztáv Hecenast (Heckenast et al, 1968). Tout au long de ces fouilles, de nombreux objets ont été trouvés en relation avec la technologie ancienne tels que des restes de :
- des tas de charbon de bois (dans lesquels on fabriquait du charbon de bois);
- des fosses de réchauffage (un feu de forge, dans lequel le bloom de fer était chauffé jusqu’à la température de forgeage);
- des fosses de grillage du minerai de fer (dans lesquelles le minerai de fer était préparé pour la fusion du fer);
- des fours (dans lesquels le fer était fondu et le bloom de fer était produit).
Le principal composant de la technologie était le fourneau lui-même. Il y avait deux types de fours à bloomery du début du Moyen Âge situés dans le bassin des Carpates : le four de type autonome et le four de type encastré (Voir Figure 1)(Gömöri, 2000).
Pour nos expériences, nous avons toujours utilisé le four de type Somogyfajszi- encastré, car il s’agit d’un four massif et plusieurs processus de fusion pouvaient être réalisés dans le même four dans des conditions identiques et reproductibles. Le four de type Somogyfajszi- a été découvert pour la première fois lors de la fouille de l’atelier de bloomerie du dixième siècle de notre ère à Somogyfajsz (Gömöri, 2006). Des fours encastrés similaires étaient utilisés dans tout le comté de Somogy, (voir les rapports de fouilles archéologiques(Gallina et Somogyi, 2004. Gallina et al, 2007).).
Selon les fouilles archéologiques, le four de type Fajszi avait une hauteur d’environ 70-100 cm et était construit dans la paroi latérale d’une fosse d’atelier. Les fosses d’atelier avaient une profondeur de 50-80 cm, une largeur de 3-4 m et étaient des fosses carrées ou en forme de fer à cheval. Plusieurs fours étaient situés dans les murs latéraux. Ces fours étaient coniques, le diamètre intérieur de la sole étant d’environ 30-40 cm et le diamètre intérieur de la gorge de 10-15 cm. Sur la face avant du four, il y avait un trou de 20 à 30 cm de large qui était fermé pendant le processus de fusion à l’aide d’un mur d’enceinte. Une tuyère était placée dans le trou de tuyère dans le mur de poitrine et un ou deux soufflets à main pouvaient être connectés à la tuyère(Gömöri, 2000).
Du sol au produit en fer : étapes technologiques
Les étapes suivantes sont suivies afin de faire revivre toute la gamme du processus de bloomerie médiéval :
Etape 1. Fabrication du charbon de bois
Étape 2. Collecte du minerai de fer des tourbières
Étape 3. Construction de fours dans la fosse de l’atelier
Étape 4. Fusion du fer
Étape 5. Forgeage du bloom de fer
Il est important de souligner que ce que nous faisons n’est pas seulement des expériences spectaculaires de fonte de fer, mais nous faisons revivre l’ensemble du processus technologique, de la collecte du minerai de fer de tourbière à la fabrication de produits en fer. En outre, nous sommes en mesure de fabriquer de l’acier soudé selon un modèle à l’aide d’un bloom de fer, ce qui représente le sommet de la technologie contemporaine. C’est unique au monde. Dans la plupart des symposiums internationaux, l’accent est mis uniquement sur les expériences de fusion et sur l’habituel, en utilisant du minerai de fer industriel à haute teneur en Fe qui garantit le succès du processus.
Etape 1. Fabrication du charbon de bois
Le processus de fabrication du charbon de bois suit les étapes technologiques que nous pouvons voir encore aujourd’hui : la technologie n’a pas changé au cours des siècles. Tout d’abord, nous coupons le bois de chauffage (principalement du chêne) et nous construisons un tas de charbon de bois en utilisant environ 2 m2 de bois de chauffage coupé, en laissant une cheminée au milieu. Ensuite, nous recouvrons le tas de feuilles mortes et d’herbe afin que la couche suivante – la terre – ne puisse pas s’infiltrer par les petites ouvertures. Ensuite, le tas est recouvert de quelques centimètres de terre humide. Le tas de charbon de bois est allumé par la cheminée : on dépose des morceaux de bois brûlé et des charbons fumants dans la cheminée et on couvre la cheminée lorsque le tas commence à fumer. Pour la pyrolyse (le processus par lequel le bois se transforme en charbon de bois en perdant sa teneur en eau), nous faisons de petits trous de ventilation sur le côté du tas de charbon de bois pour laisser entrer un peu d’oxygène. Il faut environ 70-80 heures pour qu’un tas de charbon de bois de 2 m2 soit prêt. Lorsque la fumée qui s’échappe du tas devient gris bleuté et que l’intérieur du tas semble sec, le tas est prêt à être ouvert. Avant d’ouvrir le tas, nous le recouvrons d’un peu plus de terre humide pour qu’il refroidisse. Lorsque nous ouvrons le tas, nous nous assurons que les morceaux de charbon de bois encore fumants sont aspergés d’eau pour éviter tout risque d’incendie (voir figure 2).
