Gli archeologi industriali hanno trovato numerose officine medievali per la lavorazione del ferro, principalmente del periodo dell’insediamento degli ungheresi nel territorio dell’attuale Ungheria e dell’età Avar e Árpád (7-13° secolo). Sulla base delle scoperte, la cultura medievale ungherese del ferro può essere ricostruita.
Per la prima volta in Ungheria, abbiamo avuto accesso alla conoscenza perduta dei fonditori e dei fabbri medievali facendo rivivere e riapprendere la tecnologia medievale della fusione del ferro.Ogni estate, a Somogyfajsz viene organizzato un campo internazionale di cinque giorni sulla fusione del ferro. All’Iron Smelting Camp, 25 partecipanti possono sperimentare la rinascita dell’industria del ferro medievale. Abbiamo a disposizione solo alcuni mantici a mano e alcuni metri cubi di legna da ardere per poter forgiare veri prodotti di ferro alla fine del campo. Durante i primi giorni del campo bruciamo carbone di legna in una carbonaia per il processo di fioritura e forgiatura, raccogliamo minerale di ferro di palude dai vicini depositi di minerale di ferro situati in ruscelli e costruiamo repliche di forni di fioritura, che possono essere visti nel Museo della Fioreria di Somogyfajsz. Durante la seconda metà del campo fondiamo il minerale di ferro raccolto e, infine, forgiamo prodotti di ferro dalle fioriture di ferro. Questo è il modo in cui spesso arriviamo dalla terra al prodotto di ferro….
Fondo archeologico
Fino ad oggi sono state scavate in Ungheria più di 300 officine bloomery altomedievali; da János Gömöri nell’Ungheria occidentale (principalmente nella contea di Somogy e in quella di Győr-Moson-Sopron) (Gömöri, 2000) e nell’Ungheria nord-sud (principalmente nella contea di Borsod) da Gusztáv Hecenast (Heckenast et al, 1968). Nel corso di questi scavi sono stati trovati molti oggetti in relazione all’antica tecnologia, come resti di:
- mucchi di carbone di legna (in cui si faceva il carbone di legna);
- pozzi di riscaldo (una fucina-fuoco, in cui si riscaldava il minerale di ferro fino alla temperatura di forgiatura);
- pozzi di arrostimento del minerale di ferro (in cui si preparava il minerale di ferro per la fusione del ferro);
- forni (in cui si fondeva il ferro e si produceva il minerale di ferro).
Il componente principale della tecnologia era il forno stesso. C’erano due tipi di forni bloomery del primo Medioevo situati nel bacino dei Carpazi: il forno di tipo indipendente e il forno di tipo incassato (vedi figura 1) (Gömöri, 2000).
Per i nostri esperimenti, abbiamo sempre usato il forno incassato di tipo Somogyfajszi, perché questo è un forno massiccio e diversi processi di fusione potevano essere eseguiti nello stesso forno nelle stesse condizioni, ripetibili. La fornace di tipo Somogyfajszi è stata trovata per la prima volta nello scavo dell’officina bloomery del decimo secolo d.C. a Somogyfajsz (Gömöri, 2006). Forni incassati simili erano usati in tutta la contea di Somogy, (vedi i rapporti degli scavi archeologici (Gallina e Somogyi, 2004. Gallina et al, 2007).
In base agli scavi archeologici il forno di tipo Fajszi era alto circa 70-100 cm ed era costruito nella parete laterale di una fossa di officina. Le fosse di officina erano profonde 50-80 cm, larghe 3-4 m ed erano di forma quadrata o a ferro di cavallo. C’erano diverse fornaci situate nelle pareti laterali. Queste fornaci erano coniche con il diametro interno del focolare di circa 30-40 cm e il diametro interno della gola di 10-15 cm. Sul lato anteriore della fornace c’era un foro largo 20-30 cm che veniva chiuso durante il processo di fusione con un muro di petto. Un tuyere era messo nel tuyere-foro nel muro di petto e uno o due soffietti a mano potevano essere collegati al tuyere (Gömöri, 2000).