Étape 2. Collecte du minerai de fer de tourbière
Pour nos expériences de fonte, nous utilisons du minerai de fer de tourbière par opposition au minerai de fer industriel extrait principalement des formations de fer en bande (BIF). Les minerais de fer des tourbières ont pour caractéristique commune d’être situés près de la surface du sol, ce qui les rend faciles à collecter. Ensuite, ils peuvent être trouvés sur des territoires qui étaient autrefois des zones humides ou des marais et sont principalement produits par des bactéries. En Hongrie, les minerais de fer des tourbières se trouvent dans deux régions : dans le Nyírség (au nord-est de la Hongrie) et dans le comté de Somogy (au sud-ouest). Dans le Nyírség, il existe peu de preuves archéologiques d’une activité de bloomerie au Moyen Âge, jusqu’à présent aucune trace de fonte de fer n’a été trouvée, alors qu’à Somogy, des découvertes archéologiques prouvent qu’une fonte de fer intensive se déroulait aussi bien à l’époque celte, romaine, avar et hongroise (Gömöri, 2000).
Les minerais de fer des tourbières forment des lentilles sous le sol, que l’on peut trouver dans le lit des ruisseaux, là où le ruisseau s’est érodé à un ou deux mètres sous le niveau du sol (voir Thiele et Kecsmár,2013 pour plus de détails sur le contexte géologique et archéométallurgique des minerais de fer des tourbières dans le comté de Somogy). Dans ces lentilles, le minerai de fer peut être collecté à l’aide de bêches, de pelles et de pioches. Les morceaux de minerai de fer collectés sont ensuite lavés dans un panier dans le ruisseau qui emporte la saleté et le sable.
Avant la fusion, nous grillons le minerai de fer dans une fosse de grillage. Le fond de la fosse est recouvert d’argile pour qu’aucune terre ne pénètre dans le fourneau avec le minerai de fer. Dans la fosse, nous faisons un grand feu et y mettons les morceaux de minerai de fer, puis nous laissons le feu brûler pendant environ dix heures. Pendant ce processus, l’eau contenue dans le minerai de fer est libérée et sa structure devient plus lâche, ce qui facilite la fusion. Enfin, nous brisons le minerai de fer brûlé en morceaux de 2 à 3 cm pour faciliter le chargement du minerai de fer dans le four pendant le processus de fusion (voir la figure 3).
Étape 3. Construction des fours
Les fours que nous utilisons pour nos expériences de fonte sont construits dans les parois latérales d’une fosse d’atelier (Gömöri, 2006). Le meilleur endroit pour une fosse d’atelier est généralement dans une pente dans une forêt où les arbres donnent de l’ombre et une certaine protection contre la pluie. Les fours sont construits avec de l’argile mélangée à du sable, que l’on trouve dans le lit des ruisseaux et dans les environs. Lorsque le four est prêt, il doit être séché, ce qui prend environ une journée. On fait généralement un feu à l’intérieur du fourneau pour accélérer le processus.
Avant la fonte, on fabrique aussi des tuyères pour relier le soufflet et le fourneau. Les tuyères sont également fabriquées en argile. Il faut beaucoup d’habileté et d’expérience pour construire un bon fourneau qui fonctionne bien (voir figure 4).
Etape 4. Fusion du fer
Le processus de fusion commence par le préchauffage du fourneau. Une fois le fourneau préchauffé, on le remplit de charbon de bois en combustion. Par-dessus, on ajoute alternativement une couche de minerai de fer tourbeux grillé et une couche de charbon de bois. Après environ 2 à 3 heures, les scories sont extraites du four par un trou de coulée de scories construit dans la paroi du four. Le laitier contient des substances non ferreuses provenant du minerai de fer et une partie du fer qui n’a pas pu être réduit à partir du minerai.
Il est important de noter que, contrairement à la fabrication moderne de l’acier, le fer reste à l’état solide tout au long du processus de fusion. Le bloom de fer se forme dans le foyer du fourneau. La structure du bloom de fer est de type éponge et il contient un peu de scories.
Le processus de fusion se termine lorsque le bloom de fer atteint la taille de la paroi de poitrine du fourneau, de sorte qu’il peut être retiré en brisant uniquement la paroi de poitrine. Ainsi, le four peut être réutilisé avec une nouvelle paroi de poitrine.
Lorsque le bloom de fer est retiré, il est comprimé sur une bûche avec un marteau en bois. Pour une expérience de fonte, nous utilisons environ 20 kg de fer de tourbe grillé, 30 kg de charbon de bois, et l’ensemble du processus de fonte dure 10 à 12 heures (voir la figure 5).
Étape 5. Forger le bloom de fer
Il est beaucoup plus difficile de forger des blooms de fer que de l’acier moderne, car ils sont pleins d’inclusions de scories qui s’ouvrent pendant le processus de forgeage, ce qui entraîne des fissures dans le matériau. S’il y a beaucoup de fissures, la structure du bloom de fer ressemble à un gâteau en couches. Pour refermer les fissures, on a recours à la forge-soudure. Après de nombreuses années d’expériences, nous pouvons maintenant forger même des lames de couteaux ou d’épées soudées par motifs en utilisant le bloom de fer (Voir Figure 6).