Dalla terra al prodotto di ferro: passi tecnologici
I seguenti passi sono fatti per far rivivere l’intera gamma del processo medievale di bloomery:
Passo 1. Fare carbone di legna
Fase 2. Raccolta del minerale di ferro di palude
Fase 3. Costruzione di forni nella fossa dell’officina
Fase 4. Fusione del ferro
Fase 5. Forgiatura del ferro grezzo
È importante sottolineare che quello che facciamo non sono solo spettacolari esperimenti di fusione del ferro, ma facciamo rivivere l’intero processo tecnologico dalla raccolta del minerale di ferro di palude alla produzione di prodotti di ferro. Inoltre, siamo in grado di fare acciaio saldato a disegno usando il ferro grezzo, che è l’apice della tecnologia contemporanea. Questo è unico al mondo. Nella maggior parte dei simposi internazionali l’attenzione si concentra solo sugli esperimenti di fusione e sul solito, usando minerale di ferro industriale con alto contenuto di Fe che garantisce il successo del processo.
Step 1. Fare carbone di legna
Il processo di fabbricazione del carbone di legna segue i passi tecnologici che possiamo vedere ancora oggi: la tecnologia non è cambiata nel corso dei secoli. Per prima cosa, tagliamo la legna da ardere (principalmente quercia) e costruiamo una catasta di carbone usando circa 2 m2 della legna tagliata, lasciando un camino nel mezzo. Poi copriamo la catasta con foglie cadute e erba in modo che lo strato successivo – la terra – non possa penetrare attraverso le piccole aperture. In seguito, la catasta viene coperta con alcuni centimetri di terra bagnata. La catasta di carbone viene accesa attraverso il camino: lasciamo cadere pezzi di legno bruciato e carboni ardenti nel camino e copriamo il camino quando la catasta inizia a fumare. Per la pirolisi (il processo per cui il legno diventa carbone perdendo il suo contenuto d’acqua) facciamo dei piccoli fori di ventilazione sul lato della carbonaia per far entrare un po’ di ossigeno. Ci vogliono circa 70-80 ore perché una carbonaia di 2 m2 sia pronta. Quando il fumo proveniente dal mucchio diventa grigio-bluastro e l’interno del mucchio sembra asciutto, il mucchio è pronto per essere aperto. Prima di aprire la catasta, la copriamo con altra terra bagnata in modo che si raffreddi. Quando apriamo il mucchio, ci assicuriamo che i pezzi di carbone ancora fumanti siano spruzzati con acqua per evitare il pericolo di incendio (vedi figura 2).
Step 2. Raccolta del minerale di ferro di palude
Per i nostri esperimenti di fusione usiamo il minerale di ferro di palude invece del minerale di ferro industriale estratto principalmente dalle formazioni di ferro a bande (BIF). Le caratteristiche comuni dei minerali di ferro di torbiera sono che sono situati vicino alla superficie del terreno, il che li rende facili da raccogliere. In secondo luogo, possono essere trovati su territori che un tempo erano zone umide o paludi e sono prodotti principalmente da batteri. In Ungheria, i minerali di ferro di palude si trovano in due zone: nel Nyírség (il nord-est dell’Ungheria) e nella contea di Somogy (nel sud-ovest). Nel Nyírség ci sono poche prove archeologiche di attività di bloomery nel Medioevo, fino ad oggi non sono state trovate tracce di fusione del ferro, mentre a Somogy ci sono reperti archeologici che provano che la fusione intensiva del ferro era in corso anche nel periodo celtico, romano, avaro e ungherese (Gömöri, 2000).
I minerali di ferro di palude formano lenti sotto terra, che possono essere trovate nei letti dei ruscelli, dove il ruscello ha eroso da uno a due metri sotto il livello del suolo (vedi Thiele e Kecsmár, 2013 per i dettagli sul background geologico e archeometallurgico dei minerali di ferro di palude nella contea di Somogy). Da queste lenti il minerale di ferro può essere raccolto con l’aiuto di vanghe, pale e picconi. I blocchi di minerale di ferro raccolti vengono poi lavati in un cesto nel ruscello che lava via lo sporco e la sabbia.
Prima di fondere arrostiamo il minerale di ferro in una fossa di arrostimento. Il fondo della fossa è coperto di argilla in modo che la terra non entri nel forno con il minerale di ferro. Nella fossa facciamo un grande fuoco e vi mettiamo i pezzi di minerale di ferro, poi lasciamo bruciare il fuoco per circa dieci ore. Durante questo processo il contenuto d’acqua del minerale di ferro viene rilasciato e la sua struttura diventa più sciolta, il che lo rende più facile da fondere. Infine, rompiamo il minerale di ferro bruciato in pezzi di 2-3 cm per facilitare il caricamento del minerale di ferro nel forno durante il processo di fusione (vedi figura 3).
Step 3. Costruire i forni
I forni che usiamo per i nostri esperimenti di fusione sono costruiti nelle pareti laterali di una fossa d’officina (Gömöri, 2006). Il posto migliore per una fossa d’officina è di solito in un pendio in una foresta dove gli alberi danno ombra e una certa protezione dalla pioggia. Le fornaci sono costruite con argilla mischiata a sabbia, che possiamo trovare nei letti dei ruscelli e nell’area circostante. Quando la fornace è pronta deve essere asciugata, il che richiede circa un giorno. Di solito si accende un fuoco all’interno della fornace per accelerare il processo.
Prima del processo di fusione si fanno anche tuyere per collegare il mantice e la fornace. Anche i tuyere sono fatti di argilla. Ci vuole molta abilità ed esperienza per costruire una buona e ben funzionante fornace (vedi figura 4).
Fase 4. Fusione del ferro
Il processo di fusione inizia con il preriscaldamento del forno. Una volta che il forno è preriscaldato, viene riempito di carbone ardente. In cima a questo si aggiunge uno strato di minerale di ferro arrostito e uno strato di carbone di legna alternativamente. Dopo circa 2-3 ore, le scorie vengono estratte dalla fornace attraverso un foro per le scorie costruito nella parete frontale della fornace. Le scorie contengono sostanze non ferrose provenienti dal minerale di ferro e un po’ di ferro che non ha potuto essere ridotto dal minerale.
È importante notare che, a differenza della moderna siderurgia, il ferro rimane allo stato solido durante tutto il processo di fusione. Il bloom di ferro si forma nel focolare del forno. La struttura del fiore di ferro è simile a una spugna e contiene alcune scorie.
Il processo di fusione termina quando il fiore di ferro diventa grande quanto la parete del forno, così che può essere rimosso solo rompendo la parete del forno. In questo modo, il forno può essere usato di nuovo con una nuova parete frontale.
Quando il fiore di ferro viene rimosso, viene compresso su un tronco con un martello di legno. Per un esperimento di fusione, usiamo circa 20 kg di ferro arrostito, 30 kg di carbone di legna, e l’intero processo di fusione dura 10-12 ore (vedi figura 5).
Step 5. Forgiatura del blumo di ferro
È molto più difficile forgiare i blumi di ferro rispetto all’acciaio moderno, perché sono pieni di inclusioni di scorie che si aprono durante il processo di forgiatura, causando crepe nel materiale. Se ci sono molte crepe, la struttura del blumo di ferro appare come una torta a strati. Per chiudere le cricche si applica la saldatura a caldo. Dopo molti anni di esperimenti, ora possiamo forgiare anche lame di coltelli o spade saldate a disegno usando il ferro in blumo (vedi figura 6